CN110535517A - 一种车车通信的波束成形计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种车车通信的波束成形计算方法及系统。该方法包括在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。本发明实施例通过采用双时隙传输方式，以最大化系统总速率与具有权重的功率消耗的差值为目标，求解两个时隙中源车和中继的波束成型矩阵，最终得到最优解，使得在高速传输场景下具有较好的性能。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种车车通信的波束成形计算方法及系统。
背景技术
高速铁路的快速发展给人们提供了便利的出行工具，但是，随着铺设更的铁路线路越来越多，车与车之间的通信也越来越频繁，给车车通信网络也带来了巨大的压力。
由于目前建设的错综复杂的铁路网线要承载大量的铁路运输资源，必然也需要占用大量的通信资源，使得列车与基站之间，基站到中心控制单元之间进行频繁的通信交互，占用了大量的传输和交换资源，各类通信设备长期处于高能耗消耗的状态，而没有一个系统有效的进行通信资源整合，能使传输资源下降，降低通信功率消耗。
如何为错综复杂的线路上的车辆分配资源、如何降低越来越多的车辆节点的通信成本较少、如何减轻中心控制单元的压力，成为目前车车通信的亟需解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种车车通信的波束成形计算方法及系统，用以解决现有技术中车车通信占用大量通信资源，传输能耗高的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种车车通信的波束成形计算方法，包括：
在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；
在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；
其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
其中，待第一时隙结束，中继点向中心控制单元上传所述源车的信息状态，而到回程链路的最大容量为预设值。
其中，包括：
第一波束成形方案对应的矩阵为
第二波束成形方案对应的矩阵为
其中，为列车k向第l个基站发送信息时的波束成型向量，为第l个基站向目的车k发送信息时的波束成型向量，为列车k向第l个基站发送信息时的波束成形向量集合。
其中，所述系统总速率与功耗差值最大化模型包括系统总速率与功耗差值最大化目标函数；
其中，所述系统总速率与功耗差值最大化目标函数如下所示：
式中，αk为权重值，表示第k对列车传输消息的优先级权重，表示所述第一时隙源车的发送功耗，表示第二时隙转发的速率，即两时隙的实际接收速率，表示源车和目标车的对数。
其中，所述系统总速率与功耗差值最大化模型还包括回程链路限制条件：
式中，Cl为所述预设值，为回程链路功耗的示性函数，为第一时隙结束时基站的到达速率。
其中，所述系统总速率与功耗差值最大化模型还包括如下限制条件：
式中，表示第一时隙中继基站发送的速率，表示第二时隙中继转发的速率，表示第二时隙的接收信号干扰噪声比，λ表示阈值。
其中，所述第一波束成形矩阵中，当时，表示在第一时隙中，第l个中继基站未向列车k提供中继传输服务；
当时，表示在第一时隙中，第l个中继基站向列车k提供中继传输服务；
所述第二波束成形矩阵中，当时，表示在第二时隙中，第l个中继基站未向列车k提供中继传输服务；
当时，表示在第二时隙中，第l个中继基站向列车k提供中继传输服务。
第二方面，本发明实施例提供一种车车通信的波束成形计算系统，包括：
接收模块，用于在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；
转发模块，用于在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；
其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：
存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述一种车车通信的波束成形计算方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一项所述一种车车通信的波束成形计算方法的步骤。
