1.一种基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,包括如下步骤:S1.对于毫米波频段小基站,将其覆盖区域划分为若干个扇区,确定每个扇区内上下文子空间数量,并初始化每个扇区中对于每个波束、每个上下文子空间的使用次数变量和对应的波束性能估计值变量;
S2.在每一个调度周期内,收集每个进入毫米波频段小基站覆盖区域的注册车载终端的上下文信息,以根据收集的车载终端的上下文信息确定所属的上下文空间;
S3.对所有扇区内所有已注册的车载终端,检查每个波束在对应的上下文子空间下的使用次数和对应的波束性能估计值,并选定出待探测波束集合和待利用波束集合;
S4.从步骤S3得到的待探测波束集合和待利用波束集合中,选出若干个最优波束作为选定波束,并分配给车载终端;
S5.车载终端利用步骤S4分配的选定波束进行通信,同时毫米波频段小基站收集车载终端在当前调度周期内的通信情况数据,更新对应波束在对应上下文子空间下的使用次数和波束性能估计值;
S6.重复步骤S2~S5,从而实现车载终端的通信。
2.根据权利要求1所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,其特征在于步骤S1所述的对于毫米波频段小基站,将其覆盖区域划分为若干个扇区,确定每个扇区内上下文子空间数量,并初始化每个扇区中对于每个波束、每个上下文子空间的使用次数变量和对应的波束性能估计值变量,具体为对于毫米波频段小基站,将其覆盖区域划分为L个扇区,并确定每个扇区内上下文子空间数量为 其中T为设定的调度周期总数,α为设定的参数值;D为上下文信息的维度;同时初始化使用次数变量 表示在时间周期t前毫米波频段小基站对于特定的上下文s选择并使用过波束b的总次数;初始化波束性能估计值 表示波束b在上下文子空间s下的波束性能估计值。
3.根据权利要求2所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,其特征在于步骤S3所述的对所有扇区内所有已注册的车载终端,检查每个波束在对应的上下文子空间下的使用次数和对应的波束性能估计值,并选定出待探测波束集合和待利用波束集合,具体为采用如下步骤选定出待探测波束集合和待利用波束集合:A.检查每个波束在该上下文子空间下的使用次数和对应的波束性能估计值;
B.根据步骤A的检查结果,将使用次数低于探测设定值的波束,形成进一步探测波束集合;将使用次数不低于探测设定值的波束,形成稳定波束集合;
C.若任一扇区中的进一步探测波束集合非空,则进入探测阶段:对于每一个扇区,若该扇区中进一步探测波束集合中波束的个数n1不小于系统可并发使用的波束数量n,则直接在进一步探测波束集合中随机选出n个波束,组成待探测波束集合;稳定波束集合直接形成待利用波束集合;
对于每一个扇区,若该扇区中进一步探测波束集合中波束的个数n1小于系统可并发使用的波束数量n,则直接在进一步探测波束集合中选出所有波束,并在稳定波束集合中按波束性能高低选出n-n1个波束进行补齐,从而形成待探测波束集合;稳定波束集合中的剩余所有波束形成待利用波束集合。
4.根据权利要求3所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,其特征在于步骤S4所述的从步骤S3得到的待探测波束集合和待利用波束集合中,选出若干个最优波束作为选定波束,具体为采用如下原则选定最优波束:统计当前的待探测波束集合的波束数量u:若当前的待探测波束集合的波束数量u不小于系统可并发使用的波束数量n,则从当前的待探测波束集合中随机选取n个待探测波束作为最终的最优波束;
若当前的待探测波束集合的波束数量u小于系统可并发使用的波束数量n,则选取当前的待探测波束集合中的所有u个波束,并从当前的待利用波束集合中按照性能高低选出n-u个波束,并一同作为最终的最优波束。
5.根据权利要求4所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,其特征在于步骤S5所述的更新对应波束在对应上下文子空间下的使用次数和波束性能估计值,具体为采用如下算式更新使用次数和波束性能估计值:式中ξ为波束性能更新的权重系数; 为具有上下文 的车载终端 通过波束接收的数据的记录变量;。
6.根据权利要求1~5之一所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,其特征在于所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,具体为采用啊如下步骤进行通信:输入:调度周期的数量T,扇区的数量L,上下文子空间数量CT,探测设定值K(t);
