标准开题报告---高速铁路TD-LTE系统切换过程及算法研究

“高速铁路TD-LTE系统切换过程及算法研究”

开题报告

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1.选题背景和意义

1.1中国高速铁路领“飞”世界

美国总统奥巴马在20 0年年初的《国情咨文》演讲中说：“从第一条跨州铁路的诞生，到州际高速公路系统的建成，我们国家向来走在世界前列，我们没有理由让欧洲和中国拥有最快的铁路”。

国家《中长期铁路网规划》于2004年经国务院审议通过，如图所示，其发展目标为：到2020年中国包括客运专线铁路、城际铁路、以及客车和货车混行的时速200公里以上铁路在内的高速铁路里程将会达到5万公里。

图国家中长期铁路网规划图

中国雄心勃勃的高铁发展计划有助于幅员辽阔、人口众多国家的经济一体化。较之于美国在上世纪50年代所设想的，中国高铁建设的时间表要快，高铁时速也明显更快。每条线路上多达0万名的建设人员在短短6年里就完成了.6万公里高铁网的大约一半里程，在很多情况下都是提前完工，整个高铁系统仍在建设之中，将于2020年完成。

中国高速铁路建设具有自主的知识产权技术体系。在高铁建设进行中，中国坚持政府推动、行业指导、企业主体产学研相结合的铁路创新模式，工程建造技术达到世界先进水平，取得了一系列重大技术创新成果，针对我们复杂多样的地质及气候条件，攻克了湿陷性黄土和软土地区沉降变形控制难题，掌握了复杂地质条件下高速铁路地基处理和路基填筑技术；突破了复杂地质高速铁路长大隧道群、水下隧道建设技术难题，采取以桥代路的方式，节约大量耕地等等。中国高铁的优势，不是单一的路基、造车等优势，

而是系统集成的优势。目前中国动车组已取得累积900多件高速铁路相关专利授权。

20 0年2月初，世界高速铁路大会第一次从欧洲移至亚洲来到中国，十几个国家抢着要和中国合作。其中美国通用电气公司与中国南车股份公司在美国成立合资公司，共同开发美国高铁市场。

1.2T D-LTE产业现状及发展前景

早在2004年月份第三代合作伙伴项目（the 3rd Generation Partnership Project ，3GPP）魁北克的会议上，3GPP决定开始3G系统的长期演进（Long Term Evolution，LTE）的研究项目。世界主要的运营商和设备厂家通过会议、邮件讨论等方式，开始形成对LTE系统的初步需求。

20 0年月，国际电信联盟无线电通信组（ITU-Radiocommunicationssector，ITU-R）第5研究组国际移动通信工作组9次会议在重庆举行，会议深入研究讨论了新一代移动通信（4G）的国际标准。最后，会议确定LTE-Advanced和802. 6m为4G国际标准，其中就包含我国提交的TD-LTE-Advanced技术标准。目前，LTE已被作为无线接入网未来的演进方向，越来越多的运营商开始积极参与并推动LTE的标准化和产业化进程。

TD-LTE-Advanced技术标准具有我国自主知识产权，其方案的优势在于较好地融合了现有4G制式，并且支持三种3G技术的演进。根据全球移动供应商联盟（Global mobile Suppliers Association，GSA）20 0年6月的统计数据显示，全球有80家运营商已经明确将在33个国家和地区部署LTE商用网络。2009年2月4日，TeliaSonera公司宣布全球首个LTE商用网络在挪威Stockholm和Oslo两个城市正式运营。TD-LTE产业要想蓬勃发展，实现国际化是成功的关键。目前，欧洲、美洲、亚太等多个区域的海外运营商都已经与中国建立了TD-LTE合作关系，其中多家运营商已经在20 0年启动了试验网建设乃至商用网络部署，TD-LTE的国际市场机遇已经初步显现，而其广阔的市场前景也增强了国际厂商对TD-LTE的信心。

TD-LTE被誉为“中国创新、全球协作”的典范，获得全球范围的应用与推广。除大唐移动、中兴、华为等国内厂商外，摩托罗拉、诺基亚西门子、阿尔卡特朗讯、Sequans、三星等全球著名公司，分别发布了各自的TD-LTE主流产品，包括支持2.3GHz和2.6GHz 频段、支持LTE-FDD/TDD共平台的主系统设备及相关测试仪表，展示了TD-LTE端到端产品及移动宽带的全新应用。

1.3高速铁路通信的发展趋势

铁路全球移动通信系统（Globle System of Mobile for Railway，GSM-R）是在目前相对比较成熟的GSM 技术基础上专门针对铁路移动通信的特殊需求而研发的专用通信系统，由国际铁路联盟（International Union of Railways，UIC）和欧洲电信标准化组织制定技术标准，并被许多欧洲国家采纳。我国也于2000 年底正式确定GSM-R 为我国铁路专用通信技术的发展方向。GSM-R 网络是现代化铁路的神经中枢，为列车控制、信号、编组、轨道以及工作人员提供集成的语音通信服务。目前GSM-R 系统在国内得到了广泛应用，例如已经将此技术应用到青藏铁路、大秦线、胶济线、武广线等。

高速铁路已成为我国交通运输体系的一个重要组成部分，随着高铁建设与运营的快速发展，列车运行速度提高后，对通信技术的发展也提出了更高的要求在高速移动的运输工具里进行顺畅高质的通信一直是通信技术领域的高难度挑战。通常，高铁内通信容易遇到一些普通列车不易遇到的技术问题。

根据武广高铁的实际运行经验，中国移动、中国联通和中国电信的网络均不能有效满足旅客通信需求。世界上的通信技术日新月异，公共无线通信系统已经向3G乃至4G 时代迈进。但是，由于高速铁路专用通信网络对于安全性的高度保障有特殊要求，这就意味着公共通信技术并不能毫无障碍地移植到高铁上，不过公共通信技术的飞速发展毕竟为GSM-R技术的可持续发展提供了强有力的保障。为了与通信技术的演进保持一致，GSM-R技术可以按照GSMR-C/GPRS/WCDMA-R/LTE-R的道路持续演进，朝着移动分组数据、带宽多媒体、基于IP 的核心网络方向融合发展。

目前我国三种3G技术已经初步覆盖了高铁。但3G移动通信系统要实现在高速铁路上的成熟应用，还需解决频谱资源以及频率干扰等一系列相关问题，我们离具备提供成熟、稳定、高质量的3G商用服务能力还有较长的路要走。将3G技术应用在高铁上并不是终点，在公共通信领域，LTE已经成为一个新的热点，现有的3G技术正向LTE演进，之后会逐步进化到4G。为实现通信运营商均可实现接入的公共接入技术平台，满足高铁旅客对于通信和数字娱乐的需求，迫切要求研发基于TD-LTE的且满足运行速度大于350km/h的无线宽带传输系统，推进其标准化进程并实现产业化发展，提高中国高速铁路的国际竞争力。