近年来,信息科技迅猛发展,业务需求日益增长,这给未来的无线通信系统带来了新的挑战,其中最突出一个挑战便是无线电资源的自然稀缺性。人们迫切地想探索出一种能有效缓解频谱稀缺和需求增长之间矛盾的新技术。认知无线电作为一种有效提升频谱利用率的新兴技术成为了众多学者研究的焦点。考虑到协作通信在提高传输可靠性和增加系统容量方面的优势,常将其与认知无线电技术结合,提升网络性能。然而,在现有的认知网络中,由于无线信道固有的不确定性和时变性使得授权用户和认知用户之间产生了信息不对称现象,大大增加了协作的难度。因此,本文以认知无线电网络为背景,将契约理论和协作中继技术融入其中,针对授权用户和认知用户之间信息不对称问题和契约设计问题进行研究。再结合正交频分复用技术,解决授权用户和认知用户之间以及多个认知用户之间的干扰问题,并对资源分配问题进行研究分析,主要工作和研究成果如下:1.针对授权用户和认知用户之间交互的不同信息情形,我们提出了一种基于契约理论的功率和带宽联合优化无线频谱共享方法。在本方法中授权用户和认知用户之间的交互过程被建模为一个类似劳动力市场的模型。授权用户和认知用户分别充当模型中的雇佣者和被雇佣者。具体来说,认知用户提供劳动力(即用于转发授权用户信息的中继功率)以换取授权用户提供的报酬(即用于发送自己信息的带宽)。认知用户根据自己的个人信息划分为多种不同的类型,依据类型选择相应的契约,并反馈信息给授权用户。我们分别针对对称信息和不对称信息情形的契约设计问题进行研究,获得最优接入带宽和中继功率分配,以达到最大化授权用户效益的目标。在对称信息中,授权用户给每个认知用户单独发送一份只包含其类型所对应契约条目的契约;在不对称信息中,授权用户广播一份包含多条候选契约条目的契约给周围的认知用户。该方法同时考虑了授权用户和认知用户的性能,使之达到双赢效果。通过仿真进行性能分析,并与其他方法进行比较,结果证明该方法可以使系统达到更好的性能。2.在宽带无线通信系统中,我们结合OFDM技术提出了一种基于契约理论的时隙和子载波联合优化无线频谱共享方法,对不同信息情况下多载波无线系统中的契约设计问题和有限预算下认知用户选择问题进行研究。在所提频谱共享方法中:第一时隙,授权用户广播需要传输的信号;第二时隙,认知用户以授权用户所期望的信噪比转发授权用户信号;第三时隙,认知用户依据所获激励的不同,被给予不同的子载波传输自己的信号。该方法通过时隙的划分,消除了授权用户与认知用户之间的干扰;并通过子载波的分配,消除了认知用户之间的干扰。在满足授权用户预算约束和认知用户个体约束的情况下,以最大化授权用户效益为目标,设计最优契约并进行认知用户选择。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性,授权用户和认知用户都可以从所提方法中获益,效益有显著提升,并有效提高了频谱利用率。