输出:最优波束以及使用最优波束的车载终端;
步骤1.1:设置扇区计数变量l为1,进入步骤1.2;
步骤1.2:判断l是否不大于L(L是扇区数量):若是,则进入步骤1.3;否则进入步骤1.7;
步骤1.3:将第l个扇区的上下文空间 划分为CT个同样大小的子空间;进入步骤1.4;
步骤1.4:设置第l个扇区的每个编号为b的波束在每个编号为s的上下文子空间下的使用计数变量 并将 的值初始化为0;进入步骤1.5;
步骤1.5:设置第l个扇区的每个编号为b的波束在每个编号为s的上下文子空间下的性能估计值变量 并将 的值初始为0;进入步骤1.6;
步骤1.6:将扇区计数变量l的值增1,返回步骤1.2;
步骤1.7:设置调度周期计数变量t为1;进入步骤1.8;
步骤1.8:判断t是否不大于T:如果是,则进入步骤1.9,否则算法结束;
步骤1.9:得到待探测波束集合 和待利用波束集合 进入步骤1.10;
步骤1.10:判断集合 是否为空集:若否,则进入步骤1.11;否则进入步骤1.15;
步骤1.11:将集合 的大小赋值给变量u;进入步骤1.12;
步骤1.12:判断u是否不小于n;n为可并发使用的波束数量:若是,则进入步骤1.13;否则进入步骤1.14;
步骤1.13:从待探测波束集合 中随机选取n个波束;进入步骤1.16;
步骤1.14:先从待探测波束集合 中选取全部u个波束,然后从待利用波束集合中按波束性能从高到低选取(n-u)个波束;进入步骤1.16;
步骤1.15:从待利用波束集合 中按波束性能从高到低选取n个波束;进入步骤
1.16;
步骤1.16:车载终端利用选定的波束进行通信,并更新波束使用次数变量和波束性能估计值变量;进入步骤1.17;
步骤1.17:将调度周期计数变量t的值增1,返回步骤1.8。
7.根据权利要求6所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,其特征在于步骤1.9所述的得到待探测波束集合 和待利用波束集合 具体为采用如下步骤得到待探测波束集合 和待利用波束集合步骤2.1:分别初始化待探测波束集合 和待利用波束集合 为空集;
步骤2.2:设置扇区计数变量l为1,进入步骤2.3;
步骤2.3:判断l是否不大于L:若是,则进入步骤2.4;否则算法结束;
步骤2.4:观察每个车载终端的上下文 并判断其所位于的上下文子空间 进入步骤2.5;
步骤2.5:根据如下公式获得待探测的波束集合 进入步骤2.6;
式中 表示第l个扇区中在第t
个调度周期内编号为i的车载终端所位于的上下文子空间,且步骤2.6:判断集合 是否为空集:若否,进入步骤2.7;否则进入步骤2.11;
步骤2.7:将集合 的大小赋值给变量ul;进入步骤2.8;
步骤2.8:判断ul是否不小于n:若是,则进入步骤2.9;否则进入步骤2.10;
步骤2.9:从集合 中随机选取n个波束,并将其加入待探测波束集合 中;
将扇区计数变量l增1,返回步骤2.3;
步骤2.10:先从集合 中选取所有ul个波束,并将其加入待探测波束集合中;然后根据下式从待利用波束集合 中选取最优的(n-ul)个波束,并将其加入待利用波束集合 中;将扇区计数变量l增1,返回步骤2.3;
步骤2.11:根据下式从待利用波束集合 中选取最优的n个波束,并将其加入待利用波束集合 中;将扇区计数变量l增1,返回步骤2.3;
8.根据权利要求6所述的基于在线学习和毫米波束选择的车载终端通信方法,其特征在于步骤1.16所述的更新波束使用次数变量和波束性能估计值变量,具体为采用如下步骤更新波束使用次数变量和波束性能估计值变量:步骤3.1:初始化随机变量 的值为负值;进入步骤3.2;
步骤3.2:收集并记录每个扇区的第t个调度周期内被分配了波束的每个车载终端 在其对应上下文子空间 下使用被选定的波束 时的接收数据量 进入步骤3.3;
步骤3.3:设置扇区计数变量l为1,进入步骤3.4;
步骤3.4:判断l是否不大于L:若是,则进入步骤3.5;否则算法结束;
步骤3.5:变量l自身加1,并设置车辆计数变量i为1,进入步骤3.6;
步骤3.6:判断i是否不大于 是第l个扇区内的注册车辆数量:若是,则进入步骤
3.7,否则返回步骤3.4;
步骤3.7:变量i自身加1,并设置波束计数变量j为1;进入步骤3.8;
步骤3.8:判断j是否不大n:若是,则进入步骤3.9;否则返回步骤3.6;
步骤3.9:判断 的值是否不小于0:若是,则进入步骤3.10;否则进入步骤3.11;
步骤3.10:按如下公式更新波束使用计数变量 并按如
下公式更新波束性能估计值变量 进入
步骤3.11;
步骤3.11:变量j自身加1,返回步骤3.8。