当今世界面临着日益严峻的能源与环境问题,信息通信产业的能耗也在逐年增加,绿色通信已成为未来网络发展的必然趋势。同时,随着宽带技术的成熟与智能设备的普及,多媒体业务日渐繁盛,成为网络流量急剧增长的最主要推手,而多播传输作为多媒体业务的主要承载技术,已成为无线通信网络必不可少的环节。因此,多播传输更需要考虑能耗问题,研究节能多播传输方法有助于提升多播业务传输容量和能量利用效率,具有重要意义。本文调研总结了现有多播传输方案与常用节能通信技术,在此基础上,形成论文整体研究思路:从频域、空域、能量域三个维度扩展多播业务传输的可用资源,减轻业务传输容量提升与能耗降低之间的矛盾,以获取二者间的更好折中。论文的具体研究内容包括如下三个方面。一,论文考虑多播业务传输频域资源扩展,研究认知无线网络节能多播传输方法。论文推导了次网络中断概率约束和主网络干扰过载概率约束的闭合表达式,并提出了基于分步优化与半正定放松/惩罚函数的非授权频带编码多播、协作多播资源分配算法。对于编码多播,论文考虑非授权频谱检测误差与用户信道反馈误差,建立主用户长期干扰约束与编码多播业务传输质量最大化模型,并提出基于分步优化的子载波、功率分配与速率选择联合优化算法。相比于现有研究,所提算法可以更好地控制主用户的平均接收干扰并显著提升多播业务的整体传输质量。对于协作多播,论文考虑信道反馈误差,建模次用户中断概率约束和主用户干扰过载概率约束,并推导上述概率约束的闭合表达式以及多天线中继节点的最佳数据转发矩阵结构,提出基于半正定放松和惩罚函数的问题求解算法。相比于现有研究,所提算法可以更好地保障主用户的正常通信与多播业务的成功传输,并显著降低业务整体传输功耗。二,论文考虑多播业务传输空域自由度扩展,研究大规模天线系统节能多播传输方法。论文推导了非理想硬件配置下用户平均可得传输速率以及多播业务传输的渐进最优预编码向量,并提出了基于交替优化与二分法的系统参数选择算法。具体地,论文首先考虑单播传输,推导存在硬件损耗下的信道估计模型与用户可得传输速率,并提出基于交替优化的近最优参数选择算法,从而设计非理想硬件大规模天线系统能效参数选择策略。仿真结果验证了推导速率表达式的正确性以及所提算法的性能优越性。进一步,论文考虑多播传输,建模业务传输可得传输速率与系统整体能耗,推导渐进最优的预编码向量闭合计算公式,并提出基于二分法的最优参数选择算法,从而设计多播传输预编码设计和参数选择联合优化策略。仿真结果验证了所提渐进最优预编码向量的合理性,并展示了不同小区大小和多播用户数目下的系统最优参数配置。三,论文考虑多播业务传输能量域资源扩展,研究射频能量收集系统节能多播传输方法。论文建立了多天线接收端独立功率分割模型,并提出了基于双重迭代的携能多播鲁棒安全传输低复杂度资源分配算法。具体地,论文首先研究射频能量收集系统接收端信号处理策略,建立多天线接收端独立功率分割模型,并针对不同干扰情况,提出基于固定点迭代和双重剔除的最优功率分割因子联合优化算法。相比于现有模型,所建立的独立功率分割模型可以显著提升接收端射频信号能量利用效率。进一步,论文研究射频能量收集系统物理层安全问题,建模窃听用户多方串通行为与窃听用户信道不完美可知特性,并提出基于双重迭代的低复杂度资源分配算法,从而设计多天线携能多播鲁棒安全传输策略。相比于现有算法,所提算法可以更好地抑制窃听用户的信号接收,并显著提升多播业务的可得安全传输速率。