随着无线通信技术的发展,人们对于无线通信的质量及性能提出了更高的要求。为了更好的满足这种日益增长的需求,近些年来提出了许多新的通信技术和方式,多输入多输出(MIMO)技术和协同通信方式就是其中的一种。众所周知,MIMO技术具有许多优点,如能改善系统传输可靠性、提高系统容量、增加频带利用率等。然而,由于受到通信设备尺寸的大小、通信能力、计算能力以及能耗等方面的限制,使得通信节点难以支持多个天线进行多天线通信。因此,如何在这种环境中利用MIMO技术的优势,成为研究人员关注的一个热点领域,并由此产生了协同通信的概念。在协同通信技术中,协同通信系统的容量及功率分配问题、协作节点的选择问题以及复杂协同通信系统的特性问题是其中的一些关键性技术问题,本文针对这几个问题,对协同通信系统进行了进一步的分析和研究。在协同通信系统功率分配算法方面,提出了一种基于容量的优化功率分配算法。在协同通信系统的功率分配中,如果将功率平均分配在每个协作用户的天线上,并不能使容量得到最优的改善。虽然有的文献对协同通信系统的第一跳功率和第二跳功率进行了优化分配,但每跳的功率仍然是平均分配到每个用户天线上,为了进一步使容量得到改善,本文提出了优化的协同通信系统功率分配算法,对每跳的发送天线上的功率重新进行分配。仿真结果表明,该算法改善了由平均功率分配所带来的系统性能限制,使容量得到更进一步的提高。在蜂窝与协同通信系统结合的性能研究方面,提出了一种更加实际的多协作节点蜂窝协同通信系统容量估算方法。近来,由于蜂窝多跳系统能有效改善蜂窝系统的性能,从而引起了广泛关注。但是目前许多研究工作仅仅采用了多跳方式来减少路径损耗,却没有考虑蜂窝中用户的移动,接收端天线数,同信道干扰以及协同通信传输方式等要素。针对这个问题,本文在考虑了以上要素的基础上,建立了一个更加实际的多协作节点蜂窝协同通信系统以及蜂窝多跳系统移动用户模型,进一步完善了对蜂窝系统的研究。仿真表明,无论用户移动得快或慢,两跳蜂窝协同通信系统的容量较非协同蜂窝通信系统均有所增加。此外,在一定时段内,蜂窝协同系统与非协同系统的容量比随着时间变化而不断波动,并且快速移动用户两跳蜂窝协同通信系统的容量比波动大于慢速移动用户的波动。在两跳放大转发(AF)协作节点选择机制方面,提出了几种改善系统性能的选择方案。在蜂窝协同通信中,虽然采用协同方式可以有效改善蜂窝系统的性能,但是由于蜂窝小区内的用户所具有的能耗非常有限,因此,如果在采用协同通信时不考虑用户的能耗,将导致协作节点的消亡,使整个蜂窝协同通信系统中的协作节点大量减少,从而影响蜂窝协同通信系统的性能。然而,目前较少有文章述及该问题。针对这个问题,本文提出了几种在两跳AF多协作节点蜂窝协同通信系统中的协作节点选择机制。仿真结果表明,所提出的协作节点选择策略能够有效实现蜂窝系统容量和蜂窝小区的生存时间之间的折衷。在通用的协同通信系统的协作节点选择算法方面,提出了基于信道容量的快捷协作节点选择算法。传统协同通信系统的协作节点选择常使用遍历方式,即当从M个可用协作节点当中选择m个协作节点时,需要计算C(M,m)次。这种方式的计算复杂度很高。因此,为降低协作节点选择的复杂度,本文在协同通信系统中提出了两种基于信道容量的快捷协作节点选择算法。仿真结果表明,所提出的协作节点选择算法与采用遍历方法在选择相同的协作节点个数时,不仅与遍历方法所得到的信道容量几乎一致,而且降低了计算复杂度。在复杂网络与协同通信系统结合的研究方面,研究了复杂协同通信系统的度分布特性和鲁棒性。近来,协同通信技术作为抵抗信道衰落的一种有效方法,成为目前研究的一个热点领域,同时,对于复杂网络的研究也逐渐成为国内外学者的一个研究热点。因此,利用复杂网络的研究方法,对复杂协同通信系统的特性进行研究,将具有十分重要的理论和实际意义,在当前的研究领域中,这方面的研究成果还比较少见。本文对复杂协同通信系统进行了建模,并分析了复杂协同通信系统的度分布特性和鲁棒性。仿真结果表明,复杂协同通信系统的度分布服从幂率分布,并且在对抗随机节点失效及定向节点攻击方面,较复杂非协同通信系统具有更强的鲁棒性。