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宽带无线通信是现代通信发展的主要方向,持续高速的业务需求增长刺激着新的通信技术不断产生。这些技术大多来自于现有技术的创新应用以及多种技术的互补与融合。正交频分复用(OFDM)技术将高速数据传输业务转化为低速数据传输业务,拉大了码元周期,有效地将复杂的频率选择性信道为平坦衰落信道,从而改善了频域信道。研究中发现,多径效应的存在,严重恶化了OFDM系统的性能,多输入多输出(MIMO)技术能充分利用空间中存在的多径信号来提高通信系统的容量或增强系统的鲁棒性,且无需增加系统带宽。但是,MIMO技术的具体实现方式是基于平坦衰落信道的,这就限制了MIMO技术在宽带通信中的运用。MIMO与OFDM技术的有效结合,能极大地克服各种的局限性,使其优势得到充分的发挥。因此,MIMO-OFDM技术成为近年来研究的热点,且被选定为下一代移动通信和网络接入标准中的核心技术。本文对MIMO-OFDM系统的关键技术进行了广泛研究,并主要对MIMO系统的系统容量,MIMO-OFDM系统的信道估计技术以及MIMO技术具体实现方式——空时编码进行了深入探讨,得出相关结论,并仿真验证了其正确性,以期为宽带无线通信的发展提供参考。论文的主要工作与贡献如下:1、给出了MIMO信道容量的研究方法和相关的数学模型,并重点对同频干扰条件下的MIMO系统容量进行了深入分析并得出了重要结论,即影响MIMO系统容量的因素本质为增加了有效的空间物理射频链路,有效的空间物理射频链路等于空间中存在的实际物理信道矩阵的秩。基于此结论,分析了多用户环境下MIMO系统的容量,主要分析多个干扰用户低功率发射以及少数个干扰用户高功率发射的系统中断容量,得出了系统中断容量与干扰用户数目、干扰用户天线数目、干扰噪声比(INR)的关系。2、研究了基于MIMO-OFDM系统的信道估计技术,设计了相应的信道估计器。本文讨论了最大似然估计(MLE)和最小均方误差(MMSE)估计两种线性估计方法,分析了MIMO-OFDM信道估计与以往单输入单输出(SISO)-OFDM信道估计的差异,并研究了二者之间的转换关系,而后设计了MIMO-OFDM系统的信道估计器。利用3GPP空间信道模型(SCM)对所设计的信道估计器性能进行了仿真分析,验证了其优越性。3、深入开展了空时编码技术的研究,并提出空频编码(SFBC)-OFDM系统的干扰消除算法。该算法估计并去掉了接收检测信号中ISI,进而还原发送信号,估计并去掉了接收信号中的ICI,通过两个过程的迭代逐步还原信号。仿真表明,在不同尺度的选择性衰落信道中,该算法非常有效地降低了相邻符号间干扰以及相邻载波间干扰,从而改善了系统的误码率性能。