随着中国高速铁路的飞速发展,其营运规模与速度在不断的提升,有效的缓解了中国人口流动出行难的问题。但随着列车速度的提升,当前的铁路宽带无线通信系统存在着频繁切换与掉话率高的问题,严重的影响了用户体验。因此,如何提高铁路宽带无线通信系统性能成为中国三大电信运营商必须要解决的首要问题。而TD-LTE通信系统具有网络结构扁平化、高数据传输率、低延时的特点,使TD-LTE在高速铁路宽带无线通信系统中具有良好的应用前景。切换技术作为TD-LTE通信系统最重要技术之一,其切换算法的性能直接影响着通信系统的网络服务质量。本文以TD-LTE切换技术理论为基础,以基于LTE系统级仿真平台LTE-Sim为研究手段,对高速铁路环境下TD-LTE切换技术展开研究。首先对TD-LTE网络架构与协议,以及切换的概念、原因与分类进行了论述,详细分析了TD-LTE切换算法的信令流程；接着基于系统级仿真平台LTE-Sim对本选题仿真研究所需的仿真环境、测量报告模块、切换算法模块进行了设计；对基于传统A3事件触发切换算法进行了性能评估。通过仿真发现基于传统A3事件触发切换算法在低速环境下具有良好的切换性能,但在高速环境下具有较高的丢包率和链路连接失败率,无法满足高速环境下TD-LTE通信系统服务质量的要求。针对上述问题,本文提出了一种优化后的基于A3事件触发切换算法,即基于A3事件的统计切换算法,该算法原理是统计参考信号接收功率值达到切换判决门限的次数阂值,当满足切换规则的统计次数达到统计阂值时,才可以进行切换。经仿真发现于A3事件的统计切换算法在高速铁路环境下,面对不同速度均具有良好的切换性能,达到了TD-LTE通信系统的网络服务质量要求。针对高速铁路环境下的高速场景,本文还提出了一种基于GIS的TD-LTE切换算法,该算法的原理是根据小区的地理位置信息首先生成一份链状的网络邻小区列表,并科学设定切换带的切换位置与切换参考点,当用户端到达切换参考点时便执行小区切换。本文综合基于GIS的TD-LTE切换算法与基于A3事件触发的统计切换算法的优点,对基于GIS的TD-LTE切换算法进行了改进,提出了基于目标小区预承载的TD-LTE切换算法,该算法根据GIS预先设定预承载参考点坐标。因此,通过预承载的方式能效的缩减切换时间,从而也保证了切换的成功率。同时经过仿真发现,该算法的RLF概率、丢包率两项切换性能指标要远远优于基于GIS的TD-LTE切换算法与基于A3事件触发的统计切换算法。