CN109379726B - 一种lte-v2v中sa消息转发共享方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种LTE‑V2V中SA消息转发共享方法和装置，该方法包括步骤：已接入网络中的每一VUE发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发；当前需选择资源块的第二VUE，接收通信范围内的多个第一VUE转发的SA消息，并根据本次接收到的所有SA消息，构建原始拓扑图；根据原始拓扑图，求取并确定第二VUE的转发中继；第二VUE对接收的转发中继转发的SA消息进行解码，确定转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块。该装置包括信息收发单元、构建单元、遍历单元和解码单元。该方法和装置，能够有效提升V2V通信范围边缘的通信可靠性。

Description

一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法和装置
技术领域
本发明涉及车联网技术领域，具体涉及一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法和装置。
背景技术
车联网是5G(5th-Generation)移动通信的典型应用场景之一。标准化组织(3rdGeneration Partnership Project，3GPP)计划在(Long Term Evolution，LTE)网络架构下实现车联网通信技术，这就是所谓的LTE-V技术(Long Term Evolution-Vehicle)，即基于LTE网络的车联网通信技术。车对车通信(Vehicle to Vehicle，V2V)是LTE-V中的一种通信模式，在这种模式下，车辆与车辆之间直接进行通信并不需要基站的参与。
通信设备在发送数据时，都要占用一定的时间资源和频率资源，即利用一个时频资源块承载所要发送的数据。在V2V通信中，每一个车辆通信设备(Vehicle UserEquipment，VUE)都需要自己选择时频资源块发送数据，而不是等待基站分配时频资源块发送数据。但是，因为缺少来自基站的控制，众多VUE在选择时频资源块时容易发生碰撞，即多个VUE选择同一个时频资源块发送数据。如果碰撞产生，那么这些发生碰撞的VUE将成为彼此的干扰源，从而影响通信的可靠性。
为了能够解决选择资源块碰撞的这一问题，一些车辆自组织资源选择算法在V2V的标准化过程之中被提出。通过解码SA(Schedule Assignment)消息从而避免碰撞的资源选择算法就是其中的一种。在这种算法中，每一个VUE在发送数据包时都会同时发送一条SA消息。SA消息的内容包括发送该消息的VUE的资源使用情况、预留周期等等。如果某一个VUE将要重新选择资源块发送数据，它将通过收集和解码其他VUE的SA消息获知哪些资源块即将被占用，从而排除这些资源块，避免碰撞，提升通信可靠性。
然而，这种解码SA消息的算法在能够提升通信可靠性的同时也存在着问题。隐蔽站问题就是其最明显的问题。在解码SA的资源选择算法中，最关键的一步是某个正要重新选择时频资源块的VUE能够正确收到其他VUE的SA消息。例如，在图1a所示的情景下，如果VUE 11想要避免与VUE 12发生碰撞，VUE 11需要收到并且正确解码VUE12发送的SA消息，从而获知VUE 12将要使用的资源块，排除该块资源。然而，在图1a所示情景中，VUE 11与VUE12之间由于建筑物的遮挡有相当大的信道衰落，VUE 11无法收到VUE12发送的SA消息，也就无法解码。在图1b所示情景中，VUE 22处于VUE 21的通信范围之外，在这种情况下，VUE 22的SA消息并不能被VUE 21正确接收。这就导致VUE21有可能与VUE 22发生碰撞。这就是所谓的隐蔽站问题，VUE12被称作为VUE11的隐蔽站，VUE 22被称作为VUE 21的隐蔽站。
在V2V通信中，一般图1b所示情景发生的次数要多于图1a所示情景。图1b所示场景中，如果VUE 21与VUE22因为隐蔽站问题发生碰撞，那么处于这两个VUE通信范围交集内的众多VUE就会同时收到这两个VUE的信号，VUE 21与VUE 22互为干扰源，通信可靠性就此降低。可见，在V2V通信中，隐蔽站问题对通信范围边缘的通信可靠性影响更大。
