CN103415082B - 车载无线通信信道接入方法、基站单元和车载移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载无线通信信道接入方法、基站单元和车载移动终端。该方法包括：覆盖区域划分为多个连续专用区域、专用接入时段划分为多个专用接入窗口，多个专用区域与多个专用接入窗口之间建立映射；向覆盖区域中的车辆节点发送专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息，由专用区域划分信息确定的专用区域内的车辆节点根据映射关系信息在由专用接入窗口划分信息确定的专用接入窗口中进行接入。根据本发明，邻近的OBU在相同EAW窗口接入信道，减少隐藏节点；无需调度车辆节点信道接入时间，降低调度复杂度；覆盖区域内车辆节点错开时间接入信道且在EAW窗口随机回退，降低信道冲突概率、信息传输时延，增加信道利用率、系统吞吐量。

Description

车载无线通信信道接入方法、基站单元和车载移动终端

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种车载无线通信信道接入方法、基站单元和车载移动终端。

背景技术

随着未来城市交通环境智能化的发展，针对城市交通网络会产生大量新型的车辆无线通信应用，例如：视频点播、地图下载等。与之相应的，无线通信技术也随之不断发展。例如，针对车载无线通信建立路边基站单元（RSU，Road Side Unit），该路边基站单元覆盖区域中的车辆节点可以向该路边基站单元发送数据业务请求，来实现业务数据的下载，如下载地图等，以此来满足车辆信息智能化的需要。

电气和电子工程师协会（IEEE，Institute of Electrical and ElectronicsEngineers）提出了车载无线通信接入（WAVE，Wireless Access in the VehicularEnvironment）标准，用于专用短距离通信（DSRC，Dedicated Short Range Communication）技术，DSRC是专门设计用于车载通信的技术。

当前车载无线通信WAVE/DSRC的国际协议核心标准为IEEE 802.11p/IEEE 1609协议栈。在开放式系统互连模型（OSI，Open System Inter Connect）中，WAVE的物理层和媒体接入控制层（MAC，Medium Access Control）主要是基于IEEE 802.11p协议来实现的。WAVE的物理层主要用于规定信道数量、信道带宽等等，WAVE的MAC层主要用于规定每个信道的功能，数据传输的优先级控制等。DSRC在IEEE 802.11p/1609协议栈基础上还规定了OSI中相应的高层协议，可以用于车辆节点（OBU，On Board Unit）与车辆节点之间、车辆节点与路边基站单元之间、路边基站单元与互联网服务器（Internet Server）之间的通信，具体如图1所示，图1是根据现有技术的车载无线通信系统示意图。

IEEE 1609.4针对IEEE 802.11p协议的MAC层作了补充，以提供对多信道接入的操作标准。在频率上将75MHz的带宽均匀的划分为7个信道（每信道10MHz，剩余5MHz保留），规定了1个用于传输安全信息的控制信道（CCH，Control Channel）和6个用于传输普通业务数据的服务信道（SCH，Service Channel），并且在信道时间上划分出周期性的同步时隙间隔，并规定一个同步时隙间隔由控制信道时隙（CCH时隙）和服务信道时隙（SCH时隙）组成，并通过周期性的切换CCH时隙和SCH时隙，以实现CCH信道和SCH信道协调。如图2所示为IEEE1609.4信道切换示意图。按照一定时间（周期，如，100ms），在CCH信道和SCH信道上周期切换，并且每个信道上保持一个时间间隔，如在CCH信道保持CCH时隙（如，50ms），在SCH信道保持SCH时隙（如，50ms）。车辆节点可以根据需要收发的业务数据在SCH时隙接入一个该业务对应的SCH信道。

然而，IEEE 802.11p/1609.4MAC层的多信道操作方式在OBU高密度、高速运动的环境下存在如下问题。

1、带有冲突避免的载波侦听多路访问（CSMA/CA，Carrier Sense MultipleAccess with Collision Avoidance）机制效率低下。IEEE 802.11p的MAC层采用带有冲突避免的载波侦听多路访问机制，在OBU接入SCH信道之前侦听信道的数据传输情况，以避免冲突发生。但是，在密集网络中，大量的OBU同时竞争信道，例如当信道周期性的切换至SCH信道时，SCH时隙开始的时刻信道处于空闲状态，大量OBU会在该时刻同时接入SCH信道并发送数据，使SCH信道中同时传输大量数据，造成信道冲突，导致降低信道利用率，甚至会发生信道拥塞。

2、传统的请求发送/允许发送协议（RTS/CTS，Request To Send/Clear To Send）开销过大。为了解决大量隐藏节点OBU同时在信道上发送数据造成的信道冲突问题，可以采用请求发送/允许发送的方式予以解决。例如下面这种情况。当两个OBU之间互相不能检测到对方的存在时，这两个OBU互为隐藏节点。由于互为隐藏节点的OBU之间互相不能检测到对方的存在时，容易出现多个OBU误以为信道空闲而同时向RSU发送数据的情况。使用RTS/CTS则规定，每个OBU在发送实际数据之前，应该先向RSU发送一条RTS帧，该帧包含了传输后续实际数据所需要的时间，RSU收到该RTS后，回复该OBU一条CTS帧，同样该帧包含了接下来实际数据传输所需要的时间。当OBU收到RSU反馈的CTS帧后，再开始实际的数据发送。由于RSU覆盖范围内的所有OBU都能收到CTS帧，都知道接下来某一时间内会有其它节点与RSU进行通信，从而等待该通信结束后再发送自己的数据。这样，虽然OBU不能实际检测到隐藏节点OBU的数据发送，但通过RSU发送的CTS获知对方的存在，因此可以一定程度上解决隐藏节点带来的问题。但是，RTS/CTS本身并不带有实际有效数据，当OBU与RSU通信时间较短并且OBU数量较大时，每次数据传输都进行一次请求发送/允许发送，给系统带来了巨大的额外开销，降低了通信效率。

3、已有的集中式协调功能（PCF，Point Coordination Function）调度复杂度高，效率低。集中式协调功能可避免RTS/CTS方式带来的开销，RSU通过对多个OBU进行轮询，以确定哪些OBU需要发送数据，对需要发送数据的OBU进行时间调度，各个OBU按照规定的时间进行数据发送。但是，覆盖区域内OBU不断进入或离开，RSU对OBU的时间调度需要不停的变化，同样会给系统带来大量的开销，降低通信效率。

为了解决在密集网络中易出现信道冲突并且系统开销大的问题，现有技术中提出了两种错开OBU信道接入时间的方案，以增加信道利用率，提高系统效率。

1、将SCH时隙等分为多个时段，每一个OBU在一个时段中完成SCH信道接入。例如，现有50个OBU，将SCH时隙划分为50个时段，每个OBU在一个时段中接入SCH信道。但是，该方案对时段的划分过多，对每个时段的时间精度要求很高，难以实现。

