CN107396293A - 基于d2d通信的v2x资源分配方法及系统 - Google Patents

基于d2d通信的v2x资源分配方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于D2D通信的V2X资源分配方法，包括：根据干扰信息构建干扰拓扑图；对所有车辆用户进行分簇，其中彼此之间无干扰的车辆用户被分在同一簇；为每个车辆用户分配信道；以及采用功率调整方案对所有蜂窝用户和车辆用户进行功率调整；上述基于D2D通信的V2X资源分配方法可以有效抑制蜂窝用户层和车辆用户层之间的跨层干扰和同层干扰，在保证车辆用户通信需求情况下，最大化蜂窝用户的吞吐量；本发明还提供一种基于D2D通信的V2X资源分配系统。

Description

基于D2D通信的V2X资源分配方法及系统
技术领域
本发明属于一种无线通信技术领域，特别涉及一种基于D2D通信的V2X资源分配方法及系统。
背景技术
在信息社会时代，汽车是极为重要的移动信息载体。为了解决车辆的辅助驾驶、车载娱乐等多场景业务需求，汽车需要与外界实现交互，即实现车与车(V2V)、车与路边设施(V2I)、车与人(V2P)、车与网络(V2N)的互联和数据传输，这几种通信技术通常统称为V2X。目前，V2X的解决方案是基于IEEE 802.11p标准的Ad-hoc通信和基于蜂窝网络的基础移动通信，相对于基于蜂窝网的V2X通信方案，由于IEEE 802.11p在MAC层采用CSMA/CA接入技术难以支持车载通信的低延迟和高可靠性要求；其次对于信息时代的大数据量的需求难以实现；并且各地区为此预留的频段不一致，导致全球产品研制难以统一化；更因为基础设施的重新部署，需要大量人力物力的投入而难以实施。所以基于蜂窝网的V2X更具优势。对于V2X的服务需求，传统的蜂窝网络不能满足其应用的要求，V2X服务具有局部的本地性质，并且其通信需求量大，在频谱有限的情况，如果再分配专用频谱，不仅加大了资源匮乏的程度，而且通信需求和质量也不能得到保证。设备到设备(DevicetoDevice，D2D)通信技术的出现能够很好的解决这个问题，D2D是基于蜂窝网络V2X通信有力的推动者，V2X服务的局部性质是使用D2D通信的原因，可以让V2X采用“广域蜂窝式+短程直通式通信”，前者基于现有蜂窝技术的扩展，主要承载传统的车联网业务；后者引入D2D，实现V2V、V2I直接通信，这样基于蜂窝网络的V2X可以解决最苛刻的车间通信问题。
在蜂窝网络下的D2D，两个相互接近的用户(UE)能够直接通信，以共享相同的资源,但资源复用的同时也带来干扰，那么资源分配是必然要面临的问题，然而，传统的D2D资源分配优化方案是不能直接应用到V2X通信中，主要是因为：相比于传统的D2D用户D2D-UEs，汽车间通信的QoS要求更高，并且传统的D2D资源分配相关问题仅仅包括蜂窝用户C-UEs和D2D用户D2D-UEs如何共享频谱资源，因此基于D2D的V2X资源分配优化是一个急需解决的问题。
针对以上存在的问题，目前相关文献已经分析了V2X资源分配相关技术上的瓶颈，并通过广泛的系统级仿真进行性能评估，结果表明，特别是在高网络负载的情况下，为了实现所需的高可靠性的要求，资源分配方案和干扰抑制技术是必要的。其中有学者研究了一种与车辆位置信息相关的启发式资源分配机制，在满足车联网通信安全服务要求的同时，还减少了信令开销与通信干扰。还有学者提出了不同的算法有效的解决基于D2D技术的V2X资源分配问题，最大限度地减少蜂窝无线资源的消耗，并且解决资源分配计算复杂度的问题。
