[发明专利]一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法

权利要求书

1.一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法，其特征在于，针对城市道路场景，存在N辆车向周围邻居车辆广播合作意识消息CAM，并服从空间泊松分布，资源分配方法包括以下步骤：

步骤1、基站进行集中式的半静态调度SPS，基站在一个或多个传输周期组成的每个SPS周期的开始处将预定义的资源分配给用户，资源分配方案在SPS周期的每个传输周期内保持不变,以最大化成功传输的V2V链路数量为目标建立模型；

步骤2、基站构建干扰超图的步骤；包括寻找相邻车辆列表的步骤，寻找独立干扰者的步骤和寻找累加干扰者的步骤；

步骤3、通过二重着色原理改进干扰超图的步骤，改进在于：为V2V链路分配信道和时隙的问题映射成图顶点着色问题，将为顶点分配子帧和信道看作为顶点分配两种颜色，从而将信道和子帧的分配转化为顶点二重着色问题，着色问题将直接冲突和间接冲突对应到顶点着色问题的主色和副色上；

步骤4、基于二重着色算法为干扰超图着色，根据图中顶点的度数不断将超图分解，从不断分解的超图中得到点的一种排序，然后再从点排序的相反顺序不断地对相应点进行着色。

2.根据权利要求1所述的一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法，其特征在于，所述步骤1基站对V2V用户进行统一资源调度，以最大化成功传输的V2V链路数量为目标建立模型，具体包括：

定义一个二进制的变量表示基站将子帧t分配给车辆j，车辆j在子帧t中充当TX发送用户，则反映它在子帧t中充当RX接收用户，定义表示基站将第t个子帧中的第f个子信道分配给车辆j；

RX_m用户m在第(t,f)个时频资源中从TX_j处接收到的信干噪比表示为：

P_tx表示发射车辆TX广播消息时的固定功率，表示TX到RX的信道增益，σ²表示噪声，表示为同频干扰；

表示车辆能解码数据包的最小信干噪比，只有当满足(2)时，接收车辆才能正确解码数据包；

一个传输周期内成功解码信号的数量可以表示为：

其中N表示车辆总数，F表示子信道数，T表示一个周期内的子帧数，表示车辆m在第t个子帧里充当RX用户，则表示充当TX用户，其中(·)⁺表示为符号函数，时，等于1，否则等于0；

令

基于上述讨论，可以将一个传输周期内时频资源分配问题表达为：

d_j,j'表示第j车辆与第j'个车辆之间的距离，约束(5a)表示由于半双工的性质，彼此通信范围的内的任何两个用户不能同时在一个子帧内作为TX用户，(5b)表示一个车辆只能占用一个子帧下的一个子信道。

3.根据权利要求1所述的一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法，其特征在于，所述步骤2寻找相邻车辆列表的步骤具体包括：以车辆i两跳范围内的车辆都做为其相邻车辆列表，在两跳范围以外，如果车辆j满足(7)式和(8)式，只需满足一个式子，则做为车辆i的相邻车辆，η₁是车辆i选择相邻车辆的门限值，其中和分别表示第i个广播群中TX发送用户在发送范围内与两个接收车辆k₁和k₂之间的信道增益，和分别表示第j个广播群TX发送用户到第i个广播群的第k₁个和第k₂接收车辆的信道增益；P_tx表示发送车辆的传输功率；

4.根据权利要求3所述的一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法，其特征在于，所述步骤2寻找独立干扰者的步骤具体包括：在相邻车辆列表中寻找独立干扰者，两跳范围以内的车辆都做为独立干扰者构建普通边，两跳范围以外的相邻车辆满足(9)式和(10)式中任意一个，即可构建普通边，η₂是超图构建普通边的门限值，一跳邻居用实线连接，一跳邻居外用虚线连接，并把与i构建普通边的车辆在i的相邻车辆列表中去除；