由于频谱资源是一种有限的自然资源，随着移动通信技术的快速发展，频谱缺乏的问题越来越严重。LTE-Advanced中的载波聚合技术可通过聚合多个授权频谱段来增加系统可用带宽，但是分配给LTE-Advanced系统的授权频谱毕竟有限。基于认知无线电的机会频谱接入技术可通过动态接入非授权频谱的空闲机会实现与其他系统频谱的共享，扩展其授权频谱。机会载波聚合技术结合载波聚合与机会频谱接入的特点，可在较大程度上增加系统可用带宽，支持系统高速率业务。首先，本文以目前最先进的移动通信系统LTE-Advanced为研究背景，详细论述了载波聚合技术的基本特点、常用的资源调度方案及最新研究进展；深入研究了基于认知无线电的机会频谱接入技术，具体地对时域机会频谱接入进行了建模，对时域机会频谱退让机制进行了分析；特别介绍了机会载波聚合的基本概念，并设计了一种机会载波聚合技术的实现方案，包括频谱接入与频谱退让方案，对机会载波聚合技术中次用户系统进行了整体性能的仿真与分析。然后，本文提出了一种改进的比例公平调度算法——CQI-PF，该算法通过增加CQI（Channel Quality Indicator）因子，相对增加了信道质量较差的用户或边缘用户的调度因子，进而加大了它们被调度的可能性，使得资源分配在一定程度上向边缘用户倾斜，保证了用户间的公平性。然后，将CQI-PF算法应用于机会载波聚合场景下，设计了一种新的资源调度方案，该方案可在空闲频谱机会上使用CQI-PF算法进行资源调度，在原成分载波上仍使用传统PF算法，这样便可仅仅牺牲部分空闲频谱机会上的吞吐量来提高边缘用户吞吐量及用户间公平性。从次用户系统的角度看，通过接入空闲频谱机会，实现了系统平均吞吐量和用户间公平性的良好平衡，补充了LTE-Advanced用户在某些业务上的性能不足。仿真结果和分析表明，机会载波聚合技术可在载波聚合的基础上进一步增加系统的平均吞吐量；CQI-PF算法可通过牺牲部分平均吞吐量增加用户间的公平性；在机会载波聚合场景下，新的资源调度方案可在牺牲较少系统平均吞吐量的情况下，提高边缘用户吞吐量及用户间的公平性。