高速列車(chē)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的基站切換方案研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速列車(chē)正在向更綠色、更安全、更大運(yùn)載量的方向發(fā)展，成為越來(lái)越多的人出行的首選交通工具。同時(shí)，這又是一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信“百花齊放”、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)普及的時(shí)代，人們對(duì)于通無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的需求，已經(jīng)從單一的語(yǔ)音業(yè)務(wù)演變到支持多設(shè)備的多媒體業(yè)務(wù)。因此高速移動(dòng)環(huán)境下的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)必須提供給列車(chē)上的用戶(hù)與地面，以及列車(chē)本身與控制中心更可靠、更高速、更高容量的通信服務(wù)。然而，現(xiàn)在高速鐵路沿線(xiàn)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿(mǎn)足人們的需求，網(wǎng)絡(luò)

2、服務(wù)質(zhì)量差甚至掉話(huà)的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。為高速鐵路搭建的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)面臨著比普通網(wǎng)絡(luò)更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，這其中影響最嚴(yán)重之一的就是高速移動(dòng)狀態(tài)下的基站切換問(wèn)題。切換就是列車(chē)在跨越小區(qū)時(shí)，為了能夠保持優(yōu)質(zhì)的通信質(zhì)量，與原服務(wù)小區(qū)的基站斷開(kāi)通信，并重新與目標(biāo)小區(qū)的新基站建立通信鏈路的過(guò)程。
　　本文在一開(kāi)始介紹了切換課題的研究背景、無(wú)線(xiàn)蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)以及無(wú)線(xiàn)移動(dòng)蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)。然后討論了高速移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)：高頻率切換、群

3、切換、多普勒效應(yīng)、列車(chē)自身車(chē)聲損耗，復(fù)雜的地理環(huán)境等。最后對(duì)基站切換進(jìn)行了基本分類(lèi)介紹，確立了本文主要研究的是無(wú)縫、水平、主動(dòng)的硬切換技術(shù)。
　　為了提高切換方案的性能，本文首先討論了一種為高速列車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的無(wú)縫雙鏈路閾值優(yōu)化方案。所設(shè)計(jì)的切換觸發(fā)算法優(yōu)化了閾值，綜合考慮兩根天線(xiàn)的接收信號(hào)強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行判定。同時(shí)允許前端天線(xiàn)進(jìn)行多次切換。本文通過(guò)對(duì)該算法進(jìn)行理論分析和平臺(tái)仿真，驗(yàn)證了該算法的優(yōu)越性，與原始雙天線(xiàn)方案相比，通信中斷概

4、率隨著前端天線(xiàn)允許執(zhí)行切換次數(shù)的增多而降低；當(dāng)前端天線(xiàn)有兩次機(jī)會(huì)切換時(shí)，切換失敗概率平均從10-4降低到10-6；同時(shí)該方案避免了很多不必要的切換發(fā)生。
　　針對(duì)當(dāng)下5G的一種提高網(wǎng)絡(luò)容量的研究熱門(mén)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)C/U層分離異構(gòu)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)下的切換問(wèn)題，本文重新設(shè)計(jì)了一種C/U分層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的無(wú)線(xiàn)雙鏈路閾值優(yōu)化方案。一、在C/U網(wǎng)絡(luò)下，利用列車(chē)雙天線(xiàn)結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)。二、利用閾值優(yōu)化的切換觸發(fā)算法，賦予前端天線(xiàn)更多次的切換機(jī)會(huì)。三、針對(duì)C