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在宽带高移动场景下,无线传播环境变得十分复杂,信道会同时经历时间-频率双选择性衰落。为了研究适合高速铁路宽带无线通信系统的调制、信道估计与均衡等技术,建立相应的无线信道模型非常重要。论文首先讨论了高速铁路无线信道模型的特性,包括无线信道共有的路径损耗、多普勒效应、多径效应,以及相应的快衰落、慢衰落、平坦衰落、频率选择性衰落、高速铁路穿透损耗等。在此基础上,分析了平坦衰落和频率选择性衰落的建模及仿真方法,平坦衰落主要采用Jakes模型的改进模型(Xiao模型),频率选择性衰落的仿真主要采用抽头延迟线结构。论文还简要讨论了OFDM系统原理和系统结构。接着,基于Qian Liu等人的思想,提出了适合于高移动性莱斯衰落的仿真模型,分析了在常速运行和加速运行情况下的同相分量自相关函数、互相关函数,包络平方的自相关函数、概率密度函数。仿真结果表明,改进的模型既可用于固定高速运行也可用于加速运行；当列车沿某一方向以固定速度高速行驶时,改进的模型等同于Xiao模型,克服了Xiao模型只能仿真固定速度的局限性。考虑到超高移动性可能会带来的信道非平稳特性,论文分析了平稳区域和相干区域,并讨论了基于随机生灭过程的时变信道模型。随后,论文针对高速铁路宽带无线通信信道特有的时间-频率双选择性衰落,重点研究了基扩展模型(B asis Expansion Model, BEM)。基于几种基本的BEM和两种修正模型,本文提出了几种改进方法：(1)结合两种修正模型,改进方法—可保证最大频谱频率等于最大多普勒频移,并减小吉布斯效应的影响；(2)基于CE-BEM(Complex Exponentials BEM)在时间框架两端的建模误差较大,改进方法二采用前后两个时间框架部分重叠的方法,有效地降低了边缘建模误差,建模性能优于原有CE-BEM和modified CE-BEM;(3)针对高移动特性,改进方法三采用分段建模,保持每段建模阶数Q不变时,建模精确度高于原有模型；Q随分段数改变时,分段数为2时的建模性能最好,分段数再增加,由于Q减小及边缘建模误差增加建模性能则略有下降,但都比原有CE-BEM和modified CE-BEM的建模性能要好。最后,通过采用LMMSE信道估计,并用BEM进行信道重建,仿真了一个简单的OFDM无线通信系统。仿真结果表明,论文所提出的改进方法一(即MCE-BEM和modified CE-BEM的结合)的归一化均方误差较MCE-BEM和modified CE-BEM均有所降低,尤其是在高速移动场景下,性能提升更加明显。