一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法技术

本发明专利技术涉及一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法，包括：车辆选取紧急安全信息发送所使用的扩频码和导频，并进行周期性更新；车辆利用扩频码对生成的紧急安全信息进行扩频，将扩频码片映射到车辆通信频段的所有子载波上，并与调度在子载波上的非紧急信息非正交叠加；邻居车辆对紧急安全信息的发送车辆进行盲识别，获得紧急安全信息的发送车辆的扩频码；邻居车辆接收经信道衰减之后的子载波上传递的信号，利用迭代干扰消除算法对接收信号进行处理，并利用紧急安全信息的发送车辆的扩频码得到紧急安全信息。与现有技术相比，本发明专利技术具有传输时延低、紧急安全信息的可靠性高以及不影响非紧急安全信息的正常传递等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法
本专利技术涉及车联网中的车辆间通信技术，尤其是涉及一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法。
技术介绍
车辆主动安全是车联网的关键应用领域之一，具有极高的实际价值，受到很多通信设备厂商和汽车厂商的关注。欧洲电信标准化协会(EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute,ETSI)在标准技术文档TS102638(Basicsetofapplicationdefinitions)中对各种车联网主动安全应用场景作出定义，在标准技术文档TS302665(CommunicationArchitecture)中标准化两种类型的安全信息，分别是周期性传输的协作感知信息(Cooperativeawarenessmessage,CAMs)和事件触发的分散环境通知信息(DecentralizedEnvironmentalNotificationMessages,DENMs)。在这两类安全信息中，大部分的信息对时延要求不是非常苛刻，例如，交通效率信息以及娱乐信息等，其数据量较大，但是时延要求低。如果基于蜂窝网络架构进行通信，有此类数据传输需求的车辆可以按照正常的通信流程，向网络申请无线信道，等待被按照权重进行调度。另一方面，在车辆通信中，有一些信息对延时和可靠性的要求非常苛刻，例如，车辆碰撞、爆胎、紧急刹车等信息，需要在极短的时间内以极高的可靠性通知周围其他车辆，以便其他车辆采取相应避险措施。然而，在基于802.11p协议的自组织方式中，车辆竞争接入信道，在较多车辆有数据传输需求的时候，很难满足紧急安全信息对时延的要求。而对基于蜂窝网络的终端直接通信(D2D)方式，虽然当前3gpp标准23.703定义了适用于车辆直接通信的D2D架构，但是对于终端间直接通信中最核心的无线资源分配方式，最新的3gpp物理层标准仍然要求有数据传输需求的车辆先向网络申请无线信道，获得无线资源之后再发送信息(即，数据在车辆间直接传输，控制信息仍然经过蜂窝网络)，此过程会产生一定的延时，也不能满足紧急安全信息的时延要求；另外，如果车辆处于非连接态，转换到连接态的时间可能超过100ms，这大大增加紧急安全信息的传输时延。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题提供一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法，所述方法包括：1)车辆选取紧急安全信息发送所使用的扩频码和导频，并进行周期性更新；2)车辆利用步骤1)选取的扩频码对生成的紧急安全信息进行扩频，将扩频码片映射到车辆通信频段的子载波上，并与调度在子载波上的非紧急信息非正交叠加；3)邻居车辆对紧急安全信息的发送车辆进行盲识别，获得紧急安全信息的发送车辆的扩频码；4)邻居车辆接收经信道衰减之后的步骤2)中子载波上传递的信号，利用迭代干扰消除算法对接收信号进行处理，并利用步骤3)得到的扩频码得到紧急安全信息。所述步骤1)具体为：11)车辆接入车辆网络，在一个信标发送周期内接收一跳邻居车辆的信标；12)车辆根据步骤11)接收到的一跳邻居车辆的信标，得到一跳邻居车辆的扩频码；13)车辆从系统扩频码本中选取一个未被一跳邻居车辆使用的码字，作为扩频码发送，并得到该扩频码对应的导频；14)车辆接入车辆网络，在运行过程中接收下一个信标发送周期内的一跳邻居车辆信标，判断是否有与自身扩频码相同的车辆，若是则进入步骤15)，若否则返回步骤14)；15)车辆从系统扩频码本中选取一个与一跳邻居车辆均不相同的码字，作为新的扩频码发送，并得到该扩频码对应的导频后返回步骤14)。所述系统扩频码本的构建过程具体为：111)将车辆通信频段的信道子载波数量作为扩频码码字的长度N；112)将车辆一跳邻居数量的最大值作为扩频码本中扩频码的数量M；113)确保M个扩频码两两正交，得到系统扩频码本。所述步骤2)具体为：21)车辆在需要发送紧急安全信息时，利用步骤1)选取的扩频码对生成的紧急安全信息进行直接序列扩频，得到对应的扩频码片；22)根据步骤1)选取的导频的图案，确定导频子载波并搭载导频；23)车辆将扩频码片映射到车辆通信频段的所有非导频子载波上。所述步骤3)具体为：31)邻居车辆对一跳范围内的车辆进行信道估计，得到每个信道的功率；32)邻居车辆将每个信道的功率与预设门限进行比较，信道的功率大于预设门限的车辆即为紧急安全信息的发送车辆；33)邻居车辆从紧急安全信息的发送车辆的信标中获得对应的扩频码。