随着无线通信技术的发展,为了进一步增强无线通信链路的传输性能,无线信道的自由度的增加成了目前一个重要的研究热点,3D MIMO通信技术可以被看作为一种有效的途径来实现对仰角维度的利用。3D MIMO中仰角维度的天线下倾技术让基站能对用户进行更加清晰的区分,而且基站天线能够有选择性的调整所覆盖的区域,能有效地抑制小区间的干扰。因此3D MIMO的建模以及对3D MIMO的垂直维度的运用研究,成了目前无线信道研究的一个重要课题。目前对于预编码技术的研究,绝大部分是针对于水平维度的。3D MIMO信道在三维传播空间中垂直维度与水平维度散射体的分布存在巨大的差异,因此,垂直维度的预编码技术,应该更多的结合无线信道垂直维度固有的传播特点并加以合理利用。本文从两个方面对3D MIMO预编码技术进行研究,提出了基于信道瞬时特性的预编码方法,和在新增加的波束域维度的垂直预编码方法,使得3D MIMO的潜能得到了充分的挖掘。本文首先介绍了三维空间信道建模的技术研究背景和现状,接下来详细介绍了3D MIMO信道建模具体的步骤和方法。在基于WINNERⅡ信道模型和3GPP 3D MIMO标准协议的基础上,列出了一套完整的3D MIMO信道建模的流程和过程。其中包括慢衰落信道的介绍,以及对快衰落信道的建模方法的详细介绍。接着,本文对仿真的三维信道进行了验证,也研究和分析建模仿真得到的信道参数,并和3GPP标准协议提供的参考参数进行了校准,证明了信道仿真的正确性。最后,基于对3D MIMO信道的分析,分别从信道瞬时特性和波束域两个方面对3D MIMO的预编码进行研究设计,分别提出了基于信道瞬时特性的预编码方法,和基于贪婪算法的协作波束赋形方法,结合天线下倾技术,分析了最优解问题的产生原因,以及其优化的过程,最终通过仿真验证了算法的正确性。仿真结果表明,比起常见的二维信道以及其他三维信道的波束赋形策略,本文提出的波束赋形方案能带来的明显的增益效果。