[发明专利]基于联盟博弈的车联网任务卸载与资源管理方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于联盟博弈的车联网任务卸载与资源管理方法及装置。所述方法包括：构建基于上行NOMA信道的车联网资源分配的目标方程P₁，并基于李雅普诺夫优化对所述目标方程P₁进行转换，得到目标方程P₂；建立由车辆集合、本地计算及分配子载波c的用户集合与联盟的效用函数组成的联盟博弈；基于所述联盟对所述目标方程P₂求解，并根据得到的最优子载波分配策略以及所述最优子载波分配策略相应的最优本地计算能力决策集合与最优卸载发射功率决策集合，对所述车联网进行任务卸载与资源管理。本发明提出了基于平均QoS要求的车联网任务卸载与资源管理问题的框架，从而保持更低的平均能耗。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于联盟博弈的车联网任务卸载与资源管 理方法及装置，用于降低车联网系统的总能耗，同时用户保证平均数据率高于一定的门限。

背景技术

非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access:NOMA)被视为一种可广泛应用的 无线通信技术。与传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access:OMA)技术分配每个用 户独立的带宽资源不同，部署了NOMA技术的基站系统通常会有多个可供用户选择的子载 波，并允许多个用户使用同一个子载波来发送数据给基站。基站收到多个用户的信号后，会 利用串行干扰消除技术(Successive Interference Cancellation：SIC)来解码多用户的信号，最 小化用户间的干扰。由于本发明应用于车联网的任务卸载场景，采用的是上行NOMA信道， 故此处将对上行NOMA信道模型中用户与基站之间的通信进行一个详细说明。

现假设在上行NOMA信道模型中，有三个车辆用户与基站进行通信，每个用户共用同一 子载波，并均有数据须上传给服务器。此处设三个用户间的信道增益h₁＞h₂＞h₃，服务器收到 用户信号(h₁x₁+h₂x₂+h₃x₃)+σ²后(σ²为环境噪声功率)，采用SIC进行串行解码，首先从 信道增益最大的1号用户开始，此时2号与3号用户的信号均视为干扰，SIC解码出x₁后，即可从原始接收信号中分离，得到(h₂x₂+h₃x₃)+σ²，再采用相同步骤依次解码x₂,x₃，得到相应的信息，相应的图示为图1。

在上行NOMA信道模型中，基站对于每个用户相应的上传数据率，根据香农定律，用户u 的上传数据率可以表示为：

其中W为一个子载波的带宽长度，p为相应用户信号的发射功率，G为天线增益，可发 现由于串行干扰消除的特点，信道增益最大的1号用户受到的干扰最大，信道增益最小的3 号用户不受其它用户信号干扰。

在上行NOMA信道模型中，为了使基站进行充分地串行译码消除，对于那些会受到其它 用户干扰的用户的信号发射功率有一定的门限要求，即：

其中为用户u的标准化增益，P_tol为SIC解码门限功率。同一个子载波中信道增 益较小用户的信号会影响到信道增益较大用户的发射功率。

此外，在车联网系统中，车辆为了处理本地终端难以计算的任务，通常是任务量大或者需 要使用GPU计算的任务，会利用车载边缘计算(Vehicular Edge Computing：VEC)技术，将 任务卸载(即上传)给车辆附近的边缘节点(Road Site Unit:RSU)，边缘节点有着强大的计 算能力，可以处理车辆终端难以处理的任务。