毫米波通信是第五代(5G)移动通信技术研究中的热点问题,它可以提供丰富的频谱资源和超宽带宽从而提升通信系统容量,但与此同时,毫米波频段无线电波在传播过程中功率衰减大,电波传播特性对环境的灵敏度很高,因此亟需展开不同应用场景下不同毫米波频段的电波传播测量和传播特征的研究。本文首先从毫米波无线电波测量原理出发,介绍了频域扫频法和时域相关法两种主流的毫米波无线电波测量方法。详尽比较两种测量方法的适用范围后,根据时域相关测量原理,以格雷互补序列对作为探测序列,基于商用仪表搭建了单发单收的宽带毫米波无线电波传播测量系统,系统支持最高40GHz中心频点及300MHz以下信号带宽的室外远距测量,通过GPS铷钟实现收发端频率和时间同步。采用快速连续旋转控制台的测量方案将测量效率提高了一倍,此外,基于宽带毫米波无线电波测量平台设计了测量系统自动控制软件。其次,本文分别从大尺度传播特性和小尺度传播特性两个方面详细介绍了毫米波电波传播特征参数的提取方法,具体包括路径损耗模型、功率时延分布和功率角度分布、时间和角度色散参数、簇模型参数等。最后,基于宽带毫米波无线电波测量系统,选取当前国内外规划为5G早期部署频段的28GHz和39GHz毫米波频段作为测试频段,分别在中国无线谷园区外道路、中国无线谷园区内街区以及室外居民区三种经典应用场景下展开了毫米波电波传播测量。基于实测数据,提取了不同场景下不同频段的路径损耗参数、均方根时延扩展、均方根角度扩展等参数,并基于改进的KPower-Means聚类算法实现了有效多径信号的分簇。针对中国无线谷园区外道路场景,重点分析植被遮挡效应对毫米波传播的影响;针对中国无线谷园区内街区以及室外居民区场景,深入分析了接收机周边散射体几何分布情况对于角度扩展以及簇分布的影响。本文提出的宽带无线电波测量系统适用于室内、室外多种场景下电波测量,此外本文通过上述三种场景下的毫米波电波测量验证了测量系统的有效性,测量结果和提取的传播特征参数为5G毫米波通信的频谱规划以及5G通信标准的制定提供了有力的依据。