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高速铁路中LTE-R越区切换算法研究
| 论文题名： | 高速铁路中LTE-R越区切换算法研究 |
| 关键词： | 高速铁路;移动通信;LTE-R系统;越区切换;触发时延;模糊控制 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的建设与发展，铁路移动通信系统对车-地之间的信息传输速率和带宽选择要求更为严格，由于LTE（Long Term Evolution，长期演进）系统具有信息传输速率较高、带宽可变、频谱效率较高等优点，在2010年，UIC(Internation Union ofRailway，国际铁路联盟)将LTE-R（Long Term Evolution for Railway，基于LTE的铁路无线通信系统）确定为下一代铁路移动通信系统。越区切换作为保障车-地之间通信不中断的重要环节，对其进行深入的研究，对于车-地之间信息传输的可靠性和安全性具有重要意义。 通过对LTE-R系统架构和影响越区切换成功率因素分析的基础上，设计了基于速度触发的改进切换算法和基于模糊控制的切换算法，两种算法分别从越区切换时延和对影响越区切换过程中的主要因素进行综合考虑的角度出发，从而提高越区切换成功率，降低越区切换掉话率，保障车-地之间通信的连续性，并通过仿真验证算法的有效性。 首先，介绍LTE系统的整体架构，对架构中的核心网和接入网进行分析，接着对LTE系统中的上行多址技术、下行多址技术以及多天线技术的机制原理进行阐述，并对铁路网络中的基站布置方式、越区切换流程、越区切换分类以及LTE-R两种接口的不同切换信令流程进行详细解析，为后续设计LTE-R越区切换算法提供理论基础。 然后，设计基于速度触发的改进切换算法，利用列车运行速度信息和基站小区测量时间对越区切换的预承载点进行计算，并根据切换测量过程中的测量周期Tm和上报周期Tu之间的滤波因子对切换触发时延进行计算，接着对该算法的两种接口信令流程进行分析和数学建模，并通过Matlab软件对改进切换算法进行仿真，验证算法的有效性。 最后，考虑高速铁路运行环境的复杂多样性，在传统越区切换判决过程中，仅以列车接收到基站的信号功率作为唯一切换判决条件时，容易引成越区切换的掉话现象，因此，设计了基于模糊控制的切换算法，通过对列车与基站间的距离和列车接收基站的信号功率进行计算，并利用模糊控制对列车的运行速度、列车与基站的距离、列车接收基站的信号功率进行模糊处理，通过对影响越区切换判决的3种因素进行综合考虑，得到模糊处理后的切换值，从而减少越区切换过程中的掉话现象发生，并通过Matlab软件进行仿真，验证算法的有效性。 |
| 作者： | 陈鹏 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 米根锁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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