高速铁路无线通信中基于服务质量区分的可达速率区域

在高速铁路通信系统中，当列车以高速沿铁路行驶时，列车与基站之间的无线信道剧烈变化，这使得实施适当的功率分配以保障系统性能至关重要。此外，如何评估这一新场景下的性能极限也需要考虑。为此，本文研究了高速铁路场景下无线通信的性能极限。由于列车与基站之间传输的混合信息通常具有多样化的服务质量要求，本文利用基于服务质量的可达速率区域来刻画传输性能。证明了具有单一服务质量要求的传统遍历容量和中断容量可视为本文所提可达速率区域的两种极端情形。同时给出了相应的最优功率分配策略，以实现可达速率区域的最大边界。与传统策略相比，所提策略在绿色通信（即最小化平均发射功率）方面的优势得到了验证。此外，还分析了非均匀广义运动场景下的混合信息传输，以确认所提策略的鲁棒性能。文中也指出了非均匀运动相比均匀运动造成的性能损失，并提出了一个瞬时速度实现的确定性最坏情况，作为系统性能的下界。