收发两端都采用多天线的MIMO(多输入多输出)通信系统具有潜在的巨大的信道容量,近年来引起了广泛的注意。无线MIMO系统中发射与接收信号处理算法的合理设计在一定程度上决定了MIMO系统性能的优劣,而具体信号处理算法的提出与有效的实现是与具体的通信环境密切相关的,MIMO通信系统的性能很大程度上取决于无线信道的衰落特性。故需要对无线MIMO衰落信道的建模与仿真技术进行研究,需要建立参数化的便于描述的无线衰落信道模型,以便于分析不同天线拓扑结构与无线衰落信道传播参数对系统性能的影响,便于信号处理算法的设计与性能验证。首先,本文瞄准MIMO信道建模这一前沿课题,针对Rice衰落MIMO信道的二维与三维信道模型展开研究,拓展MIMO信道建模领域的研究。综合考虑收发两端天线阵的配置、收发两端的移动,以及收发两端周围散射体的多簇分布,分别建立了非频率选择性与频率选择性Rice衰落信道的二维GBDB模型(基于散射体几何分布的双跳模型)。考虑电波传播过程中的俯仰角扩展,针对非频率选择性Rice衰落信道建立了三维GBSB信道模型(基于散射体几何分布的单跳信道模型),针对频率选择性Rice衰落信道建立了三维纯随机信道模型。同时推导出各模型的空时(频)相关函数,并作了简要分析。然后,针对MIMO信道的仿真实现,研究了空、时、频互相关矢量衰落信道的AR模型实现,提出了一种实现算法。分析了存在天线阵列互耦时模型的仿真实现,分析了Kronecker模型实现条件。基于衰落信道的调制端实现,给出了两种仿真实现方案。最后,本文对无线衰落信道的Markov模型展开研究。文中提出了一种新的Markov模型性能验证方法,并针对快衰落信道提出了一种改进的一阶FSMC(有限态Markov信道)模型。同时结合Nakagami衰落信道的仿真,验证了模型的性能。