随着无线通信技术的迅速发展和通信需求的提高,通信终端的数目迅速增加,终端的充电需求也随之增加。传统的终端多采用电池或电缆供电,然而,由于电池的使用寿命有限,频繁更换或充电限制了通信系统的持续运行,并且大量充电设备也给环境造成了一定污染,因此,迫切需要新型的充电方式。无线能量传输通过电磁波来实现稳定的能量传输,可以避免充电电缆的使用。由于电磁波可以同时传输信息,因而无线信息与能量同传可以实现射频信号的充分利用。为了提高无线信息与能量同传的效率,在实际的多天线系统中,发送端需要利用信道状态信息进行波束赋型,而信道状态信息的获取是通过接收端上行训练(时分双工系统)或反馈量化信道(频分双工系统)来实现。但是由于信道的时变特性以及量化、反馈误差的存在,使得信道估计不准确,并会产生一定的能量开销,影响系统性能。针对这一问题,本文提出了一种新型的基于空间调制的无线信息与能量同传系统,并对MISO SWIPT系统优化导频长度和接收端时间、功率分配来使系统获得最大的可达容量进行了进一步的研究。论文的主要工作和创新点总结如下:(1)提出了一种基于空间调制的无线信息与能量同传系统,并通过优化接收端功分因子来最大化系统的吞吐量。开环的MIMO系统有空间复用、空间分集以及空间调制三种模式,前两者在同一时隙需激活所有的天线,会产生较大的射频链路的能量开销,并且由于信号在不同的天线发出会产生较大的共道干扰。而空间调制在一个时隙内只激活一根天线(只需一个射频链路),因而可以减少能量开销和共道干扰。本文设计了一种基于空间调制的无线与能量同传系统模型,并提出了一种迭代功率分配算法,在收割能量门限约束下,使系统获得最大吞吐量。通过与SIMO SWIPT和进行能量波束赋型的MIMO SWIPT进行比较可知,在相同的频谱效率下,本文提出的基于空间调制的无线信息与能量同传能够获得更好的吞吐量-收割能量性能。(2)研究了采用上行发送导频序列进行信道估计的大规模天线MISO SWIPT系统的可达速率最大化问题。对于大规模天线的MISO无线信息与能量同传系统,在时分双工模式下,将一个相干时间分为上行训练、下行信息和能量同传两个部分,发送端需要利用上行发送导频序列进行信道估计,并利用信道状态信息进行波束赋型以对抗信道衰落,接收端采用时间转换和功率分配两种模式来解调信息和收割能量,其收割的能量用于信息解调和下个相干时间的上行导频发送。在保证能量约束的条件下,通过优化相干时间内的导频长度以及功率分配/时间分配因子,使系统获得最大的通信速率。本文提出了迭代最优导频长度和功分/时分因子搜寻算法,并通过仿真与固定导频长度时系统的速率进行比较,体现出本算法的优越性。