高通量卫星通信系统移动用户越区切换测试方法

高通量卫星通信系统使用的点波束和频率复用技术大幅提高系统容量的同时,带来了车载终端、机载终端、船载终端类用户在组网通信时需要进行移动切换的难题。为在室内环境下测试移动用户的越区切换策略,结合卫星信道特性,提出了一种测试环境构建方法,模拟了移动用户在多个波束覆盖的交叠区域跨越波束场景。测试结果表明,该方法能够有效构建越区切换场景,解决测试难题。

城市轨道交通数字集群通信系统越区切换方案的设计

在城市轨道交通中,为确保列车司机与调度人员之间形成良好的无线通信关系,本文针对数字集群通信系统特性、应用场景等信息,从越区切换方向定义、无线信号覆盖方案设计、切换点优化方案设计、信道预测预留方案设计四个方面入手,完成对数字集群通信系统越区切换方案的设计,并以“三号线数字集群通信系统”为案例,验证该越区切换方案的可行性。结果表明:本文所提出的数字集群通信系统越区切换方案具有较高的有效性和可靠性,能够实现控制中心与列车无线通信,保证列车位置信息预测的精确度。

基于LSTM动态波束赋形的高速列车越区切换算法

高速列车越区切换参数具有较强的时空相关性,以及无线信号在不同线路地形下具有衰落差异性,这都对高性能的越区切换提出了新的挑战,针对这一问题,设计一种基于长短期记忆网络动态波束赋形的高速列车越区切换算法。提出基于LTE-R中继通信模型的高铁典型运行场景中波束无遮挡传输的基站天线高度设置规律,通过估计发射波束主瓣方向并利用参考信号接收功率序列的时间相关特性,提出eNB重叠区内天线波束增益需求预测模型;同时采用增加波束预留角策略实现联合约束条件下的高速列车越区切换。结合高速铁路典型运行场景(路堑、高架桥)的路径损耗预测模型仿真评估了算法性能。结果表明,所提算法以略微牺牲越区切换时延为代价提高了越区切换成功率,能够有效避免高速列车越区切换引起的通信中断问题。

LSTM循环神经网络的高速铁路越区切换算法

在高速铁路列车运行过程中,为了保持不中断通信,列车需要不断地与基站进行越区切换。越区切换作为LTE-R通信的关键技术,对于保障行车安全至关重要。针对下一代高速铁路无线通信LTE-R系统越区切换算法,因迟滞门限参数固定而导致切换成功率低等问题,提出了一种基于长短期记忆循环神经网络的高速铁路越区切换算法。首先,利用长短期记忆神经网络的记忆特性以及高速铁路越区切换重叠区信号时空相关性的特点,构建了基于长短期记忆循环神经网络的越区切换迟滞门限参数动态预测深度学习网络;其次,通过提出的长短期记忆深度学习模型,对越区切换迟滞参数进行线下训练和线上预测来获取未来时刻的切换门限值,实现了对越区切换迟滞参数的自适应预测,克服了迟滞门限参数固定的缺点;最后,通过仿真实验的结果表明,所提基于长短期记忆循环神经网络的高速铁路越区切换算法较其他比较方法能够有效地提高越区切换的成功率,并降低乒乓切换率的影响。

基于改进灰色-马尔可夫模型的LTE-R越区切换算法

高速列车在越区切换过程中,由于路径损耗和地形等因素的影响,参考信号接收功率(reference signal receiving power,RSRP)会发生上下波动,采用基于A3事件的传统越区切换判决方法,会导致发生乒乓切换和切换成功率下降。文中提出基于改进灰色-马尔可夫模型的切换算法,改进灰色-马尔可夫模型对参考信号接收功率进行处理和预测,结合预承载方法,利用处理结果作为切换判决依据执行切换过程。仿真结果表明,采用改进切换算法,使列车接收到的源小区和目标小区RSRP值的波动情况得到明显改善,乒乓切换概率更低,切换成功率得以有效提高。

GSM-R网络异常越区切换分类及判决算法研究

GSM-R网络越区切换性能与高速铁路列车运行安全息息相关。在列车实际运营中,异常越区切换问题相比切换失败问题更为常见,但目前对其尚未有明确定义及有效的判决算法,也导致无法有效划分GSM-R小区,并分析其对行车的影响。基于GSM-R动态检测越区切换数据,结合列车位置与行驶方向,分析不同异常切换的特点,将异常切换问题分为提前切换、滞后切换、反向切换、重复切换、跨基站切换以及其他异常切换6类,并提出基于GSM-R网络基础数据库的异常越区切换判决算法,实现了列车异常越区切换自动识别和类型判定,以及以小区为单位的切换结果统计。结合实际动态检测数据对异常越区切换判决算法进行验证,依据实际案例分析不同类型异常切换的特征。实验结果表明,提出的异常越区切换分类标准具有合理性且判决算法具有准确性,为GSM-R通信小区的准确划分和异常切换的影响评估提供支撑。

