最近几年,移动数据和流量出现了爆炸式增长,传统的蜂窝网络已经越来越难以满足人们对于高数据速率的需要。作为5G的关键技术之一,异构小蜂窝网络能够显著的提高网络的吞吐量,增大网络的覆盖率,同时增强用户的服务质量和体验质量。本文研究了异构小蜂窝网络下的频谱效率和能量效率优化,具体内容如下:1、研究面向IoT的异构小蜂窝网络的能量优化问题。异构小蜂窝网络给移动用户和IoT节点提供无线连接和覆盖,然而,大量基站的运行也同时带来了电力消耗。为了降低网络的能量消耗,本文针对Macro-pico-femto组成的三层异构模型,提出了一个统一实施能量节约和能量收集的方案从而在异构物联网网络内提高网络的能量效率,具体来说,从基站端提出了一个基于弹性机制的的蜂窝缩放算法来动态的调整小蜂窝的发射功率,并提出启发式贪心算法来解决小蜂窝的缩放问题;从用户端在物联网簇头上采取功率分配模式进行能量收集去延长物联网网络的寿命,并提出了一个SWIPT-CH选择算法来最大化网络的平均剩余能量和减少簇头和簇成员的资源竞争。仿真结果证明了该方案和传统方案相比能减少17%的能量消耗,并显著提高网络的效用性能。2、研究基于EH-D2D通信的频谱效率优化问题。终端直通通信技术能够显著的降低网络的负载压力,提高网络的吞吐量和频谱效率。本文将D2D通信和异构小蜂窝网络技术进行融合,以降低网络的中断率和提高网络的吞吐量。提出一个频谱分裂因子,将宏蜂窝用户分为宏蜂窝中心用户和宏蜂窝边缘用户,对于边缘用户优先使用D2D通信以改善其服务质量,并提出了基于频谱效率优先的启发式算法来优化网络的频谱资源分配,同时将D2D通信技术和能量收集结合起来来降低网络能量消耗,仿真结果证明了该算法相比较于不使用D2D通信的异构网络具有更好的效用性能,并在满足一定覆盖率的情形下能显著的提高网络的频谱效率。