高速列车不断提速,从最初的200km/h到350km/h,并期望能在不久的将来达到500km/h。速度的提升为旅客提供了极大的便利,但同时也给现有的车地无线通信系统带来了巨大的挑战。首先,高移动性带来的多普勒频偏和信道快衰落对高速数据传输造成了严重的威胁,同时,在切换区域,列车会接收到来自相邻两个基站的能量相近、多普勒频偏相差两倍最大频偏的信号,且该信号具有正负频偏跳变特性,这也会影响切换的可靠性。其次,速度的提高也引起了频繁切换的问题,因此对通信系统的移动性管理提出了更高的要求,尤其是快速切换控制。最后,由于列车上的旅客位置相对集中,当列车穿越小区边缘时,会发生群切换现象,这也是传统通信系统中极少面对的问题。LTE技术是移动通信技术与宽带无线接入技术融合的典范,也是未来宽带移动通信的主流标准,具有更高的频谱利用率、更大的信道容量、更强的抗干扰能力以及更好的传输性能,可以满足高容量、大带宽、高谱效和高速率的下一代铁路通信系统的需求。国际铁路联盟UIC也计划在未来几年进行GSM-R到LTE-R的演进,以保证GSM-R能跟随通信技术发展的脚步。然而,目前的LTE网络采用硬切换方式,且切换过程中需要通过eNodeB之间的接口进行数据转发,这会导致较大的切换时延,同时加之切换区域的接收信号质量差,本身就不易被正确解码。因此,当前LTE系统的切换机制不能满足高移动性的需求。本文提出了一种基于CoMP和双播技术的切换优化方案,基于LTE/LTE-A网络架构,且无需对现有网络和列车进行任何改造。该方案中,空口采用CoMP技术,S1口采用双播技术,仅需一套信令绑定CoMP和双播的触发,从而大大降低了系统复杂性。同时,由于大量切换所需的信息在CoMP和双播触发中已经存储在了相应网元实体中,因此切换过程简化为服务小区更新过程。从理论分析和仿真结果中可以看出,与传统LTE切换机制相比,该方案的控制面的切换延时降低了67%,中断率低于0.05%,成功率提高了20%；用户面的系统吞吐率提升了30%,同时没有数据中断现象。另一方面,现有高铁场景下的切换机制研究都采用车载中继来避免群切换,但车载中继方案的实施需要得到铁道部门的支持,介于铁路专用通信的特殊性,想要将其应用于公众通信服务比较困难。因此,高铁场景下的群切换研究具有紧迫性和重要性。本文中从切换信令流程和信道资源分配方面入手,详细分析了LTE/LTE-A网络中制约群切换性能的因素,研究了群切换可能的解决方案,并对信令资源分配中引入RRC层定时器信息的群切换优化方案进行了仿真分析。