随着通信技术的快速发展,行业用户要求集群系统在提供语音业务的同时,还要提供数据、图像、视频等宽带业务。为满足行业用户的需求,宽带无线集群(Broadband Wireless Trunking,BWT)系统的研发提上了日程。BWT系统是基于宽带无线通信技术,采用宽带业务形式,以指挥调度功能为主的专用无线通信系统。但是在BWT系统中实现宽带数据传输,存在缺乏足够宽的连续频谱和频谱资源不足的问题,此问题是宽带无线集群系统亟需解决的关键问题之一。因此,本文进行基于认知无线电的频谱聚合技术的研究,解决BWT系统中进行无线宽带数据传输时缺乏足够宽的连续频谱和频谱资源不足的问题。首先,本文研究了认知无线电中的频谱感知算法和频谱聚合资源调度算法,作为本文的理论基础。对于频谱感知算法,主要研究了能量检测算法和匹配滤波检测算法,并分析了这两种频谱感知算法的性能。对于频谱聚合资源调度算法,主要研究了频谱聚合资源调度算法的调度器架构、成分载波选择算法和资源块分配算法。以上的研究为本文后续工作的分析和仿真提供了理论依据。其次,针对BWT系统中主从信号共存条件下现有频谱感知算法感知主用户信号存在困难和采用零中频接收机作为频谱感知接收机时信号中存在直流偏移的问题,本文提出了一种直流偏移自适应联合频谱感知算法。该算法利用本地掌握的BWT用户先验信息,能够在隐主用户问题导致的认知用户信号和主用户信号在同一频带内同时存在的情况下感知主用户信号。仿真结果表明,该算法在主从信号共存条件下有良好的检测性能,并能在未知直流偏移信息的情况下消除直流偏移对频谱感知算法性能的影响。然后,针对现有频谱聚合资源调度算法并不适合于BWT系统频谱聚合资源调度优化分配的问题,本文提出一种基于认知的资源调度算法(Cognitive Radio based Resource Scheduling,C R-RS)优化BWT系统中认知无线电条件下频谱聚合的性能。文中提出一种新的两层资源调度架构,利用等效传输带宽的概念,使得BWT用户在各个成分载波上获得较好的负载均衡,同时兼顾了BWT用户之间的公平性。仿真结果从总吞吐量、用户平均吞吐量、平均服务率、平均逗留时间四个方面综合论证了本文提出的基于认知的资源调度算法比现有的频谱聚合资源调度算法更加适用于BWT系统中的频谱聚合。最后,针对现有的频谱聚合资源调度算法存在不能满足BWT系统时延要求的问题,本文提出了一种面向实时业务的成分载波配置切换算法(Component Carriers Configuration and Switching scheme for Real-time Traffic,RT-CCCS),解决了现有频谱聚合资源调度算法不能满足BWT系统确定性时延要求的问题。该算法在保证认知用户公平性和负载均衡的基础上,计算满足当前时延要求所需的认知频谱带宽,以此结果为基础进行频谱聚合所需成分载波的配置。如果当前配置的成分载波不能满足时延要求,该算法自动调整配置的成分载波的数量,直至配置的成分载波的带宽满足BWT用户的时延要求。仿真结果表明,该算法能够保证BWT系统的平均时延性能,满足BWT用户平均时延要求。