基于位置分区的D2D车联网无线资源分配及中继选择算法

摘要

随着智能交通的快速发展和应用，车联网技术受到了广泛的关注，目前被研究较多的车联网技术是车载自主网（Vehicular Ad-hoc Network，VANET）和第四代移动通信技术（Long Term Evolution，LTE）。VANET应用于车联网时存在扩展性低、时延不可控、没有业务服务质量（Quality of Service，QoS）保证等缺点。LTE具有低延时、传输速率快、覆盖广泛等优点，但研究表明LTE应用于车联网时存在频谱资源匮乏以及基站负载过大等问题。
　　为解决LTE应用于车联网环境下存在的问题，本文将终端直接（Device-to-Device，D2D）通信技术应用于车联网。D2D技术是在LTE系统架构下支持终端之间直接通信的技术，节点之间通过复用蜂窝用户频谱资源进行直接通信。D2D应用于车联网首先要解决车辆节点之间通信的频谱资源分配以及路由选择问题。传统情况下的D2D通信在进行资源分配和中继选择时，基站需要知道所有可能链路的信道状态信息（Channel State Information，CSI），根据CSI以及系统模型进行资源分配及中继选择。车联网环境下车辆分布密集、节点数量较多，要获取所有信道CSI会导致基站负载过大。同时节点数量较多会导致资源分配时间和中继选择时间较长。此外，车联网环境下节点通信具有频率高、数据量小等特点，因此车联网环境下节点通信对时延和可靠性要求比对容量要求更高。因此降低基站负载以及减少算法时间开销是车联网环境下无线资源分配和中继选择需要关注的重要问题。
　　本文首先分析了传统基于CSI可知的资源分配算法在车联网环境下的问题，探讨了基于地理位置分配资源的可行性。之后分析了基于地理位置分配资源存在的问题，给出了优化解决方案，提出本文基于位置分区的无线资源分配算法。最后通过仿真对比，证明了本文基于位置分区的无线资源分配算法在降低基站负载、减少无线资源分配时间等性能方面具有较大优势。
　　在此基础上，本文分析了传统基于信噪比最大的中继选择算法在车联网环境下存在的问题，探讨了基于地理位置选择中继的可行性。之后分析了基于地理位置选择中继存在的问题，给出优化解决方案，提出本文基于位置分区的中继选择算法。最后通过仿真对比，证明了本文基于位置分区的中继选择算法在降低基站负载、减少中继选择时间等性能方面具有很大优势。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题研究的现状

1.3 论文的主要工作及内容安排

第2章 LTE及D2D通信基础

2.1 引言

2.2 LTE系统关键技术

2.3 LTE系统下的D2D关键技术

2.4 本章小结

第3章 基于位置分区的D2D无线资源分配算法

3.1 引言

3.2 D2D无线资源分配系统模型

3.3 传统资源分配算法缺点和改进

3.4 基于位置分区的D2D无线资源分配算法

3.5 算法仿真和结果分析

3.6 本章小结

第4章 基于位置分区的D2D中继选择算法

4.1 引言

4.2 D2D中继选择系统模型

4.3 传统中继选择算法的缺点和改进

4.4 基于位置分区的D2D中继选择算法

4.5 算法仿真和结果分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