无线通信系统中的协作分集技术以其在物理层所表现出的快衰落环境下优越的系统性能、在MAC层所体现出的更高的吞吐量及更小的时延开销而成为研究领域的一个热点课题。无线通信系统中的协作分集技术,其相关关键词还有虚拟MIMO (VMIMO)、cooperation等。很多专家和学者对其进行了研究。从研究结果来看,该技术的优势主要体现在提高吞吐量和连接的稳定性上。但自从2003年到现在,一直没有进入推广应用阶段。究其原因,制约因素有如下几点：首先,协作用户间进行数据交互时,所需协作分集的假设条件太多,如信道为平衰落的、用户节点之间可以良好同步等,而在实际无线通信系统中,尤其是高速数据速率及高移动性下的系统中,其信道是频率选择性衰落的。这些假设条件在实际解决时比较困难。其次,这种通过用户之间的相互协作来提高通信系统的性能,与现有传统的通信系统及其关键技术有很大区别,因此达到实用化可能需要解决的问题非常之多,例如兼容性问题,以及基站端的改进。协作分集技术的引入会导致基站接收复杂度提升。在无线通信系统中的协作分集方面,其实现和推广有如下几个关键的待解决的问题：物理层的关键技术：如信道编码,各通信节点之间的同步、通信安全问题等。尤其是针对通信安全问题,参与协作通信的节点在对其接收到的数据进行转发时,其权限有多大,是否可以完全解码,从而获得收发双方的全部信息?MAC层的关键技术：高效的路由和网络优化分配问题,即如何选取最优的协作节点参与通信,其判别准则是什么?网络拓扑结构的变更会对系统性能造成怎样的影响?实施方案中面临的问题：针对协作通信特点,需要对基站以及移动终端的设计进行改进,这会相应的提高设备商的复杂性和成本,同时会在面向用户群上得到体现。另外,也必须考虑到协作分集与其他系统之间的相互兼容问题。本文针对物理层和MAC的一些讨论热点进行深入分析,提供一些关键技术的改进和优化,并给出相应的仿真模型。仿真结果表明,本文工作成效比较令人满意。在物理层协作分集模式下,与传统传输方式相比,同等条件下,协作分集模式在某些特定场景中可以提高系统性能,降低系统误比特率。这是由于协作通信所获得的增益是在加入空域和时域分集之后得到体现的,而目前本文所做的仿真分别讨论了基于高斯加性白噪声信道和瑞利信道下的系统误比特率,验证了在快衰落环境中,采用空时编码协作可以更好的改善系统性能。另外,论文对基于无线局域网的系统性能分析模型加以研究,在原始二维马尔科夫链模型的基础上加入最大重传次数限制以及非饱和发送概率对分析结果的影响,给出一个统一解。同时研究了加入协作分集之后系统吞吐量及时延的计算方法。通过分析认为,本章所提供的计算方法可以更加精确的描述无线局域网的系统性能。论文同时也对CoopMAC仿真模型进行了改进,主要在三个方面有所加强。首先是对已有的CoopTable的物理位置进行了移动,由原来设定的MAC_Header移至节点的内存中。这样系统只需在初始化时进行一次更新,节省了实时更新的时延开销。另外,CoopTable中的存储内容也进行了相应的添加。其次是对NAV机制的更新,实现了兼容的访问机制,省却了节点在发送之前首先要进行非协作模式还是协作模式的判断步骤。最后是对控制帧格式的增强,在开销几乎可以忽略不计的前提下,在控制帧中加入了协作节点ID的信息,来支持NAV机制的兼容性。仿真结果表明,模型可以很好的支持协作模式,且同时也验证了论文第四章中所提出的优化的性能分析模型的优越性。