中继技术是无线通信系统中的重要技术之一。中继传输可改善信号的传输质量,延长传输距离,扩大覆盖范围。中继传输还是自组织网络实现网络联通的核心技术。中继节点的位置对传输性能有较大影响,可能需要设置在无法通过常规电网供电的地方。中继节点使用能量收集技术从环境收集能量是解决其供电问题的有效手段。本文研究能量收集中继系统中的能量调度和速率优化问题,主要内容如下:1.研究无线信息与能量同传中继系统中中继节点的天线分组和信号转发策略。配备单天线的源节点和目的节点通过多天线中继节点的转发进行通信。中继采用天线分组的方式从接收到的射频信号中收集能量来完成信号的转发。第一跳为信息与能量同传,中继的天线划分为两组,一组天线接收的信号转换成能量,另一组天线接收的信号进行最大比合并处理。第二跳中继用所有天线对合并信号进行放大转发,并采用最大比传输预编码方式。以最大化系统传输速率为目标,对中继天线分组进行优化,提出了一种低复杂度的天线分组算法。2.研究中继由从环境中收集能量供电的两跳解码转发中继系统的在线功率控制策略。中继节点从环境中收集能量,配备一个容量有限的可充电电池和数据缓存器,用以存储收集的能量和缓存从源节点接收的数据。在仅拥有当前时刻能量收集和信道状态信息的条件下,基于Lyapunov优化框架提出一种在线功率控制算法,最小化源节点的平均发送能耗,最大化中继平均转发速率。使用Lyapunov优化框架将随机优化问题转换为两个队列稳定下的性能优化子问题并求解。算法具有较低的计算复杂度。仿真结果表明提出的算法与离线注水算法相比,传输速率的差距很小,功耗则更低;相比较贪婪算法和半贪婪算法,所提算法的传输速率和功耗都更优。