蜂窝系统中各个小区不可避免地会受到其他相邻小区的同信道干扰(Co-ChannelInterference，CCI)，而蜂窝系统又是干扰受限的，因此小区间干扰是影响无线通信系统性能提升的重要因素，如何解决小区间干扰问题一直是学界研究的热点问题之一。多小区协作(或是多基站协作、多点协作)技术是解决该问题的关键技术之一。多小区协作通常是指相邻小区基站共享彼此的信道甚至数据信息，联合服务于一个用户或多个用户，将原本对本小区用户是干扰的信号变为有用信号。因此，多小区协作技术是解决多小区间干扰，特别是提升小区边缘用户服务质量的有效技术。近年来，随着基站处理能力的快速提高以及回程(backhauling)容量的大幅提升，多小区协作处理与协作通信在工程应用上已经成为可能，也被公认为是未来无线通信中实现高速率、高质量数据传输的核心技术之一。新一代移动通信技术中另一项关键技术一中继技术能够有效克服路径损耗和大尺度衰落影响，消除、克服通信盲区，解决热点区域的通信瓶颈问题，快速恢复突发灾难地区的通信连通性等。中继增强型多基站协作技术能够综合利用上述两种技术的优势进一步提高通信的有效性和可靠性。本论文深入研究了“多点协作通信”课题。研究内容涉及多点协作的两个方面，一是多点协作发送预编码设计，并考虑了中继增强型多基站协作的联合预编码问题，另一个是多点协作性能分析。具体研究内容和主要贡献如下：　　1.研究了多基站单用户下行链路中多基站协作预编码设计问题，提出了基于系统均方误差函数的等价变换准则的预编码优化算法，以及联合最优发送和接收的迭代实现算法。考虑多个基站联合服务一个移动用户的应用场景，基站和用户均配置多天线，研究了多基站协作预编码的最优设计问题。首先基于系统均方误差函数最小化准则建立了数学模型；由于该问题需要求解的参数是对角块矩阵，解决的办法是对该数学模型进行等价变换。等价变换后，需要求解的问题变成了对由原始问题的对角块矩阵中所有非零元素组成的列向量求解；最后利用拉格朗日乘子法对变换后的问题进行求解，最终得到问题最优解的解析表达式。更进一步，基于该解析表达式，设计了一个联合优化多点协作发射机与接收机的迭代算法。计算机仿真表明，所提方案在系统误比特率、误符号率以及系统频谱效率方面都有着明显的增益。　　2.研究了多基站多用户下行链路中发送预编码和接收机的联合优化设计，提出了集中协作处理时基于MMSE准则的收发机联合优化的迭代实现算法，以及基于最大化信漏噪比和基于匹配准则的分布式预编码设计方法。针对多个基站联合服务多个用户，并且基站和用户均配置多天线的应用场景，研究了多基站协作预编码与用户协作接收机的优化设计问题；考虑到基站间回传容量限制，基站间不共享数据信息，只共享信道信息，考虑了集中式处理和分布式实现这两种基站间协作处理方式。首先考虑存在一个中央控制器，实现对多个基站和用户联合预编码设计的场景，利用系统均方误差函数最小化准则建立数学模型，研究了多基站协作预编码与多用户协作接收机联合最优化设计。第一步，假设多用户接收端采用固定接收机，推导了多基站协作系统的最优预编码设计的解析表达式；第二步，假设多基站发送预编码矩阵固定时，推导了最优的接收机解析表达式。再结合上述两个解析表达式，利用迭代算法设计了多基站多用户MIMO系统收发机的联合优化设计方案。第一种协作方式由于基站间的信令开销较大，且需要一个中央控制器，所以研究的第二种协作方式是考虑基站间采用分布式协作，针对分布式多基站协作场景研究了多基站协作的分布式预编码设计方法。将基于最大化信漏噪比(SLNR)的预编码设计准则引入多小区协作中，提出了基于SLNR的预编码矩阵设计方法；又给出了基于匹配准则的预编码矩阵设计方案。计算机仿真表明，所提方案在系统误比特率、误符号率以及频谱效率方面都有明显增益。　　3.研究了中继增强型多基站协作下行链路的联合预编码问题，提出了联合优化协作多基站和中继的预编码矩阵的迭代算法。考虑多个多天线基站与多天线中继组成的中继增强型协作MIMO通信场景下的联合预编码设计问题。基于系统均方误差准则分别推导了最优的协作MIMO基站和协作中继的发射预编码矩阵的解析表达式。利用迭代算法，设计了协作多基站和中继最优发射预编码的联合优化方案。为了所提方案更具工程实用价值，基站之间以及基站与中继之间均不共享数据信息。计算机仿真表明，所提方案在系统误比特率、误符号率以及频谱效率方面都有明显增益。　　4.针对存在来自相邻蜂窝小区的同信道、不同功率信道干扰的单用户下行链路场景，分析了基站和用户均为单天线时的系统中断概率和平均误符号率性能。系统模型为两个基站、两个用户，基站与用户均为单天线。在期望信号和干扰信号均为Rayleigh分布时，运用基于概率密度函数性能分析法推导了系统中断概率；推导了瞬时SINR，并对瞬时误符号率取平均的方法推导了平均误符号率的闭合表达式和用户的接收SINR的n阶矩；根据用户接收平均SINR的n阶矩表达式，推导并分析了用户接收平均SINR的衰落量(AF)性能。最后，仿真了该场景下的中断概率和ASER性能，仿真了在不同干扰功率下系统中断概率和ASER性能。仿真结果表明：系统的中断概率和ASER的解析曲线均与数值仿真结果一致。系统性能随着干扰基站功率的降低而提升，并随发送功率的增加而显著增加。　　5.考虑存在来自其他蜂窝的不同功率同信道干扰的多用户上行链路，分析了基站采用多用户调度和最大比合并接收时系统的平均误符号率和中断概率性能。在期望信号和干扰信号分别经历Nakagami-m和Rayleigh信道时，运用基于概率密度函数的性能分析法推导了系统中断概率和平均误符号率的闭合表达式。仿真结论显示，系统中断概率和平均误符号率的解析曲线与数值仿真结果一致，系统性能随着天线数和用户数的增大而提升，多天线和多用户分集增益明显，干扰功率有较大差异时系统中断概率性能有所下降。