基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，屬于車 載通信網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 車載短距離通信（VehicletoX;V2幻網(wǎng)絡(luò)是通過無線通信、GPS/GIS、傳感等短 距離通信技術(shù)實現(xiàn)的車內(nèi)、車路、車間、車外、人車之間的通信。
[0003] 在V2X網(wǎng)中，節(jié)點之間的通信一般是通過信令信道傳輸可靠的控制信息，而利用 車輛與車輛之間組成的車-車中繼鏈路傳輸大量的高帶寬低可靠性數(shù)據(jù)，其中，在車-車中 繼鏈路中合理選擇中繼節(jié)點，同時合理分配源節(jié)點和各個中繼節(jié)點的發(fā)送功率將對整個鏈 路的信道容量產(chǎn)生重大影響。
[0004]現(xiàn)有的中繼節(jié)點功率分配方法主要適用于固定或是半移動狀態(tài)的中繼節(jié)點；而V2X網(wǎng)絡(luò)中的車輛處于快速移動狀態(tài)，且在車輛密集的城市道路上，車輛之間距離差別較 大，所W，V2X網(wǎng)絡(luò)中車-車中繼鏈路隨時可能發(fā)生變化，其需要一種快速且復(fù)雜度低的中 繼節(jié)點功率分配方法W滿足頻繁變化的鏈路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述原因，本發(fā)明的目的在于提出一種基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選 擇和功率分配方法，通過合理選擇中繼節(jié)點，并使用快速且復(fù)雜度低的功率分配方法，可滿 足V2X網(wǎng)絡(luò)中車-車中繼鏈路的頻繁變化，且可使得鏈路的信道容量達到最大，從而提高系 統(tǒng)的容量和性能，降低系統(tǒng)能耗。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0007]基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，路側(cè)節(jié)點接收其覆蓋范 圍內(nèi)的車載節(jié)點的攜帶車輛位置、唯一標(biāo)識等信息的也跳信息，并將也跳信息保存于環(huán)境 信息隊列中，其特征在于，
[0008]路側(cè)節(jié)點依據(jù)接收信號的信號強度和噪聲，計算出各車載節(jié)點的信噪比，然后將 信噪比轉(zhuǎn)換成高斯信道模型的高斯噪聲；路側(cè)節(jié)點將各車載節(jié)點的高斯噪聲保存于所述環(huán) 境信息隊列中；
[0009] 當(dāng)路側(cè)節(jié)點收到車載節(jié)點的路由請求時，查找所述環(huán)境信息隊列中源節(jié)點與目的 節(jié)點的位置信息，按照車輛行駛方向沿道路依次選擇車載節(jié)點作為中繼節(jié)點；選定中繼節(jié) 點后，通過所述環(huán)境信息隊列中對應(yīng)于源節(jié)點和各個中繼節(jié)點的高斯噪聲，確定源節(jié)點和 各中繼節(jié)點的信號發(fā)送功率。
[0010] 進一步的，
[0011] 對于單中繼節(jié)點，按照式（7)確定源節(jié)點和中繼節(jié)點的信號發(fā)送功率： 岡
【主權(quán)項】
1. 基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，路側(cè)節(jié)點接收其覆蓋范圍 內(nèi)的車載節(jié)點的攜帶車輛位置、唯一標(biāo)識等信息的心跳信息，并將心跳信息保存于環(huán)境信 息隊列中，其特征在于， 路側(cè)節(jié)點依據(jù)接收信號的信號強度和噪聲，計算出各車載節(jié)點的信噪比，然后將信噪 比轉(zhuǎn)換成高斯信道模型的高斯噪聲；路側(cè)節(jié)點將各車載節(jié)點的高斯噪聲保存于所述環(huán)境信 息隊列中； 當(dāng)路側(cè)節(jié)點收到車載節(jié)點的路由請求時，查找所述環(huán)境信息隊列中源節(jié)點與目的節(jié)點 的位置信息，按照車輛行駛方向沿道路依次選擇車載節(jié)點作為中繼節(jié)點；選定中繼節(jié)點后， 通過所述環(huán)境信息隊列中對應(yīng)于源節(jié)點和各個中繼節(jié)點的高斯噪聲，確定源節(jié)點和各中繼 節(jié)點的信號發(fā)送功率。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，其特 征在于，對于單中繼節(jié)點，按照式（7)確定源節(jié)點和中繼節(jié)點的信號發(fā)送功率：
其中，Zt~N(0, Nt)，t=0表示源節(jié)點的高斯噪聲，t=l表示中繼節(jié)點的高斯噪聲，均 值為〇,方差為Nt，總功率，源節(jié)點的發(fā)射功率是Ptl，中繼節(jié)點的發(fā)射功率是P1, ^=P 1 / P〇,0 ^ a ^ 1 則，P〇=(PT〇tal) / (1+β) (8) Pl=Plotal* ^ / (1+β) ⑶。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，其特 征在于，對應(yīng)多中繼節(jié)點，按照式（15)分配源節(jié)點和各個中繼節(jié)點的信號發(fā)送功率：
其中
，Nk是節(jié)點k的高斯噪聲，K是中繼節(jié)點總數(shù)，j是內(nèi)部的累加 的參數(shù)，從0到K進行求和，
