CN112654016B - 一种基于距离变化的Cellular-V2X通信干扰协调优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于距离变化的Cellular‑V2X通信干扰协调优化方法，包括：1)构建蜂窝车联网通信干扰模型；2)计算蜂窝用户CUEi与车联网接收用户Dj之间产生蜂窝用户对车联网用户干扰距离
Figure DDA0002908065160000011
3)计算Dj处的接受信息；4)计算V2V接收端Dj和蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比；5)V2V通信对蜂窝网络的干扰协调；6)计算蜂窝用户通信的中断概率；7)蜂窝网络对V2V通信的干扰协调；8)计算车联网终端的中断概率；9)完成干扰协调。这种方法通过功率控制来得到V2V传输功率的上限，以减轻从车联网传输信号到蜂窝通信的干扰，并且控制从蜂窝用户到V2V接收端的干扰，使得V2V通信的可靠性显著提高，同时不会降低蜂窝网络连接性能。

Description

一种基于距离变化的Cellular-V2X通信干扰协调优化方法
技术领域
本发明涉及车载通信技术领域，具体是一种基于距离变化的Cellular-V2X通信干扰协调优化方法。
背景技术
随着车辆数量的增多，车联网越来越受到人们的关注。车联网是车与一切事物结合组成的网络，利用车辆上电子设备，通过移动通信技术、移动通信终端以及网络平台实现车-万物(Cellular-Vehicle to everything,简称Cellular-V2X)之间的通信，是智能交通的关键技术。
为了提高未来道路交通的安全以及车联网中信息传输的效率，不光需要车辆之间或者车辆与路边单元的合作，还需要动态且可靠的传输方法以及资源分配方法。将基于蜂窝网终端直通(Device to Device,简称D2D)复用通信模式用于车载通信中，方便相邻的车辆进行车-车(Vehicle to Vehicle,简称V2V)通信，此种方式能够在减轻基站负担的同时，减少车辆之间通信的时延，提高车载通信的实时性。在蜂窝车联网中的各种用户始终处于运动的状态，由于终端用户的运动，他们的位置会实时发生变化，因此，在不降低蜂窝网络连接性能的前提下，如何基于通信用户间的距离进行蜂窝用户与车联网终端间的干扰协调，提高V2V通信可靠性是亟待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于距离变化的Cellular-V2X通信干扰协调优化方法。这种方法通过功率控制来得到V2V传输功率的上限，以减轻从车联网传输信号到蜂窝通信的干扰，并且控制从蜂窝用户到V2V接收端的干扰，使得V2V通信的可靠性显著提高，同时不会降低蜂窝网络连接性能。
实现本发明目的的技术方案是：
一种基于距离变化的Cellular-V2X通信干扰协调优化方法，包括如下步骤：
1)构建蜂窝车联网通信干扰模型：假设在十字路口，有M对车联网终端相互直接通信和N个蜂窝用户与基站进行通信，在十字路口的红绿灯上设置有蜂窝网络小型基站(BaseStation，简称BS)，假设蜂窝车联网中蜂窝用户CUEi,i＝1,2,...,N,均匀分布在基站半径为R圆形通信范围内，车联网中有M对通信终端相互通信，Sj,j＝1,2,...,M,向Dj发送信息，表示为V2V对，车联网中通信用户相互靠近采用直传技术直接传输信息，车辆间信道可近似为平坦瑞利衰落，假设Sj与Dj距离近，V2V用户与BS的距离为
Figure GDA0003589204160000011
选取其中一个V2V对与蜂窝通信用户进行分析，车联网用户(Cellular to Vehicle，简称C2V)对接收端Dj在发送端Sj复用蜂窝用户CUEi的蜂窝上行链路资源传输的干扰下传输信息；
2)计算蜂窝用户CUEi与车联网接收用户Dj之间产生蜂窝用户对车联网用户干扰距离
Figure GDA0003589204160000021
蜂窝用户CUEi与车联网接收用户Dj之间产生蜂窝用户对车联网用户干扰距离
Figure GDA0003589204160000022
如公式(1)所示：
Figure GDA0003589204160000023
其中，
Figure GDA0003589204160000024
表示蜂窝用户CUEi与BS之间的距离，
Figure GDA0003589204160000025
表示Dj与BS之间的距离，θi则表示
Figure GDA0003589204160000026
与
Figure GDA0003589204160000027
之间的夹角；
3)计算当V2V对与CUEi共同使用资源时，Dj处的接受信息：当V2V对与蜂窝用户CUEi共同使用资源时，Dj处的接受信息如公式(2)所示：
Figure GDA0003589204160000028
其中，
Figure GDA0003589204160000029
表示Sj发送的信号，
