无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是通过无线通信协议把部署在一定区域内的大量传感器节点连接在一起的自组织网络系统。目前传感器网络节点一般采用电池供电,难以进行二次部署。因此,对其能量效率的研究是WSN研究的一个重要方向。在WSN中节点能耗主要用于传输和接收数据,在无线传输中各种路径损耗会大大地增加传输能耗,因此,减少传输能耗对降低整个网络的能耗有重要意义。大量的研究表明,多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统在一定的环境下能够极大地减少传输能耗。而MIMO技术也被认为是下一代无线通信系统必备技术之一,其具有很大的研究价值。为了克服MIMO系统在应用时受到终端尺寸的限制,协作通信技术被提出,虚拟MIMO(Virtual Multiple Input Multiple Output,VMIMO)是协作通信技术的典型应用,VMIMO是具备单根天线的节点通过与其它节点共享天线,组成虚拟天线阵列(Virtual Antenna Array,VAA),并以虚拟天线阵列为传输单位共同进行数据收发,获取接近于MIMO的性能增益。本文从能量效率的角度出发,结合VMIMO进行了以下研究:第一,对协作能量效率进行了分析,建立典型的协作能量模型,通过实验得出:在远距离传输时,在相同的传输速率和误比特率下,MIMO系统能耗要比点对点系统要少;第二,提出了一种能量高效的协作路由算法。该算法在进行中继选择时根据传输物理距离确定协作中继个数,实验表明,在误码率一定下,新算法总能耗节省 6.41%;第三,对LEACH算法进行了改进,提出了一种基于VMIMO的LEACH改进算法。新算法根据距离阈值确定簇和Sink节点之间的通信采用传统点对点方式,或是MIMO方式。实验表明,新算法使网络生命周期可延长51.87%。