无线能量通信(Wireless Powered Communication,WPC)是一个融合了微波电力传输(Microwave Power Transfer,WPT)与无线通信的前景良好的新兴研究领域。在某些无线网络中对节点进行电池置换是难以实现甚至是不可能的,比如大规模的无线传感网络。依靠专用的能量基站以无线射频为载体对节点进行充电成为了一种令人瞩目的解决方案。因此,WPC被认为是一种为无线网络提供可持续无线能量的具有广阔应用前景的技术。多入多出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)是WPC的一种关键技术,其具备显著地提升频谱效率和提供明显的性能增益的潜力。然而,当基于高斯输入的设计应用于采用有限字符输入的实际系统时,往往会存在明显的性能损失。本论文针对MIMO WPC系统的预编码器设计展开讨论。主要的贡献如下:首先,我们提出了两种采用实际输入信号的低复杂度预编码调制方法:一步迭代预编码和快速预编码,这两种方法采用了调制分集技术。仿真结果表明以牺牲一定的性能为代价,所提方法能显著降低计算开销。接下来,考虑三种MIMO WPC的典型场景中的预编码器设计问题,所提低复杂度预编码方法也得到应用。第二,我们研究了采用有限字符输入信号的无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)系统。提出了一种针对实际输入MIMO SWIPT系统的预编码矩阵设计方法。该设计可用公式表示为给定能量梯级与功率限制条件下的互信息最大化问题,即达到一个称之为速率-能量(Rate-Energy)域的折衷。由于该设计问题是非凹的,因此我们将其转化为一个关于预编码矩阵的凸的功率分配问题并通过梯度下降方法求解。通过不同的方案可以得到几种权衡信息速率与采集能量的速率-能量域。仿真例子表明,所提采用有限字符输入的方案相比于现有的基于高斯输入的方案可获得明显的性能增益。第三,我们讨论了采用实际输入的另一种典型WPC场景,无线能量通信网络(Wireless Powered Communication Network,WPCN)。在WPCN中,一个混合接入点在下行链路通过无线能量传输(Wireless Energy Transfer,WET)为用户节点补充能量,然后用户利用采集到的能量通过多址信道(Multiple Access Channel,MAC)进行无线信息传输(Wireless Information Transfer,WIT)。我们给出了一个联合优化下行能量预编码、上行信息预编码和时隙分配的三维度算法以最大化上行和速率。给定时隙分配的情况下,我们首先采用能量波束赋形作为能量预编码方案,并通过梯度下降法得到信息预编码。然后,通过黄金分割搜索得到次优时隙分配。仿真结果表明与现有方法相比,所给方法可获得明显的性能增益。最后,从有限字符输入信号的角度,我们考虑了无线能量传感网络(Wireless Powered Sensor Network,WPSN)的总吞吐量最大化问题。首先,能量基站对用户进行WET,接下来用户利用接收到的能量通过TDMA方式对信宿进行WIT。我们提出了一个联合功率分配与时隙分配的两维度方法。第一步,给定时隙分配条件下,我们将非凹的预编码设计转化为凸的功率分配问题并通过梯度下降法求解。第二步,我们推导出一个次优时隙分配的半闭式解。与现有方法相比,仿真实例表明所提算法可获得较大的性能增益。