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高铁应急场景下基于中继技术的D2D通信可靠性分析
| 论文题名： | 高铁应急场景下基于中继技术的D2D通信可靠性分析 |
| 关键词： | 高速铁路;可靠性分析;应急通信;多跳中继传输 |
| 摘要： | 随着高速铁路的快速发展，高铁列车的行车安全成为了越来越受人们关注的热点话题，现有的铁路通信系统GSM-R，已渐渐不能满足日益增长的安全需求，原铁道部（中国铁路总公司）相关部门提出要研究新的技术，保障在信号设备失效等应急场景下的行车安全，实现信息化和自动化，建设一个可靠畅通的综合数字调度移动通信网络。基于LTE的LTE-R系统成为了下一代铁路通信系统被提了出来。LTE中的D2D通信技术可在临近终端之间直接建立通信链路，使用授权频谱进行通信，能够有效降低基站负载，减小传输时延，提高频谱利用效率及系统可靠性。由于列车不能直接进行通信，在应急场景下，引入D2D通信技术，使两列临近列车进行直接通信，从而及时刹车、减速，防止列车追尾的发生。在脱离应急场景时，D2D通信立即取消。本文即针对LTE-R中D2D通信技术的可靠性进行了研究。 本文提出了两个创新点:首先将D2D通信技术引入了高铁应急通信中，分析了在较短距离内，无中继D2D通信与基于单跳中继传输的D2D通信可靠性;其次在较长距离时，提出了一种基于多跳中继传输的D2D通信干扰消除方案。具体研究内容和创新点如下: 在第一个创新点中，本文将D2D通信技术引入了高铁应急通信中，通过对系统可靠性的分析来研究高铁应急条件下采用D2D通信的安全性，系统可靠性由中断概率这一指标来衡量。为进一步提高可靠性，本文提出了采用单跳中继传输的方案，即在两列采用应急D2D通信的高铁间，引入中继基站，这样，在增加较小的处理时延时，大大增大传输距离。通过仿真分析，该方案可有效降低中断概率，从而提高系统可靠性，保障了进行应急通信的高铁的安全。 在第二个创新点中，为扩大D2D应急通信的覆盖范围，本文提出了基于多跳中继的方案，即在两列采用D2D应急通信的高铁间，引入多个中继基站，采用多跳传输的形式进行通信。由于相邻的两个中继之间存在干扰，所以本文提出了一种基于交织迭代算法的无线多跳中继方案。该方案基于IDMA算法，通过BER来衡量系统可靠性。通过仿真分析，采用迭代干扰消除算法的多跳检测运算简单、系统计算复杂度较低、性能较优，可以有效降低系统传输的BER，从而提高系统可靠性，保障了进行应急通信的高铁的安全。 |
| 作者： | 王昭越 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 谈振辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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