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龍圖騰網(wǎng)恭喜北京航空航天大學(xué)杭州創(chuàng)新研究院;北京航空航天大學(xué)申請(qǐng)的專利基于NOMA的車聯(lián)網(wǎng)多時(shí)間尺度內(nèi)容緩存與傳輸優(yōu)化方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN119729402B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-06-03發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202510200108.3，技術(shù)領(lǐng)域涉及：H04W4/40；該發(fā)明授權(quán)基于NOMA的車聯(lián)網(wǎng)多時(shí)間尺度內(nèi)容緩存與傳輸優(yōu)化方法是由劉婧垚;崔巖磊;錢國敏;徐亮;任毅龍;于海洋設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-02-24向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本基于NOMA的車聯(lián)網(wǎng)多時(shí)間尺度內(nèi)容緩存與傳輸優(yōu)化方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了基于NOMA的車聯(lián)網(wǎng)多時(shí)間尺度內(nèi)容緩存與傳輸優(yōu)化方法。方法包括基于NOMA構(gòu)建V2X車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，然后在V2X車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中建立車輛的傳輸模型，其中，V2X車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景包括宏基站、子基站以及配備緩存功能的車輛提供者，接著基于車輛的傳輸模型構(gòu)建服務(wù)質(zhì)量模型并建立優(yōu)化目標(biāo)，最后，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)各個(gè)視頻內(nèi)容提供者的緩存狀態(tài)、傳輸狀態(tài)和功率進(jìn)行分配，并得到最優(yōu)的分配方案。本發(fā)明通過引入混合時(shí)間尺度的優(yōu)化模型、協(xié)同傳輸方案和預(yù)緩存技術(shù)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的多連接適應(yīng)性差、傳輸不穩(wěn)定和中心網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)過重等問題，顯著提高了車聯(lián)網(wǎng)中視頻流傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量和穩(wěn)定性，適用于高密度動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。

本發(fā)明授權(quán)基于NOMA的車聯(lián)網(wǎng)多時(shí)間尺度內(nèi)容緩存與傳輸優(yōu)化方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于NOMA的車聯(lián)網(wǎng)多時(shí)間尺度內(nèi)容緩存與傳輸優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1、首先，基于NOMA在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建V2X車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，然后在V2X車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中建立車輛的傳輸模型；所述步驟S1的V2X車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景基于非正交多址接入NOMA構(gòu)建，包括一個(gè)宏基站、若干個(gè)子基站以及配備緩存功能的車輛提供者，宏基站與存儲(chǔ)有視頻文件庫的內(nèi)容服務(wù)器相連，V2X車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中涵蓋若干個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商，每個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商管理若干子基站和車輛提供者，被管理于同一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商下的子基站和車輛提供者作為該基礎(chǔ)設(shè)施提供商下的內(nèi)容提供者；所述步驟S1中車輛的傳輸模型主要由車輛請(qǐng)求緩存模型、車輛分發(fā)模型和車載網(wǎng)絡(luò)分組模型組成，車輛請(qǐng)求緩存模型用于表示內(nèi)容提供者的緩存狀態(tài)，車輛分發(fā)模型用于表示視頻文件在內(nèi)容提供者和車輛請(qǐng)求者之間的傳輸狀態(tài)，車載網(wǎng)絡(luò)分組模型用于表示車輛請(qǐng)求者在基礎(chǔ)設(shè)施提供商上接收到的數(shù)據(jù)比特率；所述步驟S1中車輛請(qǐng)求緩存模型的表達(dá)式如下：Cp={cp1,cp2,…,cpf,…,cpF},cpf∈{0,1}∑Ff=1cpf≤Cpmax其中，Cp表示內(nèi)容提供者p的緩存狀態(tài)；cpf表示緩存狀態(tài)，當(dāng)內(nèi)容提供者p緩存視頻文件f時(shí)，則cpf=1，當(dāng)內(nèi)容提供者p不緩存視頻文件f時(shí)，則cpf=0；Cpmax表示內(nèi)容提供者p的緩存容量限制；f表示被請(qǐng)求的視頻文件；F表示視頻文件庫中視頻文件的總數(shù)量；所述車輛分發(fā)模型的表達(dá)式如下：ai,p,rft≤cpf∑Ii=1∑Pip=1ai,p,rft≤Amax∑Rr=1ai,p,rf≤Bi,pmax其中，ai,p,rft表示時(shí)隙t內(nèi)第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者p和車輛請(qǐng)求者r之間關(guān)于視頻文件f的傳輸狀態(tài)，若t時(shí)刻第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者p向車輛請(qǐng)求者r傳輸緩存視頻文件f，則ai,p,rft=1，否則ai,p,rft=0；I表示基礎(chǔ)設(shè)施提供商的總數(shù)量；Pi表示第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者的總數(shù)量；R表示車輛請(qǐng)求者的總數(shù)量；Amax表示與每個(gè)車輛請(qǐng)求者能同時(shí)關(guān)聯(lián)的內(nèi)容提供者數(shù)量上限；Bi,pmax表示基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下內(nèi)容提供者