提供优质、高速的信息传输服务一直是无线通信发展追求的一个目标。要实现这一目标，人们需根据信道传输系数的衰落分布，计算出相应无线通信系统的容量，或者在一定的传输速率要求下，计算出其中断概率(outage probability, OC)、平均误符号率(averagesymbol error rate，ASER)或平均误比特率等参数，从而对通信系统传输的能力和可靠程度作一个较为准确的评估。近年来，伴随着无线ad hoc网络、车载自组织网络和蜂窝网络技术的发展，一种被称为级联的瑞利或双瑞利的小尺度衰落模型引起了人们的关注。实验测量和理论分析都表明：在一定场景下的室外到室内、无视距传播时的车辆到车辆、电波经由匙孔传播的移动终端到移动终端间的传播信道的小尺度衰落都服从双瑞利分布。分集接收是对抗衰落的传统技术之一。由于可以通过分布式传输和信号处理使各终端共享天线和其它资源（构成虚拟天线阵列），近年来新兴的协作中继技术也可以减小信道衰落的影响。在对双瑞利衰落下的单输入单输出(single-input single-output, SISO)系统的性能进行研究基础上，本文将对双瑞利衰落信道下采用不同合并方式的分集接收系统和中继节点具有完全和部分接收信道状态信息(receiving channel state information, RCSI)时的协作中继系统的中断概率、ASER和分集性能进行系统和深入的研究。主要研究工作总结如下：1.研究了双瑞利衰落信道下SISO系统的性能。给出了双瑞利衰落随机变量高阶矩的封闭表达式，得到了SISO系统输出信噪比的高阶矩，导出了系统中断概率的精确解，求出了系统输出信噪比的矩生成函数(moment generating function, MGF)，采用基于MGF的方法得到了涵盖多种调制方式的传输系统ASER通用公式，给出了采用相干和非相干解调时的二进制调制系统的ASER公式。2.研究了双瑞利衰落下分集接收系统的性能。给出了多支路最大比合并(maximal ratiocombining, MRC)、等增益合并(equal gain combining, EGC)及两支路选择式合并(selectioncombining, SC)接收系统输出信噪比高阶矩的封闭解；得到了各分集支路衰落幅度不平衡时MRC接收系统输出信噪比的MGF，根据此MGF讨论了系统的ASER和分集性能；采用Padé逼近的方法得到了EGC接收系统输出信噪比MGF的有理近似式，给出了系统中断概率和ASER的近似解；导出了多支路SC接收系统中断概率的封闭解；得到了两支路SC系统输出信噪比的MGF，并求出了二进制调制时其ASER的解。3.当中继为架设于建筑物顶部或街道两旁的固定设施时，针对其具有完全RCSI (fullRCSI, FRCSI)和部分RCSI(partial RCSI, PRCSI)两种情况，研究了源-中继、中继-目的节点间为瑞利衰落链路而源-目的节点间为双瑞利衰落链路下采用放大转发(amplify-and-forward, AF)中继模式的固定节点中继系统的差错性能。给出了使目的节点输出瞬时信噪比达到最大的最佳功率分配(optimal power allocation, OPA)方法I(OPA-I)和使系统ASER达到最小的最佳功率分配方法II(OPA-II)，求得了FRCSI固定节点中继时OPA-I功率分配系数(power allocation coefficient, PAC)的封闭解，结合三种给定的拓扑结构，给出了采用OPA-II方法时FRCSI和PRCSI固定节点中继系统PAC的数值解。得到了FRCSI固定节点中继系统中断概率的精确解，导出了其输出信噪比MGF的封闭表示式，给出了系统ASER的上界。利用Padé近似的方法求出了PRCSI固定节点中继系统输出信噪比MGF的近似式，由高斯Q-函数的替代表示式出发推导出了系统成对差错概率(pairwise error probability, PEP)和ASER的上界。4.当中继为与源或目的节点具有相同性质的移动节点时，针对其具有FRCSI和PRCSI两种情况，研究了源-中继、中继-目的和源-目的节点间都为双瑞利衰落传输链路下采用AF中继模式的移动节点中继系统的中断和ASER性能。结合三种给定的拓扑结构求出了采用OPA-II的PRCSI移动节点中继系统PAC的数值解；利用几何平均和调和平均间的关系不等式，导出了FRCSI移动节点中继系统中断概率和ASER的下界；给出了FRCSI和PRCSI移动节点中继系统PEP和ASER上界。通过理论分析和仿真，得到了许多有用的结论，主要包括：1. SISO系统在双瑞利衰落时输出瞬时信噪比围绕均值的起伏程度比瑞利衰落时要大，系统的中断和ASER性能变差，它可在平均接收信噪比趋于无穷大时获得满分集增益1，但在实际可接收到的信噪比范围内，难以获得1的分集增益。2.对同一合并方式而言，双瑞利衰落下的分集接收系统输出瞬时信噪比围绕均值的波动程度明显比瑞利衰落时严重，因此其中断和ASER性能也要比瑞利衰落时差；就双瑞利衰落信道下的MRC、EGC和SC相比较而言，MRC性能最好，SC性能最差，但SC与MRC间的性能差距比瑞利衰落时二者间的差距要小；双瑞利衰落信道下的分集接收系统获得的分集增益随着信噪比的增大而上升的速度明显比瑞利衰落时缓慢，在实际接收到的信噪比范围内可获得的分集增益与满分集增益具有明显的差距。3.与只有源-目的节点链路的衰落服从双瑞利分布的固定节点中继相比，移动节点中继时由于三条传输链路的衰落都服从双瑞利分布，因此系统在给定信噪比下可获得的分集增益较小；无论中继是固定节点还是移动节点，PRCSI中继时因中继节点缺少准确的RCSI其相应系统可获得的分集增益随信噪比的增大趋近于满分集增益2的速度要慢于FRCSI中继时分集增益趋近于2的速度。4.无论是固定节点中继还是移动节点中继，当中继节点离源节点较近时，采用OPA方法II时系统的容量和差错性能要比采用OPA方法I时的差，但与采用EPA方法时的容量和差错性能较为接近；而当中继离目的节点较近时，两种最佳功率分配方法的性能相当，与EPA方法相比都可以获得3dB的信噪比增益。当中继离源节点很近且采用OPA-II时：PRCSI固定节点中继时的PAC近似为0.5，此时类似于采用两天线延时发射分集的情形；FRCSI固定节点中继时的PAC略小于0.5；而PRCSI移动节点中继时不同路径损耗系数下求得的PAC在0.55~0.7之间。