一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法技术

一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法，分析车——车通信复用车——地通信列车上行或下行链路频谱资源时存在的干扰情况；选择合适的车——地通信列车，让车——车通信复用其上行或下行链路的频谱资源；对于可选范围内的车——地通信列车，根据车——地通信上行或下行链路接收信号的信干噪比阈值和车——车通信链路接收信号的信干噪比阈值依次判断是否满足复用条件，确定车——地通信频谱资源被复用的列车；在车——车通信复用车——地通信上行或下行链路频谱资源的基础上，通过功率控制最大化系统总的吞吐量。本发明专利技术减小/消除车——车通信和车——地通信间的干扰，最大化车车通信连接建立的数量/成功率，使得系统总的吞吐量最大。

Resource management method based on maximization of train location and throughput

A resource management method of train location and maximum throughput based on the analysis of interference exist car car communication vehicle, communication multiplexing uplink or downlink spectrum train resources; choose the right car, train ground communication, let the car - car communication frequency resource multiplexing the uplink or downlink for optional range; the car - car - Train Communication, according to the communication uplink or a downlink signal to interference noise ratio threshold and car - car communication link signal received SINR thresholds to determine whether they meet the complex conditions, determine the car - spectrum reuse in the train; - based communication uplink or downlink the car - car spectrum communication multiplexing car, through the power control of the total system throughput maximization. The invention reduces / eliminates the interference between vehicle vehicle communication and vehicle to ground communication, and maximizes the number / success rate of vehicle communication connection, so that the total throughput of the system is maximized.

【技术实现步骤摘要】
一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法
本专利技术涉及一种基于列车位置和吞吐量最大化的无线频谱资源管理方法，属于城市轨道交通列控信息传输的频谱资源管理

