为了满足下一代无线通信中信道建模更高精度、更高效率的需求,使建模方案更加适配于毫米波、大规模天线等新技术的应用,传统射线跟踪面临着全新的机遇与挑战。本文基于实验室原有的射线跟踪信道仿真平台,对其不断优化,从电磁环境建模、收发模块分别进行深入研究,总结了射线跟踪技术的待改进之处并提出了相应的解决方案:针对射线跟踪信道仿真中电磁参数难以准确确定这一实际问题,提出了一种射线跟踪信道仿真的电磁参数选取方法。该方法利用局部实测的无线电传播信息绘制出无线环境图,基于感知哈希算法快速对比实测与射线跟踪仿真的无线环境图,从而调整仿真环境中的电磁参数使仿真数据逼近测试结果。针对多种材料构成的反射面,还提出了栅格化处理方案,用以提高信道预测精度。实验室测试结果表明,使用此参数选取方法仿真获取的接收功率均方根误差为2.7 d B,误差小于采用材料库查询电磁参数的传统方法。该方法能够避免对于难以测量环境的实测,同时可以更新（或补充）从材料库查询的电磁参数。针对入射及反弹射线跟踪算法中接收球半径难以准确确定导致仿真出现“射线泄露”或“射线重叠”的问题,提出了一种基于场景认知的改进方法。该方法利用人工神经网络动态调整接收球半径,进而提升射线跟踪算法的信道仿真精度。本文将改进的射线跟踪仿真与基于传统正向法的射线跟踪仿真、实验室的实测结果进行对比,对比表明:使用本文方法仿真获取的单天线路径损耗均方根误差为2.6d B,误差小于传统的正向法信道仿真。针对射线跟踪技术的加速方案进行了研究:一方面针对大规模天线系统中传统信道仿真效率低的问题,提出了基于天线方向图的大规模天线发射方法,用以提高信道仿真效率。对于均匀面阵进行仿真,使用本文方法进行接收功率单次仿真的平均时间比传统入射及反弹射线跟踪仿真节省了97%;另一方面提出了基于信道非互易性补偿的系统性仿真加速方案,使用补偿算法修正频率偏移带来的影响后,在近似认为基站侧天线发射角与到达角相同的情况下,可以直接使用上行信道参数来估计下行信道,仿真所得到的功率时延谱曲线的均方根误差小于2d B。最后,为了验证本文改进射线跟踪方案的有效性与实用性,对非对称毫米波大规模多输入多输出系统的信道特征进行了仿真分析,总结了影响信道非对称的各种因素,并提出了评估信道非对称程度的参数—非对称因子。仿真表明收发天线的配置及无线电传播环境是影响信道非对称的主要因素。