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空间调制技术(Spatial modulation,SM)作为一种新的多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)通信技术,目前正是无线移动通信领域热门研究领域。它既通过传统调制来传送信息比特,又通过激活不同位置的天线索引来传输携带的信息比特。另一方面,由于高速铁路(High-speed railway,HSR)独特的通信场景,为了改善现有的HSR通信系统性能,一种做法就是把SM技术引入到HSR通信系统中,这种将SM应用在HSR通信中目前是学术界的研究新的热点,它能很好的提升HSR通信系统的整体性能。本文深入研究HSR通信场景下的空间调制及其相关技术理论。本文首先对高铁通信场景SM的基本理论知识做了详细阐述,并且分别提出了面向HSR通信场景下的多天线组的广义SM方案和多天线组的增强型SM方案,两种方案一种是基于广义SM,另一种基于增强型SM,即便是两种完全不同的通信方案但均有着异曲同工之处。高铁通信场景多天线组的广义SM技术是将天线分组和GSM技术相结合,这种思路在不影响系统其他性能时可以显著提升高铁通信系统的容量。高铁通信场景多天线组的增强型SM方案是在多天线组内结合主星座和辅助星座调制技术,这种构思可以增加天线和调制映射组合数,并且显著改善高铁通信的系统的容量等整体性能指标。总之,这两种技术方案都可以解决高铁通信系统的信息速率瓶颈的问题。仿真结果表明所提的两种高铁通信SM技术方案可以明显提升现有通信系统的信息传输速率等性能指标,并且具有很好的鲁棒性。其次,根据传统的双符号SM和单符号SM方案特点并且结合HSR特殊的场景,提出了一种新颖的高铁通信三符号SM方案。高铁通信三符号SM方案基本原理是在不同时隙发射单个调制符号或者两个角度旋转最优的调制符号来传输数据,这种做法不仅可以提升高铁通信系统的容量而且由于采用最优角度旋转抗干扰能力也有所增强。因此所提技术方案,不仅信息传输速率显著改善,接收机复杂度等性能相对于特定的SM技术也有所改善,而且整体性能取得良好的折衷。仿真结果进一步表明所提三符号SM方案能够很好地应用在高铁通信场景中,改善现有高铁场景通信技术的不足等,是一种十分有潜力的高铁通信技术。