随着移动无线通信技术的快速发展，剩余的可用空闲无线频谱资源越来越有限。与此同时，目前在大多数已被无线电频谱管理机构所正式分配的无线频谱资源的利用率仍然很低。而当前无线电频谱管理机构所采用的静态和固定的频段分配方式被认为是造成上述矛盾的重要原因之一。认知无线电技术能够有效地缓解上述矛盾，动态地管理频谱资源。同时，无线通信业务的发展要求无线通信技术能够提供更好的通信质量和更快的传输速率。协作通信技术使得一个或多个单天线节点之间相互协助传输，形成虚拟天线阵列，起到了空间分集的作用，能够大幅提升传输速率和覆盖范围，很好地对抗无线信道的各种衰落。在上述需求背景下，本论文以认知无线电和协作通信这两种技术之间的融合为主要研究对象，在总结和分析认知动态频谱共享技术和协作通信技术的国内外相关研究成果的基础之上，根据逆向拍卖方式设计了一种基于overlay频谱共享模式的认知协作中继传输技术，该技术适用于解码转发(Decode and forward, DF)和放大转发(Amplified and forward, AF)这两种基本的协作中继传输方式。即使是在认知用户对认知网络信息了解不完全的限制条件下，该技术依然能为主用户选择最佳的单个认知用户作为其数据传输的中继节点以提高主用户数据传输速率，而作为回报认知用户可以获得临时使用主用户频段的机会。具体的，我们针对这一认知协作中继传输机制为主用户和认知用户分别设计了体现其传输收益和成本的效用函数，并对其进行了改进以增强主用户的积极性和避免认知用户欺诈的存在。在此基础上，我们进一步研究了改进后的主用户和认知用户效用函数最优化的求解方法。仿真结果表明，我们所提出认知协作中继传输机制在DF和AF协作方式下均能够有效地提升主用户的传输速率，同时也能帮助认知用户获得自身数据传输机会，从而实现一个主用户和认知用户的双赢局面。