物联网是未来无线通信发展的关键技术之一,可随时随地连接数十亿个日常设备对象,如智能手表、扫地机器人等。然而,物联网节点能量储备十分有限。反向散射通信技术通过射频调制进行通信,因其具有低功耗、低成本和低复杂度的特点,可显著改善无线通信系统的能耗问题;无线携能通信技术是一种通过远距离为无线节点进行射频供电而进行通信的技术,可有效解决无线通信系统中节点能量受限问题。本文基于无线携能与反向散射的混合通信系统,对系统模型、混合通信方案、吞吐量性能等进行了深入的研究。第一,针对基于能量调度的无线携能与反向散射混合通信系统,通过设计新颖的通信协议和混合无线通信方案,研究了系统吞吐量最大化问题。具体而言,首先基于非因果信道状态信息的理想情况得到系统吞吐量性能的上界,然后基于因果信道状态信息的实际情况,利用有限状态马尔可夫信道模型,联合优化混合发射机的反向散射系数、发射功率和时隙分配,实现系统吞吐量性能最大化。本文基于上述两种情况,提出动态规划算法和近似动态规划算法框架,并综合利用凸优化、分层优化技术等获得系统吞吐量优化问题的最优解。第二,针对基于信息缓存辅助的无线携能与反向散射多中继混合通信系统,通过设计新颖的信息缓存辅助多中继混合通信方案,研究了系统吞吐量最大化问题。具体而言,首先建立系统优化问题,其目标是通过联合优化每个混合中继的反向散射系数、发射功率以及系统的模式选择与系统的中继选择,最大化系统吞吐量。针对该优化问题,基于值迭代的动态规划算法,提出了相应的系统优化方案,实现了最优的系统吞吐量性能。进一步地,为了降低由动态规划算法带来的计算复杂度,提出了基于策略迭代的近似动态规划算法,获得了接近最优的吞吐量性能。最后,仿真结果表明,与已有的单一方案和其他基准方案相比,本文提出的两种混合通信系统和设计的混合通信方案都能够显著提升吞吐量性能,有效地实现了绿色低功耗通信以及高效的信息传输。