支持高移動性的增強型切換機制設計.pdf

1、高速鐵路的發(fā)展對地面高速移動環(huán)境下車地無線通信系統(tǒng)提出了更高的要求。受到理論和技術限制,現(xiàn)有的車地無線通信技術均無法解決未來350km／h以上高速列車中旅客的寬帶移動通信需求。高速移動場景下的車地無線通信網(wǎng)絡面臨著頻繁的越區(qū)切換、多普勒頻移、信道快速變化等一系列的技術問題。本文主要解決其中的頻繁越區(qū)切換問題。在高速鐵路場景下,越區(qū)切換的成功率對行車安全有著至關重要的影響。對高速列車的越區(qū)切換而言,要求更短的切換時間和更高的切換成功率,以

2、保證系統(tǒng)的可靠性和有效性,但現(xiàn)有的系統(tǒng)中較難實現(xiàn)。要解決高速鐵路中越區(qū)切換的問題,關鍵是設計支持高移動性的切換機制,以減小切換的復雜度,從而提高切換成功率。
　　 本文分別采用分布式無線通信系統(tǒng)和中繼站技術為高速移動環(huán)境下車地無線通信提出了相應的解決方案。主要的研究內容和貢獻如下:
　　 第一,未來的無線通信網(wǎng)絡結構趨向于Internet一樣的網(wǎng)狀結構,而不再是傳統(tǒng)的分層樹型結構,Mesh、Relay等現(xiàn)有分布式無線通信

3、技術逐漸成為了未來無線通信技術的重要支撐。這類系統(tǒng)的特點在于利用大量的分布式天線單元在整個系統(tǒng)內提供高質量的、無縫的無線電信號覆蓋。一方面通過合理地選擇天線單元為不同的用戶提供覆蓋,并獲得空間分集,提高系統(tǒng)容量以及用戶的通信質量；另一方面通過采用靈活的切換方式,為移動用戶提供可靠的高質量的通信鏈路。本文所設計的方案利用分布式無線通信系統(tǒng)為高速鐵路提供無縫的無線電信號覆蓋,利用多車載臺通信系統(tǒng)設計了多車載臺協(xié)作小區(qū)切換方法,以解決高速移動

4、中越區(qū)切換的問題,減小切換的復雜度,提高切換的成功率。分析和仿真結果表明,該方案能夠合適的提前切換,保證列車有足夠的時間完成切換,從而提高切換成功率,并使系統(tǒng)容量提升50％。
　　 第二,目前我國所采用的高速鐵路車地無線通信系統(tǒng)為GSM-R,并非分布式無線通信系統(tǒng)。因此本文基于分布式無線通信技術提出了一種共享中繼輔助的切換機制以改善現(xiàn)有GSM-R系統(tǒng)的切換質量。該機制中共享中繼可以改善相鄰基站重疊區(qū)內來自目標基站信號的質量,減少