CN115190544A - 基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法 - Google Patents

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CN115190544A CN202210805504.5A CN202210805504A CN115190544A CN 115190544 A CN115190544 A CN 115190544A CN 202210805504 A CN202210805504 A CN 202210805504A CN 115190544 A CN115190544 A CN 115190544A
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Abstract

本发明提供一种基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，首先，基站在根据各V2I用户服务类型的QoS指标传输速率将同一服务QoS等级的V2I用户归并于同一切片组，同一V2I切片组内的各V2I用户可在当前SPS周期内实现时频资源块的共享。同时，V2V用户通过建立V2V NOMA簇与V2I切片组共享频谱资源。为克服车辆高速移动性所带来的的CSI无法获取问题，基站采用基于地理位置的V2V用户分簇方法以提升NOMA多用户检测技术SIC的解码有效性。此外，基站根据V2I切片组与V2V NOMA簇的位置关系，实现V2V NOMA分簇与V2I切片组的频谱资源匹配共享的联合优化。本发明将网络切片分组方法与NOMA应用于车联网广播通信下行链路场景中，为车联网信道快速时变场景下的QoS服务设计提供了新思路。

Description

基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于QoS(quality of service，服务质量)的车联网网络切片与NOMA(non-orthogonal multiple access，非正交多址接入)分簇联合优化方法。
背景技术
车联网中存在多种服务类型，包括V2I(vehicle-to-infrastructure，车辆与基础设施通信)、V2V(cehicle-to-vehicle，车辆与车辆通信)及V2P(vehicle-to-pedestrian，车辆与行人通信)等。各类型车联网服务存在不同的服务需求。V2I、V2P用户对数据传输速率有较高需求，而V2V用户使用的时间敏感性应用程序，如：合作意识消息、分布式环境通知消息等，对短时隙内的高可靠性低传输时延通信存在严格需求。车联网对于传输速率、用户连接数目、时延及可靠性等方面的需求可能会导致5G网络不能被充分利用。基于SDN(software defined network，软件定义网络)与NFV(network functionsvirtualization，网络功能虚拟化)的网络切片与NOMA(non-orthogonal multipleaccess，非正交多址接入)可能为车联网QoS(quality of service，服务质量)服务带来更多机遇。
基于QoS的车联网网络切片对网络切片的方式存在优化需求。此外，在车辆密集场景下，车联网存在空口供应不足的问题。因此有必要开发一种基于QoS的车联网网络切片分组与NOMA分簇联合优化方法。现有文献大多数研究的V2I切片分组方法多数是静态分组方式，静态分组方式难以完全利用基站覆盖范围内移动用户的通信需求特征的问题，而车联网场景下，由于车辆移动性较高，基站覆盖范围内的各车辆用户QoS存在时空双维度的快速变化，因而一劳永逸的静态分组方式存在频谱利用率降低的问题。此外，NOMA在提升车联网频谱利用率及扩充空间接口等方面具备潜力。而现有研究的NOMA分簇存在单个NOMA簇规模受限，以及集中式的基于用户信道状态信息等问题，车联网中车辆密度具有时变性，且基站无法完全获知车辆的信道状态信息，因此车联网中NOMA分簇仍待充分研究。
发明内容
技术问题：本发明目的在于提供一种基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，以解决上述的技术问题。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法具体如下：
