近年來(lái),我國(guó)高速鐵路得到快速發(fā)展,列車的行駛速度不斷提升,隨之而來(lái)的是高速列車無(wú)線通信技術(shù)要求的不斷提高,滿足日益增長(zhǎng)的無(wú)線通信需求成為高速鐵路發(fā)展的必然要素。作為當(dāng)前最前沿的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),LTE對(duì)現(xiàn)有3G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和接入技術(shù)做出較大調(diào)整,其扁平化、IP化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、系統(tǒng)時(shí)延低等諸多優(yōu)勢(shì),國(guó)際鐵路聯(lián)盟已決定采用LTE-R作為鐵路無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)展的方向。而越區(qū)切換作為鐵路無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)移動(dòng)性管理的一個(gè)重要組成部分,在解決列車移動(dòng)過(guò)程中的持續(xù)通信、保證高速列車的無(wú)線通信質(zhì)量方面有重要意義。因此,基于LTE-R切換技術(shù)的研究有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要研究越區(qū)切換問題。一方面,列車的高速移動(dòng)使得無(wú)線寬帶通信系統(tǒng)面臨多普勒頻移、頻繁切換等諸多難題;另一方面,現(xiàn)存的一些LTE-R切換算法對(duì)于切換參數(shù)的選擇無(wú)法適應(yīng)列車的高速移動(dòng),切換滯后現(xiàn)象容易造成更多的失敗切換,影響列車行車控制和旅客無(wú)線通信體驗(yàn)。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有方案的總結(jié)、改進(jìn),解決了列車頻繁切換、多普勒頻移以及穿透損耗等問題。同時(shí),提出一種基于功率和列車距離的切換優(yōu)化方案,在充分考慮速度對(duì)于切換參數(shù)的影響下加入距離因素,有效保證了高速環(huán)境下的切換成功率,該方案可適應(yīng)快速切換,同時(shí)具有避免錯(cuò)誤觸發(fā)、達(dá)到更高切換成功率的優(yōu)點(diǎn)。本文首先從LTE/LTE-Advanced的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、空口協(xié)議及技術(shù)優(yōu)勢(shì)等方面進(jìn)行了概述,并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明。然后對(duì)切換技術(shù)進(jìn)行綜述,介紹了切換的信令流程及相關(guān)參數(shù),并從高鐵無(wú)線覆蓋的角度闡述了高鐵技術(shù)的挑戰(zhàn),其中解決方案的提出和鏈路預(yù)算的完成為A3算法性能研究提供了技術(shù)支持。最后,總結(jié)現(xiàn)存的高鐵切換算法,提出改進(jìn)算法:通過(guò)合理地設(shè)置切換參數(shù)、提前分配目標(biāo)小區(qū)信道和加入距離輔助信息等技術(shù)手段保證列車快速、準(zhǔn)確切換。仿真結(jié)果表明,本文所提出的方案能夠更好地保證高速環(huán)境下列車的切換成功率。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U285.21;TN929.5
【部分圖文】：

以 OFDM 和 MIMO 技術(shù)為代表的 LTE 項(xiàng)目，通信技術(shù)的不斷演政治經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)巨大的影響。講，LTE 泛指 LTE 及 LTE-Advanced。被稱為 3.9G 的全球化標(biāo)PP 發(fā)布的 R9 版本之后走向成熟的，在隨后的 R10/R11部分標(biāo)準(zhǔn)被制定，標(biāo)志著LTE 標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善[28]。LTE 及LTE、時(shí)延、業(yè)務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架及成本等多方面的需求，在網(wǎng)絡(luò)架術(shù)方面作了重大革新。架構(gòu)體架構(gòu)主要包括三部分：演進(jìn)型陸地?zé)o線接入網(wǎng)(Evolveio Access Network，E-UTRAN)、演進(jìn)型分組核心網(wǎng)絡(luò)(Evolved )以及用戶設(shè)備(UE)。從系統(tǒng)演進(jìn)的整體考慮出發(fā)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)絡(luò)、對(duì)時(shí)延的嚴(yán)格要求、結(jié)構(gòu)的扁平化、控制與承載的分離以。LTE 總體架構(gòu)如圖 2.1 所示。

基于 LTE的高速鐵路越區(qū)切換方案優(yōu)化研究2.1.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，主要是采用了扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，優(yōu)化了網(wǎng)元間的功能劃分。中，核心網(wǎng)有移動(dòng)性管理實(shí)體(Mobility Manage ment Entity,MME)、服務(wù)網(wǎng)關(guān)(ServiGateway,S-GW)兩種最基本的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)還包含有歸屬用戶服務(wù)器(Home SubscribServer,HSS)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(PDN Gateway,P-GW)、策略與計(jì)費(fèi)規(guī)則功能(Policy aCharging Rules Function,PCRF)等功能實(shí)體[29]。圖 2.2 為核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)及接口示意圖。

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文括控制信息、用戶數(shù)據(jù)在內(nèi)的無(wú)限資源，X2 接口用于支持激活態(tài) UE 的移動(dòng)性、小間無(wú)線資源管理以及實(shí)現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)(Self-Organizing Network,SON)進(jìn)行的信息交互。外，Uu 接口負(fù)責(zé) UE 和 eNodeB 之間的控制/用戶面數(shù)據(jù)的傳輸。LTE系統(tǒng)僅支持分組交換，在架構(gòu)設(shè)計(jì)上取消了原3G系統(tǒng)接入網(wǎng)UTRAN中的RNCRadio Network Controller,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器）節(jié)點(diǎn)，而將其原有的一些功能，例如接入制、承載控制、移動(dòng)性管理及小區(qū)間資源管理全部歸于 eNodeB 中。除了上述功能外，eNodeB 還可以對(duì) IP 頭進(jìn)行壓縮及完成用戶數(shù)據(jù)流的加密并路由 S-GW，完成尋呼消息/廣播消息的組織和發(fā)送、有目的性的測(cè)量及測(cè)量報(bào)告配置等。圖 2.3 總結(jié)了各個(gè)實(shí)體的功能劃分[31]。

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本文編號(hào)：2810500