现代通信中,用户飞速增长的通信需求使得第五代移动通信技术(5G,5th Generation)的研究迅速展开。传统的集中式系统已经无法满足用户对于速率的需求,新形式的密集分布式天线系统拥有平均接入距离低、单个信号发射单元能量需求较低的优点。同时,在密集分布式天线系统中,小区的覆盖面积得到了显著改善,因此其传输功率可以得到较好的控制。本论文在分布式天线系统的背景下,首先对分布式天线系统下的新网络结构云无线接入网(C-RAN,Cloud Radio Access Network)进行了研究分析,包括该结构下的预编码设计和远距离天线单元(RAU,Remote Antenna Unit)选择,最后分析了在不同比例公平条件下,最大化和功率时的用户功率分配情况。为了降低系统能量消耗,提出了改变RAU状态的结构,并且在MIMO-OFDM网络下对该结构进行验证,得到了一种RAU状态控制算法。最后,研究了RAU缓存的结构,并利用多播最大程度利用RAU缓存,提出算法达到降低系统能耗的目的,并对不同的内容缓存方式进行了比较。首先,本文分别介绍了路径损耗模型、阴影衰落模型和小尺度衰落模型。概述了分布式天线系统的结构和特点,并通过公式推导分析了分布式天线系统的容量。介绍了云无线接入网的两种基本结构和其优缺点。分析了云无线接入网相对于传统网络结构的优点,并通过仿真分析了云无线接入网中RAU功率限制和回程链路容量限制对云无线接入网结构的网络容量的影响。接着,在云无线接入网结构中,考虑网络的回程链路容量限制和RAU功率限制,对用户进行了动态分簇和发送预编码设计,提出加权和速率最大化问题。由于问题具有多个优化变量,因此本文利用块坐标下降法将问题分为多步解决。该算法利用了稀疏预编码的原理,可以用一步同时解决用户分簇和预编码设计问题。本文在加权时采用了比例公平的方法,并比较比例公平、随机预编码和轮询三种方法,通过仿真比较出了不同方法情况下对用户性能的影响。然后,在云无线接入网结构中,利用RAU状态可变对系统能量消耗的影响,提出了系统总能耗最低的问题。本文设RAU拥有活跃和睡眠两种状态,并认为其在两种不同状态下基础能耗有所不同。本文将问题放到MIMO-OFDM环境中进行分析,在多载波的环境下,利用能效作为平衡各载波之间能耗的手段。本文设计了一个迭代算法,通过循环不断寻找可以切换至睡眠状态的RAU,以达到能耗最小化的目的。本文通过仿真对算法性能进行分析,并且和RAU状态无法切换的系统进行比较,得出该算法相较于传统模型可以降低能耗的结论。最后,在云无线接入网结构中,利用RAU缓存部分热门传输内容的设计,对用户分簇和预编码进行设计。本文利用多播传输结构,根据用户请求内容形成多播组。由于本文提出的问题具有两个待优化变量,因此首先利用穷举方法搜索RAU服务的用户簇,并分别对每种分配情况下的能量消耗情况进行计算,最终找出能量消耗最低的一种分配方式。此外,本文通过设计稀疏预编码,将目标函数的近似将原问题转化为凸优化问题进行解决。本文还在仿真中对不同的缓存策略进行了分析,比较了不同策略之间的性能差异。