步骤1、基站在半正定调度SPS(semi-persistent scheduling)前半段根据各车辆与基础设施通信V2I(vehicle-to-infrastructure)用户的服务质量QoS(quality ofservice)指标传输速率将同一服务QoS等级的V2I用户归并于同一V2I切片组；基站对其覆盖范围内的V2I用户进行QoS指标传输速率分级，首先，基站按V2I用户的QoS指标传输速率升序排列，进而根据基站覆盖范围内V2I用户的服务类型数确定V2I切片组总数，并以此确定各V2I切片组的QoS指标传输速率范围，同一V2I切片组内的V2I用户可共享切片组的时频资源块RBs(resource block)；各V2I切片组传输速率范围不存在交集，且各V2I切片组传输速率范围的并集包含各V2I用户的QoS指标传输速率，基站覆盖范围内的V2I用户按其自身QoS指标传输速率归并入适配的V2I切片组；
步骤2、基站在SPS前半段完成V2I切片组分组之后，根据车辆与车辆通信V2V(vehicle-to-vehicle)发射方用户Tx(transmitter)的地理位置，对V2V Tx进行V2V非正交多址接入NOMA(non-orthogonal multiple access)分簇，所分得的V2V NOMA簇数与V2I切片组数相同，同一NOMA簇内的V2V Tx用户间干扰应越小越好，V2V NOMA簇可与V2I切片组共享时频资源块RBs；每个V2I切片组只能与一个V2V NOMA簇配对，每个V2V NOMA簇只能与一个V2I切片组配对，成功配对后的V2I切片组与V2V NOMA簇共享相同的时频资源块RBs；在考虑V2V NOMA分簇的同时，统筹考虑V2V Tx用户与V2I用户的相互干扰，并行完成V2I切片组与V2V NOMA簇的频谱共享匹配。
其中，
所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1.1、记基站覆盖范围内的V2I用户数目为M，记第m个V2I用户的标识为m，(1≤m≤M)，各V2I m的QoS指标传输速率为
Figure BDA0003737081280000021
在SPS周期的前半部分，基站根据V2I用户QoS服务类型数目确定V2I切片组数目，记V2I切片组总数为S；
步骤1.2、记基站覆盖范围内所有V2I用户的QoS指标传输速率下确界为
Figure BDA0003737081280000022
所有V2I用户的指标传输速率上确界为
Figure BDA0003737081280000023
初始化时，设置：
Figure BDA0003737081280000024
遍历所有V2I用户的QoS指标传输速率，若
Figure BDA0003737081280000031
则更新
Figure BDA0003737081280000032
同时，若
Figure BDA0003737081280000033
则更新
Figure BDA0003737081280000034
直至遍历完所有M个V2I用户为止；
步骤1.3、根据步骤1.2中的基站覆盖范围内所有V2I用户的QoS指标传输速率上下确界
Figure BDA0003737081280000035
为保证各V2I用户的QoS指标传输速率均被满足，确定各V2I切片组的QoS指标传输速率区间长度为
Figure BDA0003737081280000036
记第s个V2I切片组的标识为s(1≤s≤S)，V2I切片组s的QoS指标传输速率区间为SliceRanges，则：
Figure BDA0003737081280000037
步骤1.4、定义维度为M×S的V2I用户与V2I切片组的归属判决矩阵V2ISlice，并初始化为全零，若V2I m属于V2I切片组s，则V2ISlice(m，s)＝1；遍历M个V2I用户，若
Figure BDA00037370812800000318
则将V2I m归为V2I切片组s，并更新V2ISlice(m，s)＝1；直至所有V2I均被归入V2I切片组为止。
所述步骤2具体包括如下步骤：
步骤2.1、记基站覆盖范围内的V2V Tx用户总数为P，记第p个V2V Tx用户的标识为p(1≤p≤P)；记基站覆盖范围内的V2V Rx用户总数为Q，记第q个V2V Rx用户的标识为q(1≤q≤Q)；对基站覆盖范围内的V2V Tx用户进行V2V NOMA分簇，分得的V2V NOMA簇总数记为J，将J设置为：J＝S，记第j个V2V NOMA簇的标识为j(1≤j≤J)；将V2V NOMA簇j所容纳的V2VTx用户数记为θj，则θj最多为
Figure BDA0003737081280000038
定义维度为J×S的V2VNOMA簇与V2I切片组匹配判决矩阵NOMAmatchSlice，初始化为全零，若NOMAmatchSlice(j，s)＝1，则V2V NOMA簇j与V2I切片组s共享频谱资源；
步骤2.2、设定V2V用户可接收的信号范围为DTx，定义维度为P×Q的距离矩阵