综上，隐蔽站的存在导致通信可靠性降低，特别是车辆通信范围边缘的通信可靠性降低。
发明内容
本发明提出一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法和装置，以解决上述问题。
本发明的技术方案为：
本发明提供一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法，包括步骤：
已接入网络中的每一VUE发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发；
当前需选择资源块的第二VUE，接收通信范围内可通信的多个第一VUE转发的SA消息，并根据本次接收到的所有SA消息，构建原始拓扑图；
根据原始拓扑图，求取并确定第二VUE的转发中继；
第二VUE对接收的转发中继转发的SA消息进行解码，确定转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块。
其中，根据原始拓扑图，求取并确定第二VUE的转发中继，包括步骤：
S1，把与第二VUE可直接通信的第一VUE放入第一候选者集合中；
S2，从第一候选者集合中排除处于通信范围边缘的第一VUE，排除后的集合为第二候选者集合；
S3，判断第二候选者集合中的每一个第一VUE是否为割点；
S4，把是割点的第一VUE从第二集合中取出，放入转发中继集合，取出割点后的集合为第三候选者集合；
S5，在原始拓扑图中删除割点和与割点相连的隐蔽站；
S6，把不能同时删除的第一VUE相连，构造中间拓扑图；
S7，在中间拓扑图中求解最大独立集，从第三候选者集合中删除最大独立集，剩余的第一VUE加入到转发中继集合中，所述中继集合中的第一VUE即为转发中继。
其中，步骤S3包括：从第二VUE深度优先遍历到每一个隐蔽站，得到每个隐蔽站的度数，判断隐蔽站的度数是否为1，将度数为1的隐蔽站所对应的第一VUE判定为割点；
其中，隐蔽站所对应的第一VUE是指与隐蔽站可直接通信的第一VUE，即在拓扑图中与隐蔽站通过边相连的第一VUE。
步骤S6包括：将度数为2的隐蔽站所对应的两个第一VUE连接；
对于度数为大于2的隐蔽站，则判断其所对应的多个第一VUE中是否已有两个被连接，是，则跳过当前隐蔽站，否，则随机选取其对应的两个第一VUE进行连接；遍历完毕，形成中间拓扑图。
步骤S6中各处“对应”均指可直接通信，即在拓扑图上用边相连的两个节点即为互相对应。
其中，步骤S7中在中间拓扑图中求解最大独立集，包括但不限于构建解空间树通过回溯和剪枝求解。
其中，构建解空间树通过回溯和剪枝求解，包括步骤：
S71，根据中间拓扑图中顶点构建解空间树；
S72，从解空间树的根节点深度优先遍历，先进入左子树，再进入右子树；
S73，每遍历到一个节点，都判断是否将此节点加入最大团，是，则以该节点开始，继续进行遍历；否，则将该节点及其子节点进行删除，即剪枝，并返回上一节点，准备进入上一节点的右子树；
S74，在进入右子树之前需要进行判断，剩余未遍历节点加上现有最大团中节点数是否大于等于已求得解中的节点数，大于等于则证明有继续搜索的必要，进入右子树，继续遍历；否则删除右子树进行剪枝，并继续回溯到上一节点；
S75，重复步骤S73和步骤S74的遍历及剪枝过程，每次搜索到子节点时，即得到一组解，求得一个或多个最大团的解，随机选择一个；
S76，求得最大团的解之后，根据中间拓扑图的结构求其补图，即求出最大独立集。
其中，第二VUE对接收的转发中继转发的SA消息进行解码、得到转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块，还包括步骤：
第二VUE对接收到的第一VUE发送的SA消息进行解码，得到第一VUE所预留的第二类资源块；
排除第一类资源块和第二类资源块，将剩余的资源块按照接收功率排序，从接收功率低于预设阈值的资源块中选择一个作为发送当前数据的资源块。
其中，第一类资源块为隐蔽站所预留的资源块，即对经转发的SA消息解码得到的预留资源块；第二类资源块为第一VUE预留的资源块，即直接接收的SA消息解码后得到的预留资源块。
本发明还提供一种LTE-V2V中SA消息转发共享装置，包括：
信息收发单元，用于发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发；
构建单元，用于根据本次接收到的所有SA消息，构建原始拓扑图；
