[发明专利]一种基于RIS的社会感知V2X网络联合资源优化方法

说明书

本发明公开一种基于RIS的社会感知V2X网络联合资源优化方法，将问题分解为三个可以有效解决的子问题：RIS反射系数设计、每对车辆的功率分配和频谱复用模式优化。在此基础上，提出了一种新的三阶段联合资源分配和RIS优化(JRARO)算法。仿真结果表明，我们提出的算法显著提高了V2I总和容量，RIS能够很大程度上补偿车辆高机动性造成的信道增益损失，验证了RIS辅助车载通信的优越性。

技术领域

本发明涉及一种基于RIS的社会感知V2X网络联合资源优化方法，属于网络信息资源技术领域。

背景技术

受基于可重构智能表面(RIS)传输的巨大潜力的启发，研究了基于社会信任的可重构智能表面(RIS)辅助的车辆到万物(V2X)通信系统，其中多个车辆到基础设施(V2I)链路与车辆到车辆(V2V)链路共享频谱。在满足V2V链路可靠性约束的前提下，通过联合优化功率分配、RIS反射系数和频谱分配，最大化V2I链路的总容量。提出的三阶段联合资源分配与RIS优化(JRARO)算法可以有效地将混合整数非凸问题转化为三个子问题进行迭代求解。仿真结果表明，该算法是有效的，在总和V2I容量方面，RIS可以显著提高车载通信质量，显然，目前文献中对RIS辅助车载通信的研究还远远不够，相关的研究进展还处于起步阶段。基于此，本文以RIS反射系数优化和功率频谱分配为目标，在满足V2I和V2V对链路质量和可靠性的不同要求的同时，最大化V2I链路的总容量。由于其混合整数性质的非凸性，所提出的问题在计算上是不容易处理的。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于RIS的社会感知V2X网络联合资源优化方法，从而解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于RIS的社会感知V2X网络联合资源优化方法，包括以下步骤；

步骤一：问题表述；

步骤二：设置信道模型和社会信任模型；

步骤三：RIS反射系数设计；

步骤四：每对车辆的功率分配；

步骤五：频谱复用模式优化。

进一步的，所述步骤一中为了满足V2X链路的不同QoS要求，最大化可用V2I链路的总容量以保证其他V2V链路的最小接收SINR，由此功率分配频谱分配反射系数矩阵Θ是联合确定的，受RIS反射系数和BS和DVE发射功率的约束；为此，问题可以表述为

其中和分别表示V2I和V2V链路的最大发射功率，γ₀是V2V链路应满足的最小SINR；约束(1b)和(1c)规定了要在V2I链路之间分配并由V2V链路重用的正交频谱带，(1d)表征了假设，即分配给一个CVE的频谱带最多可以被一个DVE复用；这一假设降低了干扰管理的复杂性，为车载网络低时延、高可靠性的资源分配提供了一个合理的起点；约束(1e)限制分配给每个V2I链路和V2V链路的发射功率不超过最大值，并且(1f)确保发射功率的非负性；(1g)约束RIS的反射系数，γ_l,k表示V2V链路的信干噪比要求；由于变量P、X和Θ是相互耦合的，是一个极具挑战性的混合整数非凸问题；进而提出了一个有效的三阶段算法来解决这个问题。

进一步的，所述三阶段算法首先提出以下引理；

引理1：组合信道增益g_b,l和g_l,m分别由它们的上界表征，其可通过下式获得