随着当今我国高速铁路运输行业快速发展,总里程和运行速率不断提升,高速移动环境下的无线通信系统面临着新的挑战和机遇。同时互联网加众多新业务的蓬勃发展以及类型丰富的高端智能设备的普及,对高速铁路环境下的宽带无线通信系统提出了更高的要求。因此网络设计需要顺应这一趋势,以满足日益增长的通信需求。移动网络的切换性能是保证无线链路质量的关键。高速铁路环境给切换带来了很多问题:如信道环境的复杂多变导致信道衰落更明显,列车的高速运行使得终端切换更加频繁,且通过小区重叠区域时间过短,这些都会降低切换性能。本文依托2011年国家科技重大专项项目课题(基于TD-LTE的高速铁路宽带通信的关键技术研究与应用验证,项目编号:2011ZX03001-007-03),针对移动终端在高速运行列车的使用环境下,面临的这些问题,结合铁路沿线小区部署的特殊网络结构,提出优化的切换方法并进行了研究与分析。主要工作包括以下内容:介绍长期演进系统架构以及切换步骤,说明本文的研究意义。分析国内外的研究历史与现状,阐述高铁通信的特殊性问题以及现存高铁通信中的切换存在的不足,说明切换及信令研究的必要性。搭建LTE系统物理层仿真链路平台,在此平台基础上研究优化的快速时变信道的线性估计方法以及仿真验证,而后说明链路仿真对于参考信号接收功率,参考信号接收质量测量的实现方法,最后仿真说明参考信号接收功率和参考信号接收质量随着速度和信噪比发生变化的测量结果。从切换流程和判决算法的角度介绍TD-LTE系统的切换机制,并结合高速铁路环境特点分析这种场景下LTE切换技术面临的问题,最后通过数值的分析和仿真研究了高速铁路LTE切换技术的性能特点,是后续章节针对高铁环境提出切换方案的研究基础。研究基于位置信息辅助的LTE系统快速切换判决算法。重点研究如何准确地确定出切换参考点的位置,提出基于参考信号的接收功率差值及误块率最佳切换参考点的确定方法,以及基于吞吐量的最佳切换参考点确定方法。重点考虑高铁环境下频繁硬切换对用户体验的影响,提出高速环境基于主备模式车载移动终端的切换算法,详细介绍算法原理,实施过程,设计出与之对应的信令流程,并且对其进行数值分析,最后通过仿真和计算验证基于主备份车载移动终端的切换算法优越性。