Figure GDA00035892041600000210
表示蜂窝用户CUEi发送到BS的上行链路信号，
Figure GDA00035892041600000211
和
Figure GDA00035892041600000212
分别代表V2V通信链路和蜂窝用户CUEi到Dj链路的信道增益，V2V发射端和蜂窝终端的功率为
Figure GDA00035892041600000213
和
Figure GDA00035892041600000214
ρ代表V2V通信中Sj到Dj的距离，α表示路径损耗指数，N0表示加性高斯白噪声，
Figure GDA00035892041600000215
和
Figure GDA00035892041600000216
分别是V2V链路和C2V干扰链路在Dj处的接受功率；
4)计算V2V接收端Dj和蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比：包括：
4-1)V2V接收端Dj处的信噪比如公式(3)所示：
Figure GDA00035892041600000217
4-2)当Sj向Dj发送信息时，对蜂窝网络的干扰主要为蜂窝用户发送信息给BS时，BS端受到的干扰影响，蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比如公式(4)所示：
Figure GDA00035892041600000218
4-3)蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比
Figure GDA00035892041600000219
代入公式(4)进行化简，则蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比如公式(5)所示：
Figure GDA0003589204160000031
4-4)假设
Figure GDA0003589204160000032
与
Figure GDA0003589204160000033
均服从独立指数分布，令
Figure GDA0003589204160000034
则蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比替代后如公式(6)所示：
Figure GDA0003589204160000035
其中，A＝ξN0，
Figure GDA0003589204160000036
5)V2V通信对蜂窝网络的干扰协调：包括：
5-1)计算公式(6)中x与y的概率密度函数：x与y的概率密度函数如公式(7)、公式(8)所示：
Figure GDA0003589204160000037
Figure GDA0003589204160000038
5-2)计算
Figure GDA0003589204160000039
的概率密度函数：
Figure GDA00035892041600000310
的概率密度函数如公式(9)所示：
Figure GDA00035892041600000311
5-3)将公式(7)、公式(8)代入公式(9)中计算z的概率分布函数：z的概率分布函数如公式(10)所示：
Figure GDA00035892041600000312
5-4)依据公式(10)得到BS端的收到蜂窝用户CUEi的信噪比不取决于蜂窝网络用户的位置，而是取决于Sj与BS之间的距离，BS瞬时信噪比γBS若低于信噪比阈值γmin的概率，则蜂窝用户无法进行正常通信，z的概率分布函数化简后如公式(11)所示：
Figure GDA0003589204160000041
6)计算蜂窝用户通信的中断概率：包括：
6-1)蜂窝用户通信的中断概率如公式(12)所示：
Figure GDA0003589204160000042
6-2)当车辆在行驶过程中，由于Sj与Dj行驶速度不同、行驶方向的改变，V2V通信车辆的距离ρ以及接收车辆与基站之间的距离rDj会随之发生改变，将两者的比值设定如公式(13)所示：
Figure GDA0003589204160000043
6-3)将公式(7)、公式(8)及公式(13)代入公式(12)中，可以化简蜂窝用户的中断概率如公式(14)所示：
Figure GDA0003589204160000044
7)蜂窝网络对V2V通信的干扰协调：当车联网中的用户相互发送信息时，复用蜂窝用户CUEi上行链路的资源，同时V2V对接收端Dj也会受到来自蜂窝网络信息的干扰噪声，将Dj处的中断概率作为车联网终端通信用户通信链路性能指标，将公式(1)代入到公式(3)中，则Dj的信噪比相应的累积分布函数如公式(15)所示：
Figure GDA0003589204160000045
其中，
Figure GDA0003589204160000046
是
Figure GDA0003589204160000047
的分布函数，
Figure GDA0003589204160000048