基于TD-LTE的城市轨道交通车地通信系统越区切换算法

针对基于TD-LTE(时分双工—长期演进)的城市轨道交通车地通信系统的特点和城市中信道的特性,以3GPP TS 23.401协议中基于覆盖的同频小区越区切换判决公式为基础,采用短序列灰色预测模型对车载数据终端(TAU)接收到的不考虑任何偏置的目标小区、服务小区的RSRP(参考信号接收功率)值进行数据处理,并结合双设备冗余通信模式,提出基于短序列灰色预测模型的双设备越区切换算法。在实验室对该越区切换算法进行仿真测试,并与既有越区切换算法和平滑滤波越区切换算法的实验室仿真测试结果对比。结果表明:采用该越区切换算法后,车地通信系统TAU接收到的服务小区和目标小区RSRP值的波动情况得到很大改善,每百次成功越区切换中发生乒乓越区切换的次数仅有3次,平均越区切换时延仅为11 ms左右;可见,采用该越区切换算法能够有效消除2.4GHz频段内固有的同频干扰、多径效应以及阴影衰落对接收RSRP值的影响。

蜂窝网越区切换方案的研究

论文对无信道预约优先的模型、具有信道预约优先的模型、信道预约优先和排队优先相结合的切换模型，以及支持话音和数据多业务的切换模型等几种典型的越区切换模型进行了研究概括。分别对其系统模型进行描述，用马尔可夫进行数学建模。最后，研究了支持多业务的具有复合优先权的越区切换策略，比较了现有文献的特点，提出了今后的工作方向。

个人通信业务网的越区切换管理

在无线个人通信系统中,当便携台在通话期间从一个基站BS覆盖区移动到另一个BS覆盖区时,需要进行越区切换,以保证通话的连续性。文中主要讨论越区切换管理、越区切换检测、信道分配和无线链路转接等问题。

LTE-R与GSM-R的越区切换成功率比较

根据GSM-R和LTE-R的越区切换过程,考虑信道占用、信道质量、参数设置、单点故障和多普勒频移5个主要因素对越区切换的影响,利用随机Petri网分别建立GSM-R和LTE-R的越区切换模型,比较研究不同列车运行速度时二者的越区切换成功率,以及频谱、列车运行速度对LTE-R越区切换成功率的影响。结果表明:越区切换成功率均随列车运行速度的增加而降低,但LTE-R的越区切换成功率高于GSM-R,且受列车运行速度增加的影响较小;LTE-R采用低频段800MHz的越区切换成功率高于高频段2.6GHz时。对于高频段的2.6GHz,列车运行速度低于350km·h-1时,能够满足CTCS-3对数据传输安全性和可靠性的要求。

一种基于预测和提前认证的机车越区切换方案

基于通信技术的列车控制CBTC(Communication-Based Train Control)系统是城市轨道交通信号系统的主流发展方向。WLAN自身所拥有的优势使其在CBTC系统中得到应用,其中存在的安全问题也成为研究热点。本文在对应用于CBTC系统中的无线局域网络链路层的越区切换具体过程进行深入研究的基础上,将一种基于混合Markov预测模型的WLAN越区切换机制应用于CBTC系统中,并用NS2仿真软件对该方案进行仿真,与一般硬切换过程相比较表明,该方案缩短了时间延迟,保证了列车在高速运行的情况下车地通信的实时性,并且在一定程度上减少了整个CBTC的工程造价。

基于SPN的越区切换模型分析

CTCS-3列车运行控制系统是中国列车控制系统(CTCS)的重要组成部分之一,它采用GSM-R实现地面-列车间连续、双向的安全信息的无线传输。对于GSM-R而言,移动台的越区切换必然引起通信连接的暂时中断。由于安全数据传输直接影响行车安全,为保证其传输的可靠性,必然要求更短的切换时间和更高的切换成功率。本文研究安全数据通信在越区切换时的传输可靠性,并对越区切换过程进行随机Petri网的建模和分析。给出列车速度与越区切换成功率的关系,以及列车在350km/h的速度下,越区切换时间与越区切换成功率之间的关系。最后,本文将分析结果与CTCS-3需求标准进行了比较,说明其可以满足要求。

CBTC越区切换中断时间分析

基于通信的列车控制(CBTC)系统采用IEEE802.11标准作为无线通信传输协议。根据IEEE802.11标准中规定的越区切换流程,采用移动通信系统越区切换中断时间的计算方法,推导出越区切换中断时间与列车运行速度的关系表达式。采用此关系表达式进行理论计算的结果显示,在发射功率为17 dBm,发射和接收天线增益均为10 dB,发射与接收端损耗均为5 dB的条件下,典型行车速度为50,70,90 km.h-1时,越区切换中断时间应分别控制在224,160和124 ms以内才能够保证通信持续正常。建立2列列车追踪运行模型,仿真不同越区切换中断时间的后车运行曲线。仿真结果显示:列车以25 m.s-1(90 km.h-1)的速度行驶时,越区切换中断时间在130 ms以内能够满足列车通信的需求;验证了CBTC越区切换中断时间与列车行驶速度的关系表达式是合理的。