2、通过将TDMA/CSMA相结合的方式，将SCH时隙划分为一个时隙预留时段和多个发送时隙，每个OBU只能在某一时隙内发送数据，OBU在时隙预留时段采用CSMA的方式来预留某一空闲时隙，以达到错开各OBU数据发送时间的目的。但是这种方案的时隙预留时段本身就造成额外的时间开销，而且在节点数目过大时，预留时段同样会造成信道冲突。因此，该方案容易造成系统开销过大，尤其在车辆节点密集的情况下，性能不佳。

发明内容

基于上述问题，本发明的主要目的在于提供一种车载无线通信信道接入方法、基站单元和车载移动终端。

为了解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种车载无线通信信道接入方法，其特征在于，包括步骤：将覆盖区域划分为多个连续的专用区域，以形成专用区域划分信息；将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口，以形成专用接入窗口划分信息；基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射，以形成专用区域与专用接入窗口的映射关系信息；向所述覆盖区域中的车辆节点发送所述专用区域划分信息、所述专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息，以便由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内的车辆节点根据所述映射关系信息在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

根据本发明的另一个方面，提供了一种车载无线通信信道接入方法，其特征在于，包括步骤：接收来自路边基站单元的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，其中：所述专用区域划分信息是通过将覆盖区域划分为多个连续的专用区域来形成的；所述专用接入窗口划分信息是通过将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口来形成的；所述映射关系信息是通过基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射来形成的；以及在由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内，根据所述映射关系信息，在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

根据本发明的又一个方面，提供了一种车载无线通信基站单元，其特征在于，包括：第一划分模块，用于将覆盖区域划分为多个连续的专用区域，以形成专用区域划分信息；第二划分模块，用于将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口，以形成专用接入窗口划分信息；映射模块，用于基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射，以形成专用区域与专用接入窗口的映射关系信息；发送模块，用于向所述覆盖区域中的车辆节点发送所述专用区域划分信息、所述专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息，以便由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内的车辆节点根据所述映射关系信息在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

根据本发明的再一个方面，提供一种车载移动终端，其特征在于，包括：接收模块，用于接收来自路边基站单元的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，其中：所述专用区域划分信息是通过将覆盖区域划分为多个连续的专用区域来形成的；所述专用接入窗口划分信息是通过将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口来形成的；所述映射关系信息是通过基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射来形成的；以及接入模块，用于在由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内，根据所述映射关系信息，在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

与现有技术相比，根据本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明将覆盖区域划分为多个专用区域并且在SCH时隙中划分出与多个专用区域映射的多个专用接入窗口，覆盖区域内的车辆节点根据专用区域与专用接入窗口的映射关系竞争接入SCH信道。

根据本发明，由于邻近的OBU在相同的专用接入窗口进行信道接入，故彼此能够检测到对方的存在，从而大幅度减小隐藏节点的问题。并且，由于无需调度每一个车辆节点的SCH信道接入时间，降低了调度复杂度。

根据本发明，覆盖区域内所有的车辆节点错开时间接入SCH信道并且在每个EAW窗口采用随机回退的方式降低信道冲突的概率，增加了信道利用率，降低了信息传输时延，增加了系统吞吐量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的车载无线通信系统示意图；

图2是IEEE1609.4信道切换示意图；

图3是根据本发明一实施例的车载无线通信信道接入方法在基站侧实现的流程图；

图4是根据本发明一实施例的专用接入窗口与接入区域映射关系的示意图；

图5是根据本发明一实施例的信息单元的结构示意图；

图6是根据本发明一实施例的车载无线通信信道接入方法在车载移动终端侧实现的流程图；

图7是根据本发明一实施例的基站单元的结构框图；

图8是根据本发明一实施例的车载移动终端的结构框图；以及

图9是根据本发明一实施例的系统吞吐量效果示意图。

具体实施方式

本发明通过将覆盖区域划分为多个专用区域，将SCH时隙中的专用接入时段划分为多个专用接入窗口，并且在多个专用区域和多个专用接入窗口之间建立映射（例如，一一映射和/或多对一映射）关系，使专用区域中的车辆节点在映射的专用接入窗口中接入SCH信道，或在当前专用接入窗口空闲的状态下于当前专用接入窗口接入SCH信道。以此增加信道利用率，降低了信息传输时延，提高系统吞吐量。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。

根据本发明的实施例，提供了一种车载无线通信信道接入方法。

参考图3，图3是根据本发明一实施例的车载无线通信信道接入方法在基站侧（即，基站单元侧）实现的流程图。

在步骤S310处，将覆盖区域划分为多个连续的专用区域，以形成专用区域划分信息。

专用区域可以用于限定覆盖区域中的特定范围，进而可以界定处于该特定范围内的所有车辆节点，换言之，可以通过专用区域限定处于该专用区域范围内的一个或多个车辆节点。专用区域划分信息包括覆盖区域中包含的多个专用区域的数量、每个专用区域的位置和范围等信息。

其中，基站单元可以是路边基站单元（RSU）。

可以对RSU的覆盖区域进行划分，得到多个连续的专用区域。多个连续的专用区域是指在覆盖区域中多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域之间不存在重叠区域。盲区是指在覆盖区域中不属于任何专用区域的区域。

在一个实施例中，可以按照覆盖区域的形状，将覆盖区域划分为多个连续的具有特定形状的专用区域。

路边基站单元（RSU）的覆盖区域包括线形区域（如，道路），不规则区域（如，停车场）等。

首先，以道路（线形区域）为例进行说明。

可以根据道路的长度等分出多个连续的专用区域。例如，该道路的长度是100m，将该道路划分为4个专用区域，每个专用区域的长度为25m，则第一专用区域的范围可以是1-25m，第二专用区域的范围可以是26-50m，第三专用区域的范围可以是51-75m，第四专用区域的范围可以是76-100m。

可以根据需求将道路的长度划分为多个连续且长度不相等的专用区域。例如，在道路的中间有一个交通指示灯，当出现红灯时，该区域的车辆节点密度会增多，则可以将包含交通指示灯的专用区域的长度缩小，以减少该专用区域内车辆节点的数量，以此降低车辆节点竞争信道时引发的信道冲突问题的发生。例如：道路长度为100m，在60m处有一交通指示灯，将该道路划分为4个专用区域，则第一专用区域的范围可以是1-25m（25m），第二专用区域的范围可以是26-55m（30m），第三专用区域的范围可以是56-65m（10m），第四专用区域的范围可以是66-100m（35m）。

接着，以停车场（不规则形区域）为例进行说明。

可以将该停车场划分出多个连续的具有特定形状的专用区域，如，正三角形、正方形、正六边形。每一个特定形状的区域为一个专用区域。其中划分出多个正六边形（专用区域）可以组成一个蜂窝拓扑网络，其中多个正六边形之间互不重叠，并且相邻正六边形之间不出现盲区。

在另一个实施例中，可以按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布，将覆盖区域划分为多个连续的专用区域。其中，多个专用区域的长度/面积可以相等也可以不等。

