第5代移动通信（The 5th Generation Telecommunication,5G）技术已经给我们的生活带来了极大的便利,但用户服务需求日益提高的同时,通信所需的频谱资源和能源也急剧上升。作为近年来快速发展和应用的无线传感网络因其高性能和低成本的优点迅速融入了以5G为中心的新一代无线通信网络中,由于传感节点对电源的过度依赖,如何保证通信的能量效率（Energy Efficiency,EE）成为首要问题,通过结合协作中继和无线携能（Simulataneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）技术到无线传感网络中可以提供更高的能量效率、更长的电池寿命和更高的服务质量（Quality of Service,Qo S）。因此,本文研究了基于SWIPT协作无线传感网络的性能优化方案,主要工作如下:1.为了提升系统的传输性能,本文联合多中继的协作传输信道来降低能耗,从候选中继组合里选择最佳中继参与转发,来改善多中继系统的复杂度并提高系统的能量效率。研究了多中继无线携能系统中基于混合放大解码转发（Hybrid Decode-Amplify-Forward,HDAF）的协作传输方案,主要从系统能量效率的角度出发,针对恒定解码速率下的时间切换（Time Switching,TS）接收机,具体分析了最佳中继选择的过程并制定了能量效率最大化的最佳中继选择准则,尽可能地提高系统性能。此外,推导出Nakagami-m衰落信道下中断概率的封闭表达式,分析了吞吐量、能量效率等性能指标。最后,借助MATLAB实现Monte Carlo仿真,证明该方案的可行性和有效性。2.通信系统安全性也是衡量通信质量的重要指标,为满足无线传感网络多目标的应用场景,假设一种存在窃听者的协作多中继系统,在保证合法链路通信可达的同时,提高整个通信系统的安全性。研究了多中继无线携能系统中基于解码转发（Decode Forward,DF）协议的协作传输方案,主要从信道安全容量的角度出发,针对恒定解码速率的功率分割（Power Splitting,PS）接收机,具体分析了最佳中继选择的过程并制定了信道合法容量最大化的最佳中继选择准则,尽可能地提高系统安全性。此外,推导出Rayleigh衰落信道下中断概率的封闭表达式,分析了信道安全容量、安全中断概率等性能指标。最后,借助MATLAB实现Monte Carlo仿真,证明该方案的可行性和安全性。3.针对无线传感网络能量受限导致的网络寿命短的问题,本文将传感节点部署在一个具备无线供电的通信网（Wireless Powered Communication Network,WPCN）中,同时借助第一个研究点的理论基础作为此场景的应用凭借,对网络进行分簇再执行无线携能传输,设计了时隙帧结构并研究了最佳簇头选举的问题。在LEACH协议的基础上对分簇算法进行改进,考虑了剩余能量因素,并给出以最大化能量效率为目标的最佳簇头选择方法以优化网络分簇,在保证无线供电运行的同时,最大限度地提升网络运行的能量效率。最后,借助MATLAB实现Monte Carlo仿真,证明该算法的可行性和有效性。