本發(fā)明屬于無(wú)線通信，具體涉及一種c-v2x模式4的權(quán)衡通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、機(jī)動(dòng)車(chē)作為不可替代的交通工具，使得人們對(duì)它的需求持續(xù)增長(zhǎng)。但機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅猛增長(zhǎng)帶來(lái)交通便利的同時(shí)，也帶來(lái)了交通事故、城市堵塞和環(huán)境污染等嚴(yán)重問(wèn)題。為了有效緩解這些問(wèn)題，車(chē)聯(lián)網(wǎng)(vehicle-to-everything，v2x)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)(intelligent?traffic?system，its)的核心組成部分，通過(guò)支持車(chē)與車(chē)(vehicle-to-vehicle，v2v)、車(chē)與路(vehicle-to-infrastructure，v2i)、車(chē)與行人(vehicle-to-pedestrian，v2p)、車(chē)與網(wǎng)絡(luò)(vehicle-to-network，v2n)之間的信息交互，為道路交通帶來(lái)了前所未有的大變革。

2、目前，全球主要有兩個(gè)v2x通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)路線：專(zhuān)用短距通信(dedicated?shortrange?communication，dsrc)和蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)(cellular?vehicle-to-everything，c-v2x)。其中，dsrc由電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(institute?of?electrical?and?electronicsengineers，ieee)主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)制定，以v2v和v2i為主要通信方式。c-v2x技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由第三代合作伙伴計(jì)劃(3rd?generation?partnership?project，3gpp)主導(dǎo)制定，并且無(wú)論是在技術(shù)方面還是商業(yè)方面，c-v2x相比于dsrc都具有優(yōu)勢(shì)。

3、在資源分配方法上，根據(jù)蜂窩基站是否參與資源調(diào)度，c-v2x的資源分配方法可以分為模式3(集中式資源分配方法)和模式4(分布式資源分配方法)。在模式3中，資源由蜂窩基站統(tǒng)一調(diào)度，這就要求車(chē)輛通信需要在蜂窩基站的覆蓋范圍之內(nèi)。由于車(chē)輛在實(shí)際運(yùn)行中可能行駛在蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之外，車(chē)輛間的通信不能總是依賴于蜂窩基站，因此模式4對(duì)于c-v2x就顯得格外重要。在模式4中，車(chē)輛可以自主選擇資源，并且為了降低資源沖突概率，c-v2x針對(duì)具有周期性、數(shù)據(jù)包大小相對(duì)恒定特征的業(yè)務(wù)，引入了基于感知的半持續(xù)資源選擇(semi-persistent?scheduling，sps)方法。

4、關(guān)于sps的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀主要可以分為兩個(gè)方向：對(duì)sps進(jìn)行性能評(píng)估和對(duì)sps進(jìn)行優(yōu)化以提升其性能。在sps中，當(dāng)重選車(chē)輛的資源選擇窗與其他車(chē)輛的資源選擇窗存在重疊時(shí)，資源沖突仍然可能發(fā)生，并且sps的半持續(xù)特性將導(dǎo)致這一資源沖突持續(xù)至重選車(chē)輛或者與其發(fā)生資源沖突的車(chē)輛再次觸發(fā)資源重選，即sps的連續(xù)資源問(wèn)題較為嚴(yán)重。而其他學(xué)者所提出的ras方法在改善連續(xù)資源沖突問(wèn)題的同時(shí)，會(huì)顯著增大資源沖突概率。因此，本發(fā)明對(duì)ras進(jìn)行了優(yōu)化，并提出了sps和ras的權(quán)衡方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種c-v2x模式4的權(quán)衡通信方法，用sps和ras的權(quán)衡方法來(lái)改善上述問(wèn)題，權(quán)衡方法允許車(chē)輛根據(jù)其資源重選時(shí)的狀況靈活選擇執(zhí)行sps或者oras，當(dāng)車(chē)輛可能發(fā)生資源沖突時(shí)，會(huì)選擇執(zhí)行oras，以緩解sps半持續(xù)特性導(dǎo)致的連續(xù)資源沖突問(wèn)題；當(dāng)車(chē)輛不太可能發(fā)生資源沖突時(shí)，會(huì)選擇執(zhí)行sps，以避免信道繁忙率不必要地增大。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種c-v2x模式4的權(quán)衡通信方法，包括以下步驟：

3、有車(chē)輛觸發(fā)資源重選時(shí)，計(jì)算重選車(chē)輛與其他車(chē)輛最大資源選擇窗重疊比mr；

4、當(dāng)重選車(chē)輛與其他車(chē)輛最大資源選擇窗重疊比mr不大于用于約束重選車(chē)輛選擇執(zhí)行oras閾值rth，執(zhí)行sps方法；

5、當(dāng)重選車(chē)輛與其他車(chē)輛最大資源選擇窗重疊比mr大于用于約束重選車(chē)輛選擇執(zhí)行oras閾值rth，執(zhí)行oras方法，重選車(chē)輛的pk設(shè)置為1，在每次數(shù)據(jù)傳輸后判斷mr是否大于rth，并根據(jù)判斷結(jié)果準(zhǔn)備下次數(shù)據(jù)傳輸或觸發(fā)sps的資源重選；

6、執(zhí)行半持續(xù)性的資源占用與數(shù)據(jù)傳輸，直至資源重選。

7、進(jìn)一步的，oras方法中，僅考慮vt與vi，vt總是會(huì)在資源選擇時(shí)從候選資源列表中隨機(jī)選擇兩個(gè)互不相同的資源，vi僅會(huì)選擇一個(gè)資源，即vt執(zhí)行ras的資源選擇步驟，vi執(zhí)行sps的資源選擇步驟。vt與vi最多只會(huì)選擇到一個(gè)相同的資源，使用事件oz表示oras中vt與vi在資源選擇時(shí)，選擇了z個(gè)相同的資源，z的取值為0或1。

