一种基于分簇的车车通信资源调配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于分簇的车车通信资源调配方法。本发明专利技术所述方法的基站指定部分车辆用户为簇头，而其他车辆用户根据接收到的簇头信息，包括簇头的运动方向，速度和地理位置，自主地加入合适的簇头以形成簇，基站根据覆盖范围内的簇的地理位置和簇内车辆用户个数，周期性地为簇预配置正交的显式资源池，有效减少了簇之间的同频干扰。同一基站覆盖范围内的簇之间几乎正交的资源池保证了即使存在干扰用户，也与发送车辆用户有一定的距离，不会造成太严重的干扰；第三，簇内用户基于资源预留的自主资源选择机制很好地避免簇内资源碰撞，因此采用本发明专利技术提出的V2V资源调配方法提升了V2V通信系统的可靠性。

A method of vehicle communication resource allocation based on Clustering

【技术实现步骤摘要】
一种基于分簇的车车通信资源调配方法
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种基于分簇的车车通信资源调配方法。
技术介绍
目前，近年来，汽车数量随着社会的发展呈爆发式增长，给人们生活带来便利的同时，道路交通日益繁忙，随之而来的交通事故频发，交通堵塞，环境噪声等问题严重的影响了人们的生活，城市交通安全成为社会关注热点，与此同时，随着人们生活质量的提升，诸如自动驾驶，远程驾驶等新的需求也油然而生。车联网(Vehicle-to-everythingcommunications，V2X)的出现因此受到社会广泛的关注。考虑到蜂窝移动通信的多元化通信选项和无处不在的覆盖，3GPP发展了基于蜂窝移动通信系统的蜂窝车联网(cellularvehicletoeverything，C-V2X)，并在2016年9月发布的Release14中包括对C-V2X的支持。有效地利用有限的带宽资源来保证车联网通信的高可靠和低时延性能成为了研究热点，基站集中式的资源调度算法(LongTermEvolutionvehicletoeverything,LTE-V2Xmode3)和基于感知的半持续(SPS)算法(LTE-V2Xmode4)因此被提出来支持车辆到车辆的直接通信(Vehicle-to-vehicle，V2V)。基站集中式的资源调度算法由于它完全依赖于基站的调度，大量车辆用户信令的传输和处理导致车联网通信的时延要求得不到保证。另一方面，基于感知的SPS算法，车辆用户通过持续记录时频资源块的接收信号强度指示(Sidelinkreceivedsignalstrengthindicator，S-RSSI)感知时频资源的占用情况，动态地维护自己的时频资源池，当有业务需要传输时，从时频资源池中选取被占用较少的资源块(即S-RSSI较小的资源块)来进行传输并在之后的Rcounter个周期内持续使用相同的资源进行传输，其中Rcounter∈(5,15)为随机正整数。毫无疑问，基于感知的SPS算法能够满足V2V通信的时延要求，但它也因此面临着以下几点问题，第一，它受限于车辆用户终端的感知能力，接收信号能力较差的用户将面临较差的感知效果，导致糟糕的无线资源管理效果；第二，即使用户有足够的感知能力，它也只能感知在一定范围内的用户，并且无法感知隐藏终端，由于车辆动态移动，原本不在感知范围内的车辆用户经过移动进入感知区域，由于用户半持续调度没有及时进行感知，将会在一定程度上影响干扰避免效果；第三，它带来的性能增益依赖于业务的周期性和半持续调度，非周期的业务的突发性导致它没办法为业务预留资源和执行半持续调度，算法将会失效。综上所述，在保证V2V通信时延的要求下，进一步提高车辆之间通信可靠性以及保证非周期业务传输可靠性的资源调配方法势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的基于分簇的车车通信资源调配方法，本专利技术所述方法包括以下步骤：步骤1，车辆用户向接入基站上报其地理位置和移动方向，基站根据车辆用户上报的信息，在每个移动方向上根据均匀的车辆用户数间隔指定车辆用户作为簇头。