[发明专利]基于D2D的车辆通信联合资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于D2D的车辆通信联合资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：1）构建蜂窝网络与V2V通信共享频谱的异构网络模型；2）计算异构网络中蜂窝用户通信、V2V通信和中继辅助V2V通信三种通信模式信噪比；3）获得系统的总容量表达式；4）V2V复用链路选择；5）最佳中继节点选择；6）得到最优发射功率。这种方法能提高系统的总容量、抑制V2V用户与蜂窝用户共享同一频谱资源时所存在的同频干扰，提高了V2V用户与蜂窝用户的系统容量。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体是一种基于D2D的车辆通信联合资源分配方法。

背景技术

D2D通信能够实现一定距离范围内用户的直接通信，被认为是一种能够支持蜂窝网络下车辆V2V通信的有效技术。当车辆用户发送端到接收端的距离较远或通信质量较差时，此时想要进行车辆间的直接通信就必须增大车辆发送端的发射功率，这么做一会增加能耗，二会增大同频干扰，可能会引起系统整体性能的下降。在V2V通信中引入中继，利用中继链路重传可以降低车辆发送端的发送功率，使得车辆用户在减少对蜂窝用户的同频干扰的同时还能获得一定的分集增益。D2D技术本身就有扩展网络覆盖范围的优点，加入中继协作后使得D2D技术的这一优势更加明显，这将对实际应用带来巨大的便利。

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D2D的车辆通信联合资源分配方法。这种方法能提高系统的总容量、抑制V2V用户与蜂窝用户共享同一频谱资源时所存在的同频干扰，提高了V2V用户与蜂窝用户的系统容量。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于D2D的车辆通信联合资源分配方法，包括如下步骤：

1)构建蜂窝网络与V2V通信共享频谱的异构网络模型：假定半径为R的单小区蜂窝网络，该蜂窝网络的基站位于小区中心，另假设道路位于小区的两侧，小区内有L＝{1，2，…，i}个通信蜂窝用户，M＝{1，2，…，r}个空闲用户，N＝{1，2，…，n}个可用的子信道资源、K＝{1，2，…，k}对V2V用户，假设蜂窝用户使用相互正交的的信道，这样一来蜂窝链路之间就不会存在相互干扰，同时车辆用户复用蜂窝用户的上行资源，假设一个信道资源只分配给一个蜂窝用户使用；

2)计算异构网络中蜂窝用户通信、V2V通信和中继辅助V2V通信三种通信模式信噪比：计算共享同一频谱资源时车辆用户的SINR和蜂窝用户的SINR与引入中继用户后V2V用户的SINR和蜂窝用户的SINR，蜂窝链路如车辆用户没有复用蜂窝用户的资源，此时蜂窝用户独享频谱资源，没有其他干扰，则此时蜂窝用户的SINR为公式(1)所示：

其中P_cu为蜂窝用户的发射功率，为上行链路蜂窝用户到基站的信道增益，σ²表示信道噪声，车辆用户使用D2D技术直接通信时，蜂窝用户与V2V用户共享频谱资源，车辆直接通信模式下只有V2V发射端会对蜂窝用户通信产生干扰，此时蜂窝用户的SINR为公式(2)所示：

上行链路中车辆用户对蜂窝通信的干扰为车辆发射端到基站的干扰，其中P_vt为车辆用户的发射功率，为车辆用户发射端到基站的信道增益，车辆用户采用中继协作通信模式，蜂窝用户受到的干扰包括车辆用户发射端对蜂窝用户通信接收端BS的干扰以及中继节点对蜂窝用户通信产生的干扰，将中继模式看作是两段传输，在第一段传输与第二段传输中蜂窝用户的SINR分别为公式(3)、公式(4)所示：

其中P_ru为车辆用户的发射功率，为中继节点发射端到基站的信道增益，V2V直通模式下，V2V通信中的干扰为蜂窝用户对V2V接收端的干扰，车辆用户的SINR为公式(5)所示：