随着近些年来高速铁路的快速发展,既有的铁路综合数字移动通信系统（Global System for Mobile Communications for Railway,GSM-R）难以满足日益增长的宽带业务需求。目前我国已启动研究和部署铁路专用宽带移动通信系统（The Fifth-Generation Mobile Communications for Railway,5G-R）,5G-R将采用5G技术承载智能铁路车地通信系统的高速可靠信息传输。5G-R网络与传统的GSM-R网络以及公用5G网络都有不同之处,因此在大规模部署未来铁路宽带移动通信系统之前,需要对其进行深入研究,探究适合铁路场景的专网部署方案。未来5G-R网络需要实现大容量和高覆盖质量,在此背景下,本文建立了5G-R链式交织冗余覆盖系统模型,对不同交织深度下宽带铁路专网的通信性能和覆盖性能进行了定量分析。本论文的主要研究内容如下:结合5G-R系统带状覆盖和交织冗余覆盖特征,对5G-R网络的通信性能进行深入分析,并重点考虑了小区间同信道干扰对小区用户尤其是边缘用户性能的影响。首先基于近似和映射方法得到了5G-R系统中下行用户多载波信干噪比的分布,然后利用信干噪比分布推导出小区单用户中断概率和容量的闭合表达式,重点建立了小区边缘区域容量与交织深度相关的性能分析模型。该模型可以快速评估同信道干扰对小区边缘性能产生的影响,利用评估结果可以缩小用户之间的性能差距,保证业务传输的稳定性。将基站故障因素引入5G-R系统覆盖性能评估中,对受长距离通信链路损耗影响的系统覆盖可靠性进行深入分析。首先在无基站故障、中心基站故障、中心基站和某一邻基站同时故障的三种场景下,建立了相应长距离链路损耗的分布,然后利用该分布推导出不同场景下小区覆盖中断率的闭合表达式。将基站失效概率与小区覆盖中断率结合,重点建立了小区覆盖概率与交织深度相关的性能分析模型,实现对系统覆盖可靠性的量化评估。数值分析结果表明,深度交织覆盖能够显著提高系统的覆盖可靠性,但同时也会引入严重的小区间同信道干扰,降低小区边缘区域的容量。故而,在5G-R带状覆盖和同频组网模式下,通过权衡通信性能和覆盖性能两方面的需求,探究如何设置相邻小区冗余覆盖区域而得到最优基站部署策略是本论文的主要工作目标。本论文基于已建立的性能分析模型,以交织深度为优化变量,通过联合优化开发出不同条件下的基站间距规划方案,该研究成果对未来铁路专用宽带移动通信系统的网络规划和基站部署具有良好的理论指导意义。