本發(fā)明涉及無線通信，尤其涉及車聯(lián)網(wǎng)通信。

背景技術(shù)：

車聯(lián)網(wǎng)是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，通過車輛與車輛之間的通信，能夠使得駕駛員及時(shí)準(zhǔn)確的了解視野以外的其他車輛的運(yùn)行速度，狀態(tài)，從而為安全駕駛提供保障。

目前車聯(lián)網(wǎng)使用的是短距離通信協(xié)議(DSRC協(xié)議，又稱為802.11p協(xié)議)，在該協(xié)議中，車輛通過CSMA/CA載波偵聽干擾避免機(jī)制來競(jìng)爭(zhēng)性地爭(zhēng)用信道。換句話說，車輛通過監(jiān)聽信道閑或者忙的狀況來競(jìng)爭(zhēng)利用信道。當(dāng)車輛監(jiān)測(cè)到信道閑的時(shí)候，車輛取得信道信用權(quán)，將其當(dāng)前的位置信息以廣播的形式發(fā)送給周圍的車輛；從而使得周圍車輛能夠及時(shí)獲取該車的位置、速度、狀態(tài)等信息。當(dāng)車輛檢測(cè)到信道忙的時(shí)候，采用選擇某個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間窗，直到時(shí)間窗退避到0才進(jìn)行信息發(fā)送。

在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，大多數(shù)消息是廣播類消息，802.11p協(xié)議中廣播類消息缺乏反饋信道，所以發(fā)送節(jié)點(diǎn)難以獲得信息的覆蓋率；發(fā)送端也不能根據(jù)反饋信息靈活的調(diào)整發(fā)送速率、發(fā)送功率等參數(shù)。

另一方面，隨著LTE技術(shù)的發(fā)展，利用LTE來輔助車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信道接入的方案也得到了關(guān)注。在這樣的方案中，所有車輛接入LTE網(wǎng)絡(luò)中，形成一種集中式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。LTE網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)為車輛分配發(fā)送時(shí)隙或者頻率資源并通知車輛，車輛在相應(yīng)的時(shí)隙內(nèi)或者頻率資源上進(jìn)行信息發(fā)送，將自己的位置、速度、狀態(tài)等信息發(fā)送給周圍車輛；集中式接入可以減少車車通信資源沖突，提高信息發(fā)送成功率。

但是這種集中式接入架構(gòu)需要所有車輛都接入到LTE小區(qū)中，使得LTE基站負(fù)載很重。并且由于車輛與基站之間進(jìn)行頻繁的信息交互，因而需要消耗大量的通信資源。此外，由于車輛具有高動(dòng)態(tài)性，車輛會(huì)在小區(qū)之間頻繁進(jìn)行切換，系統(tǒng)開銷很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的資源分配的方法，包括：

1)確定在指定范圍內(nèi)的車輛用于發(fā)送心跳信息的數(shù)據(jù)傳輸速率和時(shí)隙數(shù)量；

2)將所述數(shù)據(jù)傳輸速率和所述時(shí)隙數(shù)量廣播給所述在指定范圍內(nèi)的車輛；

3)所述車輛從全部可用時(shí)隙中隨機(jī)選擇等于所述時(shí)隙數(shù)量個(gè)時(shí)隙，以在所選擇的時(shí)隙上以所述的數(shù)據(jù)傳輸速率發(fā)送所述車輛的心跳信息。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中，所選擇的所述時(shí)隙的數(shù)量為至少兩個(gè)。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中步驟1)包括：

根據(jù)車流密度，確定所述數(shù)據(jù)傳輸速率和所述時(shí)隙數(shù)量。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中步驟1)包括：

1-1)設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率的取值范圍和搜索步長(zhǎng)，以及時(shí)隙數(shù)量的取值范圍和搜索步長(zhǎng)；

1-2)根據(jù)所述取值范圍和所述搜索步長(zhǎng)，搜索在所述車流密度下滿足信息覆蓋率要求時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速率和時(shí)隙數(shù)量，

