一种车联网感知协同的通信资源管理方法技术

本发明专利技术提出一种车联网感知协同的通信资源管理方法，包括，构建感知协同的车联网下行传输模型；构建感知估计模型，基于无线感知原理建立距离估计精度

【技术实现步骤摘要】
一种车联网感知协同的通信资源管理方法


[0001]本专利技术属于无线通信领域
。

技术介绍

[0002]车联网（
vehicle
‑
to
‑
everything
，
V2X
）通过建立各车辆与路侧设施以及网络间的通信链路，不仅为车辆提供了超越单车传感器视距限制的感知信息，还能为乘客提供车载娱乐业务
。
然而，为了达到 L4 级以上高精度
、
广范围的感知性能并支撑车载娱乐业务，单个车辆需要从无线网络获得的下行数据将达到
500
‑
1000 Mbit/s
，而目前已部署的
Sub
‑
6G
低频
5G
网络在实际测试中车辆下行均值速率约为
500Mbit/s
，资源利用率不高，难以支撑高密度场景的高精度地图下载和车载娱乐业务
。
[0003]造成该问题的主要原因是城区的环境复杂性以及车辆的高速移动性，基站到车辆间的通信链路难以一直保证较好的信道质量，使得
V2X
网络拓扑结构
、
通信需求
、
信道状态
、
节点密度和网络环境在时间
、
空间
、
内容等多维度上的分布更加不均匀，从而导致当前的
V2X
网络无法适应车辆移动行为与网络环境的动态变化，网络不稳定
、
容量有限，资源配置灵活性差
、
利用率低
。
因此业界提出通过车辆分簇使车辆对网络（
vehicle to network
，
V2N
）链路质量较差的车辆形成由 V2N 链路和车辆对车辆（
vehicle to vehicle
，
V2V
）通信组成的高性能双跳传输方案，并根据分簇结果研究基于图论
、
强化学习等资源分配方法
。
[0004]然而，现有车辆分簇与资源分配算法大多需要车辆上报自身位置信息，当车辆高速移动时，链路条件不稳定，所获取的车辆移动信息往往存在较大误差，导致传统方法性能下降
。
为此，亟需一种车联网下通信资源管理方法，以解决由于通信链路不稳定造成的现有通信资源分配方法不再高效的问题，提高频谱资源分配的有效性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
[0006]为此，本专利技术的目的在于提出一种车联网感知协同的通信资源管理方法，用于提高频谱资源分配的有效性
。
[0007]为达上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种车联网感知协同的通信资源管理方法，包括：构建感知协同的车联网下行传输模型；其中，所述车联网下行传输模型包括1个通信感知一体化基站和
N
个车辆用户终端
VUE
；构建感知估计模型，基于无线感知原理建立距离估计精度
、
角度估计精度与感知估计位置坐标的表达式；构建所述通信感知一体化基站与所述
VUE
间的下行通信模型，计算直连通信模式和中继通信模式下
V2N
链路与
V2V
链路的可达通信速率；利用无线感知所得位置估计车辆速度，并根据所述感知估计模型预测下一时刻车辆位置，基于预测结果采用分簇方法对所述
VUE
对应的车辆进行分簇管理；
基于所述分簇管理的结果与所述可达通信速率计算系统吞吐量，以最大化系统吞吐量为优化目标，构建资源分配优化问题；针对所述资源分配问题，采用优化方法生成资源分配策略
。
[0008]另外，根据本专利技术上述实施例的一种车联网感知协同的通信资源管理方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述基于无线感知原理建立距离估计精度
、
角度估计精度与感知估计位置坐标的表达式，包括：通过通信感知一体化基站的天线发送感知信号至目标物体，并接收由目标物体反射的感知回波；通过所述通信感知一体化基站对所述感知回波进行信号处理与分析，获得所述目标物体和所述通信感知一体化基站间的距离与目标物体相对于通信感知一体化基站的角度
。
[0009]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，计算直连通信模式和中继通信模式下
V2N
链路与
V2V
链路的可达通信速率，包括：若通信感知一体化基站选择直连通信模式，则分配第
m
个
RB
给第
j
个
VUE
进行 V2N 通信时，该链路信噪比可表示为，
[0010]其中，表示通信感知一体化基站在每个
RB
上的发射功率，为通信感知一体化基站与第
k
个
VUE
间的信道增益，为噪声功率，定义为每个
RB
所占用的带宽资源，则分配第
m
个
RB
给第
k
个
VUE
进行 V2N 通信时的通信可达速率为
[0011]；
[0012]若通信感知一体化基站选择中继通信模式，当分配第
m
个
