第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)提出集成接入和回程(Integrated Access and Backhaul,IAB)系统作为第五代移动通信(The 5th Generation,5G)高速无线回程的解决方案,并支持多跳中继的形式实现更大的覆盖范围和更加灵活的拓扑结构。3GPP明确对IAB系统提出了容量提升要求,与其容量相关的研究成为热点。全双工技术(Full-Duplex,FD)作为5G关键技术之一,允许在同一节点处同时同频地进行信号的发送与接收,理想情况下可以实现系统容量的倍增。将全双工技术与IAB系统相结合,可以有效提升系统容量,但同时也带来不可忽视的自干扰问题,使IAB系统中的干扰环境更加复杂。因此,在考虑干扰的情况下,对全双工IAB系统进行容量表征,并在此基础上针对干扰进行容量优化,是提升系统容量的关键。本课题来源于国家自然科学基金项目“基于相位噪声加性高斯化的全双工极化自干扰消除研究”(项目编号:61501050)。由于IAB系统支持多跳的部署形式,论文选择多跳中继系统容量研究中最普遍的指标—遍历容量,作为本文容量研究的性能指标。论文在考虑残余自干扰和后向干扰的情况下,推导了系统遍历容量的一般表达式,表征了系统的容量性能。在此基础上,提出了基于遗传算法的优化算法,减轻了干扰的影响,有效提升了系统遍历容量。论文具体研究内容如下:(1)对IAB系统、全双工技术和全双工IAB系统遍历容量研究的相关内容进行了总结和梳理。首先介绍了 IAB系统的概述、关键技术和面临挑战,指出了对IAB系统进行容量研究的必要性和重要性。其次介绍了全双工技术的特点和研究现状,说明了将其与IAB系统相结合的可行性以及带来的优势和问题。最后介绍了全双工IAB系统遍历容量研究的相关内容,包括其优势和面临挑战,以及从表征和优化两个方面展开其研究现状,具体说明了本文需要解决的问题。(2)针对干扰信号会使各IAB节点处的信干噪比(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio,SINR)不服从相同分布甚至标准分布,以及不同跳数的系统中干扰信号数量存在差异,难以形成通用的遍历容量计算方法这一问题,提出了一种多跳的全双工IAB系统近似遍历容量表征方法。在考虑系统中存在残余自干扰和后向干扰的情况下,首先对三跳全双工IAB系统近似遍历容量表达式进行详细推导,并使用概率论、不等式变型等数学方法处理非标准分布项,然后通过归纳总结的方法将表达式推广到任意跳数,得到对任意跳数系统都适用的近似遍历容量一般表达式。仿真结果表明,所得表达式能够实现比较精确的近似表征,从而能够比较准确地反映系统的实际性能。(3)针对系统中干扰信号的功率不仅与节点发送功率有关,还与相邻节点间距离有关这一问题,提出了一种基于遗传算法的全双工IAB系统遍历容量优化算法。首先构建包含功率和距离两组变量的优化问题,然后使用遗传算法对优化问题进行求解,并设计相关的变量编解码规则和适应度函数,同时引入精英保留策略以保证算法的性能。仿真结果表明,所提优化算法可以减轻干扰信号的影响,有效提升系统遍历容量。