所述步骤4)具体为：41)邻居车辆接收经信道衰减之后的步骤2)中子载波上传递的信号，在没有调度非紧急信息的子载波上直接获取与相应子载波对应的紧急安全信息；42)邻居车辆在调度了非紧急信息的子载波上，将紧急安全信息视为噪声，获取初始的非紧急信息，并开始进入循环，记录初始循环次数为0；43)邻居车辆在步骤41)的接收信号中减去非紧急信息后，利用步骤3)得到的紧急安全信息的发送车辆的扩频码解扩，得到与相应子载波对应的紧急安全信息；44)邻居车辆在步骤41)的接收信号中减去步骤43)得到的与相应子载波对应的紧急安全信息后，解调得到非紧急信息；45)邻居车辆将循环次数加1，判断循环次数是否达到设定值，若是则结束步骤4)，若否则返回步骤43)。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)车辆产生紧急安全信息之后，将紧急安全信息用扩频码进行直接序列扩频，扩展到车辆通信频段的所有子载波上，与现有技术相比，无需花费时间获取无线资源，大大减小了紧急安全信息发送的时延。(2)紧急安全信息经直接序列扩频后映射到子载波上，接收车辆将收到紧急安全信息与非紧急信息的非正交叠加信号，由于经直接序列扩频后，每个码片的功率非常低，结合迭代干扰消除算法，非紧急信息的传输可靠性受到的影响很小。(3)直接序列扩频为紧急安全信息带来了扩频增益，同时利用迭代干扰消除算法，可以消除子载波上的干扰，因此保证了紧急安全信息的可靠性。(4)系统扩频码本中的任意两个扩频码均正交，保证了每个车辆的扩频码均不同，即可以对不同车辆发送的紧急安全信息进行区分。(5)扩频码可以采用Walsh序列、M序列和Golden序列等序列，可以根据实际情况进行选择，实用性能强。附图说明图1为适用车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法的车辆内部架构图；图2为本专利技术的方法流程图；图3为实施例中车辆的位置示意图；图4为有无紧急安全信息非正交发送情况下，非紧急安全信息的传输误码率对比图；图5为正交信道传输紧急安全信息与本专利技术中非正交传输的误码率对比图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。车辆配置蜂窝网络接口，可以作为移动终端发射和接收数据，如图1所示。系统分配某段频带作为车辆通信的专用频带(例如在2.6G的频段上分配5MHz)。车辆在该专用频带上直接向邻居车辆广播信息，邻居车辆只要接收信噪比超过一定的门限值，都可以成功接收数据。车辆产生的数据按照特定的标准(该标准可以根据实际场景设置)划分为紧急安全信息和非紧急信息。车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法，其特征在于，所述方法包括：1)车辆选取紧急安全信息发送所使用的扩频码和导频，并进行周期性更新；2)车辆利用步骤1)选取的扩频码对生成的紧急安全信息进行扩频，将扩频码片映射到车辆通信频段的子载波上，并与调度在子载波上的非紧急信息非正交叠加；3)邻居车辆对紧急安全信息的发送车辆进行盲识别，获得紧急安全信息的发送车辆的扩频码；4)邻居车辆接收经信道衰减之后的步骤2)中子载波上传递的信号，利用迭代干扰消除算法对接收信号进行处理，并利用步骤3)得到的扩频码得到紧急安全信息。

【技术特征摘要】
1.一种车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法，其特征在于，所述方法包括：1)车辆选取紧急安全信息发送所使用的扩频码和导频，并进行周期性更新；2)车辆利用步骤1)选取的扩频码对生成的紧急安全信息进行扩频，将扩频码片映射到车辆通信频段的子载波上，并与调度在子载波上的非紧急信息非正交叠加；3)邻居车辆对紧急安全信息的发送车辆进行盲识别，获得紧急安全信息的发送车辆的扩频码；4)邻居车辆接收经信道衰减之后的步骤2)中子载波上传递的信号，利用迭代干扰消除算法对接收信号进行处理，并利用步骤3)得到的扩频码得到紧急安全信息。2.根据权利要求1所述的车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法，其特征在于，所述步骤1)具体为：11)车辆接入车辆网络，在一个信标发送周期内接收一跳邻居车辆的信标；12)车辆根据步骤11)接收到的一跳邻居车辆的信标，得到一跳邻居车辆的扩频码；13)车辆从系统扩频码本中选取一个未被一跳邻居车辆使用的码字，作为扩频码发送，并得到该扩频码对应的导频；14)车辆接入车辆网络，在运行过程中接收下一个信标发送周期内的一跳邻居车辆信标，判断是否有与自身扩频码相同的车辆，若是则进入步骤15)，若否则返回步骤14)；15)车辆从系统扩频码本中选取一个与一跳邻居车辆均不相同的码字，作为新的扩频码发送，并得到该扩频码对应的导频后返回步骤14)。3.根据权利要求2所述的车辆紧急安全信息的低时延高可靠传输方法，其特征在于，所述系统扩频码本的构建过程具体为：111)将车辆通信频段的信道子载波数量作为扩频码码字的长度N；112)将车辆一跳邻居数量的最大值作为扩频码本中扩频码的数量M；113)确保M个扩频码两两...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘富强，王平，王超，王新红，林林，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31