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多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)传输技术可以在不占用额外带宽和不增加发射功率的情况下,提升整个系统的容量和频带利用率,是第四代(4th Generation,4G)通信系统的关键技术。大规模MIMO技术配置更多的天线,可以提供极高速率传输、端到端低时延、高移动性、高能效、大规模链接等服务,是第五代(5th Generation,5G)通信系统的关键技术之一。MIMO空时编码技术,同时利用空间和时间两个维度,能通过编码增益降低系统误比特率(Bit Error Rate,BER)从而提高信道容量。但不经过特殊设计的空时编码方案的译码复杂度会很高。针对这一问题,本文主要开展了一种低复杂度空时编译码方案的研究,在丰富了空时编码家族的同时,本文将所设计的空时编码方案还应用于大规模MIMO系统,也达到了降低译码复杂度的目的。首先,本文研究了现有的正交空时编码(Orthogonal Space Time Block Code,OSTBC)和准正交空时编码(Quasi-Orthogonal Space Time Block Code,QOSTBC)方案,在此基础上提出了一种构造简单的4×2 MIMO全速率、全分集QOSTBC方案。通过计算分析,所提方案具有最大的编码增益和最佳BER性能,并且所提方案的信道容量接近4×2 MIMO的理论信道容量。其次,针对译码算法,本文研究了OSTBC和QOSTBC的译码算法。其中4×2 MIMO下条件最大似然译码算法的译码复杂度为O(4M4.5),M为星座图尺寸。在此基础上,本文提出了三种低复杂度的译码算法方案:条件最大似然加连续干扰消除算法以及两种基于双重QR分解的算法。仿真结果表明,所提的第一种译码算法具有与条件最大似然译码近似的BER,复杂度为O(4M4)。而后两种基于双重QR分解算法的译码复杂度分别为O(8(?))和O(12(?)),虽然降低了译码复杂度,但BER性能较差。最后,在大规模MIMO全向STBC领域,针对传输速率,应用本文所提的方案可以获得两倍传输速率;针对译码复杂度,本文将STBC中的低复杂度译码算法应用到现有的全向STBC中。仿真结果表明,这些低复杂度译码算法方案是有效的,可以在大规模MIMO系统中应用。