随着蜂窝网络的发展和小区分裂的不断推进,无线发射站点越来越密集。尽管是这样,越来越多智能终端的使用,以及预测中的各种物联网应用将会有蓬勃的发展,目前的密集站点仍旧不能满足业务的需求。尤其是,大视频等新型的移动宽带业务对容量的需求庞大,在一些特殊场景下,甚至达到Tbps/Km~2的量级。超密集网络(UDN)下的移动通信研究需求应运而生,该场景下的技术解决方案几乎成为第5代移动通信的最核心的技术需求之一,逐渐得到通信研究机构和产业界的共识。因此,本文瞄准的正是UDN场景,从问题分析入手,对UDN下干扰控制、移动性管理、网络部署和容量进一步提升等角度展开研究和仿真验证。通过分析UDN场景下存在的问题,尤其是干扰更加复杂的特征,本文在调研典型的干扰控制方法基础上,提出了针对下行链路采用区域划分并在热点基站区域进行干扰控制和管理的方法,通过博弈的方法提出了一个适合的资源调度方案,在强调用户个体收益的同时还兼顾了系统的综合性能;提出的采用非相干联合发射方法,将多个传输节点同时为终端传输数据,使得干扰得到降低,改善了小区平均吞吐量,尤其是对提升小区边缘吞吐量有更加明显的好处。该方案也得到3GPP同行的认可,获得牵头立项资格;针对上行干扰控制方法通常存在控制不稳定的缺点,有时会导致性能大幅下降甚至崩溃,提出的方案通过迭代逼近控制目标的手段,很好地改善了超密集场景上行链路的系统性能,尤其是相对传统方法平衡了小区边缘用户的性能,保证了系统的公平性。针对UDN场景下移动性管理的困难,本文提出一种改进的双连接方案,即采用信道状态信息参考符号(CSI-RS)来标识辅小区,解决了辅小区冲突和混乱的问题,提升了移动性管理的灵活性。考虑到小小区这种更密集的场景,本文研究了进一步提升移动性管理的方案,首提以用户为中心的虚拟小区概念。从虚拟小区整体框架研究开始,重点研究了虚拟化关键流程设计,如各发射节点(TP)如何加入虚拟小区,数据服务TP如何转换,控制面如何移交等。在理想回传的情况下,采用联合发送的方法,通过仿真验证的手段证明了用户获得了非常好的一致性体验,即使是在非理想信道估计的情况下,性能也有足够的保障。考虑到实际UDN场景部署中,回程链路设计是其中的关键因素。本文提出接入链路和回程链路联合设计的思路。首先提出了一套灵活的5G自回程帧结构设计方案,研究了回程链路和接入链路进行联合资源分配和优化,以评估总体上带来的容量提升。考虑到回程链路的压力,提出了一种降低对回程链路需求的方案,即小小区缓存技术,通过主动和预测缓存以在多个小小区间进行内容共享。同时结合密集部署的特点,与多天线技术结合,提出了多种创新的方案。比如利用UDN多个节点可以灵活当作回程链路节点的特性,提出了广播信道加多址接入的方案。为了进一步提升UDN下接入链路的容量,充分利用空域技术是一个必要的手段。本文研究了采用分布式天线技术来提升容量的方案。而实际应用中往往终端天线数较少,制约了空域技术处理提升的空间,本文也研究了一种将多个终端组成一个虚拟化多天线终端的方案,从而达到了提升上下行链路容量的目的。综上所述,本文在对5G UDN网络中存在问题进行充分研究的基础上,提出了干扰控制和移动性管理的方案,也考虑到实际部署的问题,并且与标准研究活动紧密结合在一起,在细节的信道和信令流程设计上也有许多充分的考虑,为UDN场景下最终提升网络容量提出了完整的、可实现的方案。许多方案被标准所接受,对整个产业的发展也起到了推进作用。