中文引用格式: 王璐. 面向車(chē)聯(lián)網(wǎng)多播業(yè)務(wù)中斷概率約束的資源優(yōu)化研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,,2023,49(10):82-88.
英文引用格式: Wang Lu. Research on resource optimization for Internet-of-Vehicles multicast service with outage probability constraints[J]. Application of Electronic Technique,,2023,49(10):82-88.
0 引言
車(chē)聯(lián)網(wǎng)在智能交通系統(tǒng)[1]中應(yīng)用廣泛,,例如,在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中通過(guò)路邊單元實(shí)時(shí)發(fā)送交通數(shù)據(jù)給地面車(chē)輛,,從而提高城市交通的安全性[2],。然而,在智能交通系統(tǒng)中實(shí)時(shí)共享高質(zhì)量實(shí)況交通數(shù)據(jù)仍是一項(xiàng)有待商榷的問(wèn)題,,當(dāng)有緊急事故發(fā)生時(shí)車(chē)輛無(wú)法了解情況可能會(huì)造成更加嚴(yán)重的后果,。為此,本文提出了車(chē)聯(lián)網(wǎng)中基于單頻網(wǎng)絡(luò)(Single Frequency Network, SFN)技術(shù)[3]的交通信息傳輸方案,。
SFN技術(shù)可以同時(shí)同頻地將數(shù)據(jù)發(fā)送給車(chē)輛,,有節(jié)省頻譜資源、信號(hào)覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn),,近年來(lái)SFN技術(shù)發(fā)展得如火如荼,,為車(chē)聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸提供了契機(jī)。目前關(guān)于SFN多播資源分配的文獻(xiàn),,大多是考慮的靜態(tài)用戶,。在文獻(xiàn)[4]中,作者提出了基于功率的非正交復(fù)用技術(shù),,采用SFN技術(shù)將數(shù)據(jù)多播給中心單元用戶,,實(shí)現(xiàn)了地面移動(dòng)寬帶和電視廣播系統(tǒng)的融合,從而提高頻譜利用率;在文獻(xiàn)[5]中,,作者對(duì)靜態(tài)用戶進(jìn)行分組,,提出一種能夠找到接近最優(yōu)解的算法,從而提高了系統(tǒng)效用,;在文獻(xiàn)[6]中,,作者對(duì)靜態(tài)用戶分組,并考慮了視頻版本不同對(duì)用戶觀看視頻體驗(yàn)的影響,,提出了聯(lián)合優(yōu)化SFN集群形成,、用戶分組、視頻資源分配和比特率選擇的方案,,以實(shí)現(xiàn)最大化用戶的體驗(yàn)質(zhì)量(Quality of Experience, QoE),;在文獻(xiàn)[7]中,作者設(shè)計(jì)了360°視頻直播場(chǎng)景,,提出了VRCast方案,,從而提高了用戶接收視頻的質(zhì)量,并實(shí)現(xiàn)了用戶之間的公平性,。但上述文獻(xiàn)中都是基于用戶的瞬時(shí)狀態(tài),,沒(méi)有考慮用戶的移動(dòng)性,不適用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景當(dāng)中,,無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估不同時(shí)隙車(chē)輛的移動(dòng)位置,。
隨著5G技術(shù)的愈發(fā)成熟和即將到來(lái)的6G時(shí)代,自動(dòng)駕駛,、車(chē)輛通信[8]等新興技術(shù)高速發(fā)展,,研究人員對(duì)車(chē)輛的移動(dòng)性[9]進(jìn)行了深入研究,將可以實(shí)現(xiàn)快速,、高效,、合理地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,提高接收數(shù)據(jù)成功率,。目前已有文獻(xiàn)將重點(diǎn)放在根據(jù)車(chē)輛移動(dòng)性進(jìn)行資源分配,。在文獻(xiàn)[10]中,作者提出了聯(lián)合優(yōu)化任務(wù)卸載決策,、功率和帶寬分配的方案,,在降低信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)中斷概率的前提下,最小化系統(tǒng)總能耗,;在文獻(xiàn)[11]中,,作者提出了基于多智能體深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的資源分配框架,在降低SNR中斷概率的前提下,,通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化信道分配和功率控制,,來(lái)提高用戶服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)[12],。上述文獻(xiàn)雖然考慮了車(chē)輛的移動(dòng)性,但并未在SFN場(chǎng)景中考慮在有干擾基站的情況下產(chǎn)生信干噪比(Signal-to-Interference plus Noise Ratio, SINR)中斷概率的問(wèn)題,。本文針對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)中基于SFN技術(shù)的交通信息傳輸場(chǎng)景,,提出了資源分配方案來(lái)降低SINR中斷概率,最小化SFN中每個(gè)路邊單元(Road Side Unit, RSU)的傳輸功率,。
綜上所述,,本文主要貢獻(xiàn)有:(1) 采用了SFN技術(shù)將數(shù)據(jù)同時(shí)同頻發(fā)送給車(chē)輛,同時(shí)考慮車(chē)輛移動(dòng)性,,傳統(tǒng)的系統(tǒng)模型中只考慮靜態(tài)用戶,,本文模型在構(gòu)建MDP時(shí),考慮了車(chē)輛實(shí)時(shí)移動(dòng)位置坐標(biāo),、行駛速度等,,基于動(dòng)態(tài)的信道信息來(lái)優(yōu)化RSU的功率分配;(2) 傳統(tǒng)的SFN傳輸方案中并沒(méi)有考慮干擾基站對(duì)傳輸功率的影響,,本文在SFN場(chǎng)景中考慮在有干擾基站的情況下產(chǎn)生SINR中斷概率的問(wèn)題,;(3)采用基于好奇心驅(qū)動(dòng)的 DQN(C-DQN)資源優(yōu)化算法來(lái)求解,與其他強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法相比,,該算法收斂速度更快,收斂值更高,。
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作者信息:
王璐
(山西大學(xué) 物理電子工程學(xué)院,,山西 太原 030006)