CN105208643B - 一种无线传输功率的控制方法及控制装置 - Google Patents
一种无线传输功率的控制方法及控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种无线传输功率的控制方法及控制装置。所述无线传输功率的控制方法，应用于包括多个OBU节点的车辆自组网系统，其中，各个OBU节点具有相同的最小接收功率和接收天线增益，所述控制方法包括：获取当前OBU节点的行驶速度；根据所述行驶速度获取一有效通信距离；根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及所述有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率；调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。上述方案，通过利用OBU节点的移动速度，调整OBU节点无线信号的发射功率，减小了OBU节点间的通信冲突，保证了OBU节点间数据传输的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆自组网无线传输技术领域，特别涉及一种无线传输功率的控制方法及控制装置。
背景技术
车辆自组网(VANET，Vehiclar Ad Hoc Network)是一种将传感器技术、短距离移动通信及信息处理技术结合的一种移动自组网(MANET，Mobile Ad Hoc Network)，是智能交通系统的重要构成，实现了车辆安全行驶的目标。具有自组网的各种特点，同时还具有其固有的一些特点，如车辆节点具有通信、存储、计算功能，节点能量不受限等。VANET通讯机制分为车与车通信(V2V，Vehicle to Vehicle)和车与路测单元之间的通信(V2R，Vehicleto RUS)两种。
OBU(On Board Unit)即VANET的车载单元。在VANET中，大部分节点为OBU，因VANET中存在节点高速移动、链路不稳定、拓扑频繁变化等特点，这些特点导致VANET路由的可靠性较差，数据传输的成功率无法保证。
现有的车辆自组网技术中OBU节点之间通信时，主要通过有两种方式来控制无线传输功率：
1)在无线传输时采用固定的无线传输功率，但此种方法，无法充分利用无线资源，只能采用最低的传输功率、最低的传输速率进行数据传输；
2)通过数据传输速率的变化来调整无线传输功率，即当数据传输速率较高、传输成功率较高时采用较高的无线传输功率，当数据传输速率较低、传输成功率较低时改用较低的无线传输功率，但此种方式在调整无线传输功率时，首先需要测试车辆节点之间的数据传输速率，一般采用较高的传输速率进行测试，出现传输失误后调低传输速率，这样的测试方法需要有较长的测试时延，在拓扑快速变化的车辆自组网中并不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无线传输功率的控制方法及控制装置，用以解决现有的无线传输功率无法充分利用无线资源以及现有的调整无线传输功率的方法不适用拓扑快速变化的车辆自组网，无法实时的实现无线功率控制，造成OBU节点间数据传输的可靠性较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无线传输功率的控制方法，应用于包括多个OBU节点的车辆自组网系统，其中，各个OBU节点具有相同的最小接收功率和接收天线增益，所述控制方法包括：
获取当前OBU节点的行驶速度；
根据所述行驶速度获取一有效通信距离；
根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及所述有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率，所述期望发射功率为使得在与所述当前OBU节点之间距离为所述有效通信距离处的其它OBU节点能接收到所述当前OBU节点发射的无线信号的最小功率；
调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
进一步地，所述根据所述行驶速度获取一有效通信距离包括：
通过公式d＝v*t计算得到所述有效通信距离；其中，
d表示有效通信距离，v表示所述行驶速度，t为预先统计得到的驾驶员的反应时间。
进一步地，所述根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率包括：
获取当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率；
根据所述发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，利用公式：得到期望发射功率；
其中，PT表示期望发射功率，PR表示所述最小接收功率，GT表示发射天线增益，GR表示接收天线增益，d表示有效通信距离，λ表示发射天线的射频载波的波长。
进一步地，所述调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率包括：
获取当前OBU节点的当前发射功率；
将所述当前发射功率与所述期望发射功率进行比较，并得出一比较结果；
在所述比较结果表明所述当前发射功率大于所述期望发射功率时，降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率；
在所述比较结果表明所述当前发射功率小于所述期望发射功率时，增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率。
