本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及V2V通信系統(tǒng)的資源分配方法。

背景技術(shù)：

近年來，交通堵塞和交通事故變得日益嚴重，因此智能傳輸系統(tǒng)概念被提出。例如V2X通信，它包括V2V(vehicle-to-vehicle)、V2I(vehicle-to-infrastructure)和V2P(vehicle-to-pedestrian)通信。當出現(xiàn)交通安全問題時，V2X通信可以以毫秒級的延時和接近100％的可靠性來傳輸相關(guān)信息。

以往，基于802.11p協(xié)議的Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)被視為V2X通信的一種傳統(tǒng)解決方案。然而WLAN網(wǎng)絡(luò)僅支持低速移動，并缺乏QoS保障。在本發(fā)明中V2X通信采用LTE標準，其原因主要有：LTE工作在授權(quán)頻段，并存在中央控制器eNodeB，更利于干擾管理，適合V2X通信低時延、高可靠等要求；LTE覆蓋范圍大，解決了WLAN中連接時間短和間歇性的弊端；LTE網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)有基站的存在，可視為RSU，節(jié)省成本。然而，如果所有V2V信息都經(jīng)過基站的話，會嚴重增加基站負載，由此3GPP Release-12/13提出了D2D(device-to-device)短距通信，V2V通信場景和D2D相似，其復(fù)用增益、短距通信增益和多跳增益也有利于V2V通信。3GPP也正在考慮在Release14中增強D2D技術(shù)已支持V2V通信。

V2V和D2D不同之處在于：1)D2D通信中，蜂窩用戶優(yōu)先級更高，這并不適用于與道路安全信息相關(guān)的V2V通信，因此3GPP提供了專用載波供車輛使用；2)D2D通信中，主要目標是最大化D2D用戶和蜂窩用戶的系統(tǒng)吞吐量，而V2V通信主要是事件觸發(fā)或周期性的，所以如何更快地發(fā)送并正確接收是更重要的目標；3)在一個小區(qū)內(nèi)，V2V會遠多于D2D用戶數(shù)量，這將面臨資源數(shù)短缺的問題。在這種情況下，允許更多的V2V車輛通信同時保證QoS成為了最重要的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的V2V通信系統(tǒng)的資源分配方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種V2V通信系統(tǒng)的資源分配方法，所述V2V通信系統(tǒng)包括分配資源的基站以及若干個利用分配的資源進行通信的通信組，每個通信組包括一個發(fā)射用戶和一個接收用戶，每個通信組只占用一個資源且同一資源可被多個通信組復(fù)用，所述方法包括以下步驟：

S1、通信組向所述基站上報信道狀態(tài)信息；

S2、所述基站基于所有信道狀態(tài)信息建立信噪比矩陣；以及

S3、所述基站對于所述信噪比矩陣基于最小化矩陣譜半徑增長算法分配資源；

其中，所述信道狀態(tài)信息包括通信組的信噪比閾值、通信組分配資源的情況、資源被復(fù)用的情況以及通信組之間的信號干擾程度。

本申請?zhí)岢鲆环N以最大化同時傳輸?shù)挠脩魯?shù)量為目標的V2V通信資源分配方法，將用戶的信噪比的閾值要求轉(zhuǎn)化為對矩陣譜半徑的約束，以矩陣譜半徑理論為基礎(chǔ)優(yōu)化用戶的數(shù)量，節(jié)省消耗資源的數(shù)量。相比于傳統(tǒng)技術(shù)方案，本發(fā)明更符合V2V通信的特點，并且計算復(fù)雜度低，易于控制，能夠節(jié)約大量資源。

附圖說明

圖1為V2V通信系統(tǒng)的組成示意圖；

圖2為基站分配資源的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

圖1給出了V2V通信系統(tǒng)的組成示意圖，基站分配N個資源給M個發(fā)送車輛，并且每一輛發(fā)送車輛最多只能占用一個資源。位于發(fā)送車輛周圍一定范圍內(nèi)的車輛都可以正確接收該發(fā)送車輛廣播的V2V信息。該范圍具有最小信道增益的接收車輛，將其與發(fā)送車輛視為一個通信組。當不同的通信組占用相同的資源時，將會對彼此造成干擾，圖中虛線描述了車輛共用資源時帶來的干擾情況。通信組i包括發(fā)送車輛V-UE_i Tx和接收車輛V-UE_i Rx，通信組j包括發(fā)送車輛V-UE_j Tx和接收車輛V-UE_j Rx，通信組i和通信組j共用同一資源eNodeB。g_ii和g_ij分別表示發(fā)送車輛V-UE_i Tx對于接收車輛V-UE_i Rx和接收車輛V-UE_j Rx的信道功率增益。

