MIMO技术已成为3G和下一代移动通信系统的必需技术,但终端由于设备尺寸和硬件复杂度限制,配置多个天线比较困难。为解决这一问题,学术界提出了基于用户协作的协作分集模式。在协作网络中,用户通过共享彼此的天线形成一个虚拟的多天线网络,从而获得分集增益来对抗无线信道中的多径衰落。本文针对协作网络中多种高效传输技术进行研究,主要内容安排如下。第一章介绍了本文研究背景、主要研究内容和全文的组织结构。第二章论述了协作网络的相关关键技术,包括目前常用的分集合并技术、协作分集技术、自动请求重传(ARQ)技术以及降低发送端复杂度的两种新型技术——分布式视频编码(DVC)和压缩感知(CS)技术。第三章提出三个关于概率密度函数(PDF)在其零点处非零导数的命题。基于拉普拉斯变换的导数定理,命题1得到PDF在其零点处首个非零导数的值；命题2针对多个独立随机变量的最大值,得到其对应PDF在零点处的首个非零导数；命题3针对多个独立最小变量的最大值,得到其对应PDF在零点处的首个非零导数,其中的最小变量是指两个独立随机变量的最小值。利用这三个命题,分析了三种中继转发协议,并给出三种协议在高信噪比时的误比特率计算公式。其中对于第三个协议,将两跳中继链路等效为单跳链路,基于Lambert W函数推导出该等效链路信噪比的上下界。本章给出的理论推导适用于系统具有任意中继个数的情况,并适用于多种衰落信道模型,如Rayleigh信道和Nakagami-m信道等。另外,文中不仅给出仿真结果来验证理论结果的正确性,而且分析了这三种协议在不同系统参数下的性能优劣性。第四章定量分析了混合ARQ (HARQ)系统以及协作ARQ(CARQ)系统在Nakagami-m信道中的误帧率性能,其中接收端采用相干等增益合并方式处理多次重传的信号。为简化理论推导,本文提出两个独立Nakagami-m随机变量乘积的近似方案,并推广得到两个独立的最大Nakagami-m随机变量乘积的近似方案；文中还将第一个近似方案和已有文献的近似方案在三方面进行对比,肯定本文方案的优越性。基于这两种近似方案,得到了HARQ系统中两种重传协议、单中继CARQ系统中两种重传协议、两个中继CARQ系统中重传协议在高信噪比时的误帧率性能。仿真结果验证了理论结果的准确性,并验证了CARQ协议优于传统的HARQ协议和传统的协作分集协议。另外,综合考虑不同协议的吞吐量和实现复杂度两个方面,本文提出实际中更为可取的重传协议。第五章设计了一种可用于协作网络的低复杂度终端发送结构。该结构基于DVC和CS这两种高效的传输技术,有效地降低了发送端的复杂度。基于不同CS测量值的同分布特性,文中阐述了该欠采样结构的优点。相比传统的完全采样系统,该结构具有更低的实现复杂度、在保证系统性能前提下具有更低的传输速率以及对信道丢包具有更高的鲁棒性。本章给出了系统在删余信道中的仿真,结果验证了上述理论分析的正确性。另外,对系统在衰落有噪信道中的性能进行了仿真和分析。第六章对本文的工作进行了总结,并给出未来的研究方向。