摘要：中国目前已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网,为满足高速铁路宽带无线以及多媒体通信的需求,国际铁路联盟已经制定从GSM-R到LTE-R演进的策略。发送端预编码作为3GPP LTE协议标准的一部分,依赖于准确的信道状态信息,能够提供分集增益和显著提高信道容量,同时简化接收端的信号处理从而提高系统性能,目前大家的研究主要集中在低速场景。高速覆盖场景对LTE系统性能影响最大的是多普勒效应,此时通过反馈或者互易性获得的信道状态信息已经过时不再准确,本文从克服预编码对信道状态信息的需求入手,研究高速铁路环境下LTE下行链路预编码。本文首先介绍预编码的理论知识,然后从两个方面着手,第一方面对现有的LTE协议中预编码方案研究分析比较,选择适合高速铁路的预编码方案—基于大延迟循环延迟分集的开环空间复用并着重研究,给出了码本和时延参数设计的具体过程和分析,并在高速铁路场景下仿真实现。第二方面研究不需要信道状态信息的空时编码作为预编码方案,研究的酉空时、差分空时和差分酉空时以及双差分空时编码,最后在前面基础上提出了一种双差分酉空时频联合OFDM编码方案,通过分别在OFDM系统的子载波之间和OFDM符号之间引入差分编码,有效抵抗时间选择性衰落和频率选择性衰落,可以应用于任意天线数目的MIMO系统且复杂度较低,更重要的是对多普勒频移显示良好的鲁棒性,在高速铁路场景下仿真性能良好。之后在文中介绍了LabVIEW+USRP软件无线电平台,并基于此平台设计DDSTF-OFDM发射机和接收机,实现了OFDM收发系统并对该系统进行功能和性能测试。