是
Figure GDA0003589204160000049
的累计分布函数，γth是V2V链路的信噪比阈值，且
Figure GDA00035892041600000410
和
Figure GDA00035892041600000411
服从独立指数分布；
8)计算车联网终端的中断概率：包括：
8-1)车联网终端的中断概率如公式(16)所示：
Figure GDA0003589204160000051
8-2)分析蜂窝用户与V2V用户相互干扰下的中断概率，选择与V2V链路共享无线资源的蜂窝用户CUEi，既要保证车联网中的用户通信质量，同时也要保证V2V终端用户复用上行链路资源时不会对BS产生严重的干扰，为了控制从蜂窝用户到V2V接收端的干扰，结合公式(14)、公式(16)，则V2V用户通信的中断概率如公式(17)所示：
Figure GDA0003589204160000052
9)完成干扰协调：干扰协调包括：
9-1)限制V2V发射端Sj的最大功率，不仅可以保证车联网终端用户的连接，并且不会对蜂窝用户接收端BS产生较大的干扰，假设蜂窝用户中断概率为0.05，将V2V发射端的最大功率限制为
Figure GDA0003589204160000053
将
Figure GDA0003589204160000054
带入公式(17)，Pmax如公式(18)所示：
Figure GDA0003589204160000055
9-2)当蜂窝车联网中的两个V2V用户想要直接通信，他们就会将请求发送给BS，假设BS已经知道小区中所有可用蜂窝用户CUEi的位置信息，并将选择蜂窝用户CUEi以与V2V链路共享，经过干扰协调优化后的V2V用户的中断概率可以如公式(19)所示：
Figure GDA0003589204160000056
本技术方案在步骤8)中，采用有效的功率控制来获得车联网用户传输功率的上限，在步骤7)和步骤9)中根据蜂窝用户、车联网用户与基站的距离以及位置的变化，进行干扰协调，减轻两者相互干扰。
这种方法在保证蜂窝用户正常通信的情况下，使用有效的功率控制来获得车联网用户传输功率的上限，再根据蜂窝用户、车联网用户与基站的距离以及位置的变化，相互约束发射功率，进行干扰协调，减轻两者相互干扰，使得V2V通信的可靠性显著提高。
这种方法通过功率控制来得到V2V传输功率的上限，并由于车辆的移动以及蜂窝用户的位置变化，考虑距离对蜂窝用户和车联网用户的相互干扰的影响，相互约束各自的发射功率，协调二者的相互干扰，保证通信网络中的用户正常通信，在距离不断变化的情况下，利用最小的发射功率，达到比较好的通信网络中断概率性能，使得V2V通信的可靠性显著提高，同时不会降低蜂窝网络连接性能。
这种方法通过功率控制来得到V2V传输功率的上限，以减轻从车联网传输信号到蜂窝通信的干扰，并且控制从蜂窝用户到V2V接收端的干扰，使得V2V通信的可靠性显著提高，同时不会降低蜂窝网络连接性能
附图说明
图1为实施例中蜂窝车联网通信干扰模型图；
图2为实施例中方法流程示意图；
图3为实施例中V2V发射用户信噪比与蜂窝通信用户中断概率的关系曲线示意图；
图4为实施例中V2V通信车辆的距离ρ与车辆和基站之间的距离
Figure GDA0003589204160000061
比值l与蜂窝通信用户中断概率的关系曲线示意图；
图5为实施例中蜂窝用户信噪比与V2V通信用户中断概率的关系曲线示意图；
图6为实施例中蜂窝用户数量、V2V通信用户数量对V2V通信用户中断概率影响的示意图；
图7为实施例中蜂窝用户位置与V2V通信用户中断概率影响的示意图；
图8为实施例方法与其他方法中算法对比的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
参照图2，一种基于距离变化的Cellular-V2X通信干扰协调优化方法，包括如下步骤：
1)构建蜂窝车联网通信干扰模型：本例中蜂窝车联网通信干扰模型如图1所示，假设在十字路口，有M对车联网终端相互直接通信和N个蜂窝用户与基站进行通信，在十字路口的红绿灯上设置有蜂窝网络小型基站BS，假设蜂窝车联网中蜂窝用户CUEi,i＝1,2,...,N,均匀分布在基站半径为R圆形通信范围内，车联网中有M对通信终端相互通信，Sj,j＝1,2,...,M,向Dj发送信息，表示为V2V对，车联网中通信用户相互靠近采用直传技术直接传输信息，车辆间信道可近似为平坦瑞利衰落，假设Sj与Dj距离近，V2V用户与BS的距离为
Figure GDA0003589204160000062
选取其中一个V2V对与蜂窝通信用户进行分析，车联网用户C2V对接收端Dj在发送端Sj复用蜂窝用户CUEi的蜂窝上行链路资源传输的干扰下传输信息；
2)计算蜂窝用户CUEi与车联网接收用户Dj之间产生蜂窝用户对车联网用户干扰距离
Figure GDA0003589204160000063
蜂窝用户CUEi与车联网接收用户Dj之间产生蜂窝用户对车联网用户干扰距离
Figure GDA0003589204160000064
