随着无线业务数据量的爆炸性增长,无线通信系统面临频谱资源告急以及能量消耗剧增的双重压力。认知无线电(CR, Cognitive Radio)技术允许主次用户共享授权频谱,大大提高了频谱利用率。携能(SWIPT, Simultaneous Wireless Information and Power Transfer)通信技术实现了信息与能量的同时传输,极大地延长了能量受限网络(如无线传感器网络WSN, Wireless Sensor Networks等)的寿命。因此,认知无线电与携能的结合,为当前的无线通信系统提供了新的解决方案。本文将针对认知无线电携能通信系统进行研究,并引入单向中继和双向中继以提升网络吞吐量。主要工作如下：第一,研究认知携能放大转发(AF, Amplify-and-Forward)单向中继网络中的多时隙吞吐量最大化问题。网络中的中继次用户使用从射频(RF, Radio-Frequency)信号中收集的能量为源节点和目的节点传递信息。基于本文所提的认知携能中继结构,对问题进行建模并通过问题的上界进行数学分析,从而提出了一个次优的功率分割因子与中继功率分配的联合管理算法。仿真结果表明：所提算法在吞吐量性能上与最优方案相差无几,并且大大优于现有的分离管理算法。第二,研究认知携能AF双向中继网络中的和速率最大化以及中继选择问题。考虑次用户对主用户的干扰约束,本文对问题进行建模并在高信噪比情形下对问题进行简化求解,进而提出一个基于二分搜索法的联合中继选择和中继功率分配次优方案。仿真结果验证了所提算法的近最优性。同时,本文还通过仿真确定了双向中继在认知无线电携能通信系统中的最佳位置。