本世纪以来兴起了一个重要的研究领域——无线传感器网络,利用它进行数据采集和处理是一项具有广泛应用前景的技术。无线传感器网络的主要特征是资源严格受限,特别是能量受限,所以低能耗应作为其主要的设计原则。降低传感器节点能耗,延长网络寿命涉及几个方面,其中以降低数据传输能耗、优化传输调度为主要因素。因为无线多接入信道是传感器网络的一种重要的网络结构形式,无线多接入信道上降低能耗的传输调度问题则显得尤为重要。本文将综合、交叉地运用信息论、调度理论等学科所发展的思想、方法和结果研究无线多接入网络中能量有效的传输调度问题。主要从以下4个方面展开了深入的研究,概括如下：本文研究了用户发送功率受限时,高斯多接入信道中能量最优的传输调度问题。首先,用数学归纳法证明在多接入信道中降低用户发送功率、延长数据采集完成时延,可降低数据采集的总能耗。得到最优功率控制策略后,通过分析多接入信道容量拟阵多面体的结构特点,证明多接入信道上的最优速率分配可由控制接收端对用户的逐次译码次序实现。这样,高斯多接入信道中的速率分配问题可以看做任务调度问题,因为这两类问题都归结为一种排序问题。进而,我们引入任务调度中成熟有效的调度策略来解决高斯多接入信道中最优速率分配问题。对于对称的多接入传感网络,提出了一种最优的调度策略,该策略不仅可以最小化数据采集总延迟,而且能够最小化数据采集总能耗。对于非对称的多接入传感网络,提出了一种降低总能耗的启发式速率分配算法。这种算法在进行速率分配时不但考虑了传感器节点的数据包队列长度信息,而且考虑了传感器节点不同的信道状况。本文研究了给定用户传输速率情况下,高斯多接入信道中的min-max公平的功率分配方法。首先,对min-max公平点进行几何分析,利用min-max公平与辞序最优性质之间的联系,证明了反拟阵多面体控制面上的min-max公平点的几何性质：反拟阵多面体中min-max公平点就是控制面上距离等功率分配点的最近的点。由反拟阵多面体中min-max公平点的几何性质,高斯多接入信道中min-max公平的功率分配问题可转化为计算实现min-max公平策略的顶点时分复用系数的凸优化问题。按照所得的时分复用系数来时分传输,即可实现高斯多接入信道中min-max公平的功率控制。将min-max公平调度应用于无线传感器网络,可有效平衡传感器节点之间的能耗,延长传感网络寿命。本文提出了一种计算可实现预设用户功率／码率配置的码率分裂多接入系统参数的实用算法。实现多接入信道容量区内的任意可达速率向量(容量拟阵多面体内的任意一点),一般有三种方法：顶点时分复用传输、多用户联合编译码和码率分裂多接入。相对于时分复用顶点和多用户联合编译码来说,码率分裂多接入的方法不但对系统同步要求低,而且可以减少编码开销,仅用单用户编码结合接收端的逐次译码就可以实现。然而至今还没有一种实用的算法计算码率分裂的系统参数,这使得对码率分裂多接入技术的研究一直处于理论分析阶段。本文提出的实用算法可有效计算码率分裂系统参数,在用户的功率／码率配置和系统参数之间建立确定性映射,这使得码率分裂多接入技术在实际通信系统中的应用成为可能。利用码率分裂多接入技术实现所提出的公平有效的多接入传输调度策略,在减少编码开销的同时,降低系统对同步的要求。本文研究了平均每数据包延迟约束下,最小化数据包传输能耗的TDMA传输调度问题。实际的无线传感器网络大多采用基于正交传输机制的多接入协议,其中TDMA作为一种简单有效的多接入方式被普遍采用。为了在TDMA系统中降低传输能耗,我们首先将最优调度过程建模为离散时间马尔科夫决策过程。然后,利用约束最优规划方法计算带有代价约束的动态规划问题,提出了TDMA传送中降低平均每数据包传送能耗的最优调度策略。所得的最优调度策略仅依据各个传感器节点的数据包队列长度信息,就可确定当前时隙内发送传感器节点的标号和被发送数据包的总传送时长。所提出的最优TDMA调度算法可直接加载到现有的传感器网络协议中,例如应用在LEACH协议下簇内节点的传输调度中。