无线传感器网络(WSN)通过各类集成化微型传感器实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并以自组织网络方式传送到用户终端。将协作多输入多输出(MIMO)系统应用到WSN中,使多个单天线节点可以共享彼此的天线实现空域分集,能够有效降低WSN的整体能耗。本文从WSN物理层入手,首先研究了协作分集技术在WSN中的典型应用模式。着重分析了采用垂直贝尔实验室分层空时(V-BLAST)结构和正交幅度调制(QAM)技术后,影响协作MIMO系统能量损耗的因素。研究表明,不同的协作MIMO系统最小适用距离并不相同且存在最佳协作模式,在传输距离固定时最佳协作MIMO系统比传统单输入单输出(SISO)系统节省90%的能量。其次,研究了频率选择性衰落信道下协作V-BLAST结构在WSN中的应用,提出了一种旋转不变联合空频编解码方法。该方法对发端各节点的数据以多载波码分多址(MC- CDMA)方式编码,并进行贴标发射。通过利用编码中的旋转不变性,数据融合点无需了解信道状态信息(CSI)即可直接解码。研究结果表明,该方法能够解决接收节点数必须大于发射节点数的问题,从而使协作V-BLAST结构可推广到任意发射、接收节点数的情况。