近几年,由于无线应用的快速发展,无线频谱的需求日益增加。目前,大多数频谱已经被分配给各种各样的应用。但实际上,仍有很大一部分授权频谱没有被充分利用,浪费了大量的稀缺频谱资源。认知无线电技术通过允许次用户动态地或者机会地共享授权频谱来解决频谱稀缺问题。正交频分复用（Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）具有便捷性和灵活性,因此,已经被广泛地应用于认知网络的功率分配中来保护主用户。认知无线电网络中可能包含不同的不确定性,例如信道不确定性,噪声不确定性和干扰功率不确定性。因此,研究基于正交频分复用的认知无线电系统的鲁棒功率分配具有重要的意义。认知无线电系统的鲁棒功率分配现有方案都要求已知扰动的概率分布或者不确定域。一旦设计出不合理的中断概率阈值和不确定性的边界,会大大降低鲁棒资源分配方案的性能,甚至对通信系统产生负面影响。更重要的是,这些研究大都基于优化理论进行功率分配,没有考虑系统本身的动态特性这一重要属性。因此,认知无线电系统的功率分配问题仍然具有非常广阔的研究空间。控制理论专门研究系统控制问题,具有很多与优化理论不同的、成熟的、稳健的、更易于应用的控制方法,因此,将控制理论引入到认知无线电系统的资源分配,并在反馈控制的框架下去解决这个问题,是一个非常有意义和具有挑战性的工作。本文基于控制理论研究了在考虑不可避免的扰动（信道扰动和时变的环境）和时延情况下的基于正交频分复用的认知无线电网络的鲁棒功率分配。具体地,本文基于李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式,通过为一个能够描述认知无线电系统本质的瞬时行为的动态模型设计控制器来跟踪给定的参考目标,从而进行鲁棒功率分配。本文的主要工作如下:1.为了得到一个通用的基于控制理论的功率分配方法,首先,我们为不同场景下的认知无线电系统分别提出了具有统一形式的功率分配模型,并将其转化成分布式的静态的变分不等式模型。然后,基于这个变分不等式模型,利用对应的分布式投影动态系统来动态地描述认知无线电网络的动态特性。最后,通过一系列变换减少了投影动态系统中的不连续投影带来的复杂计算,从而导出了对应的切换仿射系统。本文通过将基于反馈原则的控制理论应用于切换系统模型来处理信道扰动和环境的动态变化。2.由于所设计的控制器是通过使次用户的发射功率收敛到一个跟踪目标来实现功率分配的,因此,跟踪目标对于鲁棒反馈控制器设计非常重要。为了克服不确定性带来的影响并且保护主用户不受干扰,本文提出了三个具有实际意义的控制器跟踪目标:1)为了保护主用户提出了一个发射机输入功率目标;2)为了达到一个期望的服务质量（Quality of Service,QoS）,提出了一个信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR）目标;3)为了在保护主用户的前提下达到一个可接受的QoS,提出了一个与最大可允许干扰功率有关的信干噪比目标。3.根据切换仿射系统和上面提到的控制目标,提出了一个李雅普诺夫函数,并设计出一个线性矩阵不等式控制器。控制器通过令该函数的一阶导数为负使其状态变量尽快地平稳收敛到目标点,从而实现鲁棒功率分配。本文还提出了总功率调整方案以保证所设计的控制器能够快速地收敛到目标SINR。在考虑时变时延情况下,通过处理接收到的信道状态信息得到了一个有效的鲁棒控制器来实现资源分配。在计算机仿真实验中,将本文提出的方法与迭代注水算法和最坏情况方法进行对比,证明了本文提出方法的鲁棒性和有效性。