摘要：无线信息与能量的协同传输是一种新型的无线通信技术,通过协同传输,系统可以从电网或自然环境中获取能量,并采用无线通信技术进行能量分发,从而在室内、传感器网络等短距离通信场景中形成一个自我永续的绿色无线通信系统。这项技术有着广泛的应用前景,目前研究还处于起步阶段,有许多的问题亟待解决。第一,由于现有的无线通信系统能量的无线辐射仅仅用于信息传输,而并不用于能量传输,无线通信系统的能量来源及效率等问题还有待研究；第二,多天线技术还没有广泛地应用于系统的设计与实现当中；第三,由于信道具有多变性,无线信息与能量的协同传输需要进行鲁棒的设计。因此,本文主要研究基于无线能量传输的多用户低复杂度MIMO系统设计。系统由能量发射基站、配有蓄电池的用户终端以及信宿构成,采用无线信息与能量协同传输技术及“能量收集-信息传输”协议,在下行传输时隙,能量发射基站向用户终端发射能量,用户终端接收能量并存储于蓄电池中。而在上行传输时隙,用户终端采用时分多址接入协议,逐一向信宿发送信息。本文的主要工作如下：1)以系统总吞吐量最大化为目标,设计最优的资源分配方案,包括传输时隙分配,能量传输预编码矩阵设计以及用户的信息传输预编码矩阵设计。建立数学模型并转化为半定规划问题,用凸优化内点法进行求解；为降低系统的计算复杂度,提出了基于投影次梯度的迭代注水快速算法；研究了下行能量传输的最优波束赋形策略,证明了能量传输预编码矩阵的秩是1,即能量波束向着一个方向发射并基于此提出了两种次优算法；为有效地提高系统的稳定性,对系统提出鲁棒的设计方案,建立数学模型,并采用S-procedure引理进行有效求解相应数学问题。2)以系统平均吞吐量最大化为目标,设计最优的资源分配方案并解决用户资源分配不均问题,建立数学模型,用凸优化内点法求解；提出改进的分布式快速算法,采用黄金分割法求解下行传输时隙分配策略,利用投影次梯度法设计下行预编码矩阵,由注水法分解得到上行预编码矩阵,并由快速定点迭代算法得到上行传输时隙分配策略。3)对系统进行仿真,验证快速算法的有效性,以及不同仿真参数对系统的影响。仿真结果证明,能量发射基站,用户终端以及信宿的位置,信道的状况,用户的数量均会影响系统的性能。