V2V（Vehicle-to-Vehicle,车辆对车辆）通信技术与应用是近来交通移动通信领域新兴起的技术。车-车通信是汽车领域车载自组网、智能交通、5G通信的重要组成部分,一直将其作为热点进行研究。城轨领域同样需要T2T（Train-to-Train,列车对列车）通信作为一种应急、冗余技术,来确保特殊情境的列车运行安全,同时T2T通信的控制系统车载化、轨旁设备最少化和通信时延最短化等优势也可得到展现。但是地铁环境中,由于空间的封闭性,电磁波传播时会存在多径效应和波导效应。多径效应的存在会使电磁波衰减严重,关系到城轨的运行安全,需要将接收到的多径信号进行延时和相位调整,有选择的合并,把多径信号转变为有利信号改善信噪比;波导效应的存在会对电磁波的频率有一定选择性,频率越高,波导效应越明显,衰减越小。所以为了提高城轨T2T直接通信的可靠性和安全性,需要开展Rake接收技术和毫米波收发系统研究。本论文的研究重点主要包括:首先,以城轨隧道T2T通信环境为研究背景,设计T2T通信的通信频段和范围的选择方案,同时斜坡通信距离的计算方案被提出,以得到合适的坡高和斜坡通信距离。根据选定频段,设计Q波段无线通信系统结构,为下面无线通信系统各部分组件的设计奠定基础。根据前期的小尺度衰落分析,将Rake接收技术用于城轨,提高通信质量。然后,对电磁波斜坡传播的大尺度模型进行改进,加入隧道潮湿环境和湿润隧道壁的影响因子,与通过仿真软件Wireless Insite构建的斜坡隧道Q波段的电波传播模型的仿真结果进行对比。并对隧道天线极化方式、弯曲度、坡度、有无行人、空间大小与电波衰减的关系进行仿真分析。最后,根据以上的Q波段的无线通信系统结构、大小尺度衰落分析、设计指标要求,通过ADS射频仿真软件,对无线通信系统的部分组件,如:功分器、放大器、混频器等,进行设计与仿真分析。并根据功分器的设计参数制作实物,经调试后,将测试结果与仿真结果进行对比分析,同时,进行无线通信系统的系统级链路仿真。