协作分集系统的工作原理是通过共享彼此的天线来形成虚拟多输入多输出(MIMO)系统,从这个意义上讲,协作分集促进了多天线技术的实用化,已成为改进未来无线网络性能的重要传输手段之一。但由于协作传输系统与传统MIMO系统不同,协作天线的分布性和移动性决定了传统MIMO系统中很多已有的研究成果无法直接应用到协作系统中。因此,本文将中继协作系统的新特点带来的新问题作为主要研究内容。本文以无线中继协作系统为研究背景,从协作技术入手对其若干关键问题进行了讨论,主要针对以下两方面问题进行了深入的研究：第一、当多个中继协作用户联合转发信号时,由于传输距离不同导致传输时延不同,严重影响协作分集系统的性能。大多研究都是在假设接收端信号同时到达、时间非常精准的情况下进行的,条件过于理想化。第二、目前关于信道估计研究大部分都是假设系统不存在时频偏或单独考虑时偏和频偏进行的,与实际场景相差很远。而关于信道盲估计的大部分研究是基于信道具有准静态或慢衰落特性的理想假设,且存在很多问题需要进一步探讨和研究,如计算量大、存在固有模糊等。目前协作分集研究大部分假设系统处于理想的同步状态,与实际系统差距较大。本文关于中继协作系统的异步信号分集接收方面的研究内容概括如下：(1)不同于以往的关于中继协作系统异步信号的处理方法,本文通过利用而不是阻止异步信号的思想,将解决多址接入碰撞问题的曲折解码加以改进引入到中继协作系统中。提出了分别利用前向和后向干扰删除算法来实现中继协作系统的异步信号分集接收。分析证明,该系统大幅降低计算复杂度的同时可以获得全分集增益。在此基础上,通过增加纠错码的方法可以进一步的提高系统性能；最后,提出了反馈机制,解决了所提出的前后向干扰删除算法存在的时延较小时系统性能较差的问题。(2)针对上述中继协作系统接收信号存在的异步问题,又提出了一种基于张量模型的中继协作系统的异步信号盲分集接收方案。利用平行因子(PARAFAC)分解对多个异步信号进行重构。分析和仿真证明,系统在没有定时同步和正交信道的情况下仍能获得较好的性能和分集增益。最后,通过最佳初始化最小二乘(ALS)的方法使系统性能和收敛速度得到进一步的提高。目前,关于中继协作系统的信道估计方面的研究大多基于理想假设,本文相关内容概括如下：(1)针对中继协作系统的传输信道存在多载波频率偏移(MCFOs)和多定时偏移(MTOs)的问题,提出了一种基于张量模型的信道估计(TENCE)补偿算法,实现信号在中继和终端的时频偏估计和补偿。由于中继和终端首先要对时频偏进行矫正后再进行转发和解码,所以对于考虑时频偏的多中继协作系统,提出的TENCE补偿算法仍能获得很好的性能。最后,通过对TENCE进行迭代,进一步提高了信道估计的精度,同时也进一步提高了系统的性能。(2)针对中继协作系统的上行时变信道提出了一种基于张量模型的信道盲跟踪算法。分别将最小均方误差(LMS)和递归最小二乘(RLS)两种准则应用到自适应PARAFAC分解中,实现信道估计和系统检测。仿真结果证明,与传统的批处理算法相比,所提出的跟踪算法具有收敛快、复杂度低等优势。与已有的基于矩阵相关算法相比,提出的算法不但计算简单,参数选取灵活,同时解决了盲估计普遍存在的固有模糊问题。本文将在协作分集研究领域中寻求突破,基于已有的研究提出解决中继协作系统的异步分集接收问题的方案具有挑战性。通过分析已有的信道估计方法,考虑时频偏来代替理想假设进行信道估计,同时还提出了性能更好的信道盲跟踪算法,具有很强的实用性。