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多输入多输出技术(Multiple-input Multiple-output，MIMO)技术通过在发射端和接收端配备多根天线来获取空间分集增益，在不增加带宽和发送功率的情况下，提升系统传输速率和频谱效率。但是MIMO技术在带来性能增益的同时，还存在着许多问题。首先，MIMO系统发送信号时会使信号受到信道间干扰(Inter-channel Interference，ICI)，其次系统在工作时需要进行天线间同步(Inter-antenna Synchronization，IAS)，系统同时还存在复杂度及实现成本较高等问题。
空间调制(Spatial Modulation，SM)技术作为一种新型的MIMO技术，发射端仅激活一根天线传输调制符号，并通过选择发送天线索引来传输信息，在保证传输速率的同时解决了MIMO系统中存在的ICI、IAS等问题，降低了系统实现复杂度。但是，空间调制系统无法获得全部分集增益，因为发射端激活天线数量受限。同时，空间调制系统会受到信道衰落以及阴影效应的影响，导致系统性能下降。
预编码技术最初在MIMO系统中使用，在发射端已知部分或者全部信道状态信息的情况下，可以通过对信号进行预处理的方式在发射端预先抵消部分干扰，从而提升系统整体性能，这种预处理方法即预编码技术。在空间调制系统中引入预编码技术，能够进一步提升空间调制系统的性能。本文对空间调制技术和预编码技术的联合设计方案进行研究，考虑二者的内在设计，充分发挥其优势，在保证空间调制系统传输速率的基础上提升性能。论文主要内容如下:
1)研究在多输入单输出(Multiple-input Single-output，MISO)场景中的预编码空间调制系统的设计方案，采用了相位旋转预编码技术，该技术无需改变发送信号功率，且与空间调制技术相结合可在改善系统性能的同时具有更低的实现复杂度。联合方案设计的核心是相位旋转预编码矩阵设计，而传统设计方案并未有效利用信道状态信息。本文充分利用信道状态信息，提出一种性能更优的相位旋转预编码矩阵设计方法，详细给出了方案的设计思路及其与传统方案的接收星座图对比，验证了所提方案对星座点间的最小欧氏距离的提升。最后，针对提出方案的误此特率(bit error rate，BER)性能和复杂度进行分析，并提供了所提方案与其他典型方案间的性能仿真比较。仿真结果表明，所提方案相比于其他典型方案可获得更好的系统性能。
2)研究MIMO场景中的相位旋转预编码矩阵设计及对应预编码空间调制方案设计。在MIMO场景下，每根发送端天线到接收端各天线存在多个信道，因此无法直接按照MISO场景确定信号经过每根发送天线的相位旋转值进而得到相位旋转预编码矩阵。本文首先分析介绍了可用于MIMO场景中的传统相位旋转预编码矩阵设计思路，但其设计复杂度过高，以降低复杂度便于方案实现为目的，在MISO场景中预编码空间调制方案设计基础上，进一步提出三种方法对MIMO场景中的信道进行预选择，随后采用所提预编码空间调制方案得到相位旋转预编码矩阵。最后给出了基于三种方法的预编码空间调制方案的复杂度以及性能仿真结果，并与传统方案进行了对比。仿真结果表明，所提方案经过信道预选后能在MIMO场景中保证系统性能，并且复杂度更低。
空间调制(Spatial Modulation，SM)技术作为一种新型的MIMO技术，发射端仅激活一根天线传输调制符号，并通过选择发送天线索引来传输信息，在保证传输速率的同时解决了MIMO系统中存在的ICI、IAS等问题，降低了系统实现复杂度。但是，空间调制系统无法获得全部分集增益，因为发射端激活天线数量受限。同时，空间调制系统会受到信道衰落以及阴影效应的影响，导致系统性能下降。
预编码技术最初在MIMO系统中使用，在发射端已知部分或者全部信道状态信息的情况下，可以通过对信号进行预处理的方式在发射端预先抵消部分干扰，从而提升系统整体性能，这种预处理方法即预编码技术。在空间调制系统中引入预编码技术，能够进一步提升空间调制系统的性能。本文对空间调制技术和预编码技术的联合设计方案进行研究，考虑二者的内在设计，充分发挥其优势，在保证空间调制系统传输速率的基础上提升性能。论文主要内容如下:
1)研究在多输入单输出(Multiple-input Single-output，MISO)场景中的预编码空间调制系统的设计方案，采用了相位旋转预编码技术，该技术无需改变发送信号功率，且与空间调制技术相结合可在改善系统性能的同时具有更低的实现复杂度。联合方案设计的核心是相位旋转预编码矩阵设计，而传统设计方案并未有效利用信道状态信息。本文充分利用信道状态信息，提出一种性能更优的相位旋转预编码矩阵设计方法，详细给出了方案的设计思路及其与传统方案的接收星座图对比，验证了所提方案对星座点间的最小欧氏距离的提升。最后，针对提出方案的误此特率(bit error rate，BER)性能和复杂度进行分析，并提供了所提方案与其他典型方案间的性能仿真比较。仿真结果表明，所提方案相比于其他典型方案可获得更好的系统性能。
2)研究MIMO场景中的相位旋转预编码矩阵设计及对应预编码空间调制方案设计。在MIMO场景下，每根发送端天线到接收端各天线存在多个信道，因此无法直接按照MISO场景确定信号经过每根发送天线的相位旋转值进而得到相位旋转预编码矩阵。本文首先分析介绍了可用于MIMO场景中的传统相位旋转预编码矩阵设计思路，但其设计复杂度过高，以降低复杂度便于方案实现为目的，在MISO场景中预编码空间调制方案设计基础上，进一步提出三种方法对MIMO场景中的信道进行预选择，随后采用所提预编码空间调制方案得到相位旋转预编码矩阵。最后给出了基于三种方法的预编码空间调制方案的复杂度以及性能仿真结果，并与传统方案进行了对比。仿真结果表明，所提方案经过信道预选后能在MIMO场景中保证系统性能，并且复杂度更低。