在未来的网络通信中,由各种类型的基站组成的异构网络是为了满足日益增长的通信数据量需求。频谱效率和能量效率作为无线通信网络的关键性能指标,因此本文主要分析异构网络的频谱效率和能量效率,提出了一种优化异构网络各层的协作半径来最小化网络平均功率的方案。使用随机几何理论来建模异构网络是一种有效的分析网络性能的方法。由于基站位置的随机性,目前大部分研究通常是采用泊松点过程来模拟基站的位置分布,然而,在人群密集的热点区域,低功率基站大部分聚集在热点周围,导致低功率基站部署密度不均匀,泊松点过程并不满足这个特性,因此提出一个更精确的分布分析热点区域的网络性能是非常有必要的。为了这个目标,本文利用更适合热点区域基站部署的泊松簇过程分布建模异构网络,分析异构网络中的用户速率和能量效率,推导出精确的数据率表达式,并优化其为近似的闭合表达式,基于这个近似的闭合表达式,在满足一定的频谱效率条件下给出其最佳的协作半径的优化方案,使得功率损耗最小。此外,本文还研究了在一个两层的泊松簇过程的异构网络模型中,提出了限定协作基站数量的协作方案,分析了其频谱效率与协作基站数量之间的关系,最后提出了基于多点协作传输方案的协作区域扩张能够平衡宏基站的工作负载。仿真结果显示泊松簇过程网络模型的性能要比比泊松点过程网络模型性能差。在功率优化方面,提出的网络平均功率最小化方案表明异构网络的每一层都存在一个最佳的协作半径,通过最佳值和上界值仿真曲线证实了提出的近似闭合表达式的精确性。基于限定协作基站数量的协作策略,用户速率仿真表明协作基站的数量应控制在一个可接受的水平,协作区域扩张策略能有效的减轻宏的负载,能极大的提高能量效率。