论文部分内容阅读
伴随着现代铁路的快速发展,列控系统对LTE-R(Long Term Evolution for Railwang,铁路下一代移动通信系统)运行控制与通信方面的要求越来越高,尤其在越区切换时,高速运行的列车很可能由越区切换失败而导致车-地间通信中断,一旦通信中断便会给高速运行的列车造成很大的安全隐患。此外,把公网移动通信系统运用于铁路通信系统,就必须保证其满足铁路运输规则。因此,对高速环境下LTE-R系统的越区切换策略进行研究,对于整个铁路网络可靠、安全的运行有重要意义。在LTE-R网络架构基础上分析影响LTE-R系统切换成功率的因素后,验证了缩短切换时延确实可以提高切换成功率。并设计了基于速度触发的提前切换策略和基于数据库调用的改进切换策略,以缩短切换时延的角度来提高切换成功率,并分别通过理论计算和软件仿真来验证策略有效性。首先,介绍LTE-R系统协议架构,并对LTE-R系统最主要的技术支撑:OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用技术)机制原理、多天线技术、LTE-R系统技术指标及关键参数设计进行阐述,并详细描述了高铁无线覆盖方案和传统切换策略下的LTE-R系统切换机制,为后续策略设计做理论基础。其次,详细分析LTE-R系统两种情况对应的切换信令流程,在此基础上建立LTE-R系切换过程的数学模型,最后通过数学分析讨论时延对切换成功率的影响,验证时延缩短确实在理论上可以提升LTE-R系统的切换成功率,为策略设计提供理论支撑。随后,将基于速度触发的提前切换算运用在LTE-R系统中,利用提前一定时间进行信令交互的方式来节省切换时延,达到提高切换成功率的目的。详细阐述提前切换策略的实现方式,并利用对信令流程和数学建模的方式进行分析来理论上评估策略可行性,并通过Matlab软件进行仿真验证策略有效性。最后,考虑到在列车运行过程中可能会出现基站故障或基站工作超时的情况,所以提出了基于移动数据库权值调用的改进切换策略。阐述改进切换策略的具体实现方式,并通过数学分析来对策略可行性进行评估,利用LTE-Sim软件分别对基站异常时和基站正常工作时进行仿真,结果表明改进策略确实可以有效提高LTE-R系统切换成功率,为LTE-R在铁路专网中的应用提供理论依据。