其中，所述信息覆蓋率為在通信范圍內(nèi)的其他車輛成功接收到車輛發(fā)送的信息的平均概率。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中步驟1-2)包括：

1-2-1)設(shè)置所述信息覆蓋率的最小值約束；

1-2-2)在滿足所述約束的情況下，搜索在所述車流密度下使得時(shí)隙數(shù)量少的數(shù)據(jù)傳輸速率。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中所述信息覆蓋率為：

其中，R_v為所述數(shù)據(jù)傳輸速率；k為所述時(shí)隙數(shù)量；λ為所述車流密度；R_th為所述心跳信息的最大發(fā)送距離；B_p是用于發(fā)送所述心跳信息的最大數(shù)據(jù)包大??；f為產(chǎn)生所述心跳信息的頻率；B是通信帶寬；r表示通信源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間的距離；α為車輛通信的路徑損耗因子；σ²表示通信鏈路中高斯白噪聲的功率；T是解碼信息所需要的最小信干噪比閾值，P_v是車車通信采用的發(fā)射功率；A是測(cè)定出的與路徑損耗、發(fā)送端和接收端的增益相關(guān)的常數(shù)；C₁為取值固定的常數(shù)，其大小由積分式來表達(dá)。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中，所述全部可用時(shí)隙的數(shù)量為：

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中步驟1)還包括：

根據(jù)通信環(huán)境，調(diào)整所述數(shù)據(jù)傳輸速率和所述時(shí)隙數(shù)量。

優(yōu)選地，根據(jù)所述方法，其中步驟1)還包括：

根據(jù)時(shí)間段，調(diào)整所述數(shù)據(jù)傳輸速率和所述時(shí)隙數(shù)量。

并且，本發(fā)明還提供了一種在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行資源分配的設(shè)備，包括：

用于確定用于發(fā)送在指定范圍內(nèi)的車輛的心跳信息的數(shù)據(jù)傳輸速率和時(shí)隙數(shù)量的裝置；

其中，所述時(shí)隙數(shù)量用于從全部可用時(shí)隙中隨機(jī)選擇等于該時(shí)隙數(shù)量個(gè)時(shí)隙，以在所選擇的時(shí)隙上以所述的數(shù)據(jù)傳輸速率發(fā)送所述車輛的所述心跳信息；以及

用于將所述數(shù)據(jù)傳輸速率和所述時(shí)隙數(shù)量廣播給所述在指定范圍內(nèi)的車輛以用于發(fā)送所述車輛的心跳信息的裝置。

以及，一種用于車聯(lián)網(wǎng)中的車輛進(jìn)行通信的系統(tǒng)，包括：

基站，其用于確定在指定范圍內(nèi)的車輛用于發(fā)送心跳信息的數(shù)據(jù)傳輸速率和時(shí)隙數(shù)量，并將所述數(shù)據(jù)傳輸速率和所述時(shí)隙數(shù)量廣播給所述車輛；

車輛，其用于以所述數(shù)據(jù)傳輸速率發(fā)送所述車輛的心跳信息，并且從全部可用時(shí)隙中隨機(jī)選擇等于所述時(shí)隙數(shù)量個(gè)時(shí)隙，以在所選擇的時(shí)隙上以所述的信息傳輸速率發(fā)送所述車輛的心跳信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

一、不需要由基站針對(duì)每個(gè)車輛進(jìn)行資源分配，車輛可以隨機(jī)選擇時(shí)隙資源進(jìn)行信息發(fā)送，因而不需要在車輛與基站之間進(jìn)行頻繁的信息交互，避免消耗大量的通信資源。

二、在滿足通信質(zhì)量的情況下，優(yōu)化了車車通信的數(shù)據(jù)發(fā)送速率和發(fā)送的次數(shù)，使得車輛可以通過多次重傳以及優(yōu)化了的數(shù)據(jù)發(fā)送速率，來保證通信的整體傳輸成功率。

