随着无线通信应用的快速发展，人们对无线网络的性能提出了越来越高的要求，相应地导致了对带宽越来越大的需求量，在这种形势下，无线频谱成为了一种日益紧缺的资源。然而，传统的固定频谱分配策略却制约了频谱资源利用率的进一步提高。根据美国联邦通信委员会（Federal Communications Commission，FCC）的调查，很大一部分固定分配的授权频段仅仅被零星地使用，从而造成了频谱资源的极大浪费。认知无线电技术被认为能够解决这一困境，使得频谱资源得到更有效的利用。认知无线电设备可以以次用户的身份动态地使用已授权频段，同时不会对授权用户造成严重干扰。认知无线电技术与传统网络技术相比较，具有工作频段不固定，频谱环境变化快，需要快速避让主用户等特点，使得其在协议的设计和实现上具有较高的挑战性。本文的工作基于国内首个认知无线电试验系统：动态频谱宽带无线通信系统（DYS系统），针对该系统独特的混合式网络场景，提出了混合式网络下的组网协议框架，针对多信道网络的频谱分配问题，着重研究和设计了该系统的频谱管理机制，并在实际系统中实现了整套协议，实际系统运行实验表明该机制能够有效实现混合式组网以及主用户避让等功能。同时本文也分析了该系统在设计上的若干缺陷，例如频谱利用率低，集中式的频谱决策机制等等。针对DYS系统现有设计的不足之处，本文研究了DYS系统的混合式网络场景下的分布式信道分配算法New-DYS，该算法基于DYS系统框架而设计，但具有以下改进：1）该算法允许网络系统使用更多的信道，带来了更高的信道利用率。2）该算法摆脱了中心决策节点的限制，使得网络在面对复杂的频谱环境时更为灵活。仿真实验显示了New-DYS算法与DYS系统原有设计相比能够带来更好的性能。