如公式(1)所示：
Figure GDA0003589204160000071
其中，
Figure GDA0003589204160000072
表示蜂窝用户CUEi与BS之间的距离，
Figure GDA0003589204160000073
表示Dj与BS之间的距离，θi则表示
Figure GDA0003589204160000074
与
Figure GDA0003589204160000075
之间的夹角；
3)计算当V2V对与CUEi共同使用资源时，Dj处的接受信息：当V2V对与蜂窝用户CUEi共同使用资源时，Dj处的接受信息如公式(2)所示：
Figure GDA0003589204160000076
其中，
Figure GDA0003589204160000077
表示Sj发送的信号，
Figure GDA0003589204160000078
表示蜂窝用户CUEi发送到BS的上行链路信号，
Figure GDA0003589204160000079
和
Figure GDA00035892041600000710
分别代表V2V通信链路和蜂窝用户CUEi到Dj链路的信道增益，V2V发射端和蜂窝终端的功率为
Figure GDA00035892041600000711
和
Figure GDA00035892041600000712
ρ代表V2V通信中Sj到Dj的距离，α表示路径损耗指数，N0表示加性高斯白噪声，
Figure GDA00035892041600000713
和
Figure GDA00035892041600000714
分别是V2V链路和C2V干扰链路在Dj处的接受功率；
4)计算V2V接收端Dj和蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比：包括：
4-1)V2V接收端Dj处的信噪比如公式(3)所示：
Figure GDA00035892041600000715
4-2)当Sj向Dj发送信息时，对蜂窝网络的干扰主要为蜂窝用户发送信息给BS时，BS端受到的干扰影响，蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比如公式(4)所示：
Figure GDA00035892041600000716
4-3)蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比
Figure GDA00035892041600000717
代入公式(4)进行化简，则蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比如公式(5)所示：
Figure GDA00035892041600000718
4-4)假设
Figure GDA0003589204160000081
与
Figure GDA0003589204160000082
均服从独立指数分布，令
Figure GDA0003589204160000083
则蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比替代后如公式(6)所示：
Figure GDA0003589204160000084
其中，A＝ξN0，
Figure GDA0003589204160000085
5)V2V通信对蜂窝网络的干扰协调：包括：
5-1)计算公式(6)中x与y的概率密度函数：x与y的概率密度函数如公式(7)、公式(8)所示：
Figure GDA0003589204160000086
Figure GDA0003589204160000087
5-2)计算
Figure GDA0003589204160000088
的概率密度函数：
Figure GDA0003589204160000089
的概率密度函数如公式(9)所示：
Figure GDA00035892041600000810
5-3)将公式(7)、公式(8)代入公式(9)中计算z的概率分布函数：z的概率分布函数如公式(10)所示：
Figure GDA00035892041600000811
5-4)依据公式(10)得到BS端的收到蜂窝用户CUEi的信噪比不取决于蜂窝网络用户的位置，而是取决于Sj与BS之间的距离，BS瞬时信噪比γBS若低于信噪比阈值γmin的概率，则蜂窝用户无法进行正常通信，z的概率分布函数化简后如公式(11)所示：
Figure GDA00035892041600000812
6)计算蜂窝用户通信的中断概率：包括：
6-1)蜂窝用户通信的中断概率如公式(12)所示：
Figure GDA0003589204160000091
6-2)当车辆在行驶过程中，由于Sj与Dj行驶速度不同、行驶方向的改变，V2V通信车辆的距离ρ以及接收车辆与基站之间的距离
Figure GDA0003589204160000092
会随之发生改变，将两者的比值设定如公式(13)所示：
