4G无线通信系统和4G Beyond系统下行采用长期演进(LTE)技术,以正交频分多址(OFDMA)为接入方式,同时,为提高频谱利用率,4G系统采用了同频覆盖组网方式。这会对小区用户,特别是小区边缘用户造成非常严重的小区间干扰(ICI)。为了保证小区内所有用户享受到良好和公平的服务质量,需要一种技术来对ICI进行抑制,提高系统的整体吞吐量,并且保证用户间的公平性。小区协作波束成型技术,是无线标准中多点协作(CoMP)技术的一种。它要求基站之间共享信道状态信息(CSI)和必要信令,而并不需要共享发送的数据,具有较好性能和可实现性。所以协作波束成型技术是这一领域的研究热点。目前大部分的波束成型技术都采用中心式的方案,需要基站间高度的同步和信息交互,难以实施。而且目前现有的技术很少考虑CSI误差对系统性能造成的影响,在实际的场景中会有很严重的性能损失,使用户陷入中断。为此,减小波束成型算法开销、提升算法的鲁棒性是国内外近期无线通信领域两个个重要的研究方向。论文围绕波束成型算法和小区协作机制开展了理论分析研究与计算机仿真实验,具体工作如下:(1)针对减小系统开销和信息交互的需求,本文提出了理想信道模型下的分布式的信干噪比动态惩罚算法(Distributed Dynamic SINR Pricing Algorithm,DDSPA)。该算法要求每个基站根据非本小区用户的SINR条件以有限的信息交互设计SINR惩罚项,用来限制本基站对这些用户的干扰,在保证小区用户SINR的情况下优化基站的发送功率。仿真结果显示,DDSPA以较快的速度逼近已有的最优性能。算法以迭代的方式进行,本文分析了迭代收敛的概率和一次迭代需要的信息交互量。(2)针对减小系统开销和提升鲁棒性两点需求,本文进一步提出了基于博弈论的鲁棒性算法。为了实现分布式,这种算法要求基站之间不作任何信息交互,用户估计自身受到的小区间干扰上报基站,进行小区内单独优化。为了实现算法的鲁棒性,算法考虑了CSI估计误差模型和延时误差模型,以用户平均最小均方误差(Average Minimun Square Error,AMSE)为优化目标。仿真显示,算法能够有效地抑制CSI误差对系统性能的影响。文章也分析了算法收敛概率和收敛速度。(3)为了进一步提升系统性能,减小开销,提高工程可实现性,本文提出了一种闭式的的鲁棒性算法,在发送功率约束下最小化AMSE和。算法采用采用KKT条件解决优化问题,能够达到最优性能。问题的解为闭式形式,而且无需迭代,系统开销少。算法也设计了基站间的协作方式,在TDD制式下能够以分布式的方式实施,X2接口中仅需要交互信令。仿真结果显示,算法能够进一步提高系统性能,并且具有鲁棒性。