由于有QoS的約束，定義通信組m的信噪比閾值為Υ_m，那么對于M個所有通信組，信噪比閾值要求設(shè)為對角矩陣Γ＝diag(Υ₁，Υ₂，…，Υ_M)。

所有通信組的發(fā)射功率為一個向量p＝(p₁,p₂,…,p_M)^T,所有接受車輛的噪聲功率相等且為σ²。

在一個具體實施例中，基站首先構(gòu)建資源分配矩陣：

其中，

X表示資源分配矩陣；M表示通信組的總個數(shù)；N為資源的總個數(shù)；VUE_m表示第m個通信組；x_mn表示第m個通信組分配第n個資源的情況：當?shù)趍個通信組分配了第n個資源時，x_mn等于1，否則為0。

在一個具體實施例中，基站構(gòu)建資源復(fù)用矩陣：

其中，

1≤i,j≤M；

其中，A表示資源復(fù)用矩陣；a_ij表示第i個通信組與第j個通信組復(fù)用某個資源的情況：當?shù)趇個通信組與第j個通信組復(fù)用該資源時，a_ij等于1，否則為0。

因為共有N個資源，所以一共有N個這樣的資源復(fù)用矩陣，其集合為{A₁,A₂,…,A_M}。

進一步地，如果共用同一RB資源的車輛增多的話，A矩陣中非零元素數(shù)量增加。

在一個具體實施例中，對于某個接收車輛VUE_i，它的SINR為：

1≤i,j≤M；

g_ij表示從第i個通信組的發(fā)送車輛到第j個通信組的接收車輛的信道功率增益，a_ij是當前資源復(fù)用矩陣A中的元素。

進一步地，其中，p＝(p₁,p₂,…,p_M)^T

在一個具體實施例中，基站構(gòu)建相互干擾矩陣為：

其中，1≤i,j≤M；

所述矩陣B表示通信組之間的干擾關(guān)系；g_ji表示第j個通信組對第i個通信組的信道增益；g_ii表示第i個通信組自身的信道增益；b_ij表示第i個通信組對第i個通信組的干擾程度：當i≠j時，b_ij等于g_ji/g_ii，否則為0。

在一個具體實施例中，基站構(gòu)建信噪比矩陣：

H＝ΓA°B；

其中，Γ＝diag(Υ₁，Υ₂，…，Υ_M)；

所述Γ為所述對角矩陣，Υ_M表示第M個通信組的信噪比閾值；A°B表示矩陣A和矩陣B的Hadamard乘積。

在一個具體實施例中，由上述所有公式可以獲得如下不等式：ρ(H)＜1；由此，只要滿足上述不等式，即可保證用戶的信噪比性能要求。根據(jù)以上定義，將最大化車輛數(shù)問題轉(zhuǎn)化為如下條件：

subjectto：

其中，U_n表示被分配給第n個資源的車輛數(shù)，保證了車輛的SINR要求，保證了每個通信組每一時刻只能被分配給一個資源。

上述條件等同于車輛數(shù)固定時，最小化使用的資源數(shù)量，即：

其中，O_n＝1表示第n個資源被使用。

隨著某一資源中車輛數(shù)增多，該資源的信噪比矩陣中非零元素增加，信噪比矩陣的譜半徑也隨之增加。因此本發(fā)明以減緩譜半徑增長速度向某資源中添加通信組，以容納更多的通信組。

在一個具體實施例中，根據(jù)譜半徑的性質(zhì)：譜半徑在矩陣最小行和r和最大行和R之間：

r＜ρ(H)＜R

對不等式ρ(H)＜1進行縮放，得到：

R(H_n)＜1

即對于同一資源，滿足上述公式即可復(fù)用同一資源，簡化了復(fù)雜度，并使條件更加直觀。

圖2給出了基站分配資源的流程示意圖，該流程包括：

步驟1：初始化資源分配矩陣X＝0，X_ij表示通信組i使用資源j，M^*為未被分配資源的通信組集合，M^*＝{1,2,…,M}，n為當前要被分配的資源序號，N為資源總數(shù)量，初始化n＝1，1≤n≤N；

步驟2：對于任意一個未分配通信組的資源，根據(jù)公式即相互干擾矩陣的最大列和對應(yīng)通信組的序號，選擇第一個通信組idx_j作為第一對放入該資源的通信組，直至所有資源分配有通信組；

步驟3：更新資源分配矩陣和集合M^*，由于通信組idx_j已被分配資源n，所以x_{idx_j,n}＝1，并從集合M^*中去除其序號，M^*＝M^*\{idx_j}；

步驟4：定義R集合為儲存每個通信組加入當前資源時，譜半徑的值，初始化集合然后計算每一個在M^*中的元素使用當前資源時，產(chǎn)生的信噪比矩陣的最大行和，記錄在R集合中；

步驟5：在R集合中，選擇對于譜半徑影響最小的車輛優(yōu)先使用該資源塊，即選擇R集合中最小值對應(yīng)車輛idx_i＝index(min(R))，令表示該通信組使用第n個資源，如果最大行和小于1，說明該通信組使用第n個資源沒有使譜半徑超過閾值1，則此通信組可以使用當前資源，并從集合M^*中除去該通信組：M^*＝M^*\{idx_i}，并返回步驟4；否則分析下一資源塊的分配情況，即n＝n+1，

步驟6：當仍有車輛未被分配資源，即返回步驟3，否則流程結(jié)束。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。