蜂窝‑VANET异构网络中的协作通信方法技术

发明专利技术公开了一种蜂窝‑VANET异构网络中的协作通信方法，包括：(1)判断车辆是否可以作为协作节点；(2)协作节点与基站之间无线资源分配；(3)控制接入网络信道和按分布式的比例公平调度。本发明专利技术基于基于分布式比例公平调度规则，相对于现有技术中的协作方法，本发明专利技术兼顾公平性和频谱效率，分布式执行，不需要基站参与，并且计算复杂度低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，涉及VANET(车辆自组织网络)异构网络的下行通信技术，具体为一种蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法。
技术介绍
蜂窝-车辆自组织异构网络中，一些蜂窝网络信道质量差的车辆，如处于小区边缘的车辆，可以请求其他车辆在上行或者下行方向上协助传输数据，节点之间通过车辆自组织网络通信，协作节点与基站之间通过蜂窝网络通信；这种协作通信与传统的点到点通信不同，重点是利用无线传输的广播特性，允许无线网络中不同的用户或节点分享资源，通过分布式传输/处理而获得协作，这里的分布式传输就是指用户的信息不仅自身传输，而且还有协作用户或节点协作传输。文献《Agraph-basedcooperativeschedulingschemeforvehicularnetworks》(ZhengK,LiuF,ZhengQ,etal.Agraph-basedcooperativeschedulingschemeforvehicularnetworks,VehicularTechnology,IEEETransactionson,2013,62(4):1450-1458.)设计一个蜂窝–VANET异构网中的车辆协作方案，以最大化总吞吐量。该方案使用二分图匹配算法调度协作节点，根据带宽、信道链路状况等信息生成每条边的权重，然后利用Kuhn-Munkres算法，求解最大权值匹配问题。然而，其假设条件存在两个问题：1.)为了生成二分图中每个边的权重，设计要求在每个调度时刻，每个车辆节点都需要把其与所有一跳邻居节点之间的信道信息上报到基站，该上报数据量较大，在实际场景中难以实现；2.)为了降低优化问题复杂度，论文假设VANET信道资源在所有需要协作的车辆节点之间平均分配，这忽视了VANET的空间特性，即，发射范围不相重叠的两个车辆节点可以共享VANET资源，而不会彼此影响对方。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有蜂窝-VANET异构网络中已有协作通信方法的不足，本专利技术提出一种蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，基于分布式比例公平调度，复杂度低。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：一种蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，包括(1)判断车辆节点是否可以作为协作节点；(2)协作节点与基站之间无线资源分配；(3)控制接入网络信道和按分布式的比例公平调度。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述判断车辆节点是否可以作为协作节点包括：车辆节点的平均信道质量大于给定门限则可以作为候选协作节点。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述判断车辆节点是否可以作为协作节点包括：车辆节点的平均信道质量小于给定门限则可以发起协作请求。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，在车辆节点周期性广播的信标信息中，增加N个比特位，其中至少第一个比特位标示该车辆节点是否为候选协作节点，并且增加的其余比特位标示车辆节点当前的信道质量；N为大于2的正整数。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，如果所述至少第一个比特位赋值为1则表示当前车辆节点是候选协作节点，如果赋值为0则表示其不是候选协作节点。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，如果车辆节点被选择为协作节点，则信标信息中标示其是否作为候选协作节点的比特位修改赋值为0。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，发起协作请求的车辆节点从蜂窝-VANET异构网络中的一跳邻居节点里，查找与基站之间信道质量最好的、与自身之间的链路持续期大于预设门限值且未被其他车辆作为协作节点的候选协作节点，作为协作节点。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述协作节点与基站之间无线资源分配按照以下规则进行：在协作通信场景下，基站分配给发起协作请求的车辆节点的资源与基站分配给所述协作节点的资源相等。