近年来为响应绿色通信的号召,大量预编码算法和D2D（device to device）通信方案陆续被提出。对信道进行预编码可以在实现通信系统性能提升的同时节省能耗,利用D2D通信技术可实现系统频率资源利用率的提升。因此对大规模多输入多输出系统波束成形方案与D2D通信方案展开研究意义深远。本文主要研究内容如下:（1）在大规模MIMO（multiple-input multiple-output）通信场景下使用全数字预编码方案可以实现通信性能的提升,但伴随而来的是巨额的能源成本消耗。为提升系统能源效率,可利用天线增益将全数字信道预编码矩阵分解为一个低维度的数字矩和一个模拟矩来设计。D2D通信设备是通过共享蜂窝网络频率来实现系统能效的提升,为了最大程度地利用频率资源,可在多频段上采用D2D通信技术。（2）针对大规模MIMO系统能耗与性能之间的均衡问题,文中提出一种基于目标转换的幂次迭代混合编码方案。通过幂次迭代算法与Aitken加速算法的联合使用对信道混合预编码矩阵进行设计,实现了计算复杂度的大幅下降。仿真证实,相较与现有的其他预编码方案,本文所提编码算法可获得更高的系统总可达率、更低的计算复杂度、更小的误码率,性能逼近最优全数字预编码方案。可见,文中所提出的编码方案具有很好的有效性和鲁棒性。（3）针对D2D通信系统能源合理分配问题,文中给出一种运用导数的多频段D2D通信能量效率优化算法。通过随机几何模型推导出了信号成功传输概率和系统能量效率的表达式,通过分解运算将非凸优化问题转换为多个凸优化问题的叠加,最后通过求导公式获得最优解。仿真结果表明:文中提出的资源分配方案可获得近似最优解且复杂度远低于分支定界算法。综上所述,文中从信道预编码矩阵的设计和频率资源的分配两个方面来实现通信能量效率的提升,较好地实现了“绿色通信”的理念。