随着无线通信的快速发展，高数据率和高容量的需求与有限频谱资源之间的矛盾，成为研究新一代通信技术的动力和挑战。众多新技术中，多输入多输出（Mullti-Input Multi-Output，MIMO）技术因为具有传输速率、移动性、频谱效率等方面的明显优势，正逐渐成为下一代无线通信的关键技术。MIMO技术中信号处理算法，空时联合检测和系统链路预算等技术，与无线信道的特性密切相关。而且，对于MIMO信道，除了要研究相干带宽、路径功率衰减等信道特性以外，还需要考虑MIMO信号的相关性。因此，需要对无线MIMO信道的传输特性进行仿真与测量，进而建立适合不同应用场景的MIMO无线衰落信道模型。　　 本文针对宽带MIMO和超宽带（Ultra Wideband，UWB）无线通信系统，考虑包含收发天线和无线传输环境的广义信道，结合通信理论、电磁场理论和天线技术，开展信道特性的测量和建模技术研究，包括MIMO信道测量仪的研制、室内外环境下MIMO传输特性测量与建模、天线极化分集在MIMO传输中的应用和车内超宽带信道特性测量与建模等。论文主要工作如下:　　 首先，在国家重大专项课题的支持下，针对目前国内外MIMO信道测量设备的现状，为主设计并研制了我国首套四频点、100MHz信号宽带、四输入四输出(4×4)MIMO信道测量仪。与国外现有设备相比，在分布式测量、实时双向测量、真实多通道（非天线开关切换）等方面实现了超越。特别的，可实时测量分布式MIMO双向信道特性。与时分开关切换或虚拟天线阵测量仪相比，它的测量周期短，不易受相位噪声影响，并且支持高速快衰落环境测量。此外还具有可定制、可扩展和可裁剪模块化设计，实时处理能力强等优点。　　 结合自主研制的MIMO信道测量仪，给出了基于相关矩阵建模的方法和待测参数，开展了典型办公环境和城郊结合环境的MIMO信道特性测量，定量、定性地分析了MIMO无线传播信道的各种特性，得出了宽带MIMO信道的一些规律性结论。在室内环境中，分析了信道冲击响应的测量结果，统计了多径时延扩展，研究了天线间距对相关性的影响。针对室内视距（Line-Of-Sight，LOS）传输环境，比较了全向天线和定向多极化天线的信道特性，指出了室内LOS环境信号会出现极化旋转，从而导致MIMO信道相关性增高，这是与纯LOS环境不同的特点。此外，在静态环境进行的对比测试，也获得了与基于矢量网络分析仪测试方法一致的测量结果。针对典型的城郊结合环境，首次进行了分布式MIMO信道的测量。研究了信号衰落特性，验证了路径损耗符合对数损耗模型，并给出了路损指数。对多径特性的研究给出了各站点的多径数量与时延扩展统计特性，并分析了产生原因。统计了各接入点覆盖区域的MIMO信道相关性，指出当天线间距大于二分之一波长，信道相关性主要取决于传输路径与接入点位置，并给出架设分布式MIMO接入点的建议。信道容量的统计显示各个分布式站点的信道容量都服从正态分布，并给出了分布参数。　　 考虑包括天线在内的广义MIMO信道，研究了通过多极化天线构建MIMO传输信道。首先基于MIMO无线信道的相关理论，分析了天线极化对相关矩阵的影响。针对MIMO在视距传输环境中的应用，理论分析并实验研究了六极化天线在MIMO视距传输环境下的信道容量和相关特性。结果表明:对于2×2 MIMO系统，正交极化可以获得更好的系统性能，提出了0°/90°的正交极化组合可以提供最好的性能。对于4×4 MIMO系统，0°/90°/RCP/LCP和0°/90°/-45°/+45°的极化组合可以获得更高的系统容量。这一研究结果可以作为构建MIMO系统选择天线的依据，使得同一天线可以应用于不同的场合。设计的六极化天线阵列，可以在较小的尺寸上实现低相关性的多天线，适用于LOS和非直达经(Non Line Of Sight，NLOS)的MIMO信道环境。　　 针对宽带无线通信在智能交通系统中的应用，研究了车内超宽带信道特性。首先进行了车内超宽带信道特性的测量，介绍了测量系统与方案。测量场景包含了LOS和NLOS两类传输情况，还考虑了收发天线距离的变化和车内乘员人数的变化。通过对测量数据参数提取和曲线拟合，给出了车内无线信道的功率延迟谱、时延扩展等信道参数。测量结果统计显示，车内环境下的小尺度多径衰落模型可以使用改进的Saleh-Valenzuela(S-V)模型进行描述。车内的幅度衰落统计特性服从Lognormal分布。统计得出的信道参数和分布特性可以建立离散时间信道模型，应用于仿真与验证宽带通信系统。　　 以上工作中多项成果是属于国内外首次获得的，如带宽100MHz、实时双向4通道MIMO信道测量设备、校准方法、室外分布式小区MIMO信道特性测量与结果分析、六极化天线在MIMO视距传输环境下的信道容量和相关特性、车内超宽带信道特性等。部分结果已在国内外一些刊物发表，一些结果将整理成文稿提交给相关标准化组织。