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随着通信技术的不断发展,第五代通信系统(5G)需要满足多种终端设备同时接入和多样化的业务需求,以及系统频谱效率(Spectral efficiency,SE)与能源效率(Energy efficiency,EE)的平衡,最终实现真正的绿色通信。传统MIMO系统存在信道间干扰和多天线同步难等问题,空间调制(Spatial Modulation,SM)方案独创性地将输入比特与发射天线序号构成一种映射关系,来承载一定的发送信息,有效地均衡了系统的SE与EE指标。本文主要基于SM的多天线传输方案进行相关研究,并针对其系统单层星座调制存在的缺陷,以及更有效地均衡接收机的BER性能与计算复杂度两个重要指标,提出相应的优化与设计方案。论文的主要研究内容及创新点如下:1.结合分层叠加编码(Superposition Coded Modulation,SCM)技术的线性编码结构,将其与SM系统的星座调制结合设计了分层叠加编码空间调制(Superposition Coded Modulation-SM,SCM-SM)系统,即将用于星座调制的比特分成几个层进行独立编码和调制,再通过线性叠加。针对其分层结构,本文提出了连续干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)信号检测,该方案在低传输速率系统下可以获得近似最大似然(Maximum Likelihood,ML)的BER性能。2.在高速率传输的SCM-SM系统中,SIC检测方案的BER性能不满足要求,其主要原因是第一层的激活天线索引解调错误导致的。为获得更好的BER性能,本文引入迭代的思想,进一步提出迭代分层检测(iterative layered detection,ILD)方案,即通过迭代第一层解调出的候选组合集符号进行逐层解调。仿真结果表明,在传输速率为7bpcu(Bits per channel use,每通道传输位数)和9bpcu时,相对于最大似然(Maximum Likelihood,ML)计算复杂度分别降低了50%和68.8%,且系统性能都近似ML。3.进一步对广义空间调制(Generalized Spatial Modulation,GSM)方案进行相关的分析与研究,将SCM方案应用于每根激活天线上的星座调制,设计了分层叠加广义空间调制(Superposition Coded Modulation-GSM,SCM-GSM)系统。最后,将ILD方案应用于该系统接收端,有效地均衡了系统BER性能和复杂度。4.基于实验室现有的信号处理平台分别对SCM-SM系统和SCM-GSM系统接收端的ILD方案进行DSP实现,并通过实际系统的BER性能、硬件内存资源占用情况以及运行效率等方面对该检测方案进行综合评估。