Figure BDA0003737081280000039
Figure BDA00037370812800000310
表示V2V Tx p与V2V Rx q间的距离；定义维度为P×Q的通信判别矩阵
Figure BDA00037370812800000311
初始化全零；若
Figure BDA00037370812800000312
则
Figure BDA00037370812800000313
定义Q维计数向量ComRx，其中：
Figure BDA00037370812800000314
当
Figure BDA00037370812800000315
矩阵更新时，向量ComRx也被更新；
定义维度为P×P的距离矩阵
Figure BDA00037370812800000316
Figure BDA00037370812800000317
表示V2V Tx p与V2V Tx p′之间的距离；
定义维度为P×M的V2V Tx与V2I用户的距离矩阵
Figure BDA0003737081280000041
Figure BDA0003737081280000042
表示V2VTxp与V2I m之间的距离；
定义维度为P×J的V2V Tx与V2V NOMA簇的归属判决矩阵TxNOMA，初始化全零；若V2V Tx p被并入V2V NOMA簇j中，则TxNOMA(p，j)＝1；从而可通过TxNOMA计算θj其中：
Figure BDA0003737081280000043
当TxNOMA矩阵更新时，向量θj也被更新；
定义维度为P×S的V2V Tx与V2I切片组的距离矩阵
Figure BDA0003737081280000044
其中元素
Figure BDA0003737081280000045
表示V2V Tx p与V2I切片组s的距离(1≤p≤P，1≤s≤S)，具体计算方法为：
Figure BDA0003737081280000046
步骤2.3、对
Figure BDA0003737081280000047
若ComRx(q)≤J，则可安排这ComRx(q)个V2V Tx用户分别归并入ComRx(q)个不同的V2V NOMA簇，优先各自归入空V2V NOMA簇，并同时完成V2I切片组与V2V NOMA簇的匹配；
步骤2.4、若ComRx(q)＞J，将该ComRx(q)个用户填入满足
Figure BDA0003737081280000048
的V2V NOMA簇内，优先并入空V2V NOMA簇内，设置正整数N0，通过设置以下交换判决变量作为互换两个V2VTx之间簇的判定条件；
设置交换判决变量opt：
Figure BDA0003737081280000049
其中α、β为可调权重参数；当交换后的opt大于未交换前的opt，则实施本轮交换，否则不实施；若稳定连续N0轮均不实施交换，则停止，并依据最终分簇结果更新TxNOMA矩阵，并更新NOMAmatchSlice矩阵；
步骤2.5、若分簇过程中已无空V2V NOMA簇，对待并簇V2V Tx p，设置并簇判决变量ρ：
Figure BDA0003737081280000051
其中α′、β′为可调权重参数，选择使ρ最大的V2V NOMA簇j，将V2V Tx p并入。
所述步骤2.3具体方法如下：
步骤2.3.1、设置临时V2V Tx标识向量TempTx＝[]，对
Figure BDA0003737081280000052
若
Figure BDA0003737081280000053
则将V2V Tx标识p存入标识向量TempTx中，即TempTx←p，直至遍历结束；
步骤2.3.2、设置与步骤2.3.1遍历后TempTx维度相同的临时V2I切片组标识向量Tempslice＝[]；对
Figure BDA00037370812800000510
根据以下准则，找出与V2V Tx p对应的V2I切片组s：
Figure BDA0003737081280000054
Figure BDA0003737081280000055
将V2I切片组标识s存入Tempslice＝[]中，直至TempTx中的元素被遍历完；
步骤2.3.3、定义维度为ComRx(q)×ComRx(q)的临时距离矩阵
Figure BDA0003737081280000056
用来保存V2V Rx q通信范围内的各V2V Tx用户与Tempslice中各V2I切片组的间距，例如V2VTx p与V2I切片组s的距离计算方法为：
Figure BDA0003737081280000057
步骤2.3.4、将步骤2.3.3中的
Figure BDA0003737081280000058
矩阵中的各元素取相反数后的矩阵作为参数，使用匈牙利算法，获得最佳匹配结果；若V2V NOMA簇j与V2I切片组s共享频谱资源，则更新NOMAmatchSlice(j，s)＝1。