遍历单元，用于根据原始拓扑图，求取并确定第二VUE的转发中继；
解码单元，用于对接收的转发中继转发的SA消息进行解码，确定转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块。
其中，遍历单元，用于：
把可直接通信的第一VUE放入第一候选者集合中；
从第一候选者集合中排除处于通信范围边缘的第一VUE，排除后的集合为第二候选者集合；
判断第二候选者集合中的每一个第一VUE是否为割点；
把是割点的第一VUE从所述第二集合中取出，放入转发中继集合，取出割点后的集合为第三候选者集合；
在原始拓扑图中删除割点和与割点相连的隐蔽站；
把不能同时删除的第一VUE相连，构造中间拓扑图；
在中间拓扑图中求解最大独立集，从第三候选者集合中删除最大独立集，剩余的第一VUE加入到转发中继集合中，转发中继集合中的第一VUE即为转发中继。
其中，所述遍历单元，还用于：
深度优先遍历每一个隐蔽站，得到每个隐蔽站的度数，判断隐蔽站的度数是否为1，将度数为1的隐蔽站所对应的第一VUE判定为割点；
将度数为2的隐蔽站所对应的两个第一VUE连接；
对于度数为大于2的隐蔽站，则判断其所对应的多个第一VUE中是否已有两个被连接，是，则跳过当前隐蔽站，否，则随机选取其对应的两个第一VUE进行连接；遍历完毕，形成中间拓扑图。
本发明所提供的LTE-V2V中SA消息转发共享装置中各处“对应”也指可直接通信，即在拓扑图上用边相连的两个节点即为互相对应。
本发明公开的技术效果为：
本发明提出的LTE-V2V中SA消息转发共享方法和装置，公开了一种SA消息转发共享机制，已接入网络中的每一VUE发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发；当前需选择资源块第二VUE，接收所有能够接收到的SA消息，构建拓扑图并确定转发中继，对复杂的拓扑结构加以简化，确定转发中继后，对于转发而来的隐蔽站的SA消息，第二VUE仅接收转发中继转发而来的SA消息，只需对转发中继转发的SA消息进行解码，得到所有隐蔽站所预留的第一类资源块信息，排除该部分第一类资源块和通信范围内可直接通信的第一VUE所预留的第二类资源块，将其排除即可得到空闲的资源块范围。基于该机制可有效减少碰撞的发生，解决由于隐蔽站的存在而导致的通信可靠性降低的问题，尤其是提高了车辆通信范围边缘的通信可靠性；
进一步地，本发明对拓扑图进行简化而得到转发中继，当前需选择资源块第二VUE在网络中仅需对转发中继转发而来的SA消息进行解码，即可得到所有隐蔽站的资源块信息，在不影响通信可靠性的前提下，降低了算法复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a和图1b为现有技术中两个具有隐蔽站的场景示意图；
图2为本发明LTE-V2V中SA消息转发共享方法的一个实施例的流程示意图；
图3a-图3d为本发明实施例二中确定转发中继的示意图；
图4为本发明某个VUE的转发中继候选者及隐蔽站情况示意图；
图5为本发明某个VUE的转发中继示意图；
图6为基于本发明共享机制进行仿真得到的200米到300米之间的PRR分布；
图7为基于本发明共享机制进行仿真得到的平均PRR随通信距离变化的曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。并且，本发明实施例中所有使用“第一”、“第二”和第三”的表述目的在于区分多个相同名称非相同的实体或者参量，仅为表述更清楚，不应理解为对本发明的限定。
实施例1
本发明实施例一提供一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法，参见图2所示，包括步骤：
步骤S100，已接入网络中的每一VUE发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发。
在本发明的共享机制中，每一VUE除了发送包含自身所预留的资源块信息的SA消息、接收其他VUE发送过来的SA消息，还将其转发。
步骤S101，当前需选择资源块第二VUE，接收通信范围内可通信的多个所述第一VUE转发的SA消息，并根据本次接收到的所有SA消息，构建原始拓扑图。
其中，当前需选择资源块的第二VUE，包括刚刚接入网络的需要选择资源以发送数据的新入网的VUE，还包括已经有资源但需要重新选择资源的VUE.
