高铁两跳接入系统中数据传输机制的研究
发布时间：2021-10-09 09:01
高速铁路已成为全世界优先发展的战略性新兴产业。随着列车速度的逐渐提升和小型手持移动终端的广泛普及,为保证列车内乘客良好的通信体验,高速发展的铁路网络对高铁通信提出了更高的要求和挑战。本论文考虑高铁两跳无线宽带接入系统,通过在列车顶部架设天线,车载天线与轨边射频天线单元（Radio Antenna Unit,RAU）进行第一跳的通信（“轨边天线-车载天线”链路）,然后将接收信号进行处理后,通过分布于车厢内部的接入点（Access Point,AP）,与车厢内的用户终端完成第二跳的通信（“车载天线-车内用户”链路）。现有研究成果大多考虑高铁两跳系统下网络层的相关性能,有关链路层性能的研究较少。而链路层主要负责将当前网络层的数据可靠的传输到目标网络层,故链路层的数据传输对系统性能是最基本,最不可忽视的部分。本论文从高铁两跳系统链路层的数据传输着手,在“轨边天线-车载天线”链路中,分别考虑列车频繁地越区切换、多天线技术、列车的高速移动及通信环境的复杂多变等三个因素对数据传输性能的影响;在“车载天线-车内用户”链路,针对链路内缺少路由设备的特点,分别考虑树形、网状广播网络下数据广播性能的特征。主...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
现有技术下数据速率与移动性的关系
的应用对象是城市低速移动密集蜂窝小区场景。而在高速环境下，通信系统会在多普勒效应、信道快速变化、车体穿透损耗、无线电磁环境复杂等问题，这导致切换频繁、掉话率高、信号质量极差、频谱利用率低等现象[7-10]。考虑到铁两跳无线宽带接入系统能够有效避免群切换和车体穿透损耗，所以本文在高两跳无线宽带接入系统中，研究列车频繁越区切换，多天线技术，列车的高移和通信环境的复杂性，以及无线电波的广播特性对链路层数据传输机制的设计性能的影响，设计提出适用于高铁环境的数据传输机制并对其进行定量分析，到系统时延，吞吐量，能耗，丢包率等系统性能的解析式，为新一代高铁移动信系统的规划及优化提供理论支撑和设计指导。2 高铁两跳无线接入系统及研究现状2.1 高铁通信中的主要问题在高速移动环境下，列车通信系统主要存在切换频繁，群切换及信号传输差三个问题，下面就这三个问题进行详细论述。
图 1.3 高铁两跳无线接入系统网络架构以看作是单用户，因此，该接入系统可以有效地解决群切换和免信令风暴问题并保证接收信号的强度。如图 1.3 所示，高铁两系统主要包含两条通信链路，一条是“轨边天线-车载天线”之是“车载天线-车内用户”之间的链路，其中车顶的车载天线通的 AP 与用户通信。本论文主要研究列车频繁越区切换，多天线性及通信环境的复杂性对第一条链路数据传输机制的影响，无对第二条链路数据广播机制的设计及性能的影响。两跳接入系统的研究现状无线宽带接入系统中，本论文首先关注列车的频繁越区切换对计和性能的影响。通信网络架构不仅会影响网络层及高层中越切换算法的设计与优化，同时也影响链路层数据传输机制的设们根据参与通信的 RAU 个数及列车车顶配置的车载天线个数将
【参考文献】：
期刊论文
[1]A novel handover scheme using torch nodes and adaptive measurement aggregation mechanism to improve QoS in high-speed railway communication[J]. P.J.Pramod,B.C.Jinaga. Journal of Modern Transportation. 2018(01)
[2]高速铁路对我国城市化发展影响的研究综述[J]. 张鹏,汪建丰. 特区经济. 2017(10)
[3]高速铁路移动通信TD-LTE切换算法研究[J]. 徐岩,詹强. 铁道学报. 2015(05)
[4]高速铁路网络环境下掉话率分析[J]. 吴端坡,金心宇,蒋路茸,欧阳博. 浙江大学学报(工学版). 2015(04)
[5]高速铁路车-地同步定位预测快速越区切换方法[J]. 杨春勇,胡雯萱,石珊. 铁道学报. 2014(05)
[6]高速铁路3G及TD-LTE移动通信关键问题研究综述[J]. 李丹,庄宏成. 计算机应用研究. 2013(05)
[7]深圳地铁3号线列车定位策略分析[J]. 董俊. 铁道通信信号. 2011(08)
[8]Joint power and spectrum allocation algorithm in cognitive radio networks[J]. Anna Auguste Anghuwo. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011(04)
[9]TDD-LTE移动通信系统高速铁路场景共存研究[J]. 梁寅明,潘峮,袁超,余立,徐瑨,李男,张欣. 广东通信技术. 2011(02)
[10]LTE中基于移动特性的切换优化[J]. 魏珍珍,徐晓,张健,胡艳军. 通信技术. 2010(11)
博士论文
