题目：MIMO-OFDM无线通信系统中提高可靠性传输技术研究

为了满足用户对于无线通信可靠性的要求，人们提出了分集的概念，并通过空时频（Space-Time-Frequency, STF）编码来获得时间、空间、频率/多径三个维度上的分集增益。由于在实际的物理环境下，考虑到多径效应，在无线信道中人们越来越关注MIMO-OFDM技术。在该技术下，保证系统传输可靠性的同时，不断探寻获得更高的传输速率以及降低接收端译码复杂度的方法。然而，对于物理场景模型的构建、传输可靠性和传输速率的折衷问题、降低接收端译码复杂度的方法等一直是研究MIMO-OFDM系统的挑战。本文分别研究了具有相关性的MIMO-OFDM系统、广义空间调制（Generalised Spatial Modulation, GSM）的MIMO-OFDM系统以及将循环延时分集（Cyclic Delay Diversity, CDD）技术与确定码字（Unique Word, UW）的OFDM技术相结合的MIMO系统的分集增益，以及获得分集增益的方法。论文主要成果如下： 1、研究具有相关性下频率选择性块衰落信道的MIMO-OFDM系统的分集增益。具有相关性的MIMO-OFDM系统模型跳出了传统的理想假设的框架，如：准静态或者 快衰落信道，广阔的天线距离，在发射端和接收端之间足够多的散射体以及传输路径可分等。在该系统中，信道的空间相关性是任意的，并没有Kronecker模型或者大角度下的相关性的限制。通过矩阵的哈达玛积、张量积和块矩阵等数学工具，我们计算了该系统可达的最大分集增益的上界，提供了空时频码字的设计准则来达到该上界。此外，基于LTE和802.11n标准中提出的衰落信道模型，将这两种系统的可达分集增益的理论值和仿真值进行比较分析。通过仿真结果验证了理论的正确性。最后，我们讨论了在特殊相关性衰落信道场景中的分集增益，可以看出，本文的结论包含了现有文献提出的结果，具有一般意义。 2、研究广义空间调制下的MIMO-OFDM系统的分集增益。 首先，我们将传统的广义空间调制下的MIMO系统进行扩展，提出了广义空间调制下MIMO-OFDM系统模型。进一步地，分析了该模型可达的最大分集增益的上界，并给出了STF码字的具体设计准则来达到该上界。此外，利用可获得满分集满速率的Sezginer码字模型，设 计了Sezginer准空频码字，并且提出了Sezginer STF-GSM MIMO-OFDM系统。对该系统的分集增益、最小码字增益距离、平均误比特概率、接收端复杂度等系统性能进行分析。通过分析研究表明，该系统可以通过Sezginer码字获得满分集满速率，同时接收端的译码满足线性复杂度；通过广义空间调制技术，可以提高系统的频谱效率，并且避免信道间干扰。综上，Sezginer STF-GSM MIMO-OFDM系统既可以保证传输的可靠性，又具有较高的传输速率。 3、研究CDD技术与UW-OFDM技术相结合的MIMO系统的分集增益。 我们提出了将CDD技术和UW-OFDM技术相结合时，在MIMO系统中传输信号的方法，并将其定义为CDD-UW-OFDM系统。在该系统中，每个OFDM块内，第一根发射天线发送一个UW长度为Nu的UW-OFDM信号，第i根发射天线发送相同的且经过循环延时的信号。对于这个系统模型，所有的发射天线传输的信号都满足UW-OFDM信号的形式。当循环延时参数满足一定的条件时，从所有的发射天线发送的信号在接收端可以等价成从一根发射天线发送的UW-OFDM信号。根据选择恰当的UW码字长度和循环延时长度，接收端通过线性最小均方误差（LMMSE）检测后，CDD-UW-OFDM系统可以得到满空间分集增益和满多径分集增益。 本文分析的具有相关性系统更加符合实际场景；空间调制下的MIMO-OFDM系统提供了既获得分集又提高传输速率的方法；CDD-UW-OFDM系统在获得分集增益的同时，降低了接收端的译码复杂度；这些都对无线系统传输可靠性的进一步研究提供了一定的理论支持。