下一代无线通信网络(NGWCN)正朝着宽带化、异构化、扁平化以及泛在化的全IP方向演进,其中分布式无线网络由于其成本低廉、易于部署及抗毁性强等特点,将成为未来混合网络中非常重要的一部分。为了解决稀缺的无线频谱及能量资源与日益增长的高速率多媒体业务、数据业务和环保节能需求之间的矛盾,高效合理的无线资源管理技术成为关键研究课题之一。协作通信技术的提出将无线信道的多径效应转变为对通信有利的因素,利用中继开发空间分集增益,使得高业务传输效率和传输可靠性成为可能,如今正受到广泛的关注。基于此,如何在分布式无线网络中充分挖掘协作通信技术在资源优化方面的巨大潜能成为当前研究的难点问题。本文围绕这一主题展开研究,以理论建模和排队论等数学方法为基础,分别从分布式协作传输系统的性能分析、协作媒介接入和基于NUM的协作资源分配三个角度,联合差错控制、功率控制及中继选择调度等提出了系列合理的资源分配方案。本文的主要学术贡献在于：(1)在系统资源效率的考虑下,详细分析了机会协作传输系统在独立、非同分布、分布式Nakagami衰落信道中的性能参数。尤其是对分布式网络部分CSI特征的误符号率与集中式网络完全CSI特征的误符号率进行了精确闭式推导、比较,从理论角度找到分布式网络环境下系统性能降低的原因,并给出了部分CSI条件下选择协作系统中断概率的闭式表达式；结合数据链路层差错控制改进了机会协作传输系统,对这种跨层的协作架构建立了Markov性能分析模型,并将此模型延伸应用在了多中继传输系统,由此提出了一种最优功率分配算法。最后通过蒙特卡罗仿真证明了分析结果的准确性及有效性,这对下一步分布式无线网络环境下协作资源分配算法的研究具有重要的理论指导意义。成果在IEEE Transaction on Vehicular Technology等刊物发表。(2)针对媒介接入问题,从不同角度提出了系列MAC算法。提出了基于公平与效率均衡的IEEE802.11退避协议改进算法,并在此基础上整合了节约能量、提高信道利用率和公平性、解决隐藏节点和显现节点及改善网络吞吐量等目标,借用功率控制,提出了支持实时业务的分布式MAC算法；建立了分布式无线网络的跨层能耗分析模型,分析了影响其性能结果的关键因素,基于经典的MAC协议探讨了改进能耗参数的可能方案,并由此提出了基于能量效率的分布式MAC算法；提出了基于多用户分集的协作MAC算法,用随机性接入概率模型代替传统的确定性干扰解决调度模型,对原逻辑链路及协作传输节点的多用户虚拟链路均实行概率调度,以实现网络吞吐量最大化的控制目标,提升频谱资源的利用效率。理论分析及仿真实验结果表明了所提系列算法的有效性,成果在IET Communications等刊物发表。(3)最后,从系统整体角度,提出了系列基于NUM的协作资源分配方案。提出了时延QoS限制条件下基于博弈理论的功率资源分配算法,详细分析了多变信道中MAI对吞吐量和时延造成的影响,得出了包成功传输概率和时延的精确值,在满足QoS的基础上从系统角度最高效地分配功率资源；将得到的思想延伸到能量有限的协作通信网络环境中,提出了一种基于双寡头博弈的自适应功率定价机制,将中继节点的功率资源当作商品,相互之间进行公平买卖,利用最优机会中继选择及功率分配新方案,实现提高网络公平性、稳定性及改善总吞吐量的目的；提出了一种基于NUM的跨层协作资源分配算法,用对偶函数、解耦、次梯度的优化求解模式,将系统的问题按照函数功能模块分解到不同的协议层,用层与层之间的交互作用得出最优的求解方案,并利用虚拟信道增益的定义将算法进行反向工程,求得原逻辑链路的资源分配方案。成果在Multimedia Tools and Applications等刊物发表。综上所述,本文深入研究了分布式无线网络中协作资源的优化分配问题,所得成果将为未来无线通信网络的发展提供部分理论依据和技术基础。