可以根据覆盖区域中多个车辆节点的位置信息划分出多个专用区域，该位置信息例如是车辆节点的全球定位系统（GPS，Global Positioning System）信息。具体而言，在通信过程中，对于覆盖区域中的各个车辆节点，RSU可以获取到通过GPS定位出的每个车辆节点的位置信息。基于每个车辆节点的位置信息，可以分析出覆盖区域中车辆节点的密度分布情况。可以根据车辆节点的密度对覆盖区域进行划分，例如：车辆节点密度大的区域可以划分为长度/面积较小的一个或多个专用区域，车辆节点密度小的区域可以划分长度/面积较大的一个或多个专用区域。以此均衡专用区域内竞争信道的车辆节点的数量。其中，专用区域的范围可以利用坐标（如，经纬度）进行限定。

此外，多个专用区域的大小可以在通信过程中进行动态的调整，以均衡每一个专用区域中车辆节点的数量。

进一步地，对于多个连续的专用区域，可以进行编号，如Section#1、Section#2、Section#3、……、Section#M，其中M＞0。

在步骤S320处，RSU将用于覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分出多个专用接入窗口，以形成专用接入窗口划分信息。

可以在SCH时隙中，划分出专用接入时段。进一步地，在该专用接入时段中划分出多个专用接入窗口。

专用接入时段（EAP，Exclusive Access Period），可以表示一个时长，在该时长内，覆盖区域内的所有车辆节点可以采用TDMA/CSMA技术接入SCH信道，进行普通业务数据的传输。

进一步地，基于TDMA技术，可以将EAP时段划分为多个专用接入窗口（EAW，Exclusive Access Window）。每一个EAW窗口表示专用接入时段中的一个时间片段（子时长），并且多个EAW窗口按照时间顺序顺次执行。

具体而言，专用接入窗口划分信息可以包括多个专用接入窗口的数量，每一个专用接入窗口的时间范围（时长）等信息。

在EAP时段中可以划分出多个EAW窗口，可以将多个EAW窗口表示为W={W₁，W₂，……，W_n}，其中，W₁，W₂，……，W_n用于表示每一个EAW窗口，n＞0。每一个EAW窗口可以供覆盖区域中的部分车辆节点在EAW窗口进行SCH信道接入。例如，一个专用区域中的一个或多个车辆节点可以在一个EAW窗口进行SCH信道接入。基于CSMA技术，在同一EAW窗口进行SCH信道接入的多个车辆节点可以通过侦听信道中的数据传输情况，在信道空闲时竞争接入SCH信道。通过TDMA/CSMA方式减少信道冲突，提高信道的利用率。

多个EAW窗口所占的时长可以表示为D={D₁，D₂，……，D_i}，其中，D₁，D₂，……，D_i用于表示每一个EAW窗口的时长，i＞0。进一步地，多个EAW窗口的时长可以表示出一个连续的时间进程，例如，多个EAW窗口的时长D₁，D₂，……，D_i，是以D₁为起始时刻，以D_i为终止时刻并且由D₁至D_i依次进行的时间段。

在对EAP时段进行划分时，可以将EAP时段等分为多个EAW窗口（等时长），或是根据需要划分为不均等（不等时长）的多个EAW窗口。进一步地，在通信过程中，可以根据覆盖区域中的车辆节点的密度动态的对EAP时段进行划分，例如：对多个EAW窗口的时长进行调整，当专用区域的车辆节点密度大时，EAW窗口的时长可以适当增大，当专用区域的车辆节点密度小时，EAW窗口的时长可以适当减小。利用这种方式使覆盖区域中的每一个车辆节点都有机会接入SCH信道。

可以按照每个EAW的时间顺序对每一个EAW窗口进行编号，如EAW#1、EAW#2、EAW#3、EAW#4……EAW#N，其中N＞0，并且N=n。

在一个实施例中，为了进一步提高信道利用率，降低数据传输时延，可以将SCH时隙划分为专用接入时段和竞争接入时段（CAP，Contention Access Period）。其中，CAP时段用于由覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

竞争接入时段，可以表示SCH时隙中的一个时段。在CAP时段可以基于增强分布式信道接入机制(EDCA，Enhanced Distribution Channel Access)对处于RSU覆盖区域内的所有车辆节点执行SCH信道接入。进一步地，在CAP时段，可以允许在EAP时段未成功发送数据（如，业务数据）的车辆节点或是有紧急消息需要发送的车辆节点进行SCH信道接入，以此降低数据传输时延。

其中，未成功发送数据的车辆节点，例如：多个车辆节点集中在一个时段/时长内进行数据发送，由于进行数据发送的时段/时长的时间长度的限制，在该发送数据的时段/时长结束的时刻，该多个车辆节点中的部分车辆节点尚未发送数据。对于这部分未发送数据的车辆节点可以在CAP时段发送数据。

紧急消息可以包括与行车安全相关的消息，例如：交通事故消息，紧急刹车防碰撞信息，道路施工危险，车辆故障信息等。

在SCH时隙中，可以先进行EAP时段再进行CAP时段，即EAP时段在先，CAP时段在后。并且，可以预设EAP时段和CAP时段的时长。EAP时段的时长与CAP时段的时长的和可以等于SCH时隙的时长。如，EAP时段的时长为T_E、CAP时段的时长为T_C、SCH时隙的时长为T_S，则T_E+T_C=T_S。

在步骤S330处，基于专用区域划分信息和专用接入窗口划分信息，RSU在多个专用区域与多个专用接入窗口之间建立映射，以形成专用区域与专用接入窗口的映射关系信息。

该专用区域与专用接入窗口的映射关系信息可以包括多个专用区域与多个专用接入窗口之间的映射关系。

多个专用区域与多个专用接入窗口之间的映射可以是一一映射，也可以是非一一映射。

本发明优选的，可以将多个专用区域与多个专用接入窗口之间建立一一映射关系。该一一映射可以表示每个专用接入窗口唯一的映射到多个专用区域中的一个专用区域。换言之，多个EAW窗口中的每一个EAW窗口对应多个专用区域之一，一个EAW窗口与一个专用区域的一一映射关系。当专用区域与EAW窗口进行一一映射时，则要求专用区域的数量和EAW窗口的数据相等，以避免不存在任何映射关系的专用区域或EAW窗口出现。

例如，现有3个EAW窗口EAW#1、EAW#2、EAW#3，3个专用区域Section#1、Section#2、Section#3，将3个EAW窗口与3个专用区域进行一一映射，则可以将EAW#1映射Section#1，EAW#2映射Section#2，EAW#3映射Section#3。也即是说，每一个专用区域绑定一个EAW窗口，进一步，一个专用区域中的车辆节点对应一个EAW窗口。

在一个实施例中，可以将多个专用区域与多个专用接入窗口进行多对一映射，即，非一一映射。该非一一映射是指每个专用接入窗口非唯一地映射到多个专用区域中的一个专用区域。具体而言，可以将每个专用区域映射多个专用接入窗口。例如：现有3个EAW窗口EAW#1、EAW#2、EAW#3，2个专用区域Section#1、Section#2，则可以将EAW#1映射Section#1，EAW#2和EAW#3映射Section#2。进一步地，一专用区域中的车辆节点可以对应两个EAW窗口。还可以将多个专用区域映射一个专用接入窗口。例如：现有2个EAW窗口EAW#1、EAW#2，3个专用区域Section#1、Section#2、Section#3，则可以将EAW#1映射Section#1，EAW#2映射Section#2和Section#3。进一步地，两个专用区域中的多个车辆节点可以对应一个EAW窗口。

