作为第五代移动通信的重要应用场景之一,海量机器类型通信(massive Machine Type Communication,mMTC)受到了广泛关注。为了解决mMTC网络拥塞、设备电池能量受限等问题,现有mMTC网络多采用分簇架构。然而不断增长的设备数目与日益紧缺的频谱资源之间的矛盾愈发突出,因此本文以提升mMTC网络的频谱资源利用率和网络生存时间为目标,研究了资源复用场景下分簇方法设计中的簇数目规划、簇头规划等关键技术,具体工作如下:针对现有簇数目规划方法均假设簇间频谱正交而导致资源利用率低的问题,本文在簇间资源复用场景下,设计了最小化网络功率消耗的mMTC簇数目规划方法。首先定义了簇间平均干扰距离,并构建了以簇间干扰功率及设备传输速率为约束的最小化网络功率消耗的优化问题。通过对非凸约束条件进行松弛,求得了统计意义上的最优簇数目。在此基础上结合设备地理位置信息,给出了簇头随机选取条件下的簇形成方法。仿真分析了设备密度、簇间通信带宽等参数对于所提方法性能的影响,同时验证了相比于资源正交情况,所提方法能够有效提升网络能量效率。在最优簇数目规划的基础上,为了进一步延长网络生存时间,设计了一种预排式簇头规划方法以克服现有方法更换簇头时需要周期性获取每个设备的状态信息而导致网络信令开销大、设备能量消耗快的不足。该方法以最大化网络首个设备能量耗尽(First Energy Drain,FED)时间为目标,以设备能量为约束建立优化问题,求得了每个设备担任簇头的最佳轮数,并形成簇头索引表。此外,还研究了设备传输时间约束下的最小化网络能量消耗的功率控制方法,通过基于Dinkelbach的两步交替迭代法得到了簇头及簇成员的最优发送功率。仿真结果验证了所提预排式簇头规划方法在延长网络FED时间方面的有效性,应用所提功率控制方法可进一步降低网络能量消耗、延长网络生存时间。