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无线自组织网络是由一系列具有自治功能的节点组成的网络,这些节点通过无线媒介进行连接。近年来,自组织网络由于无需基础设施、方便灵活等优点而受到了人们的广泛关注。移动自组织网络和无线传感器网络是两类典型的自组织网络。在这些网络场景中,有效的信息传输是我们需要考虑的首要问题,也是网络设计中所面临的巨大挑战。另外,随着越来越多的无线通信新技术在网络中的应用,如何衡量这些技术对于网络传输能力的提升也是一个亟待解决的问题。网络容量理论的出现给这些问题的解决指明了方向。通过分析大规模无线网络的容量,我们可以较为准确的衡量网络的信息传输能力、衡量新技术的应用对于网络通信能力的提升,也可以进一步指导网络的设计和优化。随着网络类型的日益多样化,具有异构特征的无线网络由于其较好的传输性能而得到广泛应用,而该类网络的容量研究也成为了一个热点问题。本文以异构网络为主线,结合方向性天线技术,对具有该类特征的网络容量问题进行了系统性研究。 首先,针对实际网络中经常出现的热点区域集聚效应,本文首次系统研究了具有非均匀特性的混合网络容量问题。通过赋予各个区域不同的分布概率,本文提出了一种具有明显非均匀特征的混合网络模型。在此基础上,通过严格的数学推导,得到了该类网络的容量表达式。并分析了不同信道分配策略、基站数量和天线波束宽度等因素对于网络容量的影响。该研究成果对于解决实际当中由于自然或人为因素而呈现出显著非均匀特征的混合网络的设计与优化具有较好的指导意义。 其次,针对骨干网络由无线通信节点所组成的异构移动网络,本文首次研究了基于时延限制传输策略下这类网络的容量问题。通过虚拟信道模型在直观上分析了快速和慢速两种时间尺度下异构网络的吞吐量容量。并通过严格的数学推导,用渐进分析的方法得到了两种时间尺度下网络容量的渐进表达式。对节点移动速度、时延限制和骨干网络的规模等参数对容量的影响也做了进一步的分析。本文的研究成果填补了该类网络在容量研究方面的空白。 最后,针对现实网络类型正在从二维平面向三维空间扩展这一发展趋势,本文研究了基于方向性天线的三维规则网络、三维静态异构网络和三维异构移动网络的容量问题。在网络信息论的研究框架下,得到了这三类典型三维异构网络的容量渐进表达式。同时,对三维规则网络,分析了规则拓扑结构和天线波束宽度对网络容量的影响;对三维静止异构网络,在不同信道分配策略下得到了网络容量的最大值;对三维移动异构网络,比较了节点在二维平面与三维空间分布时容量的不同,并分析了节点移动速度、时延限制和帮助节点数量对容量的影响。研究成果具有前瞻性,对于下一代网络的设计与建设具有理论指导意义。