近年来,随着我国高速铁路的快速发展,铁路信息化的需求越来越强烈。一方面,列车运行状态和安全监控等信息需要实时传输到地面站,保证对列车的实时动态跟踪；另一方面,以旅客为应用主体的多媒体信息,也需要在车地之间及时传输,旅客移动通信业务在整个车地通信传输中的比重也越来越大。旅客移动通信业务主要包括移动电话、移动电视、移动互联网宽带接入等,现有的铁路移动通信系统已不能满足当前的这些通信需求,也无法适应未来高速铁路宽带移动通信的发展,因此,高速铁路环境下的宽带接入技术研究具有重要意义。信道建模与特性分析是通信系统设计与实施的基础,准确的信道模型是研究高速铁路宽带无线接入的前提条件。本文首先介绍了无线信道的大尺度衰落和小尺度衰落特性,分析了高速铁路无线信道建模的特殊性。其次,在简要介绍MIMO (Multiple Input Multiple Output,多输入多输出)信道模型分类和典型MIMO信道模型的基础上,给出了基于几何的无线信道建模原理。最后,本文基于椭圆散射模型进行了以下工作：(1)基于椭圆散射模型的MIMO信道模型：本文给出了基于单椭圆的一次散射MIMO信道模型,在计算其复信道响应的基础上,推导了模型的空-时互相关函数、时域自相关函数以及空间域互相关函数等统计特性,并进行了仿真分析;(2)基于椭圆散射模型的高速铁路MIMO信道模型：在引入时变参考系的基础上,本文将单椭圆的MIMO信道模型扩展为高速铁路环境下的多椭圆MIMO信道模型,类似的,在计算其复信道响应的基础上,推导了模型的时域自相关函数和空间域互相关函数,并进行了仿真分析。仿真结果充分说明了高速铁路MIMO无线信道的非平稳特性。本文的主要创新之处：(1)在基于椭圆散射模型的MIMO信道模型中,重点分析一次散射条件下离开角和到达角的数学关系,从而将模型相关函数转化为到达角的函数；(2)在基于椭圆散射模型的高速铁路MIMO信道模型中,通过引入时变参考系,更加准确的刻画了列车与基站间的距离变化,从而更好的建模了列车运动对信道模型的时变影响。