高质量的通信体验一直是移动通信技术领域追求的目标,特别是随着信息技术的快速发展,移动互联网和物联网成为未来移动通信发展的两大主要驱动力,并由此归纳出未来的第五代移动通信技术(5G)的四个主攻方向:连续广覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠。本论文将针对上述需求开展研究。首先,针对5G系统应满足高速移动环境通信的需求,深入研究了在高速移动场景下,影响通信质量的因素及其相互关系和降低时延的方法。在此基础上,围绕信息内容传输分发,提出基于内容中心网络技术的5G移动通信网络架构。论文利用ndnSIM 2.0平台,仿真了该网络架构的性能特征,并与高速移动通信系统(GSM-R)网络进行了对比。结果表明相对于传统TCP/IP架构下的移动通信网络,本文提出的网络架构可有效缩短传输时延和转发时延,并使系统可靠性进一步提高。提高频谱利用效率和增加基站覆盖密度是网络设计和部署急需解决的理论与工程问题,与之相关的各种技术成为移动通信技术领域长期的研究热点。为了提高无线网络底噪和干扰的测试精度,本文提出基于时隙滑窗的训练序列码并行检测技术,该技术实现了对全频段(包括广播信道频点和专用业务信道频点)完整帧周期内的时隙功率及载干比(C/I)的检测,并且能有效区分时隙的空闲状态和业务状态,定位来自不同干扰小区的同邻频干扰信号。该成果已经应用于实际工程中,对于网络规划和网络优化具有实用价值。同时,基于路测采集的多种制式的海量无线网络测试数据,提出空口数据的汇聚滑窗传播模型校正方法,并结合多边形重心定位算法,实现了复杂部署场景下的基站站址优化。在此基础上,引入云计算、GIS、大数据处理等技术,分析并获取基站基础信息、移动通信网络结构及性能特征,为进一步优化网络奠定基础。该成果已经应用于实际工程,表明所提出方法可降低超密集网络部署的复杂度和成本,对于连续广覆盖、高容量的超密集组网的站址优化及网络规划建设具有较大的实用价值。另外,本文针对自组织传感器网络的安全应用场景,研究了簇头选举的信任模型,提出一种考虑节点安全特征的、基于模糊逻辑的簇头选择算法。仿真结果表明该算法利用基于beta分布的信任管理方案来计算节点的信任值和检测恶意节点,不但可以有效防止恶意节点被选为簇头,优化簇头的分布,更具有优秀的能量效率表现,对于低功耗大连接场景下的物联网应用,具有参考价值。