协作中继系统中的节点通过相互协作，进行信息的分布式传输和处理，可充分利用空间分集以获得接近固定多入多出MIMO系统的性能增益，因而在学术界和企业界均得到了广泛而深入的关注与探讨。对协作中继系统而言，如何设计中继选择和功率分配策略，使之能够有效利用有限的网络资源，获得尽可能高的分集增益是其中最为关键的问题，它直接影响着协作策略所能获得的性能增益。考虑到无线网络的拓扑动态变化特性，本文从传统的双跳式协作框架出发，研究减小CSI开销的联合功中继选择和功率分配算法；随后将协作框架扩展为对网络拓扑更具鲁棒性的协作结构TSR，并研究其中的中继选择和功率分配问题。　　首先，本文分析了双跳式协作框架中协作终端因获取CSI而导致的高通信开销问题，研究基于信道均值信息的联合中继选择与功率分配算法。提出了计算复杂度较小的基于中继与源、目的端之间信道增益均值排序的中继选择策略；对于中继集合既定情况下的功率优化问题，采用凸优化理论设计分布式功率迭代算法。最后设计联合中继选择和功率分配算法RSPA，实现两部分优化问题的交互和迭代，最终得到问题最优解。RSPA算法可根据SNR及中继信道质量，动态调整中继选择和功率分配结果。此外，我们还从仿真上分析了中继位置对中继选择和功率分配的影响，对于实际网络的中继部署具有一定的指导意义。　　其次，针对WSN，Ad Hoc等无线网络的拓扑动态变化特性，本文分析了传统双跳式协作框架对网络拓扑的依赖性，尤其在应用于分簇式拓扑网络时出现的协作瓶颈，提出一种新颖的基于虚拟MIMO的三阶段式中继（TSR）协作策略。TSR根据中继在网络中的位置将其分为两类：发送中继靠近源端，与源端一起组成发送集合；接收中继靠近目的端，与目的端组成接收集合。TSR在发送集合和接收集合之间建立通信链路，形成虚拟MIMO天线阵列，本质上缩短了节点之间的通信距离，因而可以从根本上缓解双跳式协作过程中的链路瓶颈问题。TSR还能有效利用原本在双跳式协作框架下不适合作为中继的节点，可充分挖掘系统的分集增益，是对双跳式协作框架的有效补充。　　本文研究了TSR协作框架下的发送中继和接收中继选择问题。将优化问题建模为以最大化接收端SNR为目标，中继总数受限的最优发送集合和接收集合确定问题。采用分割集合和big M方法对原问题作变形，实现两个集合的解耦，以减小计算复杂度。仿真结果表明，TSR相比于双跳式协作策略对于动态变化的网络拓扑结构具有更好的鲁棒性，对分集增益的利用更为合理。且TSR在SER和吞吐量性能上均优于双跳式协作策略。　　为提高协作策略的能效，本文进一步讨论了TSR协作框架下的功率分配优化问题，旨在节点的总发送功率受限情况下，确定源端和所有参与协作的中继的最优发送功率以最小化目的端的中断概率。通过求解优化问题，除了可以得到节点的发送功率外，每个中继在协作中的角色也将随之确定。我们采用问题分解方法以减小计算复杂度，将原问题分解为两个子问题分别求解发送集合和接收集合的功率分配，并最终设计一个主问题用以平衡两个子问题之间的功率配额。仿真结果表明，与传统的双跳式协作方式相比，所提策略在不同的网络拓扑和信道条件下均可有效降低系统的中断概率。