一种基于NOMA的车联网广播通信资源分配方法组成比例

本发明专利技术提供一种基于NOMA的车联网广播通信资源分配方法，引入分簇概念，基站根据V2V用户的地理位置将V2V Tx用户归并成簇，统一簇内的V2VTx用户可共享统一子信道。对V2I用户数与V2V Tx用户的簇数做适当调整后，采用Kuhn

【技术实现步骤摘要】
一种基于NOMA的车联网广播通信资源分配方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种基于NOMA的车联网广播通信资源分配方法。

技术介绍

[0002]车联网资源分配是提升车联网性能的重要因素，对车联网的优化具有重要的作用。基站BS集中式资源分配建立在基站可获知覆盖范围内的所有用户的信道状态信息(CSI)，而车联网场景中车辆信道是快速时变信道，集中式资源分配方法不再适用。此外，由于无线频谱资源与功率资源有限，传统OMA下，车联网中的网络接口规模受限。因此车联网资源分配受到多方面挑战。
[0003]车联网资源分配对频谱资源、功率资源存在优化需求，且在车辆用户逐日增多的情况下，车联网用户入网接入需求逐渐增多，车联网安全性受到挑战。因此有必要开发一种基于NOMA的车联网广播通信资源分配方法。现有文献大多数研究的是基站BS集中式资源分配，常见的有基于D2D的车联网资源分配方法、基于图论的V2V资源分配方法等。基站BS集中式资源分配在车联网通信场景中，因其难以获取快速时变信道CSI而难以实施。基于D2D的车联网资源分配方法除了上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于NOMA的车联网广播通信资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在半静态调度的开始阶段，基站BS根据覆盖范围内V2V Tx用户的地理位置，对V2V Tx归并成簇，同簇内的用户数最多为θ，分簇条件为：各个簇内的V2V Tx用户彼此的距离不低于η且分簇过程使得各簇内V2V Tx的最小间距最大化，其中V2V Tx用户为车辆与车辆通信用户类型中的发送方；同簇内的V2V Tx用户可共享同一子信道，且每个V2I用户只与一个V2V Tx簇共享子信道，其中V2I用户为蜂窝车辆用户；步骤2、根据步骤1中产生的簇数与基站覆盖范围内的V2I用户数，对Kuhn
‑
Munkres算法做出调整，将各V2V Tx簇与V2I用户的距离矩阵算出，记为D
V2I_Cluster
,将调整后的Kuhn
‑
Munkres算法应用于距离矩阵D
V2I_Cluster
的负矩阵，即
‑
D
V2I_Cluster
，以获取V2I用户与各V2I Tx簇子信道共享结果；步骤3、在半静态调度的数据传输阶段，V2V Tx用户发送广播信息给d≤r范围内的V2V Rx用户，其中r为V2V Tx用户的最大发送距离，V2V Rx用户为车辆与车辆通信用户类型中的接收方用户；V2V Rx用户根据SIC解码条件及NOMA下的接收各V2V Tx的信干噪比情况，以及V2V Tx对于V2I用户干扰受限的条件下，将PSO算法应用于分布式场景中，以PF函数作为适应度函数，设定迭代次数及精确度获取V2V Tx用户的发射功率最优解。2.根据权利要求1所述的基于NOMA的车联网广播通信下行链路的资源分配方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1.1、定义迭代变量t，令t＝1，对基站BS覆盖范围内的所有V2V Tx建立标识，记为Tx1、Tx2、
…
、Tx
P
，基站BS覆盖范围内存在P个V2V Tx用户，采用生成随机数的方法，将P个V2V Tx用户的标识自动填入一个空簇中，记单个簇的最大V2V Tx规模数为θ，填满一个空簇，继续下一个空簇填入余下的(P
‑
