多输入多输出(MIMO)技术能在不增加系统带宽和发射功率的前提下大大增加系统容量,提高系统频带利用率和传输质量,改善系统的性能,成为未来无线通信系统的关键技术之一。已有研究表明,MIMO系统可以同时提供分集增益和复用增益,以提高传输的可靠性和有效性。分集增益与复用增益之间存在着定量的折衷关系,这种折衷关系是MIMO系统中所有编码方案所能获得的性能上限,反映了MIMO系统的资源分配情况。本文首先给出了MIMO系统的信道模型,从信息论的角度分析了MIMO系统的信道容量,显示出MIMO系统的性能优势。在此基础上,介绍了MIMO系统可以提供的分集增益和复用增益,探讨了独立同分布信道下的分集复用折衷关系。该折衷关系不但可以反映出MIMO系统的资源分配情况,也可以作为现有空时编码方案的评价标准,同时为实际系统空时编码和传输方案的设计提供理论指导。MIMO系统提供分集增益和复用增益是通过具体的编码方案来实现的。设计目标不同,具体的传输方案亦不同。本文选取了三种典型的编码方案,即基于分集增益最大化的Alamouti空时分组码(STBC)、复用增益最大化的分层空时码和满分集满速率的完美空时分组码,对它们的基本原理和分集复用性能进行了分析。在理解现有空时编码方案局限性的基础上,本文提出一种自适应混合空时编码方案,使用一部分天线发射全分集的Alamouti STBC,其余的天线发射全复用的完美空时分组码,将发射分集和空间复用联合起来,同时获得分集增益和复用增益,在两种增益之间寻求折衷。同时,发射端根据反馈信息自适应调整天线分配模式,以适应信道的变化。仿真结果表明,该方案获得了分集和复用的折衷,提高了系统的整体性能。