铁路移动通信技术是保障铁路运输安全生产的重要手段。近年来,伴随智能铁路发展进程,作为V2V（Vehicle-to-Vehicle,车对车）通信和协作通信的综合产物,T2T（Trainto-Train,列车对列车）通信技术迎来新的发展契机。这种无基站参与下以车为核心、轨旁设备最少化为特征的列车自组织直接通信方式。一方面可以用于列车碰撞防护,另一方面可以辅助基于车-地无线通信网络的列车控制系统。由于列车运行周边环境与传统蜂窝网通信场景存在差异,不同场景分布的散射体对信号的反射和列车间的相对移动状态严重影响着列车间无线信道的多普勒扩展和多径时延扩展,且不同场景分别使用相应频段的需求不明显。此外,根据多径影响程度将场景划分为隧道内和隧道外的路堑,抗多径衰落技术在其中的应用条件尚不明确。尽管T2T通信仿真实验验证成功,但仍需要开展信道分析和抗多径衰落技术研究。论文主要内容如下:首先,基于菲涅尔区电波传播理论,分析第一菲涅尔区与隧道和第一菲涅尔区与路堑场景的几何关系,改进T2T通信工作频段分配方案,以实现多频段通信需求。同时,特别考虑降雨对高频电波传播的影响,计算大尺度路径损耗,为预测电波传播特性和模型仿真实验作基础。其次,分析列车运行状态、电波传播环境和天线等因素对T2T无线信道的影响机理。根据追踪列车相对运行速度计算视距条件下最大多普勒频移值。利用射线跟踪法模拟多径波,建立矩形双线隧道确定性模型,并将该模型向非矩形隧道进行拓展。其能够较准确预测电波传播特性,并获得一定反射次数下的多径特征,服务于抗多径衰落模型选参。最后,利用MIMO（Multiple Input Multiple Output,多输入多输出）-OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用）技术解决多径衰落问题。经信道空间相关性计算与容量分析,选择收发天线组合、编码方案和信道估计方案,以建立基于MIMO-OFDM的T2T通信传输模型。分析无中继下两车同处隧道内和隧道外,以及有中继下两车分处隧道内外场景的T2T通信误码率后得出,加入中继能够增大通信距离,改善T2T通信误码性能。