毫米波技术作为发展5G的关键技术之一,其频带很宽,从30-300 GHz有丰富的频率资源有待开发利用,可满足人们对高速数据、高宽带图像业务等大容量信息传输与处理的需要。如果将毫米波技术与其他技术相结合,则其通信容量将比长期演进技术(LTE)大得多,这就为5G通信提供大容量、高传输速率、低延迟、扩展灵活等高性能服务提供了可能。本文针对毫米波在可视环境与被阻挡环境下的信道特性进行了理论与实验研究,论文主要完成了以下工作:(1)在研究路径损耗模型的基础上,分别采用28 GHz和45 GHz的毫米波对室内外无线信道进行了视线(LOS)测量;提出了离散的最小二乘拟合方法来对实验数据进行拟合处理,获得实验环境下的路径损耗指数以及阴影衰落的方差,从而进一步得到适合该实验环境的比较精确的路径损耗预测模型。(2)在研究随机几何理论的基础上,应用泊松点过程模型对毫米波蜂窝网络中的建筑物阻挡、基站等进行了建模。根据毫米波对墙壁穿透损耗大的特点,在建模时采用线段方法对矩形建筑物进行了简化处理,并对传播路径上的建筑物阻挡数量进行了量化计算;推导了建筑物的密度、尺寸以及基站的密度等因素对蜂窝网络覆盖的影响,并进行了系统仿真。(3)针对几种常见材料的矩形阻挡,分别提出了三射线与四射线建模方法,并在实验室内使用45 GHz毫米波对12 mm厚的木板、6mm厚的玻璃镜子,以及0.35 mm厚的白铁板进行了矩形阻挡绕射衰减测量实验。实验结果表明,在给定的实验条件下,矩形木板阻挡对45 GHz毫米波的平均绕射衰减约为4.28 dB,在白铁板阻挡下,45 GHz毫米波的平均阻挡绕射衰减约为18.2 dB,玻璃镜子阻挡的绕射衰减介于木板和铁板之间。通过调节发射天线的高度,测量了发射天线在不同高度下受矩形阻挡的绕射衰减特性。实验结果表明,发射天线位置越高,绕射衰减越小,信号的传输效果越好。(4)在深入研究一致性绕射理论(UTD)的基础上,提出了四种圆柱阻挡模型,并利用45 GHz频率的毫米波对四种阻挡模型进行了绕射衰减测量。测量结果表明,对于直径为26 cm的金属桶和直径为30 cm的装满水的塑料桶,45 GHz毫米波的绕射衰减性能接近;它们的测量结果比单个人体阻挡的绕射衰减要大得多;对于人与圆柱结合的两种模型,其测量结果并不相同。当圆柱固定在发射天线一侧时,其对毫米波信号的绕射衰减小于圆柱固定在接收天线一侧的情况。(5)针对毫米波信号容易被阻挡的问题,本文提出了一种结构简单的通信转接方法来实现室内外毫米波通信、以及其他发射天线与接收天线不能直视条件下的毫米波通信。通过采用26 GHz频率的毫米波在微波暗室进行室内外通信测量,以及采用45 GHz频率的毫米波在一个带有生产车间的大实验室的实验测量,验证了该方法是行之有效的。