θ)个V2V Tx用户的标识，直至所有V2V Tx用户的标识全部填入，生成个簇；当为整数时，否则其中(P/θ)的运算结果为整数商值，不计余数；步骤1.2、对步骤1.1中生成的簇，计算每个簇中V2V Tx车辆彼此之间的距离，并找出各个簇内V2V Tx车辆彼此之间距离的最小值，记为Tx车辆彼此之间距离的最小值，记为步骤1.3、找出中的最小值，记为定义单个簇内的V2V Tx用户之间最小距离为η，若则回到步骤1.1；若则继续步骤1.4；步骤1.4、令t＝2，重复步骤1.1到步骤1.3，若新的V2V Tx分簇结果计算得到的大于则选择t＝2时的V2V Tx分簇结果作为更新后的分簇结果，然后t＝t+1；步骤1.5、重复步骤1.1到步骤1.4，直至重复连续N0次后，结果不再更新，则把最后一次更新所对应的V2V Tx簇作为最终的V2V Tx分簇结果。3.根据权利要求2所述的基于NOMA的车联网广播通信下行链路的资源分配方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1、计算每个V2I用户与步骤1中生成的每个V2V Tx簇之间的距离，计算方法为计
算V2I用户与每个簇内V2V Tx用户距离的最小值，将其作为V2I用户与该V2V Tx簇的距离；步骤2.2、若基站BS覆盖范围内有M个V2I用户，每个V2I用户不与其他V2I用户共享同一子信道，则步骤2.1中得到的V2I用户与V2V Tx簇的距离有个数值，将这些距离数值保存在维度为的矩阵中，记为其中，为权利要求2中分簇算法生成的V2V Tx簇数；步骤2.3、若直接对步骤2.2中的距离矩阵的负矩阵采用Kuhn
‑
Munkres算法，获取M个V2I用户与V2V Tx簇的子信道共享结果；步骤2.4、若补充个虚拟V2V Tx簇，即在的右侧增加个全零列，使得新的矩阵为维度(M
×
M)的方阵，记为对的负矩阵，即采用Kuhn
‑
Munkres算法，获取M个V2I用户与V2V Tx簇的子信道共享结果；步骤2.5、若补充个V2I用户，在步骤2.2中的距离矩阵的下方补充个全零行，使得新的矩阵为维度的方阵，记为对的负矩阵即采用Kuhn
‑
Munkres算法，获取M个V2I用户与V2V Tx簇的子信道共享结果。4.根据权利要求3所述的基于NOMA的车联网广播通信下行链路的资源分配方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1、对于基站BS覆盖范围内的所有V2V Rx用户，计算其与各V2V Tx用户之间的距离数值，并将计算出的数值保存在维度为Q
×
P的矩阵中，其中Q为基站BS覆盖范围内的V2V Rx用户数，P为基站BS覆盖范围内的V2V Tx用户数记该矩阵为步骤3.2、建立维度为Q
×
P的辅助矩阵对于对于其中，i为V2V Rx的标识，j为V2V Tx的标识，逻辑符号表示任意，若则否则若则说明V2V Rx i接收到V2V Tx j的广播数据；步骤3.3、对于基站BS覆盖范围内的每一个V2V Rx用户建立NOMA下的接收各V2V Tx广播信息的传输速率计算。5.根据权利要求4所述的基于NOMA的车联网广播通信下行链路的资源分配方法，其特征在于，所述步骤3.3具体包括以下步骤：步骤3.3.1、记当前所要计算的V2V Rx用户i接收V2V Tx用户j广播数据的信干噪比为
其中i为V2V Rx用户的标识，1≤i≤Q；j，k为V2V Tx用户的标识，1≤j，k≤P；m为V2I用户的标识，1≤m≤M；为V2V Tx用户j的发射功率，为V2I用户m的发射功率，为V2V Tx用户k的发射功率，σ2为噪声功率；为V2V Rx用户i到V2V Tx用户j的信道增益系数，为V2V Rx用户i到V2I用户m的信道增益系数，为V2V Rx用户i到V2V Tx用户k的信道增益系数；β
i，m
为二进制变量，当β
i，m
＝1时，表示V2V Rx用户i与V2I用户m共享同一子信道；当β
i，m
＝0时，表示V2V Rx用户i与V2I用户m占用不同的子信道；τ
i，k
为二进制变量，当时，τ
i，k
＝1，此时V2V Rx用户i接收到V2V Tx用户j的广播信息；否则当时，τ
i，k
＝0，此时V2V Rx...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋铁成，蒋伟，胡静，王聪，夏玮玮，燕锋，沈连丰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：