移动通信的飞速发展对通信网络带宽提出了越来越高的要求,而现有的陆地通信网络不能满足用户的需求。陆地移动通信网络面临覆盖面窄、基站建设成本高等严峻问题,由于卫星通信具有天然的广播、多播和覆盖面广的特性,并且卫星通信在成本和技术等方面具有高利用率和高性价比等优势。因此,可靠的、快速的、稳定的宽带卫星通信网络是目前研究的热点。卫星地面综合通信系统允许卫星网络、地面网络的无缝互联以及相互补充。结合卫星和地面无网络的一个最大优势是有效地扩大网络覆盖范围,从而为非城市地区以及移动的火车、轮船、飞机等提供通信服务。本文的重点是如何设计卫星地面综合通信系统,使得卫星、地面网络可以有效的协作。论文针对基于卫星地面综合通信系统中的几个关键问题进行了研究,主要贡献如下：1、讨论了卫星综合通信系统中移动信道的建模仿真,总结了同步卫星移动信道的特点和目前常用的卫星移动信道传播模型,如Loo模型、Fontan模型、二状态模型、双极化MIMO信道模型。对双极化MIMO信道模型在乡村、郊区和城区三种不同环境进行了仿真,并得到的双极化2x2MIMO同步卫星移动信道的容量。2、针对卫星地面综合通信系统中的数字广播业务提出了改进的分集技术。考虑到系统中存在的时间分集、空间分集、极化分集以及频率分集,提出了空时编码、空时频编码结构的LSTBC码的发送方式并使用成对差错概率分析系统系统性能。通过构造合理的空时码、空时频码,卫星、地面站的协作传输使得整体分集增益为8。空时频码可以利用信道的频率选择性,提供额外的编码增益。3、针对卫星地面综合通信系统中单播业务提出部分预编码方案。地面站通过获得用户的反馈,及时的根据信道状态信息优化得到最优预编码矩阵,从而获得比分集发送方案更好的系统性能。提出了优化问题、解决算法的方法。考虑到理想的信道状态信息在现实应用中往往不能实现,又提供了针对非理想信道状态信息的部分预编码方案。