CN114025384A - 一种适用于智能车库agv通信系统的通信方法 - Google Patents

一种适用于智能车库agv通信系统的通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了智能车库交互技术领域内的一种适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，包括eNodeB基站和UE设备，UE设备测量信道质量状态，并以CQI值反馈给eNodeB基站；eNodeB基站依据CQI值的大小，选用不同的编码方式为该UE设备指定资源分配策略，填充RB模块的分配掩码。本发明的通信方法能够有效弥补现有技术中AGV快速运行状态下通信技术覆盖范围小、交付时延长和传输速率低的不足，提高智能车库存/取车任务量变化较大时AGV对信息交互的平均吞吐量，降低丢包率，同时实现实时业务流的资源调度平衡。

Description

一种适用于智能车库AGV通信系统的通信方法
技术领域
本发明涉及智能车库交互技术领域，尤其涉及一种适用于智能车库AGV通信系统的通信方法。
背景技术
智能车库是融入了现代化智能控制技术的全自动车库，具有自主运行的特点，是智能停车行业的最新研究方向。智能车库可实现车库内部车辆自动转移，提高有限空间内车位供给量，可采用人车分离式存取车方式，能够显著提升停车过程的环保性、便捷性，非常契合现代化城市建设进程中绿色、数字化、人性化的定位。
移动机器人(Automated Guided Vehicle，AGV)是实现智能车库的核心组件，其通信系统在实现智能车库中扮演重要角色，是保障智能车库中所有组件之间信息交互顺畅，提高存、取车安全性、高效性，是提供智能车库应用服务的关键。
目前常见的智能车库AGV信息交互系统大多采用IEEE 802.11技术或2.5G/3G移动通信网络技术，不足之处在于网络带宽不支持高质量数据并行实时传输，无法为智能车库提供高品质信息保障，不适应智能车库目前普遍存在的受限空间、多模态、智能化程度低的现状。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，弥补现有技术中AGV快速运行状态下通信技术覆盖范围小、交付时延长和传输速率低的不足，提高智能车库存/取车任务量变化较大时AGV对信息交互的平均吞吐量，降低丢包率，同时实现实时业务流的资源调度平衡。
本发明的目的是这样实现的：一种适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，所述AGV通信系统包括eNodeB基站和UE设备，所述eNodeB基站包括MAC(访问控制层)模块、QoS(服务质量监督)模块、AMC(自适应调制编码)模块、MCS(最优调制编码策略)模块、PDCCH(物理下行控制信道)、PDSCH(物理下行共享信道)、RS模块(资源调度器)及RB模块(无线资源模块)，所述UE设备包括CQI(信道质量指标计算)模块，所述eNodeB基站负责整个通信系统多用户多业务调度，在媒体访问控制层MAC模块对每一个接入系统中的UE设备分配RB模块，QoS模块将UE设备体验定义为一系列变量，MCS模块将CQI模块和QoS模块的参数变量作为输入参数，RS模块针对不同业务对RB模块进行差异化调度，保证发送数据速率、降低交付时延和丢包率，所述通信方法包括以下步骤：
一、PDSCH链路中，UE设备测量信道质量状态，并以CQI值反馈给eNodeB基站；
二、eNodeB基站依据CQI值的大小，采取如下(a)～(c)三种编码方式中的一种，并为该UE设备指定资源分配策略，填充RB模块的分配掩码；
(a)QPSK 0<CQI≤6；
(b)16QAM 6<CQI≤9；
(c)64QAM 9<CQI≤15；
所述资源分配策略是指在TTI(调度周期)内，eNodeB基站依据每一个UE设备反馈的CQI值进行RB分配，其过程如下：
(1)将待调度流集F＝{flow1,flow2,flow3,…,flowN}和无线资源模块RB＝{RB1,RB2,RB3,…,RBM}初始化，
(2)以RB为行，F为列构建调度优先级矩阵W，用调度优先级判断函数计算wi,j：
Figure BDA0003326032100000031