表1本文所用主要符号索引表
Figure BDA0003737081280000059
Figure BDA0003737081280000061
Figure BDA0003737081280000071
有益效果：与现有技术相比，本发明从如下几个方面予以改进：
(1)针对车联网中网络切片在车辆高速移动场景中的动态部署研究不足问题，考虑V2I用户对数据传输速率的QoS需求，对V2I用户按照QoS服务类型数目进行相对应的网络切片分组，并以各类QoS指标传输速率作为各V2I切片组的传输速率下限值，以保证各V2I用户的QoS指标传输速率得到最大程度的满足。
(2)考虑到车联网中车辆高速移动的情况下，基站难以获取车辆用户的CSI(channel state information，信道状态信息)，从而在资源分配阶段无法利用CSI进行最优分配，本发明考虑采用基于地理位置的优化方式，将各V2I切片组中各V2I用户的地理位置与各V2V用户的地理位置进行加权优化，以保证最大程度降低V2V用户对V2I用户干扰的前提下，实现V2V NOMA簇的最优分簇。
(3)现有NOMA分簇的研究中，绝大多数按照特定指标规则对NOMA用户均匀分配到各NOMA簇中，但考虑到车联网实际场景中，车辆类型与车辆空间分布的不确定性，按照特定规则的NOMA用户均匀分布将无法获取NOMA最优分簇，从而降低了NOMA在提升网络性能方面的实际作用，本发明考虑实际车联网场景中的不同类型车辆用户的地理位置，对差异化车辆分布情况分类处理，从而最大限度的提升NOMA的性能。
(4)现有关于NOMA簇用户与蜂窝用户的匹配共享模式研究多是将NOMA分簇与频谱资源匹配共享模式分隔开，各自优化后取最优匹配结果，这种贪心优化方法或不能达到最优网络性能，本专利中的NOMA分簇与匹配共享模式并行优化，以最大限度减少贪心优化方法可能造成的非全局最优问题，并减少计算复杂度。
附图说明
图1是基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇优化场景示意图。
图2是基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇的联合优化方法。首先，在SPS前半段资源预留阶段，基站根据覆盖范围内各V2I用户的QoS指标传输速率对所有V2I用户进行网络切片分组，处于同一网络切片内V2I用户的集合成为一个V2I切片组。然后，基站根据V2V用户的地理位置及其用户类型，对不同情况的V2V Tx用户进行V2V NOMA分簇。同时，并行执行V2V NOMA簇与V2I切片组的频谱模式匹配优化过程，以实现最大频谱效益提升。
例如在基站覆盖范围内存在6个V2I用户，共有3种服务类型，且各服务类型QoS指标传输速率存在差异性。基站覆盖范围内存在9个V2V Tx用户，3个V2V Rx用户。假定各V2I用户的QoS指标传输速率如下：
Figure BDA0003737081280000081
Figure BDA0003737081280000082
Figure BDA0003737081280000083
根据V2I影虎的QoS服务类型数目为3，可确定V2I切片组数目为S＝3。按照权利要求2中步骤1.2容易得到：
Figure BDA0003737081280000084
Figure BDA0003737081280000085
按照权利要求2中步骤1.3所述，可确定各V2I切片组的QoS指标传输速率区间长度为
Figure BDA0003737081280000086
从而得到3个V2I切片组的QoS指标传输速率范围为：
SliceRange1＝[10Mbps，15Mbps)；
SliceRange2＝[15Mbps，20Mbps)；
SliceRange3＝[20Mbps，25Mbps)；
进而，按照权利要求2中步骤1.4所述，基站覆盖范围内的6个V2I用户可被归入3个V2I切片组内，并通过V2ISlice矩阵标注各V2I用户与各V2I切片组的从属关系，即：
V2ISlice(1，1)＝V2ISlice(2，1)＝1；
V2ISlice(3，2)＝V2ISlice(4，2)＝1；
V2ISlice(5，3)＝V2ISlice(6，3)＝1；
接下来，基站根据覆盖范围内的V2V用户彼此间的相对位置及其与V2I切片组的相对位置，进行V2V NOMA分簇，同时执行V2V NOMA簇与V2I切片组的频谱共享模式匹配。
对3个V2V Rx用户通信范围内的V2V Tx用户进行分类，并按照权利要求3中的所述的情况分类处理。例如：
