无线通信网络是一种利用电磁波传递和接收信号的通信系统,与传统有线通信网络相比,具有宽频带、高容量和使用灵活等特点,能够有效解决传统有线通信网络的弊端和不足,目前广泛运用于工业生产、网络通信、个人通讯等领域。随着时代的发展,无线通信网络经历着爆发式增长,通信技术由2G向3G、4G快速发展,5G时代也正式来临,5G时代可实现的速率和可接入的用户约是4G的上百倍乃至上千倍。然而,为了实现更高的速率和更大的带宽,所消耗的能量也在急剧增长,导致了能量效率的下降,因此如何提高能量效率成为了现今通信领域一个亟待解决的难题。为了解决这一问题,无线携能通信技术(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)应运而生,该技术可以通过吸收周围环境的射频(Radio Frequency,RF)信号,实现解码信息的同时收集能量,不仅保证了系统所需的目标速率要求,同时所收集的能量可以用于补充系统消耗的能量,从而提高能量效率。SWIPT技术常用的方法有三种:功率分配法(Power Spliting,PS)、时隙切换法(Time Switching,TS)和天线选择法(Antenna Selecting,AS),然而这三种方法都需要在接收端额外提供一个分配器,这增加了通信系统的设计和实现复杂度。本文在无线通信网络中,将SWIPT技术与正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术相结合,利用不同的子载波来同时实现信息解码和能量收集。不仅降低了接收端的设计和实现复杂度,同时在满足用户最小传输速率的条件下,最大限度的收集能量,进而显著降低了系统能耗,系统能量效率得到明显提高。本文的主要工作和成果如下:(1)针对现有基于SWIPT技术提高系统能效的方法需要额外增加分配器的问题,本文首先提出了一种基于OFDM携能通信的能效优化方法。在此方法中我们分别考虑了单用户系统和多用户系统两种场景下的能效优化问题。在单用户系统中,基站直接发送信号给用户,用户利用不同的子载波实现信息和能量的并行传输,我们研究了如何进行功率优化和子载波分配,在保证用户达到最小传输速率的情况下,最大化系统的能效。进一步,我们研究了如何提高多用户系统的能效,与单用户系统类似,每个用户设有最小传输速率,我们同样联合优化了功率和子载波分配来使系统能效达到最大。仿真结果表明,本文提出的方法在不增加系统物理复杂度的情况下,可以显著提高系统能效。(2)在实际的通信过程中,当通信双方的距离相隔较大时,达到的系统能效往往不太理想,因此我们利用协作中继技术能有效提高传输速率和扩大覆盖范围的特点,提出了基于OFDM协作的携能通信能效优化方法,来进一步提高系统能效。我们将传输时间平均分为2个时隙,在第一时隙,基站传输信息到中继节点,中继节点通过SWIPT技术利用一部分子载波解码信息,利用剩下的子载波收集能量。在第二时隙,中继节点帮助转发信息给用户,所需的能量来源于第一时隙收集的。我们分别研究了在基于解码转发和放大转发两种协作中继方式下,如何进行功率、子载波等资源的联合分配,在保证用户达到最小传输速率的情况下,最大化系统的能效。仿真结果表明,所提方法与其它算法相比,可以达到更高的能效。