认知无线电技术是无线通信系统中解决有限可用频谱和较低频谱利用率问题的关键技术之一。目前，无线通信的迅猛发展已使得无线频谱资源日益紧张，所以更高效地利用有限的频谱资源变得极为重要。认知无线电技术可以使未经授权的无线通信设备主动发现和合理利用专用授权频段的空闲频谱资源，既能大幅提高频谱利用率，又能有意识地选择合适的工作频带，避免传输中的干扰和冲突，从而提高通信效率。在认知无线电网络中，需要通过路由协议来实现节点间的通信，而且路由协议对于认知网络的性能优化有很大的影响，所以本论文对认知无线电网络的路由协议进行了研究。　　 本文将对两种不同路由设计方法分别进行了深入研究。首先，针对认知网络中路由和频谱去耦合设计改进算法。通过分析认知环境中的频谱动态性和路由间歇性等问题，对授权用户的信道利用情况进行ON-OFF模型建模，并对路由尺度的计算和路由发现过程等方面进行详细描述，设计了信道选择算法，同时通过大量的计算机仿真来验证所提算法的性能。考虑到认知无线电网络中路由选择与频谱可用性的紧密依赖性，针对路由选择与信道选择的跨层设计改进了路由协议。其思想是：为协议中每个节点配置两个网络接口，分别用于接收数据和发送数据。这样设计的好处在于节点可同时在两个信道上进行收发工作，大大提高了网络的吞吐量，避免了因耳聋问题而产生的链路中断。而且协议进行了冲突避免设计，通过详细分析多信道、两个网络接口环境下的冲突情况，提出了冲突避免的原则。作为协议中信道选择的依据，设计了信道选择算法，实现了冲突避免。性能仿真表明，相对于传统路由协议如AODV协议应用于认知无线电网络，该协议能大大提高网络的吞吐量。