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21世纪是经济全球化、全球信息化的崭新世纪。随着无线通信新技术快速发展和高速度和高质量的无线数据业务需求使得无线频谱资源匮乏日益加剧。另外,在当前无线频潜固定分配管理框架下,大部分频谱资源处于低效率的利用状态。因此,亟待解决频谱紧缺并提高频谱效率。一种有效且实际的方案是实现基于认知无线电网络的高效资源分配和共享。近年来以认知无线电网络为基础的多种动态频谱共享技术得到学术界和工业界的广泛关注和研究。然而,这些新技术方案将挑战传统的分析技术和方法,要求其有利于设计分布式且灵活的资源管理和控制算法。本论文基于博弈论研究认知无线电网络的动态资源共享和分配技术,创新性成果如下：1.考察集中式的认知无线电网络中非合作功率控制方案。采用纳什均衡作为最优功率控制方案的设计准则。提出一种基于信干扰比(SINR)的代价函数,借助兼顾认知用户公平性的惩罚因子,构造一种新型效用函数。基于该效用函数建模非合作功率控制博弈模型。证明了该博弈模型的纳什均衡解的存在性和唯一性。针对当前认知用户传输速率多样化的需求,提出联合速率和功率的非合作控制方法。仿真结果表明提出的基于定价的方案有效改善纳什均衡解的帕累托有效性。2.考察一种联合动态频谱租赁共享策略。采用一种基于定价机制的动态频谱租赁(PBDSL)模型,充分考虑动态频谱共享的技术特性和经济学特性,兼顾主要用户的频谱收益并保障认知用户的QoS需求。主要用户参与该PBDSL博弈过程,并为主次用户分别设计分布式的频谱定价策略和传输策略。仿真结果表明提出算法可有效保证收敛性,同时,在平均容量、能量效率和频谱效率等方面具有一定性能改善。3.研究多个认知用户对环境和策略等认知程度存在差异时,如何实现认知用户分层频谱共享。采用一种基于斯坦科尔伯格博弈的容量最大化博弈(SCMG)模型来刻画多个认知用户共享多个信道的问题。重点研究多个认知用户之间存在信息不对称的最优决策方案设计。重点考察多个领导者和多个跟随者的场景,证明博弈模型可等效为变分不等式模型,进而证明均衡解存在性和唯一性。仿真结果表明提出的分布式算法可以有效保证收敛性,并以较低的复杂度实现最优均衡解。4.最后,采用合作博弈实现用户公平性和网络效率的最佳折中。把纳什议价功率控制的多耦合约束的优化问题建模为纳什议价博弈(NBPCG)模型,且干扰功率约束(IPCs)用于保护主要用户的数据传输。考察了两种经典的纳什议价均衡解,即kSBS解和NBS解,并证明了这些议价合作解的存在性和唯一性。同时,在考察KSBS解时,多约束优化问题可转为一个简单的向量搜索问题,采用简单的迭代方法加以解决。理论分析和仿真结果验证了提出的分布式合作算法的公平性和网络性能。