其中，在建立专用区域与专用接入窗口的映射关系时，还可以采用一一映射和非一一映射相结合的方法，即部分专用区域和部分专用接入窗口采用一一映射，部分专用区域和部分专用接入窗口采用非一一映射。

在专用区域和专用接入窗口之间建立映射关系时，可以采用随机选择或采用特定映射关系规则的方式在专用区域和专用接入窗口之间建立映射。

可以采用随机选择的方式建立映射关系。可以针对一个EAW窗口在多个专用区域中随机选择一个或多个专用区域进行映射。若为一一映射，则已经存在映射关系的EAW窗口和专用区域不再与其他EAW窗口或专用区域进行映射。若为多对一映射，则已经存在映射关系的EAW窗口和专用区域还可以与其他EAW窗口或专用区域建立映射关系。

可以采用特定映射关系规则的方式建立映射关系。该映射关系规则用于在EAW窗口和专用区域之间建立映射关系。该映射关系规则，例如：可以按照时间顺序对多个EAW窗口进行排序，按照地理位置从左至右的顺序对多个专用区域进行排序，将对应位置的EAW窗口和专用区域进行一一映射。例如，3个EAW窗口的顺序为EAW#1、EAW#2、EAW#3，3个专用区域的位置顺序为Section#1、Section#2、Section#3，则根据上述映射关系规则将EAW#1映射Section#1，将EAW#2映射Section#2，将EAW#3映射Section#3。

本发明优选的，映射关系规则可以根据每个专用区域的优先级的高低与多个EAW窗口中一个或多个EAW窗口进行映射。专用区域的优先级可以根据专用区域的地理位置进行设置。如，远离RSU的专用区域设置高优先级，靠近RSU的专用区域设置低优先级，或者包含即将离开覆盖区域的车辆节点的专用区域设置高优先级，不包含即将离开覆盖区域的车辆节点的专用区域设置低优先级。也即是说，将即将离开覆盖区域的车辆节点所处的专用区域映射到时间上靠前的EAW窗口。

具体而言，为了保证即将离开RSU覆盖区域的车辆节点可以在仅剩的有效通信时间内进行通信，可以将即将离开覆盖区域的车辆节点优先接入SCH信道。可以根据车辆节点与RSU的距离，尤其是根据背离RSU行驶的车辆节点与RSU的距离，对多个专用区域设置优先级。距离RSU较远的车辆节点所属的专用区域设置高优先级，在该专用区域中包括即将离开覆盖区域的车辆节点。距离RSU较近的车辆节点所属的专用区域设置低优先级。优先级高的专用区域优先与多个EAW窗口中时间上靠前的EAW窗口进行映射，优先级低的专用区域与多个EAW窗口中时间上靠后的EAW窗口进行映射。

如图4所示，图4是根据本发明一实施例的专用区域与专用接入窗口映射关系的示意图。

将RSU所覆盖的公路区域从左至右划分为N个专用区域（如，虚线示出的区域），编号为：Section#1、Section#2、Section#3、……、Section#M、……、Section#（N-1）、Section#N。将SCH时隙划分为EAP时段和CAP时段。进一步地，将EAP时段划分为N个EAW窗口，按照N个EAW窗口的时间顺序对EAW窗口编号为（从开始到结束）：EAW#1、EAW#2、EAW#3、EAW#4……EAW#N。专用区域数量等于EAW窗口数量，可以将每一个专用区域映射一个EAW（一一映射）。由于公路上可以双向行驶车辆节点，所以Section#1和Section#N中均存在即将离开覆盖区域的车辆节点，则可以优先将EAW#1与Section#1映射，将EAW#2与Section#N映射。如图4所示，EAW#1对应Section#1、EAW#2对应Section#N、EAW#3对应Section#2、EAW#4对应Section#（N-1）、EAW#N对应Section#M。

进一步地，EAW窗口与专用区域的一一映射关系可以通过映射关系规则，即公式（1.1）和（1.2）进行运算而得出。如表1所示专用区域Section与EAW窗口的映射关系，EAWIndex(W(i))表示EAW窗口W(i)的索引号；Section Index(i)表示专用区域i的索引号，EAW窗口W(i)与专用区域i的映射关系通过两者的索引号来代替。

表1

其中：当EAW窗口的数量为偶数时，即，当N为偶数时，可以通过公式（1.1）得出每个索引号的EAW窗口与哪个索引号的专用区域进行映射。

$W\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}2i-1,i\≤\frac{N}{2}\\ 2(N+1-i),i>\frac{N}{2}\end{array}\right.---\left(1.1\right)$

例如：当N=4时，则根据公式(1.1)，可以得到专用区域与EAW窗口的映射关系为：Section#1映射到EAW#1,Section#2映射到EAW#3,Section#3映射到EAW#4，Section#4映射到EAW#2。

当EAW窗口的数量为奇数时，即，当N为奇数时，可以通过公式（1.2）得到每个索引号的EAW窗口与哪个索引号的专用区域进行映射。

$W\left(i\right)=\left\{\begin{array}{c}2i-1,i\≤\frac{N+1}{2}\\ 2(N+1-i),i>\frac{N+1}{2}\end{array}\right.---(1.2)$

例如：当N=3时，则根据公式(1.2)，可以得到专用区域与EAW窗口的映射关系为：Section#1映射到EAW#1,Section#2映射到EAW#3,Section#3映射到EAW#2。

在步骤S340处，RSU向覆盖区域中的车辆节点发送专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息，以便由专用区域划分信息确定的专用区域内的车辆节点根据映射关系信息在由专用接入窗口划分信息确定的专用接入窗口中进行接入。

在一个实施例中，RSU可以通过在CCH信道向覆盖区域中的车辆节点广播专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息。

CCH信道的核心功能是作为系统的广播信道，可以用于广播安全相关的信息，以及管理信息、广告信息等，还可以用于RSU向覆盖区域中的车辆节点广播公用信息。RSU可以在CCH时隙，将步骤S310-S330中描述的信息进行广播，以供车辆节点接收并解析，以便车辆节点以正确的方式接入SCH信道。

RSU可以利用兼容IEEE802.11p的帧结构（管理帧）中的信息单元（InformationElement），将RSU需要向覆盖区域中的各个车辆节点传递的信息写入特定的信息单元中，并封装在管理帧中。将包含该特定信息单元的帧结构在广播信道中进行广播。RSU需要发送的全部的信息可以一次或多次向车辆节点发送。

特定信息单元可以包括多个信息字段，每一个信息字段可以用于记录与该特定信息单元和需要传递的信息相关的内容。可以将覆盖区域的划分、SCH信道的划分、专用区域与专用接入时段的映射关系等信息记录在该特定信息单元中，例如，将专用区域划分信息和/或专用接入窗口划分信息和/或映射关系信息写入信道接入内容（ECA Content，Exclusive Channel Access Content）对应的信息单元（特定信息单元）中。将包含该ECAContent信息单元（特定信息单元）的管理帧在CCH信道中进行广播。

