超密集网络（Ultra-Dense Networks,UDN）通过部署大量更低功耗、更小覆盖范围的小基站,缩短信号传输距离、提高频谱效率和系统容量,成为世界上被广泛认可的一种有效的绿色通信技术。由单一宏基站演变的包含多类型基站的异构网络也得到广泛关注和应用。UDN技术下蜂窝网络通常基于二维空间建模并进行性能分析。随着网络水平致密化和垂直致密化方式的同时出现,基站的高度分布更加多样,网络部署呈现愈加明显的立体化。传统的二维模型提供的覆盖概率范围已经和实际网络情况不符合。一些研究将三维、二维模型同实际部署的网络进行比较,发现三维空间模型更加准确。本文针对网络传统建模分析不符合实际、具有局限性的问题,面向部署大量低功率基站的密集地区,对网络进行了如下研究:（1）基于随机几何理论中的三维泊松点过程,构建下行三层超密集异构网络模型,分析网络性能受基站密度的影响。基于该模型,给出三维空间目标用户与基站距离的概率密度函数,进而推导出各层基站覆盖率、各层用户平均可达速率、区域频谱效率（Area Spectrum Efficiency,ASE）和能量效率（Energy Efficiency,EE）表达式,分析各层基站部署密度对ASE和EE的影响。仿真结果表明,UDN中基站密集部署能够提高频谱效率,但基站密度超过一定阈值时,ASE增长变得缓慢,EE也开始呈现下降趋势。同时,各层基站密度关系比也对系统性能有着极大的影响,基站密度的增加不能带来ASE和EE的无限增长,因此存在着合理的基站部署密度能够使网络性能呈现最优的情况。（2）基于对所构建网络模型的性能分析,进一步考虑无线通信网络中主要性能间的均衡问题和网络系统性能最优的问题。首先结合ASE、EE和成本效率（Cost Efficiency,CE）三者,构建多效率联合优化问题并确定了三者的目标函数,随后采用群智能算法中的萤火虫算法进行优化,把家庭基站密度作为其中一个变量因素,得到了不同情况下系统性能最优时的基站密度数值。本文考虑的三维超密集异构网络模型更加符合实际情况,有关基站密度对网络性能影响的研究也可以为基站的部署提供理论支持。