近年来,随着无线宽带应用的广泛普及,宽带用户急速增长,可用频谱资源不足的问题却日益加剧。认知无线电网络(CRN:Cognitive Radio Network)通过频谱共享,可以大大提高频谱利用率、缓解频谱资源的不足,因此得到广泛研究。认知(CR:Cognitive Radio)是CRN中的关键技术。它能够感知周围环境中频谱,根据环境变化动态调整系统参数,如载波频率、带宽及发送功率。近几年来数字信号处理、射频技术的发展使得CR感知及重构特性的实现成为可能。随着不同移动设备数量的迅速增长及CR的迅猛发展,环境中布满有认知能力的通信设备是有可能的。在这样的环境中,如何提高认知无线电网络的性能、保证服务质量是CRN研究的关键问题。本文在熟悉认知无线电基本原理及相关技术的基础上,就认知无线电网络的可传输容量这一基本性能进行了理论研究。首先,在下垫式频谱共享模型下,分析基于三种常用媒体接入控制(MAC：Medium Access Control):slotted-ALOHA、CSMA/CA及TDMA协议下CRN的可传输容量。利用随机几何知识,推导出授权网络(主网络)和未授权网络(CRN)的数据包成功传输概率,根据香农定理,推导出在主网络和CRN中断概率限制条件下基于不同MAC协议的CRN可传输容量。然后,利用MATLAB仿真对CRN可传输容量进行数值分析,从图形上直观地描述不同MAC协议下CRN的容量范围及各参数对其可传输容量的影响,并证明了在饱和的认知mesh网络中,TDMA协议下可以获得最高传输容量,CSMA/CA次之。受中继协作转发思想的启发,本文还提出了一种中继协作网络模型,即当主网络中源点离它的目的节点较远时,可以利用CRN中空闲节点(SU:secondary user)为主网络中节点(PU)转发数据。中继节点分别采用解码转发(DF:Decode and Forward)和放大转发(AF:Amplify and Forward)两种转发协议。根据PU和SU成功传送数据的概率,推导出中断概率限制条件下非协作和协作CRN节点的最大可传输容量,并给出中继节点的位置范围。最后利用MATLAB仿真,从图形上直观地给出了某些特定参数下中继节点的范围,中继节点位置、主／次级网络功率比及次级网络接收门限的相互影响情况,并证明了在某些特定参数下协作转发可以大大提高CRN的传输容量。