随着物联网、无线传感网络进入新的发展阶段,其在覆盖范围、传输速率、频谱效率等方面对无线通信传输提出了更高的要求。基于物理层网络编码技术的双向中继网络集结了协作通信的优点,显著改善了网络的传输速率,同时提高了频谱效率。为了支持未来物联网中海量信息传输的需求,非正交多址接入技术由于支持多个用户共享一个正交时频资源块而备受关注。它可以提供更高的频谱效率,为节约资源提供更大的便捷。此外,随着物联网中设备功能丰富,能耗问题将日渐凸显,这将成为制约网络性能提升的关键因素。随着能量采集技术的出现,基于射频信号的无线携能通信技术为解决能量短缺提供了方向。同时波束赋形技术能够用于改善系统的传输性能,为了实现绿色通信以及海量信息传输,有必要在无线携能通信和非正交多址两个场景下,对双向中继网络中的波束赋形技术展开研究。基于此,本论文开展以下两个方面的研究工作:1、为了实现绿色通信,研究了一个新颖的分布式波束赋形方案用于在双向中继信道下实现无线携能传输,仿真结果有效的阐述了方案的可行性。具体地,假设所有的完美信道状态信息都可以被获得。考虑在中继端的总发射功率约束以及能量采集接收机采集的能量的约束下,最小化均方误差的上界。首先提出局部最优波束赋形方案,通过一系列数学变换将初始优化问题转换为一个标准的半正定规划问题,然后通过内点法有效地获得问题的最优解。由于局部最优波束赋形设计方案具有高的计算复杂度,提出了多个中继下的闭式解形式的波束赋形方案。通过将原始的优化的问题转换为瑞利商问题形式,可以获得一个闭式解。仿真结果表明所提出的两种波束赋形设计方案在系统速率和计算复杂度两个方面的权衡。2、针对频谱资源受限的问题,将非正交多址技术应用于双向中继网络中,研究了波束赋形矩阵变量的优化设计问题,仿真结果验证了所提方案在提升网络容量方面的优越性。考虑在中继端功率约束和微弱用户速率约束的条件下,最大化系统的总速率。经过数学变换将该优化问题转换成二阶锥规划问题,然后采用基于凹凸规程的迭代算法获得一个最优解。仿真结果表明了在系统速率方面,所提出的方案要优于已存在的方案。