1.一种车联网中基于NOMA的多任务卸载方法,所述方法包括:
初始化数据,确定请求卸载车辆用户数目、车辆用户的卸载任务和网络信道容量;判断请求卸载车辆用户数目是否超过网络信道容量,若未超过,车辆用户选择基于OMA的卸载方法进行任务卸载;若超过,车辆用户选择基于NOMA的卸载方法进行任务卸载;
其特征在于,所述车辆用户选择基于NOMA的卸载方法进行任务卸载具体包括:
在信道容量和最大可容许时延阈值的约束下,建立满足总任务传输时延最小化的目标函数,即基于NOMA的目标函数;所述基于NOMA的目标函数表示为:其中,T表示总任务传输时延,Q表示子信道容量,M表示每个子信道中的车辆用户数目,ti,j表示在第i个子信道中的第j个车辆用户的传输时延,Di,j表示第i个子信道中的第j个车辆用户的卸载任务,Ri,j为第i个子信道中的第j个车辆用户的任务上行传输速率,pi,j和pi,k分别为在第i个子信道中的第j个和第k个车辆用户的发射功率,hi,j和hi,k为在第i个子信道‑σ ‑σ中的第j个和第k个车辆用户的信道增益,(di.j) 和(di.k) 为在第i个子信道中的第j个和第k个车辆用户的路径损耗;σ表示路径损耗指数,B表示信道传输带宽,w表示噪声功率,C1是任务的传输时延不能超过最大可容许时延阈值的约束, 表示在传输过程中第i个子信道中的第j个车辆用户的最大可容许时延阈值;C2是车辆用户的发射功率的约束, 表示最大发射功率;
根据传输时延的倒数构建出效用函数,以车辆用户集合、子信道集合和效用函数构建出博弈论模型,在效用函数最大化下采用合作博弈算法获取最优用户分组;所述在效用函数最大化下采用合作博弈算法获取最优用户分组具体包括:
1)采用均匀信道差异分组策略初始化用户分组Sstart,并定义目前用户分组Scur=Sstart并计算出当前用户分组的效用函数Γ(Scur);所述均匀信道差异分组策略包括:将所有车辆用户按照信道增益降序排列,即h1≥h2≥"≥hN;选择将第{n,n+Q,n+2Q,"}个用户分成一组,其中n≤Q;最终将车辆用户分为Q组,即生成用户分组集合Sstart,n∈{1,2,...,N},N表示路边单元覆盖范围内的所有车辆用户数目;
2)顺序选择车辆用户Vi,生成与当前用户分组不同的新用户分组Snew,计算新用户分组的效用函数Γ(Snew),比较两个用户分组的效用函数Γ(Snew)与Γ(Scur)的大小,若Γ(Snew)>Γ(Scur),则Scur=Snew,否则Scur=Scur;
3)通过迭代操作2),直到任意选择车辆用户生成的新用户分组Snew计算出来的Γ(Snew)一直小于Γ(Scur),迭代终止,即得到最优用户分组;
采用基于最大时延约束和SIC接受机制特性的功率分配策略,为最优用户分组中的每个车辆用户分配最优发射功率;所述采用基于最大时延约束和SIC接受机制特性的功率分配策略,为最优用户分组中的每个车辆用户分配最优发射功率包括:对于第i个子信道的车辆用户集合Si={Vi,1,Vi,2,",Vi,M},依据SIC接受机制的特性,首先分配最后一个被解码车辆用户Vi,M,即信道增益最小的用户,由于最后一个解码,在解码max过程中不受其他用户的干扰,因此给其分配最大发射功率p ,即 pi,M表示第i个子信道中第M个车辆用户的发射功率;其次分配倒数第二个被解码的车辆用户Vi,M‑1,由于其只受最后一个车辆用户Vi,M的干扰,并且已分配好功率,则取同时满足最大时延约束和SIC接受机制特性的发射功率;依此类推,分别为所有车辆用户分配功率,其中,1≤i≤Q;
满足最大时延约束的发射功率的表示包括:
其中,pi′,m‑1表示第i个子信道中第m‑1个车辆用户满足最大时延约束的发射功率,hi,m‑σ表示在第i个子信道中的第m个车辆用户的信道增益,(di.m) 表示在第i个子信道中的第m个车辆用户的路径损耗,Di,m‑1表示第i个子信道中第m‑1个车辆用户的数据大小, 表示在传输过程中第i个子信道中的第m‑1个车辆用户的最大可容许时延阈值;
满足SIC接受机制特性的发射功率的表示包括:
其中,pi′,′m‑1表示第i个子信道中第m‑1个车辆用户满足SIC接受机制特性的发射功率,pi,m表示第i个子信道中第m个车辆用户的发射功率,ξ表示车辆用户Vi,m与Vi,m‑1之间的信息差异;
基于所述最优发射功率,同组车辆用户的任务在相同子信道上以非正交方式传输卸载,不同组的车辆用户在不同子信道上以互相正交方式传输卸载。
2.根据权利要求1所述的车联网中基于NOMA的多任务卸载方法,其特征在于,所述车辆用户选择基于OMA的卸载方法进行任务卸载包括不同的车辆用户在不同的子信道上以正交方式传输卸载,彼此之间不受干扰;其中各个车辆用户的上行传输速率公式表示为:其中,Ri表示车辆用户Vi的上行传输速率,pi表示车辆用户Vi的发射功率,hi表示车辆用‑σ
户Vi的信道增益,(di) 表示车辆用户Vi的路径损耗,di表示车辆用户Vi与路边单元之间的距离;车辆用户Vi与RSU之间的距离di的计算公式表示为:其中,H表示路边单元的高度,r表示路边单元的覆盖半径, 表示车辆用户Vi的初始位置。
3.根据权利要求1所述的车联网中基于NOMA的多任务卸载方法,其特征在于,所述同组车辆用户的任务在相同子信道上以非正交方式传输卸载,不同组的车辆用户在不同子信道上以互相正交方式传输卸载中其车辆用户的任务上行传输速率表示为: