在隧道复杂环境无线通信系统中,由于通信站天线波束较宽,受隧道空间以及隧道壁等诸多因素局限,接收机接收的电磁波经折射、反射和直射等几条路径会引起多径效应造成多径衰落。隧道环境下多径衰落要比陆地上严重的多,其中快衰落深度可达30~40d B。为了更好的解决矿井隧道的多径衰落问题,协作通信在MIMO的基础上克服了在隧道环境中安装多天线的空间局限,使具有单根天线的移动台获得类似于MIMO系统中的某些增益,从而获得分集增益,增强隧道通信系统性能。因此,在隧道最佳的信道条件下,进行矿井隧道环境协作通信的中继选择和功率分配研究,对于解决多径衰落问题,具有非常重要的现实意义。首先,本文对现有隧道无线通信系统、隧道信道条件、协作通信以及其中继选择和功率分配的研究现状进行了归纳总结。针对现存隧道信道模型在相对的信号传输范围内严重影响信号传输的不足,采用基于几何光学模型和全波模型结合的隧道多模信道模型更好的反应物理信号传输的条件,以获得更好的通信性能。其次,在现有隧道环境协作通信研究的基础上,基于隧道多模信道,对协作通信不同协作方式的中继选择和功率分配问题进行研究分析。提出了隧道协作通信模式下的中继选择协议和功率分配的方法,推导出关于通信容量和中断概率的公式,并在此基础上进行性能最优化的分析。最后,在隧道多模信道协作通信的模型基础上,通过对不同中继位置以及不同功率分配条件下的信道容量和中断概率进行理论分析,提出了联合中继选择和功率分配方法,在容量最大化最佳中继选择的基础上,进行中断概率最小化最优功率分配方法的研究,采用Matlab进行仿真分析。结果表明,隧道协作通信中有效的中继选择和功率分配方法,有效地解决了矿井隧道复杂信道条件下的多径衰落问题。