协作通信是近几年发展起来已为人们证明的能够对抗无线信道下信号衰落提高无线通信系统的容量有效手段之一,因此协作通信的研究受到了学术界的广泛关注。其中协作通信系统的中断概率和功率分配问题是人们研究的热点之一。本文以两跳无线协作通信为研究背景,重点研究不同方式和不同场景下协作通信的中断概率性能和功率分配问题。本文主要研究的协作通信场景包括：三节点协作通信场景；单源节点、多中继节点和单接收天线的单目的节点协作通信场景以及单源节点、多中继节点和多接收天线单目的节点协作通信场景；研究的协作方式主要有：放大转发和编码转发方式。论文以信息论和概率论为主要数学工具,着重推导了不同场景和不同协作方式下系统的中断概率闭式,以此分析了系统的性能,并研究了相应协作系统的功率分配。本文的主要研究工作包括：1.在Nakagami-m衰落环境下,研究了三节点和带有机会中继转发的多中继节点并行协作通信系统的性能。每个中继节点接收来自源节点的信息,中继节点采用解码中继转发方式(DAF)。推导出了中断概率的数学表达式,仿真验证了理论推导的正确。并以此理论公式为依据,分析研究了三节点模型下协作通信的性能和功率分配。2.分别研究了多中继节点协作通信模型下对称信道和非对称信道的中断概率和系统性能。对于对称信道,根据推导出的中断概率理论式,考察了直传链路对协作通信系统性能的影响,并分析了源节点到中继节点的功率分配问题,得出的结论是最优功率分配系数是一个受制于系统总可用功率和网络中可能中继节点个数的系数,0.5是一个近优值；对于非对称信道,同样推导了中断概率闭式,讨论了功率分配问题,结论是功率分配因子α和路径损耗都会影响协作方案的中断概率。当中继节点的平均位置靠近源节点时,最优的功率分配因子会小于0.5,整个系统的平均性能就能达到最优；而当中继节点的平均位置靠近目的节点时,最优的功率分配因子会大于0.5,系统的平均性能才能达到最优。3.在上述多中继节点协作通信模型的基础上讨论了目的节点为多接收天线的场景下协作通信系统的性能。首先给出了一种中断概率理论近似闭式,比较了此理论近似式与其它理论近似,验证了论文所提出的理论近似是最优的。然后用此理论式分析讨论了系统的功率分配和系统吞吐量问题。对于功率分配的研究所得到的结论是,多中继和多天线之间形成的虚拟MIMO,可以在中继节点的功率较小的情况下获得较好的性能,体现了MIMO的优越性。对于吞吐量问题论文给出了求解在一定信噪比下使吞吐量达到最大时的最优R*的理论式,并给出了仿真曲线,结论是通过增大信噪比或调节信息速率,可使系统吞吐量达到最大。4.研究了多中继节点、目的节点为多接收天线的场景下协作通信的中继节点间功率分配问题。本文采用矩阵的奇异值分解的方法来分析系统的信道矩阵,得到一种在功率一定的条件下使信道容量达到最大的最优功率分配方案(OPA),推导出了最优功率分配系数的封闭表达式,并针对两种不同方式下协作通信系统的最优功率分配方案进行了比较。对于中继放大转发(AAF)方式,通过将最优功率分配方案与中继节点间平均方案比较得出此最优方案在相同条件下降低了系统的中断概率,提高了系统的可靠性。进而通过比较DAF和AAF方式下的最优功率分配方案得出DAF要优于AAF。最后论文还考虑了AAF方式下的联合最优功率分配方案,分析得出与中继节点间最优功率分配进行比较联合功率分配能提高系统容量,并且源节点与中继节点间的功率分配系数α集中于[0.4,0.7]。综上所述,本文针对协作通信系统在不同场景下的中断概率和功率分配问题做了较深入的研究。本文的贡献在于所推导的中断概率数学表达闭式和功率分配方案与以往的研究相比较有所发展,这些研究成果可以为将来进一步研究工作和实际应用提供丰富的理论依据。