CN104836673A - 一种基于td-lte的v2v安全通信中的简化协作广播方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于TD-LTE的V2V安全通信中的简化协作广播方法，将CoMP技术引入到广播模式，根据车辆位置静态选择协作基站，对于小区边缘车辆的上行CAM业务包，通过相邻基站协作，同时同频广播，车辆不仅不会受到协作基站的小区间干扰，且信号为多个小区信号叠加，增强了接收信号的SINR。同时，由于小区边缘车辆的上行CAM业务包在多个小区内广播，因此小区车辆能感知到相邻小区边缘车辆的信息，增加了车辆感知范围。本发明以较低的复杂度，实现了提高小区边缘车辆的误包性能并增加车辆感知范围的效果。

Description

一种基于TD-LTE的V2V安全通信中的简化协作广播方法

技术领域

本发明涉及一种基于TD-LTE的V2V安全通信中的简化协作广播方法。

背景技术

现有技术中，基于TD-LTE的V2V(车到车)安全通信系统是某一车辆通过发送周期性的协作感知消息(Cooperative Awareness Messages，简称CAM，这些消息包括车辆的位置、速度、方向以及加速度等)到基站，基站通过合适的策略再将这些消息周期性下发给该车周围的车辆，达到信息交互、防碰撞的目的。

上行CAM业务是指：车辆周期性的传输包括车辆的位置、速度、方向以及加速度等信息的数据。上行CAM业务包大小固定，且每个车辆发送包的频率为固定值。

下行CAM业务是指：基站通过合适的转发策略对上行CAM业务包进行转发，可以采用单播模式和广播模式。

由于业务模型的特点，基站采用广播模式比单播模式可以产生更好的性能。即下行传输时，基站会利用所有资源同时对小区所有车辆发送相同的数据，每一个上行CAM业务包都会被广播给小区内的所有车辆。但广播模式下，车辆只能感知到本小区的车辆，而实际应用中，对于小区边缘的车辆，往往需要感知相邻小区的车辆信息。并且广播模式下，小区边缘车辆由于信道质量较差，导致误包性能较差。

标准的CoMP(多点协作传输)技术根据相邻基站到边缘节点的SINR(信干燥比)和相邻基站的负载情况动态选择辅基站，采用此方案需要进行大量信息反馈和交互，较为复杂，并且标准的CoMP技术仅用于单播模式。

发明内容

本发明提出了一种基于TD-LTE的V2V安全通信中的简化协作广播方法，将CoMP技术引入到广播模式，根据车辆位置静态选择协作基站，对于小区边缘车辆的上行CAM业务包，通过相邻基站协作，同时同频广播，车辆不仅不会受到协作基站的小区间干扰，且信号为多个小区信号叠加，增强了接收信号的SINR(信干燥比)。同时，由于小区边缘车辆的上行CAM 业务包在多个小区内广播，因此小区车辆能感知到相邻小区边缘车辆的信息，增加了车辆感知范围。该方案以较低的复杂度，实现了提高小区边缘车辆的误包性能并增加车辆感知范围的效果。

一种基于TD-LTE的V2V安全通信中的简化协作广播方法，包括：

第一步，定义扇区边缘车辆，在一个小区基站内，以中心激励三扇区方式划分扇区，针对每个扇区，再以基站为圆心，选择距离阈值d_threshold为半径，将此半径的圆之外的车辆均定义为扇区边缘车辆。

第二步，对一个扇区内的扇区边缘车辆进行进一步划分，并确定相应的协作基站，针对该扇区，以相邻小区的边界和基站中心做延长线，进一步将该扇区划分为三个细分区域，将与该细分区域中的扇区边缘车辆最接近的扇区确定为相应的协作基站。

第三步，确定协作基站后，本扇区基站与协作基站共同进行简化协作广播。

优选的，在第三步中，采用简化协作广播后，由于边缘车辆会同时收到本扇区基站广播的信号功率以及协作基站广播的信号功率，且本基站与协作基站是同时同频对其发射信号的，因此SINR(信干燥比)计算中，信号功率会在本扇区基站信号功率的基础上加上协作基站的信号功率，干扰功率会减去协作基站的信号功率，即

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P_i+P_c}{{\&Sigma;}_{j=0,j\&NotEqual;i,j\&NotEqual;c,a\&lsqb;j\&rsqb;\&lsqb;k\&rsqb;!=-1}^{j<21}{P}_j+N}$

公式中分子部分是信号功率，分母部分是干扰加噪声，其中，式中k表示第k个RB(资源块)，i表示第i个扇区，P_i表示扇区i的基站在第k个RB上的功率，P_c表示协作基站的信号功率，j表示扇区号，a[j][k]表示扇区资源分配数组，其值代表第j个扇区第k个RB所占用户编号，-1代表没有被占用，P_j表示第j个扇区基站到第i个扇区基站的第k个RB的功率，N表示噪声。

