能量采集(Energy Harvesting)无线通信技术利用自然界可再生能源为无线通信系统供能,并根据获取能量状态、通信环境和通信需求等条件,进行采集能源的动态分配,满足系统的传输要求,进而降低通信行业的排碳量。能量采集技术是绿色通信系统优化的重要技术之一。与传统固定能源系统相比,能量采集无线通信系统的采集能量和通信环境都具有随机性,使得系统的资源优化问题变得更为复杂,也使得系统通信的稳定性大大降低。针对能量采集无线传输系统稳定性较差的问题,本文分别研究了基于多种能量源和多层异构网络支持的能量采集无线通信技术,提出了基于多种能量源的能量借还存储优化方法,和基于多层能量采集网络支持的多归属异构网络接入优化方法,并通过数值仿真验证了算法的有效性。具体研究内容包括:第一章回顾了能量采集技术的研究历程,着重分析了离线能量采集技术在不同的系统情景中的应用和现有的主要研究状况,总结了多用户合作的能量采集技术多种不同通信和能量合作方式的研究现状,最后总体说明了本文的着重研究内容和全文的结构安排。第二章主要从点对点通信系统和通信网络系统两个方面给出三种传统能量采集模型。并对模型进行分析,用推导给出理论最优解,根据最优解的特性给出相关算法。最后,通过具体实例对每个算法具体的实现过程进行描述。第三章主要研究了传统电网与能量采集系统相结合的资源优化方法。与传统能量采集系统相比,该系统可以同时从传统电网和能量采集单元获得能量,并优先使用采集能量。针对两种能源的切换供能模型,本文给出多能源供能的系统模型,并借用贪婪思想提出了降低切换次数的资源调度算法,从而降低两种供能系统间的切换次数。针对传统电网辅助的采集能源工作模型,本文在能量采集系统和传统电网间分别引入借还机制和存储机制,并分别对两种机制在考虑能量传输损耗的基础上,以最大吞吐量为优化目标,建立相关的数学模型并分别提出了资源调度优化算法。第四章主要研究了采用能量采集技术的多归属异构网络的优化接入方法。与传统异构网络相比,各层网络均采用能量采集供能,并允许用户同时接入多层网络,从而保证能量采集网络的通信稳定性。针对单时隙优化模型,首先,对单时隙能量采集技术应用于多归属异构网络建立相关模型,并结合理论最优解的性质提出一种低复杂度的次优功率分配算法。针对多时隙联合优化模型,本文根据规划模型给出相应的迭代算法。因为模型中涉及0-1变量,采用交叉熵算法(the cross-entropy method)进而降低整个算法的复杂度。第五章归纳总结全文内容,并给出未来可以继续研究的方向。综上所述,本文主要针对能量采集技术能量供给不稳定的特性进行研究,并对不同给的模型给出相应的算法。这些模型都有效的提高了原有能量采集通信系统的吞吐量,弥补由于能量采集技术带来的供能不稳定的不足。