高鐵場(chǎng)景下基于雙移動(dòng)中繼的轉(zhuǎn)發(fā)性能及切換方案研究.pdf

1、隨著高速鐵路的快速發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)有的鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM-R(GlobalSystem for Mobile Communications-Railway，鐵路專用全球移動(dòng)通信系統(tǒng))已不能滿足鐵路的信息化建設(shè)要求，尤其是無(wú)法為公網(wǎng)用戶提供無(wú)縫、高速、穩(wěn)定的寬帶接入。因此新的適用于高鐵場(chǎng)景的寬帶接入方案是一個(gè)亟需研究的問題。國(guó)際鐵路聯(lián)盟已經(jīng)明確表示，鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)要從GSM-R平滑地過渡到應(yīng)用于高鐵的LTE-R（Long Term Ev

2、olution for Railway，鐵路專用長(zhǎng)期演進(jìn)）。但是從GSM-R向LTE-R演進(jìn)的過程中還存在許多有待解決的問題，本文將討論其中的兩個(gè)問題。
　　高鐵車廂一般采用全封閉式的鋁合金不銹鋼材料組成，無(wú)線電波穿過車廂將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的穿透損耗。GSM-R中公網(wǎng)用戶與基站之間是直接通信的，因此無(wú)法給公網(wǎng)用戶提供高速穩(wěn)定的寬帶接入。為了解決這個(gè)問題，本文討論了一種雙移動(dòng)中繼AF（Amplify-and-Forward，放大轉(zhuǎn)發(fā)）轉(zhuǎn)發(fā)

3、的公網(wǎng)用戶接入方案。利用中繼轉(zhuǎn)發(fā)，將基站與用戶之間質(zhì)量較差的無(wú)線鏈路分解為兩條質(zhì)量較好的無(wú)線鏈路，有效地避免了車體損耗對(duì)通信的影響。本文建立了高鐵場(chǎng)景下基于雙移動(dòng)中繼AF轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)模型，分析得到了系統(tǒng)的平均SER(Symbol Error Rate，誤碼率)、中斷率和頻譜效率的閉合形式的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并通過仿真討論了系統(tǒng)性能。得出結(jié)論:基于雙移動(dòng)中繼AF轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)無(wú)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)具有更低的平均SER，更低的中斷率和更高的頻譜效率

4、。
　　由于高鐵列車的高速運(yùn)動(dòng)和乘客的地理位置相對(duì)集中，高鐵移動(dòng)通信系統(tǒng)將面臨頻繁的群組切換問題。LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)）中傳統(tǒng)的硬切換方案不僅切換失敗率較高，切換過程中會(huì)出現(xiàn)“掉話”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生“乒乓效應(yīng)”。本文提出了一種基于雙移動(dòng)中繼協(xié)作的切換方案，建立系統(tǒng)模型，分析了切換觸發(fā)概率和列車運(yùn)行速度以及切換位置的關(guān)系，得出了切換觸發(fā)概率的閉合形式的數(shù)學(xué)表達(dá)式;分析了本文方案和傳統(tǒng)硬切換方