频谱感知是实现认知无线电技术的前提和关键，协作频谱感知能够极大地提高感知结果的准确性，近年来受到人们的普遍关注。本文以基于放大转发协议的中继协作频谱感知技术为主要研究对象，结合绿色通信思想，以优化节点传输功率为主要手段，探讨了感知性能与感知能耗、主用户网络利益与次用户网络利益之间的折中关系。本文分别研究了单无线电中继协作感知优化、单无线电中继协作感知和传输的联合优化、以及双无线电中继协作感知优化。单无线电中继是指中继只配置一个无线电接口，双无线电中继是指中继配置两个独立的无线电接口。本文的主要研究成果概括如下：对于单无线电中继协作感知优化问题，我们分两种情况进行研究：单中继和多中继情况。通过优化中继放大器增益和采样数，使得在一定感知性能的约束下，实现感知能耗的最小化。在单中继情况下，上述二元约束优化问题可以转化为一元无约束优化问题，通过一维搜索法可以得到数值最优解。在多中继情况下，假设中继采用相同的放大器增益，得到了上述优化问题的近似闭合解，大大降低了计算复杂度，这种算法的复杂度不会随着中继用户数的增加而增加。仿真结果验证了算法的正确性。在单无线电中继协作感知和传输的联合优化问题中，我们提出了中继协助次用户同时进行频谱感知和数据传输的新方案。通过优化次用户网络的总功率分配，使得在保证一定主用户网络利益的前提下，实现次用户网络利益的最大化。具体而言，我们通过寻找最优的次用户源节点传输功率和中继放大器增益，在保证检测概率大于等于目标检测概率阈值的条件下，实现次用户网络吞吐量的最大化。分析可知，上述二元优化问题可以化简为一元无约束优化问题。仿真结果表明，就次用户网络吞吐量而言，所提出的最优网络功率分配方案总是优于等功率分配方案，并且两种方案的性能差距随着网络总传输功率预算的增加而增大。在双无线电中继协作感知优化问题中，我们提出了一个新的感知方案，即一个中继用户通过两个独立的无线电接口同时协助两个次用户进行频谱感知。通过优化中继分配给两个无线电接口的传输功率，使得在确保一定主用户网络利益的前提下，实现次用户网络总体利益的最大化。具体地说，我们通过寻找中继两个无线电接口的最优放大器增益，在确保每个次用户的检测概率均大于等于目标检测概率阈值的条件下，最小化两个次用户的虚警概率之和（即最大化整个次用户网络的频谱接入机会）。分析可知，上述二元约束优化问题也可以化简为一元无约束优化问题。仿真结果表明，当中继的最大功率预算较大时，与等功率分配方案相比，我们提出的最优中继功率分配方案能够使得虚警概率之和减少大约10%。