随着无线通信设备小型化的发展趋势,设计紧凑的阵列天线已经成为必然,而此时天线的空域相关性和摆放阵形将对阵列天线的性能产生显著的影响,进而影响整个MIMO信道的特性以及系统的性能。因此,分析天线的空域相关性和摆放阵形,从而指导MIMO系统天线阵列的空间阵型设计,最大限度的发挥MIMO系统的性能优势,对于未来的无线通信系统设计具有重要的意义。本文的研究工作主要有以下几个方面：1.空时信道模型的建立方法及其相关特性。从简单的均匀散射环境中经典Jakes模型入手,结合角度功率谱,推导出单天线信道传递函数。2.在单天线信道传递函数基础上,进一步推导了SIMO信道,单侧相关的MIMO信道及双侧相关MIMO信道的传递函数矩阵。并对单天线信道的时间自相关特性和多天线间的空域相关特性进行了理论推导和仿真。3.在空域相关特性的基础上,在天线最大间距限定和天线区域面积限定条件下,仿真比较了圆阵、线阵等几种典型天线布局的MIMO遍历容量。从仿真结果中可以看出,在两种不同的限定条件下,均匀圆阵都具有最佳的容量。由此的推论是将各天线均匀设置在天线区域边缘并尽可能成中心对称布局将获得最大的MIMO遍历容量。但是MIMO遍历容量是系统各天线位置综合作用的结果,其函数关系复杂,难找到一个同容量有着单一明确的函数关系的变量。4.引进组合优化算法模拟退火算法研究了在均匀散射无线传播环境中,当天线空间受限在以dmax为直径的圆圈内时,能获得最大的MIMO遍历容量的天线布局,并比较了最佳布局的MIMO遍历容量同均匀布局的MIMO遍历容量的差距。结果表明在各种情况中当dmax/λ≤0.5时,均匀布局均可以替代最佳布局。2D 8×8 MIMO系统dmax/λ=1,2D 4×4 MIMO系统dmax/λ=0.5时MIMO遍历容量达到最大值。当dmax大于这些值时,只需将天线布局设置为这些值的天线最佳布局即能得到最大的MIMO系统遍历容量。5.将研究条件进一步推广至三维空间,用模拟退火算法研究了在均匀散射无线传播环境中,当天线空间受限在以dmax为直径的球体内时,能获得最大的MIMO遍历容量的天线布局,并比较了最佳布局的MIMO遍历容量同均匀布局的MIMO遍历容量的差距。结果表明在dmax/λ≤0.5时均匀布局均可以替代最佳布局。3D 8×8 MIMO系统dmax/λ=0.8,3D 4×4 MIMO系统dmax/λ=0.5时MIMO遍历容量就可以达到最大值。当dmax大于这些值时,只需将天线布局设置为这些值的天线最佳布局即能得到最大的MIMO系统遍历容量。