GSM-R(Global System for Mobile Communication for Railway,全球铁路移动通信系统)作为高速铁路列车运行控制系统，为列车的安全运行提供了可靠的保证。高速铁路下，为保证轨道的平直性，高架桥、路堑和隧道等特殊的工程结构被大量应用在高铁线路建设中。在这些环境（工程结构）下，GSM-R电波衰落特性与具体的工程结构参数密切相关，因而传统GSM-R场强覆盖特性研究中简单的将电波传播环境分为大中小城市、郊区和开阔地的划分方式和研究方法不再适用。论文在广泛借鉴现有GSM-R场强覆盖特性研究方法的基础上，基于“郑西线”高架桥、路堑等环境下的场强覆盖实测数据，分析工程结构参数与场强覆盖特性关系，详细探讨了高架桥环境以及路堑环境下电波传播的大、小尺度特性建模方法。在针对高架桥环境下场强覆盖特性的研究中，主要关注高架桥高度、接收天线与基站的相对高度两个参数对场强覆盖特性的影响；在针对路堑环境的研究中，主要关注堑顶宽度、堑底宽度以及路堑深度3个参数对路堑环境下场强覆盖特性的影响。在对高架桥、路堑环境的大尺度衰落特性的研究中，论文以对数距离路径损耗模型为基础，得到了以高架桥、路堑工程结构为参数的路径损耗模型；对两种环境下电平通过率、平均衰落持续时间、信道包络统计特性和莱斯因子等小尺度特性的研究表明，无论高架桥环境还是路堑环境，小尺度衰落均服从莱斯分布，且莱斯因子可以表示为关于工程结构参数的函数。研究还表明，高架桥环境下，当周围建筑物高度高于高架桥时，建筑物对场强覆盖特性的影响显著，而高架桥参数的影响不明显；路堑环境下，周围环境对场强覆盖特性的影响较小，且堑顶、堑底宽度大的路堑电波传播衰落较小。论文最后在详细研究场强覆盖特性与工程结构参数的基础上，以LabWindows为平台，开发了高速铁路环境下场强覆盖特性预测软件包，为GSM-R网络规划和设计等工程应用提供有价值的技术参考。