能量捕获无线网络（Energy harvesting wireless network,EH-WN）是一种节点带有能量捕获装置的无线网络,它能够将从周围环境中捕获的多种形式的无线能量转换为可供电的电能,并代替传统的有线电或电池来给网络中的无线设备供电。基于射频（Radio frequency,RF）信号的信息传输和能量捕获技术已经成为新一代无线通信网络中传输数据和提供电能的替代方法,而探索新的方法或技术来提高无线系统的性能对促进无线网络的发展起着至关重要的作用。由于支持射频的能量捕获无线网络中的RF信号既是信息的载体又是能量的载体,采用无线携能通信（Simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT）技术实现信息和能量在无线网络中的同步传输已成为未来研究的发展趋势。在这高速发展的互联网时代,对无线网络的运行效率和系统性能提出了更高的要求,但是目前对无线中继系统的研究还没有深入探讨将SWIPT技术结合自能量回收技术进行应用的场景,且系统采用的中继传输协议都是基于分时段传输,这使得我们要对无线中继系统做出进一步的研究来满足当下人们对网络的需求。本文以提高无线中继系统的传输效率和性能为目标,对应用SWIPT技术的具有自能量回收的全双工中继系统进行理论分析和应用研究,通过在无线网络中引入全双工中继进行协作传输,应用SWIPT技术实现基于RF信号的信息与能量传输。论文主要开展了以下两个方面的研究工作:（1）以最小化系统发射功率和作为优化目标,提出一种基于SWIPT和自能量回收的双向传输全双工中继系统,并给出全双工中继系统工作的逻辑结构和能量受限的目的节点的物理结构。在该双向传输中继系统中,中继发送专有能量给能量受限的目的节点,且目的节点能够从环路信道进行自能量回收。采用功率分配方案进行信息解码和能量捕获,建立通信传输的数学模型。问题求解则应用半定规划、秩松弛方法将原始非凸优化方程转化为可解凸优化问题进行求解,且联合优化了中继发射功率、发射波束成形向量和功率分配比率,以提高系统的性能增益。对比仿真实验结果表明,本文提出的基于SWIPT和自能量回收的双向传输全双工中继系统利用自能量回收技术不仅可以消除自干扰,而且可以显着优化系统发射功率和,且由于SWIPT技术与全双工中继系统的结合,使得系统的性能优于传统的双向传输中继系统。（2）以最大化系统吞吐量作为优化目标,提出了一种基于无线射频网络的具有能量接入点的非分时SWIPT全双工中继系统。为充分利用能量捕获无线网络中的能量资源,该系统将空闲的可存储电能的无线终端设备作为能量接入点（Energy access point,EAP）来为中继提供补充能量,能量受限的中继可以从源节点捕获专有能量或从外部EAP捕获补充能量,以供应中继正常工作运行的电能消耗。系统考虑了具有单个EAP和多个EAP情况下的全双工中继系统,分析了中继从源节点捕获的专有能量与从EAP捕获的补充能量之间的关系,构建了全双工中继系统的模型,提出了非分时中继系统传输协议,实现了信息传输、能量捕获和协作传输在同一个时隙块中同步进行,提高了中继系统工作效率和性能。系统采用功率分配方案对采用SWIPT技术传输过来的RF信号分别进行信息解码和能量捕获,中继将接收的信息信号转发到目的节点,且系统在中继处通过环路信道来进行自能量回收,同时达到了系统自行消除自干扰信号目的。系统采用二次优化、变量消减等方法将原多变量非凸问题转换为半定规划问题,运用拉格朗日方法进行问题求解。模拟实验结果表明,本文所提出的具有能量接入点的非分时SWIPT全双工中继系统在解码转发（Decode-and-forward,DF）协议下的吞吐量优于在放大转发（Amplify-and-forward,AF）协议下的系统吞吐量;且当中继从源节点捕获的能量有限时,增加从EAP捕获的能量能有效提高所提出的中继系统的运行速率。与HD-SWIPT（Half-duplex with SWIPT）和FD-No-SWIPT（Full-duplex without SWIPT）中继系统相比,所提出的非分时SWIPT全双工中继系统在提高系统性能方面具有更好的增益。本文的研究工作取得了一定的研究进展,提出了基于SWIPT和自能量回收的双向传输全双工中继系统,以及具有能量接入点的非分时SWIPT全双工中继系统,为在无线中继系统中应用SWIPT技术、非分时传输协议、能量接入点和自能量回收来实现无线系统中无线信息与能量的同步传输、提高系统性能、扩大无线网络传输的范围提供了新的研究思路和技术手段。研究工作具有学术价值和科学意义。