技术介绍
车——车通信的频谱资源分配有两种方式，一种是分配部分车——地通信的频谱资源专用于车——车通信，另一种是让车——车通信通过复用车——地通信列车的频谱资源来实现直接通信。在城市轨道交通中，为了提高频谱效率，为了更多的资源可以用于传输列控综合业务，如CCTV、PIS等，希望车——车通信的实现在为列控系统的性能带来提升的同时不会给已然宝贵的无线资源带来负担。因此，研究通过复用现有车——地通信的无线资源来实现车——车直接通信。车——车、车——地通信共用相同的无线频谱资源会造成相互间的干扰。对于干扰的消除，现有研究多集中于公网中减小或消除端到端(devicetodevice,D2D)通信与蜂窝通信(devicetocell,D2C)共用相同的频谱资源时的相互干扰。公网中的干扰消除方法主要有以下几种：1、在频谱资源管理的基础上，通过采用优化算法实现干扰消除；2、通过D2D或D2C通信模式选择或结合模式选择与资源分配，实现干扰的消除，提高系统性能；3、通过功率控制以减小/消除干扰；4、划分一个干扰限制区域，在该区域内，蜂窝用户不允许占用与D2D相同的频谱资源，以此避免干扰；5、通过使用速率分裂(ratesplitting)技术减小/消除对D2D用户的干扰。然而，对于城市轨道交通中车——车、车——地通信共用相同频谱资源带来的干扰问题，则少有人研究。因此，针对车——地通信和车——车通信相结合的列控系统，结合城市轨道交通环境特殊性，研究适用于城市轨道交通的资源管理方法，消除车——车、车——地通信之间的干扰，是非常有必要和有意义的。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种基于列车位置和吞吐量最大化的频谱资源管理方法。一种基于列车位置和吞吐量最大化的频谱资源管理方法，针对上行链路资源复用，包括如下几个步骤：步骤1：分析车——车通信复用车——地通信列车上行链路频谱资源时存在的干扰情况；步骤2：基于列车位置，选择合适的列车，使得车——车通信复用其车——地通信上行链路的频谱资源；步骤3：对于可选范围内的列车，根据车——地通信上行链路接收端的信干噪比阈值和车——车通信链路接收端的信干噪比阈值依次判断是否满足复用条件，最终确定车——地通信上行链路频谱资源被复用的列车；步骤4：在车——车通信复用车——地通信上行链路频谱资源的基础上，通过功率控制最大化系统总的吞吐量。所述步骤1中车——车通信复用车——地通信列车上行链路频谱资源时存在的干扰主要有两种，一种是车——车通信发送端对车——地通信上行传输的接收端(基站)造成的干扰，另一种是车——地通信列车的上行传输过程对车——车通信接收端造成的干扰。所述步骤2中考虑车——车通信复用车——地通信上行链路频谱资源时存在的两种干扰情况，结合线路上运行列车位置可知的特点，根据所有列车的位置，为车——车通信链路选择合适的列车，复用其车——地通信上行链路的频谱资源。基于位置的上行链路频谱资源选择主要考虑如下几点：1)、每列车均存在车——地通信，为减小干扰，车——车通信不允许复用车——车通信发送端列车和接收端列车的车——地通信上行链路频谱资源；2)、任意时刻，每列车的位置均可获知，且车——车通信发送端到基站的距离是一个可计算的常数；此时，车——车通信对车——地通信上行传输的接收端(基站)造成的干扰可通过车——车通信发送端到基站的距离以及车——车通信发送端的发射功率计算；3)、为减小上行链路频谱资源复用造成的干扰，保证车——地通信和车——车通信的质量，基于列车的位置，综合考虑车——地通信列车到车——车通信接收端的距离、车——车通信发送端列车到基站的距离以及车——地通信列车到基站的距离，选择距离车——车通信接收端较远、距离基站较近的列车，复用其车——地通信上行链路的频谱资源。所述步骤3中根据车——地通信列车到车——车通信接收端的距离以及到基站的距离，对车——地通信列车进行排序，在此基础上，按顺序依次计算复用某车——地通信列车的上行链路频谱资源时车——地通信上行接收端的信干噪比和车——车通信接收端的信干噪比，判断是否满足车——地通信的信干噪比阈值和车——车通信的信干噪比阈值。如果均满足，则允许车——车通信复用该车——地通信列车的上行链路资源，如果不满足，则继续选择下一个车——地通信列车，重复上述计算和判断过程，直到所有列车均判断完毕。所述步骤4中在步骤3的基础上，如果找到了可复用的上行链路频谱资源，则在频谱复用的条件下，分别计算车——地通信上行链路吞吐量和车——车通信链路吞吐量。在满足信干噪比阈值的前提下，通过调节车——地通信列车的发射功率和车——车通信发送端的发射功率的大小，使得系统总的吞吐量最大。一种基于列车位置和吞吐量最大化的频谱资源管理方法，针对下行链路资源复用，包括如下几个步骤：步骤1：分析车——车通信复用车——地通信列车下行链路频谱资源时存在的干扰情况；步骤2：基于列车位置，选择合适的列车，使得车——车通信复用其车——地通信下行链路的频谱资源；步骤3：对于可选范围内的列车，根据车——地通信下行链路接收端的信干噪比阈值和车——车通信链路接收端的信干噪比阈值依次判断是否满足复用条件，最终确定车——地通信下行链路频谱资源被复用的列车；步骤4：在车——车通信复用车——地通信下行链路频谱资源的基础上，通过功率控制最大化系统总的吞吐量。所述步骤1中车——车通信复用车——地通信列车下行链路资源时存在的干扰主要有两种，一种是车——车通信发送端对车——地通信下行链路接收端产生的干扰，另一种是车——地通信的下行传输(基站)对车——车通信接收端造成的干扰。所述步骤2中考虑车——车通信复用车——地通信下行链路频谱资源时存在的两种干扰情况，结合线路上运行列车位置可知的特点，根据所有列车的位置，为车——车通信链路选择合适的列车，复用其车——地通信下行链路的频谱资源。基于位置的下行链路频谱资源选择主要考虑如下几点：1)、每列车均存在车——地通信，为减小干扰，车——车通信不允许复用车——车通信发送端列车和接收端列车的车——地通信下行链路频谱资源；2)、任意时刻，每列车的位置均可获知，且基站到车——车通信接收端的距离是一个可计算的常数；此时，车——地通信基站的下行传输对车——车通信接收端产生的干扰可通过基站到车——车通信接收端的距离以及基站的发射功率计算；3)、为减小下行链路频谱资源复用造成的干扰，保证车——地通信和车——车通信的质量，基于列车位置，综合考虑车——车通信发送端到车——地通信列车的距离、车——车通信接收端列车到基站的距离以及基站到车——地通信列车的距离，选择距离车——车通信发送端较远、距离基站较近的列车，复用其车——地通信下行链路的频谱资源。所述步骤3中根据车——地通信列车到车——车通信发送端的距离以及到基站的距离，对车——地通信列车进行排序，在此基础上，按顺序依次计算复用某车——地通信列车的下行链路频谱资源时车——地通信下行链路接收端的信干噪比和车——车通信接收端的信干噪比，判断是否满足车——地通信的信干噪比阈值和车——车通信的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法，其特征在于包括如下几个步骤：步骤1：分析车——车通信复用车——地通信列车上行链路频谱资源时存在的干扰情况；步骤2：基于列车位置，选择合适的列车，让车——车通信复用其车——地通信上行链路的频谱资源；步骤3：对于可选范围内的车——地通信列车，根据车——地通信上行链路接收端的信干噪比阈值和车——车通信链路接收端的信干噪比阈值依次判断是否满足复用条件，确定车——地通信上行链路频谱资源被复用的列车；步骤4：在车——车通信复用车——地通信上行链路频谱资源的基础上，通过功率控制最大化系统总的吞吐量。

