智能手机和平板电脑等功能强大的移动设备的流行,开启了通信的新篇章,但要求提升容量密集型智能应用的效率,这也使得第四代（4G）网络不能满足未来的容量需求。有鉴于此,移动通信行业开始转向第五代（5G）网络的研发,实现用户无处不在的宽带高速服务体验。基于云计算的无线接入网络（C-RAN）是5G网络的一种重要组成,它将云计算技术融入传统的蜂窝系统,实现了大规模协作信号处理和组网。尽管C-RAN能增强频谱效率和能量效率,但仍然存在许多关键的挑战,包括C-RAN的性能分析和资源分配。本文首先利用C-RAN的集中式协作处理能力,提出了一种以用户为中心的联合协调传输方案（UC-JCT）。该方案要求所有远程射频单元（RRH）向目标用户同时传输相同的数据内容,实现了分布式MIMO处理,考虑了两种RRH协作:1)完全协作,即位于给定用户的协同区域内所有RRH为用户进行联合传输;和2)部分协作,只有协同区域内的一部分RRH为用户进行联合传输,以降低性能的代价减少基带单元（BBU）池的处理复杂度和和去程链路的容量负载。此外,推导出了两种协作方案下的覆盖概率的闭式表达式。结果显示,相比多天线干扰消除方案和传统的无RRH协调的传输方案,所提方案能够取得更好性能,因为把主要干扰转换成有用信号。由于回程/去程链路易容量受限和时延受限,网络中所有用户的累计容量将受到回程/去程链路的影响。随着互联无线设备,物联网的增加和超密集网络的提出,上述影响愈发严重。为应对这些挑战,可以利用终端直通（D2D）均衡RRH负载。本论文提出了非均匀部署D2D通信的异构云无线接入网络结构,在只有离高功率节点特定距离之外的区域内,D2D通信才触发。基于随机几何理论,给出了一种评估随机分布的典型用户的覆盖率和平均遍历容量。此外,基于排队理论,对去程链路和远程射频单元的数据业务时延进行建模,并推导出了平均数据传输时延,用来表征远程射频单元服务用户的服务质量。理论分析结果表明,在去程容量受限区域,相比均匀D2D部署的异构无线接入网络场景和单纯异构无线接入网络场景,非均匀D2D部署的异构无线接入网络可以获取更低的平均业务传输时延。为了缓解基带处理单元不断增加的处理能力需求和去程链路处的容量受限,常采用远程射频单元分簇,但它并不适应于重度负载场景。当给定协作簇时,只有有限数量的用户被同时服务,这会造成频谱资源利用率下降。为此,论文以改善网络频谱资源利用率为目的,对D2D通信与异构云无线接入网络的融合进行了研究,分析研究了两种基于簇的协作传输和协同传输方案,即:迫零波束赋形（ZFBF）和非相干联合协同传输（NC-JCT）,给出了相应的理论分析结果。仿真结果给出了采用两种协作技术后的单位面积频谱效率性能增益。