Figure GDA0003589204160000093
6-3)将公式(7)、公式(8)及公式(13)代入公式(12)中，可以化简蜂窝用户的中断概率如公式(14)所示：
Figure GDA0003589204160000094
7)蜂窝网络对V2V通信的干扰协调：当车联网中的用户相互发送信息时，复用蜂窝用户CUEi上行链路的资源，同时V2V对接收端Dj也会受到来自蜂窝网络信息的干扰噪声，将Dj处的中断概率作为车联网终端通信用户通信链路性能指标，将公式(1)代入到公式(3)中，则Dj的信噪比相应的累积分布函数如公式(15)所示：
Figure GDA0003589204160000095
其中，
Figure GDA0003589204160000096
是
Figure GDA0003589204160000097
的分布函数，
Figure GDA0003589204160000098
是
Figure GDA0003589204160000099
的累计分布函数，γth是V2V链路的信噪比阈值，且
Figure GDA00035892041600000910
和
Figure GDA00035892041600000911
服从独立指数分布；
8)计算车联网终端的中断概率：包括：
8-1)车联网终端的中断概率如公式(16)所示：
Figure GDA00035892041600000912
8-2)分析蜂窝用户与V2V用户相互干扰下的中断概率，选择与V2V链路共享无线资源的蜂窝用户CUEi，既要保证车联网中的用户通信质量，同时也要保证V2V终端用户复用上行链路资源时不会对BS产生严重的干扰，为了控制从蜂窝用户到V2V接收端的干扰，结合公式(14)、公式(16)，则V2V用户通信的中断概率如公式(17)所示：
Figure GDA0003589204160000101
9)完成干扰协调：干扰协调包括：
9-1)限制V2V发射端Sj的最大功率，不仅可以保证车联网终端用户的连接，并且不会对蜂窝用户接收端BS产生较大的干扰，假设蜂窝用户中断概率为0.05，将V2V发射端的最大功率限制为
Figure GDA0003589204160000102
将
Figure GDA0003589204160000103
带入公式(17)，Pmax如公式(18)所示：
Figure GDA0003589204160000104
9-2)当蜂窝车联网中的两个V2V用户想要直接通信，他们就会将请求发送给BS，假设BS已经知道小区中所有可用蜂窝用户CUEi的位置信息，并将选择蜂窝用户CUEi以与V2V链路共享，经过干扰协调优化后的V2V用户的中断概率可以如公式(19)所示：
Figure GDA0003589204160000105
仿真结果证明本例方法蜂窝用户与车联网用户距离越相近，则相互干扰越大，并且本例方法所提供的干扰协调相比于干扰对齐算法与随机分配算法能利用最小的能量消耗达到更好的干扰协调效果；
如图3所示，当车联网终端发射端信噪比变大，且V2V用户由于等待红灯静止不动，蜂窝终端会收到更大的干扰，从而使得通信中断，从图中还可以看出BS的信噪比阈值增大(γmin＝10,15,20)时，这使得BS端接受信号的要求越高，当V2V用户产生的干扰越大，那么CUEi向BS发送信息时由于干扰而达不到阈值的要求，从而使得蜂窝用户的中断概率增大；
如图4所示，蜂窝用户的中断概率随着V2V通信车辆的距离ρ与车辆与基站之间的距离
Figure GDA0003589204160000106
比值l增大而减小，在通信网络中蜂窝用户和V2V通信车辆由于一直处于运动的状态，两者的位置会实时发生变化，当V2V通信车辆的距离ρ一定时，l越小，表示V2V通信车辆的到基站的距离越远，从而对蜂窝用户的干扰越小，反之则对蜂窝用户的干扰越大，引起蜂窝用户CUEi上行传输的通信链路中断；
如图5所示，蜂窝用户上行向基站传输信息时，当其发射功率越高，在蜂窝车联网中，复用该上行链路通信的V2V通信用户则受到的干扰就越大，所以V2V通信用户的发生中断的概率也会随之增加，同时，可以看出当蜂窝用户与V2V通信用户
Figure GDA0003589204160000111
变化时，中断性能也会发生较大改变，当
Figure GDA0003589204160000112
时，蜂窝用户与V2V通信用户距离非常接近，所以随着上行功率的增大，V2V通信用户中断概率变化非常明显，但是当
Figure GDA0003589204160000113
时，两者的距离较远，因此V2V通信用户受到的干扰比较小，即使蜂窝用户信噪比从20dB变化至60dB时，其中断概率也没有较大变化；
如图6所示，蜂窝数量的增加对V2V通信用户中断概率的影响较小，这是由于V2V通信用户仅仅复用一条蜂窝网络上行用户的资源，而其他的蜂窝用户的通信发送功率较小，对V2V用户通信并不明显，但是当蜂窝用户数量不变，V2V通信用户数量增加时，由于V2V用户都需要复用上行链路的资源，则会使得上行链路的资源更加紧张，由此可看出当V2V用户数量从5对增加到20对时，蜂窝车联网中V2V通信用户的平均中断概率增加了约0.08；
