基于混合能源协同供电的高原铁路沿线无线通信系统的自适应资源分配机制研究

The wireless communication system with hybrid energy supplies for plateau railway is studied in this project. The relationship between velocity of train, time varying energy from hybrid energy supplies, other parameters of the system and the system performance will be revealed. In order to reduce the impact of velocity to the system performance and minimize nonrenewable energy consumption, efficient adaptive resource allocation strateges will be proposed, which meet the constraint condition for quality of service for users. Firstly, the project will establish the corresponding time varying solar energy reaching model based on the Tibet solar illumination characteristic. Then, the project will build the fast time varying OFDM model based on hybrid energy supplies. Considering the inter-carrier interference for fast time varying OFDM system, we will propose adaptive resource allocation schemes for power, subcarriers, base station and etc. for the single base station and cooperative multiple base station system, respectively, based on the knowledge of the channel and energy reaching information at the transmitter. The proposed scheme can maximize the energy efficiency and guarantee the quality of service of users at a certain velocity of the train and the time varying solar energy reaching information. Finally, the feasibility and superiority of the proposed schemes will be demonstrated through theory analysis and simulation.

本课题将以混合能源供电的高原铁路沿线车地无线通信系统为研究对象，揭示列车速度信息、时变混合能源能量信息和系统其它参数与系统性能的关系，以满足用户的通信服务质量为约束条件，提出高效的自适应资源分配策略，以达到减小速度对通信系统性能的影响和最小化系统非可再生能源能耗为目的。本课题首先将结合西藏的太阳能光照特点，建立相应的太阳能能量到达时变模型；然后建立时变混合能源供电的快时变OFDM系统模型；在考虑快时变OFDM系统存在子载波间干扰的情况下，基于在发射端所获得的信道信息和能量到达信息完备或者不完备情况下，分别针对单基站系统和多基站协作系统，提出功率、载波、基站等资源的自适应分配方案。该方案可在一定的列车速度和太阳能到达时变模型下，最大化系统的能效，同时保证用户的通信服务质量。最后，通过理论分析与仿真对提出方案的可行性和优越性进行论证。

本课题以混合能源供电的高原铁路快时变OFDM系统为研究对象，揭示速度信息、信道信息、混合能源能量信息和其它参数与系统性能的关系，以满足用户的通信服务质量为约束条件，提出高效的资源分配算法，从而减小速度对通信系统性能的影响并且减小电网电能的消耗。本课题首先根据西藏地区的太阳能分布情况，建立太阳能、信息达到模型和列车、汽车、行人等不同速度下的通信模型场景。然后，针对高移动性OFDM系统模型，在考虑快时变OFDM系统存在子载波间干扰的情况下，基于完备信息信息和非完备信道信息，分别进行传输比特率和OFDM子载波带宽优化研究，高移动性OFDM系统发射功率和数据比特率自适应最优分配研究，进行了许多理论算法的比较研究，从而减小速度对系统的影响，最大化提升系统性能；其次，针对时变混合能源供电的快时变OFDM系统模型，研究一种针对单基站的混合能源供电的OFDM系统功率分配方法，功率自适应算法比非功率自适应算法在性能上提升明显，采用混合能源，电网的电能消耗减小；最后，针对多基站模型；研究一种混合能源供电的多基站OFDM系统资源分配方法，进一步提升系统性能，同时减小电网电能的消耗，从而使无线通信系统达到节能减排、绿色环保的目的，理论分析与仿真验证了所提方案的可行性和优越性。