[发明专利]一种低时延高可靠V2V系统的资源分配方法

权利要求书

1.一种低时延高可靠V2V系统的资源分配方法，其特征在于，包括：

一个基站与若干V2V用户连接；V2V用户将信道大尺度CSI发送给基站，基站进行大尺度资源分配，将资源分配结果发送给V2V用户，V2V用户利用大尺度资源分配结果进行小尺度资源分配，根据小尺度资源分配结果进行V2V链路的数据传输；

大尺度资源分配每L个slot进行一次，基站根据大尺度CSI信息，在大尺度时延可靠性约束下，以最小化所有V2V用户的最大发送功率为目标，决定每个V2V用户占用的子载波RB数量、每个V2V用户的功率分配和所有V2V用户的共享RB数量；

小尺度资源分配每个slot进行一次，在小尺度时延可靠性约束下，以减小发送功率和增大发送效率为目标，决定每个V2V用户在每个RB上的功率分配以及占用的共享RB数量。

2.如权利要求1所述的低时延高可靠V2V系统的资源分配方法，其特征在于，L的数值选择使得在L个slot内，V2V用户的大尺度CSI基本不变。

3.如权利要求1所述的低时延高可靠V2V系统的资源分配方法，其特征在于，所有RB被不相交的分为正交集合和共享集合，正交集合中的RB不重复地分配给所有V2V用户，共享集合中的RB不进行分配，即在数据传输过程中，每个V2V用户可以占用共享集合中的任意RB，以及被分配的正交集合中的RB。

4.如权利要求1所述的低时延高可靠V2V系统的资源分配方法，其特征在于，大尺度资源分配方式为：

(1)基站获取K个V2V用户的大尺度CSIh_k和数据到达率λ_k；

(2)初始化V2V用户k的正交RB数量为N_k＝1，所有V2V用户的共享RB数量为U；

(3)根据当前的N_k和U，以最小化V2V用户k的发送功率为目标，即以公式(a)为目标函数，在限制条件(b-d)约束下，最小化目标函数，获得当前最优功率分配P_k^m；

限制条件：

其中，P_k^m为V2V用户k在第m个正交RB的发送功率，γ是可靠性约束常数，P_max是用户最大发射功率，P_D是用户在正交RB上传输时超出时延约束的概率，其根据公式(e-g)联合求得：

其中，C_k是香农信道容量，B是每个RB的带宽，是单位均值指数分布随机变量，N₀是噪声功率谱密度，T是一个slot的持续时间，D_max是最大时延约束，θ_k是中间变量；

优化问题(a)的最优解在功率均分时取到，即P_k^m对于不同m都相等，因此可以用二分搜索的方式，在[0,P_max]之间对总功率进行搜索，直到约束(b)取到等号，此时的P_k^m是优化问题的最优解；

(5)如果其中M是RB的总数量，对于发送功率最大的用户k₀，令并重复步骤(4)、(5)直到

(6)遍历U＝[1,M-K]，重复步骤(2)～(5)，选择使所有用户的最大发送功率最小化的参数和U^*。

5.如权利要求1所述的低时延高可靠V2V系统的资源分配方法，其特征在于，小尺度资源分配方式为：

(1)V2V用户k从基站获得最优参数组合和U^*，并设置占用的共享RB数量为U_k(n)＝0，n表示第n个slot；

(2)每个slot，V2V用户k以减小发送功率和增大发送效率为目标，即以公式(h)为目标函数，在限制条件(i-j)约束下，最小化目标函数，获得最优的功率分配

限制条件：

其中，α为权重常数，J(C_k(n))为传输速率为C_k(n)的传输效益函数，具体指当前slot传输后队列中数据存储时间的减少量；为满足时延可靠性约束所需的最小传输速率，其计算方式如下：

其中，Y_kⁱ为伽马分布根据大尺度分配的结果，Q_kⁱ(n)和分别表示数据传输前后队列中存储时间为i的数据比特数，当Q_kⁱ(n)已知时是C_k(n)的函数；等式k的左半部分是随C_k(n)单调递减的函数，通过二分搜索求得使等式成立的C_k(n)值，即为

优化问题(h)的最优解在功率注水分配时成立，而该问题对于总功率是凸优化问题，因此可以使用凸优化传统解法求解总功率，再按注水法则决定p_k^m(n)；

(3)如果步骤(2)没有得到可行解且U_k(n)＜U^*，则令U_k(n)＝U_k(n)+1，重复步骤(2)、(3)。