La tecnología Massive MIMO es una de las soluciones más prometedoras para lograr una mayor ganancia en modelos de canal de onda milimétrica (mmWave) 5G para sistemas de comunicación de tren de alta velocidad (HST). Basado en métodos de geometría estocástica, es fundamental desarrollar con precisión el modelo de canal MIMO asociado para acceder al rendimiento del sistema. Estos modelos de canal MIMO podrían extenderse a Massive MIMO con matrices de antenas en más de un plano. En este documento, el modelo estocástico basado en geometría MIMO 3D propuesto (GBSM) está compuesto por el componente de línea de visión (LOS), una esfera y múltiples cilindros elípticos confocales. Al considerar el GBSM propuesto, se derivan e investigan las propiedades estadísticas del canal local. Se estudian los impactos de la distancia entre los puntos confocales del cilindro elíptico, las frecuencias mmWave de 28 GHz y 60 GHz, y la no estacionariedad en las estadísticas del canal. Los resultados muestran que el modelo de simulación 3D propuesto se aproxima estrechamente a los resultados medidos en términos de tiempo estacionario. En consecuencia, los hallazgos muestran que el modelo 3D no estacionario de sentido amplio (WSS) propuesto es mejor para describir los canales HST de onda milimétrica en un entorno de espacio abierto.