随着我国高速铁路的迅猛发展以及用户对移动通信高速率传输、大数据量业务需求的日益增加,将下一代移动通信系统用于高速铁路通信并引入移动中继技术,已成为越来越广泛的共识。国际铁路联盟已经确定下一代铁路专用移动无线通信网络将基于LTE技术,然而LTE-R (LTE Railway)网络的各项技术标准仍然处在研究阶段,高速铁路移动通信仍然面临着诸多问题。本课题从高铁无线通信切换技术现存问题出发,针对不同场景研究提出了相应的切换方案,并进行了理论分析和性能仿真。本课题的研究基于LTE网络,针对高速铁路环境。首先分析了高速铁路对移动通信系统的需求,探讨了GSM-R向LTE-R演进的可行性,并对GSM-R和LTE-R进行了比较。其次,总结介绍了LTE公网的相关背景理论,着重分析了其切换技术,包括切换执行中各个过程的信令流程。在此基础上,结合高速铁路的特殊需求,提出了不同场景下高速铁路移动通信系统的切换方案。车站场景下,在传统切换方案的基础上,通过引入切换控制时间和相对速度参数,辅助切换过程的执行判决。车载中继的引入对通信系统性能带来了巨大的提升,同时,与传统切换方案相比,本切换方案的提出进一步改善了频繁切换及切换失败率等性能。在列车运行场景下,通过引入多天线技术及双播传输方式,提出了新的系统结构。同时结合列车车次功能号,实现无线资源的提前分配,简化了切换流程,提出了针对此类场景的切换方案。改善了列车高速运行时用户切换的失败率及通信中断率。分别通过数值计算及仿真分析验证了切换算法对系统性能提升的有效性。