针对业界对第五代移动通信系统(The 5-th Generation, 5G)提出的需求:支撑最高1OGbps的下行数据业务传输能力、频谱和功率效率较第四代移动通信系统(The 4-th Generation, 4G)提升10倍、网络覆盖单位面积的吞吐量较4G网络提升25倍,各研究单位和组织分别展开新型网络架构和新技术的研究以融合密集部署场景下的多种接入方式。其中,异构网络中的大小基站因具有提高网络容量和降低网络能耗的优势一直被广泛应用于无线通信网络。为满足5G各项需求,异构网络中大小基站密集部署趋势愈演愈烈,致使能量损耗问题日益凸显,这不仅对有限能源造成威胁,还排放大量尾气对环境造成了严重的污染,严重制约着现代通信技术的发展与创新。因此异构网络的节能问题开始成为人们加倍关注的问题。如何有效的降低异构网络的能源消耗将成为未来通信行业可持续发展的必然趋势。在下一代无线异构通信网络中,采用高效的节能机制进行绿色通信对通信行业来说是尤为重要的。本文针对蜂窝异构网络的能效问题,研究了不同的节能策略。分别从基站的开关控制、异构能源的有效利用、绿色接入设施(如云无线接入网(Cloud Radio Access Network, C-RAN)、异构云无线接入网(Heterogeneous Cloud Radio Access Network, H-CRAN)等)这几个方面展开研究。基于上述节能策略,以提高蜂窝网络的性能为目标,结合中继、用户协作、软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork,SDN)、干扰协调等技术,运用凸优化、随机几何、信息论、概率论和排队论等工具,提出相应地优化方案,并通过理论分析和计算机仿真验证了所提优化策略在提高网络性能方面的优越性。本文主要研究内容的详细介绍如下:第一,基站节能与网络覆盖问题的研究。在两层femtocell异构网络中,研究如何在保证用户基本通信需求的情况下,解决网络能耗与网络覆盖的折中问题。首先,在macrocell和femtocell层分别提出一种基于基站活动状态的休眠策略。其次,分析不同休眠策略和femtocell不同接入方式下,宏用户(Macrocell User Equipment,MUE)和 femtocell 用户(Femtocell User Equipment, FUE)的接入概率,并求出表达式的闭式解。最后,在保证网络基本覆盖前提下优化网络的总能耗。第二,异构能源有效利用问题的研究。在由电网能量和采集能量共同供电的两层femtocell异构网络中,研究如何在保证用户基本通信需求的情况下,解决电网能量消耗与满足用户基本需求的折中问题。分别设计适应于macrocell和femtocell网络的基站开关控制与能量来源选择的交换控制策略,并通过对基站活动概率和网络活动域的分析验证所提策略的有效性。第三,C-RAN架构下基于用户协作的高能效资源分配问题研究。在C-RAN绿色接入设施下,展开基于用户协作和用户服务质量(Quality of Service,QoS)保障的上行链路能效最大化问题研究。具体的,首先在资源分配过程之前,设计用户中继域选择算法。在此基础上建立多用户多中继多网络系统的网络能效最大化优化问题。其次,通过最优化理论得出系统最大能效情况下用户的最优发射功率和最佳路径选择。最后,在C-RAN中引入SDN控制器,将资源分配过程完全软件定义,实现无线资源的灵活分配。第四,H-CRAN架构下基于干扰协调的高能效资源分配问题研究。在H-CRAN绿色接入设施下,展开基于干扰协调的网络能效最大化问题研究。具体的,针对H-CRAN场景下存在的复杂干扰问题,设计一种能有效灵活控制层间和层内干扰的最大化能效的资源分配方案。即通过局部控制器间的干扰信息交互进行层间干扰抑制,通过对基站发射功率的优化进行层内干扰控制。最后基于最优化理论得出网络能效值最大时的基站最优发射功率。最后,对论文的研究内容进行了总结,并引出了今后研究方向。