基于地理位置的动态资源选择方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于地理位置的动态资源选择方法、装置和系统。该方法包括：将基站覆盖范围内的整个区域划分为多个地理区域，获取每一地理区域的车辆密度和地理位置，对基站覆盖范围内的所有地理区域进行聚类；聚类后将每一个类映射到一个子资源池上，形成多对一映射；然后根据车辆密度，调整对应的子资源池的大小；并将划分结果广播至VUE。该装置装设于基站侧，用于执行上述步骤。该系统包括基站侧和VUE侧，VUE侧用于判断自身所处的地理区域；根据映射关系信息和子资源池划分信息，依靠能量探测算法选择所需的资源块。本发明专利技术提出的该方法、装置和系统，相比于基于地理位置的静态资源选择算法，提升了通信可靠性。

Dynamic Resource Selection Method, Device and System Based on Geographical Location

The invention discloses a dynamic resource selection method, device and system based on geographical location. The method includes: dividing the whole area covered by the base station into several geographical areas, obtaining the vehicle density and geographical location of each geographical area, clustering all geographical areas covered by the base station; mapping each class to a sub-resource pool after clustering, forming a multi-to-one mapping; and then adjusting the size of the corresponding sub-resource pool according to the vehicle density. And broadcast the partition results to VUE. The device is mounted on the base station side for performing the above steps. The system includes base station side and VUE side. VUE side is used to judge its own geographical area. According to mapping relationship information and sub-resource pool partition information, the required resource blocks are selected by energy detection algorithm. Compared with the static resource selection algorithm based on geographical location, the method, device and system proposed by the invention improves the communication reliability.

【技术实现步骤摘要】
基于地理位置的动态资源选择方法、装置和系统
本专利技术涉及车联网
，具体涉及一种LTE-V2V中基于地理位置的动态资源选择方法、装置和系统。
技术介绍
智能交通系统(IntelligentTransportationSystem，ITS)是一种集实时性、精确性、综合性于一体的交通管理系统，它被认为是交通领域的主流发展方向。车联网技术就是智能交通系统的核心。目前，基于LTE网络的车联网技术(LongTermEvolution-Vehicle，LTE-V)的标准化工作已经完成，其包括车对车通信(VehicletoVehicle，V2V)，车与行人间通信(VehicletoPedestrian，V2P)以及车辆与基础设施网络间通信(VehicletoInfrastructure/Network，V2I/N)多种模式。在V2V通信模式下，车辆通信设备(VehicleUserEquipment，VUE)自主选择时频资源块发送数据，即自主选择占用一定的时间及频率资源。