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近年来高铁客运量逐年攀升,为高速移动的列车和乘客提供高速率、宽频带和高可靠性的通信服务成为亟待解决的问题。高铁行驶过程中频繁发生越区切换,因此提高切换成功率,降低通信中断概率对提高通信服务质量具有很重要的意义。基于A3算法的传统硬切换算法切换条件固定,存在切换成功率提高的同时伴随乒乓切换率升高的问题。而无缝切换算法中首尾部天线都参与切换过程,但是列车尾部天线进行切换时,存在通信中断概率高的问题。同时,无缝切换算法首部天线执行切换时,未考虑首部天线与目标基站的通信状况是否比尾部天线与源通信更佳的问题。本文主要是针对上述两种切换算法存在的问题进行研究。
首先,通过分析硬切换方式下切换迟滞门限值和切换位置对乒乓切换率、切换成功率的影响,提出基于位置信息的硬切换优化算法。所提出的优化算法根据位置动态调整切换迟滞门限值,在距离源基站较近时,为避免乒乓切换使用较大切换迟滞门限值,而在终端即将离开源基站覆盖范围时,为避免过晚切换使用较小切换迟滞门限值。理论分析和仿真结果表明,所提出的优化算法可以实现提高切换成功率的同时避免乒乓切换率剧增。
其次,针对无缝切换算法当列车尾部天线进行切换时存在通信中断概率高的问题,提出基于位置信息的无缝切换优化算法。优化算法中仅首部天线执行切换操作,尾部天线保持与基站通信而不参与切换过程。同时,为了降低切换失败率,所提出算法在源基站信号好时,使用较大切换门限,而在目标基站信号好时,使用较小门限值。理论分析和仿真结果表明,所提出的无缝切换优化算法能够有效降低通信中断概率和切换失败率。
最后,针对无缝切换算法切换后通信质量可能变差的问题,提出基于模糊逻辑的切换算法。该算法中使用模糊逻辑根据尾部天线接收源基站信号强度、首部天线接收目标信号强度以及终端位置推理切换前后通信质量优劣,若切换前质量更优,使用较大切换迟滞门限值,若切换后通信更好,则使用较小切换迟滞门限值。通过仿真验证结果表明,与无缝切换算法相比,所提出的算法在降低链路失败率和降低切换失败率等方面具有优越性。
首先,通过分析硬切换方式下切换迟滞门限值和切换位置对乒乓切换率、切换成功率的影响,提出基于位置信息的硬切换优化算法。所提出的优化算法根据位置动态调整切换迟滞门限值,在距离源基站较近时,为避免乒乓切换使用较大切换迟滞门限值,而在终端即将离开源基站覆盖范围时,为避免过晚切换使用较小切换迟滞门限值。理论分析和仿真结果表明,所提出的优化算法可以实现提高切换成功率的同时避免乒乓切换率剧增。
其次,针对无缝切换算法当列车尾部天线进行切换时存在通信中断概率高的问题,提出基于位置信息的无缝切换优化算法。优化算法中仅首部天线执行切换操作,尾部天线保持与基站通信而不参与切换过程。同时,为了降低切换失败率,所提出算法在源基站信号好时,使用较大切换门限,而在目标基站信号好时,使用较小门限值。理论分析和仿真结果表明,所提出的无缝切换优化算法能够有效降低通信中断概率和切换失败率。
最后,针对无缝切换算法切换后通信质量可能变差的问题,提出基于模糊逻辑的切换算法。该算法中使用模糊逻辑根据尾部天线接收源基站信号强度、首部天线接收目标信号强度以及终端位置推理切换前后通信质量优劣,若切换前质量更优,使用较大切换迟滞门限值,若切换后通信更好,则使用较小切换迟滞门限值。通过仿真验证结果表明,与无缝切换算法相比,所提出的算法在降低链路失败率和降低切换失败率等方面具有优越性。