高速鐵路LTE-R同頻切換算法研究.pdf

1、伴隨著現(xiàn)代鐵路的快速發(fā)展，列控系統(tǒng)對LTE-R(Long Term Evolution for Railwang,鐵路下一代移動通信系統(tǒng))運(yùn)行控制與通信方面的要求越來越高，尤其在越區(qū)切換時，高速運(yùn)行的列車很可能由越區(qū)切換失敗而導(dǎo)致車-地間通信中斷，一旦通信中斷便會給高速運(yùn)行的列車造成很大的安全隱患。此外，把公網(wǎng)移動通信系統(tǒng)運(yùn)用于鐵路通信系統(tǒng)，就必須保證其滿足鐵路運(yùn)輸規(guī)則。因此，對高速環(huán)境下LTE-R系統(tǒng)的越區(qū)切換策略進(jìn)行研究，對于整個鐵

2、路網(wǎng)絡(luò)可靠、安全的運(yùn)行有重要意義。
　　在LTE-R網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上分析影響LTE-R系統(tǒng)切換成功率的因素后，驗(yàn)證了縮短切換時延確實(shí)可以提高切換成功率。并設(shè)計(jì)了基于速度觸發(fā)的提前切換策略和基于數(shù)據(jù)庫調(diào)用的改進(jìn)切換策略，以縮短切換時延的角度來提高切換成功率，并分別通過理論計(jì)算和軟件仿真來驗(yàn)證策略有效性。
　　首先，介紹LTE-R系統(tǒng)協(xié)議架構(gòu)，并對LTE-R系統(tǒng)最主要的技術(shù)支撐：OFDM(Orth-ogonalFrequency

3、Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用技術(shù))機(jī)制原理、多天線技術(shù)、LTE-R系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，并詳細(xì)描述了高鐵無線覆蓋方案和傳統(tǒng)切換策略下的LTE-R系統(tǒng)切換機(jī)制，為后續(xù)策略設(shè)計(jì)做理論基礎(chǔ)。
　　其次，詳細(xì)分析LTE-R系統(tǒng)兩種情況對應(yīng)的切換信令流程，在此基礎(chǔ)上建立LTE-R系切換過程的數(shù)學(xué)模型，最后通過數(shù)學(xué)分析討論時延對切換成功率的影響，驗(yàn)證時延縮短確實(shí)在理論上可以提升LTE-R系統(tǒng)的切換成功

4、率，為策略設(shè)計(jì)提供理論支撐。
　　隨后，將基于速度觸發(fā)的提前切換算運(yùn)用在LTE-R系統(tǒng)中，利用提前一定時間進(jìn)行信令交互的方式來節(jié)省切換時延，達(dá)到提高切換成功率的目的。詳細(xì)闡述提前切換策略的實(shí)現(xiàn)方式，并利用對信令流程和數(shù)學(xué)建模的方式進(jìn)行分析來理論上評估策略可行性，并通過Matlab軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證策略有效性。
　　最后，考慮到在列車運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)基站故障或基站工作超時的情況，所以提出了基于移動數(shù)據(jù)庫權(quán)值調(diào)用的改進(jìn)切換策略