[发明专利]一种基于NOMA的上行车载通信资源分配方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于NOMA的上行车载通信资源分配方法及系统，该方法通过建立满足CUE和DUE的最大传输功率，及DUE的服务质量的约束下，最大化CUE容量的优化函数；将所述优化函数分解为两个子问题：资源块分配的优化问题及功率分配的优化问题；针对资源块分配的优化问题，建立一个优化框架，在初始阶段和重新分配阶段中分别进行求解；针对功率分配优化问题，利用凸函数差分优化方法，来得到最优的功率分配方案。本发明提供的技术方案，既能保证用户的QoS要求，又能实现系统性能的优化。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于NOMA的上行车载通信资源分配方法及系统。

背景技术

近年来，随着智能交通系统(Intelligent Transport System，ITS)的快速发展，车辆网络越来越受到人们的关注。车辆网络旨在提供道路安全服务及车辆资讯娱乐服务。一般来说，车辆通信的应用主要集中在可以从手机网络获得包括个人通信、移动办公、远程信息处理、基于位置的信息、汽车相关的移动服务、实时视频，互联网接入等，这些应用都主要由车对基础设施(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)链路进行支持。与此同时，车对车(Vehicle-to-Vehicle，V2V)链路还可以支持安全服务，该服务主要用于减少交通事故和保护车内人员的生命安全和信息传递，如协同感知信息(Cooperative Awareness Messages，CAMs)和分散环境通知信息(Decentralized Environmental Notification Messages，DENM)。然而，随着车载网络中接入设备数量的迅速增加，如何提高车载系统的性能已逐渐成为的一个重要研究方向。

通过在车载通信中添加D2D(Device-to-Device，D2D)通信技术，添加D2D技术的车载通信可以为移动用户提供更大容量、更低延迟的通信服务。它在保证V2V和V2I通信效率和可靠性的同时，也有很大的潜力减少车辆通信延迟和中断。

有许多研究与D2D(Device-to-Device，终端直接通信)支持的车载通信问题有关。显然，启用D2D的车载通信会造成严重的干扰，因此优化资源配置非常重要。近年来，非正交多址(NOMA)技术被认为是一种提高频谱效率的有效方法，并被应用于车载通信中。

对于车载通信，每个V2I链路与V2I链路共享频谱，为了获得更高的频谱效率使不同链路的QoS(Quality of Service，服务质量)要求不同，但同时它也增加了对V2I链路的干扰。而且早期的工作主要集中在正交多址接入技术上，还没有文献讨论过基于NOMA的车载网络。在本发明中，研究了一种基于非正交多址(NOMA)的上行车载通信系统，该系统中蜂窝设备与多个D2D用户复用相同的频谱资源。本发明的目标是在满足CUE(Cellular UserEquipment，蜂窝用户设备) 和DUE(D2D User Equipment，直接通信用户设备)的最大传输功率和 DUE的服务质量(QoS)约束下，来最大化CUE的容量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于NOMA的上行车载通信资源分配方法及系统，以实现在满足CUE 和DUE的最大传输功率和DUE的服务质量(QoS)约束下，来最大化 CUE的容量。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于NOMA的上行车载通信资源分配方法，包括：

步骤S1、建立满足CUE和DUE的最大传输功率，及DUE的服务质量的约束下，最大化CUE容量的优化函数；

步骤S2、将所述优化函数分解为两个子问题：资源块分配的优化问题及功率分配的优化问题；

步骤S3、针对资源块分配的优化问题，建立一个优化框架，在初始阶段和重新分配阶段中分别进行求解；