随着无线通信技术的高速发展，现有无线频谱的分配方式已无法满足日益增长的无线业务需求，这迫使人们寻找新的技术手段来解决这一难题。频谱共享是认知无线电技术的核心，这种协作方式既不改变现有的无线频谱分配方式，又能实现对无线频谱资源的再利用，进而缓解无线频谱资源紧缺的难题。针对认知无线电网络环境，本文以基于解码转发协议的中继协作频谱共享为主要研究对象，提出了两种新的认知中继网络模型，探讨了主、次用户的中断性能，并在保证主用户中断性能的前提下对主、次用户的中断概率进行折中。同时，基于覆盖式频谱共享，本文考虑了主、次用户之间的相互干扰，分别研究了关于平衡主、次用户中断性能的问题以及中继同时协助主、次用户模型的中断性能。本文的主要研究成果如下：针对平衡主用户和次用户中断性能的问题，我们首先建立次用户和中继同时协助主用户的系统模型，并对该系统模型中各链路的信号以及传输速率进行了分析，进而得到了主、次用户中断概率的理论值。接着，将提出的模型与两个通信模型进行比较，由于次用户和中继的协作，使主用户有了更优的中断性能，同时，在保证主用户中断概率的前提下，调节功率分配因子，使次用户的中断概率也有所降低，从而实现了主、次用户中断性能的平衡。最后，仿真验证了理论结果的正确性。由于次用户没有固定的授权频段，需要通过寻找空闲的频谱空穴来进行通信。因此，我们在考虑次用户在没有找到合适的频谱空穴或者其通信环境不佳的前提下，提出了中继同时协助主用户和次用户的系统模型。通过对该系统模型进行分析，我们推导出了主、次用户中断概率的理论值，并通过仿真验证了该理论值的正确性。此外，通过中继的协助，提出的模型比不含协作的通信模型能得到更低的主用户中断概率，同时，在次用户通信链路不理想的条件下，通过中继的协作实现了次用户之间的通信。本文的研究成果对主用户中断性能的提高以及主、次用户中断概率的平衡具有重要意义，在解决无线频谱资源紧缺的问题上具有良好的应用前景。