其中，exp表示指数，采用指数效应，当TTI接近时延门限时，能够快速提升优先级，解决调度优先级的急切程度；Nrt表示活跃的实时业务流数目；DHOL,i是交付时延可接受的最大值，αi＝5/0.99τi为调节权值；Γi,j表示第i个UE的频谱效率；
(3)选择矩阵W中的最大值wm,n，将RBm分配给flowj，计算MCS信息，同时更新数据流j；
(4)AMC模块为UE设备选择MCS最优调制编码策略进行数据编码；
(5)eNodeB基站通过PDCCH信道将给UE设备分配的RB无线资源、选择的MCS最优调制编码策略，发送给该UE设备；
(6)UE设备获取PDCCH信道上的信息后，在PDSCH信道获得RB无线资源，开始数据传输；
(7)重复步骤(2)～(6)，直至分配完所有的RB或者调度所有的数据流。
其中，所述RS模块针对不同业务对RB模块进行差异化调度的步骤如下：
(1)遍历每个无线承载，分别令其更新平均传输速率；
(2)选择调度流：无线承载中有数据包承载的目的网络节点状态为激活状态；
(3)如果有业务流需要被调度且有剩余RB供分配，则进入步骤(4)，否则，进入步骤(7)；
(4)获取UE的CQI反馈值和各业务的QoS参数要求，计算每个业务流的优先级大小；
(5)根据metric值的大小为用户业务流分配RB，经自适应调制编码确定调制编码方式；
(6)重复步骤(2)～(5)；
(7)生成下行调度控制信息。
本发明的适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，采用TD-LTE技术，可以灵活分配时频域上的无线资源，保证下行100Mbps、上行50Mbps的标准峰值速率和1km半径的长距离库区覆盖。
本发明的有益效果是：
1、改善现有智能车库AGV通信方式覆盖范围小、交付时延大和传输速率低问题，大幅提高智能车库存/取车效率；
2、实现AGV具有最高交付时延和最好信道条件的实时业务流优先调度，较好的平衡了智能车库中AGV通信的频谱利用率、公平性和QoS服务质量。
附图说明
图1为本发明的智能车库AGV通信系统结构示意图。
图2是本发明的下行资源调度流程图。
图3为本发明的调度优先级矩阵示意图。
图4为本发明的平均丢包率变化曲线。
图5为本发明的BE业务吞吐量变化曲线。
具体实施方式
如图1所示，本发明的适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，其AGV通信系统包括两个子系统：eNodeB基站和UE设备。
其中，eNodeB基站包括MAC(访问控制层)模块、QoS(服务质量监督)模块、AMC(自适应调制编码)模块、MCS(最优调制编码策略)模块、PDCCH(物理下行控制信道)、PDSCH(物理下行共享信道)、RS模块(资源调度器)及RB模块(无线资源模块)。UE设备包括CQI(信道质量指标计算)模块。
eNodeB基站负责整个通信系统多用户多业务调度，在媒体访问控制层MAC模块对每一个接入系统中的UE设备分配RB模块，QoS模块将UE设备体验定义为一系列变量，MCS模块将CQI模块和QoS模块的参数变量作为输入参数，RS模块针对不同业务对RB模块进行差异化调度(具体调度流程如图2所示)，保证发送数据速率、降低交付时延和丢包率。
本发明的通信方法包括以下步骤：
一、PDSCH链路中，UE设备测量信道质量状态，并以CQI值反馈给eNodeB基站；
二、eNodeB基站依据CQI值的大小，采取如下(a)～(c)三种编码方式中的一种，并为该UE设备指定资源分配策略，填充RB模块的分配掩码；
(a)QPSK 0<CQI≤6；
(b)16QAM 6<CQI≤9；
(c)64QAM 9<CQI≤15；
所述资源分配策略是指在TTI(调度周期)内，eNodeB基站依据每一个UE设备反馈的CQI值进行RB分配，其过程如下：
(1)将待调度流集F＝{flow1,flow2,flow3,…,flowN}和无线资源模块RB＝{RB1,RB2,RB3,…,RBM}初始化，
(2)以RB为行，F为列构建调度优先级矩阵W(如图3所示)，用调度优先级判断函数计算wi,j：
Figure BDA0003326032100000061
其中，exp表示指数，采用指数效应，当TTI接近时延门限时，能够快速提升优先级，解决调度优先级的急切程度；Nrt表示活跃的实时业务流数目；DHOL,i是交付时延可接受的最大值，αi＝5/0.99τi为调节权值；Γi,j表示第i个UE的频谱效率；
