第五代（The Fifth Generation,5G）通信系统采用更先进的通信技术对5G信道建模提出了更高的要求。在无线信道建模的研究领域中,最大的挑战是建立有效且准确的信道模型,能够模拟影响无线通信系统性能分析的所有传播特性。车对车（Vehicle-to-Vehicle,V2V）信道建模作为5G信道建模研究的热点之一,越来越受到研究人员的关注。在V2V通信场景中,发送端（Transmitter,Tx）和接收端（Receiver,Rx）处于快速变化的传播环境中,信道的多移动性特征使其明显不同于传统的蜂窝信道,显著增加了信道模型复杂度。此外,无线通信多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）系统是基于多个发射和接收天线的无线通信系统,使用多天线可以在不相关多径衰落传播下提供信道容量增益,从而满足V2V通信对高数据速率日益增长的需求。本文主要基于空间链路信道建模,围绕MIMO多天线系统和车联网无线通信进行分析,深入研究了MIMO系统天线阵列、空间衰落相关性（Spatial Fading Correlation,SFC）、时空频相关函数以及多普勒功率谱密度（Power Spectral Density,PSD）等,分析信道的相关统计特性,为车联网无线通信系统的设计提供帮助。本文的研究工作如下:首先,为建立稳定高效的车载移动通信系统,提出了一种适用于城市斜交T型街道路口场景的宽带MIMO V2V信道模型,基于几何信道模型描述了散射体的分布,同时考虑单次反射以及双次反射路径,并引入街道夹角,使得该模型更具通用性和灵活性。在非各向同性的散射条件下,根据发射角（Angle of Departure,Ao D）与到达角（Angle of Arrival,Ao A）的精确关系,确定该模型的相关参数,推导并分析了信道的空时频相关函数解析式及MIMO信道容量。数值仿真结果表明该模型可用于模拟斜交T型路口的V2V通信,补充了此类街道场景的信道模型的空缺,拓展MIMO V2V信道模型的研究与应用。接着,为研究分析5G通信下环形隧道场景中的车载通信系统性能,建立了一个三维（Three Dimension,3D）宽带非平稳双散射簇信道模型。在此模型中,移动发射机（Mobile Transmitter,MT）与移动接收机（Mobile Receiver,MR）分别沿着环形隧道道路移动,其运动方向与MT、MR速度以及环形隧道参数有关。接收信号由视距（Line of Sight,Lo S）传播分量和经过双散射簇散射的非视距（Non-Line of Light,NLo S）传播分量组成。并引入了生灭过程算法对散射簇在阵列和时间轴上的出现和消失过程建模,使得信道模型在本质上是非平稳的。推导了信道的时空相关性函数以及多普勒功率谱密度等。通过对比理论与仿真结果,证明该模型能够正确描述5G环形隧道环境中的MIMO V2V通信。最后,针对移动终端具有时变速度与运动轨迹的特点,提出了一种面向未来V2V通信的多移动性3D非平稳宽带MIMO信道模型。为了描述多移动性V2V信道的非平稳性,所提出的模型采用时变加速度模型描述移动终端的运动过程。推导了模型参数随时间的演化过程以及时变多普勒频率引起的相移随机特性。该模型具有较高的通用性,可用于描述移动终端动态变化的V2V通信场景。在非各向同性散射条件下,推导并深入研究了该模型的重要统计特性,包括时变时空相关性,时变多普勒功率谱密度等。仿真结果与理论结果吻合,验证了该模型的准确性。所提出的建模解决方案可以对真实V2V信道的物理传播特性提供全面、准确的描述。