【摘 要】
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在高铁无线通信领域中,为用户提供顺畅、稳定可靠的通信服务是一个重要的研究方向。然而,超高的运行速度和复杂的无线环境为现有的高铁无线通信系统带来了挑战。因此,优良的
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在高铁无线通信领域中,为用户提供顺畅、稳定可靠的通信服务是一个重要的研究方向。然而,超高的运行速度和复杂的无线环境为现有的高铁无线通信系统带来了挑战。因此,优良的容量优化和越区切换算法设计至关重要。本文在分布式天线系统(Distributed Antenna System,DAS)的基础上研究容量优化和越区切换问题。主要工作包括以下内容:1)在高铁无线通信环境下,针对用户通信质量差和基站(Base Station,BS)边缘容量瓶颈问题,在协同分布式天线系统(Cooperate Distributed Antenna System,CDAS)的基础上,利用远程天线单元(Remote Antenna Unit,RAU)到车载移动中继站(Train Mobile Relay Station,TMRS)之间的信道状态信息(Channel State Information,CSI),提出一种RAU功率分配方法,即CDAS-CSI功率分配算法。理论分析与仿真结果表明:对比现有的平均功率分配(Equal Power Allocation,CDAS-EPA)算法,CDAS-CSI算法能够显著增强系统信道容量。此外,为了快速地求出适合高速列车场景下协同传输的天线组合方式,提出一种CDAS RAU天线数量选择算法。仿真结果表明:当CDAS中RAU协同传输的数量为2或者3时,系统信道容量达到次优;并不是CDAS中RAU协同传输的数量越多,系统信道容量就会越好。2)在高速列车越区切换的场景下,针对由于切换机制单一和切换不及时导致切换触发成功率较低和通信链路中断等问题,在联合切换判决的基础上应用功率调整方案,提出一种改进型越区切换算法。在本算法中,高速列车能够在相邻BS重叠区域以不增加额外能耗为前提,通过功率调整方案改善重叠区域内列车的接收信号强度(Received Signal Strength,RSS),从而增加切换判决的“确定性”和避免发生乒乓切换现象;同时,根据列车的位置和速度自适应调节切换触发门限,保证切换成功概率。仿真结果表明:本文所提基于功率调整的改进型越区切换方案在切换触发概率、通信中断概率和切换成功概率等性能指标方面优于传统越区切换方案。
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