随着移动互联网与智能终端的蓬勃发展,移动数据呈爆发式地增长使得无线通信技术面临着巨大挑战。一方面,如何设计高效的无线传输技术来提升频谱效率与能量效率一直都是无线通信基础研究的核心问题。另一方面,随着物联网等能量受限网络技术的日益成熟,无线网络设备的数量急速增长,对大规模的移动设备供电或频繁地更换电池将使得成本剧增。在能量受限网络中,如何获取持续稳定的能量供应,实现可持续、高效的无线信息传输已经成为无线通信领域亟待解决的关键问题。此外,基于存储辅助的无线通信网络因能显著地提高系统的能量可持续性和降低功率开销而受到广泛关注。受益于存储在无线通信系统中所带来的巨大潜力,本文以无线供能通信网络为基本研究对象,通过将数据存储、能量存储与无线能量传输技术相融合以改善无线传输性能和延长能量受限网络的生存时间。从系统模型、传输方案设计和性能分析三个方面对存储辅助的无线供能通信网络进行深入研究。首先,研究了存储辅助的无线供能双向中继网络,探索了数据存储与能量存储对系统平均可达速率区域的影响。将系统模型建模为在满足能量队列与数据队列因果关系、平均功率以及峰值功率的约束下,通过模式选择,功率分配以及速率分配来最大化用户的可达速率区域。通过将原始非凸问题转化为凸问题,提出了一种最优的传输方案设计。此外,为了满足时延敏感业务需求,提出了一种时延感知的自适应双向中继传输机制。理论分析和实验结果充分证明了当在中继节点引入数据存储和能量存储时,无线供能双向中继网络的平均可达速率将会显著提高,并且可达传输速率、功率消耗以及时延之间存在明显的折中关系。其次,探索了基于非正交多址的存储辅助无线供能中继网络的能效问题。基于传统的时分和功分的接收架构,推导出了在满足用户速率需求的条件下,基于时分和功分中继协议的最小功率消耗。考虑了中继节点配备了数据存储与能量存储的场景,提出了一种基于能效的存储辅助自适应传输方案来最小化系统的平均功率消耗。分析结果表明,与基于时分和功分的中继传输协议相比,受益于数据存储与能量存储的优势,考虑了能效的存储辅助自适应传输方案能显著地提高系统的能量效率,并揭示了平均功率消耗与平均队列时延的折中置换关系。再次,研究了有限存储大小的数据与能量存储对无线供能通信网络性能的影响。研究分析表明,有限的数据存储和能量存储可能会由于数据存储溢出或能量耗尽而导致数据丢失。在满足用户数据丢失要求的前提下,通过联合考虑能量波束成形设计、功率分配、流量控制、时间分配以及传输模式选择来最大化用户的平均可达速率,提出了一种存储辅助的自适应传输方案。此外,为了有效地满足公平接入要求,提出了一种加权最大-最小公平接入方案,以确保所有用户的接入速率是最大-最小公平的。最后,研究了基于移动汇聚节点的可充电无线传感器网络中的数据收集和无线能量传输问题。通过联合考虑能量波束成形设计、流量控制、移动汇聚节点的速度控制和路由策略来最大化网络效用。此外,为了降低移动汇聚节点的计算负载,提出了一种分布式速度控制和路由策略以获得渐进最优的感知数据收集策略。理论和数值分析结果揭示了平均数据队列大小与网络效用之间的折中关系,并且随着平均传输时延的增加,所提出的传输方案可以无限逼近最优的网络效用。总之,本文对基于存储辅助的无线供能通信网络进行了深入研究,探索了数据存储与能量存储对用户调度,功率分配与能量传输的影响,并揭示了传输速率、能量消耗以及传输时延三者之间的折中置换关系。