随着高速铁路在中国的迅猛发展,旅客对于车地之间的无线通信技术的要求也越来越高,现有的GSM-R系统在信道容量、频率带宽等诸多的铁路通信应用方面已经出现了很大的局限性,已经不能满足未来铁路双向、实时,大容量的发展需求。LTE-R作为GSM-R的演进,是新一代铁路专用无线通信技术,在频谱效率、网络架构、较小干扰等方面有着极大的性能改善,不仅能够满足人们对无线通信的需求,而且在很大程度上提高了通信质量,成为当前高速铁路无线通信的研究热点。在高速铁路通信系统中,越区切换作为其关键技术,能够保证列车在高速运行中持续通信,而铁路沿线的天线分布问题作为切换技术的基础也将重点研究,可以保障无线通信链路中的信道容量。本文针对LTE-R中的关键技术——分布式天线技术和越区切换技术分别进行研究。首先,针对高速铁路特殊的通信的场景,对铁路沿线的天线部署问题的分析后,提出一种更适合高铁环境的天线部署方案——分布式天线系统。对分布式天线系统的原理和信道容量进行了详细的分析。根据在发送端信道状态信息已知和未知的情况下,分别采用注水功率算法和平均功率算法,对信道的容量进行功率分配。结合高速铁路环境的结构特点,且发送端信道状态信息一般为已知情况,并且高铁环境多是LOS直射路径,散射路径较少,采用注水功率算法。其次,由于列车在高速运行中,会面临越区切换问题,基于提出的分布式天线方案,提出一种基于分布式天线的越区切换算法优化方案。针对提出的优化方案,构建系统模型图,并针对切换参数根据列车的运行速度进行了调整,在考虑速度提升的情况下,在基于RSRP和RSRQ切换算法的技术上,考虑列车运行中信号衰落等问题,对切换的迟滞门限值做出相应的动态的调整,使其可以动态的调整切换位置,并与传统的切换算法进行对比。最后,对改进后的算法优化方案,搭建matlab仿真平台,进行理论验证和仿真结果分析。其中,本文提出的优化方案,采用注水功率分配方案时,信道容量比采用平均功率方案要大,在中断概率,切换失败概率,平均切换次数等指标都有明显的下降,而切换接入概率,切换成功率方面有所提升,提高了列车高速运行中的通信质量。