【技术特征摘要】
1.一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法，其特征在于包括如下几个步骤：步骤1：分析车——车通信复用车——地通信列车上行链路频谱资源时存在的干扰情况；步骤2：基于列车位置，选择合适的列车，让车——车通信复用其车——地通信上行链路的频谱资源；步骤3：对于可选范围内的车——地通信列车，根据车——地通信上行链路接收端的信干噪比阈值和车——车通信链路接收端的信干噪比阈值依次判断是否满足复用条件，确定车——地通信上行链路频谱资源被复用的列车；步骤4：在车——车通信复用车——地通信上行链路频谱资源的基础上，通过功率控制最大化系统总的吞吐量。2.根据权利要求1所述的一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法，其特征在于，所述步骤1中车——车通信复用车——地通信列车上行链路频谱资源时存在的干扰主要有两种，一种是车——车通信发送端对车——地通信上行传输的接收端(基站)造成的干扰，另一种是车——地通信列车的上行传输过程对车——车通信接收端造成的干扰。3.根据权利要求1所述的一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法，其特征在于，所述步骤2中考虑车——车通信复用车——地通信上行链路资源时存在的两种干扰，结合线路上运行列车位置可知的特点，根据所有列车的位置，为车——车通信链路选择合适的列车，复用其车——地通信上行链路的频谱资源；基于列车位置的上行链路频谱资源选择主要考虑如下几点：1)、每列车均存在车——地通信，为减小干扰，车——车通信不允许复用车——车通信发送端列车和接收端列车的车——地通信上行链路频谱资源；2)、任意时刻，每列车的位置均可获知，且车——车通信发送端到基站的距离是一个可计算的常数；此时，车——车通信对车——地通信上行传输的接收端(基站)造成的干扰可通过车——车通信发送端到基站的距离以及车——车通信发送端的发射功率计算；3)、为减小上行链路频谱资源复用造成的干扰，保证车——地通信和车——车通信的质量，基于列车的位置，综合考虑车——地通信列车到车——车通信接收端的距离、车——车通信发送端列车到基站的距离以及车——地通信列车到基站的距离，选择距离车——车通信接收端较远、距离基站较近的列车，复用其车——地通信上行链路的频谱资源。4.根据权利要求1所述的一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法，其特征在于，所述步骤3中根据车——地通信列车到车——车通信接收端的距离以及到基站的距离，对车——地通信列车进行排序。在此基础上，按顺序依次计算复用某车——地通信列车的上行链路频谱资源时车——地通信上行链路接收端的信干噪比和车——车通信接收端的信干噪比，判断是否满足车——地通信的信干噪比阈值和车——车通信的信干噪比阈值；如果均满足，则允许车——车通信复用该车——地通信列车的上行链路频谱资源，如果不满足，则继续选择下一个车——地通信列车，重复上述计算和判断过程，直到所有列车均判断完毕。5.根据权利要求1所述的一种基于列车位置和吞吐量最大化的资源管理方法，其特征在于，所述步骤4中在步骤3的基础上，如果找到了可复用的上行链路频谱资源，则在上行链路频谱资源复用的条件下，分别计算车——地通信上行链路吞吐量和车——车通信链路吞吐量。在满足信干噪比阈值的前提下，通过调节车——地通信列车的发射功率和车——车通信发送端的发射功率的大...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕昌敏，步兵，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11