随着无线通信的迅猛发展,优质频谱资源分配殆尽,然而授权频谱的利用率并不高。因此,提出认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术,允许认知用户(Secondary User, SU)在不干扰主用户(Primary User,PU)正常通信的条件下二次利用PU的频谱资源,从而提高了授权频谱的使用效率。在CR系统中,无线资源管理是一个核心模块,它不仅需要根据感知的PU频谱信息和无线环境参数保证PU的正常通信不受干扰,而且还要优化SU的性能,因此,对CR系统中无线资源管理的研究具有十分重要的意义。在传统的CR系统中,SU有时为了保证PU的正常运行而无法满足自己的通信需求。为了解决这个问题,建立基于光载分布式天线的CR系统,该系统利用大量的远端天线单元密集地覆盖SU的服务区,这些天线通过光纤与SU的接入点相连,SU的移动端先将无线信号发送到分布式天线,再利用光载无线电(Radio over Fiber, RoF)技术将其传送到SU的接入点进行统一的处理。由于该系统具有独特的体系结构,所以传统CR系统的无线资源管理算法可能无法充分利用其结构优势。因此,本文研究适用于基于光载分布式天线的CR系统中的频谱感知、频谱接入、子载波分配、功率控制和接入点选择等无线资源管理算法。主要的工作和创新点如下：1.提出了一种CR系统中的多信道协同感知方案,该方案不仅考虑了PU的信道具有不同的感知价值,例如信道带宽、空闲概率和频率选择性衰落等,而且还考虑了SU具有不同的感知能力,例如感知准确性等。该方案首先将协同感知问题建模为“武器目标分配(Weapon Target Assignment, WTA)"问题,使得感知能力强的SU检测价值高的信道。然后将WTA问题转化为具有凸流价值函数的整数广义网络流(Integer Generalized Network Flow, IGNF)问题,并给出了WTA问题下界的求解方法,最后利用分支定界法解决了该问题。仿真结果表明：所提方案中感知出的空闲信道数量和这些信道所支持的潜在吞吐量均优于现有方案。2.提出了基于光载分布式天线的CR系统中的频谱接入方案,该方案不仅利用多天线技术将多个SU接入一个PU的频谱,而且还从实际出发,假设SU到PU的链路估计是不准确的。该方案首先将频谱接入问题建模为基于随机物体重量的随机背包问题,然后将其转化为一个确定性二阶锥规划(Second Order Cone Programming, SOCP)问题,并给出了随机背包问题上界的求解方法。最后,利用分支定界法解决了该问题。仿真结果表明：所提方案可以保证SU对PU的干扰溢出概率小于规定的门限值,且所提方案中被接入SU的总吞吐量要高于现有方案。3.提出了基于光载分布式天线的CR系统中的子载波分配方案和功率控制方案。首先,针对平坦衰落信道和频率选择性衰落信道的不同特点,提出了最大化SU总吞吐量的子载波分配(ESA)方案和兼顾效率与公平的子载波分配(EFSA)方案。然后,在EFSA方案的基础上提出了最大化总吞吐量的功率控制(EPC)方案、公平性功率控制(FPC)方案和兼顾效率与公平的功率控制(EFPC)方案。接着,在SU接收端具有较高SINR的条件下证明了SU的总吞吐量几乎不受功率控制影响,即各个功率控制方案的效率是类似的,于是,此时FPC方案是最优方案。并且由于SU系统采用了分布式天线技术和最大比合并技术,高SINR的条件很容易满足。最后,通过仿真比较了各种子载波分配方案和功率控制方案的性能,仿真结果表明：ESA方案与现有方案相比具有较高的吞吐量,但是其公平性却没有任何改进,EFSA方案折中了总吞吐量和系统公平性,且这两种性能指标均优于现有方案；在较低SINR时,EFPC方案的各方面性能较为理想,在较高SINR时,FPC方案是最优方案。4.提出了一种认知光载无线局域网(Cognitive WLAN over Fiber, CWLANoF)中的具有索引特性的高能效接入点(Access Point, AP)选择方案。该方案不仅考虑了自动速率回退(Automatic Rate Fallback,ARF)机制对分布式协调功能(Distributed Coordination Function, DCF)的影响,而且还考虑了各个AP的状态,例如连接的移动终端(STA)数量,链路质量和ISM干扰等,从而使得每个STA分布式地选择AP,提高它们基于DCF和ARF的吞吐量,降低传输过程中的能量消耗。该方案首先将AP选择问题建模为Restless Bandit问题,然后,利用基于一阶线性松弛的启发式原对偶算法解决该问题。接着,将AP选择过程分为离线计算和在线选择两个阶段,大部分计算量均在离线阶段完成,而在线阶段只需根据候选AP的状态查询索引表,并选择索引值最小的AP进行接入,从而提高了算法的实用性。最后,仿真结果表明：所提方案与现有方案相比,不仅提高了基于DCF和ARF的吞吐量,而且还降低了能量消耗,延长了STA的生存时间。