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高铁移动通信系统位置追踪越区切换方案研究
| 论文题名： | 高铁移动通信系统位置追踪越区切换方案研究 |
| 关键词： | 高铁移动通信系统;位置追踪越区切换;越区切换;波束赋形;速度等级 |
| 摘要： | 近几年，随着我国高铁领域取得长足发展，列车运行时速的不断提升，适合于当下高速环境的移动通信系统也在随之更迭。对高铁越区切换方案的研究，也给高铁无线移动通信系统提出了更高的要求。本文在分析了现阶段多数高铁越区切换方案的基础上，从提高切换成功率、降低切换中断率的角度出发，设计了基于波束赋形与位置追踪的切换方案；从降低切换触发时延、促使高速列车及时触发的角度思考，设计了基于速度等级划分的切换参数优化方案。 首先，论文阐述了高铁运行时常常经历的无线信道衰落情况，根据经验公式，对不同运行场景下列车通信环境信道衰落做了仿真分析，为接下来越区切换方案的提出提供了研究基础。然后详细描述了越区切换技术、高铁运行组网覆盖方式以及越区切换时常遇到的诸多挑战，例如多普勒效应、信号车厢穿透损耗、频繁的越区切换易导致通信掉话等不良影响。 其次，提出了一种基于波束赋形与位置追踪的切换方案。在切换重叠区使用波束赋形技术，天线从全向模式变为波束赋形模式，产生不同增益大小的定向波束。从而保证接收信号强度达到设定的切换触发阈值，以达到顺利切换，防止切换不及时、掉话、断话等现象的发生。分布式的天线系统排布保证了波束可准确覆盖重叠区内正在接收信号的车载台，从而实现波束追踪。经过理论分析与仿真实验，验证了该方案的合理性。 最后，论文结合先前所提的越区切换方案，在此基础上设计了一种基于速度等级划分的切换参数优化方案，以此来简化越区切换流程。该方案首先根据经过切换区时列车速度的不同来划分三个不同的速度等级，然后给处于不同速度等级下的列车赋予不同的波束赋形增益值，辅助切换的发生。最后针对切换判决阶段常用到的切换参数切换迟滞容限进行优化设计，在原先固定的切换迟滞的基础上选择考虑速度因素，使其能根据当前列车的速度动态的变化切换迟滞值，更适配于不同速度等级下的越区切换，保证切换的顺利发生。经数学理论分析后并通过仿真实验，最终验证该方案的合理性。 |
| 作者： | 党佳明 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 蒋占军;丁朴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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