随着移动通信技术的发展,频谱资源日趋紧张,而人们在通信质量、速度和可靠性等方面对无线通信系统的要求却是愈来愈高。因此,如何实现更高频谱效率下的信息传输成为无线通信领域研究的重点。MIMO系统通过收发端的天线阵列,可以在不增加天线发射功率和系统带宽的前提下,成倍的提高数据传输速率,增加系统容量以及降低误码率,明显改善了系统的性能。是以,MIMO技术已被纳为下一代无线通信领域物理层关键技术之一。但在实际应用中,受限于体积、功率等因素的小型移动终端实现MIMO技术较为困难。而协作分集技术由于可以通过共享协作伙伴的天线构成一种虚拟的MIMO系统,克服了MIMO系统的局限性,为MIMO技术的广泛应用提供了一种很好的思路。而空时协作分集技术是将MIMO中的空时编码理论应用到协作系统中,从而达到更有效的利用空间分集增益和编码增益来抵抗多径衰落,进一步改进系统性能的目的。综上所述,本文主要对MIMO系统中的准正交空时码(QOSTBC)和空时协作分集技术展开研究,具体安排如下。本文首先阐述了空时分组码的相关理论,着重介绍了正交空时分组码的设计准则、Alamouti码的实现以及全分集QOSTBC的两种构造方法。通过MATLAB仿真,比较了不同码字下系统的性能,指出QOSTBC拥有更广阔的应用前景。进而在所讨论的QOSTBC原有译码方案的基础上提出了两种改进的方案。改进方案通过对QOSTBC的等效信道矩阵及其变换后的矩阵进行两次QR分解,从而使得改进的方案在译码复杂度、译码速度和系统可靠性之间取得更好的折中。然后,将前述空时分组码与协作分集技术相结合,介绍了空时协作的概念,对空时协作分集技术进行了深入研究。其中,首先概述了协作分集技术,并通过仿真对协作分集系统中几种不同中继转发协议进行了分析对比,重点研究了采用Alamouti码的空时协作分集系统在不同分集协议下的系统性能。之后,指出由于空时协作的分布式特点,系统的同步误差无法避免。针对同步误差导致系统性能严重衰退这一问题,文中介绍了几种解决方案,并在此基础上提出了一种基于PIC检测的改进方案,新方案将协作广播阶段的接收信号与空时协作阶段的去干扰接收信号进行最大比合并后译码,仿真结果表明该方案由于充分利用了直传信息进一步降低了系统的误码率,尤其是在低信噪比阶段,系统的性能已经接近了同步状态下的系统性能。