以无线自组织网络与无线传感器网络为代表的多跳无线网络是无线通信领域热点研究方向之一。一方面,受无线信道衰落、网络分布式控制、节点自身能力等因素的影响,多跳无线网络的可靠性、频谱效率及能量效率比较低,其发展与应用受到限制；另一方面,以中继转发为基本要素的广义协作通信技术很好地适应了多跳无线网络分布式控制的特点,能够提高多跳无线网络的协作程度,实现网络性能的整体提升,推动多跳无线网络的进一步研究、发展与应用。本文以多跳无线网络为研究背景,紧紧围绕多跳无线网络自身特点与设计要求,在分析、挖掘以协作分集技术、协作复用技术、网络编码技术、机会通信技术为重要支撑的广义协作通信技术的基本特征、技术优势的基础上,探索研究广义协作通信技术对多跳无线网络性能的提升作用。具体地,本文的工作可概括为以下四个方面：1.将物理层网络编码的应用环境从双向中继模型推广到一般网络,定义了物理层网络编码的一般模型,给出中继节点处基于最大后验概率准则的估计-编码映射算法,推导分析了信道环境、参与编码的节点数、信道状态信息等因素对物理层网络编码性能的影响,讨论了一定约束条件下节点间最佳能量分配问题。针对无线信道中网络编码分组可靠性差的问题,将机会通信的思想应用于物理层网络编码方案中,提出一种适用于双向无线中继信道的机会物理层网络编码,推导分析了准静态衰落环境下,机会物理层网络编码中多个目的节点接收信息的和速率。2.针对“节点半双工限制引起的多跳无线网络频谱效率受损问题”,提出一种基于物理层网络编码的连续中继方案,在连续数据的多跳中继转发中,该方案能够实现和全双工中继节点相同的频谱效率。针对跳数为3的链状网络进行单向信息传送的情形,对比分析通常的逐跳中继、物理层网络编码中继、基于物理层网络编码的连续中继等三种中继方案的频谱效率。通过可达速率的分析,和通常的双路径中继相比,接收中继节点处干扰信号和源节点信号功率相当的情况下,基于物理层网络编码的连续中继具有更好的性能。对于任意跳数多跳通信中的连续数据传输,给出了基于物理层网络编码的连续中继方案每个时隙、每个节点的数据分组转发方案。3.为提升协作分集技术的传输效率、提高无线网络编码的可靠性,将协作分集技术集成到网络编码方案中,提出一种基于空时码的网络编码协作技术,无线衰落网络环境下,该技术可有效地降低信道衰落的影响,提高系统资源利用率和网络吞吐。推导了采用基于空时码的网络编码协作的两跳通信网络中端到端信息交换的误比特率。针对中继节点差错传播导致目的节点性能下降的问题,对基于空时码的网络编码协作技术做了改进,提出一种机会网络编码协作。针对无线双向中继信道中端到端信息交换的情形,分别分析了三步、两步机会网络编码协作的误比特率和获取的网络编码增益,结果表明,机会网络编码协作在获得全分集的同时,由于多个协作节点的机会中继,方案在中间信噪比区域获得了明显的网络编码增益。4.为提升协作复用技术低信噪比环境下的可靠性,将网络路径选择和分布式空间复用相结合,提出一种基于网络路径选择的协作复用,通过网络中间节点的机会中继作用,该方案在获得空间复用增益的同时,也获得了多用户分集增益。针对两个源节点通过多个中继节点和目的节点进行通信的两跳模型,分析了该方案的误比特性能和频谱效率。为进一步提升网络频谱效率,将多接入信道中机会译码的方法应用于分布式空间复用,提出了基于机会译码转发的协作复用,该方案利用了随机多接入信道的“有利时机”,有效提升了网络吞吐。