一种异构无线通信系统垂直切换分析方法

复合可重构无线通信系统是一种向着未来无线通信系统演进的多制式异构无线通信网络解决方案.系统终端会因为各种原因需要在不同接入技术之间进行垂直切换.本文解决了复合可重构无线通信系统垂直切换的建模问题.相对于以往单纯考虑一个终端的方法,从系统整体角度考虑复合可重构无线通信系统的垂直切换性能.将垂直切换过程等效为M/ME/m/m排队系统,通过分析得到反映复合可重构通信系统性能垂直切换率和到达率、平均系统信道占用时间、系统平均处理时间、阻塞概率等参数之间的关系.以WCDMA、IEEE 802.16e和IEEE 802.11g三种具有代表性的接入技术为例,组成最小结构的复合可重构无线通信系统,在设定了网络环境以后,对该复合可重构系统进行相应的数值仿真及分析得到该模型各参数的关系曲线.这些参数为日后对复合可重构通信系统的理论研究奠定了基础.     

一种基于接入网络属性的垂直切换模型

提出一种基于接入网络属性触发的垂直切换模型,在此基础上,对垂直切换中的切换概率、掉话率以及切换次数等关键性能进行建模,并利用此模型对已有的一些切换机制(基于接收信号强度、基于距离和接收信号强度结合和基于误比特率和接收信号强度结合的切换机制)进行分析。结果说明该模型不仅设计简单,而且能够有效地评价基于接入网络属性触发的切换机制性能。     

基于模糊逻辑的LTE-R自适应切换优化算法

越区切换作为LTE-R无线通信系统中高可靠性通信的关键技术,一旦越区切换失败将会给高速铁路的安全运行带来严重的隐患。随着高速列车不断提速,越区切换将更加频繁,如何提高越区切换成功率是亟需解决的关键问题。针对高速铁路LTE-R无线通信系统越区切换算法采用固定迟滞门限,导致切换成功率低的问题,提出了一种基于模糊逻辑的LTER自适应切换优化算法。在越区切换算法中引入模糊逻辑推理机制,利用列车速度、参考信号接收功率和参考信号接收质量来对迟滞门限进行自适应优化。首先,将切换测量选取的列车速度、参考信号接收功率和参考信号接收质量切换指标进行模糊化处理,再根据规则库中设定的规则以及隶属度函数进行模糊推理。然后,在采用模糊推理规则推理后,为了得到相应的越区切换迟滞门限进行去模糊化操作,采用重心法去模糊化,即将隶属度函数曲线与横坐标围成面积的重心作为最终迟滞门限值输出。最后,将推理的结果输出作为优化后的迟滞门限,使用优化的迟滞门限进行列车越区切换执行。同时选取不同因素的组合来对切换优化算法进行对比仿真分析,通过更改RSRP,RSRQ和v模糊变量的不同参数组合,选取RSRP-RSRQ,RSRP-V,RSR...     

基于MIH的PMIPv6垂直切换增强机制

当前的代理移动IPv6 (PMIPv6,Proxy Mobile IPv6)仅考虑了基本的注册、解注册和切换管理,并不能很好地支持具有多个异构网络接口的移动节点(MN,Mobile Node)的垂直切换.由于在基本PMIPv6的垂直切换过程中,本地移动锚点(LMA,Local Mobility Anchor)和移动接入网关(MAG,Mobile Access Gateway)在绑定更新完成时,移动节点可能并未配置好有效的地址,从而会引起严重的切换时延和数据包丢失.通过扩展介质独立切换(MIH,Media Independent Handover)原语和参数,可以支持高效的PMIPv6垂直切换.理论分析结果表明,所提机制能够有效减小垂直切换时延.     

一种基于双无线网卡的广义AP间切换算法

由于目前还不能实现快速自主的AP间切换,限制WiFi在车载Internet等方面的进一步发展和应用。为此,本文基于双无线网卡设计一种广义AP间切换算法TTBC,采用嵌入式系统和Linux开源代码自主研制车载通信网关,并组建狭义和广义AP间切换实验床对该算法进行详细的实验研究与分析。实验结果表明:算法TTBC不仅显著减少甚至消除AP间切换导致的网络中断时间,同时对数据传输带宽也影响甚少,并且可支持车载移动环境下快速自主的AP间切换。     

