高速列車無線通信網(wǎng)絡的基站切換方案研究.pdf

1、隨著科學技術和經(jīng)濟的發(fā)展，高速列車正在向更綠色、更安全、更大運載量的方向發(fā)展，成為越來越多的人出行的首選交通工具。同時，這又是一個無線通信“百花齊放”、移動互聯(lián)網(wǎng)普及的時代，人們對于通無線通信網(wǎng)絡的需求，已經(jīng)從單一的語音業(yè)務演變到支持多設備的多媒體業(yè)務。因此高速移動環(huán)境下的無線通信網(wǎng)絡必須提供給列車上的用戶與地面，以及列車本身與控制中心更可靠、更高速、更高容量的通信服務。然而，現(xiàn)在高速鐵路沿線的移動網(wǎng)絡服務遠遠不能夠滿足人們的需求，網(wǎng)絡

2、服務質量差甚至掉話的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。為高速鐵路搭建的無線通信網(wǎng)絡面臨著比普通網(wǎng)絡更嚴峻的挑戰(zhàn)，這其中影響最嚴重之一的就是高速移動狀態(tài)下的基站切換問題。切換就是列車在跨越小區(qū)時，為了能夠保持優(yōu)質的通信質量，與原服務小區(qū)的基站斷開通信，并重新與目標小區(qū)的新基站建立通信鏈路的過程。
　　本文在一開始介紹了切換課題的研究背景、無線蜂窩通信網(wǎng)絡的演進以及無線移動蜂窩通信網(wǎng)絡的演進。然后討論了高速移動無線通信網(wǎng)絡所面臨的嚴重挑戰(zhàn)：高頻率切換、群

3、切換、多普勒效應、列車自身車聲損耗，復雜的地理環(huán)境等。最后對基站切換進行了基本分類介紹，確立了本文主要研究的是無縫、水平、主動的硬切換技術。
　　為了提高切換方案的性能，本文首先討論了一種為高速列車通信網(wǎng)絡設計的無縫雙鏈路閾值優(yōu)化方案。所設計的切換觸發(fā)算法優(yōu)化了閾值，綜合考慮兩根天線的接收信號強度來進行判定。同時允許前端天線進行多次切換。本文通過對該算法進行理論分析和平臺仿真，驗證了該算法的優(yōu)越性，與原始雙天線方案相比，通信中斷概

4、率隨著前端天線允許執(zhí)行切換次數(shù)的增多而降低；當前端天線有兩次機會切換時，切換失敗概率平均從10-4降低到10-6；同時該方案避免了很多不必要的切換發(fā)生。
　　針對當下5G的一種提高網(wǎng)絡容量的研究熱門網(wǎng)絡架構C/U層分離異構無線網(wǎng)絡下的切換問題，本文重新設計了一種C/U分層異構網(wǎng)絡下的無線雙鏈路閾值優(yōu)化方案。一、在C/U網(wǎng)絡下，利用列車雙天線結構來構建通信網(wǎng)絡。二、利用閾值優(yōu)化的切換觸發(fā)算法，賦予前端天線更多次的切換機會。三、針對C