近年来,移动通信事业蓬勃发展使得电子信息社会化程度越来越高,人们对数据的传输速率以及服务质量等方面的要求也越来越高。更高覆盖率、高速率、高服务质量、低成本、低功耗已经成为未来无线通信系统发展的新趋势。然而,频谱资源的稀缺性和有限性以及无线传输环境的不确定性与时变性严重制约了未来无线通信技术的发展。认知无线电(CR)技术的提出提高了频谱利用率,解决了当前频谱紧缺问题。同时,作为新一代的协同通信技术,双向中继已经成为当前无线通信系统中的研究热点,借助于物理层网络编码技术,双向中继系统吞吐性能和频谱利用率得到了进一步地提高。本论文针对利用模拟网络编码(ANC)技术的认知双向中继系统展开了分析,对特定的场景进行了系统地研究,提出了几种优化功率分配策略并进行了理论分析与计算机仿真验证。本论文的主要研究成果如下:1.在CR网络场景下,针对传统的双向中继系统,引入了ANC技术并进行了研究。在瑞利衰落信道环境下,充分考虑授权用户与未授权用户之间的干扰,对该经典场景进行了系统分析,同时,对该认知双向中继网络中断性能进行了研究,推导出了其在理想信道估计条件下和非理想信道估计条件下的单向传输中断概率的近似表达式,并通过仿真验证了推导与分析的正确性。2.针对认知场景下利用ANC的双向中继系统,为了保证授权用户和非授权用户的服务质量,针对该特定的场景提出了两种具体的功率分配方案:(1)在对称传输速率要求下,提出了基于最小化最大单向传输中断概率的功率分配方案,在理想信道估计条件下给出了该方案的闭式解表达式;在非理想信道估计条件,采用一维精确搜索的方法实现了优化功率分配。仿真结果表明,与传统的等功率分配(EPA)方案相比,提出的功率分配方案有效地提高了未授权用户的中断性能。(2)在非对称传输速率要求下,针对理想信道估计情况提出了最大化成功传输比特和速率的功率分配方案,并给出了最优功率分配方案的闭式解表达式。在非理想信道估计情况下,分析了信道估计误差对所提出功率分配方案的性能影响。仿真表明,与传统的EPA方案相比,提出的功率分配方案有效地提高了未授权用户的中断性能和成功传输比特和速率性能。