如图7所示，蜂窝网络通信半径为R＝200m，假设基站位于正中心，坐标为(0,0)，V2V通信用户位于基站左边50m处，即
Figure GDA0003589204160000114
归一化后作出该仿真图形，通过颜色可以看出，随着蜂窝用户位置的变化，其距离V2V用户越近，V2V用户收到的干扰也越大，其中断概率也随之增大，反之，距离V2V用户越远，V2V用户收到的干扰也越小，其中断概率也随之减小；如图8所示，当设定蜂窝网络用户中断概率为0.05，从图中可以看出为达到中断概率的条件，本发明中算法所需要的V2V发送端信噪比始终优于其他两种方案，并且可以看出当蜂窝用户信噪比约为15dB时，V2V用户发射端仅需要-10dB就可以满足本发明中干扰协调的优化方法，这相较于另外两种方法是难以达到的。
仿真结果证明本例方法通过功率控制来得到V2V传输功率的上限，考虑距离对蜂窝用户和车联网用户的相互干扰的影响，相互约束各自的发射功率，以减轻从车联网传输信号到蜂窝通信的干扰以保证不通信网络中的用户正常通信，，并且控制从蜂窝用户到V2V接收端的干扰，使得V2V通信的可靠性显著提高，并且不会降低蜂窝网络连接性能。

Claims (1)

1.一种基于距离变化的Cellular-V2X通信干扰协调优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)构建蜂窝车联网通信干扰模型：假设在十字路口，有M对车联网终端相互直接通信和N个蜂窝用户与基站进行通信，在十字路口的红绿灯上设置有蜂窝网络小型基站BS，假设蜂窝车联网中蜂窝用户CUEi,i＝1,2,...,N,均匀分布在基站半径为R圆形通信范围内，车联网中有M对通信终端相互通信，Sj,j＝1,2,...,M,向Dj发送信息，表示为V2V对，车联网中通信用户相互靠近采用直传技术直接传输信息，车辆间信道近似为平坦瑞利衰落，假设Sj与Dj距离近，V2V用户与BS的距离为
Figure FDA00035892041500000116
车联网用户C2V对接收端Dj在发送端Sj复用蜂窝用户CUEi的蜂窝上行链路资源传输的干扰下传输信息；
2)计算蜂窝用户CUEi与车联网接收用户Dj之间产生蜂窝用户对车联网用户干扰距离
Figure FDA00035892041500000118
蜂窝用户CUEi与车联网接收用户Dj之间产生蜂窝用户对车联网用户干扰距离
Figure FDA00035892041500000117
如公式(1)所示：
Figure FDA0003589204150000011
其中，
Figure FDA0003589204150000012
表示蜂窝用户CUEi与BS之间的距离，
Figure FDA0003589204150000013
表示Dj与BS之间的距离，θi则表示
Figure FDA0003589204150000014
与
Figure FDA0003589204150000015
之间的夹角；
3)计算当V2V对与CUEi共同使用资源时，Dj处的接受信息：当V2V对与蜂窝用户CUEi共同使用资源时，Dj处的接受信息如公式(2)所示：
Figure FDA0003589204150000016
其中，
Figure FDA0003589204150000017
表示Sj发送的信号，
Figure FDA0003589204150000018
表示蜂窝用户CUEi发送到BS的上行链路信号，
Figure FDA0003589204150000019
和
Figure FDA00035892041500000110
分别代表V2V通信链路和蜂窝用户CUEi到Dj链路的信道增益，V2V发射端和蜂窝终端的功率为
Figure FDA00035892041500000111
和
Figure FDA00035892041500000112
ρ代表V2V通信中Sj到Dj的距离，α表示路径损耗指数，N0表示加性高斯白噪声，
Figure FDA00035892041500000113
和
Figure FDA00035892041500000114
分别是V2V链路和C2V干扰链路在Dj处的接受功率；
4)计算V2V接收端Dj和蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比：包括：
4-1)V2V接收端Dj处的信噪比如公式(3)所示：
Figure FDA00035892041500000115
4-2)当Sj向Dj发送信息时，蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比如公式(4)所示：
Figure FDA0003589204150000021
4-3)蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比
Figure FDA0003589204150000022
