随着科技的发展和时代的进步,人们的生活水平迅速提高,与此同时,移动终端的普及导致移动流量急剧增长。这使得蜂窝移动通信系统面临着巨大的压力,由于有限的授权频谱资源的稀缺,使得在之前的很长时间里,运营商一直依靠不断地提高授权频段频谱利用率的方式来满足用户需求,然而这种方式技术成本高、成效小。所以,如果有丰富的频谱资源可以被蜂窝系统利用,便可以降低成本并且提供更好的服务。因此,人们开始关注利用率较低的非授权频段的丰富频谱资源。但是,在非授权频段上运行不同的无线接入技术存在信道资源分配不合理和同频干扰的问题。如何使得非授权频段LTE系统能够与原有网络系统和谐共存,提高频谱资源的利用率,是LTE系统运行在非授权频段首先要解决的问题。本文针对在非授权频段LTE与原有网络的频谱共存问题,首先研究了频谱感知算法,分析研究了基于发射机的频谱感知算法、基于干扰的频谱感知算法、协作式频谱感知算法以及基于分形盒维数的频谱感知算法,分析各算法的优点与缺点,由于基于分形盒维数的频谱感知算法简单、计算量小、可用于扩频信号的检测以及计算时间可以满足Listen-Before-Talk机制CCA Slot判定实时性的需求,因此,选取基于分形盒维数的频谱感知算法来进行频谱感知。此外,本文研究了多信道、多系统的频谱分配策略。通过对基于图论的频谱分配算法的研究,提出两轮分配的并行分配算法,该算法实现两层并行,并根据网络特点采用自适应调整策略,使用基于信道的并行算法和基于极大干扰集的并行算法,能够保证算法的有效性,且算法稳定性较好。最后,本文还研究了单信道多系统的频谱分配策略。提出了基于频谱聚合的LTE自适应退避机制,该自适应退避机制根据共存网络类型、共存频谱特性、自身负载量来动态调整LTE系统的退避时长、最大数据传输时间等参数,来进行自适应的退避,使得在不同的共存网络环境、不同负载等复杂条件下实现LTE与共存网络之间公平共享免授权频谱资源,实现频谱共存。