对流层散射通信作为一种通信手段具有建站快、机动性好、可靠性高和保密性好等能力,因而在军事和民用通信领域得到越来越广泛的应用。本文选取了对流层散射通信这一研究背景。OFDM通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,减小了多径衰落的影响,而MIMO技术能够在不增加系统带宽的情况下提高系统的传输速率和性能。整合两者优势的MIMO-OFDM技术,可有效对抗多径同时能提高对流层散射通信系统性能和传输速度。主要研究工作和成果如下:首先介绍了MIMO系统架构,推导了MIMO-OFDM系统等效基带模型,分析了对流层散射信道的传播特征,建立了信道模型。在散射信道传输环境下,推导了MIMO-OFDM系统空时分组码和空频分组码编解码方案,对它们的性能进行了仿真分析与比较,发现空时分组码方案具有更好的性能。最后,研究了MIMO-OFDM系统的信号检测算法,包括迫零检测算法、串行干扰抵消算法、最大似然算法和半正定松弛检测算法,仿真结果表明,半正定松弛检测算法表现出较好性能的同时具有较低的复杂度,在性能复杂度之间取得了一个很好的平衡。