我国的高速铁路普遍采用CTCS-3级列控系统,通过GSM-R无线网络提供的电路域数据业务实现车地信息双向传输。相比于低速或静止条件,在高速条件下车地信息传输会受到多普勒频移、快速多变多径效应、频繁越区切换等因素的影响,导致出现数据误码率增大、传输异常中断等问题,会在一定程度上影响列车控制系统的安全性和可靠性。本论文针对我国铁路现状,深入研究了高速环境中电路域数据的传输特性和传输可靠性的改善策略。首先分析了高速环境下GSM-R网络电路域数据传输的特性,探讨了高速环境下影响电路域数据传输的因素,并且利用郑西客运专线网络优化期间采集到的数据,针对高速环境对电路域数据传输的影响进行了定量统计分析。测试数据表明列车速度的提高会导致上、下行无线链路的数据传输误码率都出现不同程度的恶化,进而影响到电路域数据传输的可靠性。为克服高速影响,提高电路域数据传输的可靠性,论文提出了两种改善方案。一是从改善无线链路的性能出发,提出将MIMO技术引入GSM-R网络的方案,构建高速环境下MIMO系统的链路级仿真模型,分析MIMO技术的引入带来的通信系统性能提升；二是从改善CTCS-3级列控系统的应用方式出发,提出将同一列机车两端列控系统GSM-R无线模块的天线交叉连接,双路冗余并行传输数据的方案,并结合郑西、武广的车地通信故障情况,分析了改进方案的优缺点。