[發(fā)明專利]一種車載通信系統(tǒng)無線資源調(diào)度方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210177189.2
• 申請(qǐng)日: 2012-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN103458523A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程翔;宋林;張榮慶;焦秉立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W72/12
• 分類號(hào): H04W72/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種車載通信系統(tǒng)的無線資源調(diào)度方法，其特征在于包含以下步驟：

1)路邊設(shè)備判斷車輛的狀態(tài)信息，獲得在激活狀態(tài)下車輛的位置信息和運(yùn)動(dòng)信息，得到車載設(shè)備的速度優(yōu)先級(jí)因子；

2)由業(yè)務(wù)類型及其服務(wù)質(zhì)量的要求獲得車載設(shè)備的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)因子；

3)由車輛的位置信息得到每個(gè)車載設(shè)備和路邊設(shè)備之間的信道質(zhì)量，求得車載設(shè)備的實(shí)時(shí)傳輸速率，并通過車載設(shè)備的實(shí)時(shí)傳輸速率計(jì)算得出公平性優(yōu)先級(jí)因子；

4)根據(jù)調(diào)度算法，由速度優(yōu)先級(jí)因子、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)因子、公平性優(yōu)先級(jí)因子得出車載設(shè)備的用戶優(yōu)先級(jí)，按優(yōu)先級(jí)順序傳輸數(shù)據(jù)，更新并記錄平均傳輸速率；

5)更新車輛信息及信道信息，持續(xù)調(diào)度過程至循環(huán)終止。

2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于路邊設(shè)備判斷車輛的狀態(tài)信息，獲得在激活狀態(tài)下車輛的位置信息和運(yùn)動(dòng)信息，得到車載設(shè)備的速度優(yōu)先級(jí)因子的步驟包括以下步驟：

1)根據(jù)車載設(shè)備初始數(shù)目K隨機(jī)生成運(yùn)動(dòng)模型，具體包括在路邊設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)的位置：包括x軸和y軸兩個(gè)分量，車載設(shè)備的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向：正向與反向，以及車載設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度v，初始化車載設(shè)備為激活狀態(tài)；

2)根據(jù)2)得出的位置信息計(jì)算并存儲(chǔ)車載設(shè)備與路邊設(shè)備的相對(duì)距離D，用于進(jìn)行無線信道大尺度衰落估計(jì)，同時(shí)計(jì)算并保存車載設(shè)備的速度優(yōu)先級(jí)因子V＝log(v)應(yīng)用于調(diào)度算法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由業(yè)務(wù)類型及其服務(wù)質(zhì)量的要求獲得車載設(shè)備的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)因子的步驟如下：

1)根據(jù)車載設(shè)備的激活狀態(tài)隨機(jī)生成不同的業(yè)務(wù)類型，結(jié)合實(shí)際的車載通信業(yè)務(wù)需求分別設(shè)置三類車載的業(yè)務(wù)應(yīng)用Voice、Video、Best?effort所能容忍的最大時(shí)延τ為80ms、280ms和5000ms，設(shè)置三類業(yè)務(wù)應(yīng)用可容忍的最大超時(shí)分組比例δ為0.01，0.01，0.01，根據(jù)服務(wù)質(zhì)量要求分別計(jì)算全部車載設(shè)備的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)因子用于調(diào)度算法計(jì)算優(yōu)先級(jí)順序，即有第k個(gè)車載設(shè)備的業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)因子為a_k＝-log(δ_k)/τ_k；

2)為每個(gè)車載設(shè)備用戶設(shè)置業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)緩存區(qū)，記錄每個(gè)用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)緩存區(qū)隊(duì)頭時(shí)延，當(dāng)某一用戶被調(diào)度后則去掉其緩沖區(qū)數(shù)組隊(duì)首，后面緩存區(qū)隊(duì)列的數(shù)據(jù)前向賦值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于由車輛的位置信息得到每個(gè)車載設(shè)備和路邊設(shè)備之間的信道質(zhì)量，求得車載設(shè)備的實(shí)時(shí)傳輸速率，并通過車載設(shè)備的實(shí)時(shí)傳輸速率計(jì)算得出公平性優(yōu)先級(jí)因子的步驟如下：

