在宽带通信中,单载波频域均衡(SCFDE)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,MIMO技术能够在不增加发送功率和带宽的情况下仍能有效地提高在多径干扰下的通信性能。基于此背景,本文深入研究了 MIMO和SCFDE技术各自的优缺点,在基于超低信噪比的应用环境下提出了一种结合两者的MIMO-SCFDE系统的设计方案,并且着重分析和研究了该系统中发射机的设计和实现方法。具体而言,本文的发射机设计方案中主要包括数据采集、Turbo编码、速率匹配、QPSK映射、空时块编码、成帧、RRC成型滤波、中频调制、DA等部分,帧长为20ms,其中一些关键技术如下:(1)为适应远距离通信,保证超低信噪比的工作要求,本方案采用CCSDS标准1/6码率的Turbo码与高重复码级联的方式来获得高的编码增益,以提高系统纠错能力;(2)为保证系统在远距离散射信道中的稳定性,本文采用了Alamouti空时编码,利用时空分集增益对抗衰落,从而提高系统可靠性。(3)为保证低输入信噪比下同步和信道估计的性能,本文采用了2/3ms的全带宽、长时间帧头和导频的设计以获取足够的扩频增益。(4)本文采用68阶FIR根升余弦滤波器来保证减小收端采样误差。在硬件实现上,本文的开发环境为ISE,开发语言为Verilog HDL,基带信号处理部分采用的FPGA芯片则是Xilinx公司的Virtex-6系列,工作时钟为100M。考虑到数据的处理效率和硬件资源,本文设计方案从数据采集到DA之前所有模块均采用并行流水处理技术。本方案的所有设计都经过了严格的室内和室外测试,在-25dB的信噪比下依旧能够长时间稳定工作,充分验证了本文设计方案的正确性。