为了解决频谱利用率低的问题，认知无线电技术被提出并取得极大发展。但是，认知无线电网络中，信号传输时同样存在多径衰落效应，严重影响系统的无线传输速率和服务质量（QoS），人们用协作通信技术来解决这一问题。认知和协作技术的结合，可以有效对抗多径衰落、增大信号覆盖面积、充分利用空间分集增益、增加系统容量、提升系统服务质量与可靠性。本文专注的正是认知无线电网络中的合作中继通信问题。首先，本文对认知无线电（CR）的概念和基本工作原理进行了概述，并对认知无线电的提出与发展、认知协作通信的发展及国内外研究现状进行了综述了；还给出了中继通信系统的基本模型，对中继通信工作的基本原理进行了介绍，对比分析了选择合并、切换合并、最大比合并、等增益合并等四种分集合并方法；之后介绍了放大-转发方式、检测-转发方式、编码协作方式三种合作中继的传输方式；并对认知无线电网络合作中继技术的优势与挑战进行了总结分析。其次，本文对中继节点选择进行了分析，详细介绍了单中继节点选择与多中继节点选择的概念与具体实施方法，深入分析了两种选择方案的性能；并以中断概率作为分析合作中继通信不同场景或方案性能的主要手段，重点介绍了基于中断概率的中继节点选择方案；另外还分析了基于位置的中继节点选择，根据位置对中继链路带宽的影响选择中继节点，有效提高了系统性能。再次，本文分析了中继节点的功率分配问题，介绍了无线通信系统研究功率分配时常用的凸优化理论基础与拉格朗日法；以最大化系统容量为目标，通过拉格朗日法求解出最大化系统容量的功率分配问题，并与单独功率分配(SPA)方案和等功率分配(EPA)方案进行了性能对比分析；还对认知用户对主用户的功率干扰以及主用户对认知用户的干扰影响分别做了分析。最后，本文把中继节点的选择与功率分配结合起来，提出了基于中继节点位置和功率干扰限制的认知中继选择算法，给出了算法的系统模型，并用拉格朗日法求出了最优解，通过仿真与性能分析可以看出该算法对系统性能的改善。