多输入多输出(MIMO)技术可以在不增加系统带宽的前提下显著提高系统的传输速率和链路可靠性。然而，受尺寸、费用及硬件的限制，很多无线设备无法安装多根天线。近年来，中继通信（也称协作通信）成为一种高效的无线传输技术，它能够通过单天线获得多输入多输出系统的性能，并能显著提高实际通信系统的覆盖率和系统容量。因此本文对无线中继系统的系统性能、功率分配和最优中继位置分布问题进行了全面深入的研究。　　 具体来说，论文工作包括以下四个部分：　　 （一）依次分析了Nakagami-m衰落信道下单支路中继系统、三节点中继系统和多支路中继系统的性能。论文推导了译码前传中继系统和放大前传中继系统的中断概率和误码率的闭合表达式，仿真结果表明译码前传中继系统和放大前传中继系统在高信噪比条件下性能十分接近。此外，论文分析了一个简单的多用户中继系统的性能，通过仿真分析说明了不同Nakagami参数和不同用户数目对系统性能的影响。　　 （二）研究了无线中继系统基于统计信道信息的功率分配问题。利用拉格朗日乘子法，推导了不同网络结构下无线中继系统的最优功率分配方案，并通过仿真与平均功率分配时的系统性能进行了对比。此外，还分析了在最优功率分配时，源节点分配到的功率占总功率的比例——即功率分配系数随系统总功率和信道参数的变化情况。　　 （三）研究了无线中继系统的分布式功率分配问题。论文借鉴经济学中古诺博弈模型，将多支路中继系统的功率分配问题归纳为一个古诺博弈问题，给出了一种分布式功率分配算法，并与集中式功率分配算法进行了仿真对比。论文给出的分布式功率算法可以使系统获得与集中式功率分配算法相同的性能，而系统总功率增加不到10％。　　 （四）研究了无线中继系统的最优中继位置分布问题。理论推导和仿真都表明，当单支路译码前传中继系统的两跳信道参数相同且源节点和中继节点等功率分配时，最优中继位置位于源节点和目的节点连线的中点。采用放大前传中继协议及增加直传支路对最优中继位置无影响。功率分配系数的变化及采用非对称信道参数会改变最优中继位置的分布。论文还借鉴设施选址理论，将中继蜂窝小区的最优中继位置分布问题归纳为一个p-中值问题，给出了一种基于拉格朗日松弛法最优中继位置分布算法。仿真表明，中继是关于圆形小区中心（基站）对称分布的。