高鐵應急場景下基于中繼技術的D2D通信可靠性分析.pdf

1、隨著高速鐵路的快速發(fā)展，高鐵列車的行車安全成為了越來越受人們關注的熱點話題，現(xiàn)有的鐵路通信系統(tǒng)GSM-R，已漸漸不能滿足日益增長的安全需求，原鐵道部（中國鐵路總公司）相關部門提出要研究新的技術，保障在信號設備失效等應急場景下的行車安全，實現(xiàn)信息化和自動化，建設一個可靠暢通的綜合數(shù)字調度移動通信網(wǎng)絡?；贚TE的LTE-R系統(tǒng)成為了下一代鐵路通信系統(tǒng)被提了出來。LTE中的D2D通信技術可在臨近終端之間直接建立通信鏈路，使用授權頻譜進行通信

2、，能夠有效降低基站負載，減小傳輸時延，提高頻譜利用效率及系統(tǒng)可靠性。由于列車不能直接進行通信，在應急場景下，引入D2D通信技術，使兩列臨近列車進行直接通信，從而及時剎車、減速，防止列車追尾的發(fā)生。在脫離應急場景時，D2D通信立即取消。本文即針對LTE-R中D2D通信技術的可靠性進行了研究。
　　本文提出了兩個創(chuàng)新點:首先將D2D通信技術引入了高鐵應急通信中，分析了在較短距離內，無中繼D2D通信與基于單跳中繼傳輸?shù)腄2D通信可靠性;

3、其次在較長距離時，提出了一種基于多跳中繼傳輸?shù)腄2D通信干擾消除方案。具體研究內容和創(chuàng)新點如下:
　　在第一個創(chuàng)新點中，本文將D2D通信技術引入了高鐵應急通信中，通過對系統(tǒng)可靠性的分析來研究高鐵應急條件下采用D2D通信的安全性，系統(tǒng)可靠性由中斷概率這一指標來衡量。為進一步提高可靠性，本文提出了采用單跳中繼傳輸?shù)姆桨福丛趦闪胁捎脩盌2D通信的高鐵間，引入中繼基站，這樣，在增加較小的處理時延時，大大增大傳輸距離。通過仿真分析，該方

4、案可有效降低中斷概率，從而提高系統(tǒng)可靠性，保障了進行應急通信的高鐵的安全。
　　在第二個創(chuàng)新點中，為擴大D2D應急通信的覆蓋范圍，本文提出了基于多跳中繼的方案，即在兩列采用D2D應急通信的高鐵間，引入多個中繼基站，采用多跳傳輸?shù)男问竭M行通信。由于相鄰的兩個中繼之間存在干擾，所以本文提出了一種基于交織迭代算法的無線多跳中繼方案。該方案基于IDMA算法，通過BER來衡量系統(tǒng)可靠性。通過仿真分析，采用迭代干擾消除算法的多跳檢測運算簡單、