高移動性下可靠切換技術(shù)研究.pdf

1、高速列車不斷提速，從最初的200km/h到350km/h，并期望能在不久的將來達到500km/h。速度的提升為旅客提供了極大的便利，但同時也給現(xiàn)有的車地?zé)o線通信系統(tǒng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。首先，高移動性帶來的多普勒頻偏和信道快衰落對高速數(shù)據(jù)傳輸造成了嚴重的威脅，同時，在切換區(qū)域，列車會接收到來自相鄰兩個基站的能量相近、多普勒頻偏相差兩倍最大頻偏的信號，且該信號具有正負頻偏跳變特性，這也會影響切換的可靠性。其次，速度的提高也引起了頻繁切換的問題

2、，因此對通信系統(tǒng)的移動性管理提出了更高的要求，尤其是快速切換控制。最后，由于列車上的旅客位置相對集中，當(dāng)列車穿越小區(qū)邊緣時，會發(fā)生群切換現(xiàn)象，這也是傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中極少面對的問題。
　　 LTE技術(shù)是移動通信技術(shù)與寬帶無線接入技術(shù)融合的典范，也是未來寬帶移動通信的主流標準，具有更高的頻譜利用率、更大的信道容量、更強的抗干擾能力以及更好的傳輸性能，可以滿足高容量、大帶寬、高譜效和高速率的下一代鐵路通信系統(tǒng)的需求。國際鐵路聯(lián)盟UIC也

3、計劃在未來幾年進行GSM-R到LTE-R的演進，以保證GSM-R能跟隨通信技術(shù)發(fā)展的腳步。然而，目前的LTE網(wǎng)絡(luò)采用硬切換方式，且切換過程中需要通過eNodeB之間的接口進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，這會導(dǎo)致較大的切換時延，同時加之切換區(qū)域的接收信號質(zhì)量差，本身就不易被正確解碼。因此，當(dāng)前LTE系統(tǒng)的切換機制不能滿足高移動性的需求。
　　 本文提出了一種基于CoMP和雙播技術(shù)的切換優(yōu)化方案，基于LTE/LTE-A網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，且無需對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和列車

4、進行任何改造。該方案中，空口采用CoMP技術(shù)，S1口采用雙播技術(shù)，僅需一套信令綁定CoMP和雙播的觸發(fā)，從而大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。同時，由于大量切換所需的信息在CoMP和雙播觸發(fā)中已經(jīng)存儲在了相應(yīng)網(wǎng)元實體中，因此切換過程簡化為服務(wù)小區(qū)更新過程。從理論分析和仿真結(jié)果中可以看出，與傳統(tǒng)LTE切換機制相比，該方案的控制面的切換延時降低了67％，中斷率低于0.05％，成功率提高了20％;用戶面的系統(tǒng)吞吐率提升了30％，同時沒有數(shù)據(jù)中斷現(xiàn)象。