[發(fā)明專利]一種基于智能V2X的功率分配和傳輸RIS優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111018064.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114745691A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜衍;谷曉會(huì);邱欽宇;段瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/40
• 分類號(hào): H04W4/40;H04W24/06;H04W52/34;H04B17/391
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發(fā)明公開(kāi)一種基于智能V2X的功率分配和傳輸RIS優(yōu)化方法，包括以下步驟；步驟一：系統(tǒng)模型設(shè)置；所述系統(tǒng)模型設(shè)置包括信道模型設(shè)置、DVE的包時(shí)延模型設(shè)置、CVE的遍歷容量設(shè)置；步驟二：推導(dǎo)出RIS的最優(yōu)相移，并確定最優(yōu)的功率分配，隨后計(jì)算V2I鏈路的可實(shí)現(xiàn)容量；步驟三：進(jìn)行數(shù)值和仿真評(píng)估。本文對(duì)車載信息系統(tǒng)通信資源分配問(wèn)題進(jìn)行了研究。考慮V2X通信的不同QoS要求，以最大限度的遍歷V2I容量為目標(biāo)，保證V2V鏈路的可靠性和時(shí)延。分析推導(dǎo)了V2I和V2V通信中RIS的最佳相移和功率分配。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了RIS在發(fā)射模式下的最大功率增益，以及V2I鏈路的容量由CVE和DVE的最大允許發(fā)射功率來(lái)獲得最大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于智能V2X的功率分配和傳輸RIS優(yōu)化方法，屬于輔助信息系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

可重構(gòu)智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)技術(shù)可以利用低成本的大規(guī)模RIS元件來(lái)提高通信性能，為車輛通信的嚴(yán)格要求提供了一個(gè)潛在的解決方案。考慮到車輛對(duì)車輛(Vehicle-to-Vehicle，V2V)通信復(fù)用了V2I鏈路跨越的頻譜，我們的目的是在RIS的幫助下最大限度地提高進(jìn)行V2I通信的車輛的遍歷容量，以滿足V2V鏈路低延遲和高可靠性的要求。并聯(lián)合優(yōu)化車輛的RIS傳輸系數(shù)和功率分配，以實(shí)現(xiàn)車輛通信鏈路的管理。為了保證優(yōu)化問(wèn)題的可解性，首先將包時(shí)延約束轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)速率約束，然后推導(dǎo)數(shù)據(jù)包丟失概率。其中，在不同的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，QoS)要求下，車對(duì)車(Vehicle-to-Vehicle，V2V)和車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)鏈路共享頻譜。具體來(lái)說(shuō)，所提出的資源分配是基于大規(guī)模緩慢變化的信道統(tǒng)計(jì)信息，而不是瞬時(shí)信道狀態(tài)信息(Channel State Information，CSI)，這將面臨高移動(dòng)性帶來(lái)的挑戰(zhàn)，因此需要整合和滿足不同類型連接的不同應(yīng)用的QoS要求，在保證V2V鏈路時(shí)延和可靠性要求的同時(shí)，最大限度地提高V2I遍歷容量，從而能夠補(bǔ)償車輛高機(jī)動(dòng)性所造成的信道增益損失

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于智能V2X的功率分配和傳輸RIS優(yōu)化方法，從而解決上述技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于智能V2X的功率分配和傳輸RIS優(yōu)化方法，包括以下步驟；

步驟一：系統(tǒng)模型設(shè)置；所述系統(tǒng)模型設(shè)置包括信道模型設(shè)置、DVE的包時(shí)延模型設(shè)置、CVE的遍歷容量設(shè)置；

步驟二：推導(dǎo)出RIS的最優(yōu)相移，并確定最優(yōu)的功率分配，隨后計(jì)算V2I鏈路的可實(shí)現(xiàn)容量；

步驟三：進(jìn)行數(shù)值和仿真評(píng)估。

進(jìn)一步的，所述步驟一中信道模型設(shè)置方法為對(duì)于RIS輔助的V2I通信，采用Θ＝diag[β_iexp(jω₁),…,β_Nexp(jω_N)]，表示對(duì)角線相移矩陣，其中ω_n∈[0,π]和β_m∈[0,1]分別為相關(guān)透射系數(shù)的相移和幅值；

RIS的每個(gè)元件的設(shè)計(jì)都是為了最大限度地提高傳動(dòng)強(qiáng)度，并將傳動(dòng)角度導(dǎo)向BS；由于相干組合使傳輸振幅最大化，從而有助于實(shí)現(xiàn)最大的用戶接收功率，為了不失一般性，我們?cè)诮酉聛?lái)的研究中設(shè)置β_n＝1；另外，從CVE到BS、CVE到RIS、RIS到BS的等效基帶信道分別用和表示；D2D鏈路的信道、從DVE到BS的干擾信道、從CVE到DVE的干擾信道分別表示為h_v、h_B和h_t；此外，每個(gè)信道系數(shù)都假定為路徑損耗與獨(dú)立同分布(i.i.d.)及零均值和單位方差的瑞利衰落的乘積；CVE和DVE的發(fā)射功率分別用P_t和P_v表示；