进一步地，所述降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率或增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率包括：按照预设步长，逐步降低或增大当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
本发明实施例提供一种无线传输功率的控制装置，应用于包括多个OBU节点的车辆自组网系统，其中，各个OBU节点具有相同的最小接收功率和接收天线增益，所述控制装置包括：
第一获取模块，用于获取当前OBU节点的行驶速度；
第二获取模块，用于根据所述行驶速度获取一有效通信距离；
第三获取模块，用于根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率；
调整模块，用于调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
进一步地，所述第二获取模块通过公式d＝v*t计算得到所述有效通信距离；其中，
d表示有效通信距离，v表示所述行驶速度，t为预先统计得到的驾驶员的反应时间。
进一步地，所述第三获取模块包括：
第一获取单元，用于获取当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率；
第二获取单元，用于根据所述发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，利用公式：得到期望发射功率；其中，
PT表示期望发射功率，PR表示所述最小接收功率，GT表示发射天线增益，GR表示接收天线增益，d表示有效通信距离，λ表示发射天线的射频载波的波长。
进一步地，所述调整模块包括：
第三获取单元，用于获取当前OBU节点的当前发射功率；
比较单元，用于将所述当前发射功率与所述期望发射功率进行比较，并得出一比较结果；
调整单元，用于在所述比较结果表明所述当前发射功率大于所述期望发射功率时，降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率；
在所述比较结果表明所述当前发射功率小于所述期望发射功率时，增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率。
进一步地，所述调整单元按照预设步长，逐步降低或增大当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
本发明的有益效果是：
上述方案，解决了目前的车辆自组网中采用功率固定或通过数据传输速率来调整无线传输功率，无法实时的实现无线功率控制的问题，通过利用车辆本身速率的采集和换算，可以快速的预估无线传输的合适功率，从而实现无线功率的实时控制，减小了OBU节点间的通信冲突，保证了OBU节点间数据传输的可靠性。
附图说明
图1表示本发明实施例的所述控制方法的总体流程图；
图2表示本发明实施例的车辆自组网在发射功率控制前的通信覆盖示意图；
图3表示本发明实施例的车辆自组网在发射功率控制后的通信覆盖示意图；
图4表示本发明实施例的所述控制方法的详细流程图；
图5表示本发明实施例的所述控制装置的功能模块图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有的无线传输功率无法充分利用无线资源以及现有的调整无线传输功率的方法不适用拓扑快速变化的车辆自组网，无法实时的实现无线功率控制，造成OBU节点间数据传输的可靠性较低的问题，提供一种无线传输功率的控制方法及控制装置。
本发明实施例提供一种无线传输功率的控制方法，应用于包括多个OBU节点的车辆自组网系统，其中，各个OBU节点具有相同的最小接收功率和接收天线增益。这里，所述最小接收功率是指无线信号可被OBU节点通过接收天线正确接收的最小功率值。对于一设计好的OBU节点，通常都会提供诸如最小接收功率/最大接收功率/接收天线增益范围/发送天线增益范围等参数，本发明实施例中的各个OBU节点的接收天线增益可以设置成相同数值，且各个OBU节点的最小接收功率均相同。
如图1所示，本发明实施例提供的所述控制方法包括：
步骤10，获取当前OBU节点的行驶速度；
步骤20，根据所述行驶速度获取一有效通信距离；
步骤30，根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及所述有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率；
应当说明的是，所述期望发射功率为使得在与所述当前OBU节点之间距离为所述有效通信距离处的其它OBU节点能接收到所述当前OBU节点发射的无线信号的最小功率；
步骤40，调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
本发明上述方案，通过OBU节点的有效通信距离，获取该OBU节点将无线信号发射到最远有效通信距离处的最小发射功率，使得位于此有效通信距离范围内的OBU节点能相互进行信息的传输，而位于有效通信距离范围外的OBU节点不能进行通信，通过此种功率控制方式，实现了车辆自组网内的OBU节点发射功率的实时控制，避免了因车辆密度过大而使得网络负荷过重，因OBU节点通信范围内重叠过大，而导致的节点接入网络失败率较大的问题，保证了OBU节点间数据传输的可靠性。
具体地，所述根据所述步骤20包括：
通过公式d＝v*t计算得到所述有效通信距离；其中，
d表示有效通信距离，v表示所述行驶速度，t为预先统计得到的驾驶员的反应时间。
