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MIMO技术是LTE的关键技术之一，而MIMO信道测量与建模又是MIMO技术研究的基础。以SCM模型为代表的几何信道模型需要测量多天线系统的离开角、散射体位置、多径数目和到达角，因此宽带MIMO无线信道测量与分析具有非常重要的价值。 论文首先研究了阵列系统中信号源数估计方法，包括基于信息论准则的信源数目估计方法，基于特征矢量的信源数目估计方法，以及各径之间存在相干的情况下的信源数目估计方法。 在确定了信源数目的基础上，为了提取各个径的角度信息，研究了经典的超分辨空间谱估计方法MUSIC类方法和ESPRIT方法，此外，针对可能存在的信号相干的场景，研究了解相干的前后向空间平滑算法。 为了进一步减小系统复杂度，论文分析了基于稀疏阵列的信道测量方法。在发射端通过遗传算法对阵元位置进行优化，从而设计出期望的天线阵列方向图。在接收端研究了基于稀疏阵列的谱分辨方法及其性能，同时针对稀疏阵列测向可能带来的角度模糊问题，研究了功率估计法拟合实际相关矩阵来去除方向估计模糊。此外，本文提出了一种角度、时延联合去位置估计模糊方法，结合相应的模糊场景，解决信道中散射体位置估计模糊问题，仿真验证其不仅能够消除位置估计模糊，同时提高了位置估计的精度。 最后，为了充分利用信号的统计信息，进一步提高白或者有色高斯噪声背景下系统的测向精度，论文分别研究了基于四阶累积量的MUSIC-like算法、virtual-ESPRIT算法和基于多级嵌套阵列的谱分辨算法，分析了其虚拟阵列扩展特性，并比较了各个算法的性能。