无线通信系统的持续发展遇到频谱资源匮乏、网络能量受限、传统点到点通信接近香农极限等前所未有的巨大挑战。认知无线电的横空出世极大限度地提高了现有频谱资源的利用率,有效地缓解了频谱资源稀缺问题。能量收集技术由于其可以为无线通信节点无间断地提供绿色无污染的能量和便捷部署的特点,而成为解决网络受限问题实现绿色通信的有效方法。本文主要就认知网络中主次用户间能量与信息的双重合作问题进行研究,有以下几点结论:针对通过时隙切换收集能量的认知无线网络,研究了主次用户间能量与信息的合作方案,即次用户作为主用户的中继节点协助其完成传输信息,为自己争取更多的机会接入主用户的授权频段;同时次用户从主用户发送端的RF信号中收集能量为中继转发和自身传输供能。通过联合优化主次用户的频段使用时隙和发射功率分配,最大化了次用户网络的数据吞吐量。针对次用户基于功率分割的接收机结构,RF信号被功率分割装置分为两部分,分别用于主用户的信息解码和RF能量收集,提出了基于功率分割的主次用户协同通信方案,为主次用户之间的能量与信息合作提供了一个额外的自由度,并使其可以在一个时隙内同时完成,有助于认知中继在接收信息与收集能量之间实现更好的折中。考虑认知中继发送信号时的子载波分配问题,即把认知中继的子载波分为两部分,分别用于主用户的数据转发和自身的信息传输,使二者可以在同一时隙内得到更好的平衡。对于产生的混合整数优化问题,本文提出了基于分支定界的最优迭代优化算法和基于对偶分解的次优迭代算法。后者性能接近最优算法,但是运算量要小很多。结合认知无线网络的通信环境和能量收集的资源特性,仿真结果表明本文提出的主次用户在能量和信息两个维度上的协作通信方案,能够更强力地保证主用户的通信服务质量,并极大地增加次用户的吞吐量,从而有效地提高认知网络的整体通信性能。