近几年,高速铁路在全球迅速发展,高铁通信既要为铁路应用业务的安全传输提供保障,又要为高铁上的旅客提供更加丰富多彩的多媒体业务。LTE系统具有更大的信道容量、更高的频谱利用率、更好的传输性能以及更强的抗干扰能力,可以满足下一代铁路通信系统的需求。若目前铁路GSM-R系统演进到LTE铁路专用系统,链路层将沿用自适应调制与编码(AMC)技术和混合自动重传请求(HARQ)技术。AMC技术可以在保证一定的误码率要求的前提下获得最大的频谱效率,从而达到高数据速率和可靠通信的目的。HARQ技术通过重传的方式来实现可靠传输,将自动重传请求(ARQ)技术和前向纠错编码(FEC)技术有效地结合在一起。首先,本文详细描述了LTE铁路专用系统的业务模型,初步分析铁路应用中不同业务类型在传输质量、传输时延和可靠性性等方面的需求,并建立业务需求模型。在此基础上,分析并指出了铁路应用业务在传输过程中的不可靠因素——现有QoS承载指标不适用性和高速移动导致的误码率增加。其次,针对现有QoS承载不适用的问题,本文提出了一种区分业务的联合HARQ的自适应调整编码跨层设计方案。针对铁路应用业务采用更低阶段的调制编码方式,同时在此基础上对系统的误码率和频谱效率进行了具体分析。仿真结果表明,本文提出的AMC-HARQ方案虽然牺牲了一定的频谱效率,但能够有效的提高铁路应用业务的可靠性,并且不会增加包时延。最后,为了降低高速移动对误码率的影响,本文针对高铁环境下的特点,提出了一种基于有限状态Markov信道建模方案和自适应传输方案。该模型能够很好地刻画高铁环境下的时变信道,方案能够有效地降低多普勒效应造成的误码率,具有复杂度低、效率高等特点。