列控数据传输与GSM-R越区切换发生碰撞的建模与分析

在CTCS-3级列控系统中,RBC与车载ATP通过GSM-R系统传输数据,保证列车运行安全。列车在线路上高速运行时,频繁发生越区切换。如果数据传输和GSM-R越区切换发生碰撞,将导致数据丢失重传,影响行车效率甚至行车安全。本文建立了数据传输与越区切换发生碰撞模型,利用该模型可以评估影响碰撞概率的因素,可以验证本文给出的计算碰撞概率公式,还可研究碰撞时间的分布情况。首先,通过模型仿真,发现数据长度、列车运行速度、数据发送周期均会影响碰撞的发生概率。数据长度越长,列车运行速度越高,数据发送周期越短,则数据传输与越区切换发生碰撞的概率越高。其次,利用'数据传输与越区切换发生碰撞模型'仿真出的碰撞概率与本文给出的碰撞概率计算公式计算出的理论值基本相同,证明了模型和公式的准确性。最后,利用碰撞模型仿真,研究碰撞时间的分布情况,并得到一些定性结论。

基于GSM-R铁路无线通信系统的越区切换分析研究

列车和无线闭塞中心在多数情况下通信处于正常状态,但是在实际通信过程中可能出现以下几种引发故障因素:传输数据出错、连接丢失、越区切换、端到端传输延时。主要考虑了高速列车在移动闭塞区间条件下GSM-R无线通信系统的越区切换的可靠性,采用计算机仿真的方法得到GSM-R通信系统在通信故障情况下的越区切换成功概率。结合随机Petri网理论对于铁路无线通信系统GSM-R中的越区切换事件进行了建模和分析,给出了随机Petri网表示的列车与无线闭塞中心通信的越区切换模型,并使用TimeNET仿真工具分析了GSM-R越区切换的可靠性。

基于纠缠度计算的量子移动信令相邻小区越区切换策略及仿真

信令是任何通信系统必不可少的重要组成部分,量子移动通信也不例外.然而,关于量子移动通信信令在相邻小区越区切换过程中的切换策略问题的研究迄今尚未展开.随着移动用户位置的改变,用户与基站间的纠缠度不断变化.本文提出了基于纠缠度计算的量子信令在相邻小区的越区切换策略.首先定义了信令纠缠度与距离的关系,然后研究了用户位置改变所导致用户与基站之间信令纠缠度的变化情况,提出了基于纠缠度阈值计算的切换算法.仿真结果表明,本文所提出的信令切换策略可靠性高,能够在各基站之间实现平稳切换.因此,本研究对于构造量子移动通信网络的信令系统及其标准的制定具有极为重要的技术支撑作用.

基于Stackelberg博弈的城市轨道交通CBTC系统越区切换研究

针对城市轨道交通CBTC系统无线局域网越区切换问题,结合具有竞争机制的Stackelberg博弈模型,提出一种采用协作分集技术的列车越区切换算法,满足CBTC系统可靠连续通信的要求。本文分析列车在无线局域网环境下的中继触发和越区切换过程,中继节点根据列车请求的带宽确定价格策略,设计一种基于价格和收益的列车效用函数,证明纳什均衡的存在性。为获取列车的最优带宽策略和网络收益,提出一种分布式迭代学习法求解纳什均衡,并进一步分析列车越区切换过程。仿真结果表明,本文提出的博弈策略能够激励中继节点参与协作,合理分配网络资源;列车动态越区切换时间小于50ms,切换成功概率明显高于传统切换方法。

VHF／UHF空地数据链系统越区切换设计

在研究空地数据链系统的基础上,设计了一个简单适用的越区切换算法,并对算法进行仿真,证明该算法可保证系统连续有效地工作。

无线多媒体网络中动态越区切换方案

提出了一种基于动态阈值的保护信道(guardchannel,简称GC)方案.该方案的目标是使新增连接和切换连接的阻塞率保持一定的比例关系,从而保证连接之间的优先级和公平性,同时优化和改善了越区切换的性能指标:切换连接的阻塞率、新增连接的阻塞率以及系统资源的利用率.此外,算法的自调节特性使系统能够适应负载的动态变化,保证了阻塞率的平稳性.最后,分析与模拟的结果证明了该方案的可行性.

分布式无线移动通信系统中的一种越区切换分析模型

首先介绍一种远端天线单元选择模型,被选择的天线单元构成激活集为移动台服务,在此基础上提出了一种分布式移动通信系统中广义小区之间的越区切换模型,切换阈值由激活集平均功率自适应控制,文章对模型作了详细的理论分析及仿真验证.