基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算的高速線路無線網(wǎng)絡(luò)性能評估.pdf

1、近年來，為了更好地滿足移動通信用戶日益增長的需求，高速鐵路下一代寬帶移動通信系統(tǒng)LTE-R(Long Term Evolution for Railway)的研究得到了廣泛關(guān)注。為了更好的檢驗(yàn)LTE-R的系統(tǒng)性能，保證高速鐵路(High-Speed Railway, HSR)能安全可靠的運(yùn)行，我們必須在鐵路系統(tǒng)開始運(yùn)營前，對它進(jìn)行準(zhǔn)確的系統(tǒng)性能評估，從而優(yōu)化使其性能滿足一定的要求指標(biāo)。LTE-R是準(zhǔn)4G技術(shù)LTE在高速鐵路上的一個應(yīng)用，

2、它承載了LTE的關(guān)鍵技術(shù)，比如:全I(xiàn)P包交換，這意味著所有已有的以及新興的鐵路業(yè)務(wù)都將通過包交換方式傳輸。
　　以往對于高速鐵路性能評估的研究較多采用仿真方法，這一方法固然可以較為準(zhǔn)確的分析性能，但卻耗時較長、成本較高，應(yīng)用起來具有局限性。而隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算是一種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)性能分析理論工具，可以用來解決現(xiàn)代包交換網(wǎng)中的性能保證，并且耗時和成本較低，準(zhǔn)確性較高，可以較為容易的進(jìn)行性能預(yù)測，這就為分析LTE-R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能開辟了一條新途

3、徑。本文旨在采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算的理論方法分析高速鐵路無線網(wǎng)絡(luò)性能，利用實(shí)測數(shù)據(jù)構(gòu)造高速鐵路專用的業(yè)務(wù)模型，構(gòu)造綜合考慮大尺度衰落和小尺度衰落的信道模型，基于業(yè)務(wù)模型和信道模型得到理論性能結(jié)果。并依據(jù)MATLAB平臺仿真結(jié)果對隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算理論方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，同時分析高速鐵路場景下的時延等網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
　　一、構(gòu)造刻畫高速鐵路無線信道的大尺度及小尺度衰落的分組級馬爾可夫模型。將高速列車

4、的移動模型建模半馬爾可夫過程，并將無線信道的瞬時數(shù)據(jù)速率建模為半馬爾可夫調(diào)制過程，同時考慮AMC選擇對性能的影響。基于半馬爾可夫調(diào)制過程，得到高速鐵路通信系統(tǒng)的隨機(jī)服務(wù)曲線。
　　二、構(gòu)造合理的高速鐵路專用業(yè)務(wù)模型。通過對收集到的列車控制實(shí)測業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用隨機(jī)到達(dá)曲線模型對列車控制業(yè)務(wù)進(jìn)行建模。
　　三、對比并分析CCDF隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算和MGF隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算。采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演算方法求得列車控制業(yè)務(wù)的積壓和時延邊界，并將兩種