文 献 综 述
1 研究的背景和意义
无线通信已经成为全球发展最迅速、应用最普遍的技术之一。上世纪80年代，第一代移动通信技术标准诞生，采用模拟技术和频分多址技术，但其仅限于提供区域性的模拟语音业务。为了满足提高语音通信质量的需求，上世纪90年代，第二代移动通信技术发展起来，采用基于时分多址的全球移动通信系统和码分多址技术，提供了更高的网络容量和话音质量。本世纪初，人们使用移动设备进行语音和数据通信的需求增加，第三代移动通信系统应运诞生，它将无线通信和互联网技术全面结合，包含CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA三种标准，但仍然很难支持高速率通信。2012年，国际电信联盟在无线通信会议上正式审议了LTE-Advanced和Wireless MAN-Advanced(802.16m)，令其作为IMT-Advanced，即第四代移动通信技术（The fourth Generation mobile communication Networks, 4G），的国际标准。4G采用了正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）技术、多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）技术、智能天线技术、软件无线电（Software Defined Radio, SDR）技术等新型技术[1]，其关键思想是无缝漫游并链接到高度集成的异构网络[2]。
第五代移动通信技术（The fifth Generation mobile communication Networks , 5G）是移动宽带网络的最新发展，其三大应用场景为增强移动宽带、 海量物联、高可靠低延时链接，采用了大规模MIMO技术、高频通信、重点区域超密集组网等关键技术[3]。目前，5G发展已进入最后阶段，学术界对开发下一代网络的兴趣日益浓厚，预计未来十年将致力于发展第六代移动通信技术（The sixth Generation mobile communication Networks, 6G）。2019年，中国正式启动6G研究。文献[4]预测，6G将包括三个主要方面：移动超宽带、物联网、人工智能。大规模MIMO技术在提高吞吐量、增加辐射能效、使用廉价的低功耗组件、减少延迟，简化介质访问控制（Medium Access Control, MAC）层等方面具有极大优势[5]，在6G研究中潜力巨大。
文献[6]将传统的MIMO技术分为三类。第一类通过最大化空间分集来提高功率效率，例如使用延迟分集。这种情况下，容量提高是由分集增益引起的，分集增益降低了相同频谱效率下的误码概率。第二类利用发射机的信道知识，使用奇异值分解信道矩阵，并分别在发射机和接收机处使用单一矩阵作为预滤波器和后滤波器，以实现容量增益。第三类使用分层的空时方法在天线上传输多个独立的数据流以增加容量，例如贝尔实验室的分层时空（Bell Labs Layered Space-Time, BLAST）技术，它在一个带限的无线信道内，通过多天线技术充分利用空间复用，使得信道容量随着天线数的增加呈线性增长，有着极高的频谱效率[7]。
上述传统MIMO技术均具有高信道间干扰（Inter-channel interference, ICI）、高难度的天线间同步（Inter-antenna synchronization, IAS）、系统性能与接收机复杂性之间难以权衡、发射天线的数量必须小于或等于接收天线的数量等缺陷。空间调制（Spatial Modulation, SM）作为一种新型的MIMO技术受到重视。SM-MIMO的基本思想是把准备发送的信息比特块分成两个子信息块，其中一个子块的信息包含经过调制的信号,另一个子块的信息与所选天线的索引号有关。在每个时隙内，只有一个发射天线处于工作状态，对于拥有根发射天线的通信系统来说，处于工作状态的发送天线传输的信息比特为[8]。由于无线通信系统信道的随机性，不同发射天线的信道环境各不相同，这种差异性使得接收端可以对发送的信息比特流进行区别[8]。
SM技术的主要优点有：
1.因为在每个时隙内只有一副天线被激活，SM很好的消除了ICI和IAS问题，降低了射频开销和功率消耗[9]。
2.利用天线序数携带比特信息，在一定程度上提升了频谱效率和能量效率[9]。
3.如果接收天线数量小于发送天线数量，SM方案仍然可以高效地运转，因此SM适用于低复杂度的移动单元的下行链路设置[8]。
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