MIMO技术在提高频谱利用率和通信能力方面表现出了前所未有的优越性,得到了快速的发展和广泛的应用。国内外的理论研究及应用背景表明,毫米波MIMO通信极具发展潜力和应用前景。本文针对毫米波MIMO星地链路信道模型及容量特性展开研究,主要内容包括:简要介绍MIMO无线通信系统,阐述基于分集技术和复用技术的MIMO通信系统的区别和特点,以及这两种MIMO通信系统的编码;介绍MIMO无线通信系统的信道数学形式;分析、讨论晴空和降雨环境中衰减、散射及噪声效应,并进行简要的仿真和讨论;基于晴空和降雨环境中发生的衰减、散射及噪声效应,结合毫米波星地传输的特点,建立毫米波星地MIMO信道模型中信道衰落系数矩阵的数学模型,并且进行详细的仿真和讨论,结合不同编码下MIMO技术的信号处理本质,给出不同编码技术的MIMO通信系统信道容量的等效模型;基于毫米波星地MIMO信道矩阵衰落系数的数学模型,以及MIMO系统信道容量的等效模型,研究毫米波MIMO星地链路的信道容量特性。仿真晴空大气和降雨环境中STBC、V-BLAST和STTC三种编码形式条件下的MIMO信道容量,并且进行详细的分析和讨论。分析结果表明,相对于传统的SISO通信系统,三种编码都能在一定程度上提高信道容量,但是V-BLAST编码技术在提高信道容量的同时会增大系统的误码率,而STTC编码技术在增加信道容量的同时不会致使系统误码率的增加。所以,从提高容量和降低误码率的角度看,STBC、V-BLAST和STTC编码技术中,STTC是最有效的编码技术。本文的研究为发展毫米波MIMO星地通信技术提供了理论依据和技术支持,对于推进毫米波MIMO星地通信技术的应用具有一定参考价值。