附图说明

图1是本发明的简化协作广播方法中的基站示意图；

图2是本发明的简化协作广播方法中的各扇区框图；

图3是有/无简化协作广播方法下系统误包率CDF曲线对比图；

图4是有/无简化协作广播方法下系统平均误包率对比图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

参见图2，以中心激励三扇区模型为例，扇区划分方式如图所示。设定一辆车辆到本小区基站eNB的距离阈值为d_threshold，该d_threshold可以根据实际应用的QoS(信道质量)要求来调节，站间距(即相邻两个基站间的距离)为d_ISD。当车辆到基站的距离大于此阈值时，进行简化协作广播处理，简化协作广播方法的实现步骤如下：

第一步，定义扇区边缘车辆，在一个小区基站内，以中心激励三扇区方式划分扇区，针对每个扇区，再以基站为圆心，选择距离阈值d_threshold为半径，将此半径的圆之外的车辆均定义为扇区边缘车辆。

第二步，对一个扇区内的扇区边缘车辆进行进一步划分，并确定相应的协作基站，针对该扇区，以相邻小区的边界和基站中心做延长线，进一步将该扇区划分为三个细分区域，将与该细分区域中的扇区边缘车辆最接近的扇区确定为相应的协作基站。如图2中的0号扇区，根据虚线进一步划分为a、b、c三个区域，在区域a中的边缘车辆更接近于扇区4，因此将与扇区4进行协作广播，处于区域b的边缘车辆将与扇区7、8进行协作广播，处于区域c的边缘车辆将与扇区11进行协作广播。对于其他的扇区，以此类推。

第三步，确定协作基站后，本扇区基站与协作基站共同进行简化协作广播。采用简化协作广播后，由于边缘车辆会同时收到本扇区基站广播的信号功率以及协作基站广播的信号功率，且本扇区基站与协作基站是同时同频对其发射信号的，因此SINR(信干燥比)计算中，信号功率会在本扇区基站信号功率的基础上加上协作基站的信号功率，干扰功率会减去协作基站的信号功率，即

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P_i+P_c}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{j=0,j\&NotEqual;i,j\&NotEqual;c,a\left[j\right]\left[k\right]!=-1}^{j<21}{P}_j+N}$

公式中分子部分是信号功率，分母部分是干扰加噪声。其中，式中k表示第k个RB(资 源块)，i表示第i个扇区，P_i表示扇区i的基站在第k个RB上的功率，P_c表示协作基站的信号功率，j表示扇区号，a[j][k]表示扇区资源分配数组，其值代表第j个扇区第k个RB所占用户编号，-1代表没有被占用，P_j表示第j个扇区基站到第i个扇区基站的第k个RB的功率，N表示噪声。

本发明对采用简化协作广播后的扇区边缘车辆误包性能进行了仿真分析，仿真条件为：站间距d_ISD＝500m，距离阈值d_threshold＝200m，广播使用的调制编码方式为QPSK调制，效率为0.3770，对应CQI等级为3。

图3为有/无简化协作广播方法下系统误包率CDF曲线对比图，由图3可以看到，在采用简化协作广播方法后，系统的误包性能有所提升。当扇区车辆数目为240时，不采用简化协作广播方法时有91％的用户没有丢包，采用简化协作广播方法之后有94.6％的用户没有丢包，同时整个系统的误包性能也有所提升。

图4为有/无简化协作广播方法下系统平均误包率对比图，由图4可以看到，在采用简化协作广播方法后，系统的平均误包率有所提升。在扇区车辆数为120时，误包性能提升了77％，在不同扇区车辆数情况下，系统误包性能平均提升了57％。从上面的仿真分析可以看出，采用简化协作广播方法对于边缘车辆的误包性能有明显提升。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于TD-LTE的V2V安全通信中的简化协作广播方法，包括：

第一步，定义扇区边缘车辆，在一个小区基站内，以中心激励三扇区方式划分扇区，针对每个扇区，再以基站为圆心，选择距离阈值d_threshold为半径，将此半径的圆之外的车辆均定义为扇区边缘车辆；

第二步，对一个扇区内的扇区边缘车辆进行进一步划分，并确定相应的协作基站，针对该扇区，以相邻小区的边界和基站中心做延长线，进一步将该扇区划分为三个细分区域，将与该细分区域中的扇区边缘车辆最接近的扇区确定为相应的协作基站；

第三步，确定协作基站后，本扇区基站与协作基站共同进行简化协作广播。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：，在第三步中，采用简化协作广播后，由于边缘车辆会同时收到本扇区基站广播的信号功率以及协作基站广播的信号功率，且本基站与协作基站是同时同频对其发射信号的，因此SINR(信干燥比)计算中，信号功率会在本扇区基站信号功率的基础上加上协作基站的信号功率，干扰功率会减去协作基站的信号功率，即

${\mathrm{SINR}}_k=\frac{P_i+P_c}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{j=0,j\&NotEqual;i,j\&NotEqual;c,a\left[j\right]\left[k\right]!=-1}^{j<21}{P}_j+N}$

公式中分子部分是信号功率，分母部分是干扰加噪声，其中，式中k表示第k个RB(资源块)，i表示第i个扇区，P_i表示扇区i的基站在第k个RB上的功率，P_c表示协作基站的信号功率，j表示扇区号，a[j][k]表示扇区资源分配数组，其值代表第j个扇区第k个RB所占用户编号，-1代表没有被占用，P_j表示第j个扇区基站到第i个扇区基站的第k个RB的功率，N表示噪声。