1.1研究的目的及意义

随着信息时代的发展，移动通信已逐渐发展成宽带无线通信的主要技术之一，现代通信系统不仅仅提高了我们的生活水平，更重要的是改变了我们的生活方式，且其涉及的领域更加广泛、技术含量也更高。随之而来的还有人们对于通信质量的要求也更加严格。1G是第一代移动通信系统，其最高速率为2.4kb/s，但是1G网络具有很多的缺点，如童话质量较差、可靠性较低和其容量也收到一定的限制。第二代移动通信网络是基于GSM的蜂窝系统，该网络在第一代的基础上又一定的改善与提升，且该网络使用的是数字信号，但是通话质量却依赖于传输的数字信号的强弱，并且不支持复杂的数据处理，如图像。随着2000年3G时代的到来，数据的传输速率大大提升，但是其建设及具挑战型，如需要较大的带宽和昂贵的终端。4G作为下一代的通信，提供了更快的数据速率和更高质量的视频流，但是与前几代网络相比，4G仍然是你存在一定的问题，如较大的功耗和过高的成本。以上的问题都急需解决，而5G总体而言就是要提供完备的无受限的无线通信系统，5G网络的目的就是为了给更过用户提供更高的数据速率业务，且对于频谱效率的要求也进一步的提升，为了实现该目标，5G网络必须具有耿强的频谱管理机制，而且要在改善频谱效率的基础上降低成本。

由于频谱资源的紧张、多径衰弱和多用户干扰的影响，提高频谱利用率迫在眉睫。在衰弱信道中使用MIMO系统能显著的增加系统容量。在无线通信系统中，提高频谱效率也是通信系统设计的目标之一，而对于可用的频谱，系统所需的误码率性能将限制频谱效率，而OFDM系统用一组相互正交的子载波来传输用户数据，这样可以有效的消除频谱选择性衰弱信道中接收信号的码间串扰，同时还可以给系统提供更高的频谱效率。自适应调制（AM）也是一种用于提高无线通信系统频谱效率的有效技术，而且自适应调制特别适合基于OFDM技术的系统，每个子载波可以根据自身的信道状态，独立的使用一个调制编码方案（MCS），能有效的提供系统的吞吐量。因此多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）系统和自适应调制（AM）技术已逐渐成为研究的热点，而自适应调制的MIMO-OFDM系统是5G移动通讯的必用技术，能使系统在保证所需的误码率的基础上取得最大的频谱效率。

1.2国内外研究现状

MIMO技术的实现方式主要有空间分集MIMO技术和空间复用MIMO技术，空时编码（STC）开始于发射分集的研究。OFDM技术并不是一项全新的技术，而是由多载波调制（MCM）发展而来，于1970年衍生出大规模子载波和频率重叠技术的OFDM系统。近年来，随着信息时代的发展，随之而带来的各种问题与技术上的要求，OFDM技术逐渐引起了学者的注意。由于OFDM系统具有较好的对抗ISI、抗多径衰弱和频谱利用率高的特点，以及MIMO技术所具有的极高的频谱利用率，使得两者的结合成为一种必然。

同时也引起了国内外学者的深入研究。Sampath和Talwar提出了4G中的第一个MIMO-OFDM系统方案；Lee和Williams提出了STBC和SFBC分别与OFDM结合的方案。同时国内许多学者也对STBC、OFDM、MIMO-OFDM技术进行了深入的研究。如武刚和张雷给出了快衰弱信道中STF分组码的设计方案；蒋慧娟、谭笑提出了可变发射分级增益的空时/空频调制编码新方案。另外还有很多研究者都在这些方面做出了努力。而且在MIMO-OFDM系统中采用自适应技术也有非常多的研究。

2. 研究的基本内容与方案

自适应调制的MIMO-OFDM系统是5G移动通信的必用技术，MIMO-OFDM系统能充分的利用时间、频率、空间这三种分集技术，其在提高传输效率和可靠性方面都极具优势。本毕业设计将设计一个含自适应MQAM调制（包括16QAM， 64QAM和256QAM）的OFDM系统。

首先，此次报告对SFBC编码技术进行简单的分析和说明，并简要的分析SFBC码的设计准则及原理及其编码增益。

其次再对自适应调制与编码（AMC）技术进行简要的分析和说明，自适应技术是一种提高无线通信系统频谱效率的重要技术，在一个使用自适应调制与编码的通信系统中，接收机需要执行新到质量估计，然后将信道的状态信息反馈给发射机，然后发射机在调整系统的调制和编码方案，从而使通信系统时钟保持最佳的频谱效率和所需的通信质量。而且，AMC特别适合基于OFDM技术的系统。采用空频分组编码(SFBC)的空间分集多输入多输出(MIMO)—正交频分复用(OFDM)系统中对 OFDM子载波进行分组使用时，基于空频编码的码字结构和信道质量估计对天线进行分组，进而针对不同天线组的的不同子载波组选择适合的调制技术，以实现在保证接收端所需误码率的前提下，尽可能提高系统的频谱效率。一个自适应调制与编码的通信系统的基本结构如图1所示。

空频分组编码的每个码字是一个2维的复数矩阵，如果按列加载给不同的天线，对应空频分组编码输出的每个码字，如果按列具有分组结构，发射机首先对发射天线进行分组。如对输入编码器的复数符号 s1、s2 、s3 和s4 ，码字采用图 2所示的 的分组编码，则对应码字的 4个列，系统总共使用 4个发射天线口,如图2所示。