[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

摘要

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。

主权项

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Vk的吞吐量，博弈模型以Vk为参与者，RSU与Vk通信的发射功率pk为策略空间，Vk的效用函数被看作是收到的报酬，映射到Vk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，Vk带有价格函数的效用函数uk的表达式为：uk＝SINRk‑Sk   (1)上述公式(1)中，Sk是价格函数，SINRk是Vk与RSU通信时链路的信干噪比，价格函数Sk的表达式为：Sk=θpk2|hk|2---(2)]]>上述公式(2)中，θ为其他车辆干扰的价格因子，pk为RSU与Vk通信的发射功率，hk为RSU到车辆Vk的复合信道，包括路径损耗与阴影衰落，Vk的吞吐量Ck表示为：Ck＝log2(1+SINRk)    (3)根据上述Vk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：U=maxpkΣk=1K(SINRk-Sk)---(4)]]>上述公式(4)中，Sk是价格函数，SINRk是Vk与RSU通信时链路的信干噪比，pk为Vk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Vk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3)中的非合作博弈功率分配的总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Vk通信的发射功率pk的表达式为：pk=12θ(Σi=1,i≠kKpi|hi|2+nk2)---(5)]]>5)根据步骤4)中求出的pk进一步求出步骤2)中的SINRk、uk、U；6)对步骤4)与步骤5)使用迭代算法，当系统总效用函数U趋于收敛，表明博弈到达纳什均衡，系统已经获得最优化的功率分配方案，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SINRk，利用Vk的吞吐量Ck表达式计算出系统吞吐量C，其中系统吞吐量C表达式为：C=maxpkΣk=1Klog2(1+SINRk)---(6)]]>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。