数能一体化网络(Data and Energy Integrated Networks,DEIN)是一种新兴的网络,是由当今时代的绿色能源观念促进应运而生的。它是早期的能量收割网络的一种延伸。传统的能量收割网络只是侧重于对自然能量的收割。但是由于自然能量接收的不确定性,难以成为一种可靠的能量来源。在DEIN中,用户从基站发出的射频信号中收割能量,从而使用户获得的能量变得可靠而且可控。不同于传统的无线通信,在DEIN中除了基站有持续的能量供应,用户设备均为无源器件,其配备有能量收割设备,依靠基站的能量传输来满足通信能耗需求。由于从射频信号中收割到的能量很少,所以如何分配DEIN中的动态资源来高效地利用能量成为了DEIN中的一个重要研究方向。DEIN中的动态资源主要包括时间维度上的时隙资源,空间维度上的波束资源,频率维度上的频谱资源以及用户维度上的调度资源等。本文首先提出了一种基于传统无线供能网络(Wireless Powered Communication Networks,WPCN)的单基站多用户的多天线DEIN模型。该DEIN模型在WPCN的基础上,将基站设置成全双工的通信模式,基站在下行发送能量信号的同时接收用户的上行数据信号,这样大大增加了基站下行传能时间。本文通过设计发送天线组的波束因子以及接收天线端的接收合并比消除全双工模式产生的自干扰噪声。由于全双工通信模式的引入,用户上传顺序将会直接影响到整个网络的吞吐量,因此将其作为新的动态资源进行优化分配。本文从时间维度、空间维度以及能量维度对模型进行了动态资源优化分配,以最大化上行总吞吐量和上行公平吞吐量。因为是对多维度的动态资源进行优化分配,且用户维度上的用户调度属于一个离散的变量,所以无论是最大化总吞吐量还是最大化公平吞吐量,其优化问题均为非凸问题。因此,本文提出了一种基于块坐标下降的优化算法来解决优化中的优化变量的耦合问题,并且引入动态规划算法来对用户调度进行最优的搜索。仿真结果表明本文提出的算法能够迅速的收敛到一个次优解,并且当天线数目较多时,该模型的吞吐量会优于传统的WPCN模型。接着为了解决WPCN中下行无法进行数据传输的问题,本文提出了一种下行数能同传的单基站多用户的多天线DEIN模型。用户利用功率分割接收机,通过功率分割因子将接收到的信号能量分成两个部分,同时完成数据和能量的同时接收。该模型中,每个用户都有各自下行的数据量需求。本文通过优化时间维度上的上行和下行时隙长度、空间维度上的发送天线波束因子以及能量维度上的功率分割因子,在满足用户下行数据量需求的同时,最大化用户上行总吞吐量和公平吞吐量。通过分析数学模型,发现两个优化问题中均存在耦合的优化变量,导致优化问题是一个非凸问题。因此,本文提出了一种基于块坐标下降的算法得到一个次优解。仿真结果表明本文提出的算法能够迅速地收敛到一个次优解,并且当用户下行数据需求较少时,相比于传统WPCN模型,该模型的上行吞吐量几乎没有损失。这种特性适合于当今的物联网网络。