[發明專利]城市軌道交通車車通信智能頻譜選擇方法

在審

• 申請號: 202110032707.0
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112367638A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 趙軍輝;陳垚;張青苗;廖龍霞;周天清
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: H04W4/42
• 分類號: H04W4/42;H04W4/46;H04W16/14;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

1.一種城市軌道交通車車通信智能頻譜選擇方法，其特征在于，包括：

步驟一，構建軌道交通無線通信網絡中車車通信系統模型，其中，列車所處的蜂窩小區半徑為L，在單個小區中，存在M個車對地通信鏈路，存在N個車車通信鏈路，可用帶寬被分為R個資源塊，定義R=M，每個T2G鏈路使用單個資源塊，在一個相干時間段內，在第m個資源塊上的第t個T2T鏈路的信道功率增益表示為：

(1)

其中，為大規模衰落系數，包括路徑損耗和陰影衰落，為小規模衰落功率分量；

步驟二，對于該系統模型中存在的干擾問題，建立不同通信模式列車的信干噪比SINR，其中，在資源塊m上，第t個T2T車輛到第個T2T車輛的信道增益表示為，第t個T2T車輛到基站的信道增益表示為，第m個T2G車輛到基站的信道增益表示為，第m個T2G車輛到第t個T2T車輛的信道增益表示為，那么，在資源塊m上，第m個T2G鏈路的信干噪比SINR表示為：

(2)

第t個T2T鏈路的SINR表示為：

(3)

其中，表示第m個T2G車輛的發射功率，表示第t個T2T車輛的發射功率，表示第個T2T車輛的發射功率，表示噪聲功率，和均表示頻譜資源分配指標，當或的值為1時，表示第t個T2T鏈路或第個T2T鏈路使用第m個資源塊，當或的值為0時，表示不使用；

步驟三，利用步驟二計算的SINR分別計算T2T鏈路和T2G鏈路的信道容量，其中：

第m個T2G鏈路使用第m個資源塊時的信道容量表示為：

(4)

第t個T2T鏈路使用第m個資源塊時的信道容量表示為：

(5)

其中B為每個頻譜的帶寬；

步驟四，構建引入多智能體低維指紋的深度強化學習模型，具體包括訓練階段和測試階段；

S4.1訓練階段

S4.1.1 在一個相干時間段k內，給定當前環境狀態S_k；

S4.1.2 將T2T通信鏈路看作智能體，每個智能體t根據環境獲得觀測值，O表示觀測函數，將低維指紋特征加入觀測值中，觀測值變為，其中，為貪婪系數，e為訓練迭代次數，采取的策略為，所有智能體共同采取的策略為A_k；

S4.1.3 智能體獲得的獎勵為；

S4.1.4 環境狀態以概率進入下一狀態，S_k+1表示k+1時間段的環境狀態，表示k+1時間段環境狀態的值，r表示k+1時間段獎勵的值，S表示當前狀態的值，表示在k時間段采取的行動；

S4.1.5 每個智能體獲得新的觀測值，在整個環境中，智能體共享同一獎勵；

S4.2測試階段

S4.2.1 在一個相干時間段k內，每個智能體首先估計環境觀測值；

S4.2.2 根據已經訓練完成的Q網絡，智能體自主選擇策略價值最大的策略；

S4.2.3 智能體根據選定策略確定的發射功率和頻譜資源開始傳輸數據。