[發明專利]一種基于接力切換的TD-LTE通信系統的快速切換方法

有效

• 申請號: 201310065071.5
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103167569A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 武穆清;葛順明;張瑞;徐春秀;鄧德位;張春艷;張安康;苗建松;張逸帆;劉洋
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W36/00
• 分類號: H04W36/00;H04W36/18;H04W36/24
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技術領域：

本發明屬于無線移動通信領域，在高速鐵路環境的特定場景下，研究時分雙工長期演進技術（Time-Division?Duplex?Long?Term?Evolution，TDD-LTE或TD-LTE）通信系統的列車內移動設備的切換方法，以解決終端高速移動時小區切換頻繁所造成的切換失敗率高的問題。

背景技術：

高速鐵路已成為我國交通運輸體系的一個重要組成部分，高鐵建設與運營的快速發展以及列車中多媒體業務需求的急劇增長對通信技術的發展提出了更高的要求，由于高速列車運行速度快且無線信號穿透列車車體的損耗大，不僅無線信號衰減嚴重，同時多普勒效應明顯且越區切換頻繁，導致車載用戶在使用過程中出現頻繁的掉話、無法接通和語音斷續等現象。因此如何在終端高速移動的情況下提供良好的通信網絡服務質量成為廣泛關注的焦點。

傳統的鐵路專用全球無線通信系統GSM-R（Global?System?for?Mobile?Communications-Railway）有一定的局限性。在業務方面，只提供文本、語音以及列車控制信息，無法滿足web瀏覽、視頻傳輸等大數據量、高傳輸速率的多媒體業務；在切換控制方面，采用雙層架構、雙天線模型的切換機制來解決車體內大量用戶的切換問題，但是不能克服列車高速移動時由于切換時間短、切換頻繁所造成的大量掉話現象。LTE系統理論上可以提供高達100Mbps的下行數據速率，并能支持語音和多媒體等多種業務，是未來通信發展的方向，也必然是鐵路通信系統的基礎，然而，高鐵中應用LTE系統也面臨巨大的挑戰，最大的挑戰來自于終端高速移動情況下越區切換性能的提高。

提高越區切換性能可以從以下3個方面考慮：

(1)網絡規劃方面，通過采用合理的無線覆蓋方案，減少列車整個運行過程越區切換總次數，保證切換帶的長度并合理設置切換區域。

(2)網絡優化方面，通過調整參數設置和改善無線覆蓋環境，減少乒乓切換現象發生，降低切換掉話率，保障切換順利完成。

(3)在越區切換算法的選擇上，選擇高效、快速越區切換算法。

通常，LTE系統中的切換過程劃分為以下三個步驟：

1.切換測量(包括測量濾波、算法觸發測量報告)；

2.切換判決(切換算法)；

3.切換執行；

切換測量由用戶終端（User?Equipment,UE）和LTE基站，稱為演進型節點B（Evolved?Node?B，eNodeB）完成，切換判決在基站eNodeB中進行，切換執行在用戶終端UE、基站eNodeB和移動管理實體（Mobility?Management?entity,MME）共同協作下完成。對于高速鐵路TD-LTE組網部署，目前采用的是同頻組網方案，即相鄰小區采用的中心頻點是相同的。LTE系統同頻切換判決事件準則采用A3事件，即當測量的鄰小區質量高于服務小區質量，且差值超過一定門限，此狀態持續一段觸發時間(Trigger?to?Time,TTT)后，用戶終端UE向網絡側上報A3事件報告，網絡側收到該報告后，進行切換判決，判決成功后對鄰小區執行切換命令，由于同一時刻可能有多個鄰小區同時滿足A3事件報告，因此，A3報告中可同時包含多個小區質量符合切換條件的鄰區。目前對于宏蜂窩組網采用此判決準則可以完全滿足系統的需求。

當列車時速達到350公里/小時，10公里的基站間距，基站間切換的時間間隔降低至100秒，導致了小區的頻繁穿越。由于移動速度提高勢必抬升接收機接收門限。為保證可靠傳輸和一定的傳輸效率，一般情況下都需要通過縮小基站間距、提高覆蓋場強來予以解決。但這不是唯一的方法，如能有效抑制高速下接收門限的抬升程度，盡量保持住6～10公里的現有基站間距，通過布設射頻拉遠單元（Radio?Remote?Unit,RRU）將最大程度有效利用現有資源，減少大量工程投入，并利于維護。但對基站的資源管理，切換時間和質量提出更高的要求。

由于高速鐵路信道環境和組網方式的特殊性，上述的A3切換判決準則已經無法適應高速鐵路環境，由于列車高速行駛，切換時間較短；另外，復雜的地形和高速鐵路周邊電氣設備等因素對信道環境也會造成較大的影響，采用A3切換判決準則會造成切換的頻繁失敗，切換成功率降低，通信質量下降，客戶體驗較差，因此必須考慮采用適應高速鐵路環境的判決準則。

發明內容：

本發明的內容在于支持高速鐵路TD-LTE通信系統的快速切換的要求，提出一種接力切換的判決算法解決相鄰小區間切換的方法。

如下是對本發明中算法的說明：