随着无线通信技术的高速发展,用户对于无线业务的需求也越来越高,这一切都集中反映出了日益增长的无线数据速率要求。这使得现有的无线通信系统受到频谱资源紧缺和能耗严重的双重挑战。随着3G甚至是4G通信网络的广泛架设,可以预见无线通信的能耗将会迅猛增长。作为无线通信系统中能耗的重要组成部分,提高发送端的能效对于降低通信系统的能耗有着重要的现实意义。同时由于移动终端便携性和移动性要求所带来的体积和重量限制,以及电池材料发展的相对缓慢,造成了现有移动通信终端的“电池瓶颈”。因此除了节能环保的意义,提高终端发送能效同样可以延长有效通信时间。本文研究三个通信场景:基于多载波的正交频分多址接入系统,基于无线能量传输的通信系统,基于绿色卸载的频谱功率交易系统。首先在正交频分多址接入场景下,对于现有的经典的能效优先的调度和资源分配问题,提出了最优和低复杂度的次优算法,并理论分析了次优算法的条件最优性。所提出的算法为能效优先的调度和资源分配问题开辟了新的解决思路。对于无线能量传输的通信场景,将无线射频充电技术与无线通信结合,建立了一个普适性的传输和能耗模型。研究了该系统中能效最大化的传输方式,并提出具体算法实现在各种系统约束条件下的能效最大化。最后,针对多小区通信场景,提出了基于频谱功率交易的物理层资源交换机制来实现小区间绿色业务卸载,并提出具体的算法验证方案有效性。总之,本文推导了多种高能效通信场景下的理论闭式解和能效上界,丰富了现有理论成果,并且提出了有效的最优和低复杂度算法,对能效优先的资源分配方案在实际系统中的应用具有重要的指导意义和参考价值。