应当说明的是，驾驶员的反映时间是驾驶员接到紧急停车信号时，并没有立即行动，而要经过T1秒以后才意识到应进行紧急制动，并开始移动右脚，再经过T2秒以后到才开始踩到制动踏板。这一段时间T＝T1+T2，称为驾驶员反应时间，此段时间与制动系的性能无关。通过根据当前OBU节点的行驶速度(即当前OBU节点所在车辆的行驶速度)，计算出车辆间的安全距离(即当前OBU节点的有效通信距离)，即当前OBU节点只与在此有效通信距离范围内的其它的OBU节点进行通信，当OBU节点密度过大时，OBU节点的行驶速度变小，OBU节点间的有效通信距离会变短，相应的OBU节点间的传输功率也会变小，这样就避免了车辆自组网系统中的OBU节点通信范围会有大范围重叠的情况。
具体地，所述步骤30包括：
获取当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率；
根据所述发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，利用公式：得到期望发射功率；
其中，PT表示期望发射功率，PR表示所述最小接收功率，GT表示发射天线增益，GR表示接收天线增益，d表示有效通信距离，λ表示发射天线的射频载波的波长。
应当说明的是，在本发明实施例中，所述车辆自组网系统中的各个OBU节点的接收天线具有相同的最小接收功率和接收天线增益，即只要当前OBU节点获取了自身的最小接收功率和接收天线增益即视为获取到了此车辆自组网系统中其它OBU节点的最小接收功率和接收天线增益。
具体地，所述步骤40包括：
获取当前OBU节点的当前发射功率；
将所述当前发射功率与所述期望发射功率进行比较，并得出一比较结果；
在所述比较结果表明所述当前发射功率大于所述期望发射功率时，降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率；
在所述比较结果表明所述当前发射功率小于所述期望发射功率时，增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率。
应当说明的是，在调整所述当前发射功率时，通过预设的步长，逐步降低或增大所述当前功率使之所述趋近于所述期望发射功率。
如图2所示，在进行发射功率控制前，车辆自组网内的通信重叠范围比较密集，因OBU节点的密度与其行驶速度成反比关系，对于车辆自组网的OBU节点的无线通信来说，OBU节点的密度越大，网络负荷越重，OBU节点通信范围内的重叠范围越大，从而使得OBU节点接入网络失败率增大，此时需要降低OBU节点的发射功率，从而减低OBU节点间的通信冲突，进行发射功率调整后的车辆自组网内的通信重叠范围如图3所示。
对上述控制方法的详细流程描述如下：
如图4所示，首先获取当前OBU节点的行驶速度，根据所述行驶速度，获取当前OBU节点的有效通信距离，由所述有效通信距离得到当前OBU节点的期望发射功率，将所述期望发射功率与当前OBU节点的当前发射功率进行比较，当期望发射功率大于当前发射功率时，按预设步长增大当前发射功率；当期望发射功率小于当前发射功率时，按预设步长降低当前发射功率；否则不对当前发射功率进行调整，此后进行数据发射，完成车辆自组网系统中的数据传输。
下面对上述控制方法的实现过程举例说明如下：
在获取当前OBU节点的行驶速度后，根据所述行驶速度，获取当前OBU节点的有效通信距离，由所述有效通信距离得到当前OBU节点的期望发射功率，将所述期望发射功率与当前OBU节点的当前发射功率进行作差得出一差值，将所述差值与预设的第一门限和第二门限进行比较(所述第一门限小于所述第二门限)，当所述差值位于所述第一门限值与所述第二门限值之间时，保持所述当前发射功率不变；当所述差值小于所述第一门限值时，按照预设步长，逐步降低所述当前发射功率，再进行作差比较，直到所述差值位于所述第一门限值与所述第二门限值之间；当所述差值大于所述第二门限值时，按照预设步长，逐步增加所述当前发射功率，再进行作差比较，直到所述差值位于所述第一门限值与所述第二门限值之间，经过此种方式调节的当前发射功率趋近于期望发射功率，使得车辆自组网系统中的OBU节点只在有效通信距离内进行通信。
通过上述方案的功率控制方法，实现了车辆自组网内的OBU节点发射功率的实时控制，避免了因车辆密度过大而使得网络负荷过重，因OBU节点通信范围内重叠过大，而导致的OBU节点接入网络失败率较大的问题，保证了OBU节点间数据传输的可靠性。
如图5所示，本发明实施例提供一种无线传输功率的控制装置，应用于包括多个OBU节点的车辆自组网系统，其中，各个OBU节点具有相同的最小接收功率和接收天线增益，所述控制装置包括：
第一获取模块1，用于获取当前OBU节点的行驶速度；
第二获取模块2，用于根据所述行驶速度获取一有效通信距离；
第三获取模块3，用于根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率；
调整模块4，用于调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
具体地，所述第二获取模块2通过公式d＝v*t计算得到所述有效通信距离；其中，
d表示有效通信距离，v表示所述行驶速度，t为预先统计得到的驾驶员的反应时间。
具体地，所述第三获取模块3包括：
第一获取单元，用于获取当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率；
第二获取单元，用于根据所述发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，利用公式：得到期望发射功率；其中，
PT表示期望发射功率，PR表示所述最小接收功率，GT表示发射天线增益，GR表示接收天线增益，d表示有效通信距离，λ表示发射天线的射频载波的波长。
具体地，所述调整模块4包括：
第三获取单元，用于获取当前OBU节点的当前发射功率；
比较单元，用于将所述当前发射功率与所述期望发射功率进行比较，并得出一比较结果；
调整单元，用于在所述比较结果表明所述当前发射功率大于所述期望发射功率时，降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率；