VUE包括第一VUE、第二VUE和隐蔽站。
第二VUE，是指当前新接入网络需要选择资源或者已接入网络需要重选资源的车辆通信设备，即为描述方便，将发送数据前需要选择资源块或者重新选择资源块来发送数据(本来占用一部分资源，但需要重新选择资源)的VUE统称为第二VUE。
第一VUE，即已接入网络中的、处于第二VUE通信范围内可与第二VUE直接通信的车辆通信设备。
原始拓扑图的构建，是以第一VUE通信范围内的隐蔽站、第一VUE和第二VUE为节点，可通信的两个节点用线段连接而形成原始拓扑图。
隐蔽站为处于第一VUE通信范围内但不处于第二VUE通信范围内的第三VUE，即隐蔽站与第一VUE可直接通信，但与第二VUE无法直接通信。
本发明“第一”“第二”“第三”仅为描述清楚，对某一状态下不同类别的VUE加以区分，不可理解为对本发明的限定。其中同一VUE可能在不同时段相对地分别为第一VUE、第二VUE和第三VUE。
步骤S102，根据原始拓扑图，求取并确定第二VUE的转发中继。
转发中继，从多个可通信的第一VUE中选出。
步骤S103，第二VUE对接收的转发中继转发的SA消息进行解码，确定转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块。
转发中继对应的隐蔽站，是指与转发中继能够直接通信的隐蔽站。
在本发明的共享机制中，第二VUE不仅对第一VUE发送的自身SA消息进行解码，还对并且仅对转发中继转发而来的SA消息进行解码。转发中继转发而来的SA消息中，包含了隐蔽站的预留的资源块信息。该方法提升了V2V通信范围边缘的通信可靠性。
实施例2
本发明实施例提供一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法的一个优选实施例。
前面已经提到，本发明中，每个VUE在发送数据包时不仅要发送自身的SA消息还要将已经收集到的SA消息共享出去。如图1a中所示，VUE 13收集到VUE 12的SA消息，之后当VUE 13与VUE 11通信时VUE 13将会把收集到的VUE 12的SA消息转发给VUE 11。VUE 11就可通过解码VUE 12的SA消息从而得知VUE 12将要使用的资源块，从而避免与VUE 12碰撞。同样的，如图1b中所示情景，VUE 23，VUE 24和VUE 25也会将收集到的VUE 22的SA消息转发给VUE 21从而解决隐蔽站问题。
然而，这种转发机制有着很高的复杂度。对于某一个正在重新选择资源块的VUE来说，它将会收集到大量的转发而来的SA消息，同时这些SA消息中有很大一部分都是重复的，没有价值的。例如图1b中的情景，VUE 21将会收到3次VUE 22的SA消息，分别通过VUE 23，VUE 24和VUE 25。
为了能够降低本转发共享机制的复杂度，每个VUE都会确定若干个其他的VUE作为转发中继，只接收转发中继转发而来的收集到的SA消息。
每个新接入网络的VUE，首先接收周围所有VUE转发来的收集到的SA消息。经历时间t后(一般情况下t<1s),新接入的VUE就足以确定其周围的可通信VUE及隐蔽站情况。之后，利用这些可通信VUE和隐蔽站情况，新接入的VUE通过以下算法确定其转发中继，最终此VUE就只接收转发中继转发而来的收集到的SA消息。
具体地，在本发明实施例二中，某个新接入网络的第二VUE确定转发中继的过程如下：
(1)收集周围全部VUE的SA消息，构建拓扑图。
(2)把所有能够直接通信的VUE放入候选者集合Sc1中。
(3)从集合Sc1中排除处于通信范围边缘的VUE，排除后集合记为Sc2。
(4)判断Sc2中的每一个VUE是否为割点。
(5)把是割点的VUE从Sc2中取出，放入集合Sr，取出割点后的集合记为Sc3。
