高铁场景下基于双移动中继的转发性能及切换方案研究

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1、学校代码：密级：公开硕士专业学位论文高铁场景下基于双移动中继的转发性能及切换方案研究作者姓名向明工程领域电子与通信工程指导教师谈振辉教授培养院系电子信息工程学院二零一五年六月硕士专业学位论文卨铁场景下基双移动中继的转发性能及切换方案研究作者：向明导师：谈振辉北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在

2、馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名签字曰期年〈月曰签字日期年厶月巧曰学校代码：密级：公幵北京交通大学硕士专业学位论文高铁场景下基于双移动中继的转发性能及切换方案研究作者姓名：向明学号：导师姓名：谈振辉职称：教授工程硕士专业领域电子与通信工程学位级别：硕士北京交通大学年月致谢在此，感谢宽带无线移动通信研究所以及国家自然科学基金面上项目“基于的公网和专网共存高铁通信系统接入架构及其关键技术研究”，给本人提供了良好的科研背景和机会。感谢尊敬的我的导师谈振辉老师，给予本人的悉心培养和耐心指导

3、，谈老师渊博的学识，求真务实的科研态度以及耐心认真的教学作风，让本人收获了很多，今后也将不断激励和影响着本人。在本文的撰写过程中，谈老师给予了很多修改建议和意见，感谢谈老师的耐心指导。此外，感谢刘寅生师兄、王元杰师兄、丁根明师兄、张子琪师姐、叶海纳师姐，宋腾辉同学在我的论文的撰写过程中给予我的宝贵的意见和建议。平常的学习、生活当中，实验室的其他同学们也给予了本人很多帮助，在与他们讨论、相互学习、相互帮助的过程中，学到了很多，特别感谢他们。最后，感谢我的父母亲，还有我的弟弟，是他们一直支持和鼓励我，让我能够不断坚持和进步。摘要摘要随着高速铁路的快速发展，我国现有的铁

4、路移动通信系统铁路专用全球移动通信系统）已不能满足铁路的信息化建设要求，尤其是无法为公网用户提供无缝、高速、稳定的宽带接入。因此新的适用于高铁场景的宽带接入方案是一个亟需研究的问题。国际铁路联盟已经明确表示，铁路移动通信系统要从平滑地过渡到应用于高铁的，铁路专用长期演进）。但是从向演进的过程中还存在许多有待解决的问题，本文将讨论其中的两个问题。高铁车厢一般采用全封闭式的铝合金不锈钢材料组成，无线电波穿过车厢将会产生严重的穿透损耗。中公网用户与基站之间是直接通信的，因此无法给公网用户提供高速稳定的宽带接入。为了解决这个问题，本文讨论了一种双移动中继，放大转发转发的公

5、网用户接入方案。利用中继转发，将基站与用户之间质量较差的无线链路分解为两条质量较好的无线链路，有效地避免了车体损耗对通信的影响。本文建立了高铁场景下基于双移动中继转发的系统模型，分析得到了系统的平均，误码率、中断率和频谱效率的闭合形式的数学表达式，并通过仿真讨论了系统性能。得出结论：基于双移动中继转发的系统相比于传统无中继转发的系统具有更低的平均，更低的中断率和更高的频谱效率。由于髙铁列车的高速运动和乘客的地理位置相对集中，高铁移动通信系统将面临频繁的群组切换问题。长期演进）中传统的硬切换方案不仅切换失败率较高，切换过程中会出现“掉话”现象，严重时甚至会发生“乒乓

6、效应”。本文提出了一种基于双移动中继协作的切换方案，建立系统模型，分析了切换触发概率和列车运行速度以及切换位置的关系，得出了切换触发概率的闭合形式的数学表达式；分析了本文方案和传统硬切换方案的切换失败率和通信中断率，并得出了它们的闭合形式的数学表达式。最后通过仿真分析了切换触发概率，比较了本文方案和传统硬切换方案的切换失败率和通信中断率。得出结论：列车运行的速度越高，切换触发概率越小；切换位置越接近小区边缘，切换触发概率越大；相比于传统的硬切换方案，本文提出的方案具有更低的切换失败率，且通信中断率恒小于，切换位置越接近小区边缘，通信中断率越低。关键词：高速铁路：移

7、动中继；放大转发；切换ABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopofhigh-speedrailway,China'sexistingGSM-R(GlobalSystemforMobileCommunications-Railway,anexclusiveglobalsystemformobilecommunications)hasfailedtomeetthedemandsofinformationconstructionofrailway.Inparticular,itisunabletoprovidepublicnetworkus

8、erswi