步骤1.1，车辆用户能够通过蜂窝接口(Uu接口)与基站进行通信，也能够通过PC5接口不经过基站直接与其他车辆用户进行通信，车辆与车辆之间，基站与车辆之间的通信方式均可为单播，组播或广播，簇头车辆用户，在形成簇的过程和基站预配置资源池的过程中起辅助作用。步骤1.2，指定簇头的方法如下：基站m覆盖范围内某方向车道有a个车辆用户，根据地理位置顺序地为每个车辆用户标注序号1,2,3,...,a，以s为簇头车辆用户与相邻簇头车辆用户之间的车辆用户数间隔，产生随机数rm∈(1,s)作为基站m在此方向车道的第一个簇头用户的序号，则基站m覆盖范围内此方向所有簇头车辆用户的序号如下式(1)：rm,rm+s,rm+2*s,...,rm+b*s……(1)，其中，b为正整数，且rm+b*s≤a；步骤2，簇头车辆以Tposition为周期组播簇头信息，包括自己的地理位置，移动方向和移动速度，车辆用户根据接收到的簇头信息，选择加入相同移动方向且优先值最大的簇头车辆所在的簇：步骤2.1，优先值的计算如下式(2)：其中，Sji为簇头用户i对车辆用户j的优先值，α和β分别为移动速度和距离的权重且α+β＝1，vi和vj分别为车辆用户i和簇头用户j的移动速度，Δvmax为速度差值的最大值，di为车辆用户i和簇头用户j的距离，dmax为距离的最大值；步骤2.2，车辆用户选择簇头的流程如下：车辆用户j选择接收到的相同移动方向且优先值最大的簇头用户发送加入请求，簇头接收到车辆用户j的加入请求后，更新本簇内加入的车辆用户数，在移动过程中，车辆用户j持续接收新的簇头用户的信息并计算相应的优先值，当车辆用户j接收新的簇头用户k的信息且其优先值Sjk大于Sji，则车辆用户j向簇头用户k发送加入请求，并向簇头用户i发送离开请求，簇头用户i和k分别更新各自簇内的车辆用户数目；步骤3，为基站划分频域资源，将V2V通信频段划分为正交的M段顺序分配给M个相邻的基站，并以M-1个基站的间隔进行频域资源的复用，其中M的确定与基站覆盖范围有关，基站覆盖范围越大，M应越小，反之，则越大，基站1,2,...,M使用正交的频段1,2,...,M，而基站M+1,M+2,...,2M分别与基站1,2,...,M复用频域资源；步骤4，基站以TBS为周期，为覆盖范围内的簇预配置显式资源池，V2V通信信道在频域上被划分为子信道，在时域上被划分为子帧，一个子帧包含的一个子信道为一个RBG(ResourceBlockGroup，资源块组)，每个RBG包含相同数量的RB，在基站预配置资源周期开始时，基站将此周期自己频段范围内的所有资源块组，根据覆盖范围内的每个簇的簇内车辆用户个数比例分给相应的簇；步骤5，基站以TBS为周期，为覆盖范围内的簇预配置隐式资源池，在基站为覆盖范围内的簇预配置显式资源池后，基站与指定方向的相邻基站以簇为单位进行资源复用：步骤5.1，指定方向的相邻基站，当指定方向为基站右侧，则基站m的相邻基站为其右侧的第一个基站n，基站n的相邻基站为其右侧第一个基站p，即基站m使用基站n的时频资源形成基站m内簇的隐式资源池，而基站n使用基站p的时频资源形成基站n内簇的隐式资源池；步骤5.2，以簇为单位进行资源复用指基站m内的簇Cm,i的隐式资源池为基站n内的簇Cn,j的显式资源池，基站n内的簇Cn,j的隐式资源池为基站p内的簇Cp,k的显式资源池，以此类推；步骤6，在基站预配置资源池周期t＝(Tdelay+k*TBS)～(Tdelay+k*TBS+TBS)内，其中k＝0,1,2,3，Tdelay为业务最大传输时延，当有业务产生时，车辆用户自主地从自己的资源池中选择RBG用于数据传输，并将资源预留信息组播通知簇内的其他成员，资源预留信息包括车辆用户选择用于数据传输的RBG所在的子帧和子信道，其他成员根据接收到的资源预留信息在自己的资本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分簇的车车通信资源调配方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，车辆用户向接入基站上报其地理位置和移动方向，基站根据车辆用户上报的信息，在每个移动方向上根据均匀的车辆用户数间隔指定车辆用户作为簇头；/n步骤2，簇头车辆以T