三、能夠進(jìn)一步地根據(jù)實(shí)時(shí)的車流量來設(shè)置車車通信的數(shù)據(jù)發(fā)送速率、以及分配給車輛的時(shí)隙數(shù)量，從而根據(jù)即時(shí)的車流量及環(huán)境狀況，適應(yīng)性地保證信息發(fā)送的可靠性。

附圖說明

以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的場(chǎng)景圖；

圖2是針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率與信息傳輸中斷概率的仿真結(jié)果圖；

圖3是針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率與重傳次數(shù)的仿真結(jié)果圖；

圖4是本發(fā)明的方案與現(xiàn)有技術(shù)在中斷概率上的仿真對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的場(chǎng)景圖。為了保證交通安全，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)使得各個(gè)車輛能夠共享他們的交通狀況。如圖1所示，在一個(gè)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中包括：車輛、路邊基站、數(shù)據(jù)中心。

其中，車輛是需要了解交通狀況的主體。參考圖1，車輛既能夠通過“車路鏈路”(以閃電形狀標(biāo)注)與路邊基站通信；還能夠通過“車車鏈路”(以輻射的虛線標(biāo)注)與周圍的車輛通信，從而向周圍的車輛共享其自身的位置、速度、加速度、運(yùn)行朝向等信息，這些信息通常作為一輛車的心跳信息被周期性地發(fā)送給周圍的車輛。

在現(xiàn)有技術(shù)中，為了完成上述車聯(lián)網(wǎng)通信，通常由基站針對(duì)小區(qū)下的每個(gè)車輛進(jìn)行時(shí)隙資源的分配，其將相同數(shù)量的時(shí)隙資源不重復(fù)地分配給各個(gè)車輛，例如通常會(huì)為每個(gè)車輛都分配一個(gè)時(shí)隙資源并且為每個(gè)車輛分配的時(shí)隙資源都不相同。車輛利用所分配的時(shí)隙資源進(jìn)行通信，并在進(jìn)行通信時(shí)采用固定的速率向周圍的車輛發(fā)送心跳信息。

然而，發(fā)明人認(rèn)為在上述現(xiàn)有技術(shù)中存在以下缺陷：

由于需要通過小區(qū)的基站進(jìn)行時(shí)隙資源分配，因而所有車輛都必須接入小區(qū)，這使得基站負(fù)載很重。并且，進(jìn)行這樣的時(shí)隙資源分配，使得車輛與基站之間必須進(jìn)行頻繁的信息交互，從而消耗大量的通信資源。另一方面，隨著車輛的移動(dòng)，進(jìn)行通信的車輛會(huì)在小區(qū)之間進(jìn)行頻繁地切換，從而進(jìn)一步增大了系統(tǒng)的開銷。而采用固定速率發(fā)送數(shù)據(jù)無法適應(yīng)各種不同的環(huán)境狀況，從而無法保證在極端情況下(例如車流高峰、或者嚴(yán)重影響傳輸效果的暴雨天氣)的信息發(fā)送的可靠性。

造成上述缺陷的原因在于：在現(xiàn)有技術(shù)中普遍存在這樣的固有認(rèn)知，認(rèn)為為了避免小區(qū)下車輛信息發(fā)送時(shí)之間的干擾必須為每個(gè)車分配不同的時(shí)隙，而這樣的分配方案需要統(tǒng)一地管理，因而需要有基站集中分配時(shí)隙資源。

然而，車聯(lián)網(wǎng)并不同于普通的無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在車聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行通信的車輛是高度動(dòng)態(tài)的。如果每當(dāng)車輛進(jìn)入到(或者離開)小區(qū)，都需要小區(qū)的基站對(duì)時(shí)隙資源進(jìn)行重新分配，那么會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成非常大的負(fù)擔(dān)，尤其是在車流量變化速度快的情況下。

