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与相控阵天线阵列不同，MIMO多天线阵列中每根天线所传输的信号相互独立。利用这种新增的空间分集增益，MIMO多天线阵列能够获得更好的空间检测与定位能力。本文研究MIMO多天线发射系统的波束成形设计，重点研究通过优化MIMO发射机所采用的恒模序列，在产生与期望波束图近似的传输波束图的基础上，最小化空间波束的自相关旁瓣和不同波束间的互相关电平，所涉及的主要内容如下：1．将波束成形问题建模为发射信号受恒模约束的四次多项式问题。由于所建立的优化模型是非凸的，本文利用半定松弛技术以及秩最小化技术将其近似为一个可以在多项式时间内求解的凸优化模型，并分析了求解过程的算法复杂度。仿真结果表明，所设计的凸优化模型能够获得期望的波束图和较低的自相关旁瓣和互相关电平。2．为降低求解凸优化模型的算法复杂度，本文利用优化模型中发射信号具有恒模特征这一内在结构，将原限定优化问题转变为一个无约束优化问题，然后设计了基于L-BFGS拟牛顿方法的快速求解算法。理论分析和仿真结果表明，所设计的求解算法不但能获得期望的发射信号，而且与现有方法相比，计算复杂度大幅降低。