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摘要：本发明提供一种基于网络切片与NOMA的车联网半正定资源分配方法。首先，基站依据各V2I切片组的QoS指标传输速率，利用静态频谱资源池对各V2I切片组的时频资源块RB分配进行初始化，同时，基站根据上一SPS周期内各V2I切片组的数据传输速率，利用动态频谱资源池对当前SPS周期内各V2I切片组的RB分配进行调整，在考虑各V2I切片组公平性的同时，最大化V2I用户的传输能效。此外，假定V2I切片组与车辆与车辆通信V2VNOMA簇的频谱共享模式已知，在考虑V2I切片组干扰的情况下，采用分布式迭代算法获取各V2VNOMA簇内的V2VTx用户的最优功率控制。将网络切片与NOMA应用于车联网广播通信下行链路场景中，在确保V2I用户服务QoS的基础上，获取V2I用户与V2VTx用户传输能效方面的提升。

主权项：1.一种基于网络切片与NOMA的车联网半正定资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、记车辆与基础设施通信的车辆用户为V2I用户，记处于同一网络切片的V2I用户群组称为V2I切片组，在各V2I切片组数目及各V2I切片组内用户通信质量QoS指标传输速率已知的情况下，利用静态频谱资源池对各V2I切片组进行时频资源块RB分配初始化；进一步地，记一个半正定资源分配时间周期为一个SPS周期，一个SPS周期包含资源预留管理阶段、数据传输阶段；将一个最小粒度的可分配时间频率资源记为时频资源块RB，基站根据各V2I切片组在前一SPS周期数据传输阶段内所反馈的下行数据传输速率，利用动态频谱资源池，对各V2I切片组的时频资源块RB分配进行微调，直至各V2I切片组的QoS指标传输速率被满足；如还有多余时频资源块RB未被分配完，则根据各V2I切片组的数据传输速率，以不同的概率，逐一分配剩余子信道，直至完全分配完为止；步骤2、记被分在同一个非正交多址接入簇中的车辆与车辆通信的发射方用户群组组成一个V2VNOMA簇，记车辆与车辆间通信的车辆用户为V2V用户；记车辆与车辆通信的发射方用户为V2VTx用户；记车辆与车辆通信的接收方用户为V2VRx用户；在当前SPS周期的数据传输阶段，假定V2VNOMA簇与各V2I切片组频谱共享模式及各V2VNOMA簇内V2VTx用户已知的情况下，规定V2VRx接收特定接收范围内V2VTx的广播信号；V2VTx用户与接收范围内的V2VRx用户通过迭代算法对V2VTx用户进行分布式传输功率控制更新，在满足时延需求的情况下，提升V2V用户的传输能效；其中：所述步骤1具体为：步骤1.1、假定基站在每个时频资源块RB上的传输功率固定，假定基站覆盖范围内共存在M个V2I用户，定义计数变量m，1≤m≤M，记第m个V2I用户为V2Im，各V2I用户的QoS指标传输速率记为V2I切片组数目记为S，定义计数变量s，1≤s≤S，定义M×S维的V2I用户与V2I切片组的归属判别矩阵Affi_NS，Affi_NSm，s＝1表示V2Im归属与V2I切片组s，否则Affi_NSm，s＝0；定义S维向量aveQoSrate，其中第s个元素表示V2I切片组s的平均QoS指标传输速率，即： 步骤1.2、基站中可分配的时频资源被分为静态时频资源池与动态时频资源池两部分，根据步骤1.1中的向量aveQoSrate，确定各V2I切片组的静态频谱资源池时频资源块RB比例，记V2I切片组s的静态时频资源块比例为 记静态频谱资源池中时频资源块的带宽总和为则V2I切片组s在初始化阶段从静态频谱资源池中分得的带宽为步骤1.3、记V2Im的实际传输功率为各V2I用户通过SPS周期上行链路上传上一SPS周期下行传输速率情况，基站对各V2I切片组的QoS指标传输速率满足情况进行统计，定义S维QoS指标传输速率满足判别向量meetQoS，初始化全零，其中第s个元素可表示V2I切片组s的QoS指标传输速率的满足情况，即： 其中sgnx为符号函数，当x＞0，sgnx＝1；当x＝0，sgnx＝0；当x＜0，sgnx＝-1；若meetQoSs＝1，则V2I切片组s内的所有V2I用户QoS指标传输速率均被满足，否则V2I切片组s内存在V2I用户QoS指标传输速率未被满足；步骤1.4、若对于任意V2I切片组s，上个SPS周期的meetQoSs＜1，则以最小粒度即单个时频资源块RB，从动态频谱资源池中调配RB给V2I切片组s，重复步骤1.4，直至在当前SPS周期中，meetQoS为全1向量；步骤1.5、设置S维动态分配变量μ，若在步骤1.4后，meetQoS为全1向量，且动态频谱资源池中仍存在空闲时频资源块RB，则对每个空闲时频资源块RB，为适当考虑公平性，倾向于将其分配给当前SPS周期下能使μ值最大的V2I切片组，其以概率将时频资源块RB分配给V2I切片组s，其中： 