高速铁路具有载客能力强,速度快、安全性高、误点率低等特点,近年来随着高速铁路的不断发展,越来越多的旅客选择高铁作为自己的出行方式,于此同时用户对高速铁路无线通信系统稳定性和实时性的要求越来越高。在列车运行过程中,一个可靠稳定的无线通信系统不仅为旅客的信息服务需求提供支持,更是高铁安全运行的重要保障。信道模型作为高速铁路无线通信系统的基础,不仅可以反映高铁沿线不同场景的无线信道的特性,还可以提供简单易行的计算机仿真依据,以便于设计人员对无线通信系统进行模拟和评测。现如今,高速铁路无线信道建模已经成为一个热门研究方向。山地作为一种常见的高铁地形,大量分布于我国西南和西北地区,中国新建的高铁,如广深铁路、成都贵阳客运专线都穿越了广大的山地地带。高速铁路山地场景下信道传播环境的特点如下:无线电波的传播不仅需要考虑基站和列车之间的视距(Line of Sight,LoS)路径,还需要考虑铁路沿线的树木、建筑以及远端山体导致的反射路径;山地场景中信道参数基于位置的特性也十分复杂和明显,会随着列车的快速移动而发生变化。论文根据现有的高速铁路信道模型,结合高速铁路山地场景环境的特殊性,选择并构建了基于几何随机分布(Geometry Based Stochastic Model,GBSM)的三维(Three Dimensions,3D)信道模型。论文的主要内容和研究成果包括:(1)首先针对高速铁路的无线信道模型进行了研究。高速铁路的无线信号测量工作困难,现有的射线跟踪模型、基于传播图的信道模型、统计性模型虽然模型精度高,但都需要大量的测量数据且建立的信道模型缺乏普适性,因此本文选择GBSM模型对山地场景进行建模。传统的2D GBSM模型均假设基站的无线电波仅从单一平面传播至移动台,这显然不符合地势起伏的山地场景,因此本文针对高速铁路山地场景构建了3D GBSM模型:以移动台为球心的球面来模拟列车附近的树木、电线杆等近端散射体,以基站与移动台为焦点的椭圆柱面来模拟山体等远端散射体。(2)本文根据基站、移动台和散射体的几何位置推导了信道冲击响应(Channel Impulse Response,CIR)的表达式,并在此基础上进一步推导了3D信道模型的空时相关函数(space-time correlation function,STCF),空间互相关函数(Cross Correlation Function,CCF)和时间自相关函数(Auto Correlation Function,ACF)的数学表达式。考虑到高铁的移动性,进一步对距离函数的时变表达式进行推导。并结合山地场景中莱斯K因子基于位置变化的特性,推导了K因子的时变表达式。为了便于之后的仿真对比工作,本文利用Von Mises Fisher(VMF)分布来表征理论模型中散射体的有效分布以便同时考虑到散射体的方位角和仰角对信道统计特性的影响,利用等体积法来确定仿真模型中离散的角度值。(3)最后通过理论分析和仿真实验,验证了本文构建的模型和推导公式的正确性,发现了不同因素对信道空时相关特性的影响,说明3D信道模型比2D信道模型能更真实地表征高铁山地地形下无线电波的空间多样性。