一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法技术

技术编号:15696346 阅读:291 留言:0更新日期:2017-06-24 12:01
本发明专利技术提供了一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,利用车载短距离通信网络(V2X)中路侧节点感知和学习频谱利用特性,以认知信道池的方式广播给经过的车载节点,然后利用V2X中的心跳信息,在授权频段通过扩展心跳信息实现部分认知控制信道的功能,支持车载节点之间认知信道的管理。通过本发明专利技术的方法,既不影响V2X授权频段安全累应用对时延的要求,又能有效调度各个车载节点在认知信道的工作,从而为V2X扩展应用提供了需要的高带宽信道。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法
本专利技术涉及一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,属于车载网

技术介绍
无线通信技术采用的静态频谱分配政策,将无线频谱划分为授权频段和非授权频段,造成了频谱资源在时间和空间上存在大量频谱空穴(spectrumholes)。认知无线电(cognitiveradio,CR)作为一种智能频谱共享技术,通过感知外部环境,利用人工智能学习外部环境特征的变化,动态接入闲置频谱,有效提高频谱利用率。认知无线电将用户分为主用户(primaryuser,PU)和次用户(secondaryuser,SU),主用户拥有授权频谱授权,对信道有优先使用权,而次用户未获得频谱授权,对信道的使用权次于主用户。次用户在使用某信道前必须感知主用户是否占用该信道,并且在主用户占用所在信道通信时,必须退出该信道重新建立链接,以避免干扰主用户通信。认知无线电通过动态频谱管理机制,利用频谱空穴,实现主次用户共享频谱。车载短距离通信(VehicletoX:V2X)网络是通过无线通信、GPS/GIS、传感等短距离通信技术实现的车内(CAN-ControllerAreaNetwork)、车路(Vehicle-2-RSU)、车间(Vehicle-2-Vehicle)、车外(vehicle-2-Infrastructure)、人车(Vehicle-2-Person)之间的通信。V2X具有固定授权的频段,但是带宽较窄,主要支持基本类业务,通过周期广播的包含车辆标识和地理位置的消息(简称心跳信息)提供安全类应用等基本业务,对时延要求非常高。V2X中的大量信息服务类扩展类业务,由于授权带宽的限制,影响其业务种类的拓展和业务内容的多样性。认知无线电技术可以有效拓展V2X的工作频段,为扩展类业务提供高带宽的信道,由于V2X以信息服务为主的扩展类对时延要求不严格,非常适合在认知信道中传输。但是,认知无线电需要通过较长时间的感知周围环境的频谱利用特性和学习,才能获得较好的效果。V2X中,由于车载节点处于不断运动中,很难有较长时间感受和学习某个区域的频谱利用特性,加上车载节点成本和体积的限制,也很难配置具有复杂频谱学习能力的软硬件单元。另外,认知无线电中,需要大量的相互协同机制,包括握手机制、邻居发现、拓扑控制、路由建立和维护等,此外,在认知无线网络中,需要共享用户的频谱感知和使用结果来协调本地无线区域的认知用户的有序工作。因此,将认知无线电技术应用于V2X中,面临极大的挑战。
技术实现思路
本专利技术提供了一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,其主要方法是车载短距离通信网络(V2X)中路侧节点感知和学习频谱利用特性,以认知信道池的方式广播给经过的车载节点,然后利用V2X中的心跳信息,在授权频段通过扩展心跳信息实现部分认知控制信道的功能,支持车载节点之间认知信道的管理。本专利技术包括三部分,路侧节点认知信道的检测和发布、车载节点信道协商和选择、认知信道组维护。路侧节点认知信道的检测和发布中,路侧节点感知本区域的频谱应用特性,组成认知信道池广播给经过的车载节点;车载节点信道协商和选择中,拓展各个车载节点周期性广播的包含唯一标识和地理位置的消息,增加认知信道占用描述,在授权频段进行协商,然后在认知频段进行握手和确认,从而进行通信;在认知信道组维护中,利用授权频段的心跳信息和认知信道更改协商方法,进行主用户规避、车辆状态和工作状态变化时认知信道的相应变化,以及路侧节点发布的认知信道池的更新。本专利技术提供了一种适用于车载短距离通信(V2X)网络的无线认知信道管理方法,该方法采用路侧节点或者认知空闲信道池,广播给本区域的车载节点,利用V2X中的心跳信息,在授权频段扩展心跳信息实现部分认知控制信道的功能,支持车载节点之间认知信道的管理。优选地,具体包括如下步骤S1、S2、S3:S1、路侧节点认知信道的检测和发布,其包括S11、路侧节点认知信道检测;S12、认知信道池发布和维护;S2、车载节点信道协商和选择,其包括S21、邻居发现;S22、信道接入协商;S3、认知信道组维护,其包括S31、主用户工作感知和规避;S32、车辆和通信状态变化维护;S33、路侧节点认知信道池的变化维护。优选地,所述步骤S11中,利用了路侧节点位置固定,可以配置复杂无线认知硬件和软件的特点,生成本区域的认知空闲信道池,广播给经过的车载节点统一使用。优选地,所述步骤S12中,路侧节点将生成的认知信道池广播并进行更新和维护,以适应本区域最新的频谱使用特性。优选地,所述步骤S21中,拓展车载节点周期性广播的包含车辆唯一标识和地理位置的心跳信息,增加认知信道使用描述部分。优选地,所述步骤S21中,邻居发现是通过拓展后的心跳信息来实现的。优选地,所述步骤S22中,邻居接入协商通过拓展后的心跳信息获得覆盖范围内认知信道的应用情况,同信道池运算后,得到为使用认知信道的信息。优选地,所述步骤S22中,车载节点首先在授权信道进行选择的认知信道的协商,然后在认知信道进行握手,从而建立通信链路。优选地,所述步骤S22中,当覆盖范围内认知信道都占用或者不能满足某车载节点的业务需要时,发送认知信道请求,其他正在认知信道通信的节点各自协商,空出部分认知信道,然后通过扩展后的心跳信息告知,供发起请求的车载节点使用。优选地,所述步骤S31中,车载节点感知到主用户工作后,在授权频段进行协商,规避主用户的信道,并重新协商新的认知信道组。优选地,所述步骤S32中,车载节点通过扩展后的心跳信息感知周围车载节点的状态发生变化后,重新进行协商,建立新的认知信道组,以提高通信能力。优选地,所述步骤S33中,车载节点接收到路侧节点发布的信道认知信道池后,重新进行协商,建立新的认知信道组,以提高通信能力。本专利技术利用V2X网络中路侧节点地理位置固定,天线假设位置高,覆盖范围大,可以配备比较复杂设备的特点,将路侧节点长时间感知和学习周围频谱利用特点的结果,以信道池的方式广播给经过本区域的车载节点。另外,充分利用V2X中的心跳信息,在授权频段,通过扩展心跳信息的方法,实现部分控制信道的功能,这样,即不影响V2X授权频段安全累应用对时延的要求,又能有效调度各个车载节点在认知信道的工作,从而为V2X扩展应用提供了需要的高带宽信道。附图说明图1是根据本专利技术实施方式的工作流程图;图2是根据本专利技术实施方式的认知信道的管理和学习软件的功能示意图;图3是根据本专利技术实施方式的认知信道池包格式示意图;图4是根据本专利技术实施方式的车载节点的心跳信息广播包格式示意图;图5是根据本专利技术实施方式的车载节点A和车载节点B进行信道协商步骤示意图;图6是根据本专利技术实施方式的另一个方面的车载节点A和车载节点B进行信道协商步骤示意图。具体实施方式根据本专利技术方法的实施例,将V2X中的业务分为基本业务和扩展业务,基本业务是指对时延要求严格的业务,例如安全类业务。这类业务消息内容短,但是要求周期性广播,时延要求严格。扩展类业务是指对时延要求不严格的业务,例如非实时性业务和信息发布和服务业务,这类业务信息量大,但是对时延要求不严格。本实施例利用V2X中路侧节点的授权频谱作为基本业务广播信道和认知控制信道,利用V2X中定期本文档来自技高网
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一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法

