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协作分集是利用源节点和周围一个或多个相邻节点组成的分布式虚拟多天线系统，它能够克服无线通信系统信道多径衰落的影响。自适应调制与编码(AMC)技术是以数据传输速率与误码率之间的最佳平衡为准则，在满足传输质量的要求下，根据瞬时信道质量状况，选择与信噪比相匹配的最佳调制编码方案。自动重传请求(ARQ)协议是通过重传出错的数据包以保证数据的可靠传输，降低误码率。本文通过采用结合物理层AMC和数据链路层ARQ的跨层设计方案，对信号的调制方式和参数进行自适应控制，这能有效地提高系统的频谱利用效率，提高下一代无线网络的整体性能。本文主要工作如下：1、概括介绍了协作分集技术和链路自适应技术的分类和特点，分析了无线信道的信道衰落模型，并且对无线通信系统中信号分集接收技术、合并技术和协作分集方式进行探讨，并确定本文研究过程中使用的分集技术。2、本文首先采用源-中继-目的的三节点协作分集系统作为研究模型，在Nakagami-m衰落信道条件下，分析了有中继协作和没有中继协作的情况下每种模式的误包率对系统频谱效率的影响。本文的创新工作在于跨层设计系统中，在目的节点采用最大比合并接收信号，更能提高系统的频谱效率。3、在多中继协作分集系统中，本文研究了系统中信号的接收方式和总信噪比表达式，然后分析了最佳中继系统的信道模型和中继策略，研究了中继协议采用放大转发和译码转发性能的不同，并且比较了中继数目的不同对多中继和最佳中继系统的中断概率、频谱效率的影响。本文通过实验与数值分析证明目的端使用最佳中继节点比使用所有的中继节点参与转发信号，有更低的系统中断率。而且还发现中继数目不同时，会引起最佳中继系统频谱效率的变化。