为了缓解频谱资源紧张,认知无线电采用机会式频谱接入,允许次用户接入未授权频段或主用户未使用的已授权频段来提高频谱资源利用率。为避免对主用户产生干扰,次用户须通过频谱感知实时地检测主用户状态。能量检测由于可靠性高且不需要主用户的任何先验信息,已成为认知无线电最常用的频谱感知方法,但多径衰落和阴影效应等产生的隐终端问题会降低感知性能。协作频谱感知通过融合不同感知区域次用户的独立感知信息并做出综合判决有效克服了隐终端问题。因此,本文主要基于协作感知认知系统,通过模型构建、算法优化、仿真验证等一系列工作对系统的无线资源分配算法进行了研究。本文针对协作感知认知无线电系统,分别从协作感知用户公平性、系统能量效率最大化以及主用户检测繁忙时次用户接入这几个方面展开研究。首先,建立了公平性协作频谱感知和传输联合优化模型,对协作用户的感知开销进行补偿,保证了其公平性;接着,对认知系统能量效率进行定义并加以分析,建立了基于能量效率最大化的协作频谱感知和传输联合优化模型,在保证系统能量效率最大化的情况下对无线感知和传输参数进行优化;最后,考虑对主用户检测繁忙情况下的授权频谱进行合理开发,提出了效益交换接入方式,将协作中继通信和认知无线电相结合,建立了基于协作通信的协作频谱感知和传输联合优化模型,当检测主用户忙碌时,其成功实现了对授权信道的合理利用。