在所述比较结果表明所述当前发射功率小于所述期望发射功率时，增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率。
应当说明的是，所述调整单元按照预设步长，逐步降低或增大当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
需要说明的是，该控制装置实施例是与上述控制方法对应的控制装置，上述控制方法的所有实现方式均适用于该控制装置实施例中，也能达到与上述控制方法相同的技术效果。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种无线传输功率的控制方法，应用于包括多个OBU节点的车辆自组网系统，其特征在于，各个OBU节点具有相同的最小接收功率和接收天线增益，所述控制方法包括：
获取当前OBU节点的行驶速度；
根据所述行驶速度获取一有效通信距离；
根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及所述有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率，所述期望发射功率为使得在与所述当前OBU节点之间距离为所述有效通信距离处的其它OBU节点能接收到所述当前OBU节点发射的无线信号的最小功率；
调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率；
其中，所述根据所述行驶速度获取一有效通信距离包括：
通过公式d＝v*t计算得到所述有效通信距离；其中，
d表示有效通信距离，v表示所述行驶速度，t为预先统计得到的驾驶员的反应时间。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率包括：
获取当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率；
根据所述发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，利用公式：得到期望发射功率；
其中，PT表示期望发射功率，PR表示所述最小接收功率，GT表示发射天线增益，GR表示接收天线增益，d表示有效通信距离，λ表示发射天线的射频载波的波长。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率包括：
获取当前OBU节点的当前发射功率；
将所述当前发射功率与所述期望发射功率进行比较，并得出一比较结果；
在所述比较结果表明所述当前发射功率大于所述期望发射功率时，降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率；
在所述比较结果表明所述当前发射功率小于所述期望发射功率时，增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率或增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率包括：按照预设步长，逐步降低或增大当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
5.一种无线传输功率的控制装置，应用于包括多个OBU节点的车辆自组网系统，其特征在于，各个OBU节点具有相同的最小接收功率和接收天线增益，所述控制装置包括：
第一获取模块，用于获取当前OBU节点的行驶速度；
第二获取模块，用于根据所述行驶速度获取一有效通信距离；
第三获取模块，用于根据当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，确定所述当前OBU节点的期望发射功率；
调整模块，用于调整当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率；
其中，所述第二获取模块通过公式d＝v*t计算得到所述有效通信距离；其中，
d表示有效通信距离，v表示所述行驶速度，t为预先统计得到的驾驶员的反应时间。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述第三获取模块包括：
第一获取单元，用于获取当前OBU节点的发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率；
第二获取单元，用于根据所述发射天线增益、接收天线增益和所述最小接收功率以及有效通信距离，利用公式：得到期望发射功率；其中，
PT表示期望发射功率，PR表示所述最小接收功率，GT表示发射天线增益，GR表示接收天线增益，d表示有效通信距离，λ表示发射天线的射频载波的波长。
7.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述调整模块包括：
第三获取单元，用于获取当前OBU节点的当前发射功率；
比较单元，用于将所述当前发射功率与所述期望发射功率进行比较，并得出一比较结果；
调整单元，用于在所述比较结果表明所述当前发射功率大于所述期望发射功率时，降低所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率；
在所述比较结果表明所述当前发射功率小于所述期望发射功率时，增大所述当前发射功率使之趋近于所述期望发射功率。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述调整单元按照预设步长，逐步降低或增大当前OBU节点的当前发射功率，使之趋近于所述期望发射功率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |