本發(fā)明屬于無線通信,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)車保有量迅猛增長(zhǎng)帶來交通便利的同時(shí),也帶來了交通事故、城市堵塞和環(huán)境污染等嚴(yán)重問題。為了有效緩解這些問題,車聯(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,通過支持車與車(vehicle-to-vehicle,v2v)、車與路(vehicle-to-infrastructure,v2i)、車與行人(vehicle-to-pedestrian,v2p)、車與網(wǎng)絡(luò)(vehicle-to-network,v2n)之間的信息交互,為道路交通帶來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:專用短距通信(dedicated?shortrange?communication,dsrc)和蜂窩車聯(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,這就要求車輛通信需要在蜂窩基站的覆蓋范圍之內(nèi)。由于車輛在實(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)重選車輛的資源選擇窗與其他車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)至重選車輛或者與其發(fā)生資源沖突的車輛再次觸發(fā)資源重選,即sps的連續(xù)資源問題較為嚴(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)衡方法來改善上述問題,權(quán)衡方法允許車輛根據(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)資源沖突問題;當(dāng)車輛不太可能發(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、有車輛觸發(fā)資源重選時(shí),計(jì)算重選車輛與其他車輛最大資源選擇窗重疊比mr;
4、當(dāng)重選車輛與其他車輛最大資源選擇窗重疊比mr不大于用于約束重選車輛選擇執(zhí)行oras閾值rth,執(zhí)行sps方法;
5、當(dāng)重選車輛與其他車輛最大資源選擇窗重疊比mr大于用于約束重選車輛選擇執(zhí)行oras閾值rth,執(zhí)行oras方法,重選車輛的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,車輛觸發(fā)資源重選條件包括:車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)傳輸過程中,車輛會(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)車輛可能發(fā)生資源沖突,即需要緩解連續(xù)資源沖突問題時(shí),會(huì)執(zhí)行oras,而且在兩輛車可能發(fā)生資源沖突的情況下,例如發(fā)射車輛與干擾車輛,oras只需要選擇兩個(gè)資源,ras則要求發(fā)射車輛與干擾車輛都要選擇兩個(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)資源沖突問題。