车辆到车辆(Vehicle to Vehicle,V2V)通信在车联网系统的部署和应用中扮演着关键作用,而信道模型又是V2V通信技术研发的前提和基础。因此,针对车联网通信场景的无线信道建模工作,已成为当前V2V通信领域的研究热点。复杂多变的通信场景使得V2V信道呈现出与传统信道所不具备的非平稳特性,为建立准确有效的信道模型带来新的挑战。因此,本文对V2V非平稳信道建模及其统计特性分析展开研究。论文的主要工作如下:首先,面向宽阔场景V2V非平稳信道提出二维(Two-Dimensional,2D)双环几何随机模型。为描述信道的非平稳性,本文将到达角和离开角的时变性引入模型中。基于2D模型,我们推导了信道的空间互相关函数和时间自相关函数,研究了散射环境、移动端的运动状态和天线偏角对信道统计特性和非平稳性的影响。仿真结果表明,2D模型可以有效模拟V2V信道的非平稳性,平稳状态下信道的统计特征与平稳双环模型的统计特征具有一致性,验证了模型推导的正确性。其次,为了对街道场景V2V信道准确建模,本文提出一种新型的三维(Three-Dimensional,3D)非平稳几何随机信道模型。模型假设运动散射体分布在2D双环上,静止散射体分布在3D圆柱表面。根据时间演进过程,推导了由移动端运动导致的时变信道参数,得出3D模型的信道冲激响应。基于3D模型,研究V2V MIMO(Multi-Input Multi-Output,MIMO)信道的统计特性和非平稳特性的影响因素。仿真结果表明,散射环境参数、车辆运动方向和天线偏角综合作用于信道的统计特性和非平稳特性。通过对比2D模型和3D模型,表明了3D新型模型的有效性。所提3D模型是非平稳V2V MIMO信道的通用模型,通过调整模型参数可以对多种V2V通信信道建模。