随着人们对宽带无线通信需求的不断增加，宽带无线通信正向更高的数据传输速率、更大的覆盖范围、更好的移动性方向发展，这就对通信的容量与质量等方面提出了更高的要求。WMAN(无线城域网)技术的出现正好满足了这些要求。IEEE 802.16是WMAN技术的标准，它支持固定与移动的宽带无线接入，是解决“最后一公里”问题的最佳方案。近年研究表明，MIMO(多输入多输出)技术能显著增加信道容量，提高频谱效率，同时OFDM(正交频分复用)技术也因其简易的调制解调方式和均衡处理等优势受到广泛地关注。MIMO-OFDM技术的结合，作为下一代无线通信的物理层传输技术之一，能够对抗衰落并适应高信道容量、高比特信息速率等宽带多媒体应用地需求。在MIMO技术和OFDM技术的相关研究基础上，本文主要研究MIMO-OFDM技术的原理及其在无线城域网中的应用。在文中对MIMO-OFDM系统所涉及到的关键技术：MIMO信道建模、空时编解码、系统同步和信道估计做了详细的研究，并对其中的各种算法进行了仿真分析。此外，本文提出了一种切实可行的用于IEEE 802.16中的空时编码方案，仿真结果表明新方案具备良好的性能。全文最终搭建了一个完整的MIMO-OFDM系统仿真平台，使用了IEEE802.16工作组推荐的SUI信道模型，并对其中的每一部分都给出了仿真结果和性能分析。