在自主选择时频资源块时，如果多个VUE同时选择同一个资源块发送数据，那么这些VUE的信号就会互相干扰，导致通信可靠性降低。因此，如何在VUE资源选择过程中避免碰撞是一个需要重点解决的问题。基于地理位置的资源选择算法就是标准化组织(3rdGenerationPartnershipProject，3GPP)所规定的解决方案之一，该算法可以有效避免碰撞降低干扰。同时还能够解决隐蔽站问题并且拥有收敛速度快的优点。其主要思想是，将整个场景划分成若干个互不重叠的等面积的地理区域，也将整个资源池划分成多个大小相等的子资源池，之后把每一个地理区域映射到一个子资源池上，一般允许多个相距较远(例如大于两倍车辆通信距离)的地理区域映射到同一个子资源池上。参见图1所示，图1代表某一真实地图场景，该场景建模是截取了一部分真实地图，场景中VUE均有不同的轨迹不同的时速，同时遵守交通规则，最大程度地还原了现实生活中交通系统。按照现有技术中基于地理位置的资源选择算法，对图1中场景进行划分，区域1、2、3、4这四块地理区域相距大于两倍通信距离被映射到同一个子资源池，并且每个地理区域的大小要小于车辆通信范围，以保证区域内VUE可以相互探测到从而避免碰撞。然而，这种基于地理位置的资源选择算法在拥有上述优点的同时也存在一些问题。在划分地理区域时，某些区域内的VUE很多，甚至VUE数量大于对应子资源池的资源块数量，这会使得该地理区域内的资源不够用，肯定存在区域内多个VUE共用同一块资源块的情况，碰撞因此发生。与此同时，某些区域内可能并没有VUE或者VUE很少，但是该区域仍然映射到一个正常规模的子资源池，导致子资源池中大部分资源被浪费。例如，参见图2所示，图2统计了按照现有技术划分后各个地理区域中VUE的数量，其中横线代表每个子资源池包括的资源块的数量，可以观察到很大一部分区域内VUE数目远低于图2中横线，甚至有些区域中根本没有VUE，还依旧映射到一个正常大小的子资源池上，造成了大量资源块被浪费。同时，还有一部分区域内VUE数目高于横线，资源不够用，导致碰撞进而降低通信系统可靠性。可见，这种由于现有资源划分机制而导致的资源短缺和资源浪费，大大降低了使用基于地理位置的资源选择算法时的通信可靠性。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于地理位置的动态资源选择方法、装置和系统，以解决上述问题。本专利技术的技术方案为：本专利技术提供一种基于地理位置的动态资源选择方法，包括步骤：将基站覆盖范围内的整个区域划分为多个互不重叠的地理区域，每个所述地理区域的最长对角线的距离应小于车辆通信距离；获取每一地理区域的车辆密度和地理位置，根据车辆密度和地理位置，对基站覆盖范围内的所有地理区域进行聚类；聚类后将每一个类映射到一个子资源池上，形成从地理区域到子资源池的多对一映射；根据聚类后的每一类的车辆密度，调整对应的子资源池的大小；将多对一映射的映射关系信息和调整后的对应的子资源池划分信息广播至VUE。其中，根据车辆密度和地理位置、对基站覆盖范围内的所有地理区域进行聚类，包括步骤：S10，第一轮聚类时将每一地理区域作为一个独立的类，类与类之间的特征距离等于地理区域间的特征距离，按照下式计算地理区域间的特征距离：其中，dij是地理区域i和地理区域j之间的特征距离，deni和denj分别是地理区域i和地理区域j的车辆密度；denmax是所有地理区域的车辆密度的最大值；denmin是所有地理区域的车辆密度的最小值；disij是地理区域i的中心到地理区域j的中心的直线地理距离；dismin是所有地理区域间直线距离的最小值；w1和w2分别为车辆密度和地理距离方面的权值，二者相加为1；q为约束系数，取值范围为(0.7,1)；S11，计算出类与类之间的特征距离之后，选择两个特征距离最小的类合并成一类，完成第一轮聚类；S12，更新聚成的类到其他类的特征距离，再选择两个特征距离最小的类合并成为一类；S13，重复步骤S12，直到将要合并成的类中存在两个地理区域的最小直线地理距离小于两倍通信距离，此时放弃合并，输出现有聚类结果。其中，根据聚类后的每一类的车辆密度，调整对应的子资源池的大小，包括步骤：S20,按照下式计算出各个类中的地理区域的车辆密度的最大值：denmaxk＝max(denk1，denk2，denk3，……)k＝{1，2，3，4，…，M}；denmaxk表示第k类中地理区域的车辆密度的最大值，第k类中各个地理区域的车辆密度分别为denk1，denk1，denk3……，M表示聚类结果中类的个数，也是子资源池总数；步骤S21，根据计算出的最大值按比例调整对应的子资源池的大小，第k类对应子资源池大小按下式计算：Rk表示第k类对应子资源池所占子帧数目，Ttotal表示资源池全部子帧数目。