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SA-MIMO(Smart Antenna MIMO)是将智能天线与MIMO技术结合起来的一种多天线无线传输技术，既具有智能天线电波定向发送从而避免干扰的优点，也具备MIMO传输高频谱效率的优点，因而具有重要应用前景。本文针对SA-MIMO系统的容量与传输层面的应用展开了研究，具体工作如下: 一、研究了点到点SA-MIMO系统的瞬时容量问题。主要工作:1）首先根据点到点SA-MIMO系统的模型，给出了SA-MIMO系统容量的数学优化问题，该问题是功率分配和波束成型加权矢量联合优化问题。2）由于优化问题不是凸优化问题，给出问题的闭式解比较困难，本文针对接收端或发射端只有一组智能天线阵列的两种特殊场景，推导了容量的闭式解。3）此外，研究了发送端和接收端都只有2组智能天线阵列特殊场景的容量优化问题的求解。4）最后，针对一般情形的SA-MIMO系统，给出了容量的一个上界。 二、研究了点到点SA-MIMO系统的遍历容量问题。假定发送端未知信道状态信息，仅接收端能够知道信道信息，发送端采用等功率发送策略。1）首先，在发送端采用不相关多天线、接收端采用多组智能天线阵列的条件下，推导了低信噪比时遍历容量的上下界。2）分别在发送端仅有1组智能天线阵列与接收端仅有1组智能天线阵列两种特殊场景下，推导了遍历容量的闭式表达式。3）然后利用Jensen不等式得到一般SA-MIMO系统遍历容量的上界，之后根据最大比发送和最大比接收得到SA-MIMO系统遍历容量的一个下界。最后通过仿真对所提出的上下界性能进行验证。 三、研究了SA-MIMO系统多用户和容量问题。在给出多用户上行、下行SA-MIMO系统的接收信号模型的基础上，分别建立了上行、下行SA-MIMO系统的和容量数学优化模型，推导了上行系统和容量的一个上界。仿真表明上界估计具有很好的容量近似。 四、研究了上行多用户SA-MIMO系统在和速率受限情形下，发送总功率优化问题。1）给出了该问题对应的数学优化模型，并对该优化问题进行了理论分析，优化问题可通过多用户迭代注水功率分配方案降维转化为智能天线波束成型矢量优化问题;2）然后，利用最大右奇异向量功率分配方案得到发送总功率优化问题的一个次优解。 五、研究了下行多用户SA-MIMO系统中断概率受限情形下，发送总功率最小化问题。1）本文首先建立发送总功率优化模型，分析了用户之间中断概率的相互关系。2）然后假定智能天线波速成型矢量给定时可将优化问题转化为几何规划问题，从而可以利用传统的内点算法或依赖域算法求解。3）利用中断概率等价表达式的上界，推导了总功率最小化问题的一个次优解。