随着智能手机、平板等便携终端设备的大范围推广使用,蜂窝通信终端已经成为人们随时随地获取和处理与生活、工作相关的信息的重要工具。人们对通信的需求早已不单单局限于话音业务,大量的数据通过蜂窝通信系统进行传输。依据国际电联(ITU-R)的要求,下一代通信系统需要能够满足多种业务的快速发展需求,至少需要达到1 Gbps峰值速率,才能支撑通信业务的快速发展。为了迎合未来通信发展需求,近些年出现了一种新颖的网络架构——蜂窝异构网络,在传统的蜂窝网络中引入了低功率节点,比如家庭基站(Femto)、微微基站(Pico)和中继节点(Relay),实现对热点的覆盖,达到优化网络容量的目的。本论文的研究方向是蜂窝异构网络下的用户关联和功率控制,在传统蜂窝网络的基础上,挖掘异构网络的性能潜力,设计符合异构网络特点的用户关联和功率控制方案,推动异构基站在蜂窝网络中的部署和应用。本论文所涉及到的主要研究工作有:关于蜂窝异构网络下的用户关联策略研究,本文分析了传统的最大SINR关联策略在蜂窝异构网络场景下应用的不足,然后结合异构双层网络的特点,构建了新的效用函数,不仅考虑到了宏基站用户的服务质量稳定的需求,也尽可能的发挥Femto基站的能效、频效高,部署灵活等优势、特点。在宏基站负载高时,通过低功率基站的流量卸载来达到负载均衡的目的。同时,提出了具有负载均衡能力的关联算法,较好地解决了在引入Femto基站的蜂窝异构网络中用户关联问题。并且通过仿真实验分析,可以看到在相同场景下,本文所提出的算法策略在网络容量、负载均衡性和公平性方面都要优于传统算法。关于蜂窝异构网络下的功率控制研究,本文分析了双层蜂窝异构网络中微基站层功率控制的问题,研究的难点集中在层间信息的交流,如何保证宏用户的通信服务质量,如何保持系统的状态稳定等方面。通过抽象地把所考虑的问题描述成一个在宏用户服务质量保持宏队列稳定的约束条件下,Femto用户总体吞吐量最大化为目标的优化问题,本文创造性地引入宏基站下行队列长度来替代优化函数中的拉格朗日乘子,然后运用下线逼近转变为凸优化问题,通过对优化问题的求解,获得了 Femto基站的功率策略,由此,提出了异构双层网络下的分布式功率控制算法。并通过仿真实验分析,也可以看到本文所提出的算法也具有较好的收敛性能,并且比较有效地控制了干扰,基本满足了本研究点的预期目标。