目前第五代移动通信系统（The 5th Generation Mobile Communication,5G）正处于快速发展关键时期,国家铁路集团明确将基于5G技术发展铁路宽带移动通信系统。但是高速铁路场景中的无线信道特性与公网有着明显的差异,因而在进行设备研发和网络部署之前,开展高速铁路场景下的5G系统性能评估工作变得尤为重要。信道仿真仪能够在实验室实现对外场环境衰落特性的精确模拟,在通信系统设计和终端设备研发中占据重要地位。在高速铁路场景下,由于列车的高速移动,无线信道具有明显的非平稳特征。而传统的信道仿真仪在仿真时假设信道是平稳的,无法用于高速铁路场景下的5G系统性能评估工作。针对此情况,本文设计并开发了适用于高速铁路场景的5G无线信道仿真仪,研究成果对高速铁路场景下的5G设备研发和网络部署具有重要意义。本论文的主要工作和贡献如下:（1）研究适用于高速铁路5G通信场景的时变非平稳信道仿真方法,提出了一种基于数据流的实时信道仿真方法,进而在软件无线电平台上完成了信道仿真仪的开发。该方法通过高效的数据传输方案和高精度的数据插值算法,实现了信道系数的实时更新,满足了高速移动场景下的时变信道仿真需求。（2）针对仿真平台硬件资源有限的问题,提出了一种基于协同处理的衰落模拟方法。该方法使用点对点数据流技术和高精度的时钟同步方案实现了现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）板卡之间的实时数据交互,从而将多个FPGA的资源整合起来,打破了硬件资源对仿真通道数目的限制,为将来实现大规模多输入多输出（Massive Multiple Iutput Multiple Output,Massive MIMO）系统的仿真奠定了基础。（3）基于开发的信道仿真仪搭建了验证测试系统,针对多普勒效应、多径效应、MIMO信道相关性等功能进行了测试,并结合第三代合作伙伴组织（3rd Generation Partnership Project,3GPP）规定的高速铁路模型对信道仿真仪的实时仿真功能进了验证。测试结果表明信道仿真仪的性能可以满足高速铁路场景中的5G无线信道仿真需求。