当前,无线通信正以前所未有的速度向前发展,以满足用户对视频、音频和多媒体娱乐等先进无线业务的要求。为突破频谱和功率等资源的稀缺性对无线通信进一步发展的限制,多天线技术应运而生,通过大力挖掘其特有的空间自由度,有效的提高了频谱利用率、增强传输可靠性、或者它们的一个折中。基于多天线系统的有限反馈与预编码技术,使得空时传输信号自适应于信道状态,以进一步提高系统的性能。对于有限反馈与预编码技术的设计,其关键在于如何在有限的反馈带宽上传输尽可能多的可靠信道信息和如何用有限的信道信息设计简单有效的预编码策略。本学位论文对分布式和集中式多天线系统的反馈方法设计、预编码矩阵构建、反馈量减少和资源优化分配等进行了深入的研究,并提出了一些创新性的策略,主要包括如下几个方面：研究了分布式多天线系统中基于量化码书的有限反馈与预编码技术。首先研究了分布式多天线系统的信道分布的特点,分析了码书设计所需要考虑的因素,并给出了一种二步码书设计方法,其可以在系统性能和设计复杂度之间取得一个很好的折中。然后,通过最小化空时码字的平均成对错误概率的上限,得到了一种不需要额外反馈信息的发射功率分配方法,这样可以进一步提高反馈信息的利用效率。根据信道的时间相关性,将信道状态的变化建模为一个有限状态离散马尔科夫过程,在此基础上得到了一种性能无损的基于子码书的反馈减少算法。此外,还根据各信道状态出现概率的非同一性,设计了两种性能无损和性能有损的反馈减少改进算法。从而,为分布式多天线系统提供了一套集码书设计、码字选择、功率分配和反馈减少于一身的有限反馈与预编码策略。研究了分布式多天线系统中基于角度域参数的有限反馈与预编码技术。首先分析了分布式多天线系统中无线信号传播的特点,分别为瑞利衰落信道和莱斯衰落信道建立了一个基于平均到达角、角度扩展、归一化接收天线距离和K因子等角度域参数的非Kronecker信道模型。基于这一信道模型,并通过最小化空时码字的平均成对错误概率上限,揭示了信道角度域参数与最佳预编码矩阵之间的内在联系,得到了一种基于信道角度域参数的预编码矩阵设计方法,这种方法具有反馈量少、处理时延小和鲁棒性高的优点。为了进一步减少预编码矩阵的设计复杂度,对空时码字的平均成对错误概率上限进行了渐进分析,分别得到了瑞利和莱斯信道衰落情况下高和低信噪比时的简化预编码矩阵设计方法。最后,对信道角度域参数与分集阶数和编码增益这两种重要的性能指标之间的关系进行了分析,并且发现,在相同条件下,这种基于角度域参数的预编码矩阵设计方法在莱斯衰落信道下可以取得比瑞利衰落信道下更好的性能,随着K因子的增大,获得的性能增益也逐渐增加。研究了集中式多天线系统中具有服务质量保证的有限反馈与预编码技术,并分别针对单用户和多用户这两种情况给出了相应的解决方案。对于单用户系统,基于有效带宽理论,揭示了在给定最大时延限制条件下,发射功率和反馈带宽之间的内在联系,从而可以根据系统特点对这两种稀缺资源进行联合优化分配。进一步,还分析了信道估计误差对系统性能的影响,并给出了相应的联合资源分配策略。对于多用户系统,’将无速率编码同多用户传输相结合,给出了多波束机会式波束成型和正交空分多址这两种有限反馈预编码传输策略,并得到了这两种传输策略基于系统参数的切换门限。然后,分别对两种传输策略情况下用户数与时廷限制之间的关系进行了分析,得到了满足时延限制时所能容忍的最大用户数。以最大化系统的净容量(即系统吞吐量与反馈量之差)为目标,得到了两种传输策略下的最佳反馈门限,只有接收信号质量大于这一门限的用户才需要反馈自己的信息,从而在系统性能和反馈量之间取得了一个很好的折中。