协同通信技术能够有效的改善无线系统的传输性能,发挥多个天线联合通信的优势,因此受到学术界的密切关注和持续研究,成为有着广阔应用前景的无线技术之一。选择协同分集技术是协同通信中的一类简便而高效的方法。它采用单中继策略,从多个中继节点中选出一个信道质量最好的最佳中继节点来完成信息的协同转发工作。与需要多个节点都参与转发的中继策略相比,选择协同大大降低了协同的复杂度,但仍能充分利用所有信道信息,达到全分集的传输性能。所以,选择协同分集技术从提出后一直备受瞩目,成为协同通信中一个兼具灵活性和实用性的重要技术发展方向。本文围绕选择协同分集技术在无线通信系统中的应用而展开,对其在各种通信场景下的方法、协议和性能进行了深入探讨和系统性研究。首先,针对单源单目标的场景,本文提出了一种基于反馈的选择协同方法。最佳中继节点通过全分布式的竞争来选出,除了用于反馈的确认帧和否决帧外,源节点与目标节点之间没有其它任何因为协同而导致的信息交互开销。所提方法利用了现有网络的运行机制,因此能够方便的集成到各种实际的无线网络中。论文推导和分析了反馈式选择协同方法在Nakagami-m衰落下的分集复用权衡(DMT)性能,证明了所提出的协同方法能够有效的提高系统的频谱效率,并同时表明在有反馈的情况下,选择协同与另外一种单中继协同方法—机会中继,在通用衰落信道中具有相同的性能。接着,针对时延容忍性的无线网络,本文把自动请求重传(ARQ)机制引入到选择协同方法的研究中来。论文提出了结合了ARQ的通用选择协同方法,对无记忆接收和合并接收这两种情况分别进行了讨论。通过推导和分析分集—复用—时延(D-M-D)权衡,论文证明了与机会中继不同,直接将单轮反馈的选择协同方法扩展到多轮反馈的ARQ场合,无法保证获得最优的D-M-D权衡,只有在中继节点具有合并接收能力的条件下才能达到最优性能。论文还提出了一种精简ARQ选择协同方案,在几乎达到最优D-M-D权衡性能的同时,将协同反馈开销降低为通用方法的一半。理论分析和仿真结果表明,所提出的精简ARQ选择协同方案,能够以合理的时延代价和较小的协同开销换取分集增益的增加,从而显著增加系统的可靠性。然后,本文对较大规模网络中选择协同的方法和性能进行了研究。在节点的直接传输范围受到距离、拓扑等条件限制的无线网络中,论文提出了一种扩散式选择协同方法。随着信息传输轮次的增加,越来越多的节点会参与协同过程。即使与源节点无法直连的节点,也有机会成为最佳中继节点。通过对边界情况的D-M-D权衡进行分析,证明了扩散过程能为系统带来额外的分集增益。仿真结果也表明扩散式选择协同方法能够提高数据传输的成功率,较好的改善系统的传输效果。最后,本文把基于反馈的选择协同方法扩展到多源多目标的协同网络中,并研究了在该场景下所特有的最佳中继冲突问题及其解决方法。对于高信噪比的情况,通过DMT推导可发现当多个协同链路共享同一最佳中继节点时,各个链路的DMT性能不受最佳中继节点处功率分裂的影响,所以共享最佳中继方法是一种简单而有效的解决方案。对于中低信噪比的情况,论文提出了两种适用于最佳中继节点的功率分配算法。一种以协同链路互信息量的最大—最小函数为优化目标,另外一种以最大化协同成功链路数为优化目标。仿真结果表明,后一种功率分配算法在降低运算复杂度的同时,还能给网络带来更好的通信性能。本文的研究,在通过理论分析来优化协同方法的同时,还密切结合实际的无线网络机制来设计协同协议,因此所提出的选择协同方法具备简捷和实用的特点。本文针对选择协同分集方法和性能的研究,有助于协同技术在各种无线网络中的发展和应用。