由于认知无线电技术能够高效地利用无线频谱资源,目前它已引起了各大研究机构和高校的高度关注和广泛研究。在认知无线网络中,虽然认知用户择机使用主用户的空闲频段,多维地实现频谱复用,有效提高了频谱利用率,但同时也受到授权用户工作状态、地理位置和覆盖范围等因素影响,使可用频谱资源具有空时频变化的特性,从而使网络拓扑和节点可用频谱具有高动态的特点,这就要求必须具有智能而健壮的路由机制,以适应动态的无线电磁环境。本论文就是针对认知无线网络频谱资源所具有的这些特性,从传统无线网络入手,对路由算法和路由协议进行了相应的研究。首先,从认知无线电技术的基本概念、当前研究状况和关键技术等方面对本论文的研究背景做了概述,指出网络层关键技术所面临的问题与挑战,及本论文所研究路由技术的工作意义。从几种典型的Ad Hoc网络路由协议入手,通过总结认知无线网络的架构形式和特点,分析在不同网络架构下认知路由协议面临的问题及可能的研究方向;通过对当前认知无线网络路由协议的研究现状,路由及频谱的常用策略、路由所面临的问题及存在的挑战进行分析,从而明确了本论文将要解决的路由技术问题。在此基础上,第三章中主要针对认知无线网络中频谱的动态性和信道的多样性,从抑制对主用户系统干扰和提高路由连通性方面,设计了路由选择尺度的算法;通过应用随机过程和图论的相关知识对无线频谱资源和网络拓扑结构进行建模,解决了认知用户对主用户系统的干扰和路径连通性方面的问题;计算机仿真结果表明,提出的基于干扰抑制与高连通性的路由算法在路由选择中能减小对主用户系统的干扰程度,并且有效地提升了路由的连通性。第四章还是针对频谱资源所具有的动态性质,提出了基于最短路径和最大生存期的按需式路由协议,将路由与频谱跨层联合起来进行设计,综合考虑路径各节点的可用频谱信息,依据频谱生存期按照最大最小准则对可用频谱进行筛选;通过利用ON-OFF更替模型和马尔科夫过程对可用频谱资源进行分析、预测;并参考DSR和AODV协议的相关内容,建立了适合认知无线网络环境的CROSV路由协议流程。仿真结果表明,所建立的路由协议明显地延长了路由保持时间,降低了路由的中断概率,有效地缩短了网络中的时延。最后一章对全文进行了总结,提出认知网络路由技术中待解决的问题,并给出了下一步工作的相应建议。