[发明专利]一种高速列车无线频谱接入方法

权利要求书

1.一种高速列车无线频谱接入方法，将通信时间进行时隙划分，将目标频带进行信道划分，该方法包括下述步骤：

(1)初始化步骤：各高速列车将当前时隙自身的地理位置坐标和频谱需求发送给高速列车基站，各电视塔将自身的地理位置坐标和占用信道发送给高速列车基站；

(2)计算可用信道列表步骤：高速列车基站根据各高速列车的地理位置坐标以及各电视塔的地理位置坐标和占用信道，在保证电视塔不被干扰条件下确定每个高速列车可使用的电视塔的占用信道；

(3)判定高速列车干扰步骤：高速列车基站根据各高速列车的地理位置坐标，判定间距小于安全通信距离的任意两个高速列车之间存在潜在干扰；

(4)信道分配步骤：高速列车基站依据各高速列车的可用频谱列表对各高速列车进行可用信道分配，得到多个高速列车信道分配组合，将其中存在两个高速列车被分配同一频段且两者之间存在潜在干扰的高速列车信道分配组合剔除，在剔除后剩下的高速列车信道分配组合中选出所有高速列车被分配的信道数总和最大的组合作为最佳信道分配结果；

(5)通信步骤：高速列车基站将最佳信道分配结果发送给各高速列车，各高速列车在当前时隙内利用最佳信道分配结果为其指定的信道进行通信。

2.如权利要求1所述的高速列车无线频谱接入方法，其特征在于：

所述步骤(2)中的可用信道计算方法为：

其中，表示高速列车m可以使用信道n，表示高速列车m不可以使用信道n，表示电视塔P_l的通信半径，表示电视塔P_l的被感知半径，表示高速列车的干扰半径，表示在当前时隙内电视塔P_l和高速列车m间的最短距离，表示占用信道n的电视塔集合。

3.如权利要求1所述的高速列车无线频谱接入方法，其特征在于：

所述步骤(3)确定两高速列车潜在干扰的具体方法为：

其中，表示高速列车m_i和m_j在当前时隙内如果使用相同的信道，就存在潜在干扰，表示高速列车m_i和m_j在当前时隙内不存在潜在干扰，表示高速列车m_j的通信半径，表示高速列车m_i的干扰半径，表示在当前时隙内高速列车m_i和m_j间的最短距离。

4.如权利要求1所述的高速列车无线频谱接入方法，其特征在于：

所述步骤(4)中最佳信道分配结果的计算方法为：

将满足式子以及约束条件且且的调度矩阵δ记为最优调度矩阵δ^*，即最佳信道分配结果，其中，为调度矩阵δ的第m行第n列元素，表示高速列车m被分配信道n，表示高速列车m没有被分配信道n，M为高速列车个数，N为电视信道个数，A_m表示高速列车m的信道需求。

5.如权利要求4所述的调度高速列车接入空闲电视信道的方法，其特征在于：

所述步骤(4)具体为：

(41)高速列车分组：

对各高速列车分组，其中任一组内的高速列车不会与另外一组内的高速列车存在潜在干扰；

(42)分别对每一组高速列车按照下述方式构建组合树：

(421)对一组高速列车进行频谱分配，得到该组高速列车的多个调度矩阵δ，δ的第m行第n列元素表示高速列车m被分配信道n，表示高速列车m没有被分配信道n，的编号为(m-1)N+n；

(422)对于任意一个调度矩阵，将元素值为1的元素的编号从小到大排列构成一个序列；

(423)以序列为树节点进行树构建，树中的子节点的序列元素数比父节点的序列元素数大1，且多出的这个元素值大于父节点所有的元素值，一个父节点的所有子节点按照多出的元素值从小到大，从左到右在树中依次排列；

(43)分别对每组高速列车按照下述方式搜索最优调度矩阵：从一组高速列车对应树的根节点开始，按照广度优先搜索或深度优先原则对树进行遍历，遍历中对满足约束条件且且的节点，依据该节点的调度矩阵计算M′为该组高速列车的列车数，对不满足约束条件且且的节点，对其及其所有子节点作剔除操作；找出值最大的节点对应的调度矩阵记为该组高速列车的最优调度矩阵；

(45)将各组高速列车的最优调度矩阵组合得到所有高速列车的最优调度矩阵δ^*。