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申请/专利权人：东南大学

摘要：本发明提供一种基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，首先，基站在根据各V2I用户服务类型的QoS指标传输速率将同一服务QoS等级的V2I用户归并于同一切片组，同一V2I切片组内的各V2I用户可在当前SPS周期内实现时频资源块的共享。同时，V2V用户通过建立V2VNOMA簇与V2I切片组共享频谱资源。为克服车辆高速移动性所带来的的CSI无法获取问题，基站采用基于地理位置的V2V用户分簇方法以提升NOMA多用户检测技术SIC的解码有效性。此外，基站根据V2I切片组与V2VNOMA簇的位置关系，实现V2VNOMA分簇与V2I切片组的频谱资源匹配共享的联合优化。本发明将网络切片分组方法与NOMA应用于车联网广播通信下行链路场景中，为车联网信道快速时变场景下的QoS服务设计提供了新思路。

主权项：1.一种基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1、基站在半正定调度SPS前半段根据各车辆与基础设施通信V2I用户的服务质量QoS指标传输速率将同一服务QoS等级的V2I用户归并于同一V2I切片组；基站对其覆盖范围内的V2I用户进行QoS指标传输速率分级，首先，基站按V2I用户的QoS指标传输速率升序排列，进而根据基站覆盖范围内V2I用户的服务类型数确定V2I切片组总数，并以此确定各V2I切片组的QoS指标传输速率范围，同一V2I切片组内的V2I用户可共享切片组的时频资源块RBs；各V2I切片组传输速率范围不存在交集，且各V2I切片组传输速率范围的并集包含各V2I用户的QoS指标传输速率，基站覆盖范围内的V2I用户按其自身QoS指标传输速率归并入适配的V2I切片组；步骤2、基站在SPS前半段完成V2I切片组分组之后，根据车辆与车辆通信V2V发射方用户Tx的地理位置，对V2VTx进行V2V非正交多址接入NOMA分簇，所分得的V2VNOMA簇数与V2I切片组数相同，同一NOMA簇内的V2VTx用户间干扰应越小越好，V2VNOMA簇可与V2I切片组共享时频资源块RBs；每个V2I切片组只能与一个V2VNOMA簇配对，每个V2VNOMA簇只能与一个V2I切片组配对，成功配对后的V2I切片组与V2VNOMA簇共享相同的时频资源块RBs；在考虑V2VNOMA分簇的同时，统筹考虑V2VTx用户与V2I用户的相互干扰，并行完成V2I切片组与V2VNOMA簇的频谱共享匹配；其中：所述步骤1具体包括以下步骤：步骤1.1、记基站覆盖范围内的V2I用户数目为M，记第m个V2I用户的标识为m，1≤m≤M,各V2Im的QoS指标传输速率为在SPS周期的前半部分，基站根据V2I用户QoS服务类型数目确定V2I切片组数目，记V2I切片组总数为S；步骤1.2、记基站覆盖范围内所有V2I用户的QoS指标传输速率下确界为所有V2I用户的指标传输速率上确界为初始化时，设置：遍历所有V2I用户的QoS指标传输速率，若则更新同时，若则更新直至遍历完所有M个V2I用户为止；步骤1.3、根据步骤1.2中的基站覆盖范围内所有V2I用户的QoS指标传输速率上下确界为保证各V2I用户的QoS指标传输速率均被满足，确定各V2I切片组的QoS指标传输速率区间长度为记第s个V2I切片组的标识为s，1≤s≤S，V2I切片组s的QoS指标传输速率区间为SliceRanges，则： 