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大规模多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技术通过增加基站侧天线数目,能够显著提高系统频谱效率和能量效率,是第五代移动通信系统(5thGenerationMobile Communication Systems,5G)的关键技术之一。空间调制(Spatial Modulation,SM)技术作为一种新型多天线传输技术,只采用单一的射频链路,避免了传统MIMO系统中存在的干扰与同步问题,而且能够在保证系统频谱效率的同时提升能量效率。本论文从发送端数据传输的优化设计和接收端低复杂度检测两个方面,对宽带大规模MIMO系统空间调制相关技术展开研究。首先,研究了大规模MIMO空间调制技术。分别围绕SM技术的调制原理、大规模MIMO SM系统模型、接收端检测方法介绍了大规模MIMO SM系统,并利用能量效率和误比特率(Bit Error Ratio,BER)两个性能指标对大规模MIMO SM系统与传统大规模MIMO系统进行了比较,分析和仿真表明,在相等的频谱效率下,大规模MIMOSM系统能够实现更高的能量效率和更优的BER性能。此外,在BER性能和复杂度两个方面针对大规模MIMO SM系统接收端几种检测方法进行了仿真与分析,并总结了各种检测方法的优缺点。接着,研究了大规模MIMO子载波索引调制(Subcarrier Index Modulation,SIM)正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术。针对现有 SIM 技术频谱浪费的问题,改进了发送端数据传输方法,并将其应用到大规模MIMO OFDM系统中,建立了大规模MIMO SIM-OFDM系统模型,并提出了在理想信道状态信息(Channel State Information,CSI)和存在信道估计误差两种场景下的广义近似消息传递(Generalized Approximate Message Passing,GAMP)迭代检测方法。通过理论分析和计算机仿真,在频谱效率、能量效率、峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)以及BER性能方面评估了大规模MIMO SIM-OFDM系统性能,结果表明,改进的SIM-OFDM技术能够在保证OFDM系统频谱效率和BER性能的同时提升能量效率和PAPR性能。此外,仿真结果表明,相比于MMSE检测方法,针对大规模MIMOSIM-OFDM系统两种CSI场景下所提出的GAMP检测方法均能够以相对较低的复杂度实现更优的性能。最后,研究了大规模MIMO空频索引联合调制(Space-Frequency Index Modulation,SFIM)技术。将SM技术与SIM-OFDM技术相结合,提出了一种SFIM的发射端数据传输方法,并将SFIM技术应用到用户端配置多天线的大规模MMO OFDM系统中,建立了大规模MIMO SFIM系统模型。在此基础上,分别在理想的CSI和存在信道估计误差两种场景下,推导了适用于大规模MIMO SFIM系统的最小均方误差(Minimum Mean Squared Error,MMSE)检测方法和GAMP检测方法。仿真结果表明,相比于大规模MIMO SM OFDM系统,所提大规模MIMO SFIM系统能够在不损失频谱效率和BER性能的条件下,提升系统的能量效率。此外,在大规模MIMO SFIM系统中,相比于MMSE检测方法,两种CSI场景下所提出的GAMP检测方法均能够以相对较低的复杂度实现更优的性能。