随着无线通信技术的发展,人们对传输速率的要求越来越高。因此在频谱资源有限的情况下,如何提高频谱资源利用率成为制约技术发展的关键问题。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)技术能够利用空间自由度获得空间分集增益和空间复用增益,有效地提高频谱利用率。理想的MIMO多天线系统要求相邻天线之间的距离至少超过电波的半波长,并且多对收发天线之间的传输信道是独立不相关的。但是,由于受到用户设备(User Equipment, UE)体积、成本等因素的限制,在UE上安装多根天线非常困难,这成为MIMO技术发展的瓶颈。虚拟MIMO (Virtual MIMO, VMIMO)技术通过用户间的协作,可以使得只拥有单根天线的UE也能获得空间分集和复用增益,从而突破了这种限制,使得MIMO技术的应用变得更为广泛。研究表明,在平衰落环境下,VMIMO可以扩大系统容量,提高网络服务质量,改善系统性能。本文首先介绍了VMIMO的技术原理及信道容量。其次,由于节点调度机制制约着VMIMO’性能的发挥,本文进而针对VMIMO的两种应用方式——复用、分集,分别研究了其典型场景下的节点调度机制。主要内容如下：第一,蜂窝小区上行VMIMO是VMIMO的典型复用应用,其中的用户配对机制更是研究的重点。在实际通信系统中,由于信道衰落、干扰等不良因素的影响,基站极难获得理想的信道状态信息(Channel State Information, CSI)。但是为了方便起见,现今很多用户配对机制的研究都会假设基站获得的CSI是理想的。很明显,这种假设会影响到机制在实际系统中的应用性能。而且,用户配对算法的执行过程中,会使用到分配给配对用户的功率,且功率的分配过程也会涉及到用户配对子集。因此,功率分配和用户配对紧密联系、彼此影响,而现有的很多算法一般会假设采用均等功率分配算法,并不会考虑到这种相互制约性对算法性能的影响。本文就针对CSI非理想的情况,设计了一种联合功率分配的用户配对机制。本文首先将要研究的问题建模为非线性规划问题,然后采用拉格朗日对偶算法求解,得出了一种基于用户间干扰(Inter UserInterference, IUI)门限的动态功率分配策略,该策略相当于是一种多水平注水算法。为降低问题求解时的计算复杂度提出了一种基于离散随机优化的联合功率分配的用户配对算法。仿真结果表明,该算法能够在提升系统容量的同时很好的限制IUI。此外,该算法计算复杂度低、收敛性能好,同时由于算法是在非理想CSI条件下提出的,因此与现有算法相比该算法更加适用于实际的通信环境,具有重大的实际意义。第二,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是VMIMO分集应用的典型环境。能量有效性一直是制约WSNs发展的关键因素,通过MIM0的分集增益可以有效降低给定误码率条件下的每比特发射功率需求。但是,传感器节点体积往往很小,不可能安装多根天线。因此继承MIMO良好分集增益性能的VMIMO技术就成为改善WSNs能量消耗性能的极佳手段。现有的VMIMO技术的研究主要集中在如何利用VMIMO减少节点的能量消耗,因此其中协作节点的选择问题成为了研究的关键。但是,在设计VMIMO传输机制的时候,网络的分簇机制和数据聚合机制都会影响到VMIMO’性能的发挥。而且,VMIMO技术引入的协作特性可以加以利用来改善网络能量消耗的均衡性,避免个别节点的快速死亡,进一步延长网络的生命周期。因此在本文提出的基于能量均衡的系统级VMIMO协作节点选择机制中联合设计了分簇机制、数据聚合和VMIMO协作簇头选择,以充分发挥VMIMO传输机制的整体性能,均衡网络的能量消耗。仿真结果表明由于算法的各个步骤相互配合,使算法能明显改善WSNs的能量有效性,同时很好的均衡了网络的能量消耗分布,进一步延长网络生命周期。