无线信道的分析研究对移动网络规划和设计、移动技术升级改造等至关重要。无线信道分类广泛、场景繁多、环境复杂,然而信道的分析研究方法却停滞不前。随着高铁无线技术的发展,对高铁信道特有的高移动性、快速时变特征缺乏有效的研究方法,这严重阻碍了高铁信道模型的建立。事实证明,传统的基于时域响应或频域功率谱密度来研究无线信道特性的方法,存在单一时域或单一频域研究信道的局限性,已经无法跟上通信发展的潮流。时频分析方法能够克服单一域进行信道研究的局限性,用时-频域联合函数来表示信号,能全面地反映信道在时-频联合域的特性。本文首先讨论了短时傅里叶变换(Short Time Frequency Transform,STFT)和魏格纳-威利分布(Wigner-Villy Distribution,WVD)等时频分析算法,对现有的无线信道系统地进行了分类和分析。同时,论文还简要介绍了3GPP-LTE系统中的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Mutiplexing,OFDM)和多天线(Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术。接着,本文基于时-频域分别研究了小尺度衰落信道中的窄带信道和宽带信道的时-频特性。同时,给出了莱斯信道的时频能量分布。与传统的基于时域响应或频域功率谱密度分析小尺度衰落信道的方法相比,时频联合分布更好地体现了信道的时变特性。然后,基于时-频联合域全面地研究了可以模拟列车速度变化的Qian Liu信道、SCM信道以及3GPP高铁信道,给出了它们的时频能量分布,这些能量分布很好地反映了信道的时变本质,与单一时域或单一频域的研究方法相比优势明显。最后,在简化的LTE下行链路发射机仿真平台的基础上,结合时频分析方法研究了LTE下行链路信号分别通过窄带信道和宽带信道前后的时频能量分布,该类能量分布体现了LTE下行链路信号在时频域的数据映射特点,对于LTE接收机的设计和改进具有重要参考意义。