由于认知无线电网络中频谱资源有限,且现有的无线频谱资源的固定分配方式使得网络中的不连续频谱无法被用户使用,从而造成频谱的利用率低,频谱资源越来越短缺。而面对现如今移动通信技术的发展带来的巨大用户和业务量,如何利用现有的频谱资源来满足大业务量和高速率的用户传输需求,成为当下最热门的研究点之一。同时,由于移动通信系统中用户距离及阴影遮蔽等的影响,使得用户之间的直接传输需要耗费很大的代价来满足用户的信号质量。但是如果采用中继协作技术,利用多个中继节点进行数据转发,减少用户间通信距离的同时还能获得多用户协作传输而带来的分集增益,从而大大提高信息的传输质量和传输效率,因而协作中继技术得到了广泛的应用。本文针对无线频谱资源紧缺的情况,研究了在认知协作中继网络中的频谱聚合方案,提高网络中频谱的利用率和网络的吞吐量。本文的主要研究内容包括两个方面:一个是认知协作网络中的频谱预测方案,另一个就是在频谱预测方案基础上,提出的多用户协作中继网络中的频谱聚合方案。本文通过调研,发现现有的结合协作中继技术和频谱聚合技术的研究大都集中在单用户之间的通信问题中,而很少有考虑到整个网络的性能。因此,本文研究的场景是网络中有多个用户存在并同时有传输需求的情况下,通过中继协作来进行数据转发。由于中继转发完成一次通信至少需要两个时隙,而网络中的频谱资源又具有时变的特点,因此提出了本文所研究场景中的频谱预测方案,来提高网络中频谱状态的准确性,减小网络的中断概率。在频谱预测的基础上,本文提出了一种多用户协作中继网络中的频谱聚合方案,包括多用户的中继选择算法和频谱分配算法,来使得网络的吞吐量最大。仿真结果表明,本文所提的算法能够使得网络的吞吐量最大,同时也能提高用户的信道容量。