步骤1.4、定义维度为M×S的V2I用户与V2I切片组的归属判决矩阵V2ISlice，并初始化为全零，若V2Im属于V2I切片组s，则V2ISlicem,s＝1；遍历M个V2I用户，若则将V2Im归为V2I切片组s，并更新V2ISlicem,s＝1；直至所有V2I均被归入V2I切片组为止；所述步骤2具体包括如下步骤：步骤2.1、记基站覆盖范围内的V2VTx用户总数为P,记第p个V2VTx用户的标识为p，1≤p≤P；记基站覆盖范围内的V2VRx用户总数为Q,记第q个V2VRx用户的标识为q，1≤q≤Q；对基站覆盖范围内的V2VTx用户进行V2VNOMA分簇，分得的V2VNOMA簇总数记为J,将J设置为：J＝S，记第j个V2VNOMA簇的标识为j，1≤j≤J；将V2VNOMA簇j所容纳的V2VTx用户数记为θj，则θj最多为定义维度为J×S的V2VNOMA簇与V2I切片组匹配判决矩阵NOMAmatchSlice,初始化为全零，若NOMAmatchSlicej,s＝1,则V2VNOMA簇j与V2I切片组s共享频谱资源；步骤2.2、设定V2V用户可接收的信号范围为DTx,定义维度为P×Q的距离矩阵表示V2VTxp与V2VRxq间的距离；定义维度为P×Q的通信判别矩阵初始化全零；若则定义Q维计数向量ComRx,其中： 当矩阵更新时，向量ComRx也被更新；定义维度为P×P的距离矩阵表示V2VTxp与V2VTxp'之间的距离；定义维度为P×M的V2VTx与V2I用户的距离矩阵表示V2VTxp与V2Im之间的距离；定义维度为P×J的V2VTx与V2VNOMA簇的归属判决矩阵TxNOMA,初始化全零；若V2VTxp被并入V2VNOMA簇j中，则TxNOMAp,j＝1；从而可通过TxNOMA计算θj其中： 当TxNOMA矩阵更新时，向量θj也被更新；定义维度为P×S的V2VTx与V2I切片组的距离矩阵其中元素表示V2VTxp与V2I切片组s的距离，1≤p≤P,1≤s≤S,具体计算方法为： 步骤2.3、对若ComRxq≤J,则可安排这ComRxq个V2VTx用户分别归并入ComRxq个不同的V2VNOMA簇，优先各自归入空V2VNOMA簇，并同时完成V2I切片组与V2VNOMA簇的匹配；步骤2.4、若ComRxq＞J，将该ComRxq个用户填入满足的V2VNOMA簇内，优先并入空V2VNOMA簇内，设置正整数N0,通过设置以下交换判决变量作为互换两个V2VTx之间簇的判定条件；设置交换判决变量opt: 其中α、β为可调权重参数；当交换后的opt大于未交换前的opt，则实施本轮交换，否则不实施；若稳定连续N0轮均不实施交换，则停止，并依据最终分簇结果更新TxNOMA矩阵，并更新NOMAmatchSlice矩阵；步骤2.5、若分簇过程中已无空V2VNOMA簇，对待并簇V2VTxp，设置并簇判决变量ρ： 其中α'、β'为可调权重参数，选择使ρ最大的V2VNOMA簇j,将V2VTxp并入；所述步骤2.3具体方法如下：步骤2.3.1、设置临时V2VTx标识向量TempTx＝[],对若则将V2VTx标识p存入标识向量TempTx中，即TempTx←p，直至遍历结束；步骤2.3.2、设置与步骤2.3.1遍历后TempTx维度相同的临时V2I切片组标识向量Tempslice＝[]；对根据以下准则，找出与V2VTxp对应的V2I切片组s: 将V2I切片组标识s存入Tempslice＝[]中，直至TempTx中的元素被遍历完；步骤2.3.3、定义维度为ComRxq×ComRxq的临时距离矩阵用来保存V2VRxq通信范围内的各V2VTx用户与Tempslice中各V2I切片组的间距，V2VTxp与V2I切片组s的距离计算方法为： 步骤2.3.4、将步骤2.3.3中的矩阵中的各元素取相反数后的矩阵作为参数，使用匈牙利算法，获得最佳匹配结果；若V2VNOMA簇j与V2I切片组s共享频谱资源，则更新NOMAmatchSlicej,s＝1。

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百度查询： 东南大学 基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法