为了充分利用有限的无线频谱资源,国内外的众多移动通信专家和学者都建议采用基于正交频分复用(OFDM)调制技术的多输入多输出(MIMO)空时频编码结构作为未来宽带移动通信系统的基本传输模型,以提供更多高传输速率、高服务质量的移动多媒体业务。　　 研究发现,在MIMO-OFDM系统中,合理的空时频编码方案能够获得系统的空间和频率分集增益,有效提高整个系统的容量、误码性能和抗衰落能力。但现有的多数空时频编码方案却普遍存在编码及检测结构复杂、非相干传输系统中频谱效率过低的严重不足,因而很难在实际系统中得以应用。本文围绕这些尚待解决的难题,结合已有的研究基础,对宽带移动通信系统中的若干空时频编码关键技术进行了深入研究,得到如下研究成果:　　 (1)结合循环延迟分集(CDD)的优势,分别对能获得全分集增益和实现高速率传输的空频编码方案进行了研究。　　 ·提出了基于循环延迟的全分集空频编码方案。该方案通过对系统内所有载波的合理分组,在相关性较弱的载波上完成频域编码,进而获得系统的最大分集增益和编码增益。对于不同发射天线数的情况,该编码方案都具有统一的传输模型和接收机结构,有利于减轻接收端的设计负担。　　 ·为了实现高速率的传输,提出了基于天线分组的循环延迟空频编码方案。在该方案中,若干并行的数据流在不同的天线分组内传输,而各分组内的空频编码则可采用循环延迟方式完成。研究发现,通过选择适当的循环延迟方式和分组间编码方法,该方案能在获得全空间分集增益的同时,实现低检测复杂度的空频编码传输。　　 (2)为了在发射端和接收端都不知道信道状态信息的情况下,完成高速率的差分传输,本文针对不同的多天线系统,提出了多种速率嵌入式的差分编码方案。　　 ·针对单载波多天线系统,提出了速率嵌入式的差分空时码。该方案在时域内交替差分传输低速率和高速率的消息矩阵。其中,低速率消息矩阵的差分传输仍采用传统的迭代方式完成,而高速率消息矩阵则不参与差分迭代,避免了因传输矩阵出现很大相关性而引起的误码性能下降问题。仿真结果证实,与传统的差分空时码相比,速率嵌入式差分空时编码方案能够在获得更高频谱效率的同时,获得更好的误码性能。　　 ·针对宽带MIMO-OFDM系统,提出了速率嵌入式差分空时频编码方案。该方案在空间和时域完成空时编码,在频域实现嵌入式的差分传输,从而能够在提高频谱效率、改善误码性能的同时,增强整个系统抵抗信道快衰落的能力。　　 ·针对差分空频编码系统,提出了基于分组循环延迟分集技术的速率嵌入式差分空频编码方案,以实现高速率、高可靠性的差分传输。该方案具有简单的低速率消息矩阵设计过程,高速率消息矩阵则可采用任一种全速率的编码矩阵构造。因此,该方案极易实现任意天线数下的高速率差分空频传输。　　 ·为了进一步提高差分多天线系统的频谱效率,提出了速率嵌入式的双向差分空时频编码方案,在时间和频率两个方向同时差分传输高速率的消息矩阵。与单向差分系统相比,双向差分空时频编码方案确实能够获得更高的频谱效率,更适用于宽带MIMO-OFDM系统中的高速率差分传输。　　 (3)提出了一种改进的分组串行干扰抵消(GSIC)检测算法。该算法通过对相邻组间少量最优和次优估值的联合检测,能够在不显著增加算法检测复杂度的前提下,提高各组检测符号的可靠性,进而明显改善整个算法的检测性能。在分组数为2的检测过程中,提出的检测算法可以获得近似最大似然检测的误码性能。　　 (4)针对采用GSIC接收机的分组空时编码系统,提出了一种迭代的传输功率分配算法。该算法采用分组干扰抑制滤波器,通过对其他组信号干扰和噪声的抑制,分离出当前组的传输信号。在所有传输符号总发射功率一定的条件下,各传输符号对应的功率分配系数按照信道信息进行联合迭代更新。通过功率分配,接收端得到的各检测符号具有相同的信干噪比性能。仿真结果证实,提出的功率分配算法经过少量次数的迭代即能快速收敛到平衡点。与现有基于单符号串行干扰抵消的功率分配算法以及固定比率功率分配算法相比,在采用分组串行干扰抵消接收机的分组空时编码系统中,提出的迭代功率分配算法能够获得更优的误码性能。　　 综上所述,本文重点研究了宽带移动通信系统中基于循环延迟分集的空频编码方案、非相干传输系统中的高速率差分传输方法、基于分组串行干扰抵消的MIMO检测和功率分配算法,并针对各研究问题提出了相应的改进策略,具有一定的理论探索意义和潜在的应用价值。