高速移动场景下蜂窝无线通信网络群切换策略研究

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1、国内图书分类号：丁∥7砷．箩国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级三雯二二级姓名王遗宣申请学位级别工堂亟±专业通筐皇值：垦丕统指导老师菹垩查教援二零一四年五月ClassifiexiIndex：砂7川．rU．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisAnInvestigationonGroupHandoverStrategyofCellularWirelessNe-twor鲞underHighMo吼itv3cenanosGrade：2011Candidate：WangDanyiAcademicDegre

2、eAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：CommunicationandInformationSystemSupervisor：ProfessorPingzhiFan西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书：2．不保密函使用本授

3、权书。(请在以上方框内打“v”)学位论文作者签名：五己娅匦指导老师签名：日期：2,0tzt-．争，瑶日期：7圹1七．3-·2r西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)在公网蜂窝小区场景下对预留信道方案(GCM)、基于先进先出的预留信道方案(GCM—FI

4、FO)PAR动态优先级排队方案(DPQ)三种切换优先策略的性能进行了理论分析，给出了它们各自的适用场景。(2)针对LTE．A系统切换中随机接入过程的信令映射，对PDCCH信道资源数目以及前导码数目进行了分析和计算，结果表明前导码数目的限制是制约群切换性能的主要因素。通过研究前导码资源分配方案，分析设置了合理的切换时延阈值。在VisualStudio2005和IT++编程环境下，搭建了多用户场景与群切换模块，仿真实现了高铁场景下LTE．A系统的群切换方案。(3)通过采用用户分组算法、小组头重选算法，在高铁场景下仿真实现了采用分组算法后的群切换方案，提出了根据用户的业务类型以及

5、在列车内的位置制定了分组的标准，并对切换性能进行了分析。(4)提出了预留前导码方案(GPM)，对正在进行的语音会话／实时游戏／视频会话月}会话视频4类实时业务的用户定义了优先级，分别在(2)和(3)的基础上仿真实现了GPM方案。结果表明，在高铁场景下，用户分组算法和GPM方案的结合较好地提升了系统的切换性能，兼顾了业务类型不同的用户的优先级与公平性。学位论文作者签名：壬“长Z彦日期．沙w·r1西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要在蜂窝移动通信系统中，移动台穿越小区时，很可能有大量用户几乎在同一时刻发起切换，这将导致目标基站的可用接入资源急速减少，从而引起网络拥塞及切换中

6、断，这种现象也被称为群切换。在发生多用户越区群切换时，如何将有限的系统资源高效地分配给移动用户至关重要，尤其是在高移动场景下。因此，研究高速移动场景下蜂窝无线网络的群切换机制，对于合理设计切换流程、优化无线资源分配具有重要的实用价值。本文首先研究了蜂窝无线通信网络的典型越区切换策略。从用户的角度来看，正在进行的实时通信被强制中断要远比新产生的业务请求被系统阻塞影响大。因此，为了尽量减少已有实时通信业务被强制中断，前人提出了许多基于资源预留和优先权分配的方案，例如，GCM—FIFO(基于先进先出的预留信道方案)、GCM(预留信道方案)、DPQ(动态优先级排队方案)。本文中对这

7、三种方案的性能进行了理论分析，给出了各自的适用场景。在高铁场景下，由于用户快速穿越小区重叠区域，要求切换流程更短、时延更小。另一方面，由于列车车厢内有大量旅客，大大增加了同一时间发起切换请求的用户数目，在资源不足的情况下切换用户排队等待将导致时延的倍增。因此，在穿越小区重叠区时可能有大量用户不能及时完成切换，导致通信服务的中断。本文从切换过程中随机接入资源分配的角度出发，分析了LTE／LTE．A网络下制约群切换性能的主要因素是前导码不足，采用了用户分组的方案来减少同一时刻发起切换请求的用户数目。仿真研究表明，本方案