[發明專利]蜂窩車聯網中基于模糊匹配的資源分配方法及裝置

有效

• 申請號: 201910757486.6
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110582072B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 李斌;范超瓊;鮑士兼;許方敏;趙成林
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W4/44
• 分類號: H04W4/44;H04W4/70;H04W52/24;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 丁蕓;馬敬

1.一種蜂窩車聯網中基于模糊匹配的資源分配方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取網絡資源信息和車輛用戶信息；所述網絡資源信息包含資源塊，所述車輛用戶信息包括：第一預設類型的車輛用戶，及第二預設類型的車輛用戶；

基于所獲取的網絡資源信息和車輛用戶信息，計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的信道功率增益，以及與該信道功率增益對應的時變信道功率增益；所述信道功率增益用于表示信道傳輸的衰減系數；

基于所述時變信道功率增益，構建基于三角模糊數的模糊空間模型；所述三角模糊數為：將所述時變信道功率增益映射到模糊空間的模糊數；

基于每一所述車輛用戶在不同資源塊上的信道功率增益，預設的車輛用戶的傳輸功率，車輛用戶與資源塊之間分配關系的指示變量，以及加性高斯白噪聲，計算每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比；所述車輛用戶的傳輸功率用于表示車輛用戶對應的傳輸能力；

當所述車輛用戶為第一預設類型的車輛用戶時，基于每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比，信道的帶寬，計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的數據速率；所述數據速率表示單位時間內所述車輛用戶在不同資源塊上數據傳輸的信息量；

當所述車輛用戶為第二預設類型的車輛用戶時，基于每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比，及鏈路的可靠程度，計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的數據速率；

將所述數據速率映射到所述模糊空間模型中，得到所述模糊空間模型的效應函數；所述效應函數用于表示車輛用戶在不同資源塊上收益的函數；

基于所述效應函數，使用第一預設匹配算法，在所述資源塊中，為每一所述車輛用戶選擇目標匹配資源塊，得到每一所述車輛用戶的目標匹配資源塊；

其中，所述基于所獲取的網絡資源信息和車輛用戶信息，計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的信道功率增益，以及與該信道功率增益對應的時變信道功率增益的步驟，包括：

基于所獲取的網絡資源信息和車輛用戶信息，使用如下表達式計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的信道功率增益：

式中，表示車輛用戶m與路邊單元R在時隙t接入信道k的信道功率增益，m,R表示車輛用戶與路邊單元R之間的信道傳輸，表示服從瑞利分布的時變小尺度衰落，表示log形式的陰影衰落變量，A表示路徑損耗常數，d_m,R表示從車輛用戶m到路邊單元R的鏈路距離，表示路徑損耗指數；

每一所述車輛用戶在不同資源塊上的信道功率增益對應的時變信道功率增益表示為：

式中，表示的統計特性因子，表示由快速時變小尺度衰落引起的不確定因子，ρ_m,R表示不確定因子的邊界限制；

所述基于所述時變信道功率增益，構建基于三角模糊數的模糊空間模型的步驟，包括：

將包含所述網絡資源信息和所述車輛用戶信息的不確定信息，通過所述時變信道功率增益映射為三角模糊數，所構建的基于三角模糊數的模糊空間模型表示為：

式中，表示映射到所述模糊空間模型中的數，分別表示三角模糊數的三個變量；

所述基于每一所述車輛用戶在不同資源塊上的信道功率增益，預設的車輛用戶的傳輸功率，車輛用戶與資源塊之間分配關系的指示變量，以及加性高斯白噪聲，計算每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比的步驟，包括：

當所述車輛用戶為第一預設類型的車輛用戶時，使用如下表達式計算每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比：

式中，表示第一預設類型的車輛用戶m在接收端路邊單元R的信干噪比，P_M表示第一預設類型的車輛用戶m的傳輸功率，表示第一預設類型的車輛用戶m與路邊單元R在時隙t接入信道k的信道功率增益，P_N表示第二預設類型的車輛用戶n的傳輸功率，表示第二預設類型的車輛用戶n與路邊單元R在時隙t接入信道k的信道功率增益，一個資源塊表示為(k,t)，k表示第k個信道，t表示第t個時隙，θ_n,k,t表示第二預設類型的車輛用戶n與資源塊(k,t)之間分配關系的指示變量，σ²表示加性高斯白噪聲，M表示第一預設類型的車輛用戶的個數，N表示第二預設類型的車輛用戶的個數，N表示第二預設類型的車輛用戶的集合；

