在拥有半双工模式终端的无线网络中,借助于物理层网络编码(Physical-layer Network Coding, PNC)技术,双向中继(Two-way Relaying, TWR)技术能够有效地克服半双工模式的限制,进而显著提高中继系统的频谱效率。结合网络编码(Network Coding, NC)技术和干扰对齐(Interference Alignment, IA)技术的信号处理思想,信号空间对齐(Signal Space Alignment, SSA)技术将来自不同用户的2条信号对齐到同一个信号空间维度上,便于中继节点在单个空间维度上接收和处理由这2条信号叠加形成的和信号；它能够高效地利用无线资源,进一步提高TWR模型的传输能力。然而,目前各国学者对使用SSA技术的TWR模型的信道自由度(Degrees of Freedom, DoF)研究还处于起步阶段；SSA技术与其他多用户多进多出(Multi-User Multiple-Input and Multiple-Output, MU-MIMO)技术的横向对比较少；并且对该技术在实际运用中可能会出现的问题考虑较少。正是针对这些不足,本文就SSA技术在TWR模型中的运用做了广泛和深入的研究,论文的主要工作和创新之处可以概括为以下四个方面：首先,提出一个更具有代表性的多用户MIMO Y模型,在考虑等功率分布的情况下,利用自由度研究了该模型的信道容量；并利用SSA技术和干扰迫零波束赋形(Zero-Forcing BeamForming, ZFBF)技术证明了信道自由度的可达性。其次,通过对比发现,SSA技术对多用户MIMOY模型中的用户天线数提出了更严苛的要求。本文便进一步研究了多用户MIMOY模型中系统天线数量问题。通过引入最优化理论,提出系统天线数比较方法,将使用MU-MIMO技术的系统和使用SSA技术的系统进行比较。比较结果显示：SSA技术更适用于用户数量较小的应用场景。接着,研究了MIMO Y模型中运用SSA技术后的符号传输过程。中继节点接收到的信号都是由2条信号叠加形成的和信号,这个和信号星座图的构成较为复杂。本文在考虑2条信号的调制模式不同的情况下,提出了中继节点星座图简化方案,以降低用户接收信号时的处理复杂度。仿真结果还显示此方案能够有效地降低接收用户的误码率。提出的方案不仅可以适用于SSA技术,还可以广泛应用于其他各种类似的信号对齐技术。最后,研究了在实际通信过程中运用信号对齐技术时会存在的一个的问题,即：对齐的2条信号在绝大多数时间内的数据发送率不固定,进而导致系统不能稳定工作。本文提出了接收端自动接收方案在物理层来解决这个问题,该方案让中继节点和接收用户对接收到的信号进行数据统计,根据统计结果判断接收信号的组成,然后采用合适的方式进行解调和译码,获得信息。本文还推导了使用该方案时的系统误码率,并用仿真结果对其进行了验证。