随着无线通信业务的快速增长,无线网络的能量消耗正在以惊人的速度增长,绿色通信引起了人们的广泛关注。无论是从环境保护还是从经济发展的角度来考虑,提高能量效率已成为未来移动蜂窝网络越来越重要的问题。协作通信技术是实现绿色通信的有效手段,能够有效提高网络的能量效率。因此,开展协作通信中基于能效的关键技术研究具有较高的学术价值和现实意义。在单小区分布式天线系统中,研究了不同的远端天线单元(RAU, Remote Antenna Unit)选择协作策略对系统性能的影响。结合远端天线单元到用户的信道状态信息的分布规律,利用概率论的知识,从理论上推导了各种协作传输方式下用户的信噪比的分布规律和系统遍历容量的分布,并给出了闭式的表达式。通过引入详细的分布式天线系统功率消耗模型,进一步研究了系统的能效问题,给出了能效的表达式,并推导了谱效与能效的折中关系,为未来的网络优化设计提供了科学的指导。针对多小区协作场景,对于每个用户为单天线的情形,研究了总功率受限和每天线功率受限下采用迫零预编码的系统容量和公平性。对两种功率约束条件下的公平性进行了分析,得到了公平性算法的闭式表达式。当每个用户为多天线的情形,为了降低计算的复杂度,引入了信道范数最大的接收天线选择算法,把每个用户为多天线的情形转化成等效的每个用户单天线情形,推导的每用户为单天线的公平性算法仍然适用。进一步研究了总功率受限和每天线功率受限下的能效传输问题。问题是一个非凸的分式优化问题,针对该问题,提出了一种能效最大化迭代算法,把分式优化问题转化成等价的整式优化问题。在每次迭代过程中,通过拉格朗日对偶分解可获得最优的功率分配值,从而获得最大的能效值。在多小区低负载场景下,分别研究了基于基站休眠和带宽扩展的能量节省问题。基于基站休眠策略,在满足用户不同的服务质量要求下,建模成一个能量消耗最小化问题,提出了一种基于基站休眠模式的移动台轮询接入基站算法。该算法能显著降低系统的能量消耗,并具有较低的复杂度。基于带宽扩展,提出了多用户OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)下行链路系统中的能量节省迭代算法。原问题是一个混合的优化问题,通过变量代换,原问题转化成关于子载波分配的整数优化问题。针对该整数优化问题,提出了两种低复杂度的子载波分配算法,即功率最小化迭代子载波分配算法和修正的向右滑动迭代算法。这两种算法以不同的方式对子载波进行分配。其性能都优于平均分配子载波算法,和穷搜算法具有相同的性能。在整个网络系统中,多个基站以簇的形式进行协作。由于系统各种开销的增加,所有基站不可能进行全部协作。因此,如何把系统中的基站以较低的复杂度划分成不同的簇进行协作是一个具有挑战性的内容。本文提出了一种新颖的下行链路多基站协作动态成簇算法,并研究了系统的能量效率。首先,在每个符号等功率分配和每个天线等功率约束的条件下,分别推导了在完美的发送功率和实际发送功率条件下系统的频谱效率和能量效率。其次,提出了一种基于信道范数的低复杂度动态成簇算法。所提算法的能量效率要好于静态成簇算法的能量效率,稍微差于去中心化算法的能量效率,但比去中心算法的复杂度低。