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多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术有效改善信号传输性能,是下一代无线通信领域中所研究关键技术之一,空时编码技术和波束形成技术在实际通信环境中是改善信号质量的两种有效手段,均可提高无线通信系统的可靠性和数据传输率。同时,中继协作转发技术能够有效的延长通信距离,扩大通信系统覆盖面积,还能够对抗数据传输过程中的各种衰落,是当前研究的热门技术之一。本论文结合MIMO和中继协作转发的优势,构造出中继协作模型并在中继端进行软信息协作转发,提出收发端之间并行多中继的估计转发方案和互信息转发方案,并在目的端对接收信号进行检测,找到最佳检测方案,最后通过广义信噪比分析所提出方案的性能。本文的主要研究工作具体如下:(1)介绍了MIMO及协作通信理论,重点介绍了空时编码和波束形成两种技术带来的性能增益。通过分析MIMO技术和中继协作转发技术各自的优势,建立无直达路径下的协作MIMO系统模型,对中继端接收信号采用传统的放大方案和译码方案进行协作转发,并对目的节点接收到的信号采用最大似然检测(ML)、迫零检测(ZF)、最小均方差检测(MMSE)、二次规划检测(QP)四种方案检测,通过仿真分析各检测方案的优劣,确定二次规划检测是最佳检测方案。(2)提出了适合波束形成技术的估计转发机制。在基于MIMO软信息转发的基础上,分析了在无直达路径协作通信系统下利用中继节点接收信号的条件数学期望构造估计转发函数,推导出目的节点接收信号的表达式从而提出检测方案,分析各种检测方案的优劣,找到合适的检测方案。(3)提出了适合波束形成技术的互信息转发机制。在基于MIMO软信息转发的基础上,分析了在无直达路径协作通信系统下利用中继节点接收信号的条件互信息构造互信息转发函数,推导出目的节点接收信号的表达式从而提出检测方案,分析各种检测方案的优劣,找到合适的检测方案。(4)将整个协作波束系统等效成只有收、发信号和乘性因子以及加性噪声的传输系统,计算各种检测方案的广义信噪比验证所提方案给系统带来的增益。分析仿真结果表明,本论文所提出的估计转发方案和互信息转发方案两种协作模式均能明显改善无线通信系统的性能。