随着信息化时代的到来,信息技术以迅猛的姿态渗透到生活的方方面面,数据流量将会呈爆炸式增长。为了满足日益增长的数据流量需求,通信行业以及研究人员不断探索增加系统吞吐量的方式。在2013年,业界提出了免授权频段LTE技术(LTE-Unlicensed,LTE-U),即在LTE技术上复用丰富的免授权频段来部署LTE-U系统,是下一代蜂窝通信系统的关键技术之一。由于5G网络的快速发展,数据流量在不断增加,然而要实现庞大的移动数据流量要释放巨大的碳排放量。碳足迹的不断增长对于生态环境和人类自身健康都会造成负面影响。因此,近年来对于“green communication”的研究已经受到了各政府机构、工业界和学术界的广泛关注。本文主要研究了 LTE-U系统的能效优化及其相关的算法。本文具体的研究成果如下:1、建立了 LTE系统与Wi-Fi系统的共存模型,最大化系统的吞吐量为目标函数的最优化问题;将原问题的非凸性通过变量替换转化为凸优化问题,并采用Dinkelbach算法进行求解,证明了该算法的可行性;最大化系统能量效率(Energy Efficiency,EE)过程中,对授权频段和免授权频段的功率分配进行联合考虑,由于存在基站之间的共信道干扰(Co-channel Interference,CI),授权频段的能量效率并不是一直优于免授权频段。2、分析了 LTE-U系统能效的均衡性,当授权频段资源作为免授权频段的补充,免授权频段的EE将会增加;另一方面,当免授权频段资源作为授权频段的补充,授权频段的EE将会增加;提出了一种分步最大化授权与免授权的能效来最大化系统能效的方法,并通过仿真结果来证明该方法的可行性,并使用加权Tchebycheff方法实现帕累托最优均衡方案。3、构建了 D2D-U通信的系统模型,以最小化系统总功率为目标,提出了一种基于分布式的资源分配算法;在分布式系统模型中每一对D2D链路都相当于是一个局部的Agent,它们将根据自己本身的数据信息和邻近的数据信息来完成局部的Agent的决策,最后将获得D2D系统资源分配的分布式优化结果;从多个角度对于该算法进行了验证,证明了该分布式算法的有效性。