(6)在拓扑图中删除相应割点，与割点相邻的点，以及与割点相邻的边。
(7)把不能同时删除的VUE相连，构造新拓扑图。
(8)在新拓扑图中求解最大独立集，从Sc3中删除最大独立集。Sc3中剩余VUE被加入到Sr，成为最终确定的转发中继。
为进一步说明本发明实施例中的转发中继如何确定，下面结合附图3a-图3d具体介绍。
参见图3a-图3d所示，图3a至图3d中每一个节点代表一个VUE，节点之间的连线代表这两个VUE可以相互通信并且收到对方的SA消息。标记为a的VUE是新接入网络的第二VUE，标记b的VUE(以下简称b节点)和标记c的VUE(以下简称c节点)是第二VUE(以下简称a节点)探测到的可通信VUE。标记为d的VUE(以下简称d节点)是a节点通过间接收集SA消息获知的隐蔽站。图2演示了a节点确定其转发中继的全部过程。
(1)排除通信范围边缘的转发中继候选者
从图3a中可以明显看出，b节点和c节点是转发中继节点候选者。因为他们可以和a节点进行通信。我们用集合Sc1表示它们。因为转发中继与a节点之间的通信链路需要保持良好的通信可靠性，所以处于通信范围边缘的VUE并不适合作为转发中继需要从候选者中排除掉。C节点因此被排除掉。剩余候选者用集合Sc2表示。排除通信范围边缘的VUE，可以通过设置一个共享距离dis实现。即大于此距离则不再考虑作为转发中继候选者。
(2)寻找拓扑图中的割点
删除了c节点之后，Sc2中包括全部的b节点。从图3b中可以看到，每个b节点都可以收集到多个隐蔽站的SA消息。即每个b节点都与多个d节点相连。然而，虚线框标记的隐蔽站d的SA消息只能被虚线框标记的b节点收集，进而转发共享给a节点。也就是说，虚线框框标记的b节点是不可替代的，这个b节点必须被选择成为转发中继。如果它没有被选择成为转发中继，那么就存在某些隐蔽站的SA消息不能被收集到。
从图3b中观察可知，虚线框标记的b节点是拓扑图中的割点。因此，对于每一个Sc2中的VUE，我们都需要判断一下其是不是割点。如果是，就将该VUE从Sc2中取出，并放入Sr中。Sr是最终确定的转发中继的集合。把割点从Sc2中取出后，剩余VUE我们用Sc3表示它们。寻找割点的算法很简单，只需从a节点深度优先遍历到每一个隐蔽站，再判断隐蔽站的度是否为1，如果度为1那么收集该隐蔽站的SA消息的b节点就一定是割点。节点的度，就是与该节点相连的边的数量。
(3)为剩余候选者构造新拓扑
因为一些b节点作为割点已经被确定为转发中继，许多隐蔽站的SA消息也已经因此可以被a节点间接收集到。所以对应的b节点和d节点将从拓扑图中删去。即从图3b到图3c的变化，对应Sc2到Sc3的变化。
与此同时，割点已经确定为转发中继并且从候选者集合中取出，那么Sc3中的VUE无论再删除哪一个，拓扑图的连通性都不会改变。如图3c中，删除b节点中的VUE2之后拓扑图的连通性并不会改变。即隐蔽站1的SA消息还可以通过b节点中的VUE 3转发，即使VUE 2被删除。但是VUE 2和VUE 3不能被同时删除，因为这样一来隐蔽站1的SA消息就无法被间接收集到了。
为了利用最少的转发中继获得最多数目的SA消息，Sc3中的VUE数目还需要尽可能多地减少。为此把图3c中的不能同时删除的b节点VUE连接起来构造成图3d中的新拓扑。
图3d中新拓扑的连线是根据图3c中每个隐蔽站的度连接的。首先把子图3c中每个隐蔽站按度排序，之后从度数小的隐蔽站开始进行连线。例如，VUE 2与VUE 3被连接起来，因为隐蔽站1的存在。VUE 2与VUE 5被连接起来，因为隐蔽站7的存在。VUE 3与VUE 6被连接起来，因为隐蔽站8的存在。当要根据隐蔽站9进行连线时，发现VUE 3与VUE 6已经被连接，所以跳过。当对度大于2的隐蔽站进行处理时，将根据该隐蔽站随机连接一对b节点VUE。比如根据隐蔽站4，随机连接VUE 2与VUE 3或者VUE 3与VUE 6。如果其中有一对b节点VUE已经被连接那么将不会根据此隐蔽站进行连线。按照此方法构造出新拓扑，新拓扑中相互连接的两个候选VUE不能同时被去掉。