1)結(jié)合獲得的路邊設(shè)備和車載設(shè)備的相對(duì)距離D，算出大尺度衰落的路損模型為2次方衰減信道H1，即

2)隨機(jī)生成信道的小尺度瑞利衰落為H2，即可得到每個(gè)車載設(shè)備收到的路邊設(shè)備的信號(hào)功率為P·H1_k·|H2_k|²，得出信噪比SNR后代入信道容量公式即可得用戶k的瞬時(shí)傳輸速率，即r_k＝W·log₂(1+SNR_k)；其中SNR_k＝P·H1_k·|H2_k|²/σ，σ為噪聲功率，W為信道帶寬，初始化時(shí)全部車載設(shè)備的平均傳輸速率R_k為1，算出用戶k的公平性優(yōu)先級(jí)因子為用于調(diào)度算法的計(jì)算。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于根據(jù)調(diào)度算法，由速度優(yōu)先級(jí)因子、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)因子、公平性優(yōu)先級(jí)因子得出車載設(shè)備的用戶優(yōu)先級(jí)，按優(yōu)先級(jí)順序傳輸數(shù)據(jù)，更新并記錄平均傳輸速率的步驟如下：

1)根據(jù)調(diào)度算法，對(duì)于第n個(gè)調(diào)度單元將速度優(yōu)先級(jí)因子、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)因子、公平性優(yōu)先級(jí)因子帶入下式，即得用戶i在第n個(gè)調(diào)度單元中的優(yōu)先級(jí)為Q_i，n＝a_i，n·f_i，n·V_i，n，則信道的調(diào)度目標(biāo)即為J＝argmax{Q_i，n}，得到用戶的優(yōu)先級(jí)順序后，再依次按照時(shí)分多址TDMA的方式分配時(shí)隙，完成數(shù)據(jù)傳遞；

2)然后根據(jù)更新公式對(duì)平均傳輸速率進(jìn)行更新其中當(dāng)且僅當(dāng)t時(shí)刻k用戶被調(diào)度到時(shí)才根據(jù)上式在t+1時(shí)刻進(jìn)行平均傳輸速率更新，T為更新時(shí)間窗口參數(shù)，T越大，則吞吐量越大，但所需等待時(shí)間更長(zhǎng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于更新車輛信息和信道信息，持續(xù)調(diào)度過程至循環(huán)終止的步驟如下：

1)在迭代過程中，每次經(jīng)過調(diào)度單元的循環(huán)后，重新計(jì)算每個(gè)車載設(shè)備與路邊設(shè)備的相對(duì)位置，判斷車載設(shè)備是否仍在路邊設(shè)備的覆蓋范圍內(nèi)，若不在覆蓋范圍內(nèi)則置該車載設(shè)備為注銷狀態(tài)，則無需對(duì)該車輛的業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度，若在覆蓋范圍內(nèi)則仍為激活狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行調(diào)度，并更新車輛信息和信道信息；

2)調(diào)度算法迭代時(shí)，判斷是否到達(dá)迭代次數(shù)N，到達(dá)迭代次數(shù)或者全部車輛均為注銷狀態(tài)時(shí)結(jié)束調(diào)度過程則結(jié)束循環(huán)；通過所記錄的平均傳輸速率和存儲(chǔ)的時(shí)延數(shù)組，計(jì)算得出系統(tǒng)總的吞吐量和各業(yè)務(wù)的時(shí)延分布曲線及公平指數(shù)，其計(jì)算式為通常采用的Raj?Jain公平指數(shù)：

F(K)=(Σi=1KRi)2KΣi=1KRi2]]>

其中K為用戶數(shù)量，R_i為用戶i的平均傳輸速率，當(dāng)公平指數(shù)F越大時(shí)，系統(tǒng)的公平性越好，當(dāng)用戶歸一化速率相等時(shí)則F＝1。