近年来,随着现代无线通信技术的发展,无线通信系统必须适应不断增长的用户数量,才能满足对新业务的需求。在这种背景下,基于多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）的通信系统能够在发射机和接收机上提供高速传输,同时保证服务质量引起了很多学者的关注。本文主要围绕MIMO信道建模进行研究,针对公路场景建立了不同的信道模型,深入研究了MIMO信道模型的天线阵列,概率密度函数（Probability Distribution Functions,PDF）、空间相关性（Spatial Correlation,SC）、信道容量、时变空间相关性,分析所提出信道的统计特性和影响信道统计特性的相关因素,为各种传播场景的无线通信系统的信道建模提供了广阔的思路和良好的理论基础。本文主要从以下三个方面进行研究:首先,通过计算平面阵列的阵列因子,分析了天线单元间距对大型天线阵列的影响。在无线信号传播的复杂性与空间性的基础上,提出了一种适用于公路通信场景的三维空间椭圆信道模型,并在其接收端和发射端均设置均匀矩形阵列（Uniform Rectangular Array,URA）。利用该模型推导出到达角（Angle of Arrival,Ao A）、到达时间（Time of Arrival,To A）的概率密度函数（Probability Density Function,PDF）表达式,同时研究了MIMO多天线阵列的空间相关性及容量,阐述到达角、达到仰角（Elevation of Arrival,Eo A）、阵元间距对空间相关性和信道容量的影响。其次,阐述天线阵列的结构,将均匀线性阵列分别设置在模型的移动接收端（Mobile Receiver,MR）和移动发射端（Mobile Transport,MT）。提出一个基于非平稳几何的散射移动到移动（Mobile to Mobile,M2M）信道模型,该模型采用不规则形状的几何信道模型模拟公路、街道等通信环境。通过调整有效散射体的分布,使模型适应多种场景。在模型中,MT和MR之间的相对运动导致时变几何统计量,使模型具有非平稳性。此外,在该模型中首次研究了移动散射体的运动特性以及对信道统计量的影响。最后,针对车对车（Vehicle to Vehicle,V2V）移动通信场景,提出了一种用于大规模多输入多输出车对车通信的三维宽带双簇信道模型。在模型中采用多个共焦半椭球模型来描述路边环境簇的分布,为了描述信道的非平稳性,采用生灭过程来模拟集群在阵列轴和时间轴上的动态特性,通过不同的抽头表示不同的链路上的传播延迟和簇的演化过程,推导出该模型在传播路径上的空间互相关函数（Cross-correlation Functions,CCF）和和时间自相关函数（Autocorrelation functions,ACF）。仿真结果表明,该模型能够很好地描述真实的大规模MIMO V2V通信环境。