无线传感器网络是一种集成了信息采集技术、无线通信技术和数据处理技术的新型网络技术,由具有监测和通信功能的大量节点自组织形成网络。由于无线传感器节点具有有限的电源供应、计算存储能力和通信能力,所以设计传感器网络的路由功能时,要注意均衡节点能耗,减少通信过程中的发射功率。认知无线电是一种提高频谱利用率和灵活性的有效通信技术。认知无线电通过频谱检测功能检测到环境中的“频谱空洞”,在不影响主用户的前提下利用这些空闲频谱通信,考虑作为无线传感器网络的通信解决方案,延长网络寿命。本文首先研究了无线传感器网络的路由协议。随后针对LEACH协议进行研究,分别在能量均衡和通信方式上提出改进,得到LEACH-C协议和LEACH-R协议。LEACH-C协议不再像LEACH协议那样由节点产生随机数,而是节点发送相应的位置信息和剩余能量信息给基站,由基站集中选择簇头节点,在协议的MAC层和网络层之间跨层改进。LEACH-R协议的改进方法是在LEACH协议中加入认知通信技术,实现方法是计算阂值时,除了位置和剩余能量,另加入信道质量的参数。节点通过检测环境中不同信道的误码率,选择质量较好的频谱进行通信,提高通信质量。本文对以上三种协议在NS-2网络仿真平台上进行了模拟实现和仿真对比。仿真结果表明,LEACH-C协议的性能优于LEACH协议,通信效果与LEACH协议一致,能量消耗却明显降低,有效地延长了网络寿命。LEACH-R协议的通信性能显著提高,但是节点能耗略有增加。因此LEACH-R协议适用于通信质量要求较高的网络。