高鐵應(yīng)急場景下D2D通信模式接入技術(shù)研究.pdf

1、隨著中國鐵路技術(shù)的快速發(fā)展，高鐵使人們生活越來越方便快捷，并扮演不可或缺的角色，但其行車安全也得到的人們越來越多的關(guān)注。中國鐵路總公司（原鐵道部）相關(guān)部門提出要研究新的技術(shù)，在信號設(shè)備失效等應(yīng)急場景下的要保障行車安全，實現(xiàn)信息化和自動化，建設(shè)成熟完善的鐵路無線移動通信系統(tǒng)。當(dāng)前鐵路無線通信系統(tǒng)GSM-R，在支撐高鐵寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面略顯能力不足。國際鐵路聯(lián)盟(UIC)提出GSM-R越過3G發(fā)展階段，直接過渡到LTE-R的方案。D2D通信技

2、術(shù)，即鄰近終端可使用授權(quán)頻段直接建立通信鏈路并進(jìn)行通信。它是LTE通信系統(tǒng)的一項關(guān)鍵技術(shù)，具有減小傳輸時延、降低基站負(fù)載、提高頻譜利用效率等突出優(yōu)點。按照鐵路相關(guān)規(guī)定，正常行駛列車間直接進(jìn)行通信是不被允許的。但在在應(yīng)急場景下，若引入D2D通信技術(shù)，故障列車能夠快速與鄰近列車建立通信，與之建立通信的鄰近列車能夠在有效時間采取降級降速甚至緊急制動方式，以避免發(fā)生碰撞和追尾。一旦脫離應(yīng)急場景，應(yīng)立即取消D2D通信。
　　應(yīng)急場景下的D2

3、D通信，相比公網(wǎng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有一些新的特點，而且需要考慮和細(xì)化以下問題:(1)在什么時機引入D2D通信，(2) D2D通信的接入控制管理，(3)列車執(zhí)行越區(qū)切換時D2D通信的是否會中斷。本文對以上三個問題分別做了分析和探討，將高鐵應(yīng)急場景分為兩類，并針對集中式資源分配方式無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景展開分析。
　　根據(jù)現(xiàn)有的鐵路規(guī)定，本文基于集中式控制方式無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的場景，分析了高鐵應(yīng)急場景引入D2D通信的時機。
　　針對D2D通信的

4、接入控制，eNB根據(jù)列車間距離的大小選擇直接通信或中繼通信方式;為避免系統(tǒng)中不同業(yè)務(wù)間干擾，本文提出基于列控業(yè)務(wù)與D2D通信業(yè)務(wù)正交方式的資源共享方案。經(jīng)過仿真分析，確定了列車選擇直接通信和中繼通信方式的門限值約為6km以及保障通信所需的帶寬資源約3個RB。
　　針對列車頻繁越區(qū)切換這一現(xiàn)象，本文提出了基于資源預(yù)留的D2D應(yīng)急通信與列車聯(lián)合切換方案，保障D2D通信在列車執(zhí)行越區(qū)切換時的可靠性。經(jīng)過對該方案的仿真分析，驗證了在列車執(zhí)