文 献 综 述
1.1课题研究背景
我国正处于社会高速发展的关键时期，完善便捷的交通网络是经济发展的先决条件，随着遍布全国的快速客运网络的基本形成，我国将全面进入高铁时代。高速铁路的大力发展将整体提升整个国家的综合运输能力，改变区域经济格局、加快推动产业转移、促进低碳运输。高铁列车具有快速、便捷、经济和安全的特点，逐渐成为人们长距离出行的首选，然而现有的高铁通信网远远不能满足用户随时随地高质量通信的需求。建设新一代高铁通信系统保证高速环境终端接入成功率，提高数据传输速度，保证通话质量，实现稳定通信是高铁通信发展的重要目标。随着LTE（Long Term Evolution，简称LTE）大规模商用，建设全国范围内基于网络的高铁通信系统成为未来高速铁路发展的趋势。然而，由于高铁运行时的特殊环境，其网络覆盖场景复杂，高铁运行速度快而导致多普勒频移，切换比较频繁，穿透损耗严重。因此，高铁环境下的通信切换研究对实际工程有着重要的意义。国内外已在这方面进行了一些研究。
1.2基于MATLAB的LTE切换技术
在切换方面，Cheng等人[1]基于LTE系统提出了高速铁路环境下的一种方案，相比于传统的GSM-R（Global System for Mobile Communications-Railway，简称GSM-R）网络，采用扁平式的网络架构能够降低切换时延。汤勇胜等人[2]在结合无线传播知识原理的基础上，提出了分场景的高铁链路预算方法，同时结合链路预算结果对小区合并功能在高铁场景中的运用价值近了定量式分析与研究。徐岩等人[3]针对高速铁路无线通信环境的特点，在对TD-LTE切换过程中所涉及到的测量参数、滤波参数和控制参数等进行分析的基础上，提出了一种基于列车运行方向和行驶速度相结合的切换算法，并对改进后的切换算法进行了仿真和分析，得到最佳的切换参数组合，使得发生乒乓切换和链路连接失败的概率最小，从而有效地防止乒乓切换和掉话现象，提高了高速条件下的切换成功率。浙江师范大学的汪俊成等人[4]根据LTE系统的原理和模块构成，分析并建立了一个基于MATLAB的系统级仿真平台。针对LTE系统中被广泛认可的轮询、比例公平和最大载干比三种经典调度算法，利用仿真平台产生的数据对三者的性能进行比较和评估。同时，还模拟出两个场景，分析了在用户终端移动速度改变的情况下LTE系统性能的变化。Gao等人[5]通过采用随机方向锁定和模糊逻辑的方法来减少非必要的切换决策，同时该方法还能减少切换信令的开销。Luan等人[6]从优化切换触发时延参数、消除切换中断时延等角度提出了基于统计特性的快速切换算法。以实现降低切换时延的目的。Zhan等人[7]物理层对参考信号处理过程也做了滤波优化。K. Kitagawa等人[8]基于切换判决的关键参数，优化切换信令流程，以提高切换准确率。
1.3 LTE切换算法方法综述
目前应用于高铁的LTE切换算法主要有基于RSRP和RSRQ的联合判决算法。I. Balan等人[9]研究一种基于切换性能权重分析的切换算法，可以有效减少切换收敛时间。北京邮电大学的原燕斌[10]对切换算法方面进行了研究，并提出了一种基于速度特性和统计特性触发的切换算法和一种基于目标小区预承载的快速切换算法，并搭建了MATLAB仿真平台基于A3事件的A3算法进行了仿真分析，分析了高铁环境下高速对切换的影响，其中包括触发切换次数以及切换成功率。同时，对基于速度特性和统计特性触发的切换算法和A3切换算法进行了对比和分析，结果表明改进的切换算法能够更好的适应高速铁路的环境，提高切换的成功率，保证通信网络的服务质量。魏珍珍等人[11-13]分别对基于RSRP测量、基于RSRP和RSRQ测量、以及基于RSRQ测量等自适应算法的三种切换算法进行了研究。通过三种算法的分析比较，发现基于RSRQ测量的自适应算法能够减少切换次数并且保证服务质量，因此该算法是一种可以提高LTE系统性能的最优切换算法。北京邮电大学的王巍[14]对基于A3事件的优化切换算法和基于地理位置信息的切换判决算法进行了较为深入的研究。并提出了一种基于A3事件的统计切换算法，该算法通过统计阈值代替延迟触发时间，可以降低无线链路失败的出现概率，改善系统性能。并对其进行了仿真，应用仿真平台，对优化算法做了性能仿真，并与传统切换算法进行了性能对比，总结了基于A3事件的统计切换算法的几点优势，此算法在高速移动的通信环境中性能更优；研究了基于地理位置信息的切换判决算法，分析了该算法的实施前提、算法的判决原理、切换的信令流程。基于仿真平台，对该算法的性能表现进行了仿真分析，同时，与传统的切换算法做了性能对比，该算法在高速移动的通信环境中性能表现更优。栾林林等人[15]研究了基于预载的切换判决算法。根据列车位置、速度和方向，邻小区列表只包含列车运行前方的目标eNodeB。当列车当前所在位置与预承载参考点的距离小于设置的阈值时，源eNodeB向目标eNodeB发送预承载信息，目标eNodeB根据接收到的预承载信息，对无线承载和演进分组系统EPS的资源进行预承载，当列车进入切换带后，如果满足切换准则，列车将会从源小区切换到目标小区，此算法减少了切换时延，提高了切换成功率。
参考文献
[1] Cheng Tao， Liu Liu， Qiu Jiahui， et al. Architecture and key of broadband wireless access system for high speed railway [J]. Telecom-munications Science， 2010，33(5):95101.
[2] 汤勇胜， 王正平.TD-LTE高铁网络规划设计探析[J]. 移动通信， 2015(5):81-86.
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