并且，由于現(xiàn)有技術(shù)沒有建立起車流密度與通信速率之間的關(guān)系，所以很難根據(jù)車流密度來調(diào)整傳輸速率。

針對(duì)上述缺陷，發(fā)明人提出了一種基于LTE廣播的多次隨機(jī)重傳機(jī)制，從而進(jìn)行車車資源分配。仍然參考圖1，在本發(fā)明中，車輛通過“車路鏈路”接收來自基站的廣播信息，并通過“車車鏈路”告知周圍車輛其自身的心跳信息。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在本發(fā)明中的基站并不是向各個(gè)車輛單播分別為它們分配了哪個(gè)(或哪些)時(shí)隙資源，而是替代地將用于車聯(lián)網(wǎng)的決策(例如，用于車車通信的數(shù)據(jù)傳輸速率，以及在在一段時(shí)間內(nèi)車輛可以用來發(fā)送心跳信息的時(shí)隙數(shù)量)廣播給小區(qū)中的全部車輛。由此，使得車輛可以根據(jù)接收到的決策，進(jìn)行車車通信。

為了產(chǎn)生上述用于車聯(lián)網(wǎng)的決策，可以通過數(shù)據(jù)中心搜集在一段時(shí)間內(nèi)車流密度的信息，并對(duì)所搜集的信息進(jìn)行分析處理。這樣做的好處在于，可以針對(duì)即時(shí)的車流密度而產(chǎn)生專門的應(yīng)對(duì)決策。那么即使在不同時(shí)間段小區(qū)的車流量變化很大(例如，上下班高峰、或夜間)，也能夠動(dòng)態(tài)地給出相適應(yīng)的決策。

進(jìn)一步地，還可以通過上述用于車聯(lián)網(wǎng)的決策將優(yōu)化了的通信參數(shù)提供給車輛。例如，在上下班高峰時(shí)或者暴雨天氣等影響通信質(zhì)量的環(huán)境中，適當(dāng)提高車輛傳輸數(shù)據(jù)的速率(例如高于平均平均數(shù)據(jù)傳輸速率)，這樣可以在一定程度上增加系統(tǒng)可用時(shí)隙數(shù)目，盡管單次傳輸成功率下降，但是通過多次重傳，可以有效的保障信息發(fā)送的可靠性。又例如，在非通信高峰時(shí)，適當(dāng)降低車輛傳輸數(shù)據(jù)的速率(例如低于平均數(shù)據(jù)傳輸速率)以提供相對(duì)較高的通信質(zhì)量。

可以看出，雖然在本發(fā)明中由車輛隨機(jī)選擇時(shí)隙進(jìn)行信息發(fā)送，因而有可能出現(xiàn)兩輛(或多輛)車在同一個(gè)時(shí)隙發(fā)送心跳信息從而造成干擾的現(xiàn)象，但是由于每個(gè)車輛可以使用多個(gè)時(shí)隙進(jìn)行重傳，所以本發(fā)明可以通過多次傳輸來提高整體上的信息發(fā)送成功率以避免干擾帶來的傳輸成功率低的問題。

實(shí)施例

下面通過實(shí)施例來具體介紹本發(fā)明的方法。

1.根據(jù)車流密度，產(chǎn)生決策。

如前文所述，為了制定決策，系統(tǒng)需要獲取車流密度，并且可以通過獲取不同時(shí)間段的車流密度以有針對(duì)性地指定決策。下面將具體解釋如何根據(jù)車流密度，產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的決策。

假設(shè)，在一條公路上的各個(gè)車道的總的車流密度為λ(即在全部車道上，每米共存在有λ個(gè)車輛)，車車通信的心跳信息的數(shù)據(jù)包大小為不超過B_pbyte，車輛產(chǎn)生新的心跳信息包的頻率為fHz,(例如，f＝10Hz，則車輛產(chǎn)生心跳信息的周期為1/f＝100ms)，心跳信息的發(fā)送距離為不超過R_th米，系統(tǒng)可用車車通信的總帶寬為BMHz。

在本發(fā)明的決策中，我們需要確定車車通信所采用的數(shù)據(jù)傳輸速率以及分配給車輛的時(shí)隙數(shù)量。這里為了產(chǎn)生本發(fā)明的決策，僅需采集車流密度信息(λ)即可，上述其他信息(例如數(shù)據(jù)包的大小、通信范圍、信息包發(fā)送頻率等)是根據(jù)所采用的協(xié)議而確定的。

