随着移动通信的飞速发展及智能设备的广泛应用,高铁无线通信系统对速率、时延和宽带化的要求也越来越高。与传统的蜂窝小区结构不同,铁路通信系统中的基站(Base Station,BS)主要建设在铁路两侧,其覆盖区域成带状分布。为了避免列车在小区边缘区域的数据丢失与通信延迟,在高铁移动通信系统中引入缓存机制。此外,作为移动通信技术重要组成部分,无线资源管理可以在保证服务质量(Quality of Service,Qo S)的同时提高系统性能。因此,本文主要针对高铁移动通信中基于缓存的无线资源分配进行研究,具体工作如下:首先,本文深入分析了高铁移动通信系统的相关关键技术。无线信道特性是影响通信Qo S的关键因素,所以本文先分析了大、小尺度衰落特性及其信号传输模型。针对信道特性改善信号传输质量及提高系统性能,本文将移动中继技术和分布式天线系统(Disttributed Antenna System,DAS)应用到高铁场景中。因此,本文详细分析了移动中继技术和DAS的优缺点及其在高铁场景中的应用。接着,本文还介绍了无线资源管理的相关知识,其中包括功率控制技术、无线资源管理问题的理论求解方法及其在高铁场景中存在的不足等。其次,本文提出一种基于缓存的高铁通信上行链路能效优化的功率分配方法。该方法在车厢顶部安装一个带有数据缓存区的移动中继,通过匹配列车接入点(Access Point,AP)到基站的数据到达与无线信道服务过程,获得最大的系统能效及缓存约束的功率分配方法。将问题建模为一个多约束的非线性分数规划问题。并且考虑到分数形式的目标函数和非凸的约束条件,利用辅助参数对非线性分数形式问题进行转换处理,并采用迭代算法计算辅助参数。仿真结果表明,该方法的能效性能优于传统的最小化功率分配法。最后,本文研究了DAS辅助的高铁通信系统低复杂度的高能效功率分配方法。该方法在中央单元配有一个数据缓存区,以能量效率为目标,同时考虑系统的速率、平均发射功率及数据缓存量等为限制条件。进行时延约束的功率和速率联合分配设计,获得最大的系统能量效率和低复杂度最优的功率分配方法。由于该优化问题是非线性分数形式,可以采用参数转换和迭代法对其进行转换求解。然而对于多约束的分数非线性优化问题,传统的求解方法需要两层迭代过程,在外层迭代中需要不断更新参数,在内层迭代中需要迭代求解拉格朗日乘子,复杂度相对较高。接着,本文根据最优能效与速率和功率的折中关系以及最优解的可行域范围对其最终表现形式进行分类讨论,然后利用二分法的特殊更新形式进行迭代及循环跳出判决,从而减少迭代次数。理论分析和仿真结果表明该方法可以在不损失系统能效性能的条件下降低算法复杂度。