未来移动通信系统的发展趋势之一便是数据传输速率得到极大提高同时无线频谱资源会得到更充分地利用。由于多输入多输出(MIMO)技术能够提高系统容量即增加频谱利用率,因而得到越来越多国内外学者的关注。业界普遍认为,它将很有可能成为下一代移动通信系统中的关键技术之一。本文对MIMO技术中的信道估计、空时编码和单载波频域均衡技术(SC-FDE)及其在FPGA上的实现进行了深入的研究,主要工作如下:1.研究了MIMO频率选择性衰落信道的估计方法,并对理想周期自相关训练序列辅助下的信道估计方法进行了仿真、比较;2.研究了2发MIMO系统的时域分集合并与频域均衡技术,并将Alamouti的发射分集方案进行了推广,给出了一种频率选择性衰落信道下的高速率空时编码和频域均衡解码方法。具体给出了4根发射天线、M根接收天线MIMO系统的发射编码方法和接收端的频域均衡和解码方法;3.根据所要实现的信道估计算法的特点,提出了简化运算量的实现方案。分别在不同的硬件实现优先原则下实现不同的模块,并在模块间进行比较,选择适合MIMO试验验证系统的模块实现方案;4.实现了在不同优先原则下的4发2收MIMO系统的频域均衡模块,并对不同的模块进行比较,给出了MIMO试验验证系统最终采用的实现方案。