认知网络允许具备认知能力的设备机会的接入频谱空洞,从而有效提升频谱利用率及系统吞吐量。认知无线电技术也被视为第五代移动通信中最有前景的技术之一。为了将认知无线电技术应用在未来的网络架构中,完善的、有效的频谱共享模型研究尤为关键。本文调研了认知无线电频谱共享领域的最新进展,介绍了现有的主流的频谱感知、切换、共享技术及主流的、有效的认知无线电系统网络架构,同时,介绍了经典的博弈理论模型,重点调研了非合作博弈模型及均衡理论在认知无线电频谱领域的应用现状,重点研究了博弈理论及优化理论在频谱共享领域的应用方案。综合当前的网络模型发展趋势,本文提出了新型的,涵盖公有及私有频段的频谱共享模型,允许认知用户专有的接入租赁得到的授权频段,并将其部分通信负载转移到公有频段上,实现通信效用的最大化。在该认知无线电系统下,认知用户需要做出合理的频谱租赁策略及通信负载分配策略,以实现通信效用的最大化,涉及认知用户之间复杂的博弈问题。本文利用非合作博弈模型及优化理论,充分的研究了在这类新型网络架构下认知用户的最优策略选择方案。利用经典的纳什均衡理论研究并证明了该网络模型中认知用户的纳什均衡策略的存在性和唯一性,为认知用户均衡策略的动态到达过程设计了相应的算法,并通过仿真验证了该动态自适应算法的收敛特性。同时,针对TV频段的合理利用问题,本文结合FCC制定的地理定位数据库概念,设计了合理的网络架构,提出了认知用户的最优策略选择方案,并仿真验证了该网络的均衡特性。针对上述两类网络模型的仿真说明,本文提出的认知无线电网络模型,能够有效的提炼未来网络架构的特征,有效描述认知用户在频谱共享模型中的行为特性,网络模型能够有效节约能耗,实现公平有效的频谱分配,为未来新型网络共享模式提供了重要的参考方案。