随着道路交通密度的快速增加,道路安全和交通流量管理问题亟待解决。车联网通信能够有效提高道路交通的安全性和便利性,已成为第5代(Fifth Generation,5G)移动通信系统标准的关键技术之一。车联网通信场景具有车辆高速行驶和移动区域受限等特点,其传播信道与传统移动信道有着显著差别,故蜂窝系统获得的信道特性不能直接用于车联网通信场景。针对车联网通信场景的无线信道实测、建模与仿真模拟,已成为当前车联网通信研究领域的热点之一。本文针对车辆匀速运动和任意运动轨迹场景,分别提出了两种车对车(Vehicle-to-Vehicle,V2V)非平稳传播信道模型,给出了相应的时变信道参数演进算法,并详细推导分析了车联网信道的空时相关特性,包括空域互相关函数(Spatial Correlation Function,SCF)和时域自相关函数(Temporal Correlation Function,TCF)的闭式解和近似解。在此基础上,设计并实现了一个面向车联网传播信道的仿真应用软件。论文主要工作如下:(1)简述了V2V多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信道建模理论基础,介绍了V2V MIMO系统及其信道特点,给出了几种典型的V2V信道模型,包括确定性信道模型和随机性信道模型,同时对信道的SCF和TCF等统计特性进行分析。(2)针对匀速运动场景和任意三维轨迹场景这两种典型场景,分别给出了基于几何的随机信道模型(Geometry-Based Stochastic Model,GBSM)的V2V非平稳信道的改进模型,并给出了有效路径数目、时延、功率和二维角度等时变参数的演进算法。在此基础上,详细推导了两种场景下SCF和TCF的闭式解和近似解,并利用数值仿真和实测数据验证了本文信道模型和理论推导结果的正确性。(3)基于前述V2V非平稳信道模型和空时相关性推导结果,设计并实现了一个车联网传播信道仿真分析软件,该软件包括用户配置界面、车联网信道实时模拟和统计特性分析等功能。在此基础上,针对南航江宁校园传播场景,通过外场实测的方法对该软件进行系统验证,将星座图和误码率等指标的软件仿真结果与实测结果进行对比,测试结果表明,该软件的系统性能与实测结果一致。因此,该软件可以用于未来对车联网传播信道状况进行实时模拟与分析。