高速铁路LTe-R切换算法优化研究

摘要

伴随着中国高速铁路的迅速发展，如何满足高速铁路与铁路旅客语音、数据服务的需求，成为了制约铁路发展迫切需要解决的问题。基于LTE系统具有传输速率高，控制面时延与用户面时延低，扁平化与IP化的网络结构等诸多优点，国际铁路联盟已经将LTE系统作为铁路通信系统的发展方向。铁路通信系统的快速发展将为列车在线运行监控、在线维修检测、在线视频回传，提供技术支持。
　　越区切换是高速移动环境下移动性管理的重要组成部分。同时高速铁路具有速度高、小区切换频繁以及小区成链状分布的特点，快速而有效的切换算法是保证高速铁路LTE通信系统服务质量的重要基础。本文所提出的基于速度动态函数自适应的越区切换算法，有效的解决了不同速度下切换迟滞门限与切换触发时间的调整问题，满足国家铁路局对越区切换率大于99.5％的要求，对移动健壮性优化中过早切换与过迟切换这两个案例具有重要意义，既减少了不必要的切换，又避免了系统资源的浪费。主要研究内容如下:
　　(1)高速铁路环境复杂，本文首先对山地环境下高速铁路通信基站进行无线网络规划，并对接收信号参考功率、接收信号参考质量以及信号与干扰加噪声比进行仿真。
　　(2)提出了基于速度动态函数自适应的越区切换优化算法，对切换迟滞门限与延迟触发时间进行实时动态调整，并对该算法进行设计、求取控制参数。合理设置系统仿真参数并考虑到机车台的保护余量问题。
　　(3)对改进后的优化算法，进行正反两方面指标验证该算法的有效性。其中正向指标包括切换触发率和越区切换成功率;反向指标包括无线链路失效率、乒乓切换率以及理论允许切换次数。通过对该算法的仿真，结果表明该切换算法能够很好的提高通信服务质量。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的选题背景及研究意义

1．2 切换算法国内外研究现状

1．3 论文的主要内容及结构安排

2 LTE网络关键技术

2．1 LTE移动通信系统

2．1．1 系统总体框架

2．1．2 演进型分组核心网

2．1．3 无线接入网

2．2 LTE核心技术

2．2．2 MIMO技术

2．3 LTE切换流程

2．3．2 基于S1接口切换流程

2．4 小结

3 无线信道理论及仿真

3．1 无线传播理论

3．1．1 自由空间传播模型

3．1．2 移动环境传播特性

3．2 无线信道衰落

3．2．1 信道大尺度衰落特性

3．2．2 信道小尺度衰落特性

3．3 无线信道模型及仿真

3．3．1 无线信道模型

3．3．2 无线信道仿真

3．4 小结

4 基于速度动态函数自适应切换算法的设计

4．1 切换理论

4．1．1 切换概述

4．1．2 移动健壮性优化

4．2 重叠覆盖区规划

4．2．1 重叠覆盖区规划需求

4．2．2 重叠覆盖区规划设计

4．3 动态函数的设计与仿真

4．3．1 动态函数设计

4．3．2 动态函数仿真

4．4 保护余量设计

4．5 小结

5 基于速度动态函数自适应切换算法的仿真验证

5．1 切换过程分析

5．1．1 切换测量

5．1．2 切换判决与执行

5．2 仿真结果及分析

5．2．1 切换触发率对比分析

5．2．2 切换成功率对比分析

5．3 基于速度动态函数的反向验证

5．3．1 无线链路失效率对比分析

5．3．2 乒乓切换率对比分析

5．3．3 理论允许切换次数对比分析

5．4 小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果