随着互联网和信息技术的迅猛发展,各式各样的无线通信设备层出不穷,各种无线通信业务也越来越丰富,使得无线电频谱资源变得日益紧张。所以如何在现有的频谱分配政策下提高无线电频谱的利用率就成了无线通信发展要解决的当务之急。认知无线电技术使得认知用户在不影响授权用户正常工作的前提下,通过动态频谱检测技术发现可以使用的频谱空洞,从而伺机接入授权频谱来进行认知通信,提高了无线通信系统的频谱利用率。协作中继技术通过在无线通信中使用协作中继节点,实现了虚拟的MIMO效果,扩大了无线通信的覆盖范围,改善了无线小区边缘用户和覆盖盲区内的用户的通信服务质量。所以,将认知无线电技术和协作中继技术相结合,可以同时提高无线频谱资源利用率和无线通信系统的整体性能。因此本文建立了基于协作中继的认知无线电通信系统模型,主要研究了以下内容：在基于Underlay式频谱共享的认知无线电环境中,为了有效地控制主用户和次用户之间的干扰,本文将具有认知功能的协作中继节点扩展为公共中继,使其能够同时控制主用户和次用户的信号中继传输；根据主用户的通信需求和信道状态信息,合理地分配系统中各节点的发射功率,在优先保证主用户信息传输的同时,使次用户伺机接入频谱进行认知通信,提高无线频谱利用率；在目的节点使用MRC方法对源信号和中继信号进行合并,获得分集增益,提高无线传输性能。具体地,本文建立了基于公共中继的认知无线电协作传输模型,分别分析了系统在AF和DF中继方式下的传输过程,在保证主用户正常通信的约束条件下,以最大化次用户的通信速率为目标,使用凸优化理论提出了具体的中继选择和功率分配的优化方案。仿真结果表明,本文提出的基于公共中继的功率优化方案不仅提高了系统的频谱利用率,而且有效地增加了系统的性能增益。