图5是根据本发明一实施例的信息单元的结构示意图。基于该信息单元的结构示意图，如表2为信息单元中包含的字段，以及各字段的含义。

表2

该管理帧每隔一段时间可以再次广播。每次广播的管理帧的内容可以进行更新，例如，在通信过程中，覆盖区域中某个区域的车辆节点密度增多，则可以根据覆盖区域车辆节点密度的变化情况调整各个专用区域的范围，进而改变了专用区域划分信息的内容，则可以将信息单元中的专用区域划分信息替换为该调整后的专用区域的划分信息。

在另一个实施例中，对于专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，可以通过车辆节点自行从RSU下载，也可以由RSU单独向车辆节点发送。

图6是根据本发明一实施例的车载无线通信信道接入方法在车载移动终端侧（即，车辆节点侧）实现的流程图。

在步骤S610处，车辆节点接收来自路边基站单元的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息。

专用区域划分信息可以包括：多个专用区域的数量、每个专用区域的位置和范围。专用区域划分信息是通过将覆盖区域划分为多个连续的专用区域来形成的。进一步地，多个连续的专用区域可以是按照覆盖区域的形状而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。或者可以是按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。其中，多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域不存在重叠区域。

专用接入窗口划分信息可以包括：多个专用接入窗口的数量、每个专用接入窗口的时间范围。专用接入窗口划分信息是通过将用于覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口来形成的。进一步地，专用接入时段是从服务信道时隙中划分出的。更进一步地，服务信道时隙中还可以包括竞争接入时段，用于由覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

映射关系信息是通过基于专用区域划分信息和专用接入窗口划分信息，在多个专用区域与多个专用接入窗口之间建立映射来形成的。进一步地，专用区域与EAW窗口的映射可以是一一映射或是非一一映射。一一映射是指每个专用接入窗口唯一地映射到多个专用区域中的一个专用区域。非一一映射是指每个专用接入窗口非唯一地映射到多个专用区域中的一个专用区域。

RSU可以在广播信道中通过广播的方式向覆盖区域中的所有车辆节点传送信息，所以，覆盖区域中所有车辆节点均可以通过广播信道接收RSU广播的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息。

具体而言，车辆节点可以接收RSU在广播信道中广播的消息，该消息包括管理帧。在该管理帧中包含特定信息单元（ECA Content）。更具体的，车辆节点可以对该接收到的包含特定信息单元的管理帧进行解封装，以拆分出管理帧中的多个信息单元中的特定信息单元。进一步地，可以解析出该特定信息单元的多个信息字段中的每一个信息字段的内容。

例如，解析出覆盖区域中的每一个专用区域的范围（Sections Info），EAP时段中的每一个EAW窗口的时长范围（EAW Info），专用区域和EAW窗口的映射关系（MappingTable）等等。

接收到上述广播消息后，车辆节点可以存储该广播消息。当将来出现车辆节点无法接收到来自RSU的广播消息时，车辆节点可以利用之前存储的广播消息中携带的接入信息来进行接入。

另外，对于解析出的特定信息单元的多个信息字段中的每一个信息字段的内容，可以存储在车辆节点侧。当将来出现车辆节点无法接收到来自RSU的广播消息时，或者由于管理帧在传输过程中出错从而造成不能解析出该特定信息单元的内容，则可以使用本次解析出的内容。

针对RSU广播的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息，车辆节点可以在一个广播消息或多个广播消息中得到。

在步骤S620处，车辆节点在由专用区域划分信息确定的专用区域内，根据映射关系信息，在由专用接入窗口划分信息确定的专用接入窗口中进行接入。

具体而言，可以根据专用区域划分信息中每个专用区域的范围，分析车辆节点的当前位置信息所属的专用区域。

当前位置信息可以用于界定车辆节点在覆盖区域中所处的位置。当前位置信息可以通过分析车辆节点所处的地理位置或者分析车辆节点与RSU之间的位置关系等手段来获得。

车辆节点的地理位置，可以是该车辆节点的所处的经纬度信息。例如：通过车辆节点的GPS定位出该车辆节点的地理位置。或者可以通过与周围的其他车辆节点进行通信，通过获取周围的其他车辆节点的地理位置来分析本车辆节点的地理位置。

车辆节点的地理位置可以基于RSU的位置和RSU接收到的来自车辆节点的信号的强度及方向来得到。其中，RSU和车辆节点双方需特殊阵列天线支持。

车辆节点可以基于当前位置信息，由专用区域划分信息判断正处于覆盖区域中的多个专用区域中的哪一个专用区域中，以此分析出该车辆节点所属的专用区域。具体而言，通过解析特定信息单元可以获得覆盖区域中多个专用区域中的每一个专用区域的范围。可以将该当前位置信息（如，当前位置坐标）与多个专用区域中的每一个专用区域的范围进行比较，确定出该当前位置处于哪一个专用区域范围内，即，确定该当前位置处于多个专用区域中的其中一个专用区域范围内。进而分析出该车辆节点所属的专用区域。

通过解析特定信息单元获得的专用区域与EAW窗口的映射关系信息，可以分析出与车辆节点所属的专用区域存在映射关系的一个或多个EAW窗口。车辆节点可以基于所在的专用区域，在与该专用区域映射的一个或多个专用接入窗口中的一个专用接入窗口，接入SCH信道。换言之，车辆节点在专用时隙（专用接入窗口）进行无线通信信道接入。

具体而言，在专用区域与专用接入窗口的映射关系信息中记录了与每个专用区域映射的一个或多个专用接入窗口，通过已经确定的车辆节点所处的专用区域，可以在该映射关系信息中查找到与车辆节点所处专用区域映射的一个或多个专用接入窗口。

每个车辆节点可以在映射的一个或多个EAW窗口中的一个EAW窗口竞争接入SCH信道。每个车辆节点可以在映射的一个或多个EAW窗口中选择一个EAW窗口竞争接入SCH信道。也可以依次在每一个映射的EAW窗口竞争接入SCH信道，直至映射的一个或多个EAW窗口执行完毕。例如，与车辆节点所在的专用区域映射的EAW窗口包括EAW#1、EAW#2，该车辆节点可以选择在EAW窗口EAW#1与所在专用区域中的其他车辆节点竞争接入SCH信道，或者该车辆节点可以先在EAW窗口EAW#1竞争接入SCH信道，若未实现接入，则在EAW窗口EAW#2继续竞争接入SCH信道，若依旧未实现信道接入，则暂时停止SCH信道接入，等待下一个SCH时隙的到来。

同一专用区域中的多个车辆节点可以在一个或多个EAW窗口中通过增强分布式信道接入机制(EDCA，Enhanced Distribution Channel Access)来实现SCH信道接入。

EDCA技术规定了初始竞争窗长（CW_min）、仲裁帧间隔（AIFS，Arbitration InterFrame Spacing）等参数来控制多个车辆节点的信道接入，以尽量减少冲突，同时保证服务质量(QoS,Quality of Service)。CW_min和AIFS分别为特定的数值，通常用于表示一个特定的时间长度。CW_min限定了车辆节点接入信道的优先级。AIFS表示每次尝试获得信道传输机会所必须等待的信道空闲时间。

