协作认知无线电技术作为一种基于协作方式的认知无线电技术,既解决了次级用户频谱资源短缺的难题,也可以在次级用户的协助下提高主用户的传输性能。但是随着无线通信的快速发展,由于无线信道本身的广播特性以及次级用户的非授权特性而引发的协作认知无线电网络的安全问题却越来越严重。考虑到传统加密算法以及密钥分配管理的高复杂度不适用于协作认知无线电网络,本文利用基于无线信道自身特性的物理层安全技术来保证用户的安全传输。5G和物联网技术的推进使得网络节点数量剧增,对全部节点实现持续供能变成了另一大难题,因此本文进一步考虑到协作认知无线电网络中的次级用户是能量受限用户,提出了利用能量收集技术来实现次级用户的自我供能。针对上述描述,本文研究了基于能量收集技术的协作认知无线电网络中无直连链路主用户的安全可靠传输问题,其主要研究内容为:(1)首先,研究了基于收集-使用模式能量收集技术的协作认知无线电网络的安全传输问题。针对窃听风险,提出了一种双阶段协作干扰策略确保主用户的安全传输。作为协作者的次级用户都利用射频能量收集技术在通信的第一阶段收集能量,并将能量用于第二阶段的信号转发和干扰发送。根据通信流程,以最大化主用户安全速率为目标建立了优化方程,针对非凸优化问题,提出了一种交替优化算法,最终求得一组可行最优解。仿真结果进一步证明了所提策略的有效性和算法的收敛性。(2)其次,研究了基于收集-存储-使用模式能量收集技术的协作认知无线电网络的中继选择问题。在此考虑到次级用户的非授权性,因此分别分析了次级用户可信和不可信两种情况。针对多个具备能量收集功能的次级用户作为备选中继的情况,提出了同时基于信道信息和电池信息的中继选择策略。依据次级用户电池的充放电行为的特点,将其电池能量建模为有限状态马尔科夫链,通过分析得出了其稳态分布。并且进一步分析了两种情况下主用户的传输中断性能,通过仿真还进一步研究了不同参数对中断性能的影响。(3)最后,针对能量受限次级系统的用户可靠传输问题,考虑到用户的个人理性,上述中继选择方案已经不适用于次级系统。因此本文提出了一种基于Vickrey拍卖的次级系统中继选择策略。通过合理的推导及分析验证了竞拍双方的诚实性和个人理性,并给出了完整的中继选择流程。全文共5章,图24幅,表3个,参考文献82篇。