但是，这些方法都没有考虑到V2X高可靠性低时延的通信需求。有人提出了一种针对V2X通信的上行链路资源共享的分配方案，把随机快衰落的V2X通信信道状态映射成信干噪比和复用信道个数之间的关系，并提出一种信道分配和功率控制方案，满足车联网用户通信对时延与可靠性要求的同时，最大化蜂窝用户总速率，但分组方式没有完全排除同频干扰，资源利用率没有最大化。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于D2D通信的V2X资源分配方法，其通过分簇提高资源利用效率的算法，可以有效抑制C-UEs用户层和V-UEs用户层之间的跨层干扰和同层干扰，在保证V-UEs通信需求情况下，最大化C-UEs的吞吐量。
本发明所提供的一种基于D2D通信的V2X资源分配方法，其特征在于：所述方法包括：
根据干扰信息构建干扰拓扑图；
对所有车辆用户进行分簇，其中彼此之间无干扰关系的车辆用户被分在同一簇；
为每个车辆用户分配信道；以及
采用功率调整方案对所有蜂窝用户和车辆用户进行功率调整。
其中，采用图着色理论对所有车辆用户进行分簇。
其中，利用改进的匈牙利指派算法为每个车辆用户分配信道。
其中，所述步骤“对所有车辆用户进行分簇”包括：
设定簇数C；
根据拓扑图，进行图着色分簇，得到多种初始分簇方案，并确定最小着色数；
判断簇数C是否大于或等于最小簇数，若小于最小簇数则无法成功分簇，需返回至步骤“设定簇数C”重新设定簇数C；以及
对每种初始分簇方案，根据公式计算评价函数，选择评价函数最小的初始分簇方案作为最终的分簇结果，其中C表示设定的簇数，C大于或等于最小簇数，表示每簇平均分的簇成员数，N表示车辆用户的总数量，ci表示每种初始分簇方案中的第i个簇，|ci|表示第i个簇中的成员数。
其中，所述步骤“为每个车辆用户分配信道”包括：
根据公式计算权重矩阵；
当|Wm,c≠0|<N'时，根据该公式重新计算权重Wm,c，直至|Wm,c≠0|>N'，其中Wm,c表示簇和信道之间的权重、|Wm,c≠0|表示车辆用户可复用的蜂窝信道数、N'表示所需复用的蜂窝信道的数量，表示蜂窝用户的发送功率，Hm,k表示蜂窝用户的功率增益，Hn,k表示车辆用户的功率增益，表示蜂窝用户的发射功率，σ2表示噪声功率；γn表示第n个车辆用户的信干噪比，表示当车辆用户满足通信需求时每个信道上的信干噪比最小要求；
当|Wm,c≠0|≥N'时，则根据权重矩阵，并假设虚拟用户，利用匈牙利指派算法，进行最大权重匹配；
删除已经被簇c复用的蜂窝用户；以及
计算簇c是否已经分配了N'个资源块，如若没有，转到步骤“根据权重矩阵，假设虚拟用户，利用匈牙利指派算法，进行最大权重匹配”，否则，结束匹配。
其中，判断车辆用户之间有无干扰关系是依据一对车辆用户的接收端是否接收到另一对车辆用户的发送端的消息来确定。
进一步的，本发明还提供给了一种基于D2D通信的V2X资源分配系统，包括：
干扰拓扑图建立模块，用于根据干扰信息建干扰拓扑图；
分簇模块，用于对所有车辆用户进行分簇，其中彼此之间无干扰关系的车辆用户被分在同一簇；
信道分配模块，用于为每个车辆用户分配信道；以及
功率调整模块，用于通过功率调整方案对所有蜂窝用户和车辆用户进行功率调整。
其中，所述分簇模块用于通过图着色理论对所有车辆用户进行分簇。
其中，所述信道分配模块利用匈牙利指派算法为每个车辆用户分配信道。
其中，所述分簇模块包括簇数设定单元、最小着色数确定单元、簇数判断单元、评价函数单元及选择单元；所述簇数设定单元用于设定簇数C；所述最小着色数确定单元用于根据拓扑图进行图着色分簇，并确定最小着色数；所述簇数判断单元用于判断簇数C是否大于或等于最小簇数，若小于最小簇数，则所述簇数设定单元继续设定簇数，N表示车辆用户的总数量，ci表示每种初始分簇方案中的第i个簇，|ci|表示第i个簇中的成员数，并据此计算评价函数；所述选择单元用于选择评价函数最小的分簇结果作为最终的分簇结果。
上述基于D2D通信的V2X资源分配方法及系统通过分簇提高资源利用效率的算法，可以有效抑制蜂窝用户C-UEs的用户层和车辆用户V-UEs的用户层之间的跨层干扰和同层干扰，在保证车辆用户V-UEs通信需求情况下，最大化蜂窝用户C-UEs的吞吐量。
