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支持高速切换的TD-LTE信令的设计及其优化的研究

栾林林  
【摘要】:基于时分-长期演进(Time Division-Long Term Evolution,TD-LTE)的高速铁路宽带无线通信系统可以提供语音通信、数据通信、互联网业务、公共信息查询和列车视频图像监控业务。由于高铁列车运行速度比较快,当列车时速达到350公里/小时,10公里的基站间距,用户终端(User Equipment,UE)从一个基站移动到另外一个基站的时间在100秒左右,导致每100秒将发生一次切换,小区的频繁切换容易引起网络连接的断开和掉话,导致网络的性能下降。 论文介绍高速铁路时分-长期演进(TD-LTE)系统切换算法的研究,主要工作包括以下四部分: 第一部分研究时分-长期演进(TD-LTE)系统物理层参考信号接收功率(Reference Signal Received Power,RSRP)和参考信号接收质量(Reference Signal Received Quality,RSRQ)的测量。首先研究了时分-长期演进(TD-LTE)系统的参考信号的产生,其次介绍时分-长期演进(TD-LTE)系统物理层仿真链路平台搭建,分析仿真链路平台中一些模块算法实现的瓶颈;再次通过参考信号接收功率(RSRP)和参考信号接收质量(RSRQ)测量算法的介绍来说明链路仿真是如何实现参考信号接收功率(RSRP)和参考信号接收质量(RSRQ)的测量;最后通过MATLAB物理层链路级仿真平台对比不同测量带宽和用户终端(UE)的移动速度对参考信号接收功率(RSRP)和参考信号接收质量(RSRQ)测量结果的影响。 第二部分研究基于高速铁路环境的时分-长期演进(TD-LTE)系统A3事件触发切换算法的优化。通过对常规的A3事件切换判决准则的研究,提供了两种基于用户终端(UE)速度的A3事件触发切换判决准则的优化算法。然后,介绍时分-长期演进(TD-LTE)系统级仿真平台的搭建,最后,系统级仿真证明提出的两种优化的切换算法有效提高了切换成功率。 第三部分研究高速铁路环境基于地理位置信息的时分-长期演进(TD-LTE)系统切换算法和基于目标小区预承载的时分-长期演进(TD-LTE)系统切换算法。分析了常规的基于A3事件触发切换判决准则的不足,提出了一种基于用户终端(UE)地理位置的切换判决算法方法和一种基于目标小区预承载的切换判决算法。这两种算法能够改进系统切换性能,减少无线链路失效(RLF)的发生概率,同时消除乒乓切换(PPHO)的发生。并且对长期演进(TD-LTE)系统的信令流程图进行了优化。系统级仿真证明这两种技术方案能够明显提高切换成功率,并且可以缩小切换带的覆盖长度,有利于降低小区边缘的信号干扰,提高信号传输质量。 第四部分研究高速铁路环境时分-长期演进(TD-LTE)系统的软切换算法。总结前面几种硬切换机制的缺陷,针对高速铁路时分-长期演进(TD-LTE)系统专网的特点,提出时分-长期演进(TD-LTE)系统的软切换算法。并且重新设计了支持软切换算法的长期演进(TD-LTE)系统的信令流程图。系统级仿真结果证明该算法可以较好地解决切换过程的掉话、断路现象,降低切换失败率。


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