随着数据通信、云计算业务呈现爆发式的增长，由此引起了能量消耗成倍增加。如何设计能量高效的数据传输成为无线通信研究的一个重要方向。认知无线电最初是应对频谱资源紧张，其能够时时检测通信环境、反馈信息，改变发射机参数。因此，利用认知无线电网络的认知能力和学习能力，可以更为灵活地解决无线通信的能量高效传输。认知无线网络中的能量高效传输设计主要面临两个方面的问题，一个是认知无线网络自身达到能量高效，另一个是借助认知功能的无线通信达到能量高效。本文也主要是从这两方面分析认知无线网络自身以及基于认知功能的无线通信能量高效传输方式。能量高效传输设计的目的是调整传输参数使每焦耳能量传输的数据最多或者传输单位数据消耗的能量最少，也即能量效率最优。对于认知无线网络自身，单信道模型主要分析感知时间、传输时间对能量效率的影响，建立能量效率优化模型，以交替优化方法得出最优感知与传输时间。还仿真分析了授权用户平均空闲周期以及传输功率对最优感知时间和传输时间的影响。多信道模型主要分析基于宽带感知频谱共享和宽带机会频谱接入模式，在平均干扰功率与平均传输功率限制下，感知时间、接入功率分配对能量效率的影响，建立能量优化模型，以非线性分式规划得出最优感知时间、接入功率分配。还仿真分析了授权用户空闲先验概率、接入信道数量对能量效率的影响。对于基于认知功能的无线通信，主要分析了系统能量消耗的组成以及编码方式、调制方式对能量效率的影响，建立优化模型，并对比分析编码与未编码系统能量效率。仿真验证了不同距离时，最优调制阶数、最优编码方案对能量效率的影响以及不同编码方案的编码增益对传输功率的影响。