随着3G技术的发展,MIMO技术已成为无线通信领域中的研究热点之一,其可在输入端和输出端增加天线的数目,利用天线的分集增益以及先进的空时编解码技术,同时处理多路信号,在同一频带上同时传输多个数据流,提高了无线通信系统的频谱利用率和信道容量。但是,由于受到移动终端的体积、功耗、天线位置等多种因素的限制,终端很难安置多根天线,从而在一定程度上限制了MIMO技术的广泛应用。A. Sendonaris等人在2002年提出了用户间的协作通信技术,根据无线信道的广播特性,在多用户环境下,每个单天线用户之间共享彼此的天线,从而形成一种虚拟的多天线系统,以实现发送分集,提高系统的传输性能。协作通信技术可以应用于蜂窝网、无线传感器网络、无线Ad hoc网络以及无线局域网等多种网络环境中,具有非常广阔的应用前景。协作通信技术还可以扩大系统的覆盖范围,抵抗信道衰落,提高系统的传输性能。本文首先从无线信道的特点、模型以及分集技术入手,介绍了协作通信技术的由来、概念和基本原理,分析协作通信系统的基本模型和典型的协作协议,即放大转发、译码转发和编码协作,并讨论了各个协议的不同特点。随后介绍了协作通信中的两个研究热点,即中继选择和功率分配,以及他们的研究现状。论文进而基于放大转发协作协议,针对不同的系统模型,重点研究了功率分配方案,并通过理论分析和实验仿真说明了所提出的功率分配方案可以有效地改善系统性能,这对于协作通信系统的实际设计和研究具有一定的指导意义。论文第一部分主要工作即基于系统容量的功率分配分析。对机会中继正交放大转发协作通信系统的功率分配进行了研究。以最大化系统的容量为目标,在两个时隙信息发送的功率相同的情况下,利用数学知识得到了信源和中继的最优功率。功率分配因子的选择只取决于中继的最大功率,降低了系统的复杂度。对于多中继的正交AF协作系统的功率分配,是以最大化系统的容量为目标,在信源功率已知的前提下,利用凸优化知识,对各个中继进行功率的分配,给出了各个中继的功率分配因子,有效地提高了系统的性能。第二部分主要工作即基于中断概率的功率分配方案研究。对于三节点AF协作系统,以最小化系统总功率为目标,在中断概率不大于一个设定的指标的前提下,给出了功率分配方案,降低了总功耗。另外分析了中继位置对系统总功耗的影响,并估计了中继的最佳位置。对于结合机会中继和增量中继的放大转发协作系统,首先以最小化中断概率为目标,在总功率受限的情况下,在瑞利信道下先固定用户的功率最小化中断概率来优化中继的位置,进而将最优的距离带入中断概率进一步减小中断概率,从而得到最优的功率分配,将功率及中继位置进行了联合优化,有效地提高了系统的中断性能。