用R_vbps/Hz來表示車輛進(jìn)行信息發(fā)送的速率。那么發(fā)送單個(gè)數(shù)據(jù)包所需要消耗的時(shí)間可以被表示為并且在整個(gè)數(shù)據(jù)包的生命周期內(nèi)，最多可用的時(shí)隙個(gè)數(shù)N為次。

用k來表示分配給車輛的時(shí)隙數(shù)量，即每個(gè)車輛可以從N個(gè)可用時(shí)隙資源中隨機(jī)地選擇k個(gè)時(shí)隙以用于發(fā)送心跳信息。為了評(píng)定其他車輛可以成功接收到來自信息源車輛(源節(jié)點(diǎn)車輛)的信息的能力，我們定義了“信息覆蓋率”。信息覆蓋率為：距離源節(jié)點(diǎn)車輛范圍R_th內(nèi)的其他車輛成功接收到源節(jié)點(diǎn)車輛發(fā)送的信息的平均概率。

發(fā)明人根據(jù)上述假設(shè)推導(dǎo)出了信息覆蓋率C的表達(dá)式，使得C可以被寫成數(shù)據(jù)發(fā)送速率R_v、時(shí)隙數(shù)量k、以及車流密度λ的表達(dá)式，即：

其中，r表示通信源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間的距離；α為車輛通信(即車車通信)的路徑損耗因子，用于在通信系統(tǒng)中表示信號(hào)傳播過程中衰減程度與距離關(guān)系的因子，不同環(huán)境下的信號(hào)衰減的程度不相同；σ²表示通信鏈路中高斯白噪聲的功率，其大小等于高斯白噪聲功率譜密度與帶寬的乘積；T是解碼信息所需要的最小信干噪比閾值，根據(jù)香農(nóng)公式其大小為當(dāng)信干噪比大于該閾值T時(shí)，信息可以成功解碼；P_v是車車通信采用的發(fā)射功率；A是與路徑損耗、發(fā)送端和接收端的增益相關(guān)的常數(shù)，其大小可以通過現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行測(cè)定或計(jì)算而獲得；_C1為取值固定的常數(shù)，其大小由積分式來表達(dá)。

在本發(fā)明中期望可以獲得最大的信息覆蓋率，因此需要求解使得C最大時(shí)的R_v和k，即

給定一個(gè)R_v，可以計(jì)算出最多可用的時(shí)隙個(gè)數(shù)則此時(shí)信息發(fā)送次數(shù)k的取值范圍為1到N。

求解上述的方法，可以是在R_v和k的取值范圍內(nèi)進(jìn)行遍歷搜索。例如，將R_v的搜索范圍和步長(zhǎng)設(shè)置為[0.01:0.1:10](因?yàn)轭l譜效率通常小于10bps/Hz，因此可以將10設(shè)置為搜索R_v所采用的最大值，并相應(yīng)地將0.01設(shè)置為搜索所采用的最小值，將0.1設(shè)置為搜索步長(zhǎng))，將k的搜索范圍和步長(zhǎng)設(shè)置為[1:1:N]，以確定使得C最大時(shí)的最佳發(fā)送速率(R_v)和重傳次數(shù)(k)。

然而，遍歷搜索需要很高的運(yùn)算量，為了降低系統(tǒng)復(fù)雜度，可以在滿足所設(shè)定的信息覆蓋率約束的條件下，選擇較小的數(shù)據(jù)傳輸速率R_v和相對(duì)應(yīng)的重傳次數(shù)k。這是由于為了保證車聯(lián)網(wǎng)的安全，交通系統(tǒng)通常會(huì)對(duì)信息覆蓋率有約束，一般要求在通信范圍內(nèi)的車輛成功接收到信息的概率達(dá)到99％及以上。并且，由于較大的重傳次數(shù)k對(duì)發(fā)送端裝置復(fù)雜度提出了較高的要求，為了方便實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，可以設(shè)置相對(duì)較小的k。同時(shí)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一般的較小的R_v對(duì)應(yīng)于較小的k。因而為了降低復(fù)雜度，可以在搜索時(shí)設(shè)置較小的R_v，并在滿足信息覆蓋率約束的條件下，相對(duì)地計(jì)算出一個(gè)較小的k值。

