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多输入多输出(MIMO)技术的空间复用增益可以提高数据传输率，分集增益可以提高通信的可靠性，已被一些无线通信的标准和协议采用。空时编码将信道编码与天线分集技术相结合，有效利用MIMO系统的空间复用和分集特性。另外，提供高质量的多媒体业务是未来无线通信系统的目标之一。论文研究MIMO系统中的空时编码及多媒体分等级传输，是目前研究和应用的热点。 本文首先建立MIMO无线通信系统模型；然后对分集型和复用型空时编码方案分别进行研究；接着重点研究MIMO系统中分集和复用的折衷方案——分层空时网格(ML-STTC)，提出自适应功率分配、与自适应码率的信道编码相结合以及改进的MMSE群检测等算法；最后，研究了多媒体分级传输，针对空时编码的MIMO系统中的图像传输，提出子数据流分配、排序的阵列处理以及功率分配等多种分等级传输方案。其中，分层空时网格码和多媒体分等级传输是论文的重点内容，得到的主要结论和创新点如下： 1．研究了非均匀分层空时网格码，其设计更具一般性和灵活性，分析了各层的STTC的分布对系统性能的影响，提出最优的分配方案。按照优化准则设计的非均匀ML-STTC，与均匀ML-STTC相比，在性能相当时复杂度和时延更低。 2．根据分层空时码的最小均方误差检测算法，推导出适合ML-STTC的线性合并系数矩阵，从而提出MMSE群干扰抑制消除算法，并与原检测算法在性能、复杂度以及对接收天线数目的限制三个方面进行比较。 3．研究了分层空时网格码中的功率分配问题，提出用自适应的功率分配方案弥补先检测层分集损失的观点。论文给出功率优化的搜索算法，并比较了不同ML-STTC的优化结果，与固定的功率分配相比，优化方案提高了系统性能。 4．针对ML-STTC各层分集增益不同的特点，提出自适应码率的信道编码和ML-STTC相结合的方案，通过调整ML-STTC各层码率的分配弥补先检测层分集增益的损失，在保证平均码率不变的前提下，提高了系统的整体性能。 5．结合Turbo码和嵌入式信源编码的特点，提出两种应用于图像传输系统的不等错误保护方案，一种是基于Turbo码的迭代次数，另一种是基于功率分配。