随着移动终端数量的爆炸式增长,社会对移动网络的需求越来越高,使得现有移动网络系统的负担加重。然而,在实际的工程应用当中,同一时间可能只有少量的通信设备处于运作状态,而大部分处于空闲状态,如何有效的利用空闲设备参与信号传输来提高频带利用率成为近年来一个新的研究热点,为此协同通信技术随之兴起。值得注意的是,由于目前有关协同通信的研究主要针对理想状态的情况下,因此并不切合实际的工程应用。在此背景下,为了更加贴合实际,文章主要研究了存在信道估计误差和硬件非理想的中继协同通信关键技术,以改善系统性能。文章主要的研究工作及创新点如下:首先,研究了存在信道估计误差的多中继协同通信系统的中断可靠性问题,并在此场景下提出了一种最佳的多中继选择方案,同时比较了相同场景下最佳中继选择方案与传统选择方案的性能优劣,理论推导了基于最佳多中继选择方案的系统中断概率闭合表达式。最后,仿真分析表明,在相同信噪比条件下,信道估计误差对系统性能有很大的影响。同时仿真结果也反映出,在基于相同信道估计误差条件时,与传统方案相比较,最佳多中继选择方案显著提升了协同通信系统的中断可靠性。其次,探讨了存在信道估计误差的中继网络物理层安全问题,并在此基础上提出了一种最佳的单中继选择方案,理论推导了最佳单中继选择方案的系统安全中断概率,并对比了最佳单中继选择方案与传统轮回调度方案的性能优劣。仿真结果表明,当估计误差和信噪比一定时,最佳单中继选择方案的性能明显优于传统的轮回调度方案。同时,在存在窃听节点的情况下,本章节所提出的方案能在一定程度上提高系统的安全性能。最后,文章探究了硬件非理想环境下存在信道估计误差的中继网络性能,在此场景下分别提出最佳单中继选择方案以及最佳多中继选择方案,推导了两种方案的中断概率闭式解,并对比了两种方案的性能好坏以及硬件损耗和信道估计误差对系统性能的影响。最后,通过仿真可知,同等条件下,最佳多中继选择方案性能明显好于最佳单中继选择方案,同时在信噪比和信道估计误差一定的条件下,无论哪种中继选择方案,当硬件损耗越大时,协同通信系统的中断性能都会随之变差。