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述控制接入VANET网络信道和按分布式的比例公平调度，包括：(31)VANET网络中的车辆节点在每个时隙计算其优先权值，并在周期性广播的信标信息中用若干个比特位标示优先权值；(32)如果发起协作请求的车辆节点有数据传输需求，则对比接收到的一跳邻居节点中协作节点的优先权值与发起协作请求的车辆节点的优先权值，作出是否接入信道的判断。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述作出是否接入信道的判断，至少包括：(i.)如果发起协作请求的车辆节点的优先权值大于或等于所有一跳邻居节点中协作节点的优先权值，并且基站分配给协作节点的信道空闲，则发起协作请求的车辆节点直接发送数据到协作节点，由协作节点将接收数据和自身数据合并后经该信道发送至基站；如果当前有协作节点的优先权值与发起协作请求的车辆节点优先权值相同，则该协作节点与发起协作请求的车辆节点按照802.11p的标准CSMA/CA方式竞争接入信道。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述作出是否接入信道的判断，至少包括：(ii.)如果发起协作请求的车辆节点的优先权值大于等于所有一跳邻居节点中协作节点的优先权值，且基站分配给协作节点的信道被占用，则发起协作请求的车辆节点在下一次的信标发送周期中发送自身的优先权值，占用所述信道的协作节点收到此优先权值信息之后发现协作节点优先权值小于或等于发起协作请求车辆节点的优先权值，则占用所述信道的协作节点退出无线资源占用，发起协作请求的车辆节点再发送数据经空闲出的信道接入至基站。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述作出是否接入信道的判断，至少包括：(iii.)如果一跳邻居节点中有协作节点的优先权值大于发起协作请求的车辆节点优先权值，则发起协作请求的车辆节点继续等待一个信标发送周期。更进一步的，上述蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法中，所述优先权值的计算方法包括：车辆节点时隙n的优先权值计算方法如下：Un=rnr‾n*ωn,QoS;]]>其中，rn是车辆在当前时隙的数据传输速率，令rn,VANET和rn,LTE分别表示发起协作请求的车辆节点与协作节点之间的数据速率计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝‑VANET异构网络中的协作通信方法，其特征在于：包括(1)判断车辆节点是否可以作为协作节点；(2)协作节点与基站之间无线资源分配；(3)控制接入网络信道和按分布式的比例公平调度。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，其特征在于：包括
(1)判断车辆节点是否可以作为协作节点；
(2)协作节点与基站之间无线资源分配；
(3)控制接入网络信道和按分布式的比例公平调度。
2.如权利要求1所述的蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，其特
征在于：所述判断车辆节点是否可以作为协作节点包括：车辆节点的平均信道
质量大于给定门限则可以作为候选协作节点；车辆节点的平均信道质量小于给
定门限则可以发起协作请求。
3.如权利要求2所述的蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，其特
征在于：在车辆节点周期性广播的信标信息中，增加N个比特位，其中至少
第一个比特位标示该车辆节点是否为候选协作节点，并且增加的其余比特位标
示车辆节点当前的信道质量；N为大于2的正整数；如果所述至少第一个比特
位赋值为1则表示当前车辆节点是候选协作节点，如果赋值为0则表示其不是
候选协作节点。
4.如权利要求3所述的蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，其特
征在于：如果车辆节点被选择为协作节点，则信标信息中标示其是否作为候选
协作节点的比特位修改赋值为0。
5.如权利要求2所述的蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，其特
征在于：发起协作请求的车辆节点从蜂窝-VANET异构网络中的一跳邻居节点
里，查找与基站之间信道质量最好的、与自身之间的链路持续期大于预设门限
值且未被其他车辆作为协作节点的候选协作节点，作为协作节点。
6.如权利要求1所述的蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，其特
征在于：所述协作节点与基站之间无线资源分配按照以下规则进行：
在协作通信场景下，基站分配给发起协作请求的车辆节点的资源与基站分
配给所述协作节点的资源相等。
7.如权利要求1所述的蜂窝-VANET异构网络中的协作通信方法，其特
征在于：所述控制接入VANET网络信道和按分布式的比例公平调度，包括：
(31)VANET网络中的车辆节点在每个时隙计算其优先权值，并在周期

\t性广播的信标信息中用若干个比特位标示优先权值；
(32)如果发起协作请求的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯振杰，刘国英，郑霞，
申请(专利权)人：冯振杰，刘国英，郑霞，
类型：发明
国别省市：河南;41