车辆间广播信息的喷泉协作传输方案研究

摘要

智能交通系统是将传感器技术、自动控制、通信网络、数据处理和信息发布等技术应用于道路安全管理当中，以解决实际当中遇到的车辆行驶和管理问题。车载自组织网络是智能交通系统的一个重要组成部分，可及时检测和共享安全信息，有助于改善交通安全。车辆间信道链路受多径效应和阴影效应、高速移动性的影响，衰落情况比较严重。协作中继技术是一种通过网络节点间的相互协作，来实现发送信号的接收分集、增加信号传输距离的技术。将协作中继技术应用到车载自组织网络信息的广播当中，可在车辆间通信中降低信道衰落的影响。数字喷泉码是一种无固定速率的码，喷泉码编码器根据给定的源数据包集合，可以生成无限长的编码数据包。信息接收端接收到足够多个喷泉编码数据包，就能恢复源信息。将数字喷泉码应用于车辆间安全信息的通信中，可以地提高安全信息的传输效率。本文主要研究基于数字喷泉码的车辆间安全信息的协作传输方案，主要内容有:
　　 (1)在路边设施稀少的场景中，给出了一种车辆作为中继的信息广播喷泉传输方案。当道路中出现车辆碰撞时，为了避免连环撞击事件的发生，需要将紧急信息广播到距事故现场一定距离的区域，以提醒行驶车辆注意安全。检测到事故的车辆对安全信息进行喷泉编码，并采用多跳中继技术将信息转发到预警区域，通过分析得出使总传输发包数最小的最佳广播跳数，并通过仿真证明最佳广播跳数可使得总传输时延最低。
　　 (2)在城市路口环境中，给出一种路边设施作为中继的信息广播喷泉传输方案并对传输时延进行分析。在这种环境中，存在密集的大型建筑、并且有路边设施可作为通信节点。根据源端车辆与目的端车辆的相对位置分布，有接收端位于发送端的直后侧和接收端与发送端位于转角处的两侧的两种场景。信息发送端车辆对原始信息进行喷泉编码，并向中继端和目的端车辆广播信息。当中继端正确接收到编码包后，采用与发送端车辆不同的发送频率向目的端车辆转发信息。本文分析在不同位置处的目的终端车辆完全接收信息所需要的时间，并通过仿真给出这两种场景中不同位置处的车终端接收数据包所需要的时间，可作为城市路口环境下车辆间通信所需时间的参考数据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 车载自组织网络介绍

1．1．2 VANET中的广播技术

1．1．3 本文的研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文内容结构

第二章 数字喷泉码与车辆间通信简述

2．1 数字喷泉码的介绍

2．1．1 随机线性喷泉码

2．1．2 LT码

2．1．3 Raptor码

2．2 协作通信

2．2．1 中继协作通信

2．2．2 协作中继转发协议

2．3 车载网络的运动模型

2．4 车辆间的信道模型

2．4．1 车辆间通信的窄带系统

2．4．2 车辆间通信的宽带系统

2．4．3 各信道性能的仿真

2．5 本章小结

第三章 车辆作为中继的信息广播喷泉传输方案

3．1 引言

3．2 系统模型环境

3．3 安全信息的喷泉广播传输方案

3．4 最佳广播跳数分析

3．5 仿真结果

3．5．1 理论最佳中继位置有车终端时的仿真

3．5．2 车辆实际位置分布时的仿真

3．5．3 级联瑞利信道下的仿真值

3．6 本章小结

第四章 路边设施作为中继的信息广播喷泉传输方案

4．1 引言

4．2 城市路口环境下车-路-车中继通信模型

4．3 理论分析

4．4 仿真结果与分析

4．4．1 目的端车辆位于源端的直后侧时

4．4．2 目的端与源端位于转角处的两侧时

4．5 本章小结

第五章 全文总结和下一步工作

5．1 本文工作总结

5．2 进一步的研究工作

致谢

参考文献

附录