附图说明
图1是本发明所述的一种基于D2D通信的V2X资源分配方法的较佳实施方式的流程图。
图2是图1中步骤102的较佳实施方式的流程图。
图3是图1中步骤103的较佳实施方式的流程图。
图4是图1中步骤104的较佳实施方式的流程图。
图5是本发明在车辆用户V-UEs数量对蜂窝用户C-UEs总吞吐量的影响仿真比较图。
图6本发明在车辆用户V-UEs数量对车辆用户V-UEs通信可靠性的影响仿真比较图。
图7本发明在车辆用户V-UEs分配的信道个数对蜂窝用户C-UEs总吞吐量的影响仿真比较图。
图8本发明在车辆用户V-UEs分配的信道个数对车辆用户V-UEs通信可靠性的影响仿真比较图。
图9是本发明所述的一种基于D2D通信的V2X资源分配系统的较佳实施方式的方框图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1所示，其为本发明所述的一种基于D2D通信的V2X资源分配方法的较佳实施方式的流程图。所述基于D2D通信的V2X资源分配方法的较佳实施方式包括以下步骤：
步骤101：根据干扰信息构建干扰拓扑图；
步骤102：采用图着色理论对所有车辆用户V-UEs进行分簇；
步骤103：采用改进的匈牙利算法为每个车辆用户V-UEs分配信道；
步骤104：采用功率调整方案对所有蜂窝用户C-UEs和车辆用户V-UEs进行功率调整。
图2为图1中步骤102的详细实施例流程图。
考虑蜂窝小区满负载的状态下，所有车辆用户V-UEs在请求分配资源时的资源分配方案，由于车辆用户V-UEs安全通信的低时延和可靠性要求，所以要保证所有车辆用户V-UEs在最小通信安全的约束下，对基于蜂窝网D2D的V2X通信中的车辆用户V-UEs和蜂窝用户C-UEs联合资源优化。把蜂窝用户C-UEs的吞吐量作为优化目标，其优化目标函数如公式(1)所示：
其中，约束条件为：
其中Pm,k表示第m个蜂窝用户C-UEs在第k个信道上的发射功率，Pn,k表示第n个车辆用户V-UEs在第k个信道上的发射功率，N'表示每个车辆用户V-UEs复用的信道个数，XM,N表示复用矩阵，B表示信道带宽，Xm,n等于1表示第n个车辆用户V-UEs复用第m个蜂窝用户C-UEs的信道，表示第n个车辆用户V-UEs的最大发送功率，表示第m个蜂窝用户C-UEs的最大发射功率，γm表示第m个蜂窝用户C-UEs的在第k个信道上的信干噪比，Hm,k表示第m个蜂窝用户C-UEs在第k个信道上的功率增益，γn表示第n个车辆用户V-UEs在第k个信道的信干噪比，表示车辆用户V-UEs满足通信需求时每个信道上的信干噪比最小要求，Hn,k表示第n个车辆用户V-UEs在第k个信道上的功率增益。Pi,k表示第i个车辆用户V-UEs也复用第k个信道。Hi,k表示第i个车辆用户V-UEs复用第k个信道时的功率增益，N表示车辆用户的总数量，σ2表示噪声，M表示蜂窝用户的总数，m表示第m个蜂窝用户，n表示第n个车辆用户。
步骤102中为对所有车辆用户V-UEs进行分簇，其具体实现方法为：
考虑把彼此无干扰的车辆用户V-UEs分在同一个簇中，复用相同的蜂窝资源，并且尽可能使每簇中成员数基本接近。先假定以平均功率(即最大功率/分配信道个数其中表示蜂窝用户C-UEs的发射功率)作为车辆用户V-UEs的发射功率，根据彼此的干扰关系，将无干扰的车辆用户V-UEs分在同组中。干扰关系是依据一对车辆用户V-UEs的接收端是否接收到另一对车辆用户V-UEs的发送端的消息来确定。利用图着色原理能够很好的解决分组问题。
为了使每簇成员数尽量平均，定义一个新的函数作为评价函数：
其中C表示设定的簇数，簇数C大于或等于最小簇数，表示每簇平均分的簇成员数，ci表示每种初始分簇方案中的第i个簇，|ci|表示第i个簇中的成员数。
