毫米波MIMO系统已经是国内外无线通信的研究热点，信道的空间相关特性对毫米波MIMO系统通信性能有重要影响。由于毫米波受到对流层环境，尤其是降雨环境影响非常严重，本文重点关注降雨对毫米波MIMO地-卫通信信道相关的影响。本文主要内容如下：介绍了影响电磁波传播特性的降雨物理及介电特性；在单个粒子对电磁波散射的基础上，详细论述了降雨衰减的机理以及计算雨衰的理论方法和工程模型，阐述了降雨产生去极化效应的机理，对去极化模型进行了简单的介绍，分析了降雨对毫米波通信系统噪声温度的影响；概述了MIMO信道模型，角度功率谱的相关概念，介绍了常见的角度谱函数，推导出二维传播平面的空间相关系数表达式，仿真、分析了常用的角度谱函数下相关系数；对降雨环境下信号产生角度扩展的机理进行了论证，详细推导了毫米波卫星通信下行链路的角度功率谱分布的表达式并对其进行了仿真、分析和讨论；介绍了三维传播空间的MIMO信道模型和相关信道模型以及LOS信道模型，给出了毫米波MIMO地-卫信道模型，推导出降雨环境下的空间相关系数并对其进行了仿真、分析和讨论。本文给出的结果对发展毫米波MIMO地-卫通信具有理论意义和实用价值。