无线传感器网络作为物联网的核心,具有广阔的应用前景。如何降低节点能量的消耗,以延长无线传感器网络的寿命是其中一项重要的关键技术,因而受到人们的广泛关注,本文选题具有重要的理论意义和现实意义。本文在对无线传感器网络节能的关键技术进行深入研究的基础上,主要完成了以下具有创新性的研究成果：针对多跳无线传感器网络中靠近基站的节点能耗问题,本文提出了一种基于粒子群优化的环状簇路由协议。即通过粒子群优化算法使覆盖区域形成大小不等的簇,距离基站越远的簇其规模越大,靠近基站的簇可以有更多的能量用于簇首间的转发,从而改善了不同区域的节点能量消耗不均衡的现象。仿真结果表明,该协议有效地延长了网络寿命。此外本文还根据簇首数目对网络寿命的影响,导出了在特定场景下最优簇首数目的表达式,并通过仿真对其有效性进行了验证。针对无线传感器网络中的数据冗余问题,本文提出了一种应用于分簇网络的分布式信源编码算法。即利用簇内各成员节点均需要将数据发送给簇首进行处理的特点,根据Slepian-Wolf编码理论,使各节点按照一定的顺序发送数据,并利用与其他节点的相关性进行压缩,簇首则依次进行译码；该算法在实现上采用了模值编码和一种改进的低复杂度译码方法。仿真结果表明,该算法有效地减少了数据的传输量,从而降低了能耗。针对无线传感器网络中进行长距离通信时采用多跳方式带来的缺点,本文提出了一种能量有效的波束成形机制。首先分析了参与节点的数目、各节点发射信号到达目标位置处的相位及它们的发射系数对网络能耗的影响,总结出相应的设计准则。然后利用此准则结合各节点的剩余能量来选择具体的协作节点以及决定每个节点的发射系数。仿真结果表明与现有的波束成形机制相比,增加了数据传输成功的概率,节点间的能耗更加均衡,从而减少了由于数据传输失败带来的能量消耗。针对在多信道传感器网络中进行长距离通信时,信道衰落对节点能耗的影响,本文提出了一种基于频率分集思想的协作OFDM传输机制。即利用OFDM技术抗多径衰落、资源分配灵活以及频谱效率高等优点,各协作节点通过不同的信道传输同一信息,以达到频率分集的效果。在选择协作节点时充分考虑节点的剩余能量和功率限制条件,利用广义选择合并方式在满足系统性能的基础上实现总能耗的最小化,以克服传统的最大比值合并中部分衰落较大的信道对分集增益贡献很小但能量代价较大的缺点。仿真结果表明,本机制可以有效地延长网络寿命。论文最后对全文进行了总结,并对无线传感器网络未来的发展方向进行了展望。