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本文结合参加的国家自然科学基金项目（项目号：61071089），以无线传感器网络环境为研究背景，将协作分集技术应用于无线传感器网络中，对各个传感器节点之间的协作分集中继转发方式进行研究。本文介绍了无线通信系统中的衰落特性以及MIMO技术的核心思想——空间分集技术，分析了MIMO系统的信道模型以及信道容量。介绍了协作通信的系统模型及常用的时隙分配方案，阐述了几种基本协作分集协议的工作原理。接着，在正交时隙分配方案下，对放大转发（Amplify-and-Forward，AF）和解码转发（Decode-and-Forward，DF）这两种基本的中继转发协议的中断概率和分集度等性能参数进行了研究。随后，本文介绍了一种新型MMSE估计转发协议，针对中继处理函数式的计算需要遍历集合中所有星座元素的问题，对集合的约化过程进行了改进，得出了具有高精确度的约化集合，并通过计算验证了它的精确性和可行性；在此基础上推导了新协议的中继处理函数的简化解析式；分析了中继处理函数简化解析式下的信号噪声量，计算出了4-QAM调制下估计误差的噪声方差；推导了新型MMSE估计转发协议的接收信噪比、中断概率等性能指标；在经典的三节点中继系统模型下，对新协议在4-QAM调制下的中断概率以及误比特率等性能参数进行了仿真计算和分析。理论推导和仿真计算结果表明，新型MMSE估计转发协议能够避免AF协议中继节点瞬时发射功率过大的现象，与DF协议相比有更加可靠的系统传输性能，其中继处理函数能兼具AF、DF各自的优势，能够获得较高的接收信噪比，系统性能优于AF、DF，并达到满分集度。