本文对在视距LoS（Line of Sight）环境下单载波多输入多输出MIMO（Multiple Input Multiple Output）系统的一些关键技术做出了研究,在固定宽带无线接入FWA（Fixed Wireless Access）等陆基点对点通信、卫星通信等应用场景的高速数据传输中具有潜在的应用前景。宽带高速通信下的频率选择性衰落及码间干扰和流间干扰,很大程度上限制了当前毫米波通信系统高速率传输的表现。基于此,本文将按照信道、天线、均衡方式的顺序对LOS-MIMO通信系统的相关技术进行分析和优化,主要研究内容分为三个部分。首先从毫米波LoS-MIMO通信系统模型出发,对LoS-MIMO通信系统中每个模块进行了介绍,并介绍了Rummler信道模型。基于香农信道容量理论,然后推导了香农信道容量理论对LOS-MIMO进行系统容量分析,并给出了本文重点研究的单载波频域均衡方法的2×2 LoS-MIMO传输系统的系统容量的算例,最后对Rummler信道下模型的信道容量进行了仿真,通过理论推导及仿真结果分析频率选择性衰落信道对信道容量及系统性能的影响。其次提出了频率选择性衰落下天线阵列联合优化方法。从天线阵列对LoS-MIMO系统性能的影响,天线阵列设计基础出发,通过观察理论推导结果注意到阵列的输出是天线权值及几何形状的函数,推导出阵列的性能取决于阵列中阵元的数量、所使用的加权向量和阵列的几何形状;紧接着根据当前已有天线阵列研究,对天线阵列加权算法进行基本推导和对比,可以对指定方向信号进行抑制和加强;随后对LoS-MIMO系统常见的天线阵列几何排布方式,做出频率选择性衰落下理论推导;最后对联合优化方法下系统性能影响进行了仿真分析,证明了联合优化最优天线分离乘积设计方法及天线阵列加权对准方法对频率选择性衰落下LOS-MIMO的重要性,并基于频率选择性衰落下天线阵列联合优化方法,通过综合优化天线阵元间距离以及收发两端链路距离,进一步提升频率选择性衰落下毫米波LoS-MIMO通信系统的信道容量,为系统设计提供指导,同时验证了联合优化方法下高斯白噪声信道LOS-MIMO系统相对于单输入单输出SISO系统的性能增益。最后提出了进一步优化频率选择性衰落下毫米波LoS-MIMO通信系统性能的均衡方案。介绍了均衡技术的概况,其次介绍了传统2×2 LoS-MIMO通信系统均衡算法包括:时域均衡算法和正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统下的频域均衡FDE（Frequency-Domain Equalization）算法,后提出了针对2×2 LoS-MIMO通信系统单载波SC（Single Carrier）频域均衡算法:一种是基于训练序列TS（Training Sequence）的频域均衡,另一种采用了基于精简训练序列（Simplified Training Sequence）的频域均衡算法。最后,在频率选择性衰落信道下,对不同均衡方法的对2×2 LoS-MIMO通信系统进行了系统仿真,发现基于SC-FDE的LOS-MIMO系统可以以较小的开销和较低的计算成本,有效地减少码间和流间的干扰,抗频率选择性衰落,在这一点上,FDE方法似乎比传统的TDE方法更有前景;且SC-FDE和OFDM有近似的均衡性能,SC-FDE因其恒包络优势相对于OFDM系统对于射频前端的线性要求较低,对载波频率偏移CFO（Carrier Frequency Offsets）敏感度较低,且SC-FDE有着比OFDM更小的开销,又由于两者系统结构的相似性,在部分场景下可以和OFDM系统形成一对优势互补的灵活选择。