高速鐵路的現(xiàn)代化建設(shè)與飛速發(fā)展,給高速列車上的無線通信帶來了巨大的需求,高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)對車—地之間的信息傳輸速率和帶寬選擇要求更為嚴(yán)苛,而目前的鐵路無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(Global System for Mobile Communications for Railways,GSM-R)主要適用于信令而非數(shù)據(jù)傳輸。由于列車的高速運(yùn)行產(chǎn)生頻繁的越區(qū)切換和多普勒效應(yīng),使得無線資源的管理優(yōu)化問題變得更加復(fù)雜,簡單的數(shù)學(xué)處理方法已然無法滿足當(dāng)前優(yōu)化問題的建模和求解。同時(shí),隨著高速鐵路通信系統(tǒng)承載用戶業(yè)務(wù)種類的不斷增加且用戶對移動(dòng)終端業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)的要求日益提高,用戶所需的服務(wù)不再是傳統(tǒng)的單一業(yè)務(wù)類型,而是呈現(xiàn)了不同維度多元化的發(fā)展趨勢和判定標(biāo)準(zhǔn),這就使得有限的頻帶資源與不斷增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求之間的矛盾日益突顯。在有限的頻譜資源條件下,如何保障不同業(yè)務(wù)的QoS需求以及不同用戶之間的公平性,高效合理地分配無線資源,提高用戶體驗(yàn)質(zhì)量(Quality of Experience,QoE),是提升高速鐵路通信系統(tǒng)整體性能的重點(diǎn)研究方向。針對上述問題,本論文主要對高鐵用戶的QoS功率分配算法進(jìn)行相關(guān)研究,建立了車—地通信的系統(tǒng)框架模型,提出了高鐵用戶的QoS期望功率分配算法和高鐵用戶的QoS預(yù)分配功率分配算法,通過與鐵路環(huán)境下已有的功率分配算法進(jìn)行比較,證明了本文所提算法的優(yōu)越性。論文的主要工作和研究成果如下:(1)研究了高速鐵路LTE無線通信的系統(tǒng)架構(gòu),建立了基于不同業(yè)務(wù)用戶的QoS系統(tǒng)模型,深入分析了高速鐵路系統(tǒng)傳統(tǒng)的資源分配算法。通過理論分析,表明傳統(tǒng)資源分配算法雖可以完成用戶的功率分配但存在無線資源浪費(fèi)、頻譜利用率不高等現(xiàn)象,這一部分為后續(xù)建模仿真提供了理論支持。(2)針對用戶差異化業(yè)務(wù)需求,根據(jù)不同類型信息流最大耐受時(shí)延的不同,將混合版本的信息流劃分為時(shí)延敏感信息流和時(shí)延不敏感信息流。從單個(gè)用戶的滿意度和用戶間公平性問題出發(fā),提出滿意度因子和差異化因子,通過設(shè)立算法優(yōu)化目標(biāo),包括基站發(fā)射功率和用戶傳輸速率上限、滿意度因子和差異化因子指標(biāo)閾值等,確定最大耐受時(shí)延映射的期望速率。(3)在基站發(fā)射功率受限的情況下,提出了高鐵用戶的QoS期望功率分配算法。由于基站無法預(yù)先得知用戶的期望傳輸速率,在上述算法的基礎(chǔ)上,提出了高鐵用戶的QoS預(yù)分配功率分配算法。通過仿真結(jié)果證明,本文提出的算法能夠在用戶之間的公平性和單個(gè)用戶滿意度之間進(jìn)行折衷,靈活分配系統(tǒng)可用資源,在收斂性、用戶滿意度等方面均優(yōu)于其他算法,滿足了不同業(yè)務(wù)類型用戶QoS異質(zhì)化服務(wù),節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源,提高了系統(tǒng)整體的利用率。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.5;U285.2
【部分圖文】：

(b) 列車遠(yuǎn)離基站圖 2.2 多普勒頻移示意圖線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-R 高速鐵路無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包含有車載子系統(tǒng)個(gè)部分[30]，如圖 2.3 所示。

高鐵用戶的 QoS 功率分配算法研究(b) 列車遠(yuǎn)離基站圖 2.2 多普勒頻移示意圖2.1.2 高鐵無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于 LTE-R 高速鐵路無線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包含有車載子系統(tǒng)、地面子系統(tǒng)和核心網(wǎng)這三個(gè)部分[30]，如圖 2.3 所示。

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文立請求業(yè)務(wù)的 QoS 需求等方面的因素。其目的是提高無線資源利用率，同時(shí)確保已接入會話業(yè)務(wù)的 QoS。(2) 連接移動(dòng)性控制連接移動(dòng)性控制主要是用來管理控制空閑模式和連接模式下的無線資源。對于空閑模式，小區(qū)重選算法根據(jù)其門限值、滯留量等參數(shù)，選擇最佳的目標(biāo)小區(qū)。對于連接模式，根據(jù)用戶設(shè)備和 eNB 得到的一系列測量值實(shí)施切換判決選出合適的目標(biāo)小區(qū)。
【參考文獻(xiàn)】

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1 董長城;吳煒;李峻林;趙恒;;數(shù)據(jù)鏈通信實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸QoS控制研究[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2013年S1期

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1 張杰;高鐵環(huán)境下TD-LTE基站規(guī)劃的研究[D];蘭州交通大學(xué);2018年

2 張清東;CTCS-3級列車運(yùn)行控制系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試及典型案例分析[D];中國鐵道科學(xué)研究院;2014年

3 汪洋;TD-LTE系統(tǒng)中接納控制算法的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

本文編號：2882206