该算法如图2所示，具体包括：
步骤102A：设定簇数C；
步骤102B：根据拓扑图，进行图着色分簇，并确定最小着色数；
步骤102C：判断簇数C是否大于或等于最小簇数，若小于最小簇数则无法成功分簇，需返回至步骤102A，即重新设定簇数C；
步骤102D：对每种分簇结果，根据公式(9)计算评价函数，选择评价函数最小的分簇作为最终的分簇结果。
分组之后同组中的车辆用户V-UEs复用相同的蜂窝用户C-UEs的信道资源，但由于地理位置原因，复用相同资源的车辆用户V-UEs也不会产生同频干扰，目标函数中变量为Pm,k、Xm,c，目标函数和约束条件调整如下：
步骤103中为每个V-UEs分配信道，其具体实现方法为：
先以功率作为蜂窝用户C-UEs的功率，根据已经分配好的C个簇，把每个簇当作一个节点，同簇中的车辆用户V-UEs复用相同的蜂窝资源。其中Xm,c表示蜂窝用户和簇之间的复用矩阵，等于1表示第c个簇复用第M个C-UEs的信道资源。这里假设为每个车辆用户V-UEs分配N'个信道资源，即每个车辆用户V-UEs复用N'个蜂窝用户C-UEs的资源，这是一个不规则指派问题，由于每个车辆用户V-UEs分配N'个信道，每个簇需要N'次指派。簇和信道之间的权重为Wm,c，根据权重进行最大值指派，每次指派结果即为簇c复用的信道
其中，及均表示蜂窝用户的发射功率，对于Wm,c，我们判断簇c中的每个车辆用户V-UEs复用第m个蜂窝用户C-UEs信道资源时，每个车辆用户V-UEs的信干噪比是否满足的约束，如若不满足，簇c去复用第m个信道时的权重为零；如若满足，计算整个簇c复用第m个信道时的蜂窝用户C-UEs的信干噪比作为权重。
如图3所示，所述步骤103具体包括以下步骤：
步骤103A：根据公式(17)计算权重矩阵；
步骤103B：假如|Wm,c≠0|<N'，即簇c可复用资源块的数量小于N'，则执行步骤103F；
步骤103F：降低蜂窝用户C-UEs的发送功率根据公式重新计算权重Wm,c，转到1，直至|Wm,c≠0|>N'；
步骤103C：根据权重矩阵，假设虚拟用户，利用匈牙利指派算法，进行最大权重匹配；
步骤103D：根据上一步骤，删除已经被簇c复用的蜂窝用户C-UEs；
步骤103E：计算簇c是否已经分配了N'个资源块，如若没有，转到步骤103C，否则，结束匹配。
经过以上步骤，我们能够保证所有的车辆用户V-UEs都可以分配到信道进行正常通信，即保证车辆用户V-UEs通信的可靠性。
步骤104为调整车辆用户V-UEs和蜂窝用户C-UEs的传输功率，其具体实现方法为：
根据以上两步，已经进行了信道分配方案，现在通过调整功率，最大化所有蜂窝用户C-UEs的吞吐量。主要思想是，在满足车辆用户V-UEs的最低信干噪比要求下，降低车辆用户V-UEs的功率，提高蜂窝用户C-UEs的功率。
请继续参考图4所示，所述步骤104具体包括：
步骤104A：设定功率变量值Δp；
步骤104B：依次减少车辆用户V-UEs的发射功率Δp；
步骤104C：蜂窝用户C-UEs增加其发射功率Δp；
步骤104D：根据分配好的信道和功率，计算车辆用户V-UEs的信干噪比；
步骤104E：判断车辆用户V-UEs的信干噪比是否满足约束性条件。若不满约束性条件，则返回至步骤104B，若满足约束性条件，则执行步骤104F。
步骤104F：输出结果。
在系统仿真时具体所用参数见表1，本发明的信道增益主要考虑路径损耗、阴影衰落。本发明所述的基于D2D通信的V2X资源分配方法全局考虑，把没有干扰的车辆用户V-UEs分在同一簇复用相同信道资源，消除了车辆用户V-UEs同频干扰，通过匈牙利指派算法优先复用信干噪比大的蜂窝用户C-UEs信道资源，保证蜂窝用户C-UEs的速率。功率调整方案最大化了蜂窝用户C-UEs的吞吐量。
表1仿真参数
参数 值
载波频段/GHz 2
子信道数 50
每个子信道带宽Δf/KHz 180
