随着移动设备的普及与广泛应用,人们要求移动网络具备高速率的特性,而MIMO技术正满足这一需求。MIMO技术利用空分复用而提高频谱效率,但这需要系统可以获知信道状态信息。在实用的系统特别是频分双工(FDD)系统中,系统很难获得完美信道状态信息,因此,研究非完美信道状态信息对MIMO系统性能的影响就十分必要。本文分别研究非完美信道状态信息对多用户MIMO中继系统、MIMO接收天线选择系统和MIMO安全通信系统性能的影响。论文第二章研究非完美信道状态信息下多用户MIMO中继系统的性能。在本文研究的多用户MIMO中继系统中,中继采用放大转发的方式,中继与用户均采用信道估计技术估计出信道状态信息,然后再利用随机向量量化方案对信道状态信息的估计值进行量化。论文首先推导出该系统和速率的下界,并基于此下界推导和损失速率的一个上界以定量分析信道估计误差与量化误差对中继系统性能的影响。然后,论文根据此上界分别设计中继侧与用户侧的有限反馈方案,采用此有限反馈方案可以将系统的和损失速率控制在一定的范围内。另外,根据高信噪比下的系统可达速率,设计出最优的导频方案。最后,论文还给出系统和速率的上界。论文第三章研究非完美信道状态信息下MIMO接收天线选择系统的系统性能。在该系统中,接收端采用信道估计技术估计出信道矩阵并根据估计值选择信道质量最好的一根天线用来接收信号,然后采用随机向量量化方案对选中的信道向量进行量化。首先,论文考虑只存在量化误差的场景,针对该场景论文推导出中断概率与平均误符号率的闭合表达式,并给出遍历容量的近似闭合表达式。然后,针对同时存在信道估计误差与量化误差的场景,根据上一场景得到的结果直接推导出中断概率与平均误符号率的闭合表达式、遍历容量的近似闭合表达式。最后,我们用数值仿真结果验证了两种场景下推导结果的正确性,同时表明遍历容量的近似闭合表达式可以很好地近似遍历容量。论文第四章与第五章分别研究非完美信息状态信息下MISOSE(仅发送端配置多根天线的安全系统)和MIMOME(发送端和接收端均配置多根天线的安全系统)的系统性能。在这两种系统中,合法接收者分别采用信道估计技术估计出信道向量与信道矩阵。然后,在MISOSE系统中,采用随机向量量化对合法接收者信道向量的估计值进行量化；而在MIMOME系统中,采用随机矩阵量化对合法接收者信道矩阵的估计值进行量化。针对MISOSE系统和MIMOME系统,论文第四章和第五章分别推导出对应的安全通信速率损失的上界以定量分析信道估计误差与量化误差对安全通信系统性能的影响,并根据该上界,分别设计出相应的有限反馈方案。而在MISOSE和MIMOME系统中,只要采用对应的有限反馈方案,安全通信速率损失均可以控制在特定的范围内。另外,针对MIMOME系统,第五章还推导出可达安全通信速率的上界。