【技术特征摘要】
1.一种基于分簇的车车通信资源调配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，车辆用户向接入基站上报其地理位置和移动方向，基站根据车辆用户上报的信息，在每个移动方向上根据均匀的车辆用户数间隔指定车辆用户作为簇头；
步骤2，簇头车辆以Tposition为周期组播簇头信息，包括自己的地理位置，移动方向和移动速度，车辆用户根据接收到的簇头信息，选择加入相同移动方向且优先值最大的簇头车辆所在的簇；
步骤3，为基站划分频域资源，将V2V通信频段划分为正交的M段顺序分配给M个相邻的基站，并以M-1个基站的间隔进行频域资源的复用，其中M的确定与基站覆盖范围有关，基站覆盖范围越大，M应越小，反之，则越大，基站1,2,...,M使用正交的频段1,2,...,M，而基站M+1,M+2,...,2M分别与基站1,2,...,M复用频域资源；
步骤4，基站以TBS为周期，为覆盖范围内的簇预配置显式资源池，V2V通信信道在频域上被划分为子信道，在时域上被划分为子帧，一个子帧包含的一个子信道为一个RBG(ResourceBlockGroup，资源块组)，每个RBG包含相同数量的RB，在基站预配置资源周期开始时，基站将此周期自己频段范围内的所有资源块组，根据覆盖范围内的每个簇的簇内车辆用户个数比例分给相应的簇；
步骤5，基站以TBS为周期，为覆盖范围内的簇预配置隐式资源池，在基站为覆盖范围内的簇预配置显式资源池后，基站与指定方向的相邻基站以簇为单位进行资源复用；
步骤6，在基站预配置资源池周期t＝(Tdelay+k*TBS)～(Tdelay+k*TBS+TBS)内，其中k＝0,1,2,3...，Tdelay为业务最大传输时延，当有业务产生时，车辆用户自主地从自己的资源池中选择RBG用于数据传输，并将资源预留信息组播通知簇内的其他成员，资源预留信息包括车辆用户选择用于数据传输的RBG所在的子帧和子信道，其他成员根据接收到的资源预留信息在自己的资源池中移除此RBG，避免再次占用相同的RBG导致资源碰撞，车辆用户收发信息服从半双工机制，车辆将资源预留信息通过Uu接口通知基站，基站协助资源预留。


2.根据权利要求1所述的一种基于分簇的车车通信资源调配方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：
步骤1.1，车辆用户能够通过蜂窝接口(Uu接口)与基站进行通信，也能够通过PC5接口不经过基站直接与其他车辆用户进行通信，车辆与车辆之间，基站与车辆之间的通信方式均可为单播，组播或广播，簇头车辆用户，在形成簇的过程和基站预配置资源池的过程中起辅助作用；
步骤1.2，指定簇头的方法如下：基站m覆盖范围内某方向车道有a个车辆用户，根据地理位置顺序地为每个车辆用户标注序号1,2,3,...,a，以s为簇头车辆用户与相邻簇头车辆用户之间的车辆用户数间隔，产生随机数rm∈(1,s)作为基站m在此方向车道的第一个簇头用户的序号，则基站m覆盖范围内此方向所有簇头车辆用户的序号如下式(1)：
rm,rm+s,rm+2*s,...,rm+b*s……(1)
其中，b为正整数，且rm+b*s≤a。


3.根据权利要求1的一种基于分簇的车车通信资源调配方法，其特征在于，所述步骤2包括以下步骤：
步骤2.1，优先值的计算方法为：其中Sji为簇头用户i对车辆用户j的优先值，α...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭木根，王君，纪晓东，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11