最大发射功率(C-UEs/V-UEs)/dBmW 24
V-UEs数目(辆) 10-100
基站覆盖范围/m 500
阴影衰落/dB 4
高斯白噪声功率/(dBmW/Hz) -117
图5显示了车辆用户V-UEs数量对蜂窝用户C-UEs总吞吐量的影响仿真比较图，从图中可以看出，随着车辆用户V-UEs数量的增加，蜂窝用户C-UEs的速率随之降低，但相比其他算法，本专利所提算法具有较好的解决跨层干扰特性。这是因为本专利采用无干扰分组，并且通过匹配选择出最佳的信道复用方案，所以尽可能减少了对蜂窝用户C-UEs的干扰。
图6描述了车辆用户V-UEs数量对车辆用户V-UEs通信可靠性的影响仿真比较图。由图6可以看出，随机分配信道给车辆用户V-UEs，随着车辆用户V-UEs的增多，由于信道数有限，必然会出现车辆用户V-UEs不能正常通信的情况，本专利算法首先通过分簇把没有干扰的车辆用户V-UEs放在一起，使用相同的信道资源，提高了信道的利用率，然后利用匈牙利指派算法保证了车辆用户V-UEs通信质量要求和可靠性。
图7描述了车辆用户V-UEs分配的信道个数对蜂窝用户C-UEs总吞吐量的影响仿真比较图，通过图中可以看出，利用本专利方案和CROWN算法解决此类问题时，蜂窝用户C-UEs速率先升后降，是因为为了保证车辆用户V-UEs的通信可靠性，分配的信道个数和每个信道上的信号与干扰加信噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)约束有一定关系，即信道个数越少，每个信道上的信号与干扰加信噪比越大。当每个信号与干扰加信噪比约束越大，为了保证车辆用户V-UEs可以匹配到信道，必然会降低蜂窝用户C-UEs的发射功率，导致起初的蜂窝用户C-UEs的速率较低。
图8描述了车辆用户V-UEs分配的信道个数对车辆用户V-UEs通信可靠性的影响仿真比较图。随机分配信道方案，既没有考虑车辆用户V-UEs间的同层干扰问题，也没有考虑对车辆用户V-UEs和蜂窝用户C-UEs间的干扰。之前的匈牙利匹配算法只保证了把最合适的信道分给车辆用户V-UEs，但不能保证车辆用户V-UEs的正常通信。通过对比发现，本专利所提算法通过信道分配和功率调整方案能够较好的保证V-UEs通信可靠性。
请继续参考图9所示，本发明所述的一种基于D2D通信的V2X资源分配系统的较佳实施方式包括干扰拓扑图建立模块1、分簇模块2、信道分配模块3及功率调整模块6。所述干扰拓扑图建立模块1用于根据干扰信息建干扰拓扑图。所述分簇模块2用于对所有车辆用户进行分簇，其中彼此之间无干扰关系的车辆用户被分在同一簇。所述信道分配模块3用于为每个车辆用户分配信道。所述功率调整模块6用于通过功率调整方案对所有蜂窝用户和车辆用户进行功率调整。
具体的，所述分簇模块2用于通过图着色理论对所有车辆用户进行分簇。所述信道分配模块3利用匈牙利指派算法为每个车辆用户分配信道。
所述分簇模块2包括簇数设定单元20、最小着色数确定单元21、簇数判断单元22、评价函数单元23及选择单元26。所述簇数设定单元20用于设定簇数C。所述最小着色数确定单元21用于根据拓扑图进行图着色分簇，并确定最小着色数。所述簇数判断单元22用于判断簇数C是否大于或等于最小簇数，若小于最小簇数，则所述簇数设定单元20继续设定簇数C。所述评价函数单元23内存储有公式其中C表示设定的簇数，簇数C大于或等于最小簇数，表示每簇平均分的簇成员数，ci表示每种初始分簇方案中的第i个簇，|ci|表示第i个簇中的成员数，并据此计算评价函数。所述选择单元26用于选择评价函数最小的分簇结果作为最终的分簇结果。
