现代无线通信系统对数据传输速率和服务质量要求日益提高，使得急切需要新技术来提高频谱利用率和链路稳定性。在发射端和接收端都采用多天线的多输入多输出(MIMO)系统现在正被广泛认为是能够使得通信系统在有限的带宽和功率资源前提下获得高数据传输率的突破技术。然而，实际MIMO系统的信道容量取决于很多因素，如信道信息是否能够在发射端和接收端获得，发射端天线之间和接收端天线之间是否存在衰落相关性等等。另外，达到信息论所预示的MIMO信道容量的一种有效方法就是使用空时编码技术。目前许多新颖的空时编码被提出来以克服解码复杂的问题。但是，在一些情况下这些编码不能够达到满速率。本论文的工作主要为讨论不同信道假设下的信道容量以及不同天线配置下一些空时编码的传输速率。具体讨论了以下问题： 研究了单用户MIMO无线通信系统的最优传输策略，其中发射端仅有不完整的信道状态信息。该部分信道状态信息为协方差反馈时，使得平均信道容量最大的最优化发射方向和信道协方差矩阵的特征矢量相同，而最优化的功率分配则没有解析解。我们通过平均信道容量函数的舒尔-凹性质对其进行分析，推导了最优输入协方差矩阵特征值分布的必要条件来刻画最优化的发射功率分配。数值结果验证了我们的结论。 在之前推导的最优化发射功率分配必要条件的基础上，我们进一步研究并推导了其充要条件。并且，我们使用这个等价条件将波束形成最优化的讨论推广到一般情形，即沿着m个方向发射达到信道容量。 研究了具有空间衰落相关性的Rayleigh信道的MIMO信道容量。在实际情况下，接收端往往能够获得理想的信道状态信息，而发射端没有任何信道状态信息，因此在发射端采用平均功率分配原则。我们推导了双发多收(TIMO)衰落相关信道的平均信道容量并和Monte Carlo仿真的结果比较来研究空间衰落性对于信道容量的影响。数值结果表明空间相关性使得平均信道容量减小，并且随着信噪比增大由相关性导致的信道容量损失无限增长；这和MISO的情况截然不同，对于单接收天线系统，这个信道容量损失是有上限的。 从信息论的角度研究了具有丰富散射的Rayleigh衰落信道中堆栈Alamouti编码和准正交空时编码。众所周知，Alamouti方案是唯一能够取得满速率的STBC。我们推导了堆栈Alamouti方案传输速率的上限，这个值在信噪比高时取决于发射天线数目和接收天线数目之比。并且我们得到了只要发射天线数目不小于两倍的接收天线数目该方案就能够达到满速