随着科学技术的飞速发展，广播电视领域发生了深刻变革，数字电视已经给人民群众带来丰富的多媒体视听享受。虽然移动数字电视已被运用于不同的领域，但现有的地面数字电视覆盖方式并没有考虑到铁路交通固有的特点，仍然无法为铁路旅客提供丰富的电视实时节目。因此研究与设计高速铁路移动数字电视系统已经变得日趋重要。本论文在系统地研究铁路环境下无线通信的特点和已有技术的理论基础上，给出一种适合于铁路移动电视网传输的方案，并将MIMO-OFDM技术加以运用，提高无线链路传输性能。具体内容如下：首先，介绍移动数字电视的相关理论，研究国际上三种地面数字电视的标准以及国内两种数字电视标准DMB-T与ADTB-T技术。通过研究数字电视无线网络覆盖方式，完成高速铁路移动数字电视系统的总体规划与设计，实现高速铁路轨道可靠性覆盖。其次，深入研究MIMO-OFDM关键技术；通过理论分析和仿真实验表明，MIMO-OFDM技术在移动数字电视中能够显著增加信道容量、降低误码率、提高系统的可靠性。然后，介绍高速移动对无线通信的影响及应对影响采取的关键技术；根据无线传输信道中电波传输特性选取Winner II模型作为高速铁路环境下通信模型，并从不同的天线间隔、天线极化特性、天线朝向方面对基于Winner II模型的MIMO信道容量进行研究与仿真分析；设计一种适用于高速铁路场景的移动电视传输系统方案，并对系统中采用的关键技术进行详细研究和分析。在以上工作的基础上，将MIMO-OFDM技术应用到高速铁路移动电视无线传输系统中，重点是SFBC-OFDM技术在铁路移动电视网传输中的运用，给出SFBC-OFDM系统的空频编码设计方案；设计一种基于MIMO-OFDM技术的多天线系统（4×4天线系统）并通过Matlab中的Simulink对其进行仿真；在研究现有的两种编码方案的基础上给出一种新的编码方案（正交SFBC-OFDM编码方案）；深入研究MIMO-OFDM系统的下行传输过程；针对不同列车运行速度通过仿真对SFBC编码与STBC编码进行性能比较；同时给出一种基站与接收端之间的传输方式，该传输方式可以适用于高速铁路中无线传输，提高无线链路传输性能。