伴随着智能无线通信需求与应用的快速增长,无线网络能量消耗正在以爆炸式的速度增长,因此,如何积极应对激增的能量消耗诉求,共建高能量效率的高能效传输网络已受到广泛的关注和讨论,这也是未来无线网络发展中不可忽视的重要问题之一。协作中继技术因其能实现空间分集与降低网络功率消耗等特点被视为是一种提高无线网络能量效率、实现高能效传输的有效手段,将协作中继技术和无线网络高能效传输要求相结合,不仅可以提供分集抵抗无线信道衰落与建立可靠通信链路从而来推动无线网络进一步全面发展,同时还可以提升无线网络的频谱效率和能量效率。因此,基于协作中继的无线网络高能效传输研究具有重要的理论价值和应用前景。本文将协作中继技术和分式规划、凸优化等优化方法及半双工/全双工传输等通信技术相结合,进行无线网络中高能效缓存辅助中继传输策略设计、无线网络中高能效自适应传输策略设计、高能效半双工传输时间与传输功率联合优化和高能效全双工传输时间与传输功率联合优化等四个方面的研究,旨在实现无线协作中继网络高能效传输。本论文的主要贡献如下:1、研究无线协作中继网络中传统两跳单向放大转发中继传输协议中目的接收端仅对部分信号进行接收合并,存在传输资源浪费的问题,提出缓存辅助单向放大转发中继传输策略。与此同时,通过对目的接收端噪声进行归一化处理,给出了提出的传输策略与传统两跳单向放大转发中继传输协议的频谱效率分析,并就等额传输功率分配方式,进一步分析了二者的中断概率与下行传输能量效率。仿真结果表明,相较于直接传输与传统两跳单向放大转发中继传输协议,提出的传输策略在中断概率与误码率等传输性能和下行传输能量效率方面都有明显优势。2、提出双向通信场景下的混合中继与非中继自适应传输策略,该传输策略考虑了无线网络存在非理想电路功率消耗情况。通过对直接传输与双向放大转发中继传输各自在采用优化传输功率分配下的能量效率进行比较与分析,提出基于二分法的传输速率阈值决定算法,找到进行传输机制切换的传输速率阈值切换点,并利用这个切换点,以能量效率最大化为导向,给出混合中继与非中继自适应传输策略,实现高能效自适应传输。仿真结果表明,混合中继与非中继自适应传输策略的能量效率相较于只采用直接传输或只采用双向放大转发中继传输始终最高。3、在无线网络存在非理想电路功率消耗与非理想功率放大器效率,以及中继传输中源发送端与目的接收端之间存在直传链路等情况下,以传输尽量多信号为基准,提出双向通信场景与半双工工作模式下的直接传输策略、单向中继传输策略以及双向中继传输策略,并就提出的传输策略进行了传输时间与传输功率联合优化。而就联合优化问题,分别进行最大化总吞吐量、最小化总能量消耗,以及最大化能量效率三种高能效传输情况下的优化讨论与分析:(I)针对最大化总吞吐量高能效传输,分别给出了优化传输时间、优化中继位置以及中断概率分析;(II)针对最小化总能量消耗高能效传输,分别给出了优化传输功率、基于梯度下降算法优化传输时间、优化中继位置以及对称与非对称传输任务下能量效率分析;(III)针对最大化能量效率高能效传输,进行了基于丁克巴赫算法与逐一优化迭代算法的优化求解,并进行了算法复杂度分析。仿真结果表明,相较于前两种高能效传输情况,最大化能量效率高能效传输能实现更高能量效率传输。4、在高能效半双工传输时间与传输功率联合优化研究基础上,结合全双工技术,以配置尽量少天线数与传输尽量多信号为基准,提出双向通信场景下的直接全双工传输策略、单向中继全双工传输策略以及双向中继全双工传输策略。同时,通过香农容量公式,给出了该传输策略存在冗余自干扰下的频谱效率分析,给出了该传输策略的能量消耗分析,以及各自的传输时间与传输功率联合优化问题,并基于凸优化理论对联合优化问题进行了求解。此外,还进行了提出的传输策略在电路功率为零与否和对称传输任务与否下的能量效率分析。仿真结果比表明,相较于同等环境下的半双工工作模式,提出的传输策略在能量效率方面具有显著优势。