GSM-R作为目前正在使用的铁路移动通信网络,能够在客货运轨道沿线的隧道、车站、山区、市区、平原和丘陵等各种地形地貌和铁路区域提供列控系统所需的承载业务,同时可满足高速列车上乘客的无线通信需求。然而,随着铁路运营速度的不断提升,CTCS-3级列控系统对GSM-R网络提出了更高的业务需求、服务质量(Quality of Service,QoS)要求和网络设计要求。在高速铁路移动通信中,接收端可能会受到多普勒频移、多径衰落的影响,从而导致网络切换故障甚至是通信中断。论文围绕高速铁路(简称高铁)GSM-R网络无线覆盖优化设计展开研究,对满足我国日益增长的高铁通信需求具有重要意义。论文首先分析了移动通信网络的发展及在铁路运输中的作用;随后总结了包含大尺度衰落和小尺度衰落的无线信道衰落特征,这些为网络优化设计奠定了理论基础。通过对移动通信网络信道建模方式的综述表明,确定性模型和统计性模型并不适用于在铁路等高速移动端的建模,前者往往更适用于固定场景信号网络的设计,而后者因需要大量的统计数据而不能覆盖全部通信场景。半确定性模型将统计记录和模拟方案结合,是具有普遍适用性的一种建模类型。接下来,重点研究了网络优化方法及弱信号覆盖等常见问题。通过对某高铁线路GSM-R网络的组网问题、优化测试的案例分析可知,当移动公网或铁路GSM-R专网的基站频点规划不当时,铁路网络使用的E-GSM频段(930~934MHz)有明显的三阶互调干扰,铁路沿线移动公网/专网基站使用带阻滤波器(930~934MHz)可有效减少信号间的互调干扰,提高系统通信质量。同时,可通过采用编号为45以上的频率资源来优化移动公网或专网基站频点配置,从而避免了三阶互调干扰。此外,论文对高速铁路运输中某一基站故障导致的列车切换问题进行了研究,当列车不能正确切换至相邻基站时,可通过调整切换门限,增加切换难度来避免错误的列车切换;针对乒乓切换和网络通话质量差的问题,可分别采取增加单向切换关系、修改频点进行优化,较好地解决了由于掉话导致的无线连接超时的隐患。