无线通信技术的高速发展为现代社会提供了巨大便利,但随之而来的频谱资源稀缺的局面也越来越严峻。认知无线电(Cognitive Radio, CR)技术可有效改善频谱利用不佳的现状,受到广大研究者的关注。另一方面,由于无线传输媒介的开放特性,CR网络中信息传输的安全性也是一个亟待解决的重要问题。采用物理层安全技术,能够使CR网络的可靠性大幅提升。但是,基于信息论的物理层安全研究忽略了实时多媒体应用中时延等服务质量(Quality of Service, QoS)要求,存在一定局限性。因此,针对CR网络的安全性与时延QoS保障问题,采用凸优化理论,引入安全有效容量概念,论文深入研究安全CR网络的跨层资源分配策略,规划优化问题,进行求解并仿真验证。论文的主要工作和创新点如下：(1)简述安全CR网络中保障时延QoS的跨层研究框架。在引入表征一般无线传输系统统计时延QOS性能的有效容量基础上,探讨保密系统时延QOS性能与安全有效容量模型的关系,提出安全CR网络的跨层资源优化方法。(2)基于Underly频谱共享模式的单用户安全CR网络,借助安全有效容量模型,论文提出一种可提供时延QoS保障的跨层资源分配策略。假设信道状态信息(channel state information, CSI)完全已知,规划最大化安全有效容量与最小化干扰温度的功率优化问题。采用凸优化方法求解,并进行数值仿真分析,验证相关功率分配策略的优越性。同时,假设主要信道的CSI存在误差,研究以最大化安全有效容量为目标的功率控制鲁棒性问题,求解并仿真,结果表明鲁棒性设计实用性更强。(3)针对采用时分多址(time-division multiple-access, TDMA)的多用户安全CR网络,论文从公平性、时延保障、安全传输等角度出发,以最小化β-公平成本函数为目标,进行优化问题规划,提出一种功率与时隙跨层优化方案。进一步,利用凸优化理论和随机优化方法求解,并进行仿真。仿真结果表明,提出的跨层资源分配策略可有效平衡资源分配的效能与公平性,且明显优于其他对比策略。同时,在以上研究基础上,假设主要信道的CSI不完全可知,论文分析资源优化的鲁棒性设计,使得理论研究更加接近于实际应用。