在EDCA中，当车辆节点检测到SCH信道被占用时，需进行随机回退以避免多个车辆节点通信冲突，选择了较小回退值（回退时间）的车辆节点可以优先接入信道。初始竞争窗长还可以用以限定随机回退算法的回退值范围，故当在同一时刻有多个车辆节点竞争接入SCH信道时，初始竞争窗长的大小代表了车辆节点接入信道的优先级。初始竞争窗长越小信道接入优先级越高，初始竞争窗长越大信道接入优先级越低。

例如，车辆节点A的初始竞争窗长为15，车辆节点B的初始竞争窗长为31，则车辆节点A在随机回退时回退值的期望约为8(向上取整)，而车辆节点B的回退值期望为16，从而车辆节点A优先接入信道的概率要比车辆节点B大得多。如车辆节点A回退值（回退时间）为11，车辆节点B回退值为17，则在映射的EAW窗口开始的时刻，车辆节点A回退11个时间单位后先接入信道，之后，车辆节点B回退17个时间单位后再接入信道。如果车辆节点B回退完或者回退过程中EAW窗口结束，则车辆节点B暂时不接入SCH信道，等待下一个允许其接入的EAW。

在一个实施例中，可以让即将离开RSU覆盖区域的车辆节点优先接入SCH信道，即，车辆节点在即将离开RSU覆盖区域时，通过选择较小的初始竞争窗长优先进行接入。具体而言，由于即将离开覆盖区域的车辆节点与RSU的有效通信时间越来越短，可以根据各个车辆节点在RSU覆盖区域中的位置和行驶方向，为各个车辆节点分配不同的SCH信道接入优先级，例如将正在远离RSU的车辆节点优先接入SCH信道。更具体地，可以通过背离RSU行驶的车辆节点与RSU之间的距离变化动态判断车辆节点是否正在远离RSU。当车辆节点与RSU之间的距离渐远时，则表明该车辆节点正在远离RSU。例如：图4中专用区域Section#1中背离RSU行驶的车辆节点的初始竞争窗长可以选择CW_min，该区域中其他车辆节点的初始竞争窗长可以选择2CW_min-1。例如，一专用区域中包括车辆节点A、车辆节点B，车辆节点C，其中车辆节点A背离RSU，车辆节点B、车辆节点C驶近RSU，则车辆节点A的初始竞争窗长可以选择CW_min，车辆节点B、车辆节点C的初始竞争窗长可以选择2CW_min-1。

通过对远离RSU的车辆节点设置较小的初始竞争窗长，将该车辆节点与其他车辆节点的SCH信道接入时间错开，进而提高了信道的利用率，并且保证了即将离开专用区域/覆盖区域的车辆节点在有限的有效通信时间里能够进行通信。

在一个实施例中，专用区域中的所有车辆节点在接入SCH信道之前还要进行信道侦听，以确定信道是否为空闲状态。当专用区域中多个车辆节点侦听时间相同时，如，所有车辆节点均侦听仲裁帧间隔AIFS，则该多个车辆节点均认为SCH信道空闲，若多个车辆节点同时接入SCH信道，容易造成信道冲突，所以，可以在EAW窗口开始的时刻，专用区域内需要接入SCH信道的所有车辆节点可以进行一次随机回退，以避免因时间对齐（同一时刻）带来的大量接入冲突。

具体而言，在EAW窗口开始的时刻，专用区域内的每个车辆节点可以在0-CW_min之间随机选取一个值作为回退时间，根据各车辆节点所选择的回退时间，在回退时间过后再竞争接入SCH信道。例如，专用区域中包括车辆节点A、车辆节点B，每个车辆节点的初始竞争窗长为CW_min=15。若车辆节点A、车辆节点B不进行随机回退而同时接入SCH信道，则会发生信道冲突。因此，车辆节点A，车辆节点B可以随机选择一个0～15之间的值作为回退值（回退时间），如，车辆节点A的回退值为3，车辆节点B的回退值为7，则车辆节点A在3个时间单位回退完后接入SCH信道，车辆节点B在7个时间单位回退完后接入SCH信道，从而避免了车辆节点A和车辆节点B发生冲突。

由于专用区域中的车辆节点数量远小于整个RSU覆盖区域中的车辆节点数据，并且每个车辆节点选择的回退时间随机，所以，通过各个车辆节点随机选择回退时间的方式，错开了专用区域内多个车辆节点的SCH信道接入时刻，有效的减少了同一时刻竞争信道的车辆节点的数量，降低了信道冲突的概率，提高了信道的利用率。

在一个实施例中，车辆节点可以基于所处的专用区域，在与该专用区域非对应的专用接入窗口，接入服务信道。换言之，车辆节点可以在当前位置信息所在的专用区域映射到的一个或多个专用接入窗口之外的其他专用接入窗口，将车辆节点接入服务信道，即是采用非专用时隙（非专用接入窗口）进行无线通信信道接入。

进一步地，根据专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，车辆节点可以在所处的专用区域映射到的一个或多个专用接入窗口之外的当前专用接入窗口进行接入。

当前专用接入窗口为当前时间正在执行的专用接入窗口。其中，车辆节点所处的专用区域映射的一个或多个专用接入窗口与当前专用接入窗口为不相同的专用接入窗口。

可以通过专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，确定车辆节点所处专用区域映射的一个或多个专用接入窗口。在EAP时段中顺次执行每一个EAW窗口时，可以确定出正在执行的EAW窗口是否属于映射的一个或多个专用接入窗口中的一个，若不是，同样可以进行SCH信道接入，但是需要保证该当前执行的EAW窗口映射的一个或多个专用区域中的车辆节点优先进行SCH信道接入。

在这种情况下，非当前EAW所属车辆节点在当前EAW窗口开始的时刻，需侦听信道中数据传输的情况，直到信道空闲时间达到一个预定时间（如，仲裁帧间隔AIFS），否则放弃在该EAW窗口内进行数据传输。之后需再继续侦听一个初始竞争窗长CW_min，以确定与该当前EAW窗口映射的一个或多个专用区域中的车辆节点是否有需要发送数据，这是因为专用区域中的车辆节点的最大回退时间为初始竞争窗长CW_min。若在此时侦听到信道忙，即信道中出现正在传输的数据，则车辆节点需放弃在当前EAW窗口接入SCH信道；若此时侦听到信道空闲，则车辆节点可以在当前EAW窗口尝试接入SCH信道。

进一步地，车辆节点在完成仲裁帧间隔AIFS和初始竞争窗长CW_min的信道侦听后，若SCH信道依然空闲，则车辆节点可以进行一次随机回退后接入信道。并且，车辆节点依然可以遵循“远离RSU的节点拥有较小初始竞争窗口”原则，也就是说，即将离开覆盖区域的车辆节点可以通过选择较小的初始竞争窗长的方式，优先接入SCH信道。

