高速铁路运输以其能源消耗低、环境污染小、运输能力大和安全快捷舒适等特点在交通运输领域一直占据着不可替代的重要地位。大规模的高速铁路建设和投入运营,在给人们的生活带来快速便捷的同时,也对高速铁路信息化服务提出了更高的需求。与此同时,高速列车速度的提升也对车地通信带来了新的挑战：由于高速列车的快速移动,多普勒频偏和移动性管理(特别是快速切换控制)是两大最主要难题,由高速带来的无线信道快速变化及频繁切换,对移动通信接入技术提出了更高的要求。因此,针对高铁通信网络的覆盖特点,和下一代宽带无线通信技术LTE技术高数据速率、低延时、多天线及协作等特点,设计能够适应300km/h及以上超高速移动性场景的快速切换机制,具有较大的理论意义和现实意义。本文主要针对高速铁路场景下的切换问题提出了两种优化方案,并对其进行了仿真分析,主要的研究内容和贡献如下：首先,本文对目前针对高速铁路场景的接入技术及主要解决方案进行了分析总结,并针对铁路移动通信网络向LTE演进的趋势,对基于LTE的高速车地无线通信系统所面临的主要问题进行了分析并介绍了现有解决方法。同时,对LTE的系统架构和切换机制进行了分析介绍,详细分析了LTE的切换流程。其次,针对目前高速车地间切换失败率较高的问题,本文提出了一种基于基站协同的无缝切换方案。基站协同技术是LTE及其演进技术的主要发展趋势之一,LTE扁平化的网络架构也使得基站间协同更为便利。本文提出了一种干扰避免的铁路场景LTE同频组网方式,在此基础上,利用CoMP联合处理技术使得相邻基站之间通过X2接口实现协同传输,共同为驶经重叠区的列车进行通信服务,来自相邻多个基站的信号在列车车载台处进行分集合并,可以在提升切换成功率和降低中断率的同时获得功率增益和分集增益。最后,本文通过从高层协议入手,提出一种基于传输层SCTP协议的无缝切换方案。SCTP协议的多宿主性和动态地址重配置特性能够很好地提供端到端之间的可靠性传输服务,实现多路径传输,保障传输的可靠性。同时,方案中通过车载双天线的引入,充分地利用了高速列车车体较长的特点,变相地扩大了重叠区,增加了列车在重叠区的驻留时间,保障了切换的顺利完成。