1.1 移动通信的发展状况
继第三代移动通信系统成功开发，新一代无线通信（B3G，Beyond 3rd Generation和4G，4th Generation）系统的研究成为新的热点，可以提供的数据传输速率高达100Mbit/s以上，支持的业务从语音到多媒体业务，可以满足高移动速度环境的数据传输。随着“创新国家”战略的提出，我国也从国家战略的高度上，将“宽带无线通信网技术”作为重大项目，投入大量的研究力量，实现关键技术的突破和自主创新，以期在未来移动通信标准的竞争中继TD-SCDMA之后获得更大的主动权。相关的研究热点主要包括：先进的信道编码（Turbo码、LDPC码）、自适应编码调制（AMC）、混合自动请求重传（HARQ）、正交频分复用（OFDM）、多输入多输出（MIMO）天线技术等。
从1948年Shannon发表《通信的数学理论》到1993年Turbo码的提出，再到Gallager提出的LDPC码被重新发现，随机编码和迭代译码的思想越来越渗透到通信研究领域的各个方面，推动着整个学科的进步。Turbo码和LDPC码都是性能接近Shannon极限的好码，Turbo码已经被3G标准采用，LDPC码在某些方面具有更加优秀的性能，是目前实验中最接近Shannon极限的信道编码，也是下一代宽带移动通信系统中纠错编码的主要备选方案。
在2005年10月18日结束的ITU-RWP8F第17次会议上，ITU（国际电信联盟）给了B3G技术一个正式的名称—IMT-Advanced。ITU规定：IMT-2000技术和IMT-Advanced技术拥有一个空同的前缀“IMT”，表示移动通信：当前的WCDMA、HSDPA等技术统称为IMT-2000技术；未来的新的空中接口技术，叫做IMT-Advanced技术。
B3G无线通信系统需要在非视距范围内提供好的覆盖、可靠的传输、高的数据传输率和频谱效率。预计在2010年以后在终端高速移动、多用户和多蜂窝环境中，对数据率的需求达到2Mbps，在中等移动速度下将达到20Mbps，在低速移动速度下将达到50-100Mbps。
无线通信不同于加性高斯白噪声通道，因散射、反射、折射等而具有多径和衰落，还存在时间和频率的扩展，这些对数据传输率和通道容量都是限制。为此必须采用新的信号处理技术、新的接入方式和新的空中接口技术等。这就引出了新的天线分集技术—多输入多输出MIMO（Multiple Input and Multiple Output）天线技术，与单输入单输出（SISO Single Input Sing Output）天线系统相比，在散射环境下应用多输入多输出天线分集技术，可以减弱多径衰落的影响，提高信道容量并实现高数据速率，在有效利用频谱方面也可以发挥很大的作用，降低建立新无线网络的成本，优化网络服务质量，实现多技术标准网络的交叉协同运转，已经成为某些3G无线通信系统的强制标准，也必定被3G系统广泛使用。由此，MIMO技术已经成为无线通信系统的一个关键技术。
MIMO技术利用空间增加的传输信道，在发射端和接收端采用多天线同时发送和接收信号。由于各发射天线同时发送的信号占用同一个频带，所以在带宽不增加的情况下，系统容量比单输入单输出系统有成倍地增加，同时频谱利用率也能够得到提高。
广义的MIMO技术涉及广泛，主要包括发射分集技术和空间复用技术[1]。其中发射分集技术指在不同的天线上发射包含同样信息的信号（信号可能并不相同），从而达到空间分集的效果。近几年来，发射分集由于其只需在基站端增加天线，实现起来比较简单，因此受到了人们的关注。发射分集技术本质上有个共同点，那就是接收端不管采用什么方法都必须能够区分出来自不同天线的信号，使它们合并在一起，从而获得分集增益。
目前MIMO系统中使用的发射方式主要包括：贝尔分层空时结构BLSTA(Bell Layered Space Time Architecture)、正交空时分组码OSTBC(Orthogonal Space Time Block Coding)、空时格型编码STTC(Space Time Trellis Coding)。
这三种方案都是在接收端已知信道传输矩阵的情况下，采用迫零(ZF)、最小均方误差(MMSE)或者最大似然(ML)准则来进行译码。
1.2 空时编码技术
1998年，Alamouti 研究发现，在接收信噪比相同的情况下，采用发射分集，即在发射端采用多个天线发射信号，可以达到和接收分集一样的性能增益。这样，就不用在接收端增加天线数目，只需要在基站设置多个天线进行信号发送来改善下行链路通信质量，即基站到用户的通信质量。同时，Alamouti 提出了具有两根发射天线的系统，它是可以提供完全发射分集增益的第一种空时分组码，即Alamouti 编码 [1]。
空时编码的基本理论是Tarokh、Seshadri 和 Calderband 在1998年提出的一种基于发射分集的编码技术[2]。Tarokh 等人认为，如果在发射端采用适合多天线传输的编码技术，同时在接收端进行相应的信号处理技术，能获得很大的性能增益，这样就能够实现数据的高速传输。这一编码技术实质上是时间和空间的二维编码，因此被称为“空时码”。这是在Shannon极限定理指导下采用多维空间处理有效提高容量潜力的一个明显例证。在MIMO系统中空时编码可以使信息容量接近理论容量，能够有效的利用频谱资源、抵抗干扰，是一种比较实用的编码。空时编码在无线通信领域取得了广泛的应用和飞速的发展。
1999年，Tarokh在Alamouti研究的基础上，应用正交设计理论，提出了著名的空时分组码（Space-time block codes, STBC）。分组码的编码部分采用正交设计，因此可以得到最大的发射分集增益，并且，它的译码部分采用基于线性处理的最大似然估计，故具有很低的译码复杂度。空时分组码正是由于其简单的译码方法和较好的性能，是研究和应用最广泛的一种空时编码技术。目前，空时分组码已经用于改善无限局域网、GSM（全球移动通信系统 Global System for Mobile）的性能、提高GSM改进方案的传输速率，并且现已经被列入W-CDMA和cdma2000的标准，其中有：
1） 空时编码技术已经在移动通信和宽带固定无线接入中被采用。
2） CDMA2000 系统中采用了多种传输分集技术：多载波发送分集、正交发送分集和空时扩频传输分集。
3) WCDMA 提案中下行发送分集共有两种：时间切换发送分集和空时发送分集。
