随着移动互联网技术的蓬勃发展,可应用于移动终端的多媒体业务在不断增加,这对移动通信系统的传输速率、传输范围和可靠性提出了更高的挑战。而中继传输技术,相比于单跳通信,可以使无线网络的覆盖范围、通信的灵活性和无线通信的可靠性得到十分有效的提高。本文的研究基于我们的课题空中无人机中继项目,提出了一套完整的解决应急通信体制下的空中中继方案,并从工程模型出发,应用了其他与理论相结合的中继拓展模型,如双向中继网络(two-way relay network, TWRN)中的单天线中继多入单出(multiple-input-single-output, MISO)模型,多天线中继的多入多出模型(multiple-input-multiple-output, MIMO),并对各种中继技术中涉及到的关键技术进行了深入的研究。本文的主要创新点如下：本文的第二章提出了一套完整的空中两跳的中继传输解决方案,包括传输模型设计,中继模式选择,调制方式选择,编解码方式的选择和设计,帧结构设计,数据传输流程设计。在我们的单频点中继传输模型中,提出了一种地面终端到空中基站采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM),空中基站之间及空中基站到地面采用单载波(Single Carrier,SC)方式进行传输的中继体制,并基于此传输模型搭建了完整的链路仿真平台,对我们设计和分析的结果进行了仿真的验证。针对双向中继网络(TWRN),本文的第三章结合本文的中继系统使用了一种加入了信道编码和网络编码MISO的中继模型。在这种模型下,本文选择放大转发(Amplify-and-Forward, AF)的中继方式和Nakagami-m的信道衰落模型,选择了模拟网络编码(Analog Network Coding)形式,并加入基于两种解码算法的结构化的低密度奇偶校验码(Low Density Parity Check Code, LDPC)信道编码。基于本文的链路仿真平台,本章比较了无信道编码时和有信道编码时两种不同的LDPC解码算法的性能,以及在不同天线数下、Nakagami-m衰落信道下不同m值的性能,并得到了随着m值和天线数的增加,系统的总体误符号率(Sum Symbol Error Rate, SSER)是在逐渐降低的结论。关于MIMO系统和MIMO检测技术,本文的第四章使用了一种MIMO的单向中继网络(One-way Relay Network, OWRN)的中继模型。基于这种模型,本文分析并比较了现行主流的不同的MIMO检测技术的优缺点,并基于球检测(Sphere Detection, SD)和连续干扰对消(Ordered Successive Interference Cancellation, OSIC)检测,提出了一种两者相结合的检测方式,这种新的检测方式在复杂度和性能之间寻求了一个平衡,并具有复杂度固定的优点。本文还将结构化LDPC编码技术加入到了本章中的MIMO中继系统中,并比较了不同天线数下SD和OSIC两种检测方式的性能。