(4)在新图中寻找最大独立集
根据新拓扑删除Sc3中的VUE。新拓扑中相互连接的两个VUE不能同时删除，因此可以通过在新拓扑中求最大独立集去确定删除Sc3中哪些VUE。在图论中求最大独立集的算法有很多，最典型的就是构建解空间树通过回溯和剪枝求解。如图3d，虚线框的两个VUE就是最大独立集。把在最大独立集中的VUE从Sc3中删除掉，Sc3剩余的候选者就将被加入到Sr中，作为最终确定的转发中继。
在经过第(3)步删除割点及其相邻节点后，拓扑规模急剧减小。通过仿真观察，可以得知只需要在一张顶点数为10左右的图上求最大独立集。在如此规模的图上求解，算法时间复杂度可忽略不计，各种求解最大独立集的方法都可以使用、例如回溯+剪枝算法、分支界定法、顺序贪婪算法等。
在本发明实施例中，作为其中一种可实施方式，采用构建解空间树通过回溯和剪枝求解。求解最大独立集就是求其补图的最大团。
回溯+剪枝方法具体如下：
1)根据图中顶点构建解空间树。
2)从树的根节点深度优先遍历，先进入左子树，再进入右子树。
3)每遍历到一个节点，都判断是否可以将此节点加入最大团，如果可以，则以该节点开始，继续进行遍历。如果不可以，则将该节点及其子节点进行删除，即剪枝，并返回上一节点，准备进入上一节点的右子树，在进入右子树之前需要进行判断，即剩余未遍历节点加上现有团中节点数是否大于等于已求得解中的节点数，如果大于等于则证明有继续搜索的必要，否则没必要继续搜索，因为即便搜索，搜索出来的解，其中节点数也比现在已求得解的节点数少，即不可能是最大团。如果判断有必要搜索，则进入右子树，继续遍历。否则删除右子树进行剪枝，并继续回溯到上一节点。
4)重复第三步的遍历及剪枝过程，每次搜索到子节点时，即可得到一组解。可能求得多个最大团的解。随机选择一个即可。
5)求得最大团，根据图的结构就可求其补图，即求出最大独立集。
优选地，每当某一个第二VUE的转发中继到第二VUE的距离大于共享距离dis，那么第二VUE会重新执行上述过程确定新的转发中继。
在确定转发中继后，第二VUE在发送数据前，需要确定资源块。
每个VUE都会在重新选择资源块之前解码收集到的SA消息。在本发明的SA消息转发共享机制作用下，每个VUE不仅会收集到在其通信范围内的可通信VUE的SA消息还会收集到一些隐蔽站的SA消息。根据SA消息内容，即可排除掉这些可通信VUE和隐蔽站所预留的资源块。排除掉这些资源块后，将剩余资源块按接收功率排序，选择接收功率相对较低的资源块发送数据。一般情况下，将从接收功率最低的20％资源块中随机选择一个。
实施例3
本发明还提供一种LTE-V2V中SA消息转发共享装置，包括：
信息收发单元，用于发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发；
构建单元，用于根据本次接收到的所有SA消息，构建原始拓扑图；
遍历单元，用于根据原始拓扑图，求取并确定第二VUE的转发中继；
解码单元，用于对接收的转发中继转发的SA消息进行解码，确定转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块。
现有技术中的解码SA消息的资源选择算法存在明显的隐蔽站问题，VUE在收集SA消息时无法收集到其隐蔽站的SA消息，导致通信范围边缘的通信可靠性降低。
本发明在现有解码SA消息的资源选择算法基础上设计了一种SA消息转发共享机制，使得VUE能够收到其隐蔽站的SA消息，避免与隐蔽站发生碰撞，提升特别是通信范围边缘的通信可靠性。
