经过近十年交通技术与应用的飞跃发展,我国高速铁路建设获得了多项技术成果,取得了辉煌成就,在引领世界高铁技术发展潮流中占有重要的地位。真空管道高速飞行列车(以下简称高速飞行列车)是一种新型轨道交通技术,可实现磁浮列车在接近真空的低压管道内以低机械磨擦、低空气阻力、低噪声模式全天候以超过1000km/h的超高速运行。高速飞行列车安全、高效地运行需要无线通信系统的支撑和保障。在真空管道中,高速飞行列车运行速度高达1000km/h～4000km/h,因此对车地之间的通信稳定性、可靠性要求很高。本文结合国内外车地通信的研究现状及高速飞行列车运行的特点,分析了高速飞行列车运行场景下车地无线通信面临的新挑战,例如严重的多普勒频移,管道内部无线覆盖困难,金属波导效应以及极端频繁的越区切换。针对这些问题,本文认为可以在无线通信行业理论技术的基础上,利用已有的通信技术,通过对特殊车地通信的设计以及系统的优化,解决极其频繁的越区切换以及无线覆盖问题,实现高速飞行列车车地超高速移动宽带接入。本文主要针对高速飞行列车无线通信存在的两个主要问题——管道内无线覆盖困难和频繁越区切换展开研究。首先,针对管道内无线覆盖问题,本文初步设计了一种基于漏泄波导的无线接入方案。方案中,本文采用了具有法向辐射特征的漏泄波导的覆盖方式,管道内漏泄电场分布仿真结果表明,漏泄电磁波在管道横截面内呈柱面波辐射,沿管道纵向的场分布近似不变,从电波传播机理上可有效抑制多普勒效应。基于此,本文提出一种基于电磁透镜的漏波直接覆盖方案,通过改变电磁介质的厚度,直接控制漏泄波导向列车辐射的波束的相位变化,将柱面波转化成平面波,实现车厢内部全面均匀的无线覆盖。针对极其频繁的越区切换问题,本文采用基于RoF网络架构的移动小区解决方案。由于高速飞行列车穿越每段漏泄波导的时间极短,因此本文提出一种基于位置预测的切换时间预留机制。该机制中,首先通过车地同步预测算法预测列车未来时刻的运行位置,然后在设定的预留时间内提前预判光接入切换的执行时刻,到达该时刻后,地面基站中心做好光层切换和漏泄波导射频功能激活等工作,保证小区移动的顺利完成。仿真结果显示,车地同步预测算法对高速飞行列车位置的预测结果较为精准,触发校正次数较少,为高速飞行列车在超高速移动环境下的安全可靠运行提供了有力支撑。