无线传感网络是物联网重要组成部分之一，采用中继技术可以大幅提高传感节点信息传输的可靠性。传统中继协作的无线传感网络假设中继节点消耗自身的能量来协助源节点的信息传输，然而中继节点的电池容量非常有限，这无疑会严重缩减中继节点的“寿命”，导致中继协作的传感网络无法正常工作。因此，在保障基本通信服务质量的前提下，如何低成本的为中继节点稳定且持续地提供能量显得尤为重要。射频无线能量传输(Wireless Power Transfer, WPT)技术为该问题提供了一种可行的解决方案。利用射频信号可同时传递信息和能量这一双重特性，将WPT技术应用于中继网络，构建兼顾传输性能和中继节点“寿命”的无线携能中继网络，引起了学术界的广泛关注。在无线携能中继网络中，中继节点通常利用时分切换和功率分流两种方式将接收到的信号分为两个部分，一部分用于能量收集，另一部分用于信息处理。已有的研究表明，相比于时分切换方式，基于功率分流的携能中继网络能够完成更好的传输性能。本文面向携能解码转发中继网络展开研究，重点在于设计基于功率分流的传输方案及评估所设计的传输方案的传输性能，主要工作总结如下：
　　一、直传链路不存在的携能解码转发单向中继网络的传输策略研究
　　现有关于直传链路不存在的携能解码转发单向中继网络的研究大都假设源节点与中继节点的传输时间和中继节点与目的节点的传输时间相等。为提高此类携能中继网络的传输性能，充分挖掘时间和能量这两个维度的资源，提出一种联合传输时隙分配和功率分流系数设计的传输策略，并在仅知道统计信道状态信息(Channel State Information, CSI)和知道瞬时CSI这两个场景下分别研究设计最优的传输策略。在仅知道统计CSI这一场景中，利用随机过程知识分别推导出携能解码转发单向中继网络的中断概率和遍历容量，进而得到最优的静态时隙分配因子和静态功率分流系数。在瞬时CSI已知这一场景中，分别以最小化中断概率和最大化遍历容量为优化目标建立关于传输时隙和功率分流系数的二维联合优化问题。针对中断概率最小化的二维联合优化问题，利用解码转发特性和信息因果关系，首先将原问题转化为等价的一维优化问题，然后利用优化理论证明仅存在一个极值点，从而提出一种低复杂度的迭代算法来求解最优值。针对遍历容量最大化的二维联合优化问题，其本质是一个最大最小化端到端瞬时速率的优化问题。首先引入松弛变量消除目标函数中最小化函数，在此基础上证明了所转化的优化问题是一个联合凸问题，据此提出一种基于块坐标下降法的迭代算法来解决所建立的优化问题。最后通过蒙特卡洛仿真验证所提传输策略优于现有的传输策略。
　　二、存在直传链路的携能解码转发单向中继网络的传输策略研究
　　根据中继节点是否在第一个传输时隙进行解码设计了两类传输策略。具体工作如下：
　　1.当中继节点将第一个传输时隙接收的信号部分用于信息解码时，提出一种基于静(或动)态功率分流系数的传输策略。所提传输策略单位传输时间由两个相等传输时隙构成。针对源节点仅知道统计CSI这一场景，首先推导得到对于任意给定的静态功率分流系数时所考虑中继网络的中断概率表达式，在此基础上验证了在0到1区间有且仅存在一个最优的静态功率分流系数，此外还证明了基于静态功率分流系数的携能解码转发单向中继网络够完成满分集增益。针对源节点知道瞬时CSI这一场景，首先求解出能够最小化中断概率的最优动态功率分流系数，在此基础上推导了所考虑中断网络最小中断概率表达式，并分析了所考虑中继网络所能达到的分级增益。最后通过仿真验证了所推导的表达式的正确性并比较了两种所提传输策略的优劣性。
　　2.当中继节点将第一个传输时隙接收的信号全部用于能量收集而不进行解码时，提出了一种联合时间切换因子和功率分流系数的传输策略。所提传输策略单位传输时间由一个传输时隙和两个相等传输时隙构成。为了最大化所提传输策略所能完成的系统容量，建立了关于时间切换因子和功率分流系数的二维优化问题。首先利用直传链路信道增益是否大于中继链路信道增益这一特征，将原优化问题转化为两个等价的子问题。对于第一个子问题，给出最优解的解析解。对于第二个子问题，提出一种迭代算法求解其最优解。结合两个子问题的求解方法，设计了一种低复杂度的迭代算法求解所提传输策略的最优参数。理论和仿真验证了相比于现有四种的传输策略，所提传输策略能够完成更大的系统容量。
　　三、时分广播的携能解码转发双向中继网络的传输策略研究
　　在传统的基于功率分流携能双向中继网络中，中继节点采用相同的功率分流系数将两个源节点的信号分为两个部分，将收集到的能量平均分为两部分然后将其用于广播两个源节点的信号，这一做法未能充分利用双向链路CSI非对称这一特征。为此针对中继节点提出一种联合非对称功率分流系数和功率复用的传输方案，并分别在已知统计和瞬时CSI场景下研究了静态和动态传输策略的系统中断概率。针对仅知统计CSI这一情况，在给定静态非对称功率分流系数条件下推导系统中断概率表达式，并研究了功率分流系数、功率复用因子等参数对系统中断概率的影响。针对瞬时CSI已知这一情况，建立以最小化系统中断概率的三维非凸优化问题，利用解码转发特性和信息因果关系得到最优的非对称动态功率分流系数和动态功率复用因子。在此基础上，利用随机理论的知识推导最低中断概率的表达式。最后通过蒙特卡洛仿真验证了所推导表达式的正确性以及所提传输策略的优越性。
　　总而言之，本学位论文的主要贡献在于为携能解码转发的单向(和双向)中继网络提出一系列基于功率分流的传输策略，并验证了所提传输策略优于已有的传输策略，为携能中继技术的应用提供了理论支撑。