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目前我国高速铁路发展迅速,高铁作为快速便捷的交通方式,在人们的出差、旅行等过程中逐步占据重要的位置,因此,乘客对高速铁路的通信系统提出了更高的要求。高铁铁路通信过程中存在沿途环境变换复杂、接收端高速移动等因素,为现有的铁路通信系统带来了巨大的挑战,也为信道测量过程及信道模型增加了难度,加之TD-LTE移动通信系统已经广泛商用,因此,基于高速铁路环境下的MIMO信道测量与信道建模的研究具有十分重要的意义。本文即遵循MIMO信道研究的规律,由无线特性的理论研究到实地测量系统的设计,并依据测量数据进行参数处理以及拟合结果分析。研究无线信道的测量与建模过程,首先需要对无线信道的传播特性有深入的理解,本文从两个方面阐述无线信道的传播特性:大尺度信道衰落特性与小尺度衰落特性。本文采用对数路径损耗模型中的路径损耗指数与阴影衰落分布来表征大尺度特性,并且对当前的路径损耗模型进行研究,主要研究模型的衰落因子与适用条件。小尺度特性则可以从三个维度进行描述,分别是时域、频域以及空域。时域特性主要是指多径效应,通过附件时延、均方根时延等参数描述,频域特性指由于接收端的高速移动产生的多普勒效应,空域特性即MIMO系统产生的角度拓展等特性,这三方面的特性之间存在一定的关系。针对MIMO信道的传播特性,本文参考了现有的大尺度参数和小尺度参数的测量方法,经对比分析,采用滑动相关测量法,设计了应用于高速铁路环境下的2×2MIMO信道测量系统。包括测量系统原理、采用的测量仪器与设备以及具体的测量参数设置。在参数处理的过程中,分别提取大尺度和小尺度的衰落参数。其中大尺度参数通过最小二乘法拟合为对数路径损耗模型。小尺度处理首先要提取信道冲激响应,经平方处理得到功率延迟分布,并进行进一步的多径提取。为了克服时延差较小时多径搜索结果不准确的情况,充分利用功率延迟分布的统计特性,采用迭代算法,提升多径搜索的准确率和普适性。通过大小尺度参数处理方法对大连-哈尔滨专线的实际测量结果进行参数处理,选取了四个典型的高铁信道环境,分别为山地、高架桥、平原开阔地以及城区。对拟合得到的路径损耗模型和延迟线模型进行对比分析,为今后高速铁路无线信道建模的研究乃至高铁通信组网的建设提供了验证与参考。