随着目前对地空通信质量的要求日益提高,如何实现通信数据的高速可靠传输显得至关重要。空时编码中的垂直分层空时编码(VBLAST, Vertical Bell Layered Space-Time)在提高地空通信发送速率上具有比较大的优势,但是由于这种编码的传输可靠性较低,本文通过使用空时分组码(STBC, Space-Time Block Coding)与VBLAST编码结合的混合空时编码,使分集增益和复用增益性能得到折中。在发射端级联信道编码,可以使得混合空时编码的性能达到优化。然而,传统的卷积编码已不能满足地空通信的要求,为此,本文将低密度奇偶校验码(LDPC, Low Density Parity Check Code)与混合空时编码系统相结合,针对如何提高地空通信的性能做了详细研究。本文首先介绍了空时编码技术中的空时分组码和分层空时码,重点介绍了Alamouti码和VBLAST码的编译码方案；并且通过仿真实验分析了多天线不同分组情况下的混合空时编码系统性能；在用传统的分组干扰抑制算法译码的基础上,对信道传输矩阵进行线性变换,从而突破传统译码方法对收发端天线个数的限制。其次,本文讨论了地空通信的特点,主要介绍了描述地空信道的参数特征,重点分析在多输入多输出(MIMO, Multi-input Multi-output)的情况下收发天线相关性对信道矩阵的影响,分别建立了视距MIMO信道和瑞利衰落MIMO信道相关模型,从而给出了在天线仰角较低的情况下,考虑了收发天线相关性的地空MIMO信道模型实现方法。仿真分析了混合空时编码在本文所建立信道中的误码率性能,验证了该信道的合理性,并证明了混合空时编码在地空通信中的优越性。最后,本文研究了国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS, Consultative Committee for Space Data Sysems)发布的关于LDPC码的设计标准,这种标准更适合于地空通信；并将此标准下的LDPC码级联到混合空时编码系统中,仿真分析了在本文所建立的地空信道中级联系统的性能。结果表明,本文设计的方案可以使地空通信的误码率性能得到提高。