本发明实施例提供的一种车车通信的波束成形计算方法及系统，通过采用双时隙传输方式，以最大化系统总速率与具有权重的功率消耗的差值为目标，求解两个时隙中源车和中继的波束成型矩阵，最终得到最优解，使得在高速传输场景下具有较好的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于下行链路的车车传输场景图；
图2为本发明实施例提供的一种车车通信的波束成形计算方法流程图；
图3为本发明实施例提供的信息传输过程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种车车通信的波束成形计算系统结构图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于现有技术中车车通信场景中占用了大量的通信资源，使得列车与基站之间，基站到中心控制单元之间进行频繁的通信交互，占用了大量的传输和交换资源，各类通信设备长期处于高能耗消耗的状态。本发明针对上述的挑战提出了两个思路：(1)提出了一种具有稀疏性的分布式天线架构，轨旁基站只通过部分分布式天线向中心控制单元上传信息，这样相对比集中式天线来说耗能较少。(2)考虑到通信车辆节点越来越密集，回程链路的上传频繁，给中心控制单元带来较大的压力，提出了具有回程链路限制的系统优化。
图1为本发明实施例提供的基于下行链路的车车传输场景图，如图1所示，进行如下定义：
考虑一个具有L个轨旁中继基站以及k对列车的的下行链路，其中每个基站具有M条发射天线，每辆列车具有M条接收天线，所有轨旁基站通过回程链路连接到中心控制单元。源车在两个时隙内完成与目的列车的通信：即在第一个时隙中，源车sk通过若干个中继基站的协作传输以某一预编码发送信息xs，中继采用DF解码转发方式，在成功解码的前提下，第二个时隙中继基站向目的列车以某一预编码发送解码信息。需要注意的是，在第一个时隙结束时，轨旁的分布式中继向中心控制单元上传源车的信息状态，其中中继到中心控制单元的回程链路可接受的最大容量为Cl。
图2为本发明实施例提供的一种车车通信的波束成形计算方法流程图，如图2所示，包括：
S1，在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；
S2，在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；
其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
具体地，本发明实施例提出了一种双时隙的传输场景，源车以某一预编码向中继基站簇传输信息，也就是基于第一波束成形方案发送信息，在第二个时隙中，协作中继簇以某一预编码对消息进行转发，目的车获得了一定大小的到达速率，也就是基于第二波束成形方案转发消息。基于以上的双时隙传输场景，考虑到所提出的车车通信系统的系统总速率与源车的功率消耗，以最大化系统总速率与具有权重的功率消耗的差值为目标，对两个时隙源车和中继的波束成型矩阵进行求解。
本发明实施例提供的一种车车通信的波束成形计算方法及系统，通过采用双时隙传输方式，以最大化系统总速率与具有权重的功率消耗的差值为目标，求解两个时隙中源车和中继的波束成型矩阵，最终得到最优解，使得在高速传输场景下具有较好的性能。
在上述实施例的基础上，还包括：
待第一时隙结束，中继点向中心控制单元上传所述源车的信息状态，而到回程链路的最大容量为预设值。
具体为，在第一个时隙结束时，中继基站簇将源车的发送状态上报给中心控制单元，且中继到中心控制单元具有回程链路消耗限制，规定了在第一个时隙结束时，轨旁的分布式中继向中心控制单元上传源车的信息状态，其中中继到中心控制单元的回程链路可接受的最大容量为Cl。
在上述实施例基础上，包括：
第一波束成形方案对应的矩阵为
第二波束成形方案对应的矩阵为
其中，为列车k向第l个基站发送信息时的波束成型向量，为第l个基站向目的车k发送信息时的波束成型向量为列车k向第l个基站发送信息时的波束成形向量集合。
其中，所述第一波束成形矩阵中，当时，表示在第一时隙中，第l个中继基站未向列车k提供中继传输服务；
当时，表示在第一时隙中，第l个中继基站向列车k提供中继传输服务；
所述第二波束成形矩阵中，当时，表示在第二时隙中，第l个中继基站未向列车k提供中继传输服务；
