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随着城市的快速发展,城市人口的逐年增加,为改善城市交通的紧张状况,国内外大力发展城市轨道交通。目前,CBTC是城市轨道交通列车控制系统的首选方案。CBTC系统车地无线通信主要采WLAN技术。随着民用WLAN设备的广泛使用,CBTC车地通信系统容易受干扰影响,运营安全受到更大的挑战。TD-LTE技术具有高传输速率、低延迟、覆盖范围大以及向下兼容的优势,因此,TD-LTE技术取代WLAN技术应用于城市轨道交通车地通信是行业发展的必然趋势。本文以基于TD-LTE的CBTC车地无线通信系统为研究对象,对系统传输过程进行详细的分析,针对乒乓切换频繁导致容易丢包的问题,提出基于改进GM(1,1)灰色预测模型的切换算法;并对该算法进行优化,提出基于改进GM(1,1)模型的目标预承载切换优化算法,以改善时延较长导致容易切换中断的问题,进一步提升CBTC系统列车与地面通信质量。首先,阐述了TD-LTE和CBTC系统的基本概念,从无线信道模型与架构方面描述了基于TD-LTE的CBTC车地通信系统。然后,介绍了TD-LTE系统的越区切换机制,从丢包率与时延两方面对基于TD-LTE的CBTC无线通信传输差错进行研究分析。对丢包率分析可得,丢包率主要受乒乓切换影响;对时延分析可得,切换过程中其主要与HARQ重传率、无线子帧配置方式相关。之后,针对切换过程中乒乓切换发生频繁导致系统容易丢包的问题,提出基于改进GM(1,1)灰色预测模型的切换算法。该切换算法以TD-LTE中同频小区的越区切换A3事件判决公式为基础,建立改进GM(1,1)灰色预测模型用于预测来自两个基站的参考信号接收功率RSRP值,通过优化估计参数来减弱数据序列预测中固有误差产生的影响,降低接收到的测量值RSRP波动幅度,防止乒乓切换频繁发生,降低系统丢包率。仿真结果表明,该切换算法明显改善RSRP值的波动幅度,减少乒乓切换,降低系统丢包率。最后,提出基于改进GM(1,1)模型的目标预承载切换优化算法,在基于改进GM(1,1)灰色预测模型的切换算法基础上,采用目标预承载方法降低切换时延。并通过仿真验证了与传统算法相比,该算法进一步降低系统的时延、切换中断概率以及提高系统切换成功率,有效改善了系统切换性能。