近年来,矿井、隧道以及购物广场地下限定空间场景无线移动通信问题凸显。现代城市轨道交通系统中基于通信的列车控制（Communication-Based Train Control,CBTC）正逐步使用LTE-M（Long Term Evolution for Metro）通信系统传递列车控制信号,并要求其具有很高的可靠性。然而在地下隧道LTE-M系统使用漏泄电缆传输信号的研究并不完善。为此本文致力于研究与地表环境的不同的地铁隧道下的无线传播的特性,致力于建立地铁隧道环境下1.8GHz基于漏缆的MIMO（multiple-input multiple-output）系统的基本理论。本文主要的工作如下:首先综合运用电磁场理论与通信理论,本文创新推导了限定空间下漏泄电缆的电场辐射信道模型,给出了限定空间基于漏缆MIMO系统性能的表达式,分析了使用辐射场分布的漏泄电缆MIMO系统的效率,给出了隧道场景下漏泄电缆宽带无线信道的空间特性的分析方法。由于辐射场是通信传输的基础,因此本文根据实测以及射线跟踪仿真确定了南通中天公司的试验隧道的视距以及非视距径的辐射场分布情况。通过研究发现,漏泄电缆的开槽周期越小,拥有更佳的辐射场特性;水平极化的漏缆可提供比垂直极化更好的性能。通过适当地调整漏缆的开槽周期,以及漏缆相对与接收机的位置,可以减小辐射场的波动。这些研究成为进一步研究MIMO性能的基础。根据地铁LTE-M实际的工程部署需求,本文深入研究了2x2 MIMO系统中漏缆的放置不同情况下的时延功率谱（Power delay profile,PDP）。结果表明,MIMO系统的性能不太依赖漏缆的相对间距,其中水平放置的漏缆具有更好的性能。此外,本文考察了不同接受区域下的信道容量以及条件数。这些结果可以直接指导漏缆布设的工程。本文以中国南通隧道以及法国大型中央隧道基于漏缆的2x2 MIMO和3x4 MIMO系统为对象,将实际测量结果以及利用Wireless Insite的仿真计算相结合,进一步研究发射天线的间距、漏缆的间距以及高度对MIMO性能的全方位影响。其中重点关注了信道容量、信道间的相关系数以及均方根时延扩展（Root mean square mean square delay spread,RMS-DS）等参数。研究验证了2x2 MIMO系统的性能优于传统的SISO（single-input single-output）系统的程度,发现3x4 MIMO系统的相关系数比2x2 MIMO系统更低,而信道容量更高,为提高隧道中MIMO通信容量提供了建议。通过射线跟踪法进一步研究了漏缆不同极化下的MIMO信道空间特性,发现水平垂直两种极化方式下的功率角度谱都可以通过截断高斯分布来拟合,发现由于隧道底部金属门以及一些金属箱的存在,南通隧道场景的中间部分比两端有着更大的角度扩展。此外,对在两种极化方式下的功率角度谱以及空间相关系数都进行了估计。研究表明,随着发射机距离的增加角度扩展呈下降趋势,且空间相关系数与轴间距的增加成正比。当角度扩展增加时,功率的分布随着角度的增加而增加,但之后它将导致空间相关系数下降。因此,本文提出了一种最优化系统设计的模型,具有提升系统性能的优势。以上研究结果作者在SCI期刊发表了三篇论文,其中部分结论已经由上海地铁的LTE-M工程设计所采纳。