面向高速鐵路環(huán)境的LTE-R越區(qū)切換技術(shù)研究.pdf

1、近年來，中國(guó)高速鐵路迅猛發(fā)展，高速鐵路憑借其低能耗、高準(zhǔn)點(diǎn)率、高運(yùn)輸效率、舒適性、安全性等優(yōu)點(diǎn)，在城際交通中應(yīng)用越來越廣泛，極大地提高了旅行的服務(wù)質(zhì)量和客戶滿意度，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。然而，現(xiàn)有的鐵路全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM-R)不足以支持高速鐵路系統(tǒng)高容量、低時(shí)延、高可靠性和高安全性的通信服務(wù)。國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)已經(jīng)批準(zhǔn)LTE-R替代GSM-R作為下一代鐵路專用通信系統(tǒng)，以支持高移動(dòng)性場(chǎng)景下的通信業(yè)務(wù)需求。
　　越區(qū)切

2、換是LTE-R通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，在高速列車跨越小區(qū)時(shí)，可以保證通信連續(xù)而不發(fā)生中斷，提高系統(tǒng)有效性和可靠性。與公共網(wǎng)絡(luò)中的切換方案相比，高速鐵路的特殊場(chǎng)景以及列車高速移動(dòng)對(duì)越區(qū)切換有了更高的要求。然而，切換失敗概率高、頻繁切換、群切換引起的系統(tǒng)開銷等問題仍然沒有解決。因此，提高越區(qū)切換性能對(duì)保證LTE-R通信質(zhì)量和業(yè)務(wù)需求具有重要意義。
　　本文通過查閱文獻(xiàn)并分析現(xiàn)有越區(qū)切換技術(shù)，對(duì)高速鐵路場(chǎng)景中的越區(qū)切換技術(shù)進(jìn)行了研究，主要

3、的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出一種基于波束賦形的速度自適應(yīng)越區(qū)切換方案，在鐵路沿線基站的重疊區(qū)運(yùn)用波束賦形技術(shù)，當(dāng)高速列車駛?cè)牖局丿B區(qū)后，基站天線改變其工作模式為波束賦形模式，通過在重疊區(qū)的不同區(qū)域調(diào)整波束賦形增益來改善列車的接收信號(hào)強(qiáng)度。同時(shí)，提出一種切換觸發(fā)門限動(dòng)態(tài)調(diào)整算法，根據(jù)列車的位置和速度自適應(yīng)地調(diào)節(jié)切換觸發(fā)門限。仿真結(jié)果表明，同傳統(tǒng)的越區(qū)切換方案相比，所提出的越區(qū)切換方案可以有效提高切換觸發(fā)概率，并且保障切

4、換成功概率，更好地適應(yīng)高速鐵路場(chǎng)景。
　　(2)提出一種基于控制面/用戶面分離的快速雙鏈路越區(qū)切換方案，將高速鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)的控制面和用戶面信息解耦分離，將對(duì)傳輸可靠性要求較高的控制面信息由低頻段的宏基站承載，而用戶面信息由小基站通過高頻段支持。在列車穿越宏小區(qū)時(shí)，為了保證良好的切換性能，本文提出一種快速雙鏈路越區(qū)切換方案。在列車車首和車尾分別設(shè)立兩部天線，利用車首和車尾兩部天線協(xié)作切換來保障切換成功概率，提高系統(tǒng)復(fù)用度和穩(wěn)定性