假定在V2V Rx 1的通信范围内存在2个V2V Tx用户，分别是V2V Tx 1、V2V Tx 2，该情况满足权利要求3中所述步骤2.3，可安排V2V Tx 1、V2V Tx 2分别归并进入V2VNOMA簇1、V2V NOMA簇2内，即：
TxNOMA(1，1)＝1；
TxNOMA(2，2)＝1；
该操作的好处是V2V Rx在接收到来自V2V Tx 1、V2V Tx 2的信号时，采用多用户检测技术以解码NOMA信号时，如果V2V Tx 1、V2V Tx 2均来自同一V2V NOMA簇，由于V2VTx1、V2V Tx 2与V2V Rx 1信道条件差异小，导致V2V Rx 1出现SIC(successiveinterference cancellation，串行干扰消除检测算法)解码异常。
V2V Tx 1、V2V Tx 2各自归并入V2V NOMA簇后，对V2V NOMA簇1、V2V NOMA簇2与V2I切片组进行频谱共享模式匹配优化。根据权利要求3中的步骤2.3.广步骤2.3.4完成频谱共享模式匹配优化。具体过程如下：
Step 1：如权利要求3中步骤2.3.2所述，若V2V Tx 1与V2I切片组的距离：
Figure BDA0003737081280000091
Figure BDA0003737081280000092
Figure BDA0003737081280000093
则选择V2I切片组3填入Tempslice中，更新Tempslice＝[3]。
Step 2：同理，对V2V Tx 2采用相同的方式，更新Tempslice，如更新后得到Tempslice＝[1，3]。
Step 3：根据权利要求3中步骤2.3.3所述，得到
Figure BDA0003737081280000096
如下：
Figure BDA0003737081280000094
Step 4：根据权利要求3中步骤2.3.4所述，将
Figure BDA0003737081280000095
各元素取反后，使用匈牙利算法，可得到最终的频谱共享匹配模式为：V2V Tx 1所在的V2V NOMA簇1与V2I切片组1共享频谱，V2V Tx 2所在的V2V NOMA簇2与V2I切片组2共享频谱。进而更新NOMAmatchSlice矩阵，即：
NOMAmatchSlice(1，1)＝1；
NOMAmatchSlice(2，2)＝1；
假定在V2V Rx 2的通信范围内仅存在1个V2V Tx 3，则根据权利要求3中的步骤2.3.2中所述计算V2V Tx 3与各V2I切片组的距离。
Step 5：例如，若V2V Tx 3与V2I切片组1的距离最远，因V2I切片组1已与V2VNOMA簇1匹配，更新TxNOMA矩阵，即：
TxNOMA(3，1)＝1；
假定在V2V Rx 3的通信范围内存在4个V2V Tx用户V2V Tx 4、V2V Tx 5、V2V Tx6与V2V Tx 7，则逐一对各V2V Tx用户计算其与各V2I切片组的距离，同Step 5，选择距离最远的V2I切片组，若该V2I切片组并未被匹配，则选择归入空V2V NOMA簇。
Step 6：例如，若V2V Tx 4满足上述情况，则将V2V Tx 4并入V2V NOMA簇3，更新：
TxNOMA(4，3)＝1；
NOMAmatchSlice(3，3)＝1；
Step 7：对V2V Tx 5、V2V Tx 6、V2V Tx 7，因已无空NOMA簇可将其并入，根据权利要求2中步骤2.5所述，对每个NOMA簇，计算并簇判决变量ρ，如选择α′＝0.3，β′＝0.5选择ρ数值最大V2V NOMA簇并入，并更新TxNOMA矩阵。其他2个V2V Tx用户因无V2V Rx用户在其通信范围内，故不并入V2V NOMA簇内。
Step 8：考虑到V2V Rx 3通信范围内存在的V2V Tx用户数大于3，且分簇过程中已无空簇，对V2V Rx 3通信范围内的4个V2V Tx用户，任意选出两个不在同一V2V NOMA簇的V2V Tx用户，计算两者若交换各自V2V NOMA簇后的交换判决变量opt，如选择α＝0.3，β＝0.7，若交换各自V2VNOMA簇后的交换判决变量opt大于交换前的交换判决变量opt，则实施交换，否则不交换并随机选择下一对V2V Tx用户，重复N0＝30次随机选择均不交换的话，结束。

Claims (4)

1.一种基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1、基站在半正定调度SPS前半段根据各车辆与基础设施通信V2I用户的服务质量QoS指标传输速率将同一服务QoS等级的V2I用户归并于同一V2I切片组；基站对其覆盖范围内的V2I用户进行QoS指标传输速率分级，首先，基站按V2I用户的QoS指标传输速率升序排列，进而根据基站覆盖范围内V2I用户的服务类型数确定V2I切片组总数，并以此确定各V2I切片组的QoS指标传输速率范围，同一V2I切片组内的V2I用户可共享切片组的时频资源块RBs；各V2I切片组传输速率范围不存在交集，且各V2I切片组传输速率范围的并集包含各V2I用户的QoS指标传输速率，基站覆盖范围内的V2I用户按其自身QoS指标传输速率归并入适配的V2I切片组；