其中，该方法还包括步骤：根据车辆密度的变化，每隔预设时长T重新进行聚类并调整子资源池大小。本专利技术还公开一种基于地理位置的动态资源选择装置，装设于基站侧，用于：将基站覆盖范围内的整个区域划分为多个互不重叠的地理区域，每个地理区域的最长对角线的距离应小于车辆通信距离；获取每一地理区域的车辆密度和地理位置，根据车辆密度和地理位置，对基站覆盖范围内的所有地理区域进行聚类；聚类后将每一个类映射到一个子资源池上，形成从地理区域到子资源池的多对一映射；根据聚类后的每一类的车辆密度，调整对应的子资源池的大小；将多对一映射的映射关系信息和调整后的对应的子资源池划分信息广播至VUE。本专利技术还提供一种LTE-V2V动态资源选择系统，包括基站侧和VUE侧；基站侧，用于将基站覆盖范围内的整个区域划分为多个互不重叠的地理区域，每个地理区域的最长对角线的距离应小于车辆通信距离；获取每一地理区域的车辆密度和地理位置，根据车辆密度和地理位置，对基站覆盖范围内的所有地理区域进行聚类；聚类后将每一个类映射到一个子资源池上，形成从地理区域到子资源池的多对一映射；根据聚类后的每一类的车辆密度，调整对应的子资源池的大小；将多对一映射的映射关系信息和调整后的对应的子资源池划分信息广播至VUE；VUE侧，用于获取自身地理位置，并判断所处的地理区域；接收基站侧广播的映射关系信息和子资源池划分信息，根据映本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地理位置的动态资源选择方法，其特征在于，包括步骤：将基站覆盖范围内的整个区域划分为多个互不重叠的地理区域，每个所述地理区域的最长对角线的距离应小于车辆通信距离；获取每一所述地理区域的车辆密度和地理位置，根据所述车辆密度和地理位置，对所述基站覆盖范围内的所有所述地理区域进行聚类；聚类后将每一个类映射到一个子资源池上，形成从所述地理区域到子资源池的多对一映射；根据聚类后的每一类的车辆密度，调整对应的子资源池的大小；将所述多对一映射的映射关系信息和调整后的对应的子资源池划分信息广播至VUE。

【技术特征摘要】
1.一种基于地理位置的动态资源选择方法，其特征在于，包括步骤：将基站覆盖范围内的整个区域划分为多个互不重叠的地理区域，每个所述地理区域的最长对角线的距离应小于车辆通信距离；获取每一所述地理区域的车辆密度和地理位置，根据所述车辆密度和地理位置，对所述基站覆盖范围内的所有所述地理区域进行聚类；聚类后将每一个类映射到一个子资源池上，形成从所述地理区域到子资源池的多对一映射；根据聚类后的每一类的车辆密度，调整对应的子资源池的大小；将所述多对一映射的映射关系信息和调整后的对应的子资源池划分信息广播至VUE。2.根据权利要求1所述的一种基于地理位置的动态资源选择方法，其特征在于，根据所述车辆密度和地理位置、对所述基站覆盖范围内的所有所述地理区域进行聚类，包括步骤：S10，第一轮聚类时将每一所述地理区域作为一个独立的类，类与类之间的特征距离等于地理区域间的特征距离，按照下式计算地理区域间的特征距离：其中，dij是地理区域i和地理区域j之间的特征距离，deni和denj分别是地理区域i和地理区域j的车辆密度；denmax是所有地理区域的车辆密度的最大值；denmin是所有地理区域的车辆密度的最小值；disij是地理区域i的中心到地理区域j的中心的直线地理距离；dismin是所有地理区域间直线距离的最小值；w1和w2分别为车辆密度和地理距离方面的权值，二者相加为1；q为约束系数，取值范围为(0.7,1)；S11，计算出类与类之间的特征距离之后，选择两个特征距离最小的类合并成一类，完成第一轮聚类；S12，更新聚成的类到其他类的特征距离，再选择两个特征距离最小的类合并成为一类；S13，重复步骤S12，直到将要合并成的类中存在两个地理区域的最小直线地理距离小于两倍通信距离，此时放弃合并，输出现有聚类结果。3.根据权利要求2所述的一种基于地理位置的动态资源选择方法，其特征在于，根据聚类后的每一类的车辆密度，调整对应的子资源池的大小，包括步骤：S20,按照下式计算出各个类中的地理区域的车辆密度的最大值：denmaxk＝max(denk1，denk2，denk3，……)k＝{1，2，3...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾昕钰，丁伊，张琳，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11