通信技术的迅猛发展使人们对数据传输速率和通信质量的要求越来越高,而无线频谱资源非常有限,多输入多输出(MIMO)技术可以有效地解决如何在有限的频谱资源上可靠高效传输数据的问题。空时编码技术是MIMO系统的关键信号处理技术之一,由于好的空时编译码方案可以大幅度提高无线通信系统的性能,因此空时码自提出以后,迅速得到了业界人士的普遍关注,在短短不到十年时间里取得了广泛的应用和飞速的发展。论文在给出MIMO系统模型的基础上分析了MIMO系统容量问题,揭示了MIMO系统容量成倍增长的本质,在讨论空时码码字设计准则的同时,详尽地描述传统三种空时编译码方案。研究表明,以VBLAST为代表的分层空时复用方案虽然编译码简单、频带利用率高,但其分集增益较低；空时格码可以获得较好的分集增益,但其频带利用率是一个定值,此外译码复杂度相对较高；相对而言,空时分组码编译码复杂度不大,并且可以提供相对较大的分集增益,但传统空时分组码同样存在着频带利用率不高的缺点。2006年Oggier提出的完备空时分组码克服了传统空时码的缺陷,其拥有满分集,满速率等优异特性。论文在分析基于循环代数的完备空时分组码编码构造和基于等效分层空时传输系统数学变换分析的检测方法的基础上,介绍了适用于完备空时分组码的检测算法。并在此基础上,提出基于最小均方误差判决反馈维特比检测算法。研究表明,随着调制阶数增大,MMSE-DFE-Viterbi算法能以适当增加复杂度为代价,改进系统性能,且适用于各种调制方式。协作通信是未来通信趋势,本文研究了如何将完备空时分组码应用到协作通信环境中的问题。首先分析了Oggier等人所提出的代数编码协作模型,并对其进行数学推导,得到其等效非协作模型。针对此等效模型,论文提出一种新的编码构造方法,利用循环除法代数采用类似于完备空时分组码的编码构造方法完成等效协作空时码的构造,分析表明,新的构造方法能有效简化等效模型的分析,为协作通信的研究提供了新思路。另外,本文还针对等效模型提出其译码算法,相关仿真表明,该算法是针对该模型的有效检测算法。此外,本文还给出一种放大转发协作模型,在发送和接收天线数目与中继数目确定的情况下,可确定相应空时码的转发机制,然后采用完备空时分组码译码算法对等效非协作模型进行译码。相关分析表明,完备空时分组码是可以应用于协作通信场景下获得具有优异性能的协作编码方案。