La integración de tecnologías de ultra-wideband, radio-cognitiva y MIMO (multiple-input multiple-output) representa una herramienta poderosa para mejorar la eficiencia espectral de los sistemas de comunicación inalámbricos. En esta dirección, nuevas estrategias para el modelado de canales MIMO y su caracterización se hacen necesarias si se desea investigar cómo la frecuencia central y el acho de banda afectan el desempeño de los sistemas MIMO. Investigaciones preliminares han enfocado menos atención en cómo estos parámetros afectan las características del canal MIMO. En esta Tesis de Doctorado se presenta una caracterización del canal MIMO en función de la frecuencia, abordándose puntos de vista experimentales y teóricos. Los problemas indicados en esta Tesis tratan cinco áreas principales: medidas, post-procesado de datos, generación sintética del canal, estadística multivariable para datos MIMO y modelado del canal MIMO.
Se ha diseñado y validado un sistema de medida basado en un analizador vectorial de redes (VNA), y se han ejecutado medidas entre 2 y 12 GHz en condiciones estáticas, tanto en línea de vista (LOS) como no línea de vista (NLOS). Además, se ha propuesto y validado un procedimiento confiable para post-procesado, generación sintética de canal, y análisis experimental del canal MIMO basado en medidas en el dominio de la frecuencia. El procedimiento experimental se ha focalizado en matrices de transferencia del canal (normalizadas) para casos no selectivos en frecuencia, estimándose además las matrices complejas de covarianza (CCM), aplicándose la factorización de Cholesky sobre las CCM y obteniéndose finalmente las matrices de coloreado del sistema MIMO. Además, se presenta un procedimiento de corrección (CP) para generación sintética del canal aplicado a casos MIMO de grandes dimensiones y cuando la CCM es indefinida. Este CP permite la factorización de Cholesky de dichas CCM. Por otro lado, las características multivariables de los datos experimentales MIMO han sido investigadas, realizándose además un test de normalidad compleja multivariable (MCND). Este análisis MCND ha indicado una dependencia en la normalidad de acuerdo a las dimensiones del array y el ancho de banda.
Por otro lado, diferentes métricas del canal han sido seleccionadas para futuros análisis de desempeño de técnicas de beamforming, space time block coding (STBC) y spatial multiplexing (SM) en LOS y NLOS para entornos indoor. Basándose en resultados estadísticos, todas las métricas estudiadas mostraron dependencia en frecuencia entre 2 y 12 GHz bajo una elevada relación señal a ruido (SNR), igual separación eléctrica entre elementos del array y aislamiento de las pérdidas por trayectoria. Cambios importantes a diferentes frecuencias centrales fueron observados en las distribuciones magnitud y fase de los coeficientes complejos de correlación espacial (CSCC), en la distribución de lo valores propios del sistema MIMO, en la capacidad MIMO, y en la riqueza multi-camino.
Finalmente, un nuevo modelo de canal, útil para simulaciones de sistemas MIMO de banda ancha, ha sido formulado imponiendo condiciones de estacionariedad en sentido amplio y scattering incorrelados (WSSUS). El modelo, denominado FD-DGUS (frequency-dependent-deterministic-Gaussian-uncorrelated-scattering), considera el efecto de la frecuencia central y el ancho de banda sobre la variación espacio-tiempo-frecuencia del canal. Además, efectos FD en el entorno son considerados utilizando ondas planas homogéneas (HPW) e in-homogéneas (IPW), siendo el primer modelo en la literatura utilizando IPWs y aplicando modelado perfecto del canal MIMO. Las características del modelo son analizadas, y se han formulado de forma cerrada su función de correlación 2D-STFCF (2D-space-time-frequency correlation function), su función de densidad espectral de potencia (PSD), y parámetros del canal. Además, se propone la estrategia de modelado perfecto del canal MIMO para la estimación de parámetros usando medidas, presentándose finalmente el modelo de simulación con parámetros fijos.