无线数据业务的快速增长,给无线通信网络容量提出了越来越高的要求。一方面,可以进行授权分配的无线频谱资源越来越稀缺,而另一方面,对频谱资源使用情况的调查却显示频谱利用率低的现象仍普遍存在。在不对当前无线系统和应用产生明显影响的条件下提高频谱使用效率,将有助于缓解频谱资源短缺这个瓶颈问题。认知无线电技术通过设备对无线电环境的感知,获得频谱使用情况和信道状况等边信息,并利用这些感知信息进行无线频谱资源的灵活使用。动态频谱共享通过应用认知无线电技术,实现多个无线系统对无线频谱资源的共享和重用,可以大大提高总吞吐量和资源使用效率。以认知无线电技术为基础,共享频谱资源的多个无线通信系统形成混合网络。认知无线电系统可能是具有基础架构的网络,也可能是Ad hoc网络,结构的不同将很大程度上影响混合网络的系统方案设计,及其无线资源管理策略,包括干扰控制和避免机制等。本文主要研究由一个认知无线电系统和一个传统无线通信系统组成的混合网络,及其动态频谱共享问题。本文第一章介绍了认知无线电技术的发展和研究现状；第二章研究了基础架构认知无线电系统在混合网络环境中的无线资源管理算法；第三章重点针对蜂窝系统和具有认知能力的端到端直接通信系统所组成的混合网络研究了系统方案设计,包括基本框架和干扰控制和避免机制；第四章以蜂窝与端到端混合网络和提出的系统方案为基础,对认知无线端到端直通系统的无线资源管理算法进行了研究。论文的主要创新工作如下：1.针对混合网络中基于OFDMA技术的基础架构认知无线电系统,在干扰温度约束条件下,提出了基于迭代调整方式的资源分配方法。资源调整算法分为两种：以干扰上限和等效噪声底线估计子载波调整带来的吞吐量变化,该算法性能接近最优算法,但复杂度仍较大；另一种简化算法仅粗略估计子载波调整带来的吞吐量变化,可以在较低的复杂度下获得较好的性能。2.针对蜂窝通信系统和端到端通信系统组成的混合网络,提出了一种基于认知无线电的系统方案。混合网络中的两个系统采用相同的物理层传输技术,具有相同的帧结构并相互同步,并提出基站辅助的分布式端到端无线资源管理。以此为基础,针对端到端通信共享蜂窝系统上行/下行无线资源的不同情况,分析了两系统之间的干扰,并提出了相应的干扰控制和避免机制。3.针对蜂窝通信系统和端到端通信系统组成的混合网络,提出了基站辅助的分布式端到端通信无线资源管理的具体方案,以及一种基于蜂窝用户调度信息和基站辅助信息的分布式功率控制算法,以适应因蜂窝网络的快速资源调度导致的时变干扰环境。并针对现有的蜂窝系统,设计了相应的协议应用该功率控制算法。