随着世界各国高速铁路的不断发展和列车速度的不断提高,高速车地宽带无线通信的可靠性和高效性引起了人们的广泛关注。本文从高速车地宽带无线通信的特点出发,分析发现高速铁路宽带无线通信面临的主要问题有：列车穿透损耗、多普勒效应和频繁的越区切换等,这些问题都会导致车地通信系统通信质量的下降,从而严重影响到车内用户的通信体验。其中越区切换问题和多普勒效应问题需要特别关注且有待进一步深入研究。目前LTE (Long Term Evolution)仅支持传统的硬切换方式,不仅切换时延较大,而且切换区处于两个小区的边界,受到阴影衰落、多径效应以及多普勒频偏的影响,接收信号质量降低,会严重影响到系统的切换成功率。在此切换方式下,高速移动场景下频繁的越区切换将带来频繁的掉话和数据中断,从而严重影响旅客的通信体验。因此,必须对现有的LTE硬切换机制进行优化,提高其越区切换的成功率。本文提出了一种将LTE-A (LTE-Advanced)网络应用到高速铁路场景并基于协同多点传输／接收(Coordinated Multi-Point transmission/reception, CoMP)技术的切换优化方案模型。文章对系统切换成功率等作了性能分析,并与传统切换方案作了性能对比,性能分析表明,基于CoMP的切换方案可以有效提升高移动性场景下系统的切换成功概率,明显改善系统的可靠性和效率。另一方面,在高铁的时变信道环境下,分集技术能否像CoMP技术一样也能获得相应的增益?这是本文分析研究的另一个问题。由于高铁的超高速移动性,受多普勒效应的影响,不仅载波频率发生了偏移,且信道衰落变化快速,时延变化速度加快,对现今广泛使用的分集技术中信号设计、信号合并及信号检测等都会带来很大的影响,势必进一步影响到高速场景下分集技术的实现及分集增益的获得。本文基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)通信系统,结合LTE网络的帧结构讨论了时间分集、空间发送分集和空间接收分集在高速车地宽带无线通信系统中的适用条件,并给出了相应的性能评估。