[发明专利]一种面向B5G/6G全解耦蜂窝车联网的随机优化资源分配方法

权利要求书

1.一种B5G/6G全解耦蜂窝车联网的随机优化资源分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：针对网络中的两类用户，即时延敏感用户和高速率确保用户建立优化问题模型：

P1：

其中，τ_v表示时延敏感用户的数据传输时延；表示高速率确保用户在时间切片t内获得的速率，高速率确保型用户满足其服务质量要求的最小传输速率为R_mo，总传输速率满足大于R_m，其中R_m＝OR_mo；共U个用户，其中有V个时延敏感型用户，O个高速率确保型用户；共S个下行基站，每个下行基站都有A个子信道，每个子信道的可分配带宽为π(Hz)；共T个时间切片，C^t表示时间切片t的下行基站连接方案，D^t表示时间切片t的带宽资源分配方案；表示用户u在时间片t接入基站s；此时，该用户从该基站获得的带宽为表示用户u不接入基站s；用户最多能接入M个基站；

步骤2：利用李雅普诺夫漂移加惩罚算法，设计异质资源切片机制，构造步骤1中所提优化问题的求解框架：

首先构造高速率确保用户o在时间切片t的虚拟队列：

Q_o(t+1)＝max{Q_o(t)+R_m-R^t，0}

将求解问题转化为目标函数Π(C^t，D^t)：

其中L为时延敏感型用户需要的数据量；

在时间片t的开头，初始化队列的储备量为0，在每个时间片上执行如下步骤：

S1：通过求解目标函数被转化的问题P1确定最优基站连接方案和资源分配方案：

P2：(C^t*，D^t*)＝argminΠ(C^t，D^t)

S2：根据策略(C^t*，D^t*)更新虚拟队列

S3：判断时间片是否已经用完，若是则结束；否则，更新t＝t+1，返回步骤S1；

步骤3：在步骤2节构造的求解框架下，结合马尔科夫近似方法设计接入基站选择方法和频谱资源切片机制：

求得问题P2的近似最优解为：

其中全体配置(C^t，D^t)集合为β为正常数；设计一个连续时间的马尔科夫链，将作为其状态空间，其稳定分布最终为

步骤4：基于步骤3设计基于马尔可夫近似的车联网资源切片方法：

初始化虚拟队列，设置初始时刻的虚拟队列储备量为0，在每个时间片t＝1，2，3，…上，对U个用户分别执行如下步骤：

S1：在进入该时间片时，探测并收集数据，然后给网络中未被分配基站的用户随机生成连接方案C^t和带宽分配方案D^t；

S2：根据当前网络中的基站连接方案C^t和带宽分配方案Π^t计算出当前时隙的优化目标函数Π(C^t，D^t)；

S3：为每个用户计算倒计时θ_u，倒计时单位为ms，针对系统中的两类用户，设其倒计时θ_u是服从期望为指数分布的随机数，其中α为小于1的正常数；然后设置定时器开始计时；

S4：监听倒计时和时间片t哪个先结束，若某一用户的倒计时θ_u先于时间片结束，则找到此时网络中速率最低的用户，并为该用户随机分配和当前方案不同的下行基站服务组和带宽分配方案，结束其他所有用户的倒计时，重新更新用户的信道状态信息，然后返回到S2；若时间片t先结束，则进入到S5；

S5：令t＝t+1，更新虚拟队列储备量Q_o(t)，返回到S1。