隨著5G移動(dòng)通信系統(tǒng)市場(chǎng)化日益成熟,車聯(lián)網(wǎng)作為其重要組成部分引起了眾多關(guān)注。在高速移動(dòng)環(huán)境中,面向不同移動(dòng)速度的各類用戶能夠提供高速率、高可靠、低時(shí)延的移動(dòng)通信是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。本文研究在車聯(lián)網(wǎng)中基站向車輛用戶和靜態(tài)用戶提供聯(lián)合通信的吞吐量最大化問(wèn)題。利用不同移動(dòng)速度用戶的信道狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)特征差異化的特點(diǎn),設(shè)計(jì)一種基于分層調(diào)制技術(shù)的多用戶復(fù)用傳輸方案。為了滿足兩類用戶業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求和隨機(jī)到達(dá)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)隊(duì)列的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)跨層資源管理策略,包括:接入控制策略、低復(fù)雜度的用戶調(diào)度方案和設(shè)計(jì)的多用戶復(fù)用傳輸方案。針對(duì)多用戶調(diào)度策略,給出了兩種多用戶調(diào)度算法,分別是最優(yōu)的窮舉搜索算法和次優(yōu)的啟發(fā)式搜索算法。仿真結(jié)果可以證明低復(fù)雜度的啟發(fā)式搜索算法幾乎能夠達(dá)到和窮舉搜索算法相同的吞吐量。在滿足每個(gè)用戶業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)隊(duì)列穩(wěn)定性的條件下,該跨層資源管理策略揭示了吞吐量和傳輸時(shí)延之間的權(quán)衡關(guān)系。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2020,15(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：16 頁(yè)

【部分圖文】：

基站和車輛之間移動(dòng)通信示意圖

考慮車聯(lián)網(wǎng)中信道隨機(jī)變化和不同類型用戶業(yè)務(wù)隨機(jī)到達(dá)的特點(diǎn)，本文研究動(dòng)態(tài)跨層資源管理問(wèn)題，聯(lián)合優(yōu)化接入控制，用戶調(diào)度和資源分配。為了清晰地描述動(dòng)態(tài)跨層資源管理問(wèn)題，首先設(shè)計(jì)一個(gè)跨層優(yōu)化資源管理系統(tǒng)框架，如圖2所示，然后針對(duì)每一層的系統(tǒng)模塊展開(kāi)具體的闡述�？鐚淤Y源管理需要聯(lián)合考慮各層的動(dòng)態(tài)特性和層間的交互行為，根據(jù)不同類型用戶業(yè)務(wù)的QoS要求、多址接入(Multiple Access Control,MAC)層的隊(duì)列狀態(tài)信息和物理層的信道狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的管理和分配有限的系統(tǒng)資源。例如:接入控制管理、用戶調(diào)度管理、傳輸方案管理，其中接入控制管理負(fù)責(zé)系統(tǒng)中不同種類用戶業(yè)務(wù)的準(zhǔn)入，用戶調(diào)度管理決定最優(yōu)用戶或用戶組的選擇，傳輸方案管理決定系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)隙的傳輸能力�？鐚淤Y源管理系統(tǒng)中核心模塊是調(diào)度控制器。它的工作流程是:在t時(shí)隙開(kāi)始的時(shí)候，調(diào)度控制器根據(jù)t-1時(shí)隙調(diào)度算法的計(jì)算結(jié)果，控制新到達(dá)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)入到MAC層中對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)隊(duì)列的比特?cái)?shù)量，這里假設(shè)每個(gè)用戶只有一種業(yè)務(wù)并且具有單獨(dú)的業(yè)務(wù)隊(duì)列。調(diào)度控制器根據(jù)所有靜態(tài)用戶和車輛用戶的業(yè)務(wù)隊(duì)列狀態(tài)信息、業(yè)務(wù)的QoS要求以及每個(gè)用戶當(dāng)前的CSI，選擇一個(gè)用戶或者兩個(gè)不同類型的用戶進(jìn)行傳輸，并且給不同的用戶分配最優(yōu)的發(fā)射功率和從業(yè)務(wù)隊(duì)列中離開(kāi)的業(yè)務(wù)比特?cái)?shù)量，從而保證整個(gè)系統(tǒng)中業(yè)務(wù)隊(duì)列的穩(wěn)定和吞吐量效用值最大化。

經(jīng)過(guò)格雷碼映射之后的分層4/16正交幅度調(diào)制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)的星座圖如圖3所示。星座圖的第一層是由虛擬的4-QAM構(gòu)成，也就是圖中的4個(gè)灰色星座點(diǎn)。d1表示灰點(diǎn)之間的歐氏距離。星座圖的第二層是由16-QAM構(gòu)成，也就是圖中的白色星座點(diǎn)。d2表示在第二層中相同象限內(nèi)白色星座點(diǎn)之間的歐氏距離，它決定第二層分配的業(yè)務(wù)比特的誤比特率。類似地，d3表示在第二層中相鄰象限內(nèi)白色星座點(diǎn)之間的歐氏距離，它決定第一層分配的業(yè)務(wù)比特的誤比特率并且d3≥d2。這種分層調(diào)制技術(shù)可以擴(kuò)展到更多層級(jí)的調(diào)制方案，從而為更多類型的用戶提供同時(shí)傳輸?shù)哪芰10]。由于本小節(jié)是在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)討論如何合理地分配不同用戶的傳輸比特和發(fā)射功率，為了閱讀的簡(jiǎn)潔，時(shí)隙索引t可以被暫時(shí)省略。根據(jù)文獻(xiàn)[11]中的結(jié)論，分配給第二層比特的發(fā)射功率可以表示為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]車聯(lián)網(wǎng)安全消息傳輸?shù)陌踩匝芯縖J]. 左明慧,鄭成增.  中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2019(05)



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