多输入多输出(MIMO)技术是在通信系统的收发两端放置多根天线的一种通信技术,是近年来无线通信领域理论研究的一个重大突破。该技术能在不增加系统带宽和发射功率的前提下大大增加系统容量、提高系统频带利用率、改善系统的性能,从而成为新一代高数据率、多数据类型无线通信系统的关键技术。本文首先介绍了MIMO通信的研究背景和基本概念,并与其他新技术做比较以突出研究的必要性和必然性。然后,详细阐述了在MIMO无线通信领域正受到关注的和仍有待解决的基本问题,指出了本文的研究方向。然后给出了MIMO系统中使用均匀圆型天线阵列(UCA)和均匀线型天线阵列(ULA)的基于统计的多径矢量信道模型,推导了各模型下的天线空间相关性精确与近似表达式,通过模拟仿真验证了角能量分布的标准差或角扩展是决定相关性的主要因素,在标准差为10°或更小时,近似公式近似效果很理想,可替代精确分析,并可减少74%的运算时间。其次,基于以上的研究成果,推导了环形天线阵列模型下,MIMO系统的信道容量表达式,通过仿真结果表明,MIMO系统信道容量主要取决于矩阵信道各子信道间的相关性,当相关性为零时,系统容量达到最大值。相关性的增加意味着系统信噪比的减小,接收天线阵列半径和角度扩展是决定MIMO系统信道容量的主要因素。最后,对MIMO的研究发展方向进行了总结和预测。