8、進(jìn)一步的，觸發(fā)sps的資源重選后，資源重選包括以下步驟：

9、s1：重選車(chē)輛根據(jù)重選時(shí)刻分別確定資源感知窗與資源選擇窗，車(chē)輛根據(jù)感知結(jié)果在選擇窗內(nèi)選擇子信道進(jìn)行周期性傳輸；

10、s2：重選車(chē)輛基于對(duì)資源感知窗口內(nèi)的資源占用狀態(tài)的感知結(jié)果，創(chuàng)建可用資源集合；

11、s3：根據(jù)可用資源集合形成候選資源集合，候選資源集合中的資源為接收信號(hào)強(qiáng)度指示值最低的一部分資源，且候選資源集合中的資源數(shù)等于資源選擇窗內(nèi)資源總數(shù)的20％；車(chē)輛在候選資源集合中隨機(jī)選擇一個(gè)資源進(jìn)行半持續(xù)傳輸。

12、進(jìn)一步的，sps方法中，車(chē)輛觸發(fā)資源重選條件包括：車(chē)輛在每次選擇資源后，根據(jù)資源預(yù)留間隔所對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器取值范圍隨機(jī)選擇一個(gè)計(jì)數(shù)器數(shù)值，計(jì)數(shù)器數(shù)值作為半持續(xù)傳輸次數(shù)，車(chē)輛每次使用所選資源傳輸一次數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)器數(shù)值減一，當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值為0，將概率性判斷是否重選，車(chē)輛以資源保持概率pk繼續(xù)占用及預(yù)留所述資源，并重選計(jì)數(shù)器數(shù)值，或者以概率1-pk觸發(fā)資源及計(jì)數(shù)器數(shù)值重選。

13、進(jìn)一步的，資源感知窗時(shí)長(zhǎng)固定為1000ms，用于確定選擇窗中的空閑資源，將資源選擇窗的時(shí)長(zhǎng)設(shè)為與資源預(yù)留間隔相同，資源選擇窗的時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)100ms。

14、進(jìn)一步的，s2中，可用資源集合中不包含根據(jù)感知窗內(nèi)成功接收到的直通鏈路控制信息表示被占用的資源和參考信號(hào)接收功率值大于給定閾值的資源，在創(chuàng)建可用資源集合時(shí)，進(jìn)行跳過(guò)子幀處理，可用資源集合內(nèi)資源的數(shù)量小于資源選擇窗內(nèi)資源總數(shù)的20％時(shí)，迭代提升3db的rsrp閾值，直至可用資源集合內(nèi)資源的數(shù)量超過(guò)資源選擇窗內(nèi)資源總數(shù)的20％。

15、進(jìn)一步的，執(zhí)行ras的資源選擇包括：選擇并預(yù)留兩個(gè)不同的子信道資源和交替分配兩個(gè)不同的子信道資源，具體的：

16、在每次資源選擇或者重選時(shí)，都會(huì)使車(chē)輛從候選資源列表中隨機(jī)選擇兩個(gè)互不相同的資源；

17、在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，車(chē)輛會(huì)利用計(jì)數(shù)器數(shù)值的奇偶交替使用所占的兩個(gè)資源。

18、第二方面，本發(fā)明提供一種c-v2x模式4的權(quán)衡通信系統(tǒng)，包括初始化模塊、權(quán)衡策略模塊、性能計(jì)算模塊和半持續(xù)傳輸模塊；

19、初始化模塊用于初始化資源分配相關(guān)信息以及對(duì)車(chē)輛進(jìn)行初次隨機(jī)資源分配；

20、權(quán)衡策略模塊用于使車(chē)輛選擇資源分配方法；

21、性能計(jì)算模塊用于計(jì)算系統(tǒng)的性能指標(biāo)以衡量資源沖突以及連續(xù)資源沖突的嚴(yán)重程度；

22、半持續(xù)傳輸模塊用于使車(chē)輛半持續(xù)性的占用資源并傳輸數(shù)據(jù)。

23、第三方面，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括處理器和存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)可執(zhí)行程序，處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行程序時(shí)，能執(zhí)行本發(fā)明所述的c-v2x模式4的權(quán)衡通信方法。

24、同時(shí)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的c-v2x模式4的權(quán)衡通信方法。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

26、本發(fā)明對(duì)ras進(jìn)行了改進(jìn)，給出了oras，并基于sps和oras提出了sps和ras的權(quán)衡方法；權(quán)衡方法允許車(chē)輛根據(jù)其資源重選時(shí)的狀況靈活選擇執(zhí)行sps或者oras，當(dāng)車(chē)輛可能發(fā)生資源沖突，即需要緩解連續(xù)資源沖突問(wèn)題時(shí)，會(huì)執(zhí)行oras，而且在兩輛車(chē)可能發(fā)生資源沖突的情況下，例如發(fā)射車(chē)輛與干擾車(chē)輛，oras只需要選擇兩個(gè)資源，ras則要求發(fā)射車(chē)輛與干擾車(chē)輛都要選擇兩個(gè)資源，即oras導(dǎo)致的信道繁忙率上升相比于ras較緩；可以保證在不過(guò)度增大資源沖突概率的情況下，顯著地改善sps的連續(xù)資源沖突問(wèn)題。