和传统的通信系统相比，中继协作通信系统可以提供更大的网络覆盖范围、更低的基站发送功率和更好的服务质量。协作分集是一种新型的空间分集技术，可以通过不同用户之间共享资源形成虚拟的天线阵列来实现。中继协作策略又称中继协议。主要的中继协议有放大转发型(AF)、解调转发型(DF)和估计转发型(EF)等。本文主要研究频率平坦性(FF)和频率选择性(FS)信道下采用不同中继协议的功率分配技术。本文的主要贡献可以归纳如下:　　1.对于FF信道下的DF协议，本文研究了三节点两跳通信系统在信源和中继总功率受限条件下的联合功率分配问题，优化的目标是最大化系统的瞬时信息速率。因为中继端配备了多天线，所以采用了发送波束形成和接收波束形成技术，本文给出了该功率分配问题的最优闭式解。本文还将上述FF信道的研究结果推广到FS信道中去，采用正交频分复用(OFDM)技术，将频率选择性信道分割成N个独立的子信道，且每个子信道是频率平坦的，然后利用注水算法来最大化每一跳的瞬时信息速率，并利用二分算法来获得最优功率分配。　　2.对于FS信道下的DF协议，本文研究了多输入多输出(MIMO)两跳通信系统的联合功率分配问题。当信源、中继和目的节点都配备多根天线时，基于奇异值分解(SVD)，中继和目的节点可以采用发送波束形成和接收波束形成技术来充分利用信道状态信息(CSI)，以达到每一跳的最优功率分配。此外，本文提出的方案中，通过联合分配功率给信源和中继，整个系统的瞬时信息速率也达到了最大值。　　3.本文研究了FF信道下采用DF协议的两跳MIMO中继系统在混合功率约束条件下的功率分配问题。由于中继受到混合功率约束，为了最火化每一跳的瞬时信息速率，本文利用对偶算法给出了每一跳的最优功率分配方案，然后，利用信源和中继的联合功率分配，进一步提高了功率的利用效率。　　4.对于FS信道下的AF协议，本文研究了多中继两跳网络中的中继选择、子信道选择、以及功率分配问题。本文考虑了多中继在总功率约束条件下的正交传输（中继按次序传输）和非正交传输（中继同时传输）两种模式，并在两种模式下分别最大化系统的瞬时信息速率。在正交模式下，提出了最佳子信道选择(OSS)方案和最佳中继选择(ORS)方案，和已有的不采用选择技术的最优功率分配方案相比，本文提出的方案不但能获得更大的瞬时信息速率，而且具有更低的复杂度。在非正交模式下，尽管OSS方案的速率性能指标稍微低于已有的不采用选择技术的最优功率分配方案，但是具有更低的复杂度。这样，在非正交模式下，本文提出的方案更适合于实时信号传输。　　5.对于FF信道下的EF协议，本文提出了一种新的低复杂度传输策略。首先，在中继端，本文给出了基于最小均方误差(MMSE)准则的最优估计函数的表达式，然后，基于接收信号，将星座集中可选的元素进行化简，大大降低了信号处理的复杂度。这种EF协议下的新传输策略可以比AF获得更高的信噪比。和DF协议相比，这种策略避免了功率全部用来传输错误信号的情况。理论分析和仿真结果均显示这种策略优于采用传统协作协议的传输策略。