高速鐵路LTE系統(tǒng)可靠傳輸鏈路研究.pdf

1、現(xiàn)有的鐵路通信系統(tǒng)GSM-R在高速度、高密度的高速鐵路列車運行中，存在諸多挑戰(zhàn)與需求，如高清視頻監(jiān)控行車安全，高度冗余與糾錯的通信系統(tǒng)，時刻保障通信可靠性等。LTE系統(tǒng)以其顯著的高數(shù)據(jù)傳輸速率和較低的系統(tǒng)時延，已經(jīng)被國際鐵路聯(lián)盟確定為下一代鐵路通信系統(tǒng)的演進技術(shù)。過渡階段，可以將LTE作為GSM-R的冗余熱備份網(wǎng)絡(luò)，在異常情況下，由LTE進行語音和部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，從而保障鐵路通信正常進行。
　　 本文對基于LTE技術(shù)的高速鐵

2、路通信系統(tǒng)進行分析介紹，描述其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，探討了從GSM-R向LTE-R演進的可行性，并給出了可能的演進模式。
　　 為了克服無線信道時變衰減給信號帶來的影響，LTE系統(tǒng)采用HARQ技術(shù)來提高系統(tǒng)吞吐量和可靠性。然而，在LTE無線通信系統(tǒng)應(yīng)用到高速鐵路環(huán)境時，較高的移動速度、復(fù)雜的沿線環(huán)境將給系統(tǒng)HARQ性能帶來較大的不利影響。本文首先對LTEHARQ在高速鐵路場景下的性能進行了分析，結(jié)果表明，相對于不采用HARQ技術(shù)，

3、帶有HARQ機制的系統(tǒng)具有較低的誤塊率，較高的吞吐量;然而，相比于公網(wǎng)靜止用戶場景，高鐵移動用戶的性能有所下降;之后提出了一種增強小區(qū)重疊區(qū)HARQ傳輸性能的機制，即在重疊區(qū)某一位置開始降低最大重傳次數(shù)，同時保存之后傳輸錯誤的和切換前未來得及確認的數(shù)據(jù)包，待接入目標(biāo)小區(qū)后再由目標(biāo)eNodeB重發(fā)這些數(shù)據(jù)包，進而在車載用戶設(shè)備端合并解碼。性能分析表明，保存錯誤包待接入目標(biāo)小區(qū)后合并解碼可使這些數(shù)據(jù)包在目標(biāo)小區(qū)重發(fā)時的錯誤率降低55％，提升

4、了吞吐量。相比于不降低最大傳輸次數(shù)，此方案在切換觸發(fā)前給了新數(shù)據(jù)包更多的傳輸機會，使得接入目標(biāo)eNodeB重傳前轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)包時，吞吐量提升了12％左右。
　　 同時，高鐵下快時變信道對LTE話音業(yè)務(wù)QoS保障提出了嚴(yán)峻的考驗，本文針對這一問題進行了研究。整理分析了目前一些針對VoIP的降低延時、提高可靠性的研究方向，然后重點從調(diào)度方面入手，先就高斯白噪聲信道，分析了調(diào)制編碼方式對VoIP可靠性的影響，進而擴展到高速場景，結(jié)合HARQ