4G、WLAN等无线通信技术的蓬勃发展,推动着教育、医疗、社交、旅游等各行各业的转型,移动视频、生活信息服务、支付服务、云服务等无线通信业务正在逐渐渗入到人们生活的方方面面,这些技术及业务的发展对频谱资源提出了更高的要求。然而,作为有限的不可再生资源,频谱资源已经基本分配殆尽,成为制约无线通信技术发展的一大障碍。基于此,本文着重探索提升频谱利用率的有效途径。以认知无线电为基础的认知无线网络技术的出现,为提高频谱资源利用率提供了行之有效的解决途径,本文以其中的频谱共享技术为出发点,提出基于跨层设计的动态博弈频谱共享模型,将博弈论与认知无线网络频谱共享问题相结合,为频谱共享问题的解决提供了理论依据,并简化了问题的建模过程。同时,由于无线信道的时变性,传统的分层网络协议架构的性能并不理想,因此本文采用跨层设计的概念,在效用函数的设计中利用跨层设计的方法将协议栈底层的参数和高层的参数联系起来,实现联合优化,简化了相关的QoS保障机制。在实验验证过程中,本文实现了Matlab环境下的数字实验,及基于蜂窝移动网络的仿真实验。该仿真实验将跨层设计的动态博弈频谱共享模型应用于蜂窝移动网络中,使蜂窝移动网络运营商根据网络通信质量动态向移动用户收费,提高了网络流量使用的公平性及网络整体性能。