步骤2、基站在SPS前半段完成V2I切片组分组之后，根据车辆与车辆通信V2V发射方用户Tx的地理位置，对V2V Tx进行V2V非正交多址接入NOMA分簇，所分得的V2V NOMA簇数与V2I切片组数相同，同一NOMA簇内的V2V Tx用户间干扰应越小越好，V2V NOMA簇可与V2I切片组共享时频资源块RBs；每个V2I切片组只能与一个V2V NOMA簇配对，每个V2V NOMA簇只能与一个V2I切片组配对，成功配对后的V2I切片组与V2V NOMA簇共享相同的时频资源块RBs；在考虑V2V NOMA分簇的同时，统筹考虑V2V Tx用户与V2I用户的相互干扰，并行完成V2I切片组与V2V NOMA簇的频谱共享匹配。
2.根据权利要求1所述的基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1.1、记基站覆盖范围内的V2I用户数目为M，记第m个V2I用户的标识为m，1≤m≤M,各V2Im的QoS指标传输速率为
Figure FDA0003737081270000011
在SPS周期的前半部分，基站根据V2I用户QoS服务类型数目确定V2I切片组数目，记V2I切片组总数为S；
步骤1.2、记基站覆盖范围内所有V2I用户的QoS指标传输速率下确界为
Figure FDA0003737081270000012
所有V2I用户的指标传输速率上确界为
Figure FDA0003737081270000013
初始化时，设置：
Figure FDA0003737081270000014
遍历所有V2I用户的QoS指标传输速率，若
Figure FDA0003737081270000015
则更新
Figure FDA0003737081270000016
同时，若
Figure FDA0003737081270000017
则更新
Figure FDA0003737081270000018
直至遍历完所有M个V2I用户为止；
步骤1.3、根据步骤1.2中的基站覆盖范围内所有V2I用户的QoS指标传输速率上下确界
Figure FDA0003737081270000019
为保证各V2I用户的QoS指标传输速率均被满足，确定各V2I切片组的QoS指标传输速率区间长度为
Figure FDA0003737081270000021
记第s个V2I切片组的标识为s，1≤s≤S，V2I切片组s的QoS指标传输速率区间为SliceRanges，则：
Figure FDA0003737081270000022
步骤1.4、定义维度为M×S的V2I用户与V2I切片组的归属判决矩阵V2ISlice，并初始化为全零，若V2Im属于V2I切片组s，则V2ISlice(m,s)＝1；遍历M个V2I用户，若
Figure FDA0003737081270000023
则将V2Im归为V2I切片组s，并更新V2ISlice(m,s)＝1；直至所有V2I均被归入V2I切片组为止。
3.根据权利要求1所述的基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，其特征在于，所述步骤2具体包括如下步骤：
步骤2.1、记基站覆盖范围内的V2V Tx用户总数为P,记第p个V2V Tx用户的标识为p，1≤p≤P；记基站覆盖范围内的V2V Rx用户总数为Q,记第q个V2V Rx用户的标识为q，1≤q≤Q；对基站覆盖范围内的V2V Tx用户进行V2V NOMA分簇，分得的V2V NOMA簇总数记为J,将J设置为：J＝S，记第j个V2V NOMA簇的标识为j，1≤j≤J；将V2V NOMA簇j所容纳的V2V Tx用户数记为θj，则θj最多为
Figure FDA0003737081270000024
定义维度为J×S的V2V NOMA簇与V2I切片组匹配判决矩阵NOMAmatchSlice,初始化为全零，若NOMAmatchSlice(j,s)＝1,则V2V NOMA簇j与V2I切片组s共享频谱资源；
步骤2.2、设定V2V用户可接收的信号范围为DTx,定义维度为P×Q的距离矩阵
Figure FDA0003737081270000025
表示V2V Tx p与V2V Rx q间的距离；定义维度为P×Q的通信判别矩阵
Figure FDA0003737081270000026
初始化全零；若
Figure FDA0003737081270000027
则
