对流层散射通信具有传播距离远、传输容量大、保密性强等诸多优点,在卫星通信极易受到屏蔽与干扰的今天,对流层散射通信开始广泛地应用于一些突发状况下的应急通信。为了进一步提升对流层通信的传输性能,本文对基于SC-FDE散射通信系统的MIMO技术进行了研究,并给出了相应通信方案的设计与仿真。本文首先对散射信道的传播机制与传播特性进行了分析,重点研究了传输过程中的信道损耗特性和由于多径时延扩展而引起的衰落特性,并且建立了对流层散射信道的损耗模型来进一步分析影响信道模型的各项参数。根据对流层信道特点,以抽头线延迟模型为基础,结合对流层的实际条件对信道进行信道建模,给出了一个25径的瑞利衰落信道仿真模型,为后续对流层散射通信系统的设计提供支撑。SC-FDE技术同时具有单载波峰均比低与频域均衡实现简单的优点,能够较好地解决对流层散射通信中功放发射峰值功率受限与动态多径时延扩展传输所带来的影响。根据对流层散射信道的特性,在SC-FDE通信系统的数据帧结构上采用UW序列作为导频序列,并且以相同的UW序列作为数据符号的循环前后缀来克服对流层散射信道所带来的符号间干扰。为降低信道中噪声的干扰,采取LS信道估计算法与MMSE均衡算法对接收信号进行补偿。接下来,在SC-FDE系统模型的基础上,对MIMO系统中传统的STBC编码技术与V-BLAST检测技术进行改进。通过使用ZP替代部分UW序列的方法进一步获取多径分集增益,提升系统性能,并通过仿真验证了改进后算法的有效性。最后设计了基于SC-FDE的对流层散射通信系统模型,确定了系统模型调制方式、导频序列与数据序列的长度以及FFT的长度等参数,并加入不同码率的Turbo码来降低系统的误码。系统仿真结果表明,结合MIMO技术的SC-FDE散射通信系统能够在传输可靠性与信息速率方面有进一步的提高。