随着我国高速铁路网络的逐步完善,铁路网线密度的不断提高,高速列车无线通信技术的要求也在相应的提升。长期演进技术升级版(Long Term Evolution-Advanced,LTE-A)系统凭借低延迟、高传输速率和扁平化的网络结构等特点被国际铁路联盟确定为铁路无线通信系统的发展方向,在下一代高铁通信系统中仍具有较大的优势。越区切换是铁路无线通信中的重要环节,它与列车行车安全息息相关。高速铁路的高移动性为无线通信系统带来了诸如频繁切换、乒乓切换和多普勒普频移等问题。本文主要研究高铁无线通信中的越区切换的问题,通过对现有的越区切换方法的分析,提出基于信号接收功率与波束赋形辅助切换算法。主要研究内容如下:(1)对传统A3事件切换算法的改进。在高铁无线通信的切换过程中,多数的LTE-A切换算法是针对列车速度的算法优化,在优化过程中仍存在未能有效保障列车的信号接收功率(Reference Signal Received Power,RSRP)等问题。传统切换算法只依据两小区接收信号功率的差值判断是否达到切换迟滞门限进行触发切换。本文的改进方法,根据列车行驶过程中实时上报的运行信息,加入了对信号接收功率的监测,确保列车在行驶过程中,信号接收功率可维持在最小可接收功率之上。通过设置波束赋形阈值,在高速列车行驶过程中的信号接收功率下降到阈值时,服务小区触发波束赋形增益,向目标小区发出波束赋形的请求,列车在行驶至切换区间中点时,目标小区的波束赋形增益发生改变,服务小区恢复为初始的信号发射功率,直至越区切换区间的终点,服务小区和目标小区都恢复为原有的信号发射功率。以此改善高铁环境下,列车通过切换区间无线信号变化快和切换响应时间短所带来的切换成功率不高的问题。(2)基于速度信息的参数优化。在改进算法的基础上,通过设置三种不同的速度等级对波束赋形增益进行调整。将列车运行中的不同时速划分为低速、中速和高速三个速度等级,在保障信号接收功率可维持在最小可接收功率的基础之上,对相应的速度等级采取不同的波束赋形增益。在中速等级中,服务小区和目标小区只需进行一次波束赋形增益,在低速等级中,只需服务小区触发波束赋形增益。以此简化切换算法的复杂性,使切换算法具有更广泛的适用性。(3)本文在理论研究基础上,通过MATLAB软件搭建仿真平台,设置了合理的仿真参数,对改进的切换算法进行了验证与分析。仿真实验结果表明:基于信号接收功率与波束赋形辅助的切换算法,让服务基站和目标基站都可以提供较好的信号接收强度,适当的提前了切换位置,有效地提升了切换的成功概率。划分列车的速度等级后,改进的切换算法针对中低时速行驶的列车,延后了中低时速的切换触发位置,中低时速仍保持近似高时速行驶列车的切换性能,简化了切换算法的复杂性。