2.3.1　二維屬性融合的接入網(wǎng)絡(luò)判決

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的屬性參數(shù)包括：接收信號(hào)強(qiáng)度、誤碼率、阻塞率、吞吐量。對(duì)多屬性參數(shù)進(jìn)行分析，選出切換最佳網(wǎng)絡(luò)。從可靠性和有效性兩個(gè)通信指標(biāo)出發(fā)，將網(wǎng)絡(luò)的多屬性進(jìn)行劃分，建立二維屬性網(wǎng)絡(luò)判決模型，得出網(wǎng)絡(luò)可切換區(qū)。

（1）接收信號(hào)強(qiáng)度分析：定義基站發(fā)射功率為PT，信號(hào)強(qiáng)度為，用戶接收信號(hào)強(qiáng)度的閾值為η，信號(hào)強(qiáng)度衰落為ε，包括大尺度衰落和小尺度衰落。

信號(hào)的大尺度衰落包括兩部分，即路徑損耗部分ε1(x)與陰影衰落部分ε2。路徑損耗ε1(x)為

其中，L為與傳播環(huán)境有關(guān)的路徑損耗常量，γ為路徑衰減指數(shù)，xref為參考點(diǎn)與基站之間的距離，x為信號(hào)傳播的直線距離。

由于陰影衰落部分ε2服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，因此，概率密度可表示為

綜上分析，總的大尺度衰落為

對(duì)于小尺度衰落部分ε3，采用瑞利信道模型，R(t, k)是經(jīng)時(shí)間t后第k個(gè)波形的瑞利分布[9]，即

其中，M是散射體個(gè)數(shù)，Ak(n)是k的權(quán)重函數(shù)，βn是信號(hào)衰落相位。因此，小尺度衰落為

其中，E|R(t, k)|2是R(t, k)的值。綜上，可得出RSS為

備選網(wǎng)絡(luò)的基本要求為大于接收門(mén)限閾值，即RSS(x)>η，則目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的接收信號(hào)強(qiáng)度判決概率為

其中，Φ(x)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)，并且。

（2）誤碼率分析：誤碼率（BER）是信噪比（SNR）的函數(shù)，近似為[10]

其中，I(x)為噪聲功率，設(shè)定I(x)m+u(τ)，u(τ)為服從參數(shù)為的正態(tài)分布，取m=?110dBm，erfc(x)為互補(bǔ)誤差函數(shù)，。當(dāng)誤碼率比一定閾值高時(shí)，網(wǎng)絡(luò)不能滿足用戶的一些需求。因此，設(shè)定誤碼率的閾值為φ，并且滿足BER(x)<φ，代入式（2-9）可得誤碼率的判決概率為

（3）阻塞率分析：設(shè)k為呼叫到達(dá)率，且服從參數(shù)為λ的泊松分布，s為呼叫平均持續(xù)時(shí)間，其服從參數(shù)為λt的指數(shù)分布，則根據(jù)Erlang呼損公式可得，終端業(yè)務(wù)呼叫的阻塞率為

其中，A是流入話務(wù)量強(qiáng)度，n是網(wǎng)絡(luò)總的信道數(shù)。當(dāng)阻塞率低于一定的閾值β時(shí)，才能進(jìn)入備選網(wǎng)絡(luò)，即B<β，則代入式（2-11）可得

當(dāng)信道總數(shù)n和參數(shù)λ確定時(shí)，式（2-12）可進(jìn)一步化簡(jiǎn)為關(guān)于變量s的不等式

代入式（2-12）可得阻塞率的判決概率為

（4）吞吐量分析：吞吐量即網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率，是目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)選擇的重要指標(biāo)。根據(jù)Shannon定理可知信道的吞吐量為

其中，W為頻帶帶寬。設(shè)定數(shù)據(jù)速率閾值為μ，目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足條件

代入式（2-10）可得目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)吞吐量判決概率為

通過(guò)以上分析，車(chē)輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)入WLAN和LTE網(wǎng)絡(luò)重疊區(qū)域時(shí)，需綜合考慮異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)，篩選出最優(yōu)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。在多屬性的接入網(wǎng)絡(luò)判決下，車(chē)輛的通信有兩種選擇情況：車(chē)輛接入LTE網(wǎng)絡(luò)的初始狀態(tài)下，當(dāng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)WLAN滿足網(wǎng)絡(luò)判決條件時(shí)，車(chē)輛可將WLAN網(wǎng)絡(luò)選為備選切換網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步實(shí)行切換到WLAN的切換控制策略；當(dāng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)WLAN不滿足網(wǎng)絡(luò)判決條件時(shí)，車(chē)輛仍選擇LTE網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)絡(luò)。綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的多屬性條件，可得網(wǎng)絡(luò)滿足多屬性閾值判決條件的概率為

代入式（2-7）、式（2-10）、式（2-14）和式（2-17），進(jìn)一步將式（2-18）化簡(jiǎn)為

通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)為有效性和可靠性，通過(guò)以上分析可知，網(wǎng)絡(luò)的可靠性以誤碼率、阻塞率來(lái)衡量；有效性以接收信號(hào)強(qiáng)度、吞吐量來(lái)衡量。

設(shè)傳輸?shù)拿繋瑪?shù)據(jù)長(zhǎng)度為lframe，在錯(cuò)誤隨機(jī)發(fā)生的條件下，阻塞率與誤碼率的關(guān)系可表示為

進(jìn)一步可得吞吐量與阻塞率的關(guān)系式為

其中，tframe為傳輸一幀數(shù)據(jù)信息所需要的時(shí)間，vframe為數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)乃俣龋瑸榉椿パa(bǔ)誤差函數(shù)。

將式（2-20）、式（2-21）代入式（2-18）、式（2-19），可進(jìn)一步將網(wǎng)絡(luò)判決概率表示為由可靠性閾值與有效性閾值共同決定的關(guān)系式，即