随着移动网络终端数量的蓬勃增长以及智能应用的发展,蜂窝移动网络面临着更高的用户密度和更高的数据速率的需求。大规模多输入多输出(Multiple-input Multiple-Output,MIMO)技术是解决这一现实问题的有效手段之一。由于大规模MIMO系统的天线阵列维度的显著提升,与传统MIMO系统相比,它显示出一些独特的信道特性。因此建立一个高效、准确的大规模MIMO信道模型对于其在无线通信系统中的普及和应用至关重要。本文主要研究基于几何的大规模MIMO随机信道建模,建立了一个三维多共焦椭球的几何模型。同时,本文深入研究了信道模型的工程仿真,建立了一个基于几何的随机信道模型仿真平台,并提出了一种通用的统计信道模型验证方法。本文的主要工作和创新点总结如下:1)在大规模MIMO信道建模理论研究中,提出新的基于几何的三维多共焦椭球信道模型。模型考虑了各向同性散射体和非各向同性散射体共存的传输环境,使得模型具有更加广泛的应用范围。该模型在球面波假设下,推导了椭球模型中到达角(Angle of Arrival,AOA)和离开角(Angle of Departure,AOD)准确的数学关系。这不仅使模型更加精确,还可以用于模拟信道非平稳特性。模型针对大规模MIMO系统中散射体簇在天线阵列维度上的非平稳现象,利用更新过程的思想对其进行建模。与经典的生灭过程方法相比,计算复杂度更低。最后通过与经典信道模型的仿真对比,验证了所提出的模型有效性,并分析了各种信道参数对信道相关性的影响,包括时间相关性、空间相关性和频率相关性。2)在信道模型的工程仿真研究中,一方面设计了一个通用的信道模型验证系统,提出一种利用信道幅值的统计特性对信道模型进行验证的方法。与已有的只针对特定信道模型的方法相比,该方法可以应用于几乎所有统计信道模型;另一方面建立了一个基于几何的随机信道模型的仿真平台。该平台通过设定相关信道参数得到信道冲激响应,并且提供了传输环境的可视化功能。有助于基于几何的信道模型中几何关系的推导,大大提高了信道模型的链路级仿真效率。