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目前,宽带无线传输中的多天线MIMO(Multiple Input Multiple Output,以下简称MIMO)已经成为无线通信领域中广泛研究的技术。在无线传播环境中,使用MIMO技术可以在不增加系统传输带宽及发射功率的情况下,显著提高无线通信系统的信道容量。然而MIMO的信道特性严重制约着其系统性能。因此,建立准确刻画MIMO信道特性的信道模型显得尤为重要。业界现有的MIMO信道模型大都建立在二维平面内,空间角度统计特性只考虑了方位角分量却忽略了俯仰角分量,该模型并不能反映实际的无线信道特性。为了能够准确地揭示真实MIMO信道的传输本质,本文在业界主流的基于几何的二维随机信道模型——WINNER II信道模型的基础上,拓展了其3D化的MIMO信道模型版本,真正实现了信道和天线模型的3D化,从而更加真实地刻画了实际MIMO的信道特征。本文主要从以下几个方面实现了对3D MIMO建模的研究:1.实现了刻画无线空间信道空、时、频特征的关键参数(时延、来波角、去波角、多普勒频率、极化幅度)的估计。拓展了对空域角度3D估计,实现了来波角、去波角的俯仰维度的精确估计。2.实现了空间任意放置天线阵列的3D化建模,提出了“一种WINNER信道仿真中的三维极化投影算法”。该算法可以仅仅通过理论推导,便可生成用于构建WINNER信道模型中所需要的关键参数(水平和垂直天线场方向图),从而有效地降低获得实际描述信道的特征参数所需的代价。基于此并进行了天线阵列的3D建模。3.实现了基于MIMO的WINNER通用信道模型(GCM,Generic Channel Model)的3D拓展。WINNER II信道模型可以评估无线通信系统的链路级及系统级的性能。但是,目前的WINNER II GCM仅仅是在二维平面内构建模型,为了更准确地刻画实际MIMO信道特征,本文在三维空间中对WINNER II通用信道模型进行了构建。并对拓展后的3D WINNER信道模型进行了信道容量等方面的仿真研究。4.针对搭建的3D信道模型进行了参数校准方面的仿真,给出了信道特征描述的统计结果。