近年来,随着移动互联网的高速发展,移动通信用户量、移动通信设备量和移动通信数据量正以惊人的速度急剧增长。传统宏蜂窝网络已经无法应对这一局面。近年来,业界提出可在传统宏蜂窝内部署一些小型基站构成异构型网络架构作为一种解决方案。学术界把这些小型基站统称为Small Cell,并把这种异构型的蜂窝网络称为异构小蜂窝网络。异构小蜂窝网络被证实具有扩大系统容量、提升数据速率、改善室内覆盖等诸多优点。然而,异构小蜂窝网络中Small Cell的存在也使得网络结构变得更加复杂,对系统能耗节省、节点部署规划以及资源分配等问题提出了重大挑战。首先,本文较为详细地介绍了异构小蜂窝网络,包括其产生背景、概念、优势和各研究方向的研究现状,并着重阐述了异构小蜂窝网络的能耗问题和节能相关研究,梳理了当前学术界为解决异构小蜂窝网络的能耗问题而提出的各种能量节省与能效改善方案。然后,本文进行了两个方面的研究工作:分别是异构小蜂窝网络能量节省策略的设计与优化和两层异构小蜂窝网络中节点部署优化研究。在第一个研究工作中,以保证用户服务质量为前提,考虑不同的Small Cell节能触发场景,分别设计了两种不同的Small Cell节能策略用来降低异构小蜂窝网络的能量消耗,并通过充分利用随机几何理论工具,分别推导分析了成功概率和能量消耗的理论表达式作为节能策略有效性评估工具,进而建模Small Cell节能策略下的系统能耗最小化为数学优化问题,并对该数学优化问题进行了最优解分析,仿真结果表明本研究工作所设计的这两种不同的Small Cell节能策略均能为异构小蜂窝网络带来十分有效的能耗节省与能效改善性能。在第二个研究工作中,针对两层异构小蜂窝网络,通过充分利用随机几何理论工具,分别推导分析了以Small Cell部署密度为参数的各Small Cell层覆盖性能及系统能量效率的近似理论表达式,从而分别建立各Small Cell层覆盖性能、系统能量效率与Small Cell部署密度之间的关系,进而根据此关系,实现通过优化节点部署密度来改善分层异构小蜂窝网络的各层覆盖性能与系统能量效率,这对预估通过调整异构小蜂窝网络内的节点部署密度来提升整个系统的性能给出了参考。