频谱资源的有限性和无线传输的不可靠性成为制约未来无线网络发展的重要因素。随着中继协同传输方式和认知无线电创新技术的相互渗透，协同和认知将成为提高未来无线网络的资源有效性、传输可靠性和网络连通性的重要技术手段。面对复杂的电磁环境和时变的网络状态，如何利用差错控制技术保证认知协同传输的可靠性，并提供具有服务质量保证的分组接入与通信，是未来无线网络中的一个关键问题。已有的研究没有充分结合协同和认知技术的优势，孤立的对协同传输和认知接入的差错控制进行了机制设计与分析。本论文利用非恒速编码保证认知协同传输的可靠性，研究提高认知协同传输频谱效率的方法。本论文利用概率论、决策理论、顺序统计理论等数学工具对中继协同传输、动态频谱接入和认知无线电系统中的协同传输依次进行了深入地研究。首先，从冗余的角度进行统一的分析，对非恒速编码和自动请求重传这两种差错控制机制在点到点和广播通信系统中的性能进行了系统比较，为不同系统选择合适的差错控制机制提供了依据和准则。其次，针对两跳和多跳中继系统，将非恒速编码和叠加编码相结合，提出可靠的协同传输机制，提高中继系统的吞吐量。通过优化功率分配系数，实现对接收信号的能量及其携带的信息的联合累积。与单纯的信息累积和能量累积相比，优化后的机制在两跳和多跳中继系统中分别获得大约20%和40%的吞吐量增益。然后，针对单个认知用户，利用部分可观测Markov决策过程理论，提出基于非恒速编码的动态频谱接入机制，寻找认知用户的最优策略，解决认知用户频谱感知和数据传输的问题，并进一步提出低复杂度的启发式策略。最后，针对认知无线电系统，提出基于非恒速编码的认知协同传输机制，解决认知协同传输中两跳传输能力不平衡的问题。深入分析和讨论主用户行为特征和信道参数对系统性能的影响，从而确定不同情况下的最优系统参数。本论文深入分析非恒速编码的特点，将其溶于协同和认知技术融合的潮流中，有效地保证了在复杂电磁环境和时变网络状态下认知协同传输的可靠性，所提出的机制和算法可以显著提高系统性能，为未来无线网络的发展奠定了一定的理论基础并提供了相关的技术储备。