Figure FDA0003737081270000028
定义Q维计数向量ComRx,其中：
Figure FDA0003737081270000029
当
Figure FDA00037370812700000210
矩阵更新时，向量ComRx也被更新；
定义维度为P×P的距离矩阵
Figure FDA00037370812700000211
表示V2V Tx p与V2V Tx p′之间的距离；
定义维度为P×M的V2V Tx与V2I用户的距离矩阵
Figure FDA00037370812700000212
表示V2V Tx p与V2I m之间的距离；
定义维度为P×J的V2V Tx与V2V NOMA簇的归属判决矩阵TxNOMA,初始化全零；若V2VTx p被并入V2V NOMA簇j中，则TxNOMA(p,j)＝1；从而可通过TxNOMA计算θj其中：
Figure FDA0003737081270000031
当TxNOMA矩阵更新时，向量θj也被更新；
定义维度为P×S的V2V Tx与V2I切片组的距离矩阵
Figure FDA0003737081270000032
其中元素
Figure FDA0003737081270000033
表示V2V Tx p与V2I切片组s的距离，1≤p≤P,1≤s≤S,具体计算方法为：
Figure FDA0003737081270000034
步骤2.3、对
Figure FDA0003737081270000035
若ComRx(q)≤J,则可安排这ComRx(q)个V2V Tx用户分别归并入ComRx(q)个不同的V2V NOMA簇，优先各自归入空V2V NOMA簇，并同时完成V2I切片组与V2VNOMA簇的匹配；
步骤2.4、若ComRx(q)>J，将该ComRx(q)个用户填入满足
Figure FDA0003737081270000036
的V2V NOMA簇内，优先并入空V2V NOMA簇内，设置正整数N0,通过设置以下交换判决变量作为互换两个V2V Tx之间簇的判定条件；
设置交换判决变量opt:
Figure FDA0003737081270000037
Figure FDA0003737081270000038
其中α、β为可调权重参数；当交换后的opt大于未交换前的opt，则实施本轮交换，否则不实施；若稳定连续N0轮均不实施交换，则停止，并依据最终分簇结果更新TxNOMA矩阵，并更新NOMAmatchSlice矩阵；
步骤2.5、若分簇过程中已无空V2V NOMA簇，对待并簇V2V Tx p，设置并簇判决变量ρ：
Figure FDA0003737081270000039
Figure FDA0003737081270000041
Figure FDA0003737081270000042
其中α′、β′为可调权重参数，选择使ρ最大的V2V NOMA簇j,将V2V Tx p并入。
4.根据权利要求3所述的基于QoS的车联网网络切片与NOMA分簇联合优化方法，其特征在于，所述步骤2.3具体方法如下：
步骤2.3.1、设置临时V2V Tx标识向量TempTx＝[],对
Figure FDA0003737081270000043
若
Figure FDA0003737081270000044
则将V2V Tx标识p存入标识向量TempTx中，即TempTx←p，直至遍历结束；
步骤2.3.2、设置与步骤2.3.1遍历后TempTx维度相同的临时V2I切片组标识向量Tempslice＝[]；对
Figure FDA0003737081270000045
根据以下准则，找出与V2V Tx p对应的V2I切片组s:
Figure FDA0003737081270000046
Figure FDA0003737081270000047
将V2I切片组标识s存入Tempslice＝[]中，直至TempTx中的元素被遍历完；
步骤2.3.3、定义维度为ComRx(q)×ComRx(q)的临时距离矩阵
Figure FDA0003737081270000048
用来保存V2VRx q通信范围内的各V2V Tx用户与Tempslice中各V2I切片组的间距，例如V2V Tx p与V2I切片组s的距离计算方法为：
Figure FDA0003737081270000049
步骤2.3.4、将步骤2.3.3中的
Figure FDA00037370812700000410
矩阵中的各元素取相反数后的矩阵作为参数，使用匈牙利算法，获得最佳匹配结果；若V2V NOMA簇j与V2I切片组s共享频谱资源，则更新NOMAmatchSlice(j,s)＝1。
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