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随着全球范围内手机用户数的迅猛增长和新型无线多媒体业务的不断涌现,如何在有限的频谱资源上满足人们不断增长的宽带无线多媒体业务需求,成为新一代宽带无线通信系统IMT-Advanced亟待解决的核心问题。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术能够显著地提高无线通信系统的传输速率。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术能够有效地对抗频率选择性衰落,减小信道均衡复杂性。二者相结合的MIMO-OFDM技术充分利用空、时、频资源,能够满足新一代宽带无线通信系统IMT-Advanced的需求。传统的基于分层空时编码的MIMO信号,在各个天线上同步发射和接收。这种同步发射MIMO的接收端检测算法受到限制:最大似然检测能达到完全接收分集,但检测复杂度太高,工程不易实现;迫零检测能够降低检测复杂度,但是以牺牲性能为代价,并需要保证接收天线数不能少于发射天线数;其他基于抵消和置零的检测算法(如最小均方误差检测)是接收分集度和检测复杂度的折中方案,没有从根本上解决如何使用低复杂度的算法实现完全接收分集,也没有突破收发天线数的限制。针对同步发射MIMO的不足,本文讨论了MIMO异步发射及其线性检测算法,提出了异步发射MIMO信号的最优线性检测算法,并分析了其分集阶数。通过理论分析和仿真结果发现:异步发射MIMO最优线性检测算法采用最大比合并和最小均方误差检测,能够得到完全接收分集,并且突破了收发天线数目的限制。为了解决MIMO-OFDM的异步发射问题,本文接下来将MIMO异步发射策略拓展到频率选择性衰落信道,结合OFDM技术,提出了频延异步发射MIMO-OFDM方案,并讨论了其线性检测算法和性能。通过理论分析和仿真结果发现:频延异步发射MIMO-OFDM方案比同步发射方案有更低的误码率,仅用线性检测算法就可以得到完全接收分集,并且突破了收发天线数目的限制。尽管频延异步发射MIMO-OFDM方案线性检测算法能够提供良好的性能,但是其检测复杂度远远高于同步发射方案。本文对频延异步发射策略进行了改进,提出了循环移位异步发射MIMO-OFDM方案,并讨论了其线性检测算法和性能。通过理论分析和仿真结果发现:循环移位异步发射MIMO-OFDM与频延异步发射方案线性检测算法误码率性能相近,但具有和同步发射方案相近的检测复杂度。异步发射MIMO-OFDM提供了一种多天线空时编码结构,可以满足新一代宽带移动通信系统技术需求。在频率选择性衰落环境下,能够采用低复杂度的线性检测算法接收分层空时码,并获得完全接收分集,可作为LTE、IMT-Adavancd等无线通信标准的候选演进方案。