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本文对超宽带(UWB)脉冲信号传播特性的时域一致几何绕射理论(UTD)进行了研究。借鉴窄带无线电波传播的频域理论，提出了一种新的用于计算多重绕射的时域方法，并将其运用到城市环境中脉冲信号传播特性的研究，最后采用基于物理意义的信道模型，对脉冲信号在传播过程中产生的波形失真对系统性能的影响进行了研究和分析。
首先，对用于时域射线跟踪法中的时域几何光学理论(TD-GO)和时域一致几何绕射理论(TD-UTD)进行了系统性的介绍。着重对TD-UTD理论进行了分析，包括不同形状障碍物模型的时域绕射系数(如：吸收半平面，理想导体半平面、有限电导率直劈以及圆柱等)。在已有频域结果的基础上采用拉普拉斯逆变换推导出了二次劈绕射的TD-UTD系数，并与采用快速傅里叶逆变换的频域方法进行了比较，从而验证了所推导出的时域方法的正确性。
然后，本文对时域内UWB信号的多重绕射进行了研究。基于频域的UTD-PO(物理绕射)理论，并对其做了一定的改进使之适用范围更广，然后通过频域到时域的转换推导出了一种新的计算多重绕射的TD UTD-PO方法。分别就平面波源和球面波源两种情况，对有限电导率直劈的时域多重绕射模型进行了分析，推导出了相应的时域公式。进一步分析了由不同形状障碍物组成的混合障碍物模型的多重绕射计算，并将计算结果与采用严格时域解析方法进行了比较，两者吻合得很好，从而验证了所提出方法的正确性。研究结果表明，使用混合障碍物模型能得到更加准确和实际的结果，而且本文所提出的时域方法在计算多重绕射时无需加入时域高阶绕射场的计算，因而大大降低了计算量和复杂度，从而提供了一种更加简单和快速的方法来计算脉冲信号的多重绕射。
然后，由于UW在无线传感器方面的应用，激发了我们对于UWB脉冲信号在城市环境中的传播特性的研究。我们将前面章节所研究的TD UTD-PO方法运用到城市环境中脉冲信号的传播特性的预测研究和分析中，并就两种典型的城市环境电波传播模型分别进行了研究和分析，推导出了相应的信道冲击响应的公式，并通过与其他方法的比较验证了结果的正确性。
最后，虽然近年来有很多的文章研究由于频率选择性而引起的UWB信号波形失真，但都没有将波形失真对UWB系统性能的影响程度进行具体的分析，所以有必要进一步具体量化波形失真对UWB系统性能的影响，对于理解UWB通信系统的本质具有重要的指导作用。本文采用基于物理意义的信道模型，具体分析了波形失真对基带UWB通信系统的误码率以及定时误差的影响，从而将电磁场理论与通信理论联系起来。研究结果表明脉冲波形失真大大降低了系统性能，在设计和部署UWB通信系统时应慎重考虑其影响。