无线通信的发展，对系统的吞吐量和速率提出了更高的要求。多输入多输出(MIMO)技术以其容量上的优势被深入研究，成为下一代通信中的关键技术。MIMO技术可以充分利用空间特性，在不增加发射功率和带宽的情况下提高系统容量。而MIMO技术对容量的提升和通信的无线信道有着紧密的关系，目前对于MIMO信道模型的研究主要基于二维平面展开，对电磁波传播参数的统计测算仅集中在水平角度。为了更精确地模拟现实中MIMO信道环境，本文研究了3D MIMO信道建模。此信道模型是在原有的MIMO建模基础上增加垂直维的仰角，使得生成的信道传输系数更符合真实的通信场景。3D MIMO建模的方法是基于几何统计的随机模型，这和3GPP提出的SCM信道，以及欧盟的WINNERⅡ信道建模方法是相同的。本文研究的3D MIMO建模是在WINNERⅡ信道的基础上进行扩充的。首先要对信道的各个参数进行统计，然后根据这些统计特性随机生成大尺度参数和小尺度参数，来计算信道传输系数。WINNERⅡ信道建模对多种场景下的水平角度都有测量和概率密度函数统计，但是对仰角很少有统计，因此本文对仰角作出服从既定分布的假设。引入仰角的3D MIMO更为精确，同时天线响应需要重新评估，本文也研究了由天线的水平方向图和垂直方向图拟合3D方向图的算法。3D MIMO信道中天线阵列的建模和WINNERⅡ信道的一致，采用三个坐标系来表示电磁波的传输方向和天线的关系。在3D MIMO建模工作基础上，本文对此建模方法下生成的3D MIMO信道进行了仿真验证，统计了信道的时域衰落特性、包络、相关性和容量，分别对各信道特性在不同参数下的结果进行对比，并结合理论分析，确保该建模方法的可靠性。同时，本文进行了不同信道模型下预编码性能的分析，主要考虑三种线性预编码：迫零算法、块对角化算法和最大化SLNR算法。仿真结果表明，在其他条件相同时，不同信道下的预编码性能有着一定的差别，说明了信道模型对系统仿真的重要影响，再次确定了3D MIMO建模的必要性。