我国高速铁路的快速发展,高速移动环境下的车地间通信已经成为目前无线通信领域的重点研究方向之一。随着列车运行速度的不断提高,所产生的多普勒平移与快速多普勒变化,致使信道快速时变且非恒定,产生的载波间干扰ICI将极大影响信号传输的误码率性能,不仅对高速铁路的无线通信环境产生影响,而且还影响数据的传输效率,最终导致信道容量的严重降低。本文从载波间干扰消除技术与提高信道容量两个方面进行深入的研究,下面则为本文的主要工作内容:首先,介绍了LTE通信系统网络结构的演进历程及其关键技术,对比了国内外高速铁路信道测量技术与研究现状。分析了京沈客运专线的多径数量,阐述了高速铁路信道的特征及无线电波传播的特性,较为完善地介绍了LTE系统运用于高铁信道的基础理论知识。其次,深入研究了高速铁路环境下载波间干扰消除算法,在现有传统的载波间干扰消除算法的基础上,对多普勒频移致使的非恒定时变信道进行了建模,提出了OFDM载波间干扰消除的联合优化算法。算法在高速铁路移动场景下,首先利用循环前缀序列作为保护间隔,然后对每个子序列进行一次函数线性加权,由于使接收到的符号干扰部分减少,故降低了系统对子载波频偏的敏感度。通过仿真结果表明,改进后算法能有效提高系统的性能,保证列车在高速运行过程中的良好通信质量。最后,假设在上述载波间干扰消除技术未达到理想状态的基础上,分析研究仍存在ICI干扰时如何实现信道容量的最大化。算法在高铁存在载波间干扰的场景下,建立了MIMO-OFDM通信信道模型,并提出了一种迭代优化设计发射波束赋形成器技术。为了实现子载波总容量最优,首先对协方差矩阵的凸函数进行优化,然后为各个子载波提供最优的传播方向,并保持最优的传输方向不变。通过循环最小化的方法对载波的功率进行最优分配,使其在功率约束的条件下实现信道容量的最大化。仿真结果表明,通过对发射端使用多天线技术进行处理能有效地对抗ICI影响,提出的迭代算法能够一定程度上提高链路的性能。