无线通信的发展一直强调为用户提供3A服务(Anytime, Anywhere, Any media),即在任何时间、任何地点用户通过任何介质都可以获得优质的通信服务。随着通信事业飞速发展以及移动终端的广泛应用,基站数量、数据中心等通信设备的投入在不断增加,通信业对电力等能源的要求也越来越高,其所消耗的能源占社会总能源消耗的比重越来越大。未来无线通信技术正面向绿色通信的方向发展,旨在为用户提供3R服务(Right time, Right place, Right service),即在需要的时候需要的地点为用户提供最适当的服务,根据用户的不同需求,提供满足用户需求的服务,以提高整个通信系统的能量效率。许多标准化组织和运营商都开始关注下一代无线通信中能量效率问题,诸多旨在提高无线通信网络能量的效率进而降低通信的运营成本的相关研究正在开展。随着我国资源节约型社会建设的不断推进,可以预见未来对无线通信网络以及设备能耗的要求会越来越严格。多输入多输出(MIMO)技术通过在通信的发送端和接收端引入多天线形成多天线分集发送和多天线分集接收的系统,在不增加系统带宽以及发送功率的情况下,可以成倍地提高系统的频谱利用率和信道容量。但由于无线终端设备受尺寸或硬件复杂度等的限制,使得终端设备或无线节点安装多个天线难以实现,因而MIMO技术的应用受到了阻碍。作为MIMO技术的延伸,A. Sendonaris等人在2002年提出协作通信技术,其基本思想是在多用户环境下,利用无线信道的广播特性,使单天线终端在多用户场景下共享彼此的天线,可以在不需要额外增加投资的情况下,形成一个虚拟的多天线收发系统,从而能够实现空间分集,提高系统性能和扩展无线通信的覆盖范围。本论文重点研究了在全面考虑能效问题的情况下,协作通信技术中继选择和功率分配策略,论文工作有较强的理论意义和应用前景。本文从协作通信的基本概念和原理出发,分析了协作通信中常用的协作通信协议,介绍了有关协作通信研究的热点问题。然后提出了一种基于能效的单中继节点协作通信系统。将系统的传输分为直接传输模式和协作传输模式,以最大化系统能效为目标,选择最优的传输模式。仿真分析了基于能效最优的方案与基于系统性能方案的不同,并分析了单个中继节点位置对系统能效状况的影响。其次,在基于能效的多中继节点协作系统中,假定中继节点是独立同分布的情况下,首先对传输模式进行选择,选择能效最优的传输方式进行传输。以最优化系统的能效指标为目标,结合数学知识分别求得了在不同传输模式下,系统最优的传输功率。同时在协作模式传输下,给出了功率在信源节点和参与中继传输的节点之间分配最优的功率分配因子。最后对相应的系统能效和分配因子进行了仿真分析。最后,在多中继节点随机分布的情况下,引入粒子群优化算法,给出在中继随机分布情况下最佳的功率分配方案,并且与平均功率分配方案和单中继功率方案的中断概率进行了对比。然后研究了在中继随机分布情况下,不同中继节点的分布方式对系统能效的影响。并在最大化系统能效的情况下,对比分析了不同的功率分配方案对系统能效的影响。