随着互联网技术和第五代移动通信(the 5th Generation communication system,5G)通信的发展,人们对通信系统的质量提出了更高的要求。在无线通信过程中,信号受到散射体的干扰,更难有效保证通信质量,因此建立更加精确的信道模型,以此来进行通信过程的研究迫在眉睫。信道建模即对信道建立模型,是用数学的方式去描述信道的特性。信道模型中涉及的参数有很多,不同的场景也会有不同的参数统计特性,所以会衍生出不同的信道模型和信道建模方法,主要包含了两类,即基于相关性的信道建模方法和基于射线的信道建模方法。本文的主要研究内容是基于5G通信的城市环境中的信道建模研究。通过对无线信道衰落特性的分析,研究了单输入单输出(Single-Input Single-Output,SISO)信道和多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Out-put,MIMO)信道的建模过程。在此基础上,提出3D MIMO信道建模的过程并对相关算法进行了改进。最后,在现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)硬件平台上对相关模型进行了实现。本文第二章介绍了空时无线信道的特性,包括衰落的分类以及各自参数的研究。其次提出了信道相干性的概念,分别介绍了时间、频率和空间上的相干性,以及对抗信道选择性的方法,并对信道的衰落特性进行了数学上的推导分析。第三章主要研究了SISO信道模型的建立方法,包含了室内和室外不同的场景。接下来引入角度功率谱,分析了几种常见的角度功率谱模型,并推导了角度谱和波数谱的关系。在此基础上,研究了MIMO信道的特征并且根据可靠的统计参数对MIMO信道进行了仿真。第四章研究了三维(three-dimensional,3D)MIMO信道建模的方法,首先将信道中的参数与实际场景结合并设置,逐步完成信道模型的建立。然后对3D MIMO信道建模的仿真结果进行分析,从时域波形、相关性等方面判断与实际信道的贴合程度。在此基础上,本文提出了一种基于修正因子的3D MIMO信道建模方法,通过修正因子对信道模型进行降维,简化建模过程。最后,利用Matlab和FPGA硬件联合仿真,对信道模型进行模块化实现,分析了相应的结果。