[发明专利]一种热点区域按需覆盖的车载基站智能轨迹规划方法

权利要求书

1.一种热点区域按需覆盖的车载基站智能轨迹规划方法，其特征在于，包括步骤如下：

S1，对不同的动态热点流量区域进行分类识别，采用K-means聚类方法将业务分成N个业务簇，由N个车载移动基站一一对应为N个业务簇提供通信服务；

S2，根据业务流量的时空分布，对车载基站的数据传输速率、覆盖和容量进行分析；

S3，以最大化网络容量与业务需求的匹配度为目标，采用贪心搜索算法建立最优化模型，对车载移动基站的轨迹进行规划；

所述步骤S1中，在第t个时隙中，第i个车载基站服务的业务簇用表示，最优通信位置定义为K是簇心个数；设通信传输的总服务时间为T，表示每个时隙内业务簇的位置坐标，车载基站的移动速度为V，表示其位置，定义道路网络集合为：

因此，车载基站在移动过程中的位置约束表示为：

设每个业务簇的面积为对于每个热点区域，其业务需求数服从参数为的泊松过程；令N(t)表示在时间(0,t]内热点区域发起的业务需求数，那么对于任意t≥0和Δt≥0都有：

其中，Δt是时间区间的长度；在区间(0,t]内热点区域发起的平均业务需求数为其中t为任意时刻；

则在单位时间内，热点区域发起的平均业务需求数为

所述步骤S2中，设定业务簇内的所有业务均在一个时隙中完成，传输速率由车载基站的发射功率决定；

设车载基站与业务簇通信的带宽固定为B，车载基站的最大发送功率为P_max，所以第i个车载基站对第个业务簇在第t个时隙通信时的瞬时速率为：

其中，是第i个车载基站在第t个时隙分配给第N_i个业务簇的发送功率，σ²是噪声功率谱密度，是天线增益，

车载基站与业务簇之间LoS链路和NLoS链路的路径损耗分别是：

其中，f_c是载波频率，c是光速，是车载基站到业务簇之间的距离η_LoS和η_NLoS分别是LoS链路和NLoS链路的平均附加损耗；

车载基站与业务簇之间发生LoS链路的连接概率为：

其中，a和b是取决于环境的常数，h_i分是第i个车载基站天线高度；同理，NLoS链路的连接概率是P_NLoS＝1-P_LoS；

只考虑平均路径损耗，则有

其中，PL_LoS为LoS链路的连接概率，PL_NLoS为NLoS链路的连接概率，

所述步骤S3中，网络容量与业务需求的匹配度表示为：

其中，表示第t个时隙内的业务总需求：

表示业务簇N_i在第t个时隙内某一位置的业务需求；

C_N，F((x_N，F，y_N，F)，t)表示N个车载基站和F个固定基站在第t个时隙内所能提供的总容量；

Δ是一个可调参数，表示网络中业务总需求对网络容量的容忍度；

所述步骤S3中，采用贪心搜索算法建立的最优化模型如下：

其中，约束C1表示车载基站和固定基站通过的网络容量要高于业务需求，约束C2表示对每个车载基站发送功率的约束，约束C3表示对每个车载基站覆盖的约束，约束C4表示确保车载基站在移动过程中不超过最大移动速度。