[发明专利]一种车联网中车辆与路侧单元通信的功率分配方法

权利要求书

1.一种车联网中车辆与路侧单元通信的功率分配方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)构建由RSU、车辆组成的系统模型：在每辆车装上配有信号接收与发送装置，简称车载单元OBU；RSU具有多个电台，每个电台采用波束成形技术实现在各自的信道上进行通信，支持与多辆车同时通信；RSU采用专用短距离无线通信方式与OBU进行通信，且通过有线或无线接入因特网；

2)建立功率分配博弈模型：为了使得各车辆与RSU通信的功率达到均衡，通过建立功率分配博弈模型，提高步骤1)中建立的系统模型中V_k的吞吐量，博弈模型以V_k为参与者，RSU与V_k通信的发射功率p_k为策略空间，V_k的效用函数被看作是收到的报酬，映射到V_k的信干噪比，模型中引入价格函数，作为对其他车辆干扰的花费，形成带有警告的效用函数，V_k带有价格函数的效用函数u_k的表达式为：

u_k＝SINR_k-S_k (1)

上述公式(1)中，S_k是价格函数，SINR_k是V_k与RSU通信时链路的信干噪比，

价格函数S_k的表达式为：

上述公式(2)中，θ为其他车辆干扰的价格因子，p_k为RSU与V_k通信的发射功率，h_k为RSU到车辆V_k的复合信道，包括路径损耗与阴影衰落，

V_k的吞吐量C_k表示为：

C_k＝log₂(1+SINR_k) (3)

根据上述V_k带有价格函数的效用函数，在一些限制条件下构建整个系统的非合作博弈功率分配的总效用函数U，表达式为：

上述公式(4)中，S_k是价格函数，SINR_k是V_k与RSU通信时链路的信干噪比，p_k为V_k的发射功率；

3)利用纳什均衡存在性定理来分析与判断步骤2)中的非合作博弈功率分配的总效用函数是否存在纳什均衡，如果构建的博弈模型存在纳什均衡，则执行步骤4)；否则建立的此模型是无效的，不能达到功率分配的最佳方案,修改步骤2)中车辆V_k的效用函数，并重新执行步骤2)，建立新的博弈模型；

4)对步骤2)中的非合作博弈功率分配的车辆V_k效用函数求一阶导数，使一阶导数为零，即进而求出RSU与车辆V_k通信的发射功率p_k的表达式为：

5)根据步骤4)中求出的p_k进一步求出步骤2)中的SINR_k、u_k、U；

6)对步骤4)与步骤5)使用迭代算法，若该求得功率不满足限制条件，则进入下一次迭代过程，功率减半，直到两次迭代求得的功率差小于设定阈值，并达到收敛，则得到最优分配功率，进而根据p_k进而求得车辆V_k的SINR_k及效用函数u_k，得到最优的效用函数，系统获得最优化的功率分配方案，此时系统效用达到最大化，则执行步骤7)，否则，继续执行步骤6)；

7)结合步骤5)中计算出的SINR_k，利用V_k的吞吐量C_k表达式计算出系统吞吐量C，其中系统吞吐量C表达式为：

经过上述所有步骤，实现了车联网中车辆与路侧单元通信中功率的合理分配。