1.1研究的目的及意义

移动通信的的出现使得人类通信的最终目标——任何人可在任何时间和任何地点与任何人达成任何形式的通信成为了可能，因而无线移动通信一直是通信领域的研究热点之一。

从第一代移动通信的出现到第五代移动通信系统即将投入使用，前后经历了近四十年的时间。其中，第一代移动通信系统（1G）使用模拟技术，主要提供语音通信的服务，并且有着容量低、频谱效率低、易受干扰种种缺陷。为了改善移动通信的性能，第二代移动通信系统（2G）使用数字信号处理技术，与第一代相比，第二代移动通信系统频带利用率、系统容量、抗干扰能力都得到了有效的提升。随着人们对于数据传输速率以及通信质量要求的进一步提高，第三代移动通信系统应运而生，第三代移动通信系统（3G）使用的三个主流技术标准为WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA，这三种主流技术标准使得移动通信系统服务质量高、成本低、频谱利用率高等优点，但是3G的三种主流标准之间存在的不兼容性以及人们对数据传输速率需求的进一步提高促进了第四代移动通信系统（4G）的产生。4G主要使用了OFDM和MIMO技术，这两种技术的使用极大地提高了系统容量以及频谱利用率。同样地，即将投入使用的第五代移动通信系统（5G）将进一步提高移动通信的性能指标，而大规模MIMO技术是提高频谱效率的关键技术之一。

MIMO无线通信技术中，传输系统的收发端都使用了多根天线，这也是构成MIMO最基本的要素。多天线的优势在于充分利用了空间维度，对于多根天线，既可以使用空间复用技术获得复用增益从而提高系统的传输效率；同样也可以使用空间分集技术获得分集增益，降低系统传输的误码率；更进一步地，可以考虑将复用与分集技术结合使用从而同时获得复用增益与分集增益。本文将主要对大规模的MIMO系统行研究，考虑在天线数目大于8时，如何充分利用天线数目，同时使用复用与分集技术，使系统不仅有高的传输效率并且还有低的误码率，并使用MATLAB仿真验证系统的有效性。

1.2国内外研究现状

早在1908年，意大利人马可尼就提出了使用多天线系统来抵抗信道衰落。1998年，贝尔实验室提出LSTC（Layered#8194;Space-Time#8194;Coding），利用多根发射天线实现数据流的多路并行无线传输，能让数据传输效率提升到40bps／Hz以上，这也是最早的空时编码。Alamouti于1998年提出了发射分集方案，该方案将信号经过简单的编码后通过2个天线同时发射，则获得与双天线接收分集方案相同的性能。Tarokh等人在此基础上提出了空时网格编码(STTC，Space-Time Trellis Coding)技术，STTC将Alamouti与网格码调制技术相结合。随后又出现了Alamouti方案和正交编码技术结合的正交空时分组编码（OSTBC，Orthogonal Space-Time Block Coding）。以上编码技术大都单独考虑了如何使复用或者分集增益最大化。Lizhong Zheng最早提出，单纯考虑分集增益或复用增益并不能衡量一个系统的性能，而应该综合考虑两者。在文中，他还给出了SU-MIMO中三种不同的信号发送策略下二者之间的制约关系表达式及仿真结果分析。

在国内，一些学者也对分集与复用的折中展开了相关的研究。赵传钢等在两发两收的最优空时码设计的基础之上，将其推广到收发端天线数目相同的情况，设计出了一种空时编码的具体方案，并且验证了在高阶调制方案下的性能与某些最优码相同。段晓霞在论文中对大规模无线MIMO的分集和复用折中增益展开分析，并进一步分别推导和分析了高信噪比及有限信噪比条件下系统的分集复用折中性能。

总体来说，对于分集技术和复用技术的联合使用，还有很大的研究空间。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容和目标

研究的基本内容。本文将基于空时编码技术、无线MIMO技术，在前人已有的研究基础之上，研究在大规模MIMO系统中如何充分利用天线数目，联合使用分集和复用技术，使移动通信系统同时获得高的传输效率和低的误码率。研究目标。考虑在天线数目大于8时，完成联合使用分集复用技术的大规模MIMO系统的的理论方案设计，使用MATLAB仿真验证可行性，观察传输效率和误码率之间的关系，完成资料整理和论文编写。