大规模MIMO系统中的空间调制分集技术研究.pdf

摘要

随着多输入多输出（MultipleInputMultipleOutput，MIMO）技术的不断发展

和向大规模演进，空间复用与空间分集等经典MIMO技术已应用于现代通信系统

中。近年来，新兴的空间调制（SpatialModulation，SM）技术凭借其在频谱效率和

可靠性方面的优势，成为未来无线通信MIMO设计的重要候选技术。基于上述研

究背景，本文针对大规模MIMO架构，研究了多天线空间调制分集技术，对系统

分集增益、频谱效率和误码率等性能指标进行了分析和优化设计。全文贡献总结如

下：

第一，总结了空时编码与空间调制技术。首先，从理论上对空时编码与空间调

制的技术原理和误码率进行了分析验证。进一步，基于不同收发天线配置、不同调

制方式，对两种技术进行了性能仿真对比，揭示其能提供的分集增益与频谱效率。

第二，针对下行大规模MIMO传输，研究了基于准正交空时分组码的空间调

制无线传输技术。传统空时分组码-空间调制技术在大规模MIMO场景下存在传输

速率与分集增益偏低的问题。针对上述挑战，本文首先提出了基于新型准正交空时

分组码的空间调制系统，从而提升系统频谱效率，并提供较低的译码复杂度。进一

步，本文提出了一种高效的译码算法，简化了大规模准正交空时分组码空间调制的

检测复杂度，降低了收端的实现成本。

第三，针对上行大规模MIMO传输，研究了基于准正交空时分组码的空间调

制无线传输技术。将准正交空时分组码空间调制的结构扩展到上行多用户场景，从

理论上对该系统上行多用户传输模型进行了分析，通过推导获得了误码率表达式。

进一步，分析并仿真该系统上行多用户在信道相关性和估计误差下的误码率性能，

并与传统空间调制、空时分组码-空间调制系统进行了对比，验证了所提出的系统

结构的优越性。

综上所述，本文针对大规模MIMO系统，基于空间调制分集技术展开研究，

从提升传输速率与降低复杂度设计出发，提出了改进的准正交空时分组编码-空间

调制方案以提升系统性能，对大规模MIMO场景下的空时编码系统设计具有良好

的借鉴意义。

关键词：大规模MIMO，准正交空时分组码，空间调制，分集技术，多用户

ABSTRACT

Withthecontinuousdevelopmentandevolutionofmultipleinputmultipleoutput

(MIMO)technologytolarge-scale,classicalMIMOtechnologiessuchasspatial

multiplexingandspatialdiversityhavebeenappliedinmoderncommunicationsystems.

Inrecentyears,theemergingspatialmodulation(SM)technologyhasbecomean

importantcandidatetechnologyforfuturewirelesscommunicationMIMOdesignby

virtueofitsadvantagesinspectralefficiencyandreliability.Basedontheaboveresearch

background,thisthesisstudiesthemulti-antennaspatialmodulationdiversitytechnology

forlarge-scaleMIMOarchitecture,andanalyzesandoptimizestheperformance

indicatorssuchasdiversitygain,spectralefficiencyandbiterrorrateofthesystem.The

contributionsofthefulltextaresummarizedasfollows:

First,space-timecodingandspatialmodulationtechn