1.一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:源车辆(Source Vehicle,SV)发送路由请求消息至路由管理中心(Route Management Center,RMC);
S2:RMC根据网络拓扑信息、认知车辆用户与主用户(Primary User,PU)传输范围及子信道使用状况,建模链路有效生存时间,确定SV与目的车辆(Destination Vehicle,DV)之间所有候选链路;
S3:建模候选链路传输时延;
S4:确定优化问题限制条件;
S5:基于链路传输时延最小化准则,实现SV及认知中继车辆(Relay Vehicles,RVs)功率及子信道分配方法;
S6:基于狄杰斯特拉算法,优化确定SV与DV之间路由策略;
S7:RMC发送功率、子信道分配及路由策略至SV及RVs,SV执行信息转发。
2.根据权利要求1所述的一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S2中,所述建模链路有效生存时间,确定SV与DV之间所有候选链路具体为:S201:令 为车辆Vi与Vj之间的链路,0≤i,j≤N+1,N为网络中RVs的数目,V0表示SV,VN+1表示DV,建模链路 使用子信道k对应链路有效生存时间为:Ti,j,k(t)=Ti,j(t)·min{Si,k,Sj,k},其中,Ti,j(t)为t时刻 的生存时间,建模为H为车辆最大通信范围,(xi(t),yi(t))和(xj(t),yj(t))分别为Vi与Vj在t时刻的位置坐标,vi(t)和vj(t)分别为Vi与Vj在t时刻的运动速度,Si,k和Sj,k分别描述Vi与Vj在子信道k的稳定性,建模为 其中,di,k为认知用户Vi到第k个PU的距离;设第k个PU使用第k个子信道,1≤k≤K,K为系统可获得子信道总数,D为主用户最大通信范围,μk为子信道k被占用的概率,建模为 其中, 为第k个PU占用子信道k的时间, 为子信道k空闲时间;
S202:确定V0的候选链路集合为 其中,T
(min)为由SV业务特性确定的最小链路生存时间。
3.根据权利要求1所述的一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S3中,所述建模候选链路传输时延具体为:候选链路Li,j的传输时延建模为: 其中,xi,j,k为Li,j的子信道分配变量,xi,j,k=1表示为Li,j分配第k个子信道,否则,xi,j,k=0;Di,j,k为Li,j使用子信道k进行数据传输对应的传输时延,建模为 S为V0拟传输数据包大小,Ri,j,k为Li,j在子信道k的传输速率,建模为: 其中,B为PU的子信道带宽,即SV及认知RVs所共用的子信道带宽,Pi,j,k及hi,j,k分别为Li,j使用子信道k时SV及认知RVs的发送功率和信道增益, 为第k个PU的发送功率, 为第k个PU使用子信道k时到链路Li,j接收端的信道增益,σ2为信道噪声功率。
4.根据权利要求1所述的一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S4中,所述优化问题限制条件具体为:(1)发送功率限制:根据PU最小传输速率需求: 其中, 表示第k个PU的最小传输速率需求, 表示第k个PU的传输速率,建模为 其
中, 表示第k个PU的信道增益, 表示Li,j发送端到PU接收端的信道增益,则(2)最小传输速率限制:认知用户在链路Li,j的传输速率需满足Ri,j≥R(min),其中,Ri,j建(min)模为: R 为SV的业务最小传输速率需求,0≤i,j≤N+1,i≠j;
(3)子信道分配限制:基于SV及认知RVs发送端硬件限制,假设Li,j最多分配一个子信道,即:(4)路由选择限制:建模SV路由选择限制条件为: DV相邻节点路由选择限制条件为: 认知RVs路由选择限制条件为:
5.根据权利要求1所述的一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S5中,所述基于链路传输时延最小化准则,实现SV及认知中继车辆功率及子信道分配方法具体为:在满足步骤S4中的优化限制条件下,首先优化求解SV及认知RVs的发送功率,令xi,j,k=
1,即假设SV或认知RVs占用第k个子信道在Li,j进行数据传输,基于Li,j传输时延最小化准则,优化确定SV或认知RVs的发送功率策略 对应最优传输时延为给定优化功率策略 进而优化求解子信道分配策略xi,j,k,建模Li,j传输时延为 基于传输时延最小化优化确定Li,j的子信道分配策略,即
6.根据权利要求1所述的一种认知车辆网络联合路由选择及资源分配方法,其特征在于:在步骤S6中,所述基于狄杰斯特拉算法,优化确定SV与DV之间路由策略具体为:将认知车辆网络拓扑建模为带权有向图G=(V,E,W),其中,V为车辆节点集合,V={SV,RV1,...,RVN,DV},E为候选链路集合,E={Li,j},W为SV及认知RVs在Li,j采用最优子信道及优化功率传输对应的传输时延集合, 建模SV与DV之间路由传输时延为基于狄杰斯特拉算法,优化确定SV与DV之间传输时延最小的路由,即