多输入多输出(MIMO)技术能够在不增加系统带宽和发射功率的情况下,大幅度地提升系统容量,改善无线通信系统的性能,因此成为目前研究的热点。本文在已有的研究基础上,开展空域相关MIMO系统容量和自由空间MIMO系统关键技术研究,选题具有理论意义和应用价值。论文的主要研究工作如下:1.在平坦衰落信道下,结合MIMO系统天线之间的相关特性,研究了Kronecker相关信道模型。针对瑞利衰落信道下的均匀线阵,给出了不同角度功率谱分布下的相关系数解析式,分析了角度扩展和天线间距对相关性的影响。2.给出了相关信道下单用户MIMO遍历容量的近似表达式,并仿真分析了角度扩展、天线间距和平均波达角对信道容量的影响。研究了相关信道下注水功率分配对信道容量的影响,仿真结果表明,信噪比较低时相关性对系统容量具有提升作用。3.基于大规模随机矩阵理论,使用确定性近似的方法研究分析了上行多用户MIMO容量。在发射端已知统计的信道状态信息的情况下,研究了广义注水功率分配的具体算法。仿真结果表明,确定性近似计算方法具有很高的准确性。4.在航空信道环境下,仿真对比了自由空间视距MIMO容量和瑞利衰落MIMO容量。提出了基于单载波频域均衡(SC-FDE)和正交频分复用技术的自由空间宽带MIMO系统,并对系统容量进行了仿真。针对SC-FDE系统,考虑了天线间时延对信道容量的影响,仿真结果表明,采用空时联合处理方法,码间干扰可以提升系统容量。