在移动通信网络中应用无线中继技术,可有效扩大网络覆盖范围,提升小区边缘用户性能,同时,多个通信节点利用中继进行相互协作可进一步提升网络传输的可靠性和频谱效率。新一代移动通信系统将广泛采用如多天线预编码、功率控制和子载波配对等先进物理层技术,其性能增益都依赖于控制端获知无线链路的信道状态信息。为了确保所获取信道信息的精度,基于导频的信道信息获取技术成为实际应用中的主流。考虑到协作中继网络拓扑结构和传输策略的复杂性,该网络中涉及的信道信息种类与数量大大增加,使得现有信道信息获取方法已无法满足其对信道信息精度和导频开销等方面的要求。如何在限制导频开销的前提下,提升所获取信道信息的精度,以充分发挥先进物理层技术的性能优势,成为亟需解决的问题。本论文围绕协作中继网络中的信道信息获取技术,选取双向中继网络和上行中继网络作为主要研究场景,从信道估计方法和导频传输方法两方面进行研究。本论文主要的研究内容和创新点可归纳为：1.协作中继网络联合信道统计特性的信道估计方法协作中继网络中不同通信链路的信道特性存在明显差异,合理利用信道先验信息可增强信道估计性能。本论文选择双向中继网络作为研究场景,首先针对信道统计先验信息可理想获知的情况,提出了一种基于最大后验概率准则的信道估计算法,并通过理论分析证明了其优越性,同时针对节点噪声方差未知的情况,对所提算法进行了改进；然后针对信道分布类型已知但统计参数未知的情况,提出了一种联合瞬时信道信息和信道统计参数的估计方法,优先利用之前多个传输时间间隔内的瞬时信道估计量对信道统计参数进行获取,之后利用该统计参数对当前传输时间间隔内的瞬时信道估计量进行修正。通过计算机仿真验证,所提方法相比于传统未利用信道统计先验信息的估计方法,能够有效降低估计量的均方差,尤其当平均信噪比较低时,估计均方差可降低3dB。2.协作中继网络联合假设检验的信道估计方法协作中继网络中高频谱效率的传输策略往往需要多节点同时同频传输,现有信道信息获取方法仅适用于节点间理想同步的情况,无法直接套用至存在符号级同步误差的情况。本论文选择非同步双向中继网络作为研究场景,首先针对信号到达顺序可理想获得的情况,提出了一种基于最小数据检测错误概率准则的信道估计算法,同时对用户导频序列和中继功率分配因子进行了优化；然后针对信号到达顺序未知的情况,将信道估计和信号到达顺序检测建模为复合假设检验问题,提出了一种基于广义似然比检验的联合估计检测方法,以弥补符号级同步误差对信道估计精度和数据信号检测可靠性的不利影响。通过仿真验证,所提方法可有效解决非同步双向中继网络中的信道信息获取问题,相比于传统方法其数据信号检测错误概率可降低2dB。3.协作中继网络导频复数域叠加传输方法本论文针对上行中继网络,提出了一种基于复数域叠加的导频传输方法。首先,基于所提导频传输方法给出了一种基于最大似然准则的信道估计算法,以对复合及单跳信道信息进行获取；然后,给出了一种以最小化估计均方差为目标的最优导频序列,以降低不同用户导频间的相互干扰；之后针对节点数目足够大的情况,给出了一种以最小化数据信号检测均方差为目标的最优导频功率分配方案；最后,将所提方法从准静态平坦信道环境扩展至慢时变信道。通过计算机仿真验证,采用所提方法相比于导频直接转发方法可有效降低数据信号检测的错误概率。4.协作中继网络数据叠加导频传输方法前置导频方法可有效解决准静态和慢时变信道环境下的信道信息获取问题,但并不适用于快时变信道环境。本论文针对快时变信道环境下的上行中继网络,提出了一种基于数据叠加导频的传输方法。首先,考虑用户接入链路和中继回程链路信道时变特性的差异,提出了一种联合数据叠加导频与拼接导频的混合传输方案；然后,基于所提导频传输方案提出了一种以最大化数据信号有效信噪比为目标的信道估计算法,优先对信道时变参数进行估计,之后采用带权重构方法对信道时域抽样值进行恢复。通过计算机仿真验证,所提导频传输方法可有效解决快时变信道环境下的信道信息获取问题,并且所提算法相比于传统算法可有效提升信道估计精度和数据信号检测的可靠性。