[发明专利]一种车载通信系统无线资源调度方法

权利要求书

1.一种车载通信系统的无线资源调度方法，其特征在于包含以下步骤：

1)路边设备判断车辆的状态信息，获得在激活状态下车辆的位置信息和运动信息，得到车载设备的速度优先级因子；

2)由业务类型及其服务质量的要求获得车载设备的业务优先级因子；

3)由车辆的位置信息得到每个车载设备和路边设备之间的信道质量，求得车载设备的实时传输速率，并通过车载设备的实时传输速率计算得出公平性优先级因子；

4)根据调度算法，由速度优先级因子、业务优先级因子、公平性优先级因子得出车载设备的用户优先级，按优先级顺序传输数据，更新并记录平均传输速率；

5)更新车辆信息及信道信息，持续调度过程至循环终止。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于路边设备判断车辆的状态信息，获得在激活状态下车辆的位置信息和运动信息，得到车载设备的速度优先级因子的步骤包括以下步骤：

1)根据车载设备初始数目K随机生成运动模型，具体包括在路边设备覆盖范围内的位置：包括x轴和y轴两个分量，车载设备的两个运动方向：正向与反向，以及车载设备的运动速度v，初始化车载设备为激活状态；

2)根据2)得出的位置信息计算并存储车载设备与路边设备的相对距离D，用于进行无线信道大尺度衰落估计，同时计算并保存车载设备的速度优先级因子V＝log(v)应用于调度算法。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于由业务类型及其服务质量的要求获得车载设备的业务优先级因子的步骤如下：

1)根据车载设备的激活状态随机生成不同的业务类型，结合实际的车载通信业务需求分别设置三类车载的业务应用Voice、Video、Best effort所能容忍的最大时延τ为80ms、280ms和5000ms，设置三类业务应用可容忍的最大超时分组比例δ为0.01，0.01，0.01，根据服务质量要求分别计算全部车载设备的业务优先级因子用于调度算法计算优先级顺序，即有第k个车载设备的业务优先级因子为a_k＝-log(δ_k)/τ_k；

2)为每个车载设备用户设置业务数据缓存区，记录每个用户的业务数据缓存区队头时延，当某一用户被调度后则去掉其缓冲区数组队首，后面缓存区队列的数据前向赋值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于由车辆的位置信息得到每个车载设备和路边设备之间的信道质量，求得车载设备的实时传输速率，并通过车载设备的实时传输速率计算得出公平性优先级因子的步骤如下：

1)结合获得的路边设备和车载设备的相对距离D，算出大尺度衰落的路损模型为2次方衰减信道H1，即

2)随机生成信道的小尺度瑞利衰落为H2，即可得到每个车载设备收到的路边设备的信号功率为P·H1_k·|H2_k|²，得出信噪比SNR后代入信道容量公式即可得用户k的瞬时传输速率，即r_k＝W·log₂(1+SNR_k)；其中SNR_k＝P·H1_k·|H2_k|²/σ，σ为噪声功率，W为信道带宽，初始化时全部车载设备的平均传输速率R_k为1，算出用户k的公平性优先级因子为用于调度算法的计算。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于根据调度算法，由速度优先级因子、业务优先级因子、公平性优先级因子得出车载设备的用户优先级，按优先级顺序传输数据，更新并记录平均传输速率的步骤如下：

1)根据调度算法，对于第n个调度单元将速度优先级因子、业务优先级因子、公平性优先级因子带入下式，即得用户i在第n个调度单元中的优先级为Q_i，n＝a_i，n·f_i，n·V_i，n，则信道的调度目标即为J＝argmax{Q_i，n}，得到用户的优先级顺序后，再依次按照时分多址TDMA的方式分配时隙，完成数据传递；

2)然后根据更新公式对平均传输速率进行更新其中当且仅当t时刻k用户被调度到时才根据上式在t+1时刻进行平均传输速率更新，T为更新时间窗口参数，T越大，则吞吐量越大，但所需等待时间更长。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于更新车辆信息和信道信息，持续调度过程至循环终止的步骤如下：

1)在迭代过程中，每次经过调度单元的循环后，重新计算每个车载设备与路边设备的相对位置，判断车载设备是否仍在路边设备的覆盖范围内，若不在覆盖范围内则置该车载设备为注销状态，则无需对该车辆的业务进行调度，若在覆盖范围内则仍为激活状态，继续进行调度，并更新车辆信息和信道信息；

2)调度算法迭代时，判断是否到达迭代次数N，到达迭代次数或者全部车辆均为注销状态时结束调度过程则结束循环；通过所记录的平均传输速率和存储的时延数组，计算得出系统总的吞吐量和各业务的时延分布曲线及公平指数，其计算式为通常采用的Raj Jain公平指数：

F(K)=(Σi=1KRi)2KΣi=1KRi2]]>

其中K为用户数量，R_i为用户i的平均传输速率，当公平指数F越大时，系统的公平性越好，当用户归一化速率相等时则F＝1。