研究表明,多输入多输出(Multiple Input-Multiple Output,MIMO)系统能充分利用空间资源,在不增加系统带宽和天线总发射功率的情况下,可有效对抗无线信道的衰落,从而提高系统性能。针对MIMO系统中的空间分集技术,本论文主要研究了最大比合并(Maximal Ratio Combining,MRC)/MIMO-MRC系统性能、实现方案及与之相关的信道估计技术。　　 首先,本文研究了Rayleigh衰落同信道干扰(Co-channel Interferers,CCIs)下MRC系统的性能。假设期望用户服从Rayleigh、Nakagami-m或Rician衰落,建立了非完美信道估计(Imperfect Channel Estimation,ICE)下的MRC系统模型,导出了系统输出信干噪比(Signal to Interference and Noise Ratio,SINR)的累积分布函数(Cumulative Distributed Function,CDF)和系统误符号率(Symbol ErrorRate,SER)的解析表达式。此外,将上述结果扩展到相应的MIMO-MRC系统,求得SER的上下界。利用这些解析的结果可以方便地分析系统性能,而不必执行复杂的广义积分或耗时的计算机仿真,从而为空间分集系统的设计提供重要的理论依据。　　 其次,本文研究了非Rayleigh衰落CCIs下MIMO-MRC系统的性能。令期望用户服从Rayleigh衰落,通过对已有的分析MIMO-MRC系统性能的方法作改进,提出修正的SINR的定义并结合数值计算的结果得到了ICE下系统SER的解析形式的近似表达式。　　 再次,本文在分析发射相关Rayleigh信道下MIMO-MRC系统性能的基础上,对低Rician因子信道下发射相关MIMO-MRC系统的中断容量、平均输出信噪比和SER作了近似分析,并得到了易于计算的封闭表达式。与此同时,还研究了发射相关Nakagami-m锁孔信道下的MIMO-MRC系统信噪比的概率密度函数(Probability Density Function,PDF),并求得系统平均信噪比的封闭表达式。另一方面,研究了Rayleigh信道中任意功率分布的CCIs对发射相关MIMO-MRC系统性能的影响,并得到了输出SINR的CDF及系统SER的封闭表达式。　　 此外,本文还研究了频率选择性信道中的MIMO波束形成系统,提出考虑发射端互耦和空间相关性的基于最大比发射(Maximal Ratio Transmit,MRT)-最大比合并准则的迭代MIMO波束形成算法,并将其应用于频率选择性的上行链路信道。为降低系统复杂性,还提出了基于Gerchberg-Saxton(G-S)投影框架的迭代等增益发射(Equal Gain Transmit,EGT)-最大比合并方案。与MRT-MRC方案相比,这种算法在获得更高性能的同时具有较低的反馈负荷和硬件复杂性。与采用穷举搜索策略的EGT-MRC方案相比,此方法的计算量也大为降低。与此同时,文中还提出了MIMO最优合并(Optimal Combining,OC)算法以抑制同信道干扰,并针对平坦衰落信道和频率选择性信道分别构建了交替迭代框架。　　 最后,本文研究了时变频率选择性MIMO无线信道的参数化估计问题。针对缓时变频率选择性MIMO无线信道的谐波拟合模型,提出了基于向量序列谐波恢复和非线性约束最小二乘法(Least Square,LS)的非盲信道估计方法。与基于chirp训练信号的估计方法相比,此方法中采用的训练信号较易获得,并且在相同信噪比条件下具有更好的估计性能。