其中|RBs|表示V2I切片组s的时频资源块RB数，RBs表示V2I切片组s的时频资源块RB集合；重复步骤1.5直至动态频谱资源池中无空闲时频资源块RB；所述步骤2具体为：步骤2.1、假定在基站覆盖范围内一共有J个V2VNOMA簇，共有P个V2VTx用户、Q个V2VRx用户，定义计数变量p，定义P×J维矩阵Affi_NOMA，Affi_NOMAp，j＝1表示V2VTxp属于V2VNOMA簇j；否则，Affi_NOMAp，j＝0；记V2VNOMA簇j内的时频资源块集合为RBj，对单个V2VNOMA簇内V2VTx的功率控制构建如下优化问题，以V2VNOMA簇j为例，优化问题P*构建如下： 优化问题P*中包含C1～C5五个约束条件，记第p个V2VTx用户为V2VTxp；记第q个V2VRx用户为V2VRxq；定义计数变量n，记第n个时频资源块RB为RBn，其中，变量表示V2VTxp在RBn上的发射功率，为V2VTxp与V2VRxq在RBn上的信道增益，为基站到V2VRxq在RBn上的信道增益，为在RBn上信道增益弱于的V2VTxp′与V2VRxq间的信道增益；为离V2VRxq最近邻的且与V2VNOMA簇j共享频谱资源的V2I用户的下行功率；为各V2VTx用户的最大发射功率，为V2VTxp与V2VRxq在RBn上的传输速率，Rpq为V2VTxp与V2VRxq间的传输速率，L为广播数据包长度，D为可承受的最大时延，BRB为单个RB的带宽；σ2为噪声功率；步骤2.2、将V2V用户间可通信距离记为DTx，则在V2VTxp半径DTx范围内的V2VRx用户均可接收到V2VTxp的广播数据包，故仅对可接收到V2VTxp信号的V2VRx用户及V2VTxp考虑联合优化V2VTxp的功率控制，若在V2VTxp半径DTx内，仅有一个V2VRxq，且在该V2VRxq的半径DTx范围内无其他与V2VTxp同V2VNOMA簇的V2VTx用户，则设置临时功率变量Temp1_Pp，Temp2_Pp；步骤2.3、若在V2VTxp半径DTx内，仅有一个V2VRxq，且在该V2VRxq的半径DTx范围内存在其他与V2VTxp同V2I切片组的V2VTx用户，采用轮换交替策略优化该V2VRxq半径DTx内的各V2VTxp功率控制；步骤2.4、若在V2VTxp半径DTx内，存在Lp个V2VRx，定义计数变量l，则这Lp个V2VRx记为ql通过这Lp个V2VRx对V2VTxp传输功率做联合优化；所述步骤2.2具体为：步骤2.2.1、初始化状态，Temp1_Pp＝0，记|RBj|为V2VNOMA簇j的时频资源块RB数目，取： 步骤2.2.2、根据优化问题P*中的约束条件C2、C3，计算V2VRxq与V2VTxp的传输速率Rpq；步骤2.2.3、若则更新若则更新步骤2.2.4、设置误差精度∈，若|Temp1_Pp-Temp2_Pp|＞∈，重复步骤2.2.1～步骤2.2.3，直至|Temp1_Pp-Temp2_Pp|＜∈，最终V2VTxp的总传输功率更新为并取作为V2VTxp在RBn上的传输功率；所述步骤2.3具体为：步骤2.3.1、假设V2VRxq半径DTx内，存在Kj个V2VNOMAj簇的V2VTx用户，对这Kj个V2VTx用户与V2VRxq之间的信道增益降序排列，即为这Kj个V2VTx用户设置2Kj个功率临时变量，记为其中k为计数变量，步骤2.3.2、对初始化取： 步骤2.3.3、k＝1，根据约束条件C2、C3，在不改变其他Kj-1个V2VTx用户传输功率的情况下，计算V2VRxq与V2VTxp的传输速率Rpq；步骤2.3.4、若则更新若则更新更新作为V2VTxp在RBn上的传输功率，此时V2VTxp总传输功率为步骤2.3.5、k＝k+1，重复步骤2.3.3～步骤2.3.4，重复此步骤，直至Kj个V2VTx用户被遍历完；步骤2.3.6、将步骤4.4.2～步骤4.4.5作为一轮循环，重复多轮循环，直至结束循环；所述步骤2.4具体为：步骤2.4.1、定义关于V2VTxp的Lp个临时功率优化变量，记为初始化设置迭代轮数计数变量t，初始化t＝0；进一步地，对优化问题P*的目标函数修改为： 并添加新约束条件： 构建增广拉格朗日函数： 其中vl为拉格朗日乘子，初始化为vlt，为惩罚项；上式等价于： 步骤2.4.2、当l＝1时，通过Ppl与V2VRxql的联合功率优化，若在该V2VRxql的半径DTx范围内无其他与V2VTxp同V2VNOMA簇的V2VTx用户，则实施步骤2.2.1～步骤2.2.4，如更新后使减小，则保留更新结果，否则重复实施步骤2.2.1～步骤2.2.4，找到使减小的并更新步骤2.4.3、若在该V2VRxql的半径DTx范围内存在其他与V2VTxp同V2I切片组的V2VTx用户，则实施步骤2.3.1～步骤2.3.5，如更新后使减小，则保留更新结果，否则重复实施步骤2.3.1～步骤2.3.5，找到使减小的并更新步骤2.4.4、更新使得最小，根据最小二乘法原理，可知步骤2.4.5、更新拉格朗日乘子： 步骤2.4.6、l＝l+1，重复步骤2.4.1～步骤2.4.5，直至遍历L个临时功率优化变量；步骤2.4.7、将步骤2.4.1～步骤2.4.6作为一轮，重复多轮，定义精读∈2，直至Lequal的下降幅度小于∈2，停止更新，并取最为功率分配结果。

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百度查询： 东南大学 一种基于网络切片与NOMA的车联网半正定资源分配方法