城市轨道交通车车通信资源分配算法研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzp16828
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随着经济的不断发展,城市规模的不断扩大,轨道交通运输的需求也在不断增加。因此,提升轨道交通的运输能力,优化交通运输业的需求日益提升。同时,伴随着通信技术的不断发展,基础设施的不断完善,打造更加安全可靠,运营成本更低的轨道交通系统成为轨道交通行业孜孜以求的目标。基于车车通信的新一代列车控制运行系统,集成了部分地面设备功能到车载设备,以列车为核心,降低了系统的时延,提高了系统吞吐量,进而提升了运行效率,成为了新的发展趋势。本文主要研究了城市轨道交通列车控制系统中车车通信的应用问题。一方面,针对城市轨道交通特殊的运行环境,分析了设备发射功率和通信吞吐量之间的关系,为通信资源分配提供了理论支持。另一方面,在前人关于D2D(Device to Device,终端直通)通信研究的基础上,针对于车车通信的实际应用问题,提出了两种基于D2D技术的车车通信资源分配方案并做具体分析。论文具体研究内容如下:(1)分析车车通信中运用的D2D通信技术,包括通信方式、技术特点,并说明基于D2D的列车间建立通信的过程。(2)构建车车通信的系统模型,分析设备发射功率和通信吞吐量之间的关系,同时以信道增益为权重,建立信道分配模型;然后根据信道状态信息,使用加权二部图匹配复用链路;最后采用FOADSRMC算法(Fly Optimization Algorithm with Dynamic Search Radius and Multiple Constraints,动态搜索半径和多约束条件的果蝇优化算法)对功率进行调整,使系统的总吞吐量最大,提升系统的总体性能。(3)针对城市轨道交通列车控制系统对资源调度实时性的要求和T2T(Train to Train,车车通信)通信链路承载更多业务的需求,提出稳定匹配和FOASCAMC相结合的资源分配算法。首先通过稳定匹配算法为车车通信提供匹配信道;然后将SCA算法(Sin and Cos Algorithm,正余弦算法)引入到FOA算法得到FOASCAMC算法(Fly Optimization Algorithm with SCA and Multiple Constraints,结合SCA的多约束条件果蝇优化算法)进而对功率进行调整。仿真结果表明,结合稳定匹配和FOASCAMC的资源分配算法以牺牲部分系统吞吐量为代价提升了T2T链路吞吐量,提高了T2T链路的稳定性,同时降低了T2T资源配置耗时,保证了T2T通信资源调度对实时性的要求。
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