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为了满足日益增长的数据通信业务的需求,未来无线移动通信系统应具有高频谱效率、高可靠性和绿色节能等显著特征。多输入多输出传输技术利用多天线构建空间独立信道,并结合空时编码等技术大幅提升系统频谱效率和链路可靠性。然而,由于MIMO系统不仅为每一根收发天线配置独立的射频通道从而消耗大量静态功率,同时还要求各射频通道之间保持严格同步,难以同时达到绿色节能的需求。作为空域调制系统的扩展形式,广义空域调制系统能够有效克服上述问题,可以较低的信号处理复杂度和硬件开销获得较高的频谱效率和能量效率。研究广义空域调制系统中的关键参数设计方法,分析该系统性能是促进和发展该系统由理论走向工程应用的有效途径。本文基于广义空域调制系统架构,针对该系统涉及的几项关键参数,分别从能量效率最大化以及平均误比特概率最小化两个角度出发,提出在无线衰落信道下设计广义空域调制系统的关键参数的有效方法。主要工作和创新之处在于：1.基于能量效率最大化优化设计有效射频通道数有效射频通道数是制约广义空域调制系统的能量效率的关键因素之一。为了改善该系统的能量效率,本文基于能量效率最大化优化设计有效射频通道数,提出一种基于能量效率优化的广义空域调制系统,即EE-GSM。论文在根据MIMO信道容量表达式及EARTH功率模型给出能量效率的闭式表征的基础上构建能量效率最大化问题,结合连续递减天线选择算法优选出可行天线集合并设计获得有效射频通道数,完成系统关键参数设计。仿真实验结果表明,提出的EE-GSM系统无论是在独立信道条件下或是在相关信道条件下,该系统的能量效率性能始终优于经典的AS-MIMO系统、GSM系统以及SM系统。2.基于平均比特差错概率最小化优化设计调制集合在特定频谱效率和能量效率前提条件下,空间调制集合和符号调制集合是制约广义空域调制系统接收性能的关键参数。为了改善该系统的接收性能,本文以ABEP作为性能指标,基于ABEP最小化设计空间调制集合和符号调制集合,提出一种面向传输优化的广义空域调制方案,即TOGSM。在空间相关衰落信道环境中,论文分析了广义空域调制系统的ABEP理论性能,推导出ABEP性能上界表达式及其高信噪比近似表征；在此基础上,通过求解ABEP最小化优化问题设计最佳空问调制集合和符号调制集合组合方式,从而完成系统关键参数优化。仿真结果表明,提出的TOGSM系统仅需获取信道相关信息即可合理配置系统调制集合关键参数,获得明显优十经典的fixed-GSM系统、V-BLSAT系统以及GSSK系统的ABEP性能。