[1]高铁无线通信中小区切换与多天线技术研究[D]. 刘子悦.西南交通大学 2016
[2]高铁下一代无线通信系统的波束赋形与大规模多天线传输技术研究[D]. 程梦.西南交通大学 2015
[3]高速铁路宽带无线接入网络架构与性能分析研究[D]. 章嘉懿.北京交通大学 2014
硕士论文
[1]基于Nakagami-m衰落的高移动性无线信道建模与仿真[D]. 郭艳珍.西南交通大学 2014
[2]基于Xiao模型和基扩展模型的高移动性无线信道建模与仿真[D]. 董月.西南交通大学 2012
本文编号：3426049
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
现有技术下数据速率与移动性的关系
的应用对象是城市低速移动密集蜂窝小区场景。而在高速环境下，通信系统会在多普勒效应、信道快速变化、车体穿透损耗、无线电磁环境复杂等问题，这导致切换频繁、掉话率高、信号质量极差、频谱利用率低等现象[7-10]。考虑到铁两跳无线宽带接入系统能够有效避免群切换和车体穿透损耗，所以本文在高两跳无线宽带接入系统中，研究列车频繁越区切换，多天线技术，列车的高移和通信环境的复杂性，以及无线电波的广播特性对链路层数据传输机制的设计性能的影响，设计提出适用于高铁环境的数据传输机制并对其进行定量分析，到系统时延，吞吐量，能耗，丢包率等系统性能的解析式，为新一代高铁移动信系统的规划及优化提供理论支撑和设计指导。2 高铁两跳无线接入系统及研究现状2.1 高铁通信中的主要问题在高速移动环境下，列车通信系统主要存在切换频繁，群切换及信号传输差三个问题，下面就这三个问题进行详细论述。
图 1.3 高铁两跳无线接入系统网络架构以看作是单用户，因此，该接入系统可以有效地解决群切换和免信令风暴问题并保证接收信号的强度。如图 1.3 所示，高铁两系统主要包含两条通信链路，一条是“轨边天线-车载天线”之是“车载天线-车内用户”之间的链路，其中车顶的车载天线通的 AP 与用户通信。本论文主要研究列车频繁越区切换，多天线性及通信环境的复杂性对第一条链路数据传输机制的影响，无对第二条链路数据广播机制的设计及性能的影响。两跳接入系统的研究现状无线宽带接入系统中，本论文首先关注列车的频繁越区切换对计和性能的影响。通信网络架构不仅会影响网络层及高层中越切换算法的设计与优化，同时也影响链路层数据传输机制的设们根据参与通信的 RAU 个数及列车车顶配置的车载天线个数将
【参考文献】：
期刊论文
[1]A novel handover scheme using torch nodes and adaptive measurement aggregation mechanism to improve QoS in high-speed railway communication[J]. P.J.Pramod,B.C.Jinaga. Journal of Modern Transportation. 2018(01)
[2]高速铁路对我国城市化发展影响的研究综述[J]. 张鹏,汪建丰. 特区经济. 2017(10)
[3]高速铁路移动通信TD-LTE切换算法研究[J]. 徐岩,詹强. 铁道学报. 2015(05)
[4]高速铁路网络环境下掉话率分析[J]. 吴端坡,金心宇,蒋路茸,欧阳博. 浙江大学学报(工学版). 2015(04)
[5]高速铁路车-地同步定位预测快速越区切换方法[J]. 杨春勇,胡雯萱,石珊. 铁道学报. 2014(05)
[6]高速铁路3G及TD-LTE移动通信关键问题研究综述[J]. 李丹,庄宏成. 计算机应用研究. 2013(05)
[7]深圳地铁3号线列车定位策略分析[J]. 董俊. 铁道通信信号. 2011(08)
[8]Joint power and spectrum allocation algorithm in cognitive radio networks[J]. Anna Auguste Anghuwo. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011(04)
[9]TDD-LTE移动通信系统高速铁路场景共存研究[J]. 梁寅明,潘峮,袁超,余立,徐瑨,李男,张欣. 广东通信技术. 2011(02)
[10]LTE中基于移动特性的切换优化[J]. 魏珍珍,徐晓,张健,胡艳军. 通信技术. 2010(11)
博士论文
[1]高铁无线通信中小区切换与多天线技术研究[D]. 刘子悦.西南交通大学 2016
[2]高铁下一代无线通信系统的波束赋形与大规模多天线传输技术研究[D]. 程梦.西南交通大学 2015
[3]高速铁路宽带无线接入网络架构与性能分析研究[D]. 章嘉懿.北京交通大学 2014
硕士论文
[1]基于Nakagami-m衰落的高移动性无线信道建模与仿真[D]. 郭艳珍.西南交通大学 2014
[2]基于Xiao模型和基扩展模型的高移动性无线信道建模与仿真[D]. 董月.西南交通大学 2012
本文编号：3426049
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