多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput,MIMO)技术与卫星通信结合,能够充分利用空间分集或极化分集,在不增加额外功率和带宽的情况下提高增益,利用极化分集构成极化卫星MIMO系统是MIMO技术运用到卫星通信的方式之一。然而,在利用极化分集构建MIMO通信系统时,现有研究工作着重于描述MIMO技术运用于卫星通信的优势,设计各类极化天线,对于交叉极化鉴别率(CrossPolarDiscrimination,XPD)在传播环境中的影响分析较少。同时在搭建地球静止轨道卫星(GeostationarySatellite,GEO)双极化多波束卫星通信系统信道模型时,现有研究在传输信号的小尺度衰落部分仅考虑了散射,但在跟踪小物体,特别是动物的时候,地面反射的传播现象显得尤为重要,然而目前关于特高频(UltraHighFrequency,UHF,300MHz-3000MHz)频段的地面反射建模研究还很少,现有的关于地面反射的建模也没有适合于卫星通信的场景。本文主要工作首先是针对GEO单卫星双极化MIMO通信系统模型,提出了一种分析XPD对该系统影响的方法,并详细推导了信干噪比(Signal-to-InterferenceandNoiseRatio,SINR)的表达式,利用MATLAB平台评估了在交叉极化的干扰下,开阔区域、郊区、市区三种传播环境误码性能以及信道容量。但该数学统计模型考虑的影响因素较少,且单个双极化天线仅能构建一个2×2MIMO系统,获得的分集增益十分有限,而多波束天线可在系统内形成多个点波束实现波束间的频率复用,提高通信系统的频谱利用率。因此,本文又基于UHF频段,将全向双极化天线和多波束阵列天线结合,使其应用于GEO卫星上,并考虑实际星地链路传输信号过程中其他影响因素:空间和极化相关性、直射视距(Line-of-Sight,LOS)信号的阴影衰落、多径效应、环境交叉极化耦合度(CrossPolarCoupling,XPC)等,在MATLAB中针对GEO双极化多波束卫星通信系统进行建模,同时,若考虑到接收端为小物体,特别是野生动物的时候,地面反射信号及多普勒频移对通信系统的影响。