本发明技术方案的优势已经通过系统级仿真验证，参见图4和图5所示，图4为某个VUE的转发中继候选者及隐蔽站情况示意图；图5为某个VUE的转发中继示意图。图4中圆圈是某一个VUE，*是其周围的转发中继候选者，转发中继将在*中选出。众多三角形是隐蔽站。图5中的交叉符号×代表实施例2确定的转发中继。可以看到，有些转发中继相距很近，这是因为某些隐蔽站因为建筑物遮挡只跟这些相距较近的转发中继中的某一个通信。
接下来，我们用数据包接收成功率(Packet Reception Ratio，PRR)来衡量通信系统可靠性。
参见图6和图7所示，图6为200米到300米之间的PRR分布；图7为平均PRR随通信距离变化的曲线。
首先，统计200米到300米范围内即通信范围边缘的PRR分布。可以从图6中观察到，在现有解码SA的资源选择算法下，PRR小于0.8的事件占比在33％左右。在包含转发共享机制的解码SA资源选择算法下，PRR小于0.8的事件占比在24％左右。也就是说包含转发共享机制的解码SA资源选择算法使低PRR出现的次数更低，即该转发共享机制可以提升通信范围边缘的通信可靠性。
从图7中可以观察到，在现有解码SA的资源选择算法下，当通信距离为300米时，平均PRR为77％。在包含转发共享机制的解码SA资源选择算法下，当通信距离为300米时，平均PRR为82％。5％的平均PRR提升同样说明了本发明的转发共享机制可以提升通信范围边缘的通信可靠性。此外，在应用了转发共享机制后，平均PRR在0到300米内均有不同程度的提升。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法，其特征在于，包括步骤：
已接入网络中的每一VUE发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发；
当前需选择资源块的第二VUE，接收通信范围内的多个第一VUE转发的SA消息，并根据本次接收到的所有SA消息，构建原始拓扑图；
根据所述原始拓扑图，求取并确定所述第二VUE的转发中继，包括：
S1，把与所述第二VUE可直接通信的第一VUE放入第一候选者集合中；
S2，从所述第一候选者集合中排除处于通信范围边缘的第一VUE，排除后的集合为第二候选者集合；
S3，判断所述第二候选者集合中的每一个第一VUE是否为割点；
S4，把是割点的第一VUE从所述第二候选者 集合中取出，放入转发中继集合，取出割点后的集合为第三候选者集合；
S5，在所述原始拓扑图中删除所述割点和与所述割点相连的隐蔽站；
S6，把不能同时删除的第一VUE相连，构造中间拓扑图；
S7，在所述中间拓扑图中求解最大独立集，从所述第三候选者集合中删除最大独立集，剩余的第一VUE加入到所述转发中继集合中，所述转发中继集合中的第一VUE即为转发中继；
所述第二VUE对接收的所述转发中继转发的SA消息进行解码，确定所述转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块。
2.根据权利要求1所述的一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法，其特征在于：
所述步骤S3包括：从所述第二VUE深度优先遍历到每一个隐蔽站，得到每个隐蔽站的度数，判断隐蔽站的度数是否为1，将度数为1的隐蔽站所对应的第一VUE判定为割点；
所述步骤S6包括：将度数为2的隐蔽站所对应的两个第一VUE连接；对于度数为大于2的隐蔽站，则判断其所对应的多个第一VUE中是否已有两个被连接，是，则跳过当前隐蔽站，否，则随机选取其对应的两个第一VUE进行连接；遍历完毕，形成中间拓扑图。