一种应用于高速铁路的GSM—R快速切换算法研究

研究目的:随着我国高速铁路和客运专线建设,GSM-R数字移动通信系统在我国铁路得到迅速发展,同时也带来一些亟待解决的问题.GSM-R的线状覆盖方式,使列车运行过程中越区切换频繁发生,切换性能对系统的服务质量和行车安全有很大的影响,尤其是高速列车对GSM-R系统越区切换提出更加严格的要求.为在高速环境下实现快速可靠切换,针对切换算法进行研究,提出一种快速切换算法,达到缩短切换时延,提高高速环境下跨MSC间越区切换的成功率的目标.研究结论:通过研究提出了一种适用于高速铁路环境下的新型快速切换算法.在理论上对该算法的实现方式和性能进行了分析,并与常规的切换算法在切换时延上进行了比较.结果表明本算法在缩短切换时延上具有一定的优势,特别在跨MSC切换时能减少约64%的时延.采用快速切换算法非常适用于高速环境,通过缩短切换时间,从而提高切换成功率,为移动通信系统提供更高的可靠性和有效性.     

GSM-R网中一种基于中继站辅助的切换策略

GSM-R(GSM for Railway)网是铁路运输所专用的GSM无线通信网络。与普通GSM网中移动台的低速移动不同,GSM-R网中列车的高速移动会使接收信号产生严重的多普勒频移,另外接收信号还会受到电力牵引等其他干扰。因此对这些质量不佳的信号进行检测将导致移动台的切换误判,造成列车越区切换成功率较低,从而削弱GSM-R网的安全性和可靠性。本文对GSM-R网传统切换策略进行建模,并且分析其切换中断率。为减小GSM-R网切换中断率,提出一种利用中继站辅助列车进行越区切换的策略。在该策略中,移动台在切换时不仅要检测相邻基站的信号,还将对重叠区中的中继站信号进行检测。仿真结果表明:本文提出切换策略的切换中断率明显小于未使用中继站时的情况,能够提高列车越区切换的成功率。     

基于IGM-BP算法的城轨越区切换研究

针对城市轨道交通列车在越区切换过程中因受到多径效应、同频干扰等因素的影响,引起接收到的参考信号接收功率(RSRP)值波动较大,导致乒乓切换频繁发生的问题,通过结合TD-LTE标准的A3事件,提出一种改进的GM-BP神经网络(IGM-BP)算法.根据车载数据终端(TAU)接收到的t时刻前4组RSRP值,建立灰色模型GM(...     

高速铁路LTE-R改进切换算法的研究

针对高速铁路中LTE-R越区切换对切换时延和切换成功率的严格要求,以3GPP TS 23.401协议中的A3事件判决公式为基础,利用滤波中的测量周期Tm对触发时延进行计算,并结合列车的运行速度,对传统切换算法进行改进。通过对改进算法进行仿真,得到最佳切换参数。最后对两种算法采用相同的基站布置进行仿真比较,得出传统算法在列车运行速度超过205 km/h时,无法满足我国无线通信系统对越区切换成功率99.5%以上的要求,而改进后的算法在速度达到400 km/h时,切换成功率为99.6%,仍满足此要求。     

基于速度动态函的LTE-R越区切换优化算法

传统的LTE-R越区切换算法,采用固定切换迟滞门限和延迟触发时间的切换算法。但是当列车高速运行时,切换成功率明显下降,无法满足高速铁路无线通信系统对Qo S大于99.5%的要求。通过对切换流程、测量参数、控制参数的分析,提出一种基于速度动态函数的越区切换优化算法。该算法在低速、中速、高速3种列车运行状况下,更适宜高速铁路情景切换时机的选择。仿真结果表明:基于椭圆函数的LTE-R越区切换优化算法,既保证了列车在中高速运行时,越区切换成功率有着明显提升,又避免了列车在中低速运行时,乒乓切换事件频率过高。     

一种支持车-地宽带互联的广义AP间切换模型

针对旅客列车车-地宽带互联的AP(Access Point,接入点)间切换不仅要求切换执行快速、而且要求切换判决迅速的特点,研究如何实现车载通信网关自主快速的AP间切换.为此首先提出狭义和广义AP间切换的概念,以描述车载通信网关自主地从一个AP切换到下一个AP的完整过程,并根据旅客列车宽带Internet应用的需求与特...     

基于通信的列车控制系统越区切换算法研究

无线局域网是城市轨道交通CBTC(基于通信的列车控制)系统车地通信的主要方式之一.在考虑轨旁接入点冗余的基础上,提出一种频率组合切换算法,将检测到的频率数目作为列车越区切换的判断依据,利用邻居图使切换时延满足列车服务质量的要求.与传统切换算法相比,该算法实现简单、切换时延小,能够确保车地通信网络可靠快速切换.     

