随着智能移动终端的不断发展和多媒体数据业务的爆发式增长,移动通信系统不断面临新的挑战,如无线资源短缺、频谱效率过低、传输速率无法满足需求、无线覆盖不均匀、用户体验差等方面。为了迎接新一代移动通信系统所面临的挑战,协作传输成为未来通信网络中发展和前进的一个重要趋势,3GPP等国际标准化组织已经将协作传输技术作为下一代无线通信领域的重要着眼点和关键技术之一。另外,随着未来无线设备数量以及业务量的急剧增长,系统的高能耗问题成为制约移动通信技术前进和发展的瓶颈。目前绿色通信技术已得到学术界和产业界的广泛关注,将风能、太阳能、生物能等可再生能源运用到传统的移动通信系统中,实现系统的功率优化,成为绿色通信领域关注的热点之一。作为可再生能源的一种,无线电磁波所携带的能量引起了人们的关注,人们开始探讨如何通过电磁波实现能量和信息的协同传输。在新一代移动通信系统资源利用率不足、实现复杂度高、能源消耗持续增长的背景下,以实验室的纵向、横向项目为支撑,本文开展了协作传输系统中功率优化技术的研究,主要有以下两个研究重点：一,联合处理模式下,协作多点多用户MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)下行传输系统中,一种与功率分配算法结合的预编码方案；二,多用户协作MIMO(MU-MIMO:Multiuser MIMO)下行传输系统中,基于信息和能量协同传输的功率分配算法。本文首先对协作传输系统模型以及协作传输系统的预编码技术进行了系统的研究和阐述。协作传输系统的概念非常宽泛,本文主要分析了了多用户协作、多基站协作这两种协作传输模式。关于协作传输系统预编码技术的研究,本文主要关注基于非码本的预编码技术,并从迫零准则和最小均方误差准则考虑,研究了四种典型的预编码技术。第一个研究重点,提出了一种JP (Joint Processing)模式下的协作多点(CoMP:Coordinated Multi-Point)多用户通信系统的预编码方法,该方法通过信道矩阵的扩展,引入一种降低复杂度的矩阵分解方法,有效排除了干扰和噪声这两个因素对系统的影响,并且对于接收端各用户配置任意根接收天线的情况也适用。而且,提出了在基站总功率受限的约束条件下,一种次优的功率分配方案。通过对算法复杂度的计算以及性能的仿真,验证了所提预编码方法,不仅从总体上降低了中央控制站的处理复杂度,而且改善了CoMP MU-MIMO的系统性能。第二个研究重点,基于多用户协作MIMO下行链路传输系统,研究了无线信息与能量的协同传输。为了解决终端设备的高能耗困境以及设备电池容量的局限,无线输电技术与传统通信技术的结合被广泛研究。本文建立了多用户MIMO系统中基于信息和能量协同传输的有效系统模型,合理而又详细地描述了所要解决的系统优化问题,最后运用凸优化的方法给出了解决方案并最终给出了“容量-能量-域”(Rate-Energy-Region),提供了有效的功率分配方案,在系统容量和收集的能量之间取得了合理折中。