我国高速铁路经过近五年以来的快速发展,已经成为了全球运营里程最长,服务旅客最多的高速铁路系统。截止2008年末中国的高速铁路里程已经达到6000多公里,在建和即将兴建的高速铁路客运专线和高速城际铁路里程已达1.7万公里。为了满足高铁旅途中的通信需求,各项通信技术都需朝着数字化、移动化和宽带化前进。但目前中国铁路系统采用的仍然是数据速率仅有9.6kbps的GSM-R通信系统,这显然无法满足当前乃至将来的铁路通信发展需求。LTE系统因为其对比与GSM-R所提供的高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容等技术优势,因此被看作铁路系统中很有前景的通信系统发展方向。多输入多输出技术因为能够利用信道的随机衰落和多径传播,使用空间分集等技术,被认为是LTE的一项关键性技术。多输入多输出技术可以在没有额外功率和系统带宽耗费的条件下增长系统数据速率和提高链路质量。Foschini和Gans指出,假设在独立不相关瑞利衰落信道环境下,多输入多输出系统的容量会随着收发端天线数目的增长呈线性增长。尽管如此,此处对信道的假设还是过于简单了,实际的无线信道可能不服从瑞利分布衰落,子信道之间的相关性通常也不为零,而且子信道之间的相关性将会导致多输入多输出信道容量的下降。通过更深入的研究,我们会发现多输入多输出系统性能也受到天线阵列类型、天线间隔以及天线方向图等天线部署方式的影响。因此,为了更好地指导下一代铁路通信系统的建设,研究不同天线特性对于通信系统性能的影响变得十分重要。由于高铁技术是一项在我国近几年才产生并大力发展的新兴技术,无线通信技术,特别是高铁环境下的多输入多输出技术并没有被深入研究。近期很多研究集中于研究高铁无线传播环境特性,也有很多研究论文使用了像瑞利衰落这样的简单信道模型来进行仿真研究,但显而易见的是,这样简单的信道并不足以准确的描述复杂的高铁无线传播信道。所以本论文中聚焦于使用国际标准化信道模型维纳Ⅱ(WINNERⅡ)来实现LTE下行链路级仿真系统,在此之上研究高铁环境下的多输入多输出天线配置对于信道容量和系统误码率的影响。对于不同的天线配置如天线个数、极化特性、天线间隔、天线朝向及分布式天线都进行了详细的研究。结果显示,随着天线阵列规模和天线间隔的增加,系统性能会得到很大的提升。同时结果也显示了,双极化天线阵列因为利用了极化分集,可以明显的提升信道容量。最后,论文还对基站和列车顶部天线的朝向以及列车上部署分布式天线阵列做了仿真分析,并给出了合理的提升信道容量和降低误码率的建议。