随着信息时代的快速发展,无线网络的规模不断扩大,网络中的节点数目急剧增加。在传统的网络中,节点的能量是由容量有限的电池所提供的,这一供能方式决定了节点使用寿命的有限性。同时,面对越来越多的节点,频繁地更换电池会耗费大量的人力物力。然而,信能同传技术(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)的出现和发展为这一问题的解决提供了新思路。SWIPT技术可以为通信网络中的无源节点通过射频信号收集能量,同时还可以利用射频信号传输信息。该技术避免了传统供能方式的弊端,并且极大地延长了网络节点的使用寿命。因此,SWIPT技术在无线通信网络中的应用备受关注。本文主要研究了基于SWIPT通信系统的传输协议和性能优化问题,本文主要分为以下两部分:1.只考虑中继链路传输的通信系统,会造成资源浪费,限制系统性能的提升。针对这一问题,在SWIPT通信系统中考虑直接链路,提出了基于时间切换(Time Switching,TS)策略的TSR-DL协议,以及基于功率分割(Power Splitting,PS)策略的PSR-DL协议。源节点不仅可以通过中继的转发向目的节点传输信息,还可通过直接链路向目的节点传输信息,目的节点利用最大比合并(Maximum Ratio Combining,MRC)的方法,把分别来自源节点和中继节点的信号结合,作为目的节点最终的信息。在TSR-DL协议中,推导了中断概率关于TS系数的表达式,在PSR-DL协议中,推导了中断概率关于PS系数的表达式,并证明了提出的协议中断概率性能的优越性,然后分别建立并求解了吞吐量关于TS系数和PS系数的优化问题。最后,数值仿真结果也验证了TSR-DL和PSR-DL协议对系统吞吐量性能的提升。2.当中继距离源节点较远时,通过源节点的射频信号收集能量的方式效率会很低,针对此问题,提出了三种能量收集方案,即S-WPH从源节点收集能量、D-WPH从目的节点收集能量、SD-WPH同时从源节点和目的节点收集能量,可以根据已知的中继位置,选择最优的能量收集方案。在三种方案中,分别建立了吞吐量关于TS系数的优化问题,并通过数值计算求出了各自最优的TS系数(SD-WPH还需求出最优的功率分配系数),实现了最优的吞吐量。最后,基于这三种能量收集方案,提出了两种适用不同情况的能量收集策略。