当时，表示在第二时隙中，第l个中继基站向列车k提供中继传输服务。
在上述实施例定义了双时隙传输后，需要对每个时隙的波束成形向量作出详细的定义。用表示目标列车k向第l个基站发送信息时的波束成型向量，由于中继基站通过协作传输的方式向目标列车传输信息，用矩阵表示第一个时隙用户k给中继基站发送信息时的波束成型方案对应的矩阵。其中，右上角的数字代表变量的时隙状态。当时，表示在时隙一内第l个中继基站未为用户k提供中继传输服务，当表示在时隙一内第l个中继基站为用户k提供了协作传输服务。同理，用表示协作基站簇在第二个时隙转发信息时的波束成型方案对应的矩阵。当时，表示在时隙二内第l个中继基站未为用户k提供中继传输服务，当表示在时隙二内第l个中继基站为用户k提供了协作传输服务。
在上述实施例定义的系统模型基础上，进一步定义信息的传输模型，包括：
所述系统总速率与功耗差值最大化目标函数如下所示：
式中，αk为权重值，表示第K对列车传输消息的优先级权重，表示所述第一时隙源车的发送功耗，表示第二时隙转发的速率，即两时隙的实际接收速率，表示源车和目标车的对数。
所述系统总速率与功耗差值最大化模型还包括回程链路限制条件：
式中，Cl为所述预设值，为回程链路功耗的示性函数，为第一时隙结束时基站的到达速率。
其中，所述系统总速率与功耗差值最大化模型还包括如下限制条件：
式中，表示第一时隙中继基站发送的速率，表示第二时隙中继转发的速率，表示第二时隙的接收信号干扰噪声比，λ表示阈值。
图3为本发明实施例提供的信息传输过程示意图，如图3所示，具体的传输模型建立过程为，在第一个时隙中，K个源车同时向分布式中继基站发送信息，然后通过中继基站的解码转发，在第二个时隙基站将转码后的信息发送给对应的目的列车。由于在第一个时隙结束时，中继基站需要通过回程链路将收到的信息上传给中心控制单元，上传任务需要一定的耗能，为了节约回程耗能，期望每个用户仅有较少的基站为其提供协作传输服务，因此波束成形矩阵是稀疏的。用表示在第一个时隙结束时，中继基站簇接收到的信息，即：
其中，是服从高斯分布的噪声信号，用分别表示第一时隙源车sk到中继基站簇，源车sj到中继基站簇的信道增益。假设原信号的信息量为1，即||sk||2＝1，则中继基站簇的接收信号干扰噪声比表达式为：
根据香农定理，第一时隙结束时，中继基站可接收到的最大速率为:
在第二个时隙结束时，中继基站簇向目的列车发送信息，用表示在第二个时隙结束时目的列车收到的信息,则：
其中分别表示第二时隙中继基站簇到目的列车K、中继基站簇到目的列车j的信道增益，公式(4)中第一项代表目的列车收到了来自中继基站的有用信息、第二项是来自中继发送给其他车的干扰信息，第三项是高斯噪声。则目的车dk的接收信号干扰噪声比为：
用表示第二时隙结束时目的车dk可接收到的最大速率，根据香农公式：
根据解码转发(Decode-and-Forward)准则可知，中继对信号进行解码转发时，能正确解码转发的前提条件是，转发后的第二跳速率小于转发前的第一跳的速率，用下列式子表示两者的约束关系：
至此，两个时隙内源车到目的车的传输过程全部建立完成。在所提出的网络场景和传输模式下，考虑回程链路限制以及传输链路的SINR的限制，对车车通信系统的性能进行优化。综上所述，得出基于双时隙的具有回程链路限制的分布式车车通信系统的优化问题模型：
其中αk为权重值，表示第K对列车传输消息的优先级权重，C1表示协作基站簇将源车状态信息上传给中心控制单元时，回程链路具有Cl的容量限制，C2表示第二时隙速率必须小于第一时隙速率，C3和C4表示为了保证传输质量，两个时隙链路的SINR值必须大于某一阈值λ。
下面是对上述优化问题模型问题求解的具体实施例：
由系统模型和传输模型推导建立的系统优化问题模型需要进一步求解，公式(8)中优化问题模型的目标函数不是关于的凸函数，且C1的约束条件示性函数也不是一个凸约束，所以这是一个非凸优化问题，直接求解是非常困难的。因此，在后续的求解过程中，主要是对目标函数做了基于最小均方误差(Minimum Mean Squared Error，简称MMSE)算法的凸变换，对示性函数进行凸松弛，同时对SINR的形式变换成易于计算的形式，最后利用MATLAB的凸优化工具对两个变量进行迭代求解，从而得出使得系统最优的波束成形方案。
一、对示性函数的凸处理
示性函数是不连续且是非凸的，所以有必要对C1的形式进行凸化处理，限制条件C1中的示性函数可以用0范数等效地表示：
