[发明专利]一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法

权利要求书

1.一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：源车辆SV发送路由请求消息至路由管理中心RMC；

S2：RMC根据网络拓扑信息、认知车辆用户与主用户PU传输范围及子信道使用状况，建模链路有效生存时间，确定SV与目的车辆DV之间所有候选链路；

S3：建模候选链路传输时延；

S4:确定优化问题限制条件；

S5:基于链路传输时延最小化准则，实现SV及认知中继车辆RVs功率及子信道分配方法；

S6：基于狄杰斯特拉算法，优化确定SV与DV之间路由策略；

S7：RMC发送功率、子信道分配及路由策略至SV及RVs，SV执行信息转发；

在步骤S2中，所述建模链路有效生存时间，确定SV与DV之间所有候选链路具体为：

S201：令为车辆V_i与V_j之间的链路，0≤i,j≤N+1，N为网络中RVs的数目，V₀表示SV，V_N+1表示DV，建模链路使用子信道k对应链路有效生存时间为：T_i,j,k(t)＝T_i,j(t)·min{S_i,k,S_j,k}，其中，T_i,j(t)为t时刻的生存时间，建模为H为车辆最大通信范围，(x_i(t),y_i(t))和(x_j(t),y_j(t))分别为V_i与V_j在t时刻的位置坐标，v_i(t)和v_j(t)分别为V_i与V_j在t时刻的运动速度，S_i,k和S_j,k分别描述V_i与V_j在子信道k的稳定性，建模为其中，d_i,k为认知用户V_i到第k个PU的距离；设第k个PU使用第k个子信道，1≤k≤K，K为系统可获得子信道总数，D为主用户最大通信范围，μ_k为子信道k被占用的概率，建模为其中，为第k个PU占用子信道k的时间，为子信道k空闲时间；

S202：确定V₀的候选链路集合为其中，T^(min)为由SV业务特性确定的最小链路生存时间；

在步骤S3中，所述建模候选链路传输时延具体为：

候选链路L_i,j的传输时延建模为：其中，x_i,j,k为L_i,j的子信道分配变量，x_i,j,k＝1表示为L_i,j分配第k个子信道，否则，x_i,j,k＝0；D_i,j,k为L_i,j使用子信道k进行数据传输对应的传输时延，建模为S为V₀拟传输数据包大小，R_i,j,k为L_i,j在子信道k的传输速率，建模为：其中，B为PU的子信道带宽，即SV及认知RVs所共用的子信道带宽，P_i,j,k及h_i,j,k分别为L_i,j使用子信道k时SV及认知RVs的发送功率和信道增益，为第k个PU的发送功率，为第k个PU使用子信道k时到链路L_i,j接收端的信道增益，σ²为信道噪声功率；

在步骤S4中，所述优化问题限制条件具体为：

(1)发送功率限制：根据PU最小传输速率需求：其中，表示第k个PU的最小传输速率需求，表示第k个PU的传输速率，建模为其中，表示第k个PU的信道增益，表示L_i,j发送端到PU接收端的信道增益，则

(2)最小传输速率限制：认知用户在链路L_i,j的传输速率需满足R_i,j≥R^(min)，其中，R_i,j建模为：R^(min)为SV的业务最小传输速率需求，0≤i,j≤N+1，i≠j；

(3)子信道分配限制：基于SV及认知RVs发送端硬件限制，假设L_i,j最多分配一个子信道，即：

(4)路由选择限制：建模SV路由选择限制条件为：DV相邻节点路由选择限制条件为：认知RVs路由选择限制条件为：

在步骤S5中，所述基于链路传输时延最小化准则，实现SV及认知中继车辆功率及子信道分配方法具体为：

在满足步骤S4中的优化限制条件下，首先优化求解SV及认知RVs的发送功率，令x_i,j,k＝1，即假设SV或认知RVs占用第k个子信道在L_i,j进行数据传输，基于L_i,j传输时延最小化准则，优化确定SV或认知RVs的发送功率策略对应最优传输时延为给定优化功率策略进而优化求解子信道分配策略x_i,j,k，建模L_i,j传输时延为基于传输时延最小化优化确定L_i,j的子信道分配策略，即

在步骤S6中，所述基于狄杰斯特拉算法，优化确定SV与DV之间路由策略具体为：

将认知车辆网络拓扑建模为带权有向图G＝(V,E,W)，其中，V为车辆节点集合，V＝{SV,RV₁,...,RV_N,DV}，E为候选链路集合，E＝{L_i,j}，W为SV及认知RVs在L_i,j采用最优子信道及优化功率传输对应的传输时延集合，建模SV与DV之间路由传输时延为基于狄杰斯特拉算法，优化确定SV与DV之间传输时延最小的路由，即