p能服務(wù)的車輛請(qǐng)求者數(shù)量上限；ai,p,rf表示所有時(shí)隙內(nèi)第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者p和車輛請(qǐng)求者r之間關(guān)于視頻文件f的傳輸狀態(tài)；所述車載網(wǎng)絡(luò)分組模型的表達(dá)式如下：Rrt=∑Ii=1Ri,rt+rbsRi,rt=Wi×log21+γi,rtγi,rt=si,rtIi,rIGIt+Ii,rICIt+σi,rt2si,rt=∑Ff=1pof∑p∈Piai,p,rft×pi,p,r×hi,p,rRc≤Rrt≤Rmax其中，Rrt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r接收到的總數(shù)據(jù)比特率；rbs表示依賴于遠(yuǎn)程宏基站的數(shù)據(jù)傳輸比特率；Rc表示SVC視頻流基礎(chǔ)層的比特率；Rmax表示SVC視頻流中最高視頻質(zhì)量對(duì)應(yīng)的比特率；Ri,rt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r在基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi上接收到的數(shù)據(jù)比特率；Wi表示第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi的帶寬資源；γi,rt表示時(shí)隙t內(nèi)從基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi到車輛請(qǐng)求者r之間的傳輸信噪比；si,rt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r經(jīng)帶寬資源Wi接收到的信號(hào)期望；Ii,rIGIt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r經(jīng)帶寬資源Wi接收到的組內(nèi)干擾信號(hào)；Ii,rICIt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r經(jīng)帶寬資源Wi接收到的組間干擾信號(hào)；σi,rt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r通過帶寬資源Wi接收到的噪聲功率；pi,p,r表示第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者p向車輛請(qǐng)求者r分配的功率；hi,p,r表示第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者p向車輛請(qǐng)求者r分配的信道增益；pof表示車輛請(qǐng)求者請(qǐng)求視頻文件f的概率；步驟S2、接著，計(jì)算機(jī)中的處理器基于車輛的傳輸模型構(gòu)建車輛的服務(wù)質(zhì)量模型，然后處理器基于車輛的服務(wù)質(zhì)量模型建立優(yōu)化目標(biāo)；所述步驟S2具體為：步驟S2.1、首先，按照以下公式處理得到服務(wù)質(zhì)量模型的表達(dá)式：QoSrt=anlnbnRrtrrdesir其中，QoSrt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r對(duì)應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量；an和bn均表示預(yù)設(shè)的服務(wù)質(zhì)量模型參數(shù)；rrdesir表示車輛請(qǐng)求者r期望的視頻數(shù)據(jù)比特率；Rrt表示時(shí)隙t內(nèi)車輛請(qǐng)求者r接收到的總數(shù)據(jù)比特率；步驟S2.2、接著，將最大化車輛請(qǐng)求者的平均服務(wù)質(zhì)量作為優(yōu)化目標(biāo)，基于服務(wù)質(zhì)量模型按照以下公式得到優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化目標(biāo)的函數(shù)表達(dá)式如下：QoSa’=max{QoSa}=max{1R∑Rr=1QoSrt}其中，QoSa’表示平均服務(wù)質(zhì)量的最大值，QoSa表示平均服務(wù)質(zhì)量；上式中，平均服務(wù)質(zhì)量的最大值基于SCA算法求解得到，在SCA算法中，平均服務(wù)質(zhì)量QoSa的函數(shù)表達(dá)式如下：QoSa=1T1R∑Tt=1∑Rr=1anlnbnrrgz,dz,ez+hrkrrdesir-ηMaz-Naz-1-▽aNaz-1az–az-1-ηOcz-Pcz-1-▽cPcz-1cz–cz-1其中，T表示時(shí)隙總數(shù)量；R表示車輛請(qǐng)求者總數(shù)量；rrgz,dz,ez表示第z次迭代車輛用戶r通過周圍車輛傳輸獲得的數(shù)據(jù)量；hrk表示預(yù)設(shè)的線性函數(shù)；η表示懲罰參數(shù)；Ma表示關(guān)于傳輸狀態(tài)變量ai,p,rf的第一函數(shù)；Maz表示第z次迭代函數(shù)Ma的值；Na表示關(guān)于傳輸狀態(tài)變量ai,p,rf的第二函數(shù)；Naz表示第z次迭代函數(shù)Na的值；Oc表示關(guān)于緩存狀態(tài)變量cpf的第三函數(shù)；Ocz表示第z次迭代函數(shù)Oc的值；Pc表示關(guān)于緩存狀態(tài)變量cpf的第四函數(shù)；Pcz表示第z次迭代函數(shù)Pc的值；▽aNa表示函數(shù)Na的梯度；▽aNaz表示第z次迭代梯度▽aNa的值；▽cPc表示函數(shù)Pc的梯度；▽cPcz表示第z次迭代梯度▽cPc的值；矢量a表示所有傳輸狀態(tài)變量ai,p,rf的集合，矢量c表示所有緩存狀態(tài)變量cpf的集合；所述步驟S2中，第一函數(shù)Ma、第二函數(shù)Na、第三函數(shù)Oc、第四函數(shù)Pc的表達(dá)式如下：Ma=∑Ii=1∑Pip=1∑Rr=1∑Ff=1ai,p,rfNa=∑Ii=1∑Pip=1∑Rr=1∑Ff=1ai,p,rf2Oc=∑Pip=1∑Ff=1cpfPc=∑Pip=1∑Ff=1cpf2▽aNa=2ai,p,rf▽cPc=2cpf其中，I表示基礎(chǔ)設(shè)施提供商的總數(shù)量；Pi表示第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者的總數(shù)量；R表示車輛請(qǐng)求者的總數(shù)量；F表示視頻文件庫中視頻文件的總數(shù)量；ai,p,rf表示所有時(shí)隙內(nèi)第i個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施提供商InPi下的內(nèi)容提供者p和車輛請(qǐng)求者r之間關(guān)于視頻文件f的傳輸狀態(tài)；cpf表示緩存狀態(tài)；步驟S3、最后，處理器根據(jù)所述優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)傳輸模型進(jìn)行處理得到V2X車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中各個(gè)視頻內(nèi)容提供者的緩存狀態(tài)、傳輸狀態(tài)和功率分配最優(yōu)方案。

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