在宽带无线通信系统中,单载波频域均衡(SC-FDE)技术能够有效地对抗由于信道频率选择性衰落而带来的码间干扰。在不增加系统的发送功率以及带宽的条件下,MIMO(Multiple Input Multiple Output)通信系统能够有效地提高在多径干扰下的通信性能。因此,综合MIMO技术与SC-FDE技术的优点,构成的MIMO-SCFDE系统受到越来越多的关注,正在逐渐成为现在研究的热点之一。本文主要研究了 MIMO-SCFDE基本原理方案,重点对系统中发射机涉及的各种技术进行了分析,确定了发射机关键模块的设计方案,包括Turbo编码、BPSK调制、重复编码、STBC、组帧、成型滤波、上变频等模块,分别给出了主要原理和硬件实现方案。为了获得分集增益、增强抗衰落信道的干扰,选择了空时编码技术;为了降低发射机功率,提高输出信噪比,编码后的MIMO输出信号经过过采样和滤波后送DAC模块完成数字上变频;结合超低信噪比环境设计了 640ms的数据帧结构,并设计了符号间保护间隔。在仿真分析基础上,本文在ISE集成开发环境中以Verilog HDL语言完成发射机从信道编码到射频之前的所有数据处理模块的设计与实现,主要包括BPSK调制、Turbo编码、随机交织、加扰、空时编码、组帧、脉冲整形滤波、数字上变频等。在实现过程中采用流水和并行处理技术结合提高FPGA数据处理速度,节省了系统资源,并选择了 Xilinx公司的Virtex-6 FPGA芯片作为基带信号处理的硬件实现。最后,对实现的发射机进行了室内和野外实际测试,验证了系统发射机设计的正确性。