认知无线电是近年来涌现出来的一种新型网络技术，其目的是为了目前频谱资源日趋短缺的问题。在认知无线电网络中，网络节点可以在不影响授权用户工作的情况下接入授权频段，来实现对频谱资源的再利用。从某种意义上来说，认知无线电所能提供的频谱资源是无限的，如何充分的使用这种近乎于无限的频谱资源，成为当前认知无线电领域亟待解决的问题之一。值得注意的是，造成当前频谱短缺现状的原因很大一部分来源于日益增长的多媒体应用。而利用认知无线电网络来承载带宽消耗量巨大的视频传输业务，一方面可以极大的缓解无线通信领域频谱资源短缺这一日趋严重的问题，另一方面还可以充分挖掘认知无线电所蕴含的巨大潜力。本文深入分析了认知无线电与视频传输融合时存在的问题与挑战，并对认知无线电网络中的各种视频传输应用提出了一系列解决方案。　　首先，本文对认知无线电视频单播技术进行了研究，提出了一种TV白频段的带宽高效速率自适应视频单播框架。首先，该框架采用了多扇区结构解决了TV白频段的频谱不连续的问题，每个扇区均使用不同的频谱空穴进行传输，而且随着扇区数量的提高，接入到系统中的频谱数量就越多，因此该方案还可以有效提高TV白频段的频谱利用率，减少频谱资源浪费。其次，为了解决TV白频段的空间多样性以及时间多样性等问题，本文提出了一种准静态的频谱接入方案。与传统机会式频谱接入方案不同的是，所提方案中系统仅仅只在两种情况下需要进行信道切换，一种是系统当前工作信道被授权用户所占据而需要进行的被动频谱切换；另一种是系统在当前信道下的视频传输质量严重下降而需要进行的主动频谱切换。与传统机会式频谱接入方案相比，本方案不需要系统频繁的进行信道切换操作，因此可以大大减少传输时延，提高视频传输质量。再次，为了使视频传输速率与动态变化的频谱高度契合，本文提出了一种视频速率自适应最优化方法来获取每个用户的最优速率，在该方法中，最优速率调度问题被归纳成一个混合整数非线性规划问题，该问题以最小化全局视频总失真为目标，以满足一定的公平性约束以及总速率约束为条件。最后提出了两种次优但是复杂度较低的算法解决了这一问题。　　其次，本文对认知无线电视频多播技术进行了研究，创新性的提出了一种TV白频段的质量可伸缩视频多播框架。该框架采用了一种有别于传统伺机频谱接入方案的频谱接入策略，具体的，本文在该策略中引入了信道绑定的思想，系统可以同时接入多个信道来获取更高的吞吐量，这使得在 TV白频段上设置更多的视频多播节目或者开展高清视频服务成为可能。其次，针对视频多播应用，本文提出了一种跨层资源最优调度方案，该方案将资源最优调度问题归纳成一个混合整数非线性规划问题，该问题以最大化全局接收视频质量为目标，并且满足唯一性约束、层完整性约束、低层有限分配原则以及最低速率限制等实际视频传输中的相关约束条件。另外，本文将所归纳的问题分解成两个求解难度较低的问题，并分别提出了相应的低复杂度算法解决了这两个问题。　　最后，本文对视频多播中的质量补偿技术进行了研究，提出了一种多用户认知协同中继多播补偿方案。该方案创新性的采用认知中继链路来发送中继信息，相对于基于ISM频段的传统Ad Hoc中继方案来说，其在频谱使用上具有很大的自由度和灵活性。另外，本文在所提方案中考虑了一种认知协同中继方法，在该方法中，用户可以根据需求动态的组成一个协作集，并且协作集中的用户严格按照时间同步的方式发送数据，可以获得一定的空间分集效果，从而可以获得比传统Ad Hoc中继方案更好的性能。　　本文的研究成果可广泛应用于移动多媒体、无线视频会议、无线高清视频传输等领域。利用本文研究成果可以有效降低各移动网络的业务承载压力，提高其网络运行效率。另外，本文对TV白频段这一特殊频段的频段特点进行了充分挖掘，为进一步展开在TV白频段的各种无线应用的研究铺平了道路。