随着无线通信系统的发展,对信道资源的利用更加广泛和深入,就要求进一步认识无线信道,通过建立信道模型对这些资源进行全面、精确的描述。多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统通过在发射端和接收端均采用多天线技术不仅提高了系统性能,相对于单输入单输出系统能提高了信道容量。本文主要围绕基于统计的MIMO信道模型及车载移动通信系统进行研究分析,通过室内外空间信道建模,分析波达信号的到达角(Angle of Arrival,AOA)、到达时间(Time of Arrival,TOA)的统计分布特性以及不同天线阵列下的MIMO性能。本文具体工作主要为以下四个方面:首先,针对室外宏小区移动通信场景,简单介绍了一个空心圆模型,并给出了此模型上行链路空时统计特性;针对室内外无线传播环境,提出一个三维几何散射体信道模型,在假设所有有效散射体均匀分布在椭球体内,基站和移动台位于椭球的两个焦点处的情况下,给出了波达信号在空间和时间上的一些统计特性,分别推导了此模型下室内外环境中基站(Base Station,BS)端、移动台(Mobile Station,MS)的TOA和AOA的概率密度函数。通过和一些二维模型、可测量数据比较可以验证所提出模型的有效性。这个提出的三维(Three Dimensional,3D)模型适用于无线通信环境特别是室外微微蜂窝小区和室内传播环境,同时也拓展了对三维空间统计信道模型的研究和应用。其次,以上述三维空间统计信道模型为基础,研究了多天线系统的性能。通过在移动台分别设置四单元的线型阵列(Uniform Linear Array,ULA)和圆环阵列(Uniform Circular Array,UCA)在椭球3D空间统计信道模型的基础上分析了 MIMO多天线系统性能,研究包括了空间衰落相关性和系统容量以及天线阵列配置。然后,为了研究在各向同性散射和非各向同性散射中信道的传输特性,引入Von Mises分布函数,建立一种几何散射信道模型,并在此基础上研究了发射端和接收端都设置均匀线型阵列时的MIMO性能。在定量给出到达角和发射角(Angle of Departure,AOD)关系的条件下分析了参考模型的相关函数和信道容量。另外,在精确多普勒扩展法(Method of Exact Doppler Spread,MEDS)的基础上提出一种改进的参数计算方法,在参考模型的基础上得到了仿真模型。本模型的数值结果阐明了 Von Mises分布下信道的相关特性,理论分析和仿真结果表明信道仿真器和参考模型有近乎一致的时间相关性,同时此模型的提出也拓展了空间统计信道模型的研究。最后,为了研究室外视距(Line of Sight,LoS)和非视距(non-LoS,NLoS)传输场景中车辆与车辆(Vehicle-to-Vehicle,V2V)之间的无线通信系统,提出一种基于几何街道散射场景的统计信道模型,其发射端和接收端都处于移动状态。并且在发射端和接收端都采用多天线技术,模型定量给出了几何街道散射场景下到发射角(angle of arrival,AOD)和到达角AOA之间的几何关系。同时研究了信号在几何散射信道模型中的空间互相关函数、时间自相关函数(Auto Correlation function,ACF)、频率互相关函数以及多普勒功率谱(Power Spectral Density,PSD)的影响。理论分析和仿真结果表明提出的V2V通信系统的无线信道的统计特性符合理论和经验,拓展了多输入多输出宽带V2V通信系统的研究。