GSM-R系统信道分配的研究与性能分析

论文摘要

铁路是我国最主要的交通工具，它的发展直接影响到国家经济建设，一直以来我国铁路通信系统的建设却相对落后，难以适应我国铁路的发展对通信的要求。GSM-R能将现有的铁路通信应用融合到单一网络平台中，降低运营成本。由于GSM-R基于GSM技术，这就保证了GSM-R系统成熟可靠；作为面向铁路的移动通信平台，GSM-R可以完全可以满足铁路通信的需要。高速行驶中列车的各项信息要及时准确地传达，这就要求GSM-R系统必须提供可靠的通信。但随着铁路无线通信业务和用户的的日益剧增，加之话务量空间不平衡性，以及话务量时变的特征也要求对信道进行优化，决定了为其建立合适的信道分配模型十分有意义。本论文针对铁路沿线无线电波线状覆盖的特点，建立基于模糊控制的信道分配模型以期望优化信道分配。论文详细分析了传统信道分配特点，对信道被占用的情况等效为时齐马尔可夫过程，建立马尔可夫等效的状态转移图，在此基础上，比较了两种信道使用方式的新建呼叫率、切换中断率等关键性能指标；对基于动态阈值的保护信道策略分析了策略的也作了深刻分析，上述两种方案都是没有很好的体现业务的公平性和优先级。本文针对铁路通信特点构造了一种基于模糊控制的信道分配模型。该模型把当前各类业务信道需求、信道利用率、当前的切换率等参数输入一个模糊门限控制器内，通过对当前有效信道利用信息的整合，调整动态门限，动态的优化调整信道资源的分配，有效的在当前宏小区和微小区信道分配之间建立一种合理的平衡机制，改进传统分配模型的业务不公平性和缺乏优先权的缺点。通过对传统预留信道方案与设计的模糊分配模型的实现进行了仿真，比较了本文模型与其他系统的性能，如新建呼叫成功率、切换失败率、信道资源利用率，结果显示，本文建立的模糊分配模型的性能优于传统分配模型，达到了期望的优化目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 论文研究内容
• 第2章 信道分配理论
• 2.1 信道分配问题概述
• 2.1.1 信道分配问题的限制和目标
• 2.1.2 CAP 空间的描述
• 2.1.3 信道分组原则以及性能指标主要参数
• 2.1.4 信道分配（Channel Allocation）的三个阶段
• 2.2 信道分配方案分类
• 2.3 固定信道分配
• 2.4 动态信道分配
• 2.4.1 动态信道分配
• 2.4.2 动态信道分配策略
• 2.5 FCA 和 DCA 的比较
• 第3章 信道分配模型研究
• 3.1 带预留信道模型
• 3.1.1 模型运行原理
• 3.1.2 切换呼叫先使用共享信道再使用预留信道
• 3.1.3 切换呼叫先使用预留信道再使用共享信道
• 3.1.4 两种模型性能分析
• 3.2 基于动态阈值的保护信道策略研究
• 3.2.1 信道分配模型
• 3.2.2 阻塞率比例的分析
• 3.2.3 性能分析
• 3.3 小结
• 第4章 GSM-R 信道分配模型设计
• 4.1 模糊知识介绍
• 4.1.1 模糊集合与隶属函数
• 4.1.2 模糊综合评判
• 4.1.3 模糊运算
• 4.1.4 模糊规则与模糊推理
• 4.2 设计背景
• 4.3 FUZZY 分配模型的总体设计思路
• 4.4 模型构建的环境
• 4.5 FCAC 的设计
• 4.5.1 基站模块的设计
• 4.5.2 资源估计器的设计
• 4.5.3 性能估计器
• 4.5.4 模糊控制模块的设计
• 4.6 模块功能的具体实现
• 4.6.1 模糊分布的选择
• 4.6.2 反模糊的实现
• 4.6.3 模糊模块功能的实现
• 第5章 GSM-R 信道分配模型性能分析
• 5.1 模型仿真背景
• 5.2 系统性能仿真
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文