多输入多输出（MIMO）通信系统是指在发射端和接收端同时采用多副天线的无线通信系统。多输入多输出是相对于传统的单输入单输出无线通信系统提出的，下一代无线通信标准已将其作为核心技术之一。通过在空间中多条独立衰落传输信道的构建，MIMO技术可以极大地提升通信系统的信道容量。在国内外相关研究工作的基础上，本文主要研究MIMO技术应用中的若干关键技术。根据MIMO理论的物理模型，本文借助信息论和矩阵论知识推导MIMO系统的信道容量公式。根据信号在传输过程中是否经历所有信道状态，分析了MIMO的遍历容量和中断容量，并给出仿真分析。文章中还从天线相关系数、莱斯因子、发端功率分配算法等方面分析其对MIMO信道容量的影响。天线问题业已成为影响MIMO技术在移动通信中应用的一个重要因素。传统的多天线技术主要包括分集接收和智能天线等，且发展都比较成熟。MIMO多天线技术与传统多天线技术存在较大不同，前者主要利用多天线构建多条独立瑞利衰落信道（IRFC），并不强调天线阵的作用。本文在研究波束赋形原理的基础上，对MIMO技术和智能天线技术作了比较研究，对可能存在的问题作了讨论分析。另外，本文还研究了TD-SCDMA基站天线向TD-LTE基站天线演进的可行方案，并着重分析了双流波束赋形原理。通过将MIMO技术和正交频分复用技术（OFDM）进行结合应用，既可以克服宽带无线通信中的频率选择性衰落带来的码间串扰（ISI），又能利用MIMO技术来提升通信系统的容量性能。文章中研究了OFDM的基本原理，给出其调制和解调方法，并用数学方法推导了MIMO-OFDM的信道容量公式。本文最后研究了空时编码在OFDM中的应用，并进行了性能分析和仿真。