随着信息化社会的发展,数据业务爆炸性的增长以及无线移动互联网的蓬勃发展,高数据传输速率的长期演进技术已经在全球广泛应用。其中中国主导的TD-LTE第四代通信系统也已经于2013年12月正式付诸商用。无线移动互联网的普及让人们有了随时享受高速无线数据传输的要求,高速铁路由于快速便捷等特性在中国也取得了巨大的发展与规模,如何将高速的4G系统和高速移动的铁路结合优化也就成为亟待解决的问题。本文重点研究了高速移动环境下TD-LTE无线通信系统的小区间切换技术以及优化策略改进。对基于地理位置信息的高速铁路专网切换技术做了深入研究,提出了两种最佳切换参考点选取算法。针对高铁专网环境的复杂性提出了一种基于主备份中继的高速铁路TD-LTE切换算法。本文首先针对高速移动环境下通信系统的特殊性,介绍了高速移动环境对移动通信系统的影响,其次介绍了高速铁路TD-LTE系统专网的系统架构、模块功能以及基于不同接口的信令流程。对系统级LTE仿真平台LTE-SIM做了介绍,包括主要功能场景以及模块介绍,并增加和完善了平台功能,增加了切换信令流程模块、切换判决模块和主备份中继切换移动性管理模块和高架桥仿真场景。随后本文研究了工程上基于地理位置信息的高速铁路专网切换技术,仿真分析了不同切换参考点的丢包率和吞吐量性能指标,得到了不同切换参考点对整体切换技术的影响,提出了评判切换参考点优劣的标准,并针对基于地理位置信息的高速铁路专网切换算法设计了两种最佳切换参考点选取方法,并仿真得到了不同速度不同场景下最佳切换参考点的统计位置并对所得到的最佳切换参考点用LTE-SIM进行了仿真,得到了不同切换参考点的切换性能指标,包括链路失效率(RLF)、丢包率(PLR)等参数。最后本论文针对高速移动铁路专网环境特性,提出了基于主备份中继的高速铁路TD-LTE切换算法,详细阐述了算法的流程并给出了信令流程图和系统框架图,并仿真分析了算法的性能,该算法利用高速移动铁路专网和列车自身长度特性,设计了一种在切换过程中,主备份切换接力承载用户数据的切换算法,可以有效地减小切换中断时延,提高切换成功率和系统吞吐量,改善整个系统的切换性能。