3.根据权利要求1所述的一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法，其特征在于，所述步骤S7中在所述中间拓扑图中求解最大独立集，包括但不限于构建解空间树通过回溯和剪枝求解。
4.根据权利要求3所述的一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法，其特征在于，构建解空间树通过回溯和剪枝求解，包括步骤：
S71，根据所述中间拓扑图中顶点构建解空间树；
S72，从所述解空间树的根节点深度优先遍历，先进入左子树，再进入右子树；
S73，每遍历到一个节点，都判断是否将此节点加入最大团，是，则以该节点开始，继续进行遍历；否，则将该节点及其子节点进行删除，即剪枝，并返回上一节点，准备进入上一节点的右子树；
S74，在进入右子树之前需要进行判断，剩余未遍历节点加上现有最大团中节点数是否大于等于已求得解中的节点数，大于等于则证明有继续搜索的必要，进入右子树，继续遍历；否则删除右子树进行剪枝，并继续回溯到上一节点；
S75，重复步骤S73和步骤S74的遍历及剪枝过程，每次搜索到子节点时，即得到一组解，求得一个或多个最大团的解，随机选择一个；
S76，求得最大团的解之后，根据所述中间拓扑图的结构求其补图，即求出最大独立集。
5.根据权利要求1所述的一种LTE-V2V中SA消息转发共享方法，其特征在于，所述第二VUE对接收的所述转发中继转发的SA消息进行解码、得到所述转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块，还包括步骤：
所述第二VUE对接收到的所述第一VUE发送的SA消息进行解码，得到所述第一VUE所预留的第二类资源块；
排除所述第一类资源块和所述第二类资源块，将剩余的资源块按照接收功率排序，从接收功率低于预设阈值的资源块中选择一个作为发送当前数据的资源块。
6.一种LTE-V2V中SA消息转发共享装置，其特征在于，包括：
信息收发单元，用于发送SA消息、接收SA消息并将接收到的SA消息转发；
构建单元，用于根据本次接收到的所有SA消息，构建原始拓扑图；
遍历单元，用于根据所述原始拓扑图，求取并确定第二VUE的转发中继，具体用于：
把可直接通信的第一VUE放入第一候选者集合中；从所述第一候选者集合中排除处于通信范围边缘的第一VUE，排除后的集合为第二候选者集合；判断所述第二候选者集合中的每一个第一VUE是否为割点；把是割点的第一VUE从所述第二候选者 集合中取出，放入转发中继集合，取出割点后的集合为第三候选者集合；在所述原始拓扑图中删除所述割点和与所述割点相连的隐蔽站；把不能同时删除的第一VUE相连，构造中间拓扑图；在所述中间拓扑图中求解最大独立集，从所述第三候选者集合中删除最大独立集，剩余的第一VUE加入到所述转发中继集合中，所述转发中继集合中的第一VUE即为转发中继；
解码单元，用于对接收的所述转发中继转发的SA消息进行解码，确定所述转发中继对应的隐蔽站所预留的第一类资源块。
7.根据权利要求6所述的一种LTE-V2V中SA消息转发共享装置，其特征在于，所述遍历单元，还用于：
深度优先遍历每一个隐蔽站，得到每个隐蔽站的度数，判断隐蔽站的度数是否为1，将度数为1的隐蔽站所对应的第一VUE判定为割点；
将度数为2的隐蔽站所对应的两个第一VUE连接；
对于度数为大于2的隐蔽站，则判断其所对应的多个第一VUE中是否已有两个被连接，是，则跳过当前隐蔽站，否，则随机选取其对应的两个第一VUE进行连接；遍历完毕，形成中间拓扑图。
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