近年来,中继协作通信技术正在以飞跃的速度发展,它能够有效地降低因无线信道衰落对信号带来的影响,一直以来受到了人们的广泛关注。在无线中继网络中,需要对源节点和中继节点的功率进行合理分配,由于传统的功率分配方案仅仅是在物理层上进行的研究,并不能为用户提供服务质量(Quality of Service,QoS)保证,因此论文从保证QoS需求的角度考虑,研究了基于统计时延QoS保证的跨层功率分配方案。另外,在多中继协作系统中,对跨层功率分配与中继选择联合优化方案进行了研究。通过中继选择技术可以避免因信道条件较差的中继节点转发信息造成的资源浪费,并且将功率分配用于中继选择进行联合优化可以显著提高系统性能。首先论文对统计QoS保证及有效容量进行了研究。由于无线传输的服务过程是时变的,可用有效容量的概念分析统计时延QoS性能,通过有效容量的概念可建立起物理层(功率分配)与链路层(时延QoS指数)之间的映射关系,它是论文研究跨层功率分配与中继选择方案的理论基础。接着论文对单中继分集协作系统的跨层功率分配方案进行了分析讨论,考虑中继节点的两种双工方式全双工(Full Duplex,FD)和半双工(HalfDuplex,HD),论文分别讨论了中继节点在FD和HD工作方式下的跨层功率分配方案,并进行了仿真实验与对比分析。在此基础上增加一个中继节点,讨论当系统存在两个中继节点时基于统计时延QoS保证的跨层功率分配方案,并与基于网络搜索的功率分配(NSPA)方案、等功率分配(EPA)方案进行了对比分析,结果表明本论文的跨层功率分配方案优于另外两种功率分配方案。最后,针对多中继协作系统,为了进一步提高系统有效容量性能,将功率分配与中继选择结合起来,论文讨论了满足一定时延约束条件下使系统有效容量最大的跨层功率分配与中继选择联合优化方案。仿真说明将两种技术进行结合,可以提高系统的有效容量性能。