例如，可以將C的最小值設(shè)置為99％以作為信息覆蓋率的約束，從R_v的范圍中選擇一個(gè)較小的值，并根據(jù)上述公式計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的k。

2.將產(chǎn)生的決策通過基站廣播給車輛。

在上述步驟中，計(jì)算出了車輛與車輛間進(jìn)行信息發(fā)送的速率和用于車輛發(fā)送心跳信息的時(shí)隙次數(shù)。由此，可以將計(jì)算出的結(jié)果作為決策，通過基站以廣播的形式發(fā)送給車輛。

3.車輛根據(jù)決策的參數(shù)，進(jìn)行信息發(fā)送。

在收到來自基站的決策后，車輛可以根據(jù)決策的參數(shù)信息，在每個(gè)心跳信息的生命周期1/f內(nèi)，可以隨機(jī)的從N個(gè)可用時(shí)隙資源中選擇k個(gè)，并在這k個(gè)時(shí)隙資源上重復(fù)發(fā)送該心跳信息。

這里進(jìn)行隨機(jī)選擇的優(yōu)點(diǎn)在于不需要集中分配，因而更加容易實(shí)現(xiàn)這樣的方法。如果分配時(shí)隙，那么就需要知道其他車輛的時(shí)隙分配情況，從而增加了決策的復(fù)雜度。

實(shí)驗(yàn)對(duì)比

為了驗(yàn)證本發(fā)明的效果，發(fā)明人進(jìn)行了模擬仿真試驗(yàn)，所采用的參數(shù)如表1所示。

表1系統(tǒng)仿真參數(shù)

下面通過圖2和圖3，來具體分析本發(fā)明的效果。

圖2給出在不同車車信息傳輸速率條件下對(duì)應(yīng)最優(yōu)重傳次數(shù)(見圖3)時(shí)的信息傳輸中斷概率，這里的中斷概率等于1減信息覆蓋率C。從圖2中可以看出，系統(tǒng)也存在最優(yōu)的車車信息發(fā)送速率，當(dāng)速率達(dá)到最優(yōu)值時(shí)，信息中斷概率最低，此時(shí)系統(tǒng)信息傳輸覆蓋率(等價(jià)于信息傳輸可靠性)達(dá)到最優(yōu)。當(dāng)車輛平均間距較小的時(shí)候，該最優(yōu)值不明顯；隨著車輛間距的增大，系統(tǒng)速率最優(yōu)值逐步顯現(xiàn)。其中平均車間距等于車流密度的倒數(shù)，即1/λ。當(dāng)車輛間距為200米的時(shí)候，傳輸速率的最優(yōu)值大約為1.5Mbps(即圖中讀數(shù)0.15Mbps/Hz乘以10MHz的帶寬)，此時(shí)的中斷概率最小，其大小約為4×10^-5，而當(dāng)系統(tǒng)速率小于或者大于1.5Mbps時(shí)，系統(tǒng)的中斷概率高于4×10^-5。由此可見，優(yōu)化速率可以很好地提高信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

