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近年来,人们对无线通信的传输速率和传输可靠性要求越来越高。多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）利用多根收发天线开发信道空域资源,结合空时联合处理技术提高无线通信系统的频谱效率。在MIMO架构下,空间调制（spatial modulation,SM）利用单射频链可以在每个时隙激活一根发射天线完成信息传输,显著降低了系统能耗。然而,在毫米波段,由于信号衰减严重,传统SM系统可靠性难以保证。为了解决这个问题,空间散射体调制（spatial scattering modulation,SSM）利用一列发射波束对准信道中的调制散射体替代SM中的激活的单天线,从而在毫米波频段实现可靠通信。此外,智能反射面（intelligent reflecting surface,IRS）是无线信道传输中的一项革命性技术,可以通过调整IRS单元相移调整反射波束,从而控制信号在无线信道中的传输。基于以上技术,本文设计了三套新颖的空域调制系统。1、基于实测室内信道的三维（three-dimensional,3-D）SM系统性能评估。首先,本文提出了一种基于实测的3-D SM系统方案。然后,利用矢量网络分析仪搭建了一套3-D MIMO测量平台。分别选取两个典型室内环境,每种环境下分别选取视距和非视距两种场景。最后,利用实测信道对提出的3-D SM系统平均误比特率（average bite error probability,ABEP）性能进行评估。研究结果表明:传统的瑞利信道过高的估计了3-D SM系统性能;在发射机阵列尺寸相同时,3-D SM系统ABEP小于传统2-D SM系统;在发射机阵列天线间隔相同时,3-D SM系统的误比特率要大于2-D SM系统。2、基于IRS辅助的全双工（full-duplex,FD）空间移位键控（space shift keying,SSK）系统设计。首先,利用IRS全双工特性,本文提出了IRS-FD-SSK系统方案。然后,在IRS-FD-SSK系统最大似然译码算法基础上,推导出了ABEP解析表达式并对其渐进趋势进行了理论解释。最后,利用蒙特卡洛仿真对理论推导进行验证。研究结果表明:信号速率越大,IRS-FD-SSK系统相比于IRS辅助的半双工（half-duplex,HD）SSK系统的ABEP性能优势越明显;同时,自干扰消除技术越强,IRS-FD-SSK系统的ABEP性能越好;此外,还验证了IRS-FD-SSK系统相较于FD-SSK系统在ABEP性能方面的优越性。3、基于IRS辅助的SSM系统设计。首先,本文提出了一种基于IRS辅助的SSM方案。然后,在IRS-SSM最大似然译码算法基础上,推导出了ABEP上界解析表达式。最后,利用蒙特卡洛仿真对理论推导进行验证。研究结果表明:所提IRS-SSM系统的ABEP性能要显著优于传统SSM系统。