随着5G的正式商用,作为5G关键技术之一的大规模MIMO技术受到了越来越多的关注。大规模MIMO技术在基站侧配置成百上千个天线单元,充分利用多天线带来的空间自由度,显著地提升了系统的传输速率和频谱效率。为了更好地评估和研究大规模MIMO系统的性能,针对大规模MIMO信道的研究必不可少。本文针对大规模MIMO信道特性,分析了大规模MIMO信道模型的近场效应和非平稳特性并研究了基于联合相关的大规模MIMO信道模型。首先,针对大规模MIMO信道的近场效应进行了研究。大规模MIMO系统由于天线阵列单元较多,使得瑞利距离增大,易出现近场效应。不同于远场条件,在近场条件下,传统的平面波假设不再适用,从信道建模准确性角度来说应当采用球面波代替平面波假设。本文将对比平面波传播方式和球面波传播方式建模的特点,在此基础上,通过信道矩阵的特征值分布给出平面波和球面波的适用范围。仿真结果表明,在大规模MIMO信道中,不满足远场条件下,采用平面波假设建模所带来的信道性能差异是不可忽视的,采用球面波传播方式建模可以充分利用大规模MIMO技术带来的系统性能增益。其次,研究了大规模MIMO信道的非平稳特性。大规模MIMO系统由于阵列尺寸的增加,使得不同天线单元在空间上历经的散射环境不尽相同,体现出空间上的非平稳特性;同时,信道环境的时变也会导致信道在时间上的非平稳特性。本文基于双散射体簇几何信道模型,将时间上的生灭过程扩展到空间维度,给出了三维大规模MIMO信道空时非平稳特性的具体实现。对空时生灭过程进行了仿真,并以此为基础对大规模MIMO三维信道的接收功率以及相关函数等信道性能参数进行了仿真。仿真结果表明,本文给出的三维信道模型很好的体现了大规模MIMO信道的空时非平稳特性。最后,研究了联合相关模型在大规模MIMO信道建模中的应用。传统的Kronecker模型假设收发阵列是无关的,而联合相关模型认为收发阵列是相关的并通过空间耦合矩阵表征收发阵列之间的相关性。本文研究了在相关性信道模型中不同的角度功率谱对于信道性能的影响。提出了可同时体现大规模MIMO信道非平稳特性和联合相关特性的扩展的联合相关模型,并对此模型进行了仿真。在大规模MIMO系统中,基于信道矩阵条件数、相关矩阵距离以及信道容量等参数对比分析了Kronecker模型和扩展的联合相关模型的性能。仿真结果表明,扩展的联合相关模型可以更加准确的反映大规模MIMO信道特性。