协作传输(cooperative communication)技术利用协作节点之间存在的虚拟多天线特性提高了小区边缘的容量和系统传输可靠性。在具有多个中继节点的协作传输系统中,如何利用那些能够提高系统性能的中继节点,对充分挖掘协作分集增益(cooperative diversity)至关重要。本文针对多中继网络的协作波束赋形算法、中继选择算法以及如何结合正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)、多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)技术进一步提高协作分集增益进行研究。具体的研究内容包括：(1)针对协作波束赋形进行研究,提出了一种基于选择的协作波束赋形算法。该算法利用中继节点两跳链路的平均信道增益进行中继选择,从而降低了对获取实时信道状态信息的要求,加快了选择过程。在这一选择模型下,利用凸优化理论,以最小的计算代价解决了源节点和选择到的中继节点之间的功率分配问题。考虑到在中继节点之间进行最优波束赋形所需的复杂度,转而采用了有限反馈波束赋形方法,仿真结果验证了该算法同样适用于有限反馈的场景。和最优的波束赋形相比,其性能差异从实际应用的角度来看也是可以接受的。该算法在不增加系统复杂度的前提下,使得有限的资源在有用的中继节点之间得到充分利用,从而进一一步提高了系统性能。(2)在单中继选择协作策略方面,分析了当源节点和目的节点均采用多天线时,Nakagami-m衰落信道下基于最优选择的固定增益放大转发中继的性能。利用检测理论中的Kolmogrov-Smirnov test (?)检测定理,研究了目的节点天线数和Nakagami参数对中断概率的影响,证明了总可以找到一个最小天线配置满足中断概率性能要求而无需继续增加天线个数,并且Nakagami参数变化对目的节点天线数的作用没有影响。根据这一理论结果,源节点可以只利用第一跳链路的信道状态信息选择中继节点,从而降低了选择的复杂度,和最优中继选择相比性能并没有明显下降。(3)针对OFDM技术和协作传输技术的结合,分析了信道状态信息辅助和固定增益两种放大转发中继方式下,选择OFDMA中继的性能。通过对这两种模型的分析,可以发现OFDM子载波个数和中继节点个数对系统性能具有相反的作用,即子载波个数的增加会降低中断概率性能,相反的增加中继节点个数则会提高中断概率性能。根据这一现象,利用(2)中的Kolmogrov-Smirnov test检测理论进行分析,结果表明在固定的子载波个数下,总有最小的中继节点个数满足系统中断概率要求。相应的,增加中继节点个数并不是总能显著提高系统性能,利用这一方法还可以确定最小中继节点个数,进而简化系统设计复杂度。(4)在多天线协作传输网络中,提出了一种适合于译码转发中继系统中基于子信道分解的中继选则算法。通过对MIMO信道容量的表达式做近似可以发现,信道容量和MIMO信道能量有关。因此,对多天线中继两跳信道做奇异值分解(singular value decomposition, SVD),选择能够最大化两跳链路奇异值平方和最小值的中继节点参与协作传输。在此基础上,同时提出了一种利用分布式计时器的分布式选择步骤,使得选择算法可以在实际中得到应用。利用推导得到的中断概率表达式,将最小化中断概率作为优化目标,得到了源节点和中继节点之间功率分配系数的求解表达式。仿真结果表明,该算法具有更好的中断概率性能和容量性能,同时分布式的选择方法使得选择过程大大简化。