多天线联合接收在提高通信系统传输可靠性、鲁棒性及灵活性等方面具有突出优势,广泛应用于移动通信、深空探测、遥感勘测等领域。信道衰落是制约无线通信可靠传输和高速传输的主要因素,因此针对衰落信道条件下的多天线联合接收技术研究具有重要的理论分析和工程应用价值。本文围绕无线衰落信道环境下的多天线组阵接收问题,重点针对多天线信号波形合成、基于波形处理的空间分集均衡以及多信号联合处理等关键技术开展研究。论文主要工作及创新点如下:1.针对频率选择性衰落信道下的多天线信号合成问题,本文提出一种基于重构波形参考的两级频域合成算法,在提升接收信噪比的同时,有效补偿信道衰落特性,改善了信号接收质量。首先在第一级合成中设计了基于相位平滑的频域SUMPLE合成算法,实现衰落信道下的信号增强;针对第一级合成处理后信号仍存在谱畸变的问题,设计基于盲均衡输出软符号重构波形参考的二级合成处理,实现对接收信号衰落特性的有效补偿。相比于传统的基于固定参考和准合成参考的多天线信号合成算法仅能实现接收信噪比提升而无法优化信号波形的固有缺陷,该算法在频率选择性衰落信道环境下具有突出的应用优势。仿真结果表明,上述两级频域合成算法能够有效改善频率选择性衰落信道下的多天线合成性能,并实现了对信道衰落特性的有效补偿。2.针对频率选择性衰落信道下的多天线联合接收问题,本文提出一种基于迭代波形处理的盲空间分集均衡算法,算法实现基于“波形合成+均衡+重构波形反馈”的迭代处理结构,可在无需定时同步环节和训练序列的条件下实现信号增强和信道均衡的联合优化。相比于传统的空间分集均衡处理所采用的“符号合并+均衡+符号反馈”结构,该算法利用软符号信息重构参考波形,通过迭代波形合成的方式实现信号增强和信道均衡的联合优化。基于调制星座特性的权值分析表明,在初始误码率水平低于10^-1量级时,迭代波形合成权值与信道响应呈正比,等价实现了对未知信道特性的估计。进一步通过对合成增益和深衰落概率的推导表明,等效合成信道谱特性将随分集阶数的增加而趋于平坦,证实了算法对信道的补偿作用。仿真结果表明,在相同均衡器参数设置下,该算法相比于传统的空间分集均衡算法具有更优的误码性能。3.针对平坦衰落信道下频域混叠的多信号联合处理问题,本文设计了一种基于联合参数估计的多信号联合处理算法。该算法在多天线接收模型下,将未知参数分解为多天线接收信号的路径传输时延差和目标信号间的固有相位差两大类。在此基础上,通过基于模值检测的相位差联合估计和基于广义互相关的多路融合时差估计,实现对多天线接收条件下的多信号参数联合估计,最后通过最大似然符号联合解调实现对原始符号信息的恢复。与传统的处理方法相比,该算法在保证信号接收性能的同时,具有更高的计算效率。对参数估计均方误差和误码率的仿真实验表明了算法的可行性与有效性。4.基于通用多核处理器和计算软件设计了通用多天线并行化处理平台,可实现衰落信道下宽带接收系统的一体化处理。基于本文相关研究成果,利用通用多核处理器和计算软件设计并实现了支持不同目标信号、不同组阵规模、不同组阵条件下的通用多天线并行化处理平台。针对不同的信号处理环节,分别给出了通道处理、时频域转换与合成权值估计等关键模块的并行化实现原理,并在模块化的基础上给出了合成系统总体设计方案。搭建了八天线组阵接收系统测试平台,从实时处理性能测试与合成性能测试两方面对系统进行了验证。