當所述車輛用戶為第二預設類型的車輛用戶時，使用如下表達式計算每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比：

式中，表示第二預設類型的車輛用戶n在對應接收端的信干噪比，表示第二預設類型的車輛用戶n收發端在時隙t接入信道k的信道功率增益，表示第一預設類型的車輛用戶m對第二預設類型的車輛用戶n在時隙t接入信道k的信道功率增益，θ_m,k,t表示第一預設類型的車輛用戶m與資源塊(k,t)之間分配關系的指示變量，θ_n′,k,t表示第二預設類型的車輛用戶n′與資源塊(k,t)之間分配關系的指示變量，表示第二預設類型的車輛用戶n對第二預設類型的另一車輛用戶n′在時隙t接入信道k的信道功率增益，M表示第一預設類型的車輛用戶的集合，n′表示第二預設類型的除n之外的另一個車輛用戶；

所述當所述車輛用戶為第一預設類型的車輛用戶時，基于每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比，信道的帶寬，計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的數據速率的步驟，包括：

當所述車輛用戶為第一預設類型的車輛用戶時，使用如下表達式計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的數據速率：

式中，一個資源塊表示為(k,t)，k表示第k個信道，t表示第t個時隙，表示第一預設類型的車輛用戶m在資源塊(k,t)上的數據速率，B表示信道的帶寬，表示第一預設類型的車輛用戶m在接收端路邊單元R的信干噪比，M表示第一預設類型的車輛用戶的個數；

所述當所述車輛用戶為第二預設類型的車輛用戶時，基于每一所述車輛用戶在對應接收端的信干噪比，及鏈路的可靠程度，計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的數據速率的步驟，包括：

當所述車輛用戶為第二預設類型的車輛用戶時，使用如下表達式計算每一所述車輛用戶在不同資源塊上的數據速率：

式中，一個資源塊表示為(k,t)，k表示第k個信道，t表示第t個時隙，表示第二預設類型的車輛用戶n在資源塊(k,t)上的數據速率，表示第二預設類型的車輛用戶n在對應接收端的信干噪比，N表示第二預設類型的車輛用戶的個數，a_n,k,t表示第二預設類型的車輛用戶n在資源塊(k,t)上的鏈路的可靠程度；

所述將所述數據速率映射到所述模糊空間模型中，得到所述模糊空間模型的效應函數的步驟，包括：

使用如下表達式將所述數據速率映射到所述模糊空間模型中，得到所述模糊空間模型的效應函數：

式中，表示映射到所述模糊空間模型中的數，表示第一預設類型的車輛用戶m在資源塊(k,t)上的數據速率，表示映射到所述模糊空間模型中的數，表示第二預設類型的車輛用戶n在資源塊(k,t)上的數據速率，用于表示和在模糊空間模型中的表示，表示模糊空間模型的效應函數中的變量，ΔU_i,k,t表示由信道不確定性引起的錯誤偏差；

基于所述效應函數，使用第一預設匹配算法，在所述資源塊中，為每一所述車輛用戶選擇目標匹配資源塊，得到每一所述車輛用戶的目標匹配資源塊的步驟，包括：

獲取車輛用戶集合和資源塊集合；

初始化預設優化模型的約束參數G，D_i以及Q_i，并在滿足所述預設優化模型的約束條件下，按照預設的匹配規則，對所述車輛用戶集合中每一車輛用戶和所述資源塊集合中的每一資源塊進行匹配；其中，G為常數，D_i表示第i個車輛用戶對資源塊的需求數量，Q_i表示車輛用戶i成功匹配的次數；

基于所述效應函數，利用預設的構建規則，構建每一所述車輛用戶對每一所述資源塊的第一偏好列表，及每一所述資源塊對每一所述車輛用戶的第二偏好列表；

基于所述第一偏好列表和所述第二偏好列表，使用第二預設匹配算法，為每一所述車輛用戶選擇候選匹配資源塊；

當所述Q_i大于1時，判斷當前每一車輛用戶的候選匹配資源塊與上一次每一車輛用戶的候選匹配資源塊是否相同；

在當前每一車輛用戶的候選匹配資源塊與上一次每一車輛用戶的候選匹配資源塊相同時，將當前每一車輛用戶的候選匹配資源塊，確定為每一車輛用戶的目標匹配資源塊；

在當前每一車輛用戶的候選匹配資源塊與上一次每一車輛用戶的候選匹配資源塊不同時，返回執行所述基于所述效應函數，利用預設的構建規則，構建每一所述車輛用戶對每一所述資源塊的第一偏好列表的步驟。