RB
给第
k
个
VUE
与第
j
个
VUE
进行
V2V
通信时，该链路的信干噪比为，
[0013]其中，表示第
j
个
VUE
接收到的来自其他所有共享第
m
个
RB
的
V2V
链路对中发射
VUE
的干扰，为维矩阵，表示分簇结果，表示是否选择将第个
VUE
作为第个
VUE
的簇头，为维矩阵，表示资源分配结果，表示总带宽中第
m
个
RB
是否被分配给第个
VUE
进行通信，当分配第
m
个
RB
给第
k
个
VUE
与第
j
个
VUE
进行
V2V
通信时，其通信可达速率为
[0014]。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：通信感知一体化基站通过中继模式将数据传输至第
j
个
VUE
的通信传输速率为，
[0016]其中，表示当分配
M1个
RB
用于
V2V
通信时，
V2V
链路的可达速率，
表示当分配
M2个
RB
用于
V2N
通信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种车联网感知协同的通信资源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：构建感知协同的车联网下行传输模型；其中，所述车联网下行传输模型包括1个通信感知一体化基站和
N
个车辆用户终端
VUE
；构建感知估计模型，基于无线感知原理建立距离估计精度
、
角度估计精度与感知估计位置坐标的表达式；构建所述通信感知一体化基站与所述
VUE
间的下行通信模型，计算直连通信模式和中继通信模式下
V2N
链路与
V2V
链路的可达通信速率；利用无线感知所得位置估计车辆速度，并根据所述感知估计模型预测下一时刻车辆位置，基于预测结果采用分簇方法对所述
VUE
对应的车辆进行分簇管理；基于所述分簇管理的结果与所述可达通信速率计算系统吞吐量，以最大化系统吞吐量为优化目标，构建资源分配优化问题；针对所述资源分配问题，采用优化方法生成资源分配策略
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于无线感知原理建立距离估计精度
、
角度估计精度与感知估计位置坐标的表达式，包括：通过通信感知一体化基站的天线发送感知信号至目标物体，并接收由目标物体反射的感知回波；通过所述通信感知一体化基站对所述感知回波进行信号处理与分析，获得所述目标物体和所述通信感知一体化基站间的距离与目标物体相对于通信感知一体化基站的角度
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算直连通信模式和中继通信模式下
V2N
链路与
V2V
链路的可达通信速率，包括：若通信感知一体化基站选择直连通信模式，则分配第
m
个
RB
给第
j
个
VUE
进行 V2N 通信时，该链路信噪比可表示为，其中，表示通信感知一体化基站在每个
RB
上的发射功率，为通信感知一体化基站与第
k
个
VUE
间的信道增益，为噪声功率，定义为每个
RB
所占用的带宽资源，则分配第
m
个
RB
给第
k
个
VUE
进行 V2N 通信时的通信可达速率为；若通信感知一体化基站选择中继通信模式，当分配第
m
个
RB
给第
k
个
VUE
与第
j
个
VUE
进行
V2V
通信时，该链路的信干噪比为，其中，表示第
j
个
VUE
接收到的来自其他所有共享第
m
个
RB
的
V2V
链路对中发射
VUE
的干扰，为维矩阵，表示分簇结果，表示是否选择将第个
VUE
作为第个
VUE
的簇头，为维矩阵，表示资源分配结果，表示总带宽中第
m
个
RB
是否被分配给第个
VUE
进行通信，当分配第
m
个
RB
给第
k
个
VUE
与第
j
个
VUE
进行
V2V
通信时，其通信可达速率为
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：通信感知一体化基站通过中继模式将数据传输至第
j
个
VUE
的通信传输速率为，其中，表示当分配
M1个
RB
用于
V2V
通信时，
V2V
链路的可达速率，表示当分配
M2个
RB
用于
V2N
通信时，
V2N
链路的可达速率
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预测结果采用分簇方法对所述
VUE
对应的车辆进行分簇管理，包括：通过通信感知一体化基站基于
t
时刻无线感知所得第
...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫实，刘卓涵，贺智敏，彭木根，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：