[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

说明书

本发明公开了一种车联网中车辆与路侧单元通信的功率分配方法。所述方法包括构建车联网中车辆与路侧单元进行通信的系统模型，并利用博弈论对功率分配过程进行分析，采用系统效用函数经过多次迭代使系统达到纳什均衡，进而完成对车辆及路侧单元的发射功率进行优化分配，减小车与路侧单元通信时各链路之间的干扰，进而改善通信链路质量，提升系统的吞吐量性能。

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，具体是一种车联网中车辆与路侧单元通信的功率分配方法。

背景技术

为满足人们对车载信息资源的迫切需求，车联网技术通过车与车、V2R(Vehicle-to-Roadside Unit，车与路侧单元)的通信能够满足上述应用需求。然而，V2R通信时链路之间干扰大，且存在路径损耗、阴影衰落等因素，导致V2R通信链路不稳定、系统吞吐量低等问题，影响了车载信息系统的应用部署和发展。

针对上述问题，本发明提出了一种V2R通信功率分配策略，该方法可减小各通信链路之间的干扰，有利于提升系统吞吐量性能。因此，研究一种车联网中路侧单元与车辆通信的功率分配方法具有重要实际意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的存在的问题，本发明提出一种车联网中车辆与路侧单元通信的功率分配方法，RSU(Roadside Unit，当路侧单元)与各车辆通信时，通过博弈的方法实现RSU发射功率的合理分配来降低V2R通信链路之间的干扰，提高通信链路的信干噪比，进而提高整个通信系统的吞吐量。

实现本发明目的的技术方案是：

一种车联网中车辆与路侧单元通信的功率分配方法，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OBU(On Board Unit，车载单元)；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(V_k为车辆)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：