未来5G移动通信网络高速率、低时延的性能要求,以及各种移动智能终端设备爆发式增加,共同导致了移动通信网络数据流量的指数增长。与此同时,有限的授权频谱几乎已经被占用殆尽,为了满足高移动数据流量的挑战以及缓解授权频谱资源短缺的现状,利用非授权频段扩充移动通信网络频谱资源,以及采用合理的资源分配方式提高频谱利用率才能有效解决目前移动通信网络面临的难题。基于此,本文首先研究认知小蜂窝网络,宏蜂窝网络以及WiFi网络双频段共存机制及资源分配问题;其次研究多运营商基站间非授权频段共存方案及双频段资源分配问题。本文首先研究认知小蜂窝基于满意度的双频段流量均衡方案,该方案中认知小蜂窝基于感知结果和宏蜂窝共享授权频段,基于载波聚合技术同时使用授权和非授权频段。在授权频段,通过联合优化认知小蜂窝与用户的选择、频谱感知以及在相关干扰约束下的功率分配,进而最大化整个认知小蜂窝网络的系统容量。在非授权频段,考虑到WiFi网络动态的业务数据量以及其变化的传输概率,提出基于增强型LBT机制的信道接入方案,提高非授权频谱的利用率,同时保证WiFi用户的传输性能。进一步,利用统计学方法分析WiFi网络的业务量,并计算得出认知小蜂窝用户在非授权频段的最优传输时长。最后,提出基于满意度的双频段资源分配(SDRA)算法,其联合考虑了蜂窝选择、频谱感知、授权频段功率分配以及非授权频段传输时长等因素,最大化认知小蜂窝网络和WiFi网络的总体满意度。针对多运营商LTE-U认知小蜂窝基站(基于LTE-U技术,通过载波聚合技术使用授权和非授权频段的小蜂窝基站,以下简称LTE-U基站)非授权频段共存及双频段资源分配问题,本文提出了基于LBT的LTE-U基站非授权信道竞价接入机制。考虑信道质量的时变性,全双工(FD)模式传输性能不总是优于半双工(HD)模式,因此,本章为多运营商在非授权频段提出一种基于竞价拍卖机制的FD/HD混合模式资源分配方案。采用Lyapunov优化方法,联合优化双频段资源调度、系统丢包率以及时延,保证队列稳定性,最大化授权和非授权频段的频谱利用率,提升整个网络的总效益。