随着移动通信产业在中国的飞速发展，移动用户数量和业务量指数增长。在核心城市的用户话务密集地段，小区半径己不足百米，频率资源严重受限。探索研究新的实用高效无线网络优化算法理论，进一步挖掘现有移动通信网络的性能和容量潜力，具有重要的理论价值和工程应用价值。本论文的研究以作者多年移动通信系统研究和无线网络规划和优化工程实践为基础，以测量数据的分析处理和无线网络关键参数优化为实验方法，结合无线网络关键性能指标KPI和综合性能进行比较分析为算法理论有效性的主要验证手段，主旨在于探索新的实用高效无线网络优化算法理论，应用于移动通信系统的无线网络规划和优化工程实践，以提高现有移动通信网络的运营效率。本论文的研究工作可以总结为三大部分：第一部分基于移动通信系统中的无线链路测量和自动频率规划技术理论，提出了蜂窝无线网络话务承载能力比较评估算法，用于比较评估不同优化频率方案给蜂窝无线网络带来的综合性能改善程度。为此在算法理论中提出了蜂窝无线网络话务承载能力增益的新概念，用于量化优化频率方案带来的蜂窝无线网络的综合性能改善程度。在自动频率规划技术理论中，新优化频率方案性能的最终决定因素是无线网络干扰矩阵算法的性能，从而，本论文提出的蜂窝无线网络话务承载能力比较评估算法作为研究分析无线网络干扰矩阵的性能提供了新的理论途径。第二部分的工作主要研究如何为基于测量统计无线网络干扰矩阵算法提供新的高效优化理论，使之生成的优化频率方案的无线话务承载能力最大化。这是本论文研究的核心部分。在本部分的论文中提出了基于测量统计的小区权重向量算法和统计时分话务峰值复用理论两种新的算法理论。针对无线网络中小区间的话务承载分布不均，提出了能有效地提高无线话务承载能力的基于测量统计的小区权重向量算法。统计时分话务峰值复用理论将小区频率资源统计时分复用的概念推广至小区间相同频率资源的统计时分复用，从而有效地提高无线网络的话务承载能力。统计时分话务峰值复用理论与小区权重向量算法的结合则能进一步提高无线网络的话务承载能力。第三部分的研究工作主要针对蜂窝无线网络中的位置区(Location Area)的规划或优化问题(LAP)。LAP优化求解的目的是对蜂窝无线网络中用户终端的移动性进行高效管理。蜂窝移动通信网络优化的工程实践表明：不合理的位置区划分会带来大量额外的信令流量，不仅大量耗费宝贵的无线资源(占用了更多的SDCCH资源)，并且将耗费基站控制器、移动交换机处理器容量。所以，LAP优化算法的研究对于提高整个移动通信网络的运营质量和效率具有重要意义。应用传统的优化搜索SA算法求解LAP问题能在充分长的搜索运算时间后有效地逼近全局最优解。但对于有几千个乃至上万个小区的庞大网络，近似无穷的搜索空间导致搜索算法的全局最优解的收敛方向难于确定、收敛速度极其缓慢。而单独启发式构造算法能在较短的时间内收敛，但却很难收敛于全局最优解。在本部分论文研究中提出了一套新的启发式构造算法和SA算法相结合的LAP优化算法方案。在启发式构造算法中提出了位置区元的新概念，在该概念基础上提出的位置区元相关会聚(LAECA)算法能充分利用移动通信网络的切换统计先验知识地对LAP的搜索空间进行有效的压缩，进而SA算法能够在压缩以后的解空内及时地收敛，同时能保证收敛结果逼近全局最优解。本论文的研究对象为GSM蜂窝无线网络关键优化算法，提出了一系列的新概念和相关算法理论。这些概念和算法理论优化思想同样适用其他制式的蜂窝无线网络优化和系统设计与优化。