圖3給出了不同速率條件下，為了達(dá)到最大的信息覆蓋率所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)重傳次數(shù)。從圖中可以看到，隨著數(shù)據(jù)速率的增加，系統(tǒng)可用時(shí)隙資源增大，可重傳次數(shù)增加。從圖2中可以看到，多次隨機(jī)重傳可以有效的降低中斷概率，存在最優(yōu)的信息發(fā)送速率能夠最大化信息覆蓋率。在相應(yīng)的信息發(fā)送速率下，通過圖3也可以獲取最優(yōu)的信息發(fā)送次數(shù)。例如，當(dāng)車間平均距離為100米時(shí)，從圖2中可以看到最優(yōu)的信息發(fā)送速率為2Mbps，此時(shí)根據(jù)圖3可以看出該信息發(fā)送速率所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)發(fā)送次數(shù)為20次?？梢钥闯觯S著重傳次數(shù)的提高，車輛之間的相互干擾也在逐漸增加，存在能夠使得信息覆蓋率最大的最優(yōu)重傳次數(shù)和最優(yōu)發(fā)送速率。

為了證明本發(fā)明方案的有效性，選取了兩種典型方案進(jìn)行對(duì)比。傳統(tǒng)方案1是讓車輛在所有可用時(shí)隙中隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙，并在該時(shí)隙上進(jìn)行一次信息發(fā)送，類似于DSRC隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制。該方案的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠能適應(yīng)高動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)稱為隨機(jī)選擇方案。方案2是基于LTE完全控制的排它性資源分配算法，在該方案中，假定LTE系統(tǒng)知道所有車輛的位置信息，并根據(jù)位置信息進(jìn)行資源分配。系統(tǒng)為每個(gè)車輛分配一個(gè)時(shí)隙資源，并且在通信范圍內(nèi)的車輛使用不同的時(shí)隙資源，所有資源被均勻的使用，避免了隨機(jī)選擇過程中的沖突和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中資源分布不均勻?qū)е碌木植扛蓴_惡化，稱為基于LTE方案。為了進(jìn)行公平的對(duì)比，傳統(tǒng)方案1與傳統(tǒng)方案2完全使用小區(qū)下的所有時(shí)隙資源。假定在信息傳輸范圍內(nèi)的車輛數(shù)目為N，則這N個(gè)車輛均分整個(gè)100ms時(shí)隙資源，系統(tǒng)中時(shí)隙數(shù)目等于信息傳輸范圍內(nèi)車輛數(shù)目，所以每輛車只進(jìn)行一次車車信息發(fā)送。同時(shí)，為了降低本文提出方案的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，仿真中將多次重傳次數(shù)約束在10次以內(nèi)。

從圖4中首先可以看出，隨機(jī)選擇方案與基于LTE方案相比較，信息傳輸可靠性較低，主要是因?yàn)樵谶M(jìn)行時(shí)隙資源選擇中采用隨機(jī)選擇，發(fā)生沖突的概率大，而基于LTE方案中的排它性資源分配，不會(huì)發(fā)生沖突，因此可靠性高。根據(jù)本發(fā)明的方案的信息傳輸中斷概率隨著車車之間間距的增大而迅速下降，系統(tǒng)中斷概率始終保持在10^-2以下，有效的保障了車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳遞的高可靠性。本發(fā)明的方案性能優(yōu)于傳統(tǒng)方案主要是兩方面原因，第一，本方案進(jìn)行多次重傳，從圖4中可以看出，方案1和方案2的性能與車輛密度關(guān)系不大，這主要是因?yàn)榉桨?和2都采用單次信息發(fā)送。盡管方案1和方案2每次以較低的速率進(jìn)行信息發(fā)送，并且方案2對(duì)資源分配進(jìn)行了排它性分配，但是由于無線信道的隨機(jī)性，仍然很難保障信息傳輸可靠性。第二，本發(fā)明的方案對(duì)車車之間的信息發(fā)送速率和重傳次數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過速率優(yōu)化，可以有效的避免隨機(jī)時(shí)隙選擇中的沖突概率，通過重傳次數(shù)的優(yōu)化控制整個(gè)系統(tǒng)中的干擾狀況。盡管傳統(tǒng)方案1和2中信息傳輸速率也會(huì)根據(jù)車流密度進(jìn)行了變化，但是這種變化是出于最大化時(shí)隙資源利用率的目的，而非最大化信息傳輸覆蓋率。所以，本發(fā)明提出的機(jī)制可以有效的保障車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中車車信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管上文參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。