[发明专利]一种车联网D2D模式下的非合作博弈拥塞控制方法

说明书

本发明公开了一种车联网D2D模式下的非合作博弈拥塞控制方法，包括以下步骤：建立高速公路移动场景，其中V2V通信链路使用专用频段进行通信；建立无线信道传输模型和V2V通信干扰模型；车辆收集感知范围内其他车辆节点信息，建立邻居节点信息表；测量信道忙碌比CBR；根据邻居节点信息表和CBR，建立车辆效用函数，构建最优功率控制模型；根据效用函数最优解，分布式动态调节车辆发射功率，以缓解信道拥塞。本发明通过建立基于非合作博弈的功率控制模型，综合考虑了周围车辆节点传输状态信息和信道负荷状况，实现了协作式决策，分布式拥塞控制。通过动态调整最优发射功率，在不降低系统吞吐量的情况下，提高了数据包接收率，能够有效缓解信道拥塞。

技术领域

本发明涉及无线通信与车联网技术领域，具体涉及一种车联网D2D模式下的非合作博弈拥塞控制方法。

背景技术

V2X车联网技术作为一种道路安全解决方式，凭借其安全稳定的性能成为目前交通安全问题的主流解决方案。C-V2X根据接口的不同可分为V2X-Cellular和V2X-Direct两种通信方式。V2X-Cellular通过蜂窝网络Uu接口转发，采用蜂窝网频段；V2X-Direct通过PC5接口，采用车联网专用频段，实现车与车、车与路、车与人之间直接通信，时延较低，支持的移动速度较高，但需要有良好的资源配置及拥塞控制算法。

对于高速公路上或乡镇道路的场景，车辆经常处于频繁的小区切换或基站的覆盖范围之外的情况，难以进行集中式的资源调度，故而基于PC5接口的直连通信对于V2V通信来说是一种必要的通信方式。

由于V2V专用频段带宽有限，且车辆在行驶时环境复杂多变，在信道负载增加的情况下，无线资源极易发生链路拥塞，从而影响行车安全。为了提升数据传输质量，有效利用有限的无线资源，需对无线链路进行拥塞控制。

3GPP标准将信道忙碌比CBR引入V2V拥塞控制，作为评判信道拥塞程度的参数，目前关于LTE-V2X模式4/NR-V2X模式2下V2V通信的拥塞控制大多是基于完全分布式的，各个车辆节点完全根据自身对信道状况的评估，按照统一的标准调整通信参数，既没有综合考虑周围车辆的节点信息，也没有考虑拥塞控制中的公平性问题，无法达到系统整体最优。因此，进行车辆间的信息共享，综合场景下的节点信息与信道状态，从系统最优的角度研究分布式拥塞控制策略具有重要意义。如许珺等在中国发明公开专利CN113473529A中公开的“一种拥塞控制方法及车载终端”，通过获取车联网直连通信频段上各子信道的使用情况，根据所述使用情况判断是否存在信道拥塞，若存在，则降低自身发射功率，并向车联网中的其他车载终端发送群体功率控制消息，以使所述其他车载终端接收到所述群体功率控制消息后降低各自的发射功率，虽然能够实现拥塞控制，但是其没有考虑通信环境下其他节点信息，节点完全根据自身测量的CBR值调整通信参数，且没有考虑通信环境下各个节点进行功率控制的公平性，各个节点按照统一的标准提高或降低自身发射功率。

发明内容

本发明的目的是为了弥补现有技术中的缺陷，提供一种车联网D2D模式下的非合作博弈拥塞控制方法，旨在缓解信道拥塞，提高系统的通信性能。

为实现本发明目的，本发明提供的一种车联网D2D模式下的非合作博弈拥塞控制方法，主要步骤包括：

S1、建立LTE-V2X模式4/NR-V2X模式2下的高速公路移动场景，V2V通信链路使用专用频段进行通信，每个终端自主选择资源；

S2、建立无线信道传输模型和V2V通信干扰模型，计算不同通信距离下的信号接收功率和信干噪比；

S3、车辆收集感知范围内其他车辆节点信息，包括车辆间的链路损耗、干扰量，建立邻居节点信息表，并不断更新邻居节点信息表；

S4、通过测量信道忙碌比CBR评估信道负荷状况；

S5、根据邻居节点信息表和CBR，建立车辆效用函数，构建最优功率控制模型；