一种车辆与车辆通信中簇切换方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆与车辆通信的簇切换方法，针对V2V系统，引入报告门限、增加滞后门限和替换滞后门限等参数，通过计算和比较动态指标值进行簇切换，本发明专利技术的方法能保证切换的准确性，有效降低乒乓效应，降低信令开销；与传统方法相比，不需要定位，所以可以用在有遮挡的场景，比如隧道等。除了蜂窝通信的4G和5G系统，本发明专利技术的设计思想还适用于其它车联网通信系统，比如：专用短程通信（DSRC）系统等。

A method of cluster switching in vehicle to vehicle communication

【技术实现步骤摘要】
一种车辆与车辆通信中簇切换方法
本专利技术提出了是一种适用于车辆与车辆通信（V2V）的簇（Cluster）切换方法，可以保证切换的准确性，降低信令开销，属于车联网技术中的信号处理领域。
技术介绍
随着智能交通及车联网的迅速发展，车辆与车辆之间的通信技术已成为目前第五代移动通信系统（5G）中的热点技术。但是，由于信道等通信资源有限，随着车辆的增多，彼此间干扰也快速增大，使得资源调度更为复杂。因此，为了更加充分利用有限的通信资源，对车辆进行分簇（Cluster）管理是一种十分有效的方法，即利用分簇对资源进行空分，簇与簇之间满足一定条件后便可对资源进行复用，从而提高资源的使用效率。例如，基于LTE-V2V的车联网技术将车辆划分为很多簇，同一虚线椭圆中的车辆属于同一个簇。每一个簇中只能有一辆簇首（Clusterhead）车辆，但可以有多个成员车辆。只有具有相似移动性且相距较近的车辆才能被分配到同一个簇中，一旦某个非簇首车辆加入到某个簇中，它便是该簇的成员车辆。簇首车辆负责与基站（eNodeB）交互获得通信资源，同时负责簇内资源的分配。基站将资源以资源块的形式分配给簇首后不再参与簇内通信。举例来说，如图1所示，簇A包含4辆车。其中一辆为簇首车辆，负责与基站通过蜂窝通信链路进行交互，其它3辆为成员车辆，相互之间通过V2V技术通信。另外，簇可以有交叠，某些成员车辆可以属于多个簇。V2V通信与传统的D2D（DevicetoDevice）不同，网络中的车辆具有高速移动性，物理位置时刻发生着变化，因而车辆彼此间的相对位置也在不断变化着。当这个变化超过了一定的界限，原先属于同一簇的成员车辆可能不再适合待同一簇中，需要切换到其它簇里，导致了簇内成员的组成情况随着车辆的运动在不断变化。传统的切换方法主要是根据接收信号强度或车辆的位置。但是，车辆高速移动时，信号强度变化较大，且GPS在有遮挡的地方定位通常不准确。所以，传统的方法会导致车辆频繁切换，产生象乒乓球一样来来回回的乒乓效应，使信令开销迅速增大，在一定程度上将影响正常通信指标。本专利技术提出了一种新的簇切换方法，通过引入有效集、报告门限、增加滞后门限和替换滞后门限等参数可以有效降低乒乓效应，保证切换的准确性，大幅降低信令开销。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种车辆与车辆通信中簇切换方法，针对V2V系统，引入报告门限、增加滞后门限和替换滞后门限等参数，通过计算和比较动态指标值进行簇切换，可以有效降低乒乓效应，保证切换的准确性，降低信令开销。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种车辆与车辆通信中簇切换方法，包括以下步骤：步骤1）、各簇的簇首车辆广播所属簇的信息，车辆选择导频功率最强的簇加入，假设为簇A；步骤2）、车辆读取各簇首信息，建立有效集和候选集，并设定报告门限、增加滞后门限和替换滞后门限等参数的值；步骤3）、候选集里簇B的信号强度逐渐增强，当簇B的导频强度达到（最好导频强度－（报告门限－增加滞后门限））并维持△T时间，而此时有效集没有满，簇B此时被加入到有效集里；步骤4）、候选集里簇C的信号强度逐渐增加并开始超过车辆所属的簇A信号强度，在簇C的导频强度达到（最弱导频强度＋替换滞后门限）并维持△T时间，而此时有效集的数目已满（假设此时系统设置的有效集最大数目是两个），簇C（候选集中最强的信号）此时替代簇A（有效集里最弱的信号）被加入到有效集里，簇A同时被移出有效集，移入候选集；步骤5）、此时有效集中簇C的信号强度逐渐减弱，当簇C的导频强弱到（最好导频强度－（报告门限＋删除滞后门限））并维持△T时间，簇C（有效集里最弱的信号）此时被移出有效集，移入候选集。