本发明属于无线通信技术领域，公开了一种双向非正交协作传输方法及系统，所述双向非正交协作传输方法包括：将信道增益较强的用户与信道增益较弱的两名用户分为一组；每个双向中继根据同组中两名用户的信道状态信息设计预编码向量；选出最优中继Rn*；用户使用预编码向量vu或vu′对自己的信号进行预处理；中继Rn*依据接收到的信号设计预编码矩阵P，并对接收信号进行解调，获得用户原始信号；中继Rn*使用预编码矩阵P对待转发信号进行预处理；用户使用各自的预编码向量vu或vu′对接收信号进行处理，使用串行干扰消除技术进行解调，获得目标信号。本发明通过将信号对齐预编码方案引入传统双向非正交方法中，提高用户分集增益，使得用户获得更高的接收可靠性。