随着我国城市化步伐加快,城市规模逐步扩大,地下轨道交通作为城市中便捷便利的公共交通,发挥着越来越重要的作用。与经济发达国家相比,我国的地下轨道交通建设正处于高速发展时期,其所带来的安全和通信需求也在急剧扩大。因此,建立高效可靠的地下隧道通信系统对提高列车的安全行驶、保障乘客乘车安全以及提供通信信息服务起着十分重要的作用。研究无线信道特性是设计和优化通信系统的基础,因此需要研究地下隧道中宽带无线信道的传播特性。论文研究了地下隧道无线电波传播特征以及MIMO信道特性。为了探索在地下隧道中影响信道特性的因素,以及在该空间内使用MIMO技术的可行性和相关影响因素,本文采用射线跟踪法对地下隧道无线信道进行建模和分析,其主要工作和创新包括：1.在基于射线跟踪法建模的基础上,深入分析了地下隧道无线信道的大尺度和小尺度衰落特征,为地下隧道通信系统设计与评估提供初步参考。在大尺度衰落的仿真与分析中得到如下结论：路损随着频率的提高而增大；收发机放置于接近水平中心位置时,路损越小；断面面积与路损斜率呈正比关系,由此可以根据隧道断面面积选择接入点的间距；隧道断面越接近圆形,电波传播路损越小；并且,越接近圆形的断面,其极化交叉率越小,越有利于极化分集。在小尺度衰落的仿真与分析中,给出了可供参考的矩形地下隧道环境中的RMS时延扩展。2.建立了地下隧道MIMO信道仿真模型,并基于该模型,从多个角度分析了天线相关性和容量性能,为未来地下隧道MIMO技术的应用提供研究基础。在地下隧道MIMO天线相关性研究中得出的结论：三种发射天线放置方式(四角放置、水平放置、垂直放置)中,水平放置是最利于优化系统性能的；阵列天线单元距离越大,天线相关性越低。而相关性是决定信道容量的因素之一,相关性越高容量越小,相关性越低容量越大,这也体现在信道容量的分析中。分析不同因素对地下隧道MIMO信道容量的影响,得到结论如下：垂直放置时,天线相关性较高,信道容量较小；而水平放置时,天线相关性较低,信道容量较大；随着阵列天线单元距离的增大,天线的相关性降低,带来信道容量的增大；收发阵列天线单元数目成倍的增长,其信道容量也几乎随之成倍的增长；在地下隧道环境下应用多天线技术的信道容量虽远不及瑞利信道的,相比单天线仍然给信道容量带来了可观的增大；越接近圆形断面的隧道,信道容量越大。