随着无线移动通信技术的发展、无线网络带宽的不断提高、先进的音视频压缩技术的出现以及具有多媒体信息处理和通信能力的移动终端逐渐得到普及应用，以图像、视频、语音和数据相结合的无线多媒体应用和服务的需求日益显著。然而，移动终端主要依靠能量有限的电池供电，频繁地进行充电在实际中并不可行。因而，如何在移动终端功耗受限的条件下，使多媒体数据经编码和传输后的质量最好，或者在多媒体数据质量能被用户接受的情况下，尽可能降低系统的总体功耗，延长电池的更新周期，成为研究和设计无线多媒体通信系统的关键性问题。本文以系统资源优化配置为主要目标，围绕无线多媒体通信中联合功率率失真优化及失真估算问题展开深入的研究，包括以下几方面内容：(1)本文首先分析视频编码流中比特错误的模式对接收端视频重建质量影响，考虑信源量化、信道错误和差错隐藏引起的失真，提出一种无线视频传输端到端失真估算算法。该算法以宏块为单位，采用帧间递归，根据编码过程中提取的码流信息和信道平均误码率，在发送端估算接收端视频的重建失真。仿真实验表明，在不同信道误比特率下，该算法对大部分视频序列估算的平均相对偏差小于8％，平均绝对偏差控制在0.9 dB以内。(2)为解决诸如无线互联网等基于混合信道的视频通信系统的传输失真估算问题，本文首先分析视频压缩码流中由于有线网络丢包和无线网络的比特错误引起的出错模式，在基于比特错误的端到端失真估算工作的基础上，结合更通用的视频分组方案，并融合有线网络出错模式，提出一种基于混合信道的视频传输失真估算算法。仿真实验表明，该算法在信道状况恒定条件下，对大部分视频序列估算的平均相对误差小于5％，平均绝对误差控制在1dB以内；在信道状况可变的条件下，当信道反馈延迟变长时仍能保持较低的失真估算误差。(3)为解决联合功率率失真优化算法复杂度较高的问题，本文在分析通用的端到端无线图像通信系统能耗优化问题的基础上，提出一种解决优化问题的快速算法，该算法能充分利用可调系统参数、优化目标以及系统约束的内在关系，大幅度降低最优解的搜索范围，进而降低计算复杂度，并且不依赖于初值的设定，能够获得全局最优解。仿真实验表明：该算法与解决带约束非线性优化问题最有效的方法之一的SQP算法相比，在保证结果有效的前提下，平均减少约87.1％的计算操作。(4)为了利用多媒体信源对传输错误敏感性的差异来优化系统资源分配，本文将信道编码的不平等保护和发射功率不平等分配有机结合一起，在分析端到端无线图像通信系统的基础上，提出了联合功率率失真的系统资源优化配置方案：一个是基于图像感兴趣区域失真最小的资源优化方案，该方案在保持系统能耗和传输码率不变的情况下，根据信道状况自适应调整对图像感兴趣区域的传输保护。仿真实验表明，在不同的信道状况下，采用该方案比平等保护方案更能有效地提升接收端图像感兴趣区域的重建质量。另一个是基于端到端系统能耗最优的资源优化方案，该方案能根据不同图像压缩码流对传输错误不同的敏感性自适应进行传输保护。仿真实验结果表明，在不同的信道状况下编码和传输不同的图片，采用该方案与平等保护方案相比，系统的平均能耗降低约为20.8％。