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非相干大规模多天线系统不需要瞬时信道状态信息(Channel State Information,CSI)进行调制解调的特性,能够有效地提高系统容量、降低系统延时和适应快变信道环境。移动蜂窝网络引入非相干大规模多天线系统构成的非相干网络能够支撑包含大量高机动性、低时延和高可靠性应用的超可靠和低延迟通信(Ultra-reliable and Low Latency Communications,uRLLC)场景实现。但在非相干网络中,同时频传输会造成用户间严重干扰,降低系统可靠性,影响性能提升。而用户星座图设计是非相干网络中降低干扰、提升性能的关键技术之一。论文围绕uRLLC场景,以非相干大规模系统为出发点,解决非相干技术应用于uRLLC场景的难题,通过设计星座图提高系统可靠性,使能多用户通信,同时研究了不同通信环境中的整体系统性能及其非相干检测技术。论文主要工作集中于以下几方面:(1)引入大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统模型,从uRLLC角度分析研究非相干技术的必要性,同时对现有的非相干大规模多天线系统进行理论介绍和分析,并通过对比分析验证基于能量调制的非相干大规模多天线系统的可行性和其亟待解决问题;(2)针对目前非相干大规模SIMO(Single-Input Multiple-Output,SIMO)系统可靠性较低的问题,提出一种基于最小化符号误码率(Symbol Error Rate,SER)的星座图设计方法,同时分析了当前非相干大规模SIMO系统的性能表现。此外,最优化算法可以为不同信噪比情况下的用户分配不同的最优星座图。仿真结果表明,基于最小化符号误码率的星座图设计可以显著地提升系统性能,应用于不同的通信场景,并能有效地减轻天线相关性对系统带来的不利影响;(3)针对非相干大规模MIMO系统无法多用户同时同频通信的问题,通过多用户联合星座图调制,提出一种基于最小化SER多用户联合星座图设计。通过分析当前非相干大规模MIMO系统的性能表现,基于最小化符号误码率,将原星座图设计的NP-Hard问题转化为可求解的遍历问题,最终提出一种次优星座图设计使得多用户通信在非相干大规模MIMO系统成为可能。仿真结果表明,通过在不同小区合理地分配正交码,不同用户有机地分配多用户联合星座图,不但可以解决小区间用户干扰,还可消除小区内用户间干扰。论文的研究可为uRLLC场景的上行链路传输方案提供参考。