高铁无线通信系统在传输可靠性,频谱、功率与能耗有效性,设备复杂度与时延等各个方面面临全新挑战,以此引入频谱环境地图,建立基于频谱环境地图的高铁车地通信系统。该系统可以保存铁路沿线的地形地貌、无线设备、路径传播损耗、信道特性、电磁干扰、通信质量测试结果等信息,可以预测未来某处的信道、干扰以及通信质量,实现多普勒补偿、切换、资源分配及各种自适应技术与预处理技术,从而保证通信的高效、连续、安全、稳定。本文的研究重点是基于高铁频谱环境地图的切换技术。首先,本文介绍了频谱环境地图以及基于频谱环境地图的高铁车地通信系统。研究了GSM-R网络下越区切换过程,高速环境下对切换的影响,为如何改善切换算法做好准备。同时简单介绍了基于高铁频谱环境地图的切换模块。其次,本文基于高铁频谱环境地图,在GSM-R系统下提出一种改进的越区切换算法。该算法利用REM获取列车的位置和速度,制定了一条新的切换条件,其与传统情况下触发切换的条件相结合,可达到提前切换的策略,同时通过REM可知列车运行方向,从而获得目标小区,避免了乒乓效应的发生。本文的切换算法提高了切换成功率,减少了两小区间的平均切换次数,也节约了切换时延。最后,本文详细讨论了基于频谱环境地图的高铁车地通信系统如何实现的思路,从功能、界面、类、和数据库方面的设计进行介绍。利用VC++6.0软件实现基于频谱环境地图的高铁车地通信系统和切换模块的内容。