一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S-SPS机制优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法


[0001]本专利技术涉及V2X(vehicle to everything)车联网通信领域，具体涉及一种基于自适应发送频率选择与功率控制的感知半静态调度(S
‑
SPS)机制优化方法。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，交通堵塞日益严重，交通事故频发，交通问题逐渐成为制约城市发展主要问题之一。车联网技术可以实现碰撞预警、编队驾驶、自动驾驶、路线规划等诸多服务，从而大幅度提高交通效率和减少交通事故，因此车联网逐渐成为未来交通的主要发展趋势，所以保证车联网通信提供安全可靠尤为重要。
[0003]车联网通信技术主要包括两种技术，一种是DSRC技术，另一种是C
‑
V2X通信技术。这两种技术都可以提供V2V(vehicle
‑
to
‑
vehicle)服务，车车直连通信过程中最重要的机制是信道资源选择机制，信道资源选择机制可以大幅度减少车辆之间因选择相同信道资源而产生数据包碰撞的问题。然而，因为车辆的移动性和信道资源选择机制的缺陷，车辆通信过程中数据包的碰撞不可避免，那么必然会影响交通的安全性。而原S
‑
SPS机制在发送数据包的过程中采用的是固定发射频率和固定发射功率进行数据包的发送，必然会导致在高密度的交通场景下通信性能的下降，且功率的利用率不高。因此，我们提出了一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法，提高了能耗的利用率，增强了通信系统的可靠性。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术目的是针对S
‑
SPS机制下的V2V通信，提供一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法，以车辆通信系统接收成功概率作为分析指标，通过动态调整发射频率和发射功率。
[0005]技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法，包含以下步骤：
[0007](1)初始化参数，所述参数包括V2V发射端发射功率、自然干扰噪声大小、信道衰落指数，数据包发送周期，通信系统中的车辆根据初始设定的参数更新车辆的位置。
[0008](2)当车辆需要选择信道资源发送数据包时，根据感知窗记录的RSSI信息计算CBR。其中，第i辆需要选择信道资源发送数据包的车辆V
it
的CBR(V
it
)可以表示为：
[0009][0010]其中：
[0011]RSSI
j
为第j个资源块上的RSSI的值；
[0012]m是感知窗口上所有资源块的总数；
[0013]T
RSSI
是表示资源块是否被占用的RSSI的阈值；
[0014](3)根据基于CBR的频率选择算法计算合适的发射频率。其中，基于CBR的频率选择算法计算公式为：
[0015][0016]f(V
it
)＝1/T(V
it
)
[0017]其中：
[0018]ceil(
·
)表示向上取整数；
[0019]T(V
it
)表示第i辆发送车辆的发送数据包的周期间隔，单位是秒；
[0020]f(V
it
)表示第i辆发送车辆的发送数据包的频率，单位是Hz；
[0021]CBR
TH
表示信道的拥塞程度的阈值，超过该阈值需要对发送频率进行调整；
[0022](4)车辆基于S
‑
SPS信道资源选择机制选择信道资源。
[0023](5)根据功率控制算法计算合适的发射功率，然后发送数据包。功率控制算法计算合适的发射功率，功率控制算法中的计算公式为：
[0024][0025]其中：P
TX
(V
it
)表示发射功率的大小，单位是dBm。
[0026](6)接收车辆接收到数据包，计算对应资源块上RSSI和RSRP的值，记录并更新感知窗口对应的资源块上的子信道状态信息。其中，RSRP和RSSI的计算公式为：
[0027][0028][0029][0030]其中：
[0031]表示第k辆接收车辆；
[0032]表示第k辆接收车辆的RSRP，即资源块上的有用功率；
[0033]表示第k辆接收车辆的RSSI，即资源块上接收的总功率；
[0034]h
ik
表示第i辆发射车辆到第k辆接收车辆的信道增益；
[0035]d
ik
表示发射车辆和接收车辆的距离；
[0036]α表示路径损耗指数；
[0037]I
ik
表示和发送车辆选择相同信道资源的车辆对接收车辆产生干扰的总和。
[0038]Φ集合表示除发射车辆和接收车辆外其他所有的干扰车辆，集合内的车辆与发射车辆选择相同的候选子信道资源才会对接收车辆产生干扰。
[0039]h
nk
表示第n辆干扰车辆到第k辆接收车辆的信道增益；
[0040]d
nk
表示选择相同资源产生干扰的车辆与接收车辆的距离；
[0041]N
o
表示高斯白噪声功率
[0042]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益技术效果：
[0043]本专利技术基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法，通过动态调
整发送频率和发送功率，解决了高密度场景下S
‑
SPS机制的数据包的冲突概率较高的问题，与原S
‑
SPS机制相比较，降低了数据包冲突的概率，提高了通信系统的可靠性并降低了能耗。
附图说明：
[0044]图1是本专利技术的V2V通信网络交通场景图
[0045]图2是本专利技术实施例中基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制的具体流程图；
[0046]图3是本专利技术中S
‑
SPS机制中的感知窗和选择窗组成的信道资源网格图；
[0047]图4是本专利技术通信场景中基于S
‑
SPS机制进行信道资源选择方案的具体流程图。
[0048]图5是本专利技术的基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制与原S
‑
SPS机制效果对比图。
具体实施方式：
[0049]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0050]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法，S
‑
SPS机制是标准协议中V2V通信系统中一种信道资源选择机制，通信系统中的车辆随时间变化即是发送车辆也是接收车辆，该方法包含以下步骤：(1)初始化参数，所述参数包括V2V发射端发射功率、自然干扰噪声大小、信道衰落指数，数据包发送周期，通信系统中的车辆根据初始设定的参数更新车辆的位置。(2)当车辆需要选择信道资源发送数据包时，根据感知窗记录的RSSI信息计算CBR。(3)根据基于CBR的频率选择算法计算合适的发射频率。(4)车辆基于S
‑
SPS信道资源选择机制选择信道资源。(5)根据功率控制算法计算合适的发射功率，然后发送数据包。(6)接收车辆接收到数据包，计算对应资源块上RSSI和RSRP的值，记录并更新感知窗口对应的资源块上的子信道状态信息。2.根据权利要求1所述的一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法，其特征在于，步骤(2)中需要第i辆需要选择信道资源进行数据包发送的车辆V
it
的CBR(V
it
)的计算公式为：其中：RSSI
j
为第j个资源块上的RSSI的值；m是感知窗口上所有资源块的总数；T
RSSI
是表示资源块是否被占用的RSSI的阈值。3.根据权利要求1所述的一种基于自适应发送频率选择与功率控制的S
‑
SPS机制优化方法，其特征在于，步骤(3)中基于CBR的频率选择算法计算公式为：f(V
it
)＝1/T(V
it
)其中：ceil(
·
)表示向上取整数；T(V
it
)表示第i...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭国平，聂佳幸，胡鹤轩，周思源，许天霖，岳海洋，袁子扬，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：