高速鐵路環(huán)境下lte覆蓋與容量優(yōu)化研究

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1、ＴＮ９２９．５公開：密級中圖分類號：ＵＤＣ：：本校編號續(xù)Ｗ義遭義攀？碩±學(xué)位論文論文題目：高逢鐵路壞境下ＬＴＥ覆蓋與容量化化研究生茲名：王子瑞學(xué)號：０２１３０６５２學(xué)校指導(dǎo)教師姓名：徐若職稱：教授申請學(xué)位等級工學(xué)碩壬學(xué)位專業(yè)信號與信息處理：：２０１６，Ｄ４２０１６．０６：論文答辯日期論文提交日期：獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不恆含獲得蘭州交通大學(xué)或其他教育機(jī)

2、構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：月１日本＞１、＾追５學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解蘭州交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)蘭州交通大學(xué)可＾＾將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印。、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編供查閱和借閱同意學(xué)校向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：ｉ導(dǎo)師簽名：簽字日期：誠化年＾月＾日簽字日期：年＾月日之碩士學(xué)

3、位論文高速鐵路環(huán)境下LTE覆蓋與容量優(yōu)化研究ResearchonCoverageandCapacityOptimizationinLTESystemunderHigh-speedRailwayEnvironment作者姓名：王子瑞學(xué)科、專業(yè)：信號與信息處理研究方向：鐵路寬帶通信學(xué)號：02130652指導(dǎo)教師：徐巖完成日期：2016.04蘭州交通大學(xué)LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要高速鐵路憑借運(yùn)行速度快的巨大優(yōu)勢逐漸成為人們出行首當(dāng)其沖的選擇，人們在享受高鐵便利性的同時(shí)也希望在旅途中能夠享受到優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)。目前鐵路通信系統(tǒng)使用的GSM-R是第2代

4、窄帶通信系統(tǒng)，已經(jīng)日漸無法滿足人們對寬帶業(yè)務(wù)的需求，因此具有頻譜寬、時(shí)延小、覆蓋能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的LTE技術(shù)，成為了解決鐵路移動(dòng)通信的最佳技術(shù)手段。但是，由于高速環(huán)境的特殊性，高鐵沿線依然存在覆蓋與容量問題，因此，對高速鐵路環(huán)境下覆蓋與容量優(yōu)化問題的研究，具有重要理論及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。首先，本文介紹了LTE通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和自組織網(wǎng)絡(luò)的功能，分析了無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋與容量的性能，并在此基礎(chǔ)上介紹了應(yīng)用于覆蓋與容量優(yōu)化的模糊Q學(xué)習(xí)（FQL）算法以及合作模糊Q學(xué)習(xí)（co-FQL）算法。其次，本文重點(diǎn)研究了高速鐵路環(huán)境下的覆蓋與容量優(yōu)化算法。由于列車高速運(yùn)行會(huì)引發(fā)穿透損耗、多普勒頻移等現(xiàn)象，導(dǎo)致高速場景下通信環(huán)

5、境惡化，使列車用戶在通信需求方面無法獲得持續(xù)的優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)。因此，本文在傳統(tǒng)單一調(diào)節(jié)天線下傾角的FQL算法的基礎(chǔ)上，基于鐵路環(huán)境中基站與列車位置信息可預(yù)知的優(yōu)勢，引入多agent系統(tǒng)，構(gòu)造多agent合作模糊Q學(xué)習(xí)（ma-FQL）算法，其通過聯(lián)合調(diào)整優(yōu)化區(qū)域內(nèi)相鄰兩基站的天線下傾角，實(shí)現(xiàn)了更快的優(yōu)化速率。為了進(jìn)一步達(dá)到更加理想的網(wǎng)絡(luò)性能，文中引入?yún)f(xié)作機(jī)制的概念，提出了協(xié)作多agent合作模糊Q學(xué)習(xí)（協(xié)作FQL）算法。該算法是在ma-FQL算法的基礎(chǔ)上，將基站發(fā)射功率與天線下傾角進(jìn)行協(xié)作調(diào)整，從而不僅提高了整體網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的速率，同時(shí)提高了整體網(wǎng)絡(luò)性能全局最優(yōu)的概率。最后，本文設(shè)定弱覆蓋和過覆蓋兩

6、種場景進(jìn)行仿真。并通過改變列車速度在弱覆蓋和過覆蓋兩種場景下，對傳統(tǒng)算法和改進(jìn)算法在頻譜效率和吞吐量方面進(jìn)行了仿真分析。弱覆蓋場景下的仿真結(jié)果表明，相比于FQL算法、co-FQL算法和ma-FQL算法，協(xié)作FQL算法能夠更加有效的提升整體網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率和吞吐量性能。同時(shí)，為了進(jìn)一步驗(yàn)證協(xié)作FQL算法應(yīng)對不同無線環(huán)境的能力，在過覆蓋場景下對其進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，在過覆蓋場景下協(xié)作FQL算法在頻譜效率和吞吐量方面也同樣具有很好的優(yōu)化效果。此外，在兩種仿真場景下，隨著列車時(shí)速不斷增大，協(xié)作FQL算法對整體網(wǎng)絡(luò)性能的提升幅度也不斷增大，說明其能夠很好的適應(yīng)高速環(huán)境。關(guān)鍵詞：高速鐵路；LTE系統(tǒng)；

7、覆蓋與容量優(yōu)化；頻譜效率；吞吐量論文類型：應(yīng)用研究-I-高速鐵路環(huán)境下LTE覆蓋與容量優(yōu)化研究AbstractDependingonthehugeadvantageofrunningspeed,high-speedrailwaygraduallybecomesthefirstchoiceofpeople’stravel,meanwhile,peopleenjoytheconvenienceofhigh-spe