认知无线电技术(Cognitive Radio, CR)是一种能够有效缓解频谱(信道)资源缺乏的重要技术之一。无线Mesh网络作为下一代宽带接入系统,将认知无线电技术应用于无线Mesh网络中解决其频谱缺乏的问题具有潜在的优势。目前认知无线Mesh网络(Cognitive Wireless Mesh Network,CWMN)仍然处于研究的早期阶段,面临许多开放性的挑战。路由算法是直接影响CWMN吞吐量、端到端延迟的重要因素之一,而无线Mesh网络中已有的路由算法无法适用于CWMN。其一,在无线Mesh网络中,各Mesh节点工作在固定信道,而在CWMN中,由于主用户占用信道的随机性,CR-Mesh节点的可用信道是动态变化的；其二,在CWMN中,CR-Mesh节点使用信道必须保证不对主用户的正常通信产生干扰,并且路由与频谱分配问题必须联合考虑,而在无线Mesh网络中不是必须满足的。本文分别以提高无线业务接受率、降低端到端延迟为目标对CWMN中的单播路由与频谱分配问题开展研究,以及分别以降低信道冲突数、节点负载均衡和端到端延迟为目标对CWMN中的组播路由与频谱分配问题开展研究,主要工作如下：(1)针对CWMN中路由算法构造的单条路径可能没有可用信道的问题,提出了集中式的自适应单播多路径构造与频谱分配算法。本文提出了自适应的满足QoS约束的单播路由与频谱分配算法SA2JR,目标是最大化无线业务接受率。SA2JR包括两个部分,按需的K-路径路由算法K-Routing,以及QoS驱动的频谱分配算法QDSA。K-Routing负责为每一个需求产生K条潜在路由路径,QDSA算法自适应的进行频谱分配,目标是从K-Routing产生的K条潜在路由路径中找出一条满足QOS约束的可行路由路径。仿真结果表明SA2JR能达到预定目标,获得较高的无线业务接受率。(2)针对CWMN中各CR-Mesh节点可用信道的差别,提出分布式的基于节点协作的单播路由与频谱分配算法。本文通过实例分析了通过节点协作可以有效的降低平均端到端延迟,提出了基于节点协作的分布式单播路由与频谱分配算法DRSAC_W,为了说明DRSAC_W算法通过节点协作可以降低平均端到端延迟,提出了非协作的分布式路由与频谱分配算法DRSAC WO,目标是最小化无线业务的平均端到端延迟。仿真结果表明,DRSAC_W算法通过节点的协作可以有效的缓解不同节点可用信道异构带来的高延迟,能达到预期目标,获得较低的平均端到端延迟。(3)针对CWMN组播树中各无线链路的信道冲突问题,提出了集中式的满足QoS约束的组播路由与频谱分配算法。本文首先提出了针对该问题的求解框架,包括问题描述、解决方案的表示、适应度函数、以及频谱分配算法。然后,基于两个具有代表性的智能计算方法：遗传算法、模拟退火,提出了两个满足端到端延迟约束的组播路由与频谱分配算法GA-MRSA和SA-MRSA。目标是最小化组播树总的信道冲突数。仿真结果表明,GA-MRSA和SA-MRSA算法能够达到预期目标,获得较低的总的信道冲突数。(4)针对CWMN组播树中各CR-Mesh节点负载的不均衡问题,提出了集中式的负载均衡组播路由与频谱分配算法。本文提出了负载均衡的无线链路权值函数及计算算法LBWC,在此基础上,提出了满足QoS约束的负载均衡组播路由与频谱分配算法LMRS2A,目标是在满足QoS约束的情况下,不仅均衡化网络的负载,而且最小化传输次数,优化网络资源的使用。LMRS2A算法首先采用LBWC算法计算无线链路的权值,进行负载均衡的组播树构造,然后采用基于无线广播特性的QoS约束频谱分配算法WBA2S对无线链路进行信道分配。仿真结果表明,LMRS2A能达到预定目标,不仅避免了拥塞节点的产生,而且仅需要较少的传输次数。(5)针对CWMN中各CR-Mesh节点可用信道的差异,提出了分布式的组播路由算法,以及分布式的组播调度算法。本文考虑信道之间的差异,以及多个组播会话之间的影响,首先,研究从CR-Mesh网关节点到接入点CR-Mesh路由器的分布式组播路由路径构造与频谱分配问题,提出了基于动态规划(Dynamic Programming,DP)的分布式组播路由算法D2MRA,目标是最小化组播业务的端到端延迟。仿真结果表明,D2MRA算法相比OMRA能获得比较低的端到端延迟。然后,研究接入点CR-Mesh路由器到CR-Mesh终端节点的分布式组播调度问题,提出了基于节点协作的分布式组播调度算法DAMSA,通过同组成员或者其他组成员的协作达到降低组播时间的目的。仿真结果表明,DAMSA算法不仅降低了无线业务的组播时间,而且提高了系统的吞吐量。