有益效果：本专利技术的方法能保证切换的准确性，有效降低乒乓效应，降低信令开销；与传统方法相比，不需要定位，所以可以用在有遮挡的场景，比如隧道等。除了蜂窝通信的4G和5G系统，本专利技术的设计思想还适用于其它车联网通信系统，比如：专用短程通信（DSRC）系统等。附图说明图1是簇的构成示意图。图2是本专利技术的切换原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好的理解本专利技术。需要特别注意的是，在以下的描述中，由于对一些已知的技术和功能的详细描述可能会淡化本专利技术的内容，这些描述在这里将被忽略。步骤1）、各簇的簇首（Clusterhead）车辆广播所属簇的信息，车辆选择导频功率最强的簇加入，假设为簇A；通常，车联网中各簇的簇首车辆会周期性地向周围广播CHA（Clusterheadannouncement）消息。该消息包括簇的大小和编号，车辆的行驶方向和速度等信息。由于车辆移动速度较快，为了方便解调包含这些信息的数据，V2V通信的数据帧中需要插入多个导频信号。车辆可以通过测量这些导频的功率决定加入哪个簇。例如：图1中车辆甲通过测量簇A，簇B和簇C的CHA，选择加入导频功率最强的簇A。步骤2）、车辆读取各簇首信息，建立有效集和候选集，并设定报告门限、增加滞后门限和替换滞后门限等参数的值。有效集是指成员车辆所属的簇形成的集合。比如：图1中车辆甲的有效集由簇A组成。候选集指当前不在有效集里，但是已有足够的导频强度表明该簇可以被加到有效集里。比如：图1中车辆甲的候选集由簇B和簇C组成。报告门限是簇切换中要增加或删除有效集中的簇的门限；△T是留给动作触发的时间；导频强度是指经测量后导频的强度；最好导频是指有效集里信号最强的导频；最弱导频是指有效集里信号最弱的导频；最好候选集导频是指候选集里信号最强的导频。增加滞后门限是要增加某个簇到有效集的滞后门限；删除滞后门限是要删除某个簇的滞后门限；替换滞后门限是要同时增加并释放一个簇的滞后门限。步骤3）、候选集里簇B的信号强度逐渐增强，当簇B的导频强度达到（最好导频强度－（报告门限－增加滞后门限））并维持△T时间，而此时有效集没有满，簇B此时被加入到有效集里。有效集里包含的簇的个数由系统设定。如图2所示，假设车辆甲的有效集大小为2，此时只包含簇A。当簇B的导频强度达到P1并维持△T时间，而此时有效集没有满，簇B便可加入到有效集里。这里的P1表示为：P1＝最好导频强度－（报告门限－增加滞后门限）[公式一]步骤4）、候选集里簇C的信号强度逐渐增加并开始超过车辆所属的簇A信号强度，在簇C的导频强度达到（最弱导频强度＋替换滞后门限）并维持△T时间，而此时有效集的数目已满（假设此时系统设置的有效集最大数目是2个），簇C（候选集中最强的信号）此时替代簇A（有效集里最弱的信号）被加入到有效集里，簇A同时被移出有效集，移入候选集。如图2所示，候选集里簇C的信号强度逐渐增加并开始超过车辆所属的簇A信号强度，在簇C的导频强度达到P2并维持△T时间，而此时有效集的数目已满，簇C（候选集中最强的信号）此时替代簇A（有效集里最弱的信号）被加入到有效集里，簇A同时被移出有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆与车辆通信中簇切换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n（1）、各簇的簇首车辆广播所属簇的信息，车辆选择导频功率最强的簇加入，假设为簇A；/n（2）、车辆读取各簇首信息，建立有效集和候选集，并设定报告门限、增加滞后门限和替换滞后门限参数的值；/n（3）、候选集里簇B的信号强度逐渐增强，当簇B的导频强度达到P

【技术特征摘要】
1.一种车辆与车辆通信中簇切换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）、各簇的簇首车辆广播所属簇的信息，车辆选择导频功率最强的簇加入，假设为簇A；
（2）、车辆读取各簇首信息，建立有效集和候选集，并设定报告门限、增加滞后门限和替换滞后门限参数的值；
（3）、候选集里簇B的信号强度逐渐增强，当簇B的导频强度达到P1并维持△T时间，而此时有效集没有满，簇B此时被加入到有效集里；P1表示为：
P1＝最好导频强度－（报告门限－增加滞后门限）；[公式一]
（4）、候选集里簇C的信号强度逐渐增加并...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛彬，张辉，顾佳雯，张佳丽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32