多输入多输出系统(Multiple Input Multiple Output, MIMO)通过在源端和终端分别配置多根天线进行信号的发送和接收,来获得空间分集增益,大幅度提高系统容量。但是MIMO系统在终端的实际应用中十分受限,随即引入协作中继,研究表明协作中继能有效的提高系统的传输速率及传输的可靠性。双向协作通信能够突破半双工的工作模式制约,显著提高系统的频谱效率。多天线双向协作通信通过利用MIMO及协作中继的优势来提高空间分集,增大无线分布式通信网络的覆盖率,非常具有研究意义。但研究发现随着中继数的增加,系统的检测复杂度及编码复杂度也随之增加。为此,本文提出了一种基于循环延迟分集(Cyclic Delay Diversity, CDD)的多天线双向协作中继差分传输方案。主要研究工作如下：(1)研究了分布式网络中双向协作通信模型,分析了几种经典的传输方法以及其检测复杂度增加的原因。此外研究了线性预编码,可以降低信号传输时符号间的干扰,提高通信传输的可靠性及系统的空间分集增益。(2)研究了循环延迟分集技术的实现方式及其降低检测复杂度的原理,并将该技术应用于多天线双向协作模型中,提出了一种基于CDD的双向协作中继传输方案。整个传输过程经历三个阶段：第一阶段,第一个源节点向中继端及第二个源节点发送经过线性预编码后的信息；第二阶段,第二个源节点向中继端及第一个源节点发送经过线性预编码后的信息；第三阶段,中继端将前两个阶段接收到的信息先进行循环延迟再放大转发至两个源节点。仿真结果表明该方案能提高系统的误码性能。(3)针对信道快衰落条件下接收端无法保证对信道状态信息(Channel State Information, CSI)进行完美估计的问题,且为了进一步提高上述传输方案的可行性,在其基础上引入差分编码。本文提出了一种基于CDD的多天线双向协作中继差分传输方案,对需要发送的信息先进行线性预编码后再进行差分编码,传输时无需对CSI进行有效的估计,避免了误码传输。本文提出的方案适用于两个源节点和中继端均装配多根天线,且传输时CSI未知的场景下。该方案能降低检测复杂度,明显改善系统的误码性能,提高了通信传输的可靠性,具有理论研究意义和一定的实用价值。