(3)选择矩阵W中的最大值wm,n，将RBm分配给flowj，计算MCS信息，同时更新数据流j；
(4)AMC模块为UE设备选择MCS最优调制编码策略进行数据编码；
(5)eNodeB基站通过PDCCH信道将给UE设备分配的RB无线资源、选择的MCS最优调制编码策略，发送给该UE设备；
(6)UE设备获取PDCCH信道上的信息后，在PDSCH信道获得RB无线资源，开始数据传输；
(7)重复步骤(2)～(6)，直至分配完所有的RB或者调度所有的数据流。
如图4所示，采用本发明的适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，在AGV运行速度分别为小于7.5km/h、7.5～15km/h、大于15km/h时候的通信平均丢包率；
如图5所示，采用本发明的的适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，在AGV运行速度分别为小于7.5km/h、7.5～15km/h、大于15km/h时候的存取车业务吞吐量变化曲线。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，所述AGV通信系统包括eNodeB基站和UE设备，所述eNodeB基站包括MAC模块、QoS模块、AMC模块、MCS模块、PDCCH、PDSCH、RS模块及RB模块，所述UE设备包括CQI模块，所述eNodeB基站负责整个通信系统多用户多业务调度，在媒体访问控制层MAC模块为每一个接入系统中的UE设备分配RB模块，QoS模块将UE设备体验定义为一系列变量，MCS模块将CQI模块和QoS模块的参数变量作为输入参数，RS模块针对不同业务对RB模块进行差异化调度，所述通信方法包括以下步骤：
一、PDSCH链路中，UE设备测量信道质量状态，并以CQI值反馈给eNodeB基站；
二、eNodeB基站依据CQI值的大小，采取如下(a)～(c)三种编码方式中的一种，并为该UE设备指定资源分配策略，填充RB模块的分配掩码；
(a)QPSK 0<CQI≤6；
(b)16QAM 6<CQI≤9；
(c)64QAM 9<CQI≤15；
所述资源分配策略是指在TTI内，eNodeB基站依据每一个UE设备反馈的CQI值进行RB模板分配，其过程如下：
(1)将待调度流集F＝{flow1,flow2,flow3,…,flowN}和无线资源模块RB＝{RB1,RB2,RB3,…,RBM}初始化，
(2)以RB为行，F为列构建调度优先级矩阵W，用调度优先级判断函数计算wi,j：
Figure FDA0003326032090000011
其中，exp表示指数，；Nrt表示活跃的实时业务流数目；DHOL,i是交付时延可接受的最大值，αi＝5/0.99τi为调节权值；Γi,j表示第i个UE的频谱效率；
(3)选择矩阵W中的最大值wm,n，将RBm分配给flowj，计算MCS信息，同时更新数据流j；
(4)AMC模块为UE设备选择MCS最优调制编码策略进行数据编码；
(5)eNodeB基站通过PDCCH信道将给UE设备分配的RB无线资源、选择的MCS最优调制编码策略，发送给该UE设备；
(6)UE设备获取PDCCH信道上的信息后，在PDSCH信道获得RB无线资源，开始数据传输；
(7)重复步骤(2)～(6)，直至分配完所有的RB或者调度所有的数据流。
2.根据权利要求1所述的适用于智能车库AGV通信系统的通信方法，其特征在于：所述RS模块针对不同业务对RB模块进行差异化调度的步骤如下：
(1)遍历每个无线承载，分别令其更新平均传输速率；
(2)选择调度流：无线承载中有数据包承载的目的网络节点状态为激活状态；
(3)如果有业务流需要被调度且有剩余RB供分配，则进入步骤(4)，否则，进入步骤(7)；
(4)获取UE的CQI反馈值和各业务的QoS参数要求，计算每个业务流的优先级大小；
(5)根据metric值的大小为用户业务流分配RB，经自适应调制编码确定调制编码方式；
(6)重复步骤(2)～(5)；
(7)生成下行调度控制信息。
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