代入公式(4)进行化简，则蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比如公式(5)所示：
Figure FDA0003589204150000023
4-4)假设
Figure FDA0003589204150000024
与
Figure FDA0003589204150000025
均服从独立指数分布，令
Figure FDA0003589204150000026
则蜂窝用户CUEi上行传输到BS链路的信噪比替代后如公式(6)所示：
Figure FDA0003589204150000027
其中，A＝ξN0，
Figure FDA0003589204150000028
5)V2V通信对蜂窝网络的干扰协调：包括：
5-1)计算公式(6)中x与y的概率密度函数：x与y的概率密度函数如公式(7)、公式(8)所示：
Figure FDA0003589204150000029
Figure FDA00035892041500000210
5-2)计算
Figure FDA00035892041500000211
的概率密度函数：
Figure FDA00035892041500000212
的概率密度函数如公式(9)所示：
Figure FDA00035892041500000213
5-3)将公式(7)、公式(8)代入公式(9)中计算z的概率分布函数：z的概率分布函数如公式(10)所示：
Figure FDA0003589204150000031
5-4)依据公式(10)得到BS端的收到蜂窝用户CUEi的信噪比不取决于蜂窝网络用户的位置，而是取决于Sj与BS之间的距离，BS瞬时信噪比γBS若低于信噪比阈值γmin的概率，则蜂窝用户无法进行正常通信，z的概率分布函数化简后如公式(11)所示：
Figure FDA0003589204150000032
6)计算蜂窝用户通信的中断概率：包括：
6-1)蜂窝用户通信的中断概率如公式(12)所示：
Figure FDA0003589204150000033
6-2)当车辆在行驶过程中，Sj与Dj行驶速度不同、行驶方向的改变，V2V通信车辆的距离ρ以及接收车辆与基站之间的距离
Figure FDA0003589204150000034
会随之发生改变，将两者的比值设定如公式(13)所示：
Figure FDA0003589204150000035
6-3)将公式(7)、公式(8)及公式(13)代入公式(12)中，化简蜂窝用户的中断概率如公式(14)所示：
Figure FDA0003589204150000036
7)蜂窝网络对V2V通信的干扰协调：当车联网中的用户相互发送信息时，复用蜂窝用户CUEi上行链路的资源，同时V2V对接收端Dj会受到来自蜂窝网络信息的干扰噪声，将Dj处的中断概率作为车联网终端通信用户通信链路性能指标，将公式(1)代入到公式(3)中，则Dj的信噪比相应的累积分布函数如公式(15)所示：
Figure FDA0003589204150000037
其中，
Figure FDA0003589204150000041
是
Figure FDA0003589204150000042
的分布函数，
Figure FDA0003589204150000043
是
Figure FDA0003589204150000044
的累计分布函数，γth是V2V链路的信噪比阈值，且
Figure FDA0003589204150000045
和
Figure FDA0003589204150000046
服从独立指数分布；
8)计算车联网终端的中断概率：包括：
8-1)车联网终端的中断概率如公式(16)所示：
Figure FDA0003589204150000047
8-2)分析蜂窝用户与V2V用户相互干扰下的中断概率，选择与V2V链路共享无线资源的蜂窝用户CUEi，结合公式(14)、公式(16)，则V2V用户通信的中断概率如公式(17)所示：
Figure FDA0003589204150000048
9)完成干扰协调：干扰协调包括：
9-1)限制V2V发射端Sj的最大功率，假设蜂窝用户中断概率为0.05，将V2V发射端的最大功率限制为
Figure FDA0003589204150000049
将
Figure FDA00035892041500000410
带入公式(17)，Pmax如公式(18)所示：
Figure FDA00035892041500000411
9-2)当蜂窝车联网中的两个V2V用户想要直接通信，他们就会将请求发送给BS，假设BS已经知道小区中所有可用蜂窝用户CUEi的位置信息，并将选择蜂窝用户CUEi以与V2V链路共享，经过干扰协调优化后的V2V用户的中断概率可以如公式(19)所示：
Figure FDA00035892041500000412
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