所述信道分配模块3包括权重矩阵计算单元30、比较单元31、功率降低单元32、匈牙利指派算法单元33、删除单元35、簇计算单元36及权重匹配单元38。所述权重矩阵计算单元30用于根据公式计算权重矩阵，所述比较单元31用于比较簇c可复用资源块的数量是否小于N'，若簇c可复用资源块的数量小于N'，则通过功率降低单元32降低蜂窝用户C-UEs的发送功率并通过权重矩阵计算单元30重新计算权重Wm,c，直至|Wm,c≠0|>N'。所述删除单元35用于删除被簇c复用的蜂窝用户。所述簇计算单元36用于计算簇c是否已经分配了N'个资源块，若簇c未分配到N'个资源块，则通过权重匹配单元38利用匈牙利指派算法来进行最大权重匹配。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于D2D通信的V2X资源分配方法，其特征在于：所述方法包括：
根据干扰信息构建干扰拓扑图；
对所有车辆用户进行分簇，其中彼此之间无干扰关系的车辆用户被分在同一簇；
为每个车辆用户分配信道；以及
采用功率调整方案对所有蜂窝用户和车辆用户进行功率调整。
2.如权利要求1所述的基于D2D通信的V2X资源分配方法，其特征在于：采用图着色理论对所有车辆用户进行分簇。
3.如权利要求1所述的基于D2D通信的V2X资源分配方法，其特征在于：利用匈牙利指派算法为每个车辆用户分配信道。
4.如权利要求1所述的基于D2D通信的V2X资源分配方法，其特征在于：所述步骤“对所有车辆用户进行分簇”包括：
设定簇数C；
根据拓扑图，进行图着色分簇，得到多种初始分簇方案，并确定最小着色数；
判断簇数C是否大于或等于最小簇数，若小于最小簇数则无法成功分簇，需返回至步骤“设定簇数C”重新设定簇数C；以及
对每种初始分簇方案，根据公式计算评价函数，选择评价函数最小的初始分簇方案作为最终的分簇结果，其中C表示设定的簇数，C大于或等于最小簇数，表示每簇平均分的簇成员数，ci表示每种初始分簇方案中的第i个簇，|ci|表示第i个簇中的成员数，N表示车辆用户的总数量。
5.如权利要求1所述的基于D2D通信的V2X资源分配方法，其特征在于：所述步骤“为每个车辆用户分配信道”包括：
根据公式计算权重矩阵；
当|Wm,c≠0|<N'时，根据该公式重新计算权重Wm,c，直至|Wm,c≠0|>N'；其中Wm,c表示簇和信道之间的权重、|Wm,c≠0|表示车辆用户可复用的蜂窝信道数、N'表示所需复用的蜂窝信道的数量，表示蜂窝用户的发送功率，Hm,k表示蜂窝用户的功率增益，Hn,k表示车辆用户的功率增益，表示蜂窝用户的发射功率，σ2表示噪声功率，γn表示第n个车辆用户的信干噪比，表示当车辆用户满足通信需求时每个信道上的信干噪比最小要求；
当|Wm,c≠0|≥N'时，则根据权重矩阵，并假设虚拟用户，利用匈牙利指派算法，进行最大权重匹配；
删除已经被簇c复用的蜂窝用户；以及
计算簇c是否已经分配了N'个资源块，如若没有，转到步骤“根据权重矩阵，假设虚拟用户，利用匈牙利指派算法，进行最大权重匹配”，否则，结束匹配。
6.如权利要求1所述的基于D2D通信的V2X资源分配方法，其特征在于：判断车辆用户之间有无干扰关系是依据一对车辆用户的接收端是否接收到另一对车辆用户的发送端的消息来确定。
7.一种基于D2D通信的V2X资源分配系统，其特征在于：所述系统包括：
干扰拓扑图建立模块，用于根据干扰信息建干扰拓扑图；
分簇模块，用于对所有车辆用户进行分簇，其中彼此之间无干扰关系的车辆用户被分在同一簇；
信道分配模块，用于为每个车辆用户分配信道；以及
功率调整模块，用于通过功率调整方案对所有蜂窝用户和车辆用户进行功率调整。
8.如权利要求7所述的基于D2D通信的V2X资源分配系统，其特征在于：所述分簇模块用于通过图着色理论对所有车辆用户进行分簇。
9.如权利要求7所述的基于D2D通信的V2X资源分配系统，其特征在于：所述信道分配模块利用匈牙利指派算法为每个车辆用户分配信道。
