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随着经济的增长、社会的进步和人们物质生活及精神生活水平的不断提高,新一代的移动通信系统期望能提供更高的数据传输率、更好的通信质量、支持更快的终端移动速度,满足这些要求的最有效途径是在系统中采用多根发送和/或接收天线的多输入多输出(MIMO)技术。业已证明MIMO系统具有比单输入单输出(SISO)系统大得多的信道容量。当发送端不具备信道状态信息时,空时编码是一种能充分利用MIMO系统信道容量的实用技术。空时编码在不同天线发送的信号间引入了时域和空域相关,可在不增加带宽和发送功率的情况下,极大地提高信息传输速率和改善信息传输性能。本文着重研究了MIMO系统中的空时编码和信号检测技术,完成了以下工作:提出了对角块正交代数空时(DBOAST)分组码,该空时分组码能达到1符号每信道利用的符号传输率,能提供满发送分集度,具有比对角代数空时(DAST)分组码更大的编码增益和等价信道容量;DBOAST分组码如采用球检测法进行检测,其检测问题可分解为规模只有原来一半的两个独立的子检测问题,减小了检测的计算复杂度。本文并且将Cayley变换与DBOAST分组码结合,对于接收端不具备信道状态信息的情况,提出了一种新的差分酉空时分组码编码方案。将网格编码调制与线状代数空时(TAST)分组码结合,提出了网格编码调制空时(TCMST)分组码。TCMST分组码具有满发送分集度和检测延迟小等优点;由于采用了TCM预处理,使得不同TCMST分组码码字矩阵间的最小距离达到了最大化,因此在相同信噪比情况下,TCMST分组码具有比TAST分组码更低的平均误比特率。同时,给出了TCMST分组码的网格球检测算法,该算法在迭代检测过程中利用了TCM的集分割映射原理与网格转移约束关系,使得每一检测分量候选符号集中所含符号的个数少于一般球检测算法,因而可获得更高的检测效率。给出了线性空时分组码可达到容量无损的符号传输率条件;对于满足条件的整数符号传输率,提出了一种容量无损满分集度线性空时分组码设计方法,由该方法设计得到的空时分组码为容量无损满分集度空时码,即它能提供满发送分集度,且含空时码等价信道容量达到MIMO系统容量;证明了许多已发现的容量无损满分集度空时分组码仅为该方法的特例。探讨了MIMO系统中信号检测问题。着重研究了MIMO系统中广泛采用的球检测法,在分析影响球检测法计算复杂度的因素的基础上,提出了带列交换QR分解预处理的球检测算法,该算法在预处理中通过列交换,优化各分量的检测顺序,在几乎不增加预处理计算复杂度的情况下,减小了球检测法中递归搜索的平均计算量;提出了一种低复杂度准最优的球检测算法,该算法结合各分量检测错误概率的下界估计各分量检测区间,有效地克服了一般球检测法中检测区间过度放大问题,可在略微降低检测性能的情况下,大大减小检测的平均计算量。