【技术保护点】
一种适用于车载短距离通信(V2X)网络的无线认知信道管理方法,该方法采用路侧节点或者认知空闲信道池,广播给本区域的车载节点,利用V2X中的心跳信息,在授权频段扩展心跳信息实现部分认知控制信道的功能,支持车载节点之间认知信道的管理。

【技术特征摘要】
1.一种适用于车载短距离通信(V2X)网络的无线认知信道管理方法,该方法采用路侧节点或者认知空闲信道池,广播给本区域的车载节点,利用V2X中的心跳信息,在授权频段扩展心跳信息实现部分认知控制信道的功能,支持车载节点之间认知信道的管理。2.根据权利要求1所述的一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,其特征在于,具体包括如下步骤S1、S2、S3:S1、路侧节点认知信道的检测和发布,其包括S11、路侧节点认知信道检测;S12、认知信道池发布和维护;S2、车载节点信道协商和选择,其包括S21、邻居发现;S22、信道接入协商;S3、认知信道组维护,其包括S31、主用户工作感知和规避;S32、车辆和通信状态变化维护;S33、路侧节点认知信道池的变化维护。3.根据权利要求2所述的一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,其特征在于,所述步骤S11中,利用了路侧节点位置固定,可以配置复杂无线认知硬件和软件的特点,生成本区域的认知空闲信道池,广播给经过的车载节点统一使用。4.根据权利要求2所述的一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,其特征在于,所述步骤S12中,路侧节点将生成的认知信道池广播并进行更新和维护,以适应本区域最新的频谱使用特性。5.根据权利要求2所述的一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,其特征在于,所述步骤S21中,拓展车载节点周期性广播的包含车辆唯一标识和地理位置的心跳信息,增加认知信道使用描述部分。6.根据权利要求2所述的一种适用于车载短距离通信网络的无线认知信道管理方法,其特征在于,所述步骤S21中...

【专利技术属性】
技术研发人员:付景林赵德胜
申请(专利权)人:大唐高鸿信息通信研究院义乌有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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