关于l0的优化问题是NP-hard问题，而l1范数是l0范数的最优凸近似，因此常将l0范数转换为一个凸的带有权重的l1范数问题。利用l1范数凸函数的性质，实现多项式时间内的稀疏重构，即：
其中xi表示向量x中的第i个分量，βi是与xi相关的权重。通过选择合适的权重βi，的形式可以有效地代替||x||0。根据公式(10)，可以得到：
将公式(11)代入公式(9)，可以得到示性函数的凸近似形式：
将公式(12)代入C1中，所以C1的形式变为：
其中由下式迭代更新：
其中τ＞0是小的正则化因子，的值由上一次的迭代得到。权重更新法则公式(14)的思想是：通过选择与成反比的那些为列车k服务的具有较低的发射功率的中继基站将拥有较大的权重从系统的耗能角度来看，具有较低发射功率的基站会有较大的可能为用户提供服务，而当该基站具有较大的权重时，其发射功率会被迫进一步减小，最终可能退出为列车对k的传输信息任务。
进一步地，提出一个简单的迭代算法，用于变量和其近似为l1范数的权重按照以下步骤进行以下更新迭代算法：
1、设置迭代次数为a，且令初始的权重
2、解决带权重值的解决带权重值的l1范数的优化问题：的优化问题；
3、更新新的权重：
4、当收敛时，停止迭代，否则继续步骤2。
二、对SINR形式的变换
观察限制条件C3，为了方便计算，将原式变换形式为：
三、对两个时隙的速率进行变换
观察限制条件C2，两个时隙的变量是耦合的，为了方便求解，对该式进行适当变换，如下所示：
即：
也就是：
得到：
其中，
四、基于MMSE算法的目标函数的处理
由于目标函数不是凸函数，需要进一步对目标函数进行凸变换，继续采用基于MMSE算法的目标函数凸变换方法。
将目标函数转化为：
其中ak为加权矩阵，可以由Emmse得到：
设信号sk的MMSE估计为则信号sk的MMSE均方误差为：
其中为接收波束成型矩阵，最优接收波束成型矩阵由MMSE解得到：
其中
且
由于公式(22)中后两项在实际计算中是确定的值，所以将目标函数简化，问题模型进一步变为：
至此，已经完成了对问题模型的凸变换。可以看出，问题中包括了两个循环，一个是内部循环：限制条件C1中和的迭代求解问题，另外一个是外部循环：基于MMSE算法的权重矩阵ak与的迭代循环。由于限制条件C2中两个待求变量和是耦合的，所以考虑和的迭代求解的方法，即先求出变量然后将固定，求解变量
下面列出问题求解的伪代码：
基于回程链路限制系统优化算法，首先将如下参数进行初始化： 再进行循环算法：
1、固定根据公式(23)求出MMSE的接收矩阵
2、根据公式(24)求解矩阵Kk；
3、根据公式(25)求解对应的MSE矩阵
4、根据公式(21)更新矩阵
5、根据上一步骤的矩阵以及固定的求解最优的传输波束成型矩阵
6、根据步骤4中求解的以及步骤5中得到的求解
7、根据公式(2)计算
8、更新以及根据公式(14)更新
直至收敛，即结束流程。
本发明实施例提供的一种车车通信的波束成形计算方法及系统，通过采用双时隙传输方式，以最大化系统总速率与具有权重的功率消耗的差值为目标，求解两个时隙中源车和中继的波束成型矩阵，最终得到最优解，使得在高速传输场景下具有较好的性能。
图4为本发明实施例提供的一种车车通信的波束成形计算系统结构图，如图4所示，包括：接收模块41和转发模块42；其中：
接收模块41用于在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；转发模块42用于在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
具体地，中继基站的接收模块41接收到源车以某一预编码向中继基站簇传输的信息，也就是源车基于第一波束成形方案发送信息，在第二个时隙中，中继基站的转发模块42以某一预编码对消息进行转发，目的车获得了一定大小的到达速率，也就是中继基站基于第二波束成形方案转发消息。基于以上的双时隙传输场景，考虑到所提出的车车通信系统的系统总速率与源车的功率消耗，以最大化系统总速率与具有权重的功率消耗的差值为目标，对两个时隙源车和中继的波束成型矩阵进行求解。
在上述实施例的基础上，还包括：上传模块43，用于待第一时隙结束，中继基站向中心控制单元上传所述源车的信息状态，其中到中心控制单元的回程链路的最大容量为预设值。
