[发明专利]多跳车联网中一种基于拍卖理论的高能效资源分配方案

说明书

本发明是一种应用在多跳异构车联网中的基于英式竞价拍卖的能效优先的两阶段资源分配算法，首先提出了一种基于英式竞价拍卖的资源管理算法，能够综合考虑车辆和蜂窝用户中的中继选择，频谱分配，功率优化问题，实现D2D‑V2V通信能效最大化，其次，提出了一种基于功率控制的非线性分式优化算法，实现基站能效最大化。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种应用在多跳异构车联网中的基于拍卖匹配理论的高能效资源分配方案，能够在综合考虑中继选择，频谱分配，功率优化和基站功耗的情况下实现异构车联网能效最大化。

背景技术

随着城市化和汽车工业化的进一步发展，现代交通系统的数十亿辆汽车引发了一系列的关键问题，例如能源消耗增加，空气污染，以及温室气体排放等等。为创造绿色可持续发展的未来，研究智能交通系统显得尤为重要。在智能交通系统众多基础技术中，车辆直通(vehicle-to-vehicle ,V2V)通信能够实现车辆之间的信息交流和内容传递，从而有效的解决车辆通信能耗的问题。在车辆较多而信道资源较少的情况下，传统的V2V通信技术存在一定的传输时延，而基于终端直通(Device-to-Device, D2D)的车辆通信方式(D2D-V2V)能有效的解决频谱资源分配和内容分发的问题，因此有必要设计一个有效的频谱资源管理方案，实现车联网能效最大化。

发明内容

本发明是一种应用在多跳异构车联网中的基于拍卖匹配理论的高能效资源分配方案，首先提出了一种基于英式竞价拍卖的资源管理算法，能够综合考虑车辆和蜂窝用户中的中继选择，频谱分配，功率优化问题，实现D2D-V2V通信能效最大化，其次，提出了一种基于功率控制的非线性分式优化算法，实现基站能效最大化。其具体实施过程如下：

1）图1为多跳异构车联网D2D-V2V通信模型，模型中包括了一个基站，K个蜂窝用户(CUE)，M个潜在内容传输车辆(V-TX)和内容接收车辆(V-RX)，N个内容中继车辆(V-RS)，其中K个蜂窝用户和资源块分别用和表示。由于车辆移动和信号衰落的缘故，仅仅由一跳传输来实现车辆通信往往满足不了内容传输的需求，因为本发明着重研究D2D-V2V多跳通信的内容。在两跳的通信传输模型中，由V-TX将内容传输给V-RS，再由V-RS传输给V-RX，其中传输信道复用的频谱资源。由于频谱复用的缘故，V-TX和V-RS都将对基站产生干扰，同时，CUE也会对V-TX和V-RS产生信道干扰。本发明用表示的频谱资源是在第一跳或是第二跳复用，表示的频谱资源是在第一跳复用，表示的频谱资源是在第二跳复用。因此TX-RS对()，RS-RX对()和CUE()处的信干噪比可表示为

其中，，分别表示，和的传输功率。，，，，，，分别表示与，与，与基站，与，与，与基站，与基站之间的通信距离。其中，，，，分别表示D2D-V2V链路，蜂窝链路，从蜂窝到D2D-V2V对通信干扰链路，从D2D-V2V对到蜂窝通信干扰链路的自由空间路径损耗因子。代表加性高斯白噪声(AWGN)。

总的两跳D2D-V2V对()信干噪比可表示为

因此与其对应的能效可表示为

其中和分别表示车辆和蜂窝用户的通信环路功率。

如果找不到合适的作中继来给传输数据，则将直接从基站接收数据，此时复用正交频谱资源。因此相应的信干噪比可表示为

其中和分别代表基站的传输功率和基站到的传输距离。把所有的由基站直接传输数据的的集合记为，则对应的总能效可表示为

其中表示基站的通信环路功率。