阵列信号处理在无线通信中有着重要的应用前景。其中，阵列天线与先进的信号处理技术相结合所构成的智能天线系统，将会在未来移动通信技术中越来越多地出其重要性。这一局面的出现，在很大程度上有赖于对方向性信道模型的建立和使用。 为此，本文从分析陆地移动通信环境下电波传播物理机制入手，提出了能更好地认识实际传播问题的一种分层次信道描述方法。在这种信道描述框架下，有助于更多地建立与单天线技术和多天线技术分别对应的分析模型。在后一情形下，阵列天线的信号处理所面对的应是对来波多径簇的处理。这就是，单个来波多径簇的阵列输出及其测向误差问题，构成一个基础性的研究问题。 事实上，即便是不考虑来波多径簇问题，阵列天线处理中实际样本协方差矩阵和理想情况下的区别也是一个重要的问题。考虑到来波多径簇对阵列信号处理的影响必然表现为对样本协方差矩阵的影响，本文首先分析单一平面波来波情况下阵列天线输出样本自相关矩阵与真实自相关矩阵之间的差别。通过自相关矩阵特征分解和两矩阵间的误差矩阵范数这两种方法，我们考察了几种主要因素对这一差别的具体影响。 在此基础上，从单个来波多径簇所产生的阵列天线输出自相关矩阵出发，基于阵列输出自相关矩阵特征分解的方法，分析了多径簇来波方向估计结果与其中心角度之间的偏差，讨论了几种主要因素对这一偏差的具体影响。 作为更接近实际的情况，本文考虑到阵元间存在互耦效应，通过定义耦合系数，进一步讨论了单个来波簇信号入射时所得到的阵列输出自相关矩阵，并利用MUSIC算法对来波簇方向进行了估计，分析了单个多径簇来波方向估计结果与其中心角度之间的偏差，考察了几种主要因素对来波方向估计结果的具体影响。 这些研究结果表明，阵元间的互耦效应、来波多径簇的中心角度、角域范围、采样快拍数等因素对单个多径簇处理所引起的误差的不同影响。基于本文研究结果可以更好地进行来波多径簇及其来波角范围的一阶和二阶统计量的定义，并将有助于相关模型和算法进一步改进。