作为一种能量受限的无线网络,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)中的传感器节点通常使用固定储能的电池来进行供电,这就导致网络有限的使用寿命。无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术充分利用了射频(Radio-Frequency,RF)信号能同时传输信息和能量的特点,有望延长能量受限网络的工作寿命。传感器节点通常工作的非授权频段日益拥挤,这也将影响WSNs的通信性能。认知无线电(Cognitive Radio,CR)作为一种解决频谱资源稀缺问题的可行技术,能够在授权用户通信性能不受影响的前提下让认知用户接入授权用户的频谱。因此,WSNs可以采用CR技术来解决工作频段日益拥挤的问题。本文以基于携能中继的认知传感网络(Cognitive Sensor Networks,CSNs)为研究背景,结合正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术来进一步提高网络的通信性能。本文的主要工作内容和成果如下:(1)针对现有方法没有充分考虑授权用户对认知用户造成的干扰以及只能通过遍历搜索的方法得到最优功率分割因子的问题,本文首先提出了一种基于功率联合优化的携能放大转发(Amplify-and-Forward,AF)中继频谱接入方法。在该方法中,认知网络为了能够接入授权频谱,需要保证网络中认知用户之间的通信对授权用户造成的干扰不超过干扰门限。在认知网络中,源节点需要在携能中继节点的帮助下把信息传送到目的节点,携能中继节点采用功率分割(Power Splitting,PS)的接收机结构来进行能量收集和信息接收。同时,在该方法中,本文提出一种联合资源优化算法来获得最优的发送功率和功率分割因子的闭式解,使认知用户的可达速率达到最大。在仿真结果中,本文通过与遍历搜索算法的比较,验证了所提算法的正确性。为了进一步提高网络的通信性能,本文又提出了一种基于功率联合优化的携能解码转发(Decode-and-Forward,DF)中继频谱接入方法。在仿真结果中,本文通过与第一种方法的比较,验证了采用DF中继协议在性能上会优于采用AF中继协议。(2)针对上一部分工作内容中授权用户与认知用户之间存在干扰的问题,本文结合OFDM技术并提出了两种基于子载波联合优化的携能中继协作频谱接入方法,认知用户作为一个携能中继,在使用一部分子载波帮助授权用户达到目标速率的前提下,使用剩余的子载波发送自身的信息,进而消除了授权用户与认知用户之间的干扰。本文首先提出一种基于子载波联合优化的携能DF中继协作频谱接入方法,作为携能中继的认知用户采用PS的接收机结构。该方法旨在联合优化授权用户和携能中继的发送功率、携能中继的功率分割因子以及第二时隙的子载波分配以最大化认知用户的可达速率。为了降低携能接收机实现的难度和成本,本文又提出一种基于子载波联合优化的携能AF中继协作频谱接入方法,作为携能中继的认知用户利用一部分子载波接收信息,另一部分子载波收集能量,从而不需要额外的信息能量分配器。仿真表明,本文所提出的两种方法在保证授权用户通信性能的前提下,让认知用户能够接入授权频段。