基于MIMO平台的车联网实时可靠通信算法设计与实现

摘要

车联网(IoV，Internet of Vehicles)主要基于车辆自组织网络(VANET，VehicularAd-hoc NETwork)，是一种多跳的、无中心的、自组织的网络。为了在车联网环境中保证车辆间通信的实时性和可靠性，本学位论文基于多输入多输出(MIMO，Multiple-InputMultiple-Output)平台，设计与实现实时可靠通信算法。首先从车联网整体网络系统角度出发，为介质访问控制(MAC，Media Access Control)层选定可靠、时延有限的专用多信道MAC(DMMAC，Dedicated Multi-channel MAC)，并从时延影响方面提出相应的分析模型，用于指导预留时隙(SFR，Slot for Reservation)的设置;接