随着移动互联网的飞速发展,无线网络的数据业务呈现爆炸式增长,网络的能耗日益增加,如何节约能源、降低能耗成为通信业研究的热点问题。协作中继技术被认为是提高网络能效的有效技术手段。基于此,本文研究了协作中继系统的能效优化问题,具体工作如下:首先,在双向单中继系统中,考虑实际非理想功率放大器(Power Amplifier,PA)和不可忽略的电路功耗,通过优化传输时间和发送功率提出了一种能效最优的资源分配算法。通过理论分析,将非凸能效优化问题简化为关于时间的等效优化问题。并在理论上证明,在两种非理想PA模型下,该等效优化问题在定义域内只有唯一的局部最优解,也是全局最优,这样就能采用局部优化算法求出最优解。仿真结果表明,本章提出的能效优化算法较传统算法有较大的能效增益,对不同的PA模型和传输方式都有较好的效果。并且,上、下行业务需求的对称性也会影响最优能效,不同传输方式的最优能效与业务有关。然后,在双向多中继系统中,通过中继选择和资源分配的联合优化,将系统能效最大化。理论分析表明,当中继和用户之间的信道质量不如直接传输信道时,采用直接传输能获得更高能效,而其他情况则需要比较各中继信道传输的最优能效。此外,本章提出一种适合少量变量的优化算法,可以求出最优的资源分配。仿真结果进一步验证了以上结论,还表明基于最小准则和调和平均准则的中继选择策略不是能效最优的,二种准则的能效高低也由具体信道而定。最后,基于实际蜂窝网络的业务模型和非理想PA模型,本文分析了放大转发双向单中继系统在一天内的能效。分别定义了两个参数来描述PA特性,两个参数描述业务特性。仿真结果表明,包络跟踪功放的能效并不总是高于传统功放。进一步地,在不同参数条件下对比了两种PA的能效,并提出了一种面向能效的PA选择策略。