近年来,多输入多输出(MIMO)天线技术由于能大幅度提高无线通信系统的频谱利用率和信道容量而受到了广泛的关注。在无线通信中,信号在传播过程受到各种障碍物和其它物体移动的影响,导致到达接收端的信号产生不同程度的衰落。因此,针对各种复杂的无线衰落信道环境,建立准确的MIMO信道模型是设计MIMO通信系统和评估系统性能好坏的重要因素。本文从当前国内外MIMO信道模型研究现状出发,针对宽带时变MIMO信道模型进行了深入研究,主要工作如下:首先,概述了MIMO无线信道的参数,分析了MIMO无线信道的衰落特性,深入研究了MIMO信道的空间相关性。其次,在产生有色高斯随机过程中,详细研究了采用正弦波叠加法的Jakes仿真模型,为了产生多个不相关的瑞利信道应用于MIMO建模中,本文对其进行改进,通过将多普勒系数、离散多普勒频率、多普勒相位随机化和利用振荡器的乘积和来消除瑞利波形之间的相关性来改善模型性能,并通过仿真进行验证。接着探讨了另外一种产生有色高斯随机过程的成形滤波器法,通过加入均匀分布的随机相移来消除各路径间的相关性进行改进。接着,在基于相关矩阵的MIMO信道建模中,为了考虑收发两端的联合相关性,将Weichselberger模型代替原先的Kronecker模型,同时结合第三章提出了一种改进的成形滤波器法,然后将两种改进应用于基于相关矩阵的IEEE 802.11n信道建模中,并进行仿真。探讨了空时频随机MIMO信道建模方法,通过描述离散频率和离散时间的时变频率响应出发,建立一个能反映实际物理信道的空时频互相关矩阵,从而将随机MIMO信道建模转化为一系列仿真参数的求解。提出了两种求解方法——迭代参数计算法和基于几何的双环模型求解法,并利用实测数据进行仿真验证。最后,对全文进行总结,明确今后需要进一步研究的问题,探讨了可能的研究方向。