基于多条件的无线接入点间快速切换方法研究

介绍了在城市轨道交通中车地无线通信系统的关键技术之一——车载STA(工作站)快速在轨旁AP(接入点)间切换。为了保证信号数据在车载系统和地面系统之间实时、可靠、安全地传输,车地通信系统必须具有很高的无线通信质量。而基于列车位置和信号强度的AP间快速切换方法则是达到此目的的重要方法之一,它通过布置在列车两端的车载STA与轨旁AP的快速交互,实现了高速移动下的车地数据传输。该方法优先采用列车传给车载STA的列车位置信息进行切换,同时考虑信号强度因素,并将基于信号强度的切换作为后备模式。经过与实际相仿的试验床测试,该方法可以明显提高切换的效率,并使无线数据的传输更加平稳。     

基于自适应调制技术移动自组网连接性增强机制

连接性是在对移动自组网进行规划与设计时需确定的重要基础性问题之一,目前一般研究的是物理连接性,而未考虑实际通信时的通信连接性.本文以IEEE 802.16a中所推荐的3种典型调制方式QPSK、16-QAM、64-QAM为例,研究了基于自适应调制技术的移动自组网的通信连接性增强机制.根据传送业务对端到端误比特率和对数据传送速率的要求,在节点间距离不同时,采用自适应调制方式,在保持网络正常通信、维持网络连接性的情况下,能够获得较大的网络吞吐量,同时可兼顾节点发射功率的要求.通过理论与数值分析发现,相对于传统的单一调制技术,自适应选择调制技术可在满足业务QoS要求的情况下,提高网络的连接性,进而提高网络的吞吐量.     

基于模糊自适应PID控制的ATO系统控制算法

为了研究ATO系统控制算法的智能性和高效性,在传统PID算法的基础上,充分考虑到列车系统的非线性和复杂性,结合模糊控制理论能进行实时非线性调节的优点,提出了模糊自适应PID控制算法。并在Matlab/Simulink中建立了ATO系统的仿真模型和算法控制模块。将两种算法分别运用到ATO系统中,对目标速度曲线进行跟踪,从停车精度、追溯性、准时性、节能性、舒适性五个方面对二者的控制性能进行比较分析。仿真结果表明,将模糊自适应PID算法运用到ATO系统中,列车的控制性能能够很好地满足ATO系统的各个性能指标要求。     

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。     

道岔竖向刚度算法探究

采用解析解法计算道岔竖向刚度可清晰的反应力在结构上的传递过程。算法中钢轨及扣件系统刚度计算采用文克尔地基梁模型,铁垫板及板下胶垫刚度计算采用有限长梁初始参数法,然后串联两者,通过迭代求得道岔竖向刚度。以12号可动心轨道岔为例,对比解析解和数值解计算结果可得,两者刚度变化规律基本相同,尖轨前端在直向过岔时,里轨由于帮轨作用刚度增加约9.7%,基本轨由于铁垫板长度增加,刚度增加约1.2kN/mm;导曲线部分,由于共用垫板钢轨的距离变大,帮轨作用下降,轨道刚度减小。但由于解析解算法的不连续性,计算结果图不平滑,有平台和突变的情况。     

基于主曲线和自适应半径的多GPS轨迹数据融合算法

研究从大量低精度的GPS轨迹数据融合生成高精度GPS数据的快速有效算法,并产生若干关键数据点以简化描述GPS轨迹,具有提高数据精度、降低测量成本和减少数据存储空间的重要意义。本文依据K段主曲线、二分法、优化等理论方法,提出3种多GPS轨迹数据融合算法:最大距离融合算法MDA、数据分块算法DPA、自适应半径数据融合算法ARA。算法的仿真实验结果表明,ARA算法在数据精度、曲线光滑程度等方面明显优于其他两种算法。将3种算法应用于青藏铁路实测多轨迹GPS数据的融合,验证结果表明,ARA算法性能最优,平均横向误差在0.2m左右,约简率为2.01%,有效节约了数据的存储空间,能够较好地完成高精度轨迹的生成。     

基于误比特率计算的Ad Hoc传感器网络连接性分析

目前对于AdHoc网的研究主要集中在仿真与分析上,而缺乏理论上的计算与分析。本文在基于网络节点均匀分布的情况下,对AdHoc传感器网络的连接性进行了理论计算,在无干扰和有干扰环境下分别得出了通信路由中端到端平均误比特率(BER)和平均连接跳数(Hop)的精确表达式。结果表明:网络中节点分布密度存在门限值;如果低于此门限值,则网络中节点之间不能进行通信。