5G时代渐露端倪,万物互联已不再是触不可及的场景。海量终端设备的爆炸式增长使得能源消耗、频谱资源枯竭等问题日益突出,激发起全世界广大学者对节能降耗和绿色通信问题的关注。此外,随着无线传感器网络、无线人体局域网络和物联网等新型应用模式的出现,设备的能量供给问题成为限制能量受限网络应用和发展的瓶颈之一。无线携能通信技术(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)依靠电磁波为载体,主动收集蕴藏于自然环境中无线射频能量,实现了收发装置间的能量转移和信息传递,解决了传统供电方式带来的限制问题,为绿色通信未来的发展提供了新的契机和方向。现有的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)和多天线等无线宽带通信技术具有频谱效率高、抵抗信道衰落和多径干扰等优点。与SWIPT技术结合不仅能够发挥各自优势,还可以通过挖掘空间维度来提高系统性能。在节能减耗的共识下,保证用户通信质量的同时降低能耗成为明确研发目标之一。现有SWIPT网络资源分配研究大多采用理想的线性能量收集模型,由于忽略了实际能量收集电路中二极管元件的非线性特性,使得资源分配效果无法达到实质最佳。因此,本文根据SWIPT网络特点结合OFDM技术和多天线技术,采用非线性能量收集模型,围绕网络可用能量资源的优化和分配问题进行研究。首先,在基于OFDM的携能双向通信网络中,提出了一种面向子载波和传输功率的联合分配算法。该算法不依赖于现有的功率分割或时隙切换机制,可以在不同的子载波上分别传输信息和能量,简化了携能机制设计。此外,考虑到实际能量收集电路的饱和特性,该联合算法基于非线性能量采集模型,采用拉格朗日对偶和次梯度方法,研究了在满足用户传输速率阈值的前提下,使系统的总能耗最小化的问题。仿真结果证实该算法的有效性和能量高效性。然后,进一步研究多天线技术在OFDM SWIPT网络中的应用。基于人工噪声和非线性能量收集模型,提出了一种双层功率分割接收机结构。在满足授权用户能量收集需求、安全信干噪比阈值和基站总发射功率约束下,联合优化发射波束成形矢量、人工噪声的协方差矩阵、功率分割因子和分流数,以最大化网络吞吐量建立优化问题。通过半定松弛方法提出了基于二分法的联合资源分配算法。仿真结果表明算法的有效性。同时,提出的接收机结构能使网络保持较高吞吐量。