利用当前EAW窗口将车辆节点接入SCH信道的方式可以进一步地提高信道利用率，进而可以增加系统吞吐量。

本发明还提供了应用了本发明的车载无线通信信道接入方法的基站单元。

如图7所示，图7是根据本发明一实施例的基站单元700的结构框图。

基站单元的700可以包括：第一划分模块710，用于将覆盖区域划分为多个连续的专用区域，以形成专用区域划分信息；第二划分模块720，用于将用于覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口，以形成专用接入窗口划分信息；映射模块730，用于基于专用区域划分信息和专用接入窗口划分信息，在多个专用区域与多个专用接入窗口之间建立映射，以形成专用区域与专用接入窗口的映射关系信息；发送模块740，用于向覆盖区域中的车辆节点发送专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息，以便由专用区域划分信息确定的专用区域内的车辆节点根据映射关系信息在由专用接入窗口划分信息确定的专用接入窗口中进行接入。

根据本发明的一个实施例，发送模块740可以进一步包括：发送子模块，用于通过广播信道向覆盖区域中的车辆节点广播专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息。

根据本发明的一个实施例，映射是一一映射，其中每个专用接入窗口唯一地映射到多个专用区域中的一个专用区域。

根据本发明的一个实施例，映射是非一一映射，其中每个专用接入窗口非唯一地映射到多个专用区域中的一个专用区域。

根据本发明的一个实施例，多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域不存在重叠区域。

根据本发明的一个实施例，第一划分模块710可以进一步包括：用于按照覆盖区域的形状，将覆盖区域划分为多个连续的具有特定形状的专用区域的模块。

根据本发明的一个实施例，第一划分模块710可以进一步包括：用于按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布，将覆盖区域划分为多个连续的专用区域的模块。

根据本发明的一个实施例，第二划分模块720可以进一步包括：用于在服务信道时隙中，划分出专用接入时段的模块。

根据本发明的一个实施例，第二划分模块720可以进一步包括：用于在服务信道时隙中，划分出竞争接入时段的模块，竞争接入时段用于由覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

根据本发明的一个实施例，专用区域划分信息包括：多个专用区域的数量、每个专用区域的位置和范围；专用接入窗口划分信息包括：多个专用接入窗口的数量、每个专用接入窗口的时间范围。

根据本发明的一个实施例，映射模块730可以进一步包括：映射子模块，用于将即将离开覆盖区域的车辆节点所处的专用区域映射到时间上靠前的专用接入窗口。

本发明还提供了应用了本发明的车载无线通信信道接入方法的车载移动终端。

如图8所示，图8是根据本发明一实施例的车载移动终端800的结构框图。

车载移动终端800可以包括：接收模块810，用于接收来自路边基站单元的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，其中：专用区域划分信息是通过将覆盖区域划分为多个连续的专用区域来形成的；专用接入窗口划分信息是通过将用于覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口来形成的；映射关系信息是通过基于专用区域划分信息和专用接入窗口划分信息，在多个专用区域与多个专用接入窗口之间建立映射来形成的；以及接入模块820，用于在由专用区域划分信息确定的专用区域内，根据映射关系信息，在由专用接入窗口划分信息确定的专用接入窗口中进行接入。

根据本发明的一个实施例，接收模块810可以进一步包括：接收子模块，用于通过广播信道接收路边基站单元广播的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和映射关系信息。

根据本发明的一个实施例，映射是一一映射，其中每个专用接入窗口唯一地映射到多个专用区域中的一个专用区域。

根据本发明的一个实施例，映射是非一一映射，其中每个专用接入窗口非唯一地映射到多个专用区域中的一个专用区域。

根据本发明的一个实施例，多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域不存在重叠区域。

根据本发明的一个实施例，多个连续的专用区域是按照覆盖区域的形状而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。

根据本发明的一个实施例，多个连续的专用区域是按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。

根据本发明的一个实施例，专用接入时段是从服务信道时隙中划分出的。

根据本发明的一个实施例，服务信道时隙中还包括竞争接入时段，用于由覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

根据本发明的一个实施例：专用区域划分信息包括：多个专用区域的数量、每个专用区域的位置和范围；专用接入窗口划分信息包括：多个专用接入窗口的数量、每个专用接入窗口的时间范围。

根据本发明的一个实施例，在映射关系信息中，即将离开覆盖区域的车辆节点所处的专用区域被映射到时间上靠前的专用接入窗口。

根据本发明的一个实施例，接入模块820可以进一步包括：用于在专用区域映射到的一个或多个专用接入窗口之外的当前专用接入窗口进行接入的模块。

根据本发明的一个实施例，接入模块820可以进一步包括：用于在即将离开覆盖区域时，通过选择较小的初始竞争窗长优先进行接入的模块。

根据本发明的一个实施例，接入模块820可以进一步包括：回退模块，用于当进行接入时，在专用接入窗口开始的时刻，进行一次随机回退。

根据本发明所述的方法、基站单元和车载移动终端，可以大幅降低数据传输冲突概率，降低信息传输时延，提高系统吞吐量。

如图9所示，图9是根据本发明一实施例的系统吞吐量效果示意图。

如图例所示，11p/1609.4表示现有技术的系统吞吐量曲线图，EAW_2Sec、EAW_5Sec、EAW_10Sec、EAW_20Sec为EAW窗口数量固定，将覆盖区域分别划分为2个、5个、10个、20个专用区域后的系统吞吐量曲线图。根据该图可以看到，在EAW窗口数量固定的情况下，划分的专用区域数量越多系统吞吐量越大。例如，以车辆节点等于50为参考点，11p/1609.4与EAW_2Sec、EAW_5Sec、EAW_10Sec、EAW_20Sec系统吞吐量逐渐增大。因为，将覆盖区域划分为多个专用区域，每一个专用区域限定处于该专用区域内的车辆节点，这些车辆节点只占覆盖区域内所有车辆节点的一部分，并且这一部分车辆节点可以在一个或多个映射的EAW窗口接入SCH信道，有效的减少了同一时刻由于覆盖区域内所有车辆节点同时竞争信道的概率，增加了信道利用率，提高了系统吞吐量。

根据本发明，由于邻近的OBU在相同的专用接入窗口进行信道接入，故彼此能够检测到对方的存在，从而大幅度减小隐藏节点的问题。并且，由于无需调度每一个车辆节点的SCH信道接入时间，降低了调度复杂度。

根据本发明，覆盖区域内所有的车辆节点错开时间接入SCH信息并且在每个EAW窗口采用随机回退的方式降低信道冲突的概率，增加了信道利用率，降低了信息传输时延，增加了系统吞吐量。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (50)

1.一种车载无线通信信道接入方法，其特征在于，包括：

将路边基站单元RSU的覆盖区域划分为多个连续的专用区域，以形成专用区域划分信息；

将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口，以形成专用接入窗口划分信息；

基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射，以形成专用区域与专用接入窗口的映射关系信息；

向所述覆盖区域中的车辆节点发送所述专用区域划分信息、所述专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息，以便由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内的车辆节点根据所述映射关系信息在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述覆盖区域中的车辆节点发送所述专用区域划分信息、所述专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息，包括：

