移动通信已逐步进入5G时代,2G/3G/4G/5G/WiFi等多种接入技术以及异构网络(宏蜂窝、微蜂窝、飞蜂窝、5G小小区)的共存,使网络复杂度大幅增加,现有蜂窝移动网络在部署、运维和优化难度方面骤增。因此,加强网络运维自动化、提高运维效率、降低运营成本是运营商的迫切需求。自组织网络(Self-OrganizingNetwork,SON)技术借助于先进的优化算法,能够简化网络部署和降低人工干预,从而提升运维效率和降低运营成本。本文以SON技术的相关研究进展及工程应用现状和需求展开讨论,跟踪和总结了国际重要项目机构或标准化组织关于SON技术的研究进展以及SON工程的应用现状。并在此基础上对如何在移动通信网上有效运用SON技术开展研究。5G上行覆盖严重受限,使得5G网络部署面临巨大成本压力。针对动态频谱共享这一新技术,开展4G/5G频谱的动态共享试验研究,对于提高移动通信系统的频谱利用率、节约5G网络投资意义重大。借助“一带一路”国际重大项目,为了应对5G组网部署面临的挑战,利用5G新技术引入的试验契机,我们组建了4G/5G试验网环境,对4G/5G网络共存状态下的动态频谱共享方法进行研究与实验验证,相关研究对于当前5G的组网部署具有重大意义和工程价值。在进行无线传感网络自组织技术的研究过程中发现,能效和电源供给问题始终是无线传感器网络有待解决的一个基础瓶颈问题,对当前学术界兴起的在低功耗甚至零功耗的状态下进行通信的反向散射技术方向进行了追踪研究。作为低能量通信系统的非常有发展前景的技术,环境反向散射技术兼备无线的便捷性和绿色通信的低能耗特点,是一项很具有商业价值和潜力的无线技术。本文的主要研究内容及成果如下:(1)基于目前LTE蜂窝移动网络在网络部署、运维和优化所面临的挑战,系统调研了包括SON技术在内的移动通信网络优化技术的相关进展及工程应用,阐述了其基本原理、关键技术和主要的算法。(2)对SON算法中的动态频谱共享算法(DynamicSpectrumSharing,DSS)进行了重点研究,利用组建的4G/5G试验网环境,研究4G/5G补充上行及动态频谱共享方法。设计了4G/5G频谱资源共用的PRB分配原则(4G/5G动态频谱共享的资源分配原则),评估开启4G/5G动态频率共享后,获得的网络上行速率增益以及对4G现有网络关键性能指标和4G网络上行干扰电平的影响程度。通过实验结果可以看出,开启动态频率共享,可获得平均2.43倍的上行速率增益,并且对4G网络的干扰影响比较小,并未对4G网络现有用户的感知及4G网络性能产生明显的不利影响,验证了所提分配原则的有效性。(3)将反向散射技术引入到高铁场景的无线通信系统中,提出一种反向散射辅助无线传输方案(BackscatterAidedWirelessTransmission,BAWT),以减少信号穿透损耗并提高信道估计性能;并针对BAWT和传统无线直传方案(DirectWirelessTransmission,DWT)进行了收发信机设计,包括信道估计以及信号检测。在信道估计方面,通过比较BAWT、DWT传输方案,BAWT方案信道估计的准确性优于DWT方案。在信号检测方面,BAWT方案整体优于中继技术和DWT方案。与高铁无线通信的现有直传和中继技术相比,利用环境反向散射技术可以改善高铁场景下的现有无线通信系统性能。针对广域环境下的环境反向散射通信,提出了一种高铁场景下环境反向散射的链路预算方法,从链路预算角度论证了BAWT方案在广域环境下实现的可行性。(4)推导了环境反向散射辅助无线传输方案(BAWT)的信道容量的下限和上限。通过理论分析和仿真验证,在相同SNR情况下,BAWT信道容量高于DWT信道容量,BAWT方案可获得明显的信道容量提升。此外,BAWT方案在增加信道方差时,相对传统DWT方案可以获得更高的数据传输速率。