具体地，在第一个时隙结束时，中继基站簇的上传模块43将源车的发送状态上报给中心控制单元，且中继基站到中心控制单元具有回程链路消耗限制，规定了在第一个时隙结束时，轨旁的分布式中继基站向中心控制单元上传源车的信息状态，其中中继到中心控制单元的回程链路可接受的最大容量为Cl。
本发明实施例提供的系统用于执行上述对应的方法，其具体的实施方式与方法的实施方式一致，涉及的算法流程与对应的方法算法流程相同，此处不再赘述。
本发明实施例通过引入分布式中继传输，将车车通信分为两个时隙，并考虑到所提出的车车通信系统的系统总速率与功率消耗，通过最大化系统总速率与具有权重的功率消耗的差值，从网络效用最大化的角度求解了两个时隙的波束成型矩阵。通过仿真表明，相比于传统的传输场景，本文提出的方法在高速场景下有较好的性能
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行如下方法：在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种车车通信的波束成形计算方法，其特征在于，包括：
在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；
在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；
其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
2.根据权利要求1所述的一种车车通信的波束成形计算方法，其特征在于，还包括：
待第一时隙结束，中继点向中心控制单元L传所述源车的信息状态，而到回程链路的最大容量为预设值。
3.根据权利要求1所述的一种车车通信的波束成形计算方法，其特征在于，包括：
第一波束成形方案对应的矩阵为
第二波束成形方案对应的矩阵为
其中，为列车k向第l个基站发送信息时的波束成型向量，为第l个基站向目的车k发送信息时的波束成型向量，为列车k向第l个基站发送信息时的波束成形向量集合。
4.根据权利要求3所述的一种车车通信的波束成形计算方法，其特征在于，所述系统总速率与功耗差值最大化模型包括系统总速率与功耗差值最大化目标函数；
其中，所述系统总速率与功耗差值最大化目标函数如下所示：
式中，αk为权重值，表示第k对列车传输消息的优先级权重，表示所述第一时隙源车的发送功耗，表示第二时隙转发的速率，即两时隙的实际接收速率，表示源车和目标车的对数。
5.根据权利要求4所述的一种车车通信的波束成形计算方法，其特征在于，所述系统总速率与功耗差值最大化模型还包括回程链路限制条件：
式中，Cl为所述预设值，为回程链路功耗的示性函数，为第一时隙结束时基站的到达速率。
6.根据权利要求4所述的一种车车通信的波束成形计算方法，其特征在于，所述系统总速率与功耗差值最大化模型还包括如下限制条件：
式中，表示第一时隙中继基站发送的速率，表示第二时隙中继转发的速率，表示第二时隙的接收信号干扰噪声比，λ表示阈值。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的一种车车通信的波束成形计算方法，其特征在于，包括：
所述第一波束成形矩阵中，当时，表示在第一时隙中，第l个中继基站未向列车k提供中继传输服务；
当时，表示在第一时隙中，第l个中继基站向列车k提供中继传输服务；
所述第二波束成形矩阵中，当时，表示在第二时隙中，第l个中继基站未向列车k提供中继传输服务；
当时，表示在第二时隙中，第l个中继基站向列车k提供中继传输服务。
8.一种车车通信的波束成形计算系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于在第一时隙中，接收来自源车基于第一波束成形方案发送的信息；
转发模块，用于在第二时隙中，基于第二波束成形方案向目的车转发所述信息；
其中，所述第一波束成形方案和所述第二波束成形方案是基于系统总速率与功耗差值最大化模型获取的；所述系统总速率与功耗差值最大化模型用于最大化所述第二时隙的系统转发总速率和所述第一时隙的发送功耗之间的差值。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述一种车车通信的波束成形计算方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种车车通信的波束成形计算方法的步骤。
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