通过广播信道向所述覆盖区域中的车辆节点广播所述专用区域划分信息、所述专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射是一一映射，其中每个所述专用接入窗口唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述映射是非一一映射，其中每个所述专用接入窗口非唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域不存在重叠区域。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将覆盖区域划分为多个连续的专用区域，包括：按照覆盖区域的形状，将所述覆盖区域划分为多个连续的具有特定形状的专用区域。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将覆盖区域划分为多个连续的专用区域，包括：按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布，将所述覆盖区域划分为多个连续的专用区域。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将专用接入时段划分为多个专用接入窗口，包括：在服务信道时隙中，划分出所述专用接入时段。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：在所述服务信道时隙中，划分出竞争接入时段，用于由所述覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于：

所述专用区域划分信息包括：所述多个专用区域的数量、每个所述专用区域的位置和范围；

所述专用接入窗口划分信息包括：所述多个专用接入窗口的数量、每个所述专用接入窗口的时间范围。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射，包括：将即将离开覆盖区域的车辆节点所处的专用区域映射到时间上靠前的专用接入窗口。

12.一种车载无线通信信道接入方法，其特征在于，包括：

接收来自路边基站单元的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，其中：

所述专用区域划分信息是通过将所述路边基站单元的覆盖区域划分为多个连续的专用区域来形成的；

所述专用接入窗口划分信息是通过将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口来形成的；

所述映射关系信息是通过基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射来形成的；以及

在由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内，根据所述映射关系信息，在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述接收来自路边基站单元的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，包括：

通过广播信道接收路边基站单元广播的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述映射是一一映射，其中每个所述专用接入窗口唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述映射是非一一映射，其中每个所述专用接入窗口非唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域不存在重叠区域。

17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个连续的专用区域是按照覆盖区域的形状而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。

18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个连续的专用区域是按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。

19.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述专用接入时段是从服务信道时隙中划分出的。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述服务信道时隙中还包括竞争接入时段，用于由所述覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

21.根据权利要求12-20中任一项所述的方法，其特征在于：

所述专用区域划分信息包括：所述多个专用区域的数量、每个所述专用区域的位置和范围；

所述专用接入窗口划分信息包括：所述多个专用接入窗口的数量、每个专用接入窗口的时间范围。

22.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述映射关系信息中，即将离开覆盖区域的车辆节点所处的专用区域被映射到时间上靠前的专用接入窗口。

23.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述进行接入，还包括：

在所述专用区域映射到的一个或多个专用接入窗口之外的当前专用接入窗口进行接入。

24.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述进行接入，包括：在即将离开所述覆盖区域时，通过选择较小的初始竞争窗长优先进行接入。

25.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述进行接入，包括：

当进行接入时，在所述专用接入窗口开始的时刻，进行一次随机回退。

26.一种车载无线通信基站单元，其特征在于，包括：

第一划分模块，用于将路边基站单元RSU的覆盖区域划分为多个连续的专用区域，以形成专用区域划分信息；

第二划分模块，用于将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口，以形成专用接入窗口划分信息；

映射模块，用于基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射，以形成专用区域与专用接入窗口的映射关系信息；

发送模块，用于向所述覆盖区域中的车辆节点发送所述专用区域划分信息、所述专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息，以便由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内的车辆节点根据所述映射关系信息在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

27.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述发送模块进一步包括：

发送子模块，用于通过广播信道向所述覆盖区域中的车辆节点广播所述专用区域划分信息、所述专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息。

28.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述映射是一一映射，其中每个所述专用接入窗口唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

29.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述映射是非一一映射，其中每个所述专用接入窗口非唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

30.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域不存在重叠区域。

31.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述第一划分模块进一步包括：

用于按照覆盖区域的形状，将所述覆盖区域划分为多个连续的具有特定形状的专用区域的模块。

32.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述第一划分模块进一步包括：

用于按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布，将所述覆盖区域划分为多个连续的专用区域的模块。

33.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述第二划分模块进一步包括：

用于在服务信道时隙中，划分出所述专用接入时段的模块。

34.根据权利要求33所述的基站单元，其特征在于，所述第二划分模块进一步包括：

用于在所述服务信道时隙中，划分出竞争接入时段的模块，所述竞争接入时段用于由所述覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

35.根据权利要求26-34中任一项所述的基站单元，其特征在于：

所述专用区域划分信息包括：所述多个专用区域的数量、每个所述专用区域的位置和范围；

所述专用接入窗口划分信息包括：所述多个专用接入窗口的数量、每个所述专用接入窗口的时间范围。

36.根据权利要求26所述的基站单元，其特征在于，所述映射模块进一步包括：

映射子模块，用于将即将离开覆盖区域的车辆节点所处的专用区域映射到时间上靠前的专用接入窗口。

37.一种车载移动终端，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收来自路边基站单元的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和专用区域与专用接入窗口的映射关系信息，其中：

所述专用区域划分信息是通过将所述路边基站单元的覆盖区域划分为多个连续的专用区域来形成的；

所述专用接入窗口划分信息是通过将用于所述覆盖区域中的车辆节点进行接入的专用接入时段划分为多个专用接入窗口来形成的；

所述映射关系信息是通过基于所述专用区域划分信息和所述专用接入窗口划分信息，在所述多个专用区域与所述多个专用接入窗口之间建立映射来形成的；以及

接入模块，用于在由所述专用区域划分信息确定的所述专用区域内，根据所述映射关系信息，在由所述专用接入窗口划分信息确定的所述专用接入窗口中进行接入。

38.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述接收模块进一步包括：

接收子模块，用于通过广播信道接收路边基站单元广播的专用区域划分信息、专用接入窗口划分信息和所述映射关系信息。

39.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述映射是一一映射，其中每个所述专用接入窗口唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

40.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述映射是非一一映射，其中每个所述专用接入窗口非唯一地映射到所述多个专用区域中的一个专用区域。

41.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述多个连续的专用区域之间不存在盲区并且任意两个专用区域不存在重叠区域。

42.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述多个连续的专用区域是按照覆盖区域的形状而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。

43.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述多个连续的专用区域是按照覆盖区域中车辆节点的密度的分布而划分的多个连续的具有特定形状的专用区域。

44.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述专用接入时段是从服务信道时隙中划分出的。

45.根据权利要求44所述的车载移动终端，其特征在于，所述服务信道时隙中还包括竞争接入时段，用于由所述覆盖区域中的车辆节点进行竞争接入。

46.根据权利要求37-45中任一项所述的车载移动终端，其特征在于：

所述专用区域划分信息包括：所述多个专用区域的数量、每个所述专用区域的位置和范围；

所述专用接入窗口划分信息包括：所述多个专用接入窗口的数量、每个专用接入窗口的时间范围。

47.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，在所述映射关系信息中，即将离开覆盖区域的车辆节点所处的专用区域被映射到时间上靠前的专用接入窗口。

48.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述接入模块进一步包括：

用于在所述专用区域映射到的一个或多个专用接入窗口之外的当前专用接入窗口进行接入的模块。

49.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述接入模块进一步包括：

用于在即将离开所述覆盖区域时，通过选择较小的初始竞争窗长优先进行接入的模块。

50.根据权利要求37所述的车载移动终端，其特征在于，所述接入模块进一步包括：

回退模块，用于当进行接入时，在所述专用接入窗口开始的时刻，进行一次随机回退。