近年来,随着高速铁路的快速发展,铁路无线通信系统的系统容量需求日趋增加,如何在满足日益增长的系统容量的同时提高乘客的通信体验变成了铁路事业发展的主要着力点。长期演进的铁路移动通信系统（Long Term Evolution for Railway,LTE-R）因其扁平化和IP化的网络特征,具有传输速率高、系统时延低等优势,已经成为铁路通信系统的主要发展目标。越区切换技术是LTE-R的重要组成部分,在列车跨越小区时,车-地之间的通信会因越区切换失败而中断,给列车带来安全隐患的同时也降低了服务质量。因此,针对高铁场景提出高效、快速的切换算法来降低通信中断率和切换失败率,进而保证铁路通信系统的服务质量及列车安全性,具有重要意义。本论文对现有的越区切换算法进行了分析,基于两种不同的铁路网络对越区切换问题进行研究,主要工作如下:（1）提出一种基于波束赋形-距离的预承载切换方案,在基站重叠区使用波束赋形技术来改善列车接收到的信号质量,以提高切换触发率。在此基础上,根据列车速度调整切换迟滞进而计算出最小触发点,当列车到达该点时,基站结合信号质量进行切换判决,避免了错误触发。此外,在最小触发位置之前,基站启动预承载流程,缩短了切换时间。实验结果表明,同传统的波束赋形方案相比较,本文切换方案可以有效提高切换成功率。（2）将控制面/用户面分离的网络架构引入铁路通信系统,提出一种快速软切换方案,其中控制面信息通过低频段的宏基站传输,用户面信息由小基站转移到高频段进行传送。现有的切换方案通过双天线架构提高了切换性能,但是宏基站间切换同时涉及控制面切换和用户面切换,切换流程较为复杂。因此,本文基于现有方案,将支持用户面的小基站部署在宏基站重叠区域,通过这种方式错开控制面切换和用户面切换,简化了控制面的切换流程,实现了快速切换。实验结果证明了本文方案可有效提高切换成功率、降低通信中断率。