，Ptl和Pk分別是源節(jié)點和第k個中繼節(jié)點的發(fā)送功率，I < k < K。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，其 特征在于，該方法的具體步驟為： 510 :路側(cè)節(jié)點接收其覆蓋范圍內(nèi)的車載節(jié)點的心跳信息，同時根據(jù)接收到的每個車載 節(jié)點信號的信號強度和噪聲計算出信噪比； 511 :將信噪比轉(zhuǎn)換成高斯信道模型的高斯噪聲N ; S12:將每個車載節(jié)點的心跳信息及對應(yīng)的信噪比、轉(zhuǎn)換后的高斯噪聲，一同保存于環(huán) 境信息隊列中； 513 :路側(cè)節(jié)點監(jiān)測信令信道，是否有車載節(jié)點發(fā)起路由請求幀，若有執(zhí)行S14,否則執(zhí) 行 SlO ; 514 :路側(cè)節(jié)點依據(jù)源節(jié)點和目的節(jié)點的位置信息，在源節(jié)點到目的節(jié)點之間依次選擇 中繼節(jié)點； S15 :路側(cè)節(jié)點根據(jù)選定的中繼節(jié)點，查找環(huán)境信息隊列中對應(yīng)于各中繼節(jié)點的高斯噪 聲，如果是單中繼情況，按照公式（7)、（8)、（9)計算得出源節(jié)點和中繼節(jié)點的信號發(fā)送功 率；如果是多中繼情況，按照公式（15)，計算得到源節(jié)點和各個中繼節(jié)點的信號發(fā)送功率； 之后，返回步驟S10。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，其特 征在于，鏈路重建的具體步驟為： 520 :路側(cè)節(jié)點接收其覆蓋范圍內(nèi)的車載節(jié)點的心跳信息，同時根據(jù)接收到的每個車載 節(jié)點信號的信號強度和噪聲計算出信噪比； 521 :將信噪比轉(zhuǎn)換成高斯信道模型的高斯噪聲N ; S22:將每個車載節(jié)點的心跳信息及對應(yīng)的信噪比、轉(zhuǎn)換后的高斯噪聲，一同保存于環(huán) 境信息隊列中； 523 :路側(cè)節(jié)點監(jiān)測已建的車-車中繼鏈路是否需要更新、重建；若需要執(zhí)行S24,否則 執(zhí)行S20 ; 524 :路側(cè)節(jié)點依據(jù)環(huán)境信息隊列中源節(jié)點與目的節(jié)點的位置信息，在源節(jié)點到目的節(jié) 點之間依次選擇中繼節(jié)點； 525 :路側(cè)節(jié)點根據(jù)選定的中繼節(jié)點，查找環(huán)境信息隊列中對應(yīng)于各中繼節(jié)點的高斯噪 聲，如果是單中繼情況，按照公式（7)、（8)、（9)計算得出源節(jié)點和中繼節(jié)點的信號發(fā)送功 率；如果是多中繼情況，按照公式（15)，計算得到源節(jié)點和各個中繼節(jié)點的信號發(fā)送功率； 之后，返回步驟S20。
6. 如權(quán)利要求4所述的基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，其特 征在于，所述步驟S14中， 當(dāng)源節(jié)點與目的節(jié)點不在同一路側(cè)節(jié)點的覆蓋范圍內(nèi)時，車-車中繼鏈路由源節(jié)點、 源節(jié)點所在區(qū)域的若干中繼節(jié)點、源路側(cè)節(jié)點、目的路側(cè)節(jié)點、目的節(jié)點所在區(qū)域的若干中 繼節(jié)點，以及目的節(jié)點組成。
7. 如權(quán)利要求6所述的基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，其特 征在于，所述步驟S14中， 當(dāng)目的節(jié)點是源節(jié)點所屬的路側(cè)節(jié)點時，車-車中繼鏈路由源節(jié)點、一個或多個中繼 節(jié)點，及路側(cè)節(jié)點組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于車載短距離通信網(wǎng)的中繼節(jié)點選擇和功率分配方法，路側(cè)節(jié)點依據(jù)接收信號的信號強度和噪聲，計算出各車載節(jié)點的信噪比，然后將信噪比轉(zhuǎn)換成高斯信道模型的高斯噪聲；路側(cè)節(jié)點將各車載節(jié)點的高斯噪聲保存于環(huán)境信息隊列中；當(dāng)路側(cè)節(jié)點收到車載節(jié)點的路由請求時，查找所述環(huán)境信息隊列中源節(jié)點與目的節(jié)點的位置信息，按照車輛行駛方向沿道路依次選擇車載節(jié)點作為中繼節(jié)點；選定中繼節(jié)點后，通過環(huán)境信息隊列中對應(yīng)于源節(jié)點和各個中繼節(jié)點的高斯噪聲，確定源節(jié)點和各中繼節(jié)點的信號發(fā)送功率。本發(fā)明提供了一種快速且復(fù)雜度低的中繼節(jié)點功率分配方法，可以適應(yīng)頻繁變化的鏈路環(huán)境，提高了系統(tǒng)的容量和性能，降低了系統(tǒng)能耗。
【IPC分類】H04L29-08, H04W52-02, H04W40-10
【公開號】CN104754684
【申請?zhí)枴緾N201310745919
【發(fā)明人】王成金, 趙德勝, 李永豐
【申請人】北京大唐高鴻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月30日