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多天线技术(MIMO,Multiple-Input-Multiple-Output)将无线信道中散射路径等效为多个相互独立的并行传输信道,用于传输信息,能够在不额外增加系统带宽的前提下有效地提高系统的传输速率;基于多天线阵的空时编码技术是达到或接近MIMO无线信道容量的一种可行方法,尤其是空时频编码能够利用空间、时间和频率三维的分集增益来进一步提高信息传输的可靠性;正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术能够在频率选择性衰落信道下有效对抗多径衰落。因此,将空时频编码与多天线正交频分复用(MIMO-OFDM)系统相结合,在带宽和功率受限条件下减少多径衰落的影响,实现高容量、高可靠性的通信传输成为宽带无线通信领域的重要研究课题之一。本文首先概述了MIMO技术、OFDM技术及空时编码技术的背景和研究现状,然后建立MIMO信道模型,并针对不同的信道计算相应的信道容量;基于空时编码、空频编码与OFDM结合方案的性能分析结果,进一步研究了空时频编码的性能和设计准则,并对MIMO-OFDM系统中空时频网格码和空时频分组码的编译码方案进行了具体分析;最后提出了一种在频率选择性衰落信道下能够获得最大分集增益的正交空时频编码(OSTFC,Orthogonal Space-Time-Frequency Code)方案,并以二进制卷积码为外码,OSTFC为内码设计了一种适用于MIMO-OFDM系统的串行级联正交空时频编码方案(SCC-OSTFC,Serially Concatenated Convolutional Orthogonal Space-Time-Frequency Code),该方案能够在较低的译码复杂度下获得最大分集增益及编码增益。仿真结果表明,所设计的串行级联正交空时频码在频率选择性衰落信道中具有更好的误符号率性能。