随着移动互联网的快速发展,移动终端数量正急剧增长,移动业务数据量也经历着指数级的增长,由此导致无线网络的能耗正急剧攀升。因而,近年来人们对无线通信中如何减少能耗的关注正不断增加。与此同时,随着用户对无线通信性能要求的提高,新的组网方案和网络管理策略越来越迫在眉睫。对于这两点,绿色小站以其特有的优势越来越受到关注,并应用于越来越多的网络场景。然而,由于新能源发电的时变特性,引入新能源供电的绿色小站给宏微异构蜂窝网络混合组网以及能耗管理带来了新的挑战。本文关注由新能源供电的绿色小站作为中继与宏基站混合组网,考虑了以下三个场景:1.考虑多绿色小站的网络部署,通过绿色小站分流宏基站负载,最大化降低宏基站电网能耗;2.考虑宏基站边缘地带的绿色小站增强覆盖,降低电网能耗同时提高系统服务质量;3.D2D通信系统中绿色小站作为中继辅助传输,改善通信链路质量、提高系统传输速率。对于场景一,研究具有业务和能量意识的绿色小站休眠和业务关联问题。通过优化每个时隙上的业务关联和绿色小站工作/休眠状态,最终优化整个时间段上的负载分流,从而降低宏基站在总时间长度上的能量消耗。由于绿色小站休眠和业务关联问题具有不同的时间尺度,因此将原优化问题解耦成两个子优化问题,采用内外层循环交叉迭代的方式获得优化解。通过仿真验证,绿色小站的部署对传统网络系统市电消耗的降低具有显著效果,同时仿真结果证明了所研究算法的有效性。对于场景二,研究绿色小站的动态休眠算法。通过优化绿色小站不同时刻的动态休眠策略以匹配新能源获取量和网络业务负载量在时间和空间上的动态变化性,从而最大化降低长时间段上的网络系统电网能耗,同时考虑用户服务质量。采用动态规划的方法,将原优化问题分解为多个时间段上的优化问题,并采用逆向递推的方式获得每个时间段上的优化解。由于原问题中多个绿色小站的联合优化问题具有较高的计算复杂性,本文基于每个绿色小站的决策结果互不影响的特点,进一步将每个时间段上的优化问题弱化为依次求解单个绿色小站的决策问题。最后针对所提出的退化的绿色小站休眠动态规划算法进行的仿真验证,结果证明了该算法较好的性能,并通过与传统贪婪算法的性能比较,该算法具有较大的优势。对于场景三,研究基于LTE-A的D2D通信系统绿色小站选择和资源分配联合优化算法。通过采用绿色小站作为中继辅助传输,提高D2D通信系统传输速率和系统容量。该算法包括两个部分:基于存活概率的绿色小站选择算法、基于LTE-A标准的资源分配和功率控制算法。在基于存活概率的绿色小站选择算法中,通过引入绿色小站存活概率的概念,在每帧初始时刻通过预估每个绿色小站的存活概率获得该帧可用绿色小站的集合,并基于可用绿色小站集合,确定用户对绿色小站的选择。在资源分配和功率控制算法中,通过将原优化问题二进制变量的连续化以及引入新的辅助变量的方法将原混合整数非线性问题转化为凸优化问题,并采用拉格朗日对偶方法求解,获得每个资源块至用户的分配以及用户和绿色小站在每个资源块上的功率分配。由于绿色小站的存活概率与绿色小站的能源消耗有关,因此每帧完成资源分配和功率控制算法后将对绿色小站存活概率以及可用绿色小站集合进行更新。最后针对该联合优化算法进行了仿真分析,并且通过性能分析证明该算法的可行性和有效性。