认知MIMO技术是认知无线电与MIMO技术结合而成的无线传输技术。将MIMO技术应用于认知无线网络中,能够获得更大的自由度,进一步提高系统的吞吐量和频谱利用率。也可以进一步利用MIMO的阵列增益,分集增益,复用增益等来提高认知无线网络的频谱资源利用率。还可以应用MIMO的波束成型,预编码技术来对抗网络中的各种干扰。然在认知用户机会式接入主用户频谱进行通信的过程中,认知用户会对主用户产生干扰,第三章所做研究是保证主用户传输性能时最大化认知用户的吞吐量。在研究过程中,考虑主用户和认知用户的接收端都能获取完美的信道状态信息,通过干扰对齐方法来降低认知用户对主用户造成的干扰。干扰对齐是通过主用户和认知用户各发送端的预编码来实现,对认知用户的发送端采用两级预编码的设计方案,不仅考虑了对齐认知用户对主用户产生的干扰,同时保证了认知用户的传输性能。其中一级预编码将认知用户对主用户的干扰对齐到主用户未使用的子信道,从而消除认知用户对主用户的干扰,二级预编码用于提升认知用户的传输性能。针对认知MIMO通信系统中认知用户之间的干扰,第四章对认知用户系统采用基于时分复用的方式进行传输。在研究过程中,将各个认知用户放在不同的时间段进行传输,在保证认知系统吞吐量最大的情况下,通过优化目标函数的方法找到合理的认知用户传输时间段分配。为了更好地衡量通信性能,同时引入“能源效率”作为衡量指标。仿真结果可以看出,在信噪比小于6d B,相对认知用户同时传输的算法,采用基于时分复用的干扰消除算法下,单位带宽认知系统可以增加0.5bit/s的吞吐量,同时也提高了能源效率。考虑中继具有能扩大宽带无线网络覆盖范围,消除覆盖的盲点,提高系统容量的优势,在认知用户系统中加入中继辅助进行通信。在此通信场景下,第五章分别研究了中继辅助的分布式干扰对齐算法和兼顾认知用户传输性能干扰对齐算法的性能。研究表明在认知用户系统中加入中继辅助通信的场景下,在不影响主用户传输性能的情况下,认知用户的吞吐量单位带宽平均增加了0.2bit/s。