10.如权利要求7所述的基于D2D通信的V2X资源分配系统，其特征在于：所述分簇模块包括簇数设定单元、最小着色数确定单元、簇数判断单元、评价函数单元及选择单元；所述簇数设定单元用于设定簇数C；所述最小着色数确定单元用于根据拓扑图进行图着色分簇，并确定最小着色数；所述簇数判断单元用于判断簇数C是否大于或等于最小簇数，若小于最小簇数，则所述簇数设定单元继续设定簇数C；所述评价函数单元内存储有公式其中C表示设定的簇数，C大于或等于最小簇数，表示每簇平均分的簇成员数，N表示车辆用户的总数量，ci表示每种初始分簇方案中的第i个簇，|ci|表示第i个簇中的成员数，并据此计算评价函数；所述选择单元用于选择评价函数最小的分簇结果作为最终的分簇结果。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109120552A (zh) * 2018-08-15 2019-01-01 大连大学 一种aos中面向qos的带宽和功率多目标跨层优化方法
CN109417685A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 北京小米移动软件有限公司 直连通信的数据传输方法、装置、设备及系统
CN110290508A (zh) * 2019-07-04 2019-09-27 重庆邮电大学 一种基于非正交多址接入技术的m2m通信网络联合成簇及功率分配方法
CN110418399A (zh) * 2019-07-24 2019-11-05 东南大学 一种基于noma的车联网资源分配方法
CN110557210A (zh) * 2018-06-01 2019-12-10 Lg电子株式会社 用于自适应多信道v2x通信的方法和装置
CN111491356A (zh) * 2019-11-27 2020-08-04 曾洁 基站功率调整系统
CN112188635A (zh) * 2020-09-24 2021-01-05 国网山东省电力公司滨州供电公司 一种改进图着色的d2d通信资源分配方法
CN113380024A (zh) * 2021-05-27 2021-09-10 重庆邮电大学 一种基于车联网的声誉更新方法及信任度计算方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102858012A (zh) * 2012-09-17 2013-01-02 西安电子科技大学 基于imt-a标准的后续演进嵌入式d2d实现方法
US20140185550A1 (en) * 2013-01-03 2014-07-03 Seunghee Han Apparatus and method for single-tone device discovery in wireless communication networks
US20150078297A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Industrial Technology Research Institute Method of resource allocation for device to device communication, user equipment using the same and base station using the same
CN105813129A (zh) * 2016-05-19 2016-07-27 重庆邮电大学 一种基于d2d分簇的资源分配方法
CN106060872A (zh) * 2016-08-18 2016-10-26 哈尔滨工业大学 一种d2d与蜂窝网络共存的启发式比例公平调度方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102858012A (zh) * 2012-09-17 2013-01-02 西安电子科技大学 基于imt-a标准的后续演进嵌入式d2d实现方法
