隨著移動智能終端數(shù)量的持續(xù)增長以及多樣化移動新業(yè)務(wù)應(yīng)用的推廣，高速率無線數(shù)據(jù)傳輸需求呈現(xiàn)爆炸式增加。未來第五代無線網(wǎng)絡(luò)（the fifth Generation，5G）須大幅提升頻譜利用率以滿足市場傳輸需求。致密化組網(wǎng)通過增加基站部署密度方式，提升頻譜資源利用率是未來5G通信的關(guān)鍵方案�；�于資本和運營支出考慮，業(yè)界普遍認(rèn)同在傳統(tǒng)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上部署低功率基站形成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（Heterogeneous Networks，HetNets）是提升頻譜資源空間利用率的高效方式。由于頻譜資源稀缺，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)采用同信道部署方式。然而，嚴(yán)重干擾和負(fù)載不均衡明顯限制了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)性能，需采用有效的資源管理技術(shù)予以解決。雖然業(yè)界針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)已提出改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋及頻譜效率的資源管理方案，但網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)對性能的影響以及資源最優(yōu)配置仍沒有明確量化。其次，由于密集網(wǎng)絡(luò)能耗巨大，因此研究能效資源管理方案降低排放具有現(xiàn)實意義。此外，由于低功率基站無規(guī)劃部署，傳統(tǒng)網(wǎng)格模型不再適用，建立通用、易處理且能捕捉基站隨機部署特性的網(wǎng)絡(luò)模型亟待解決。針對以上問題，本書分別針對稀疏和超密集部署異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場景，應(yīng)用隨機幾何理論建立異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)理論模型.以提升異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)信干噪比（Signal-to-Interference-plus-Noise-Ratio，SINR）覆蓋、數(shù)據(jù)速率及能量效率為目標(biāo)，展開異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源管理技術(shù)及性能研究，主要研究工作和創(chuàng)新包括：
　　第一，回程受限異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)范圍擴張（Cell Range Expansion，CRE）及子信道分配性能分析。基于正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDMA）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場景，采用小區(qū)范圍擴張技術(shù)促進負(fù)載平衡，同時基于多信道分配方式消除跨層干擾。為了捕捉基站隨機部署特性并獲得易處理解析結(jié)果，建立了回程受限異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通用理論模型。在考慮蜂窩負(fù)載分布及通用的信道模型基礎(chǔ)上，合理建模OFDMA網(wǎng)絡(luò)干擾，并利用隨機幾何理論推導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)SINR覆蓋、速率覆蓋及能量效率解析式。利用蒙特卡洛仿真驗證解析結(jié)果的正確性�；�于解析結(jié)果，進一步分析連接偏置及資源分配系數(shù)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，并獲得速率覆蓋性能最優(yōu)的用戶連接偏置和資源分配系數(shù)以及能量效率最優(yōu)的基站部署密度。
　　第二，F(xiàn)eICIC（Further Enhanced Inter-Cell Interference Coordination）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配聯(lián)合優(yōu)化。針對OFDMA異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，基于聯(lián)合FeICIC和CRE方案，建立聯(lián)合用戶連接、功率控制及資源分配方案理論模型。利用隨機幾何理論推導(dǎo)兩層回程受限異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)SINR覆蓋及速率覆蓋解析表達(dá)式。利用蒙特卡洛仿真驗證解析結(jié)果的準(zhǔn)確性。進一步分析網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，研究速率覆蓋性能最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置。此外，基于網(wǎng)絡(luò)傳輸需求，引入自適應(yīng)基站休眠技術(shù)，推導(dǎo)能量效率和頻譜效率解析表達(dá)式。為了創(chuàng)建頻譜和能量有效的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，針對頻譜和能量效率多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化問題，提出Dinkelbach迭代和梯度下降低復(fù)雜度聯(lián)合優(yōu)化算法，獲得頻譜和能量效率折中的資源分配聯(lián)合優(yōu)化方案。