为了应对未来无线网络中千倍业务流量增长和海量设备连接的需求，小蜂窝部署越来越密集，站间距越来愈小，以超密集网络和多制式共存为特征的异构无线网络成为移动通信网络演进的必然形态。在未来的异构无线网络中，具有以下挑战:超密集网络部署复杂、运维难度高;多制式网络共存造成了网络复杂度的增长和用户体验下降;用户间协作不充分，无法满足未来用户高数据速率和业务多样化的需求;无线频谱资源带宽跨度大、分布碎片化带来的频谱资源利用不充分。因此需要考虑网络架构、用户协作和频谱使用问题的优化，以提升未来异构无线网络能力。在网络建设和部署方面，应该以提供更高网络容量和更好覆盖为基础，同时降低超密集网络部署的复杂度和成本，也需增加小区间、系统间协作，促进多制式共存和融合。因此，未来异构无线网络需要具备灵活可扩展的网络架构。在增强用户服务体验方面，需要考虑以用户为中心的服务模式，同时增强用户之间的协作，促进网络资源利用率的最大化。在提高频谱效率方面，需要灵活高效地利用各类频谱，包括重规划频谱和新频谱、低频段和高频段、授权和非授权频段等。　　本研究针面向未来异构无线网络部署，针对网络架构、用户协作和频谱使用三方面问题进行了分析和讨论，给出了潜在的解决方案，并针对其中具体问题进行建模、仿真和分析，主要贡献如下:　　其一，面向下一代移动通信系统的发展趋势，讨论了当前候选网络架构新技术的理念、区别和联系，其中C-RAN因其具有易于部署、扩展和维护的优点广受运营商和工业界关注。本研究结合5G系统的需求，深入讨论了在超密集网络部署和多制式共存网络场景下，C-RAN网络需要解决的问题和方案。　　其二，基于异构C-RAN网络的架构，本研究首先从未来移动计算业务需求入手，对用户设备计算能力和协作可能性进行了深入的分析，提出了用户协作共享计算资源的短距离通信框架，对其中的能效问题进行建模。随后考虑了异构C-RAN的能力和限制，针对业务类型和信息交互模式分类，提出了子任务分配算法，最后给出了详细的仿真对比研究结果。　　其三，基于异构C-RAN的集中决策能力以及用户之间的协作能力，以频谱可用性获取和共享为目的，引入了认知无线电频谱感知技术，以雷达频段为例，结合特定频段的信号特性，提出了协作的频谱感知算法，最后基于计算机仿真分析了检测性能，验证了该算法的有效性。