摘要：随着高速铁路在世界范围内的迅速发展,高速铁路场景下用户对车地宽带数据业务的需求日益增加,实现高速铁路无缝接入已成为当前的研究热点。但是高速铁路车地宽带通信也面临着诸多问题：严重的多普勒频偏、穿透损耗、频繁切换以及掉话率高等已成为保障通信可靠性的严峻考验。其中,切换技术是实现高速铁路无缝接入与行车安全的关键所在。因此,研究高速场景下车地宽带通信系统中的优化切换方案具有及其重要的意义。本文首先介绍了已有的高速铁路车地无线通信系统,并依次分析了基于LTE-A(Long Term Evolution Advanced,进一步长期演进)、DAS(Distributed Antenna System,分布式天线系统)等解决方案的优缺点。总的来说,已有的解决方案未完整地解决存在的诸多问题,并且尚未出现将DAS和LTE-A的关键技术结合起来应用于高速铁路车地无线通信的解决方案。为了实现高速铁路车地无线宽带通信的无缝接入,本文结合LTE-A和DAS的优点,提出一种适用于高速铁路车地无线宽带通信的无缝接入方案。首先分析了已有方案中存在的突出问题,接着给出了所提方案的网络架构设计,并对该网络架构中的功能实体与架构特性进行详细地阐述及分析。在本文所提出的方案中,为实现高速列车的无缝接入,当列车位于同一个逻辑小区时,在CCS(Central Control System,中心控制站)控制下的所有RAU(Remote Antenna Unit,远端天线单元)向车载天线发送相同载频的无线信号。因此,在同一个逻辑小区内跨RAU行驶时,列车上车载天线的底层链接不需要改变。而一个CCS通过光纤拉远技术可控制大量的RAU,小区覆盖范围被拓宽,那么在很长的距离内就可以避免越区切换,高速列车频繁切换等问题可以得到有效地改善。然而,当列车移动至两个CCS的覆盖重叠区域时,切换不可避免。本文利用车载移动中继及其控制的车载双天线,提出双层双链路无缝切换方案,即在需要执行切换的时候,先由前天线发起,尾天线仍保持与网络的连接,继续发送/接收用户数据,当前天线完成切换后,尾天线再完成接入新小区的操作；如果前天线切换失败,尾天线可以发起第二次切换,保障业务的无缝传输,提高了切换成功的概率。最后,通过理论分析和Matlab仿真,对比分析了本文所提方案与标准LTE方案在高速铁路场景下的切换性能,仿真表明本文所提出的切换优化方案改善了高速场景下存在的切换中断率、通信中断率高等突出问题,从而提高了高速铁路车地无线通信的可靠性。