随着通信技术的发展和人们对通信质量要求的提升，频谱利用率较低的现状严重制约了通信事业的发展。认知无线电技术的出现很好地解决了这一难题。用户可以通过使用该技术完成对周边环境的感知，并通过重新配置自身参数使用该频谱，接入最理想的频谱。用户不停地感知周边可以使用的空闲频谱来提高频谱资源的利用率。协作通信技术通过共享网络空间中其他用户的发射天线，按某种方式协同其他用户传输信息，从而产生类似MIMO的传输效果，使接收端获得空间分集增益，提高了整个系统容量。将协作通信技术用于认知无线电系统，次用户以相互协作的方式感知频谱，发送信息，充分提高频谱的利用率。认知无线电与协作通信的结合提高了感知准确度、频谱利用率，同时还增加了系统容量，充分合理的利用了无线资源。然而协作通信的引入也增加了无线网络的安全隐患。认知环境的开放性使恶意用户有了接入频谱的可能，对网络的安全性造成了威胁。本文将认知无线电技术与协作通信技术相结合，解决主用户占用频谱却不能有效地传输信息这一问题。本文将网络编码技术用于协作节点用来提高整个认知无线电系统的容量以及通过功率分配方案达到最优化使用系统资源。考虑到网络的安全性，文章中将对中继协作节点是否安全分开讨论。首先本文详细介绍了认知无线电和协作通信这两种技术，并讲述了将协作通信引入认知无线电系统的必要性。文中给出了完美认知模型和更加贴合实际的认知模型，并阐述了动态接入频谱的三种模式，还分析了认知无线电系统中存在的安全问题。协作通信常用的几种协议以及协作通信用于认知中的几种模型也在文中提到。其次，针对主用户不能完成通信却占用频谱不释放资源的情况，主用户牺牲频谱的使用换取传输的有效性而选择需要发送信息的次用户来协作传输，提出一种基于网络编码的协作通信方法。次用户采用物理层网络编码和调制编码技术实现协作与自身通信的目的。文中还针对主用户的要求设计了基于瞬时信道容量和遍历信道容量的功率分配方案，并根据此功率分配方案对协作节点的进行了选取，实现系统资源的最佳利用。最后，针对认知无线电系统中不可靠中继的情况，论文研究了认知无线电网络中基于信息安全的协作通信策略，并将中继选择策略用于协作过程中。主用户通过加入人工噪声来使窃听者无法准确破解消息。通过对系统安全容量的分析指定了中继选择策略，并分析了人工噪声功率分配策略。系统在加入协作之后，安全容量比无协作过程有明显的提高。