US20140185550A1 (en) * 2013-01-03 2014-07-03 Seunghee Han Apparatus and method for single-tone device discovery in wireless communication networks
US20150078297A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Industrial Technology Research Institute Method of resource allocation for device to device communication, user equipment using the same and base station using the same
CN105813129A (zh) * 2016-05-19 2016-07-27 重庆邮电大学 一种基于d2d分簇的资源分配方法
CN106060872A (zh) * 2016-08-18 2016-10-26 哈尔滨工业大学 一种d2d与蜂窝网络共存的启发式比例公平调度方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110557210B (zh) * 2018-06-01 2022-10-25 Lg电子株式会社 发送用于v2x通信的信道分配信息的方法、通信单元及介质
CN110557210A (zh) * 2018-06-01 2019-12-10 Lg电子株式会社 用于自适应多信道v2x通信的方法和装置
CN109120552B (zh) * 2018-08-15 2021-10-19 大连大学 一种aos中面向qos的带宽和功率多目标跨层优化方法
CN109120552A (zh) * 2018-08-15 2019-01-01 大连大学 一种aos中面向qos的带宽和功率多目标跨层优化方法
CN109417685A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 北京小米移动软件有限公司 直连通信的数据传输方法、装置、设备及系统
CN109417685B (zh) * 2018-09-28 2022-07-01 北京小米移动软件有限公司 直连通信的数据传输方法、装置、设备及系统
CN110290508A (zh) * 2019-07-04 2019-09-27 重庆邮电大学 一种基于非正交多址接入技术的m2m通信网络联合成簇及功率分配方法
CN110290508B (zh) * 2019-07-04 2022-04-12 重庆邮电大学 一种基于非正交多址接入技术的m2m通信网络联合成簇及功率分配方法
CN110418399B (zh) * 2019-07-24 2022-02-11 东南大学 一种基于noma的车联网资源分配方法
CN110418399A (zh) * 2019-07-24 2019-11-05 东南大学 一种基于noma的车联网资源分配方法
CN111491356A (zh) * 2019-11-27 2020-08-04 曾洁 基站功率调整系统
CN112188635A (zh) * 2020-09-24 2021-01-05 国网山东省电力公司滨州供电公司 一种改进图着色的d2d通信资源分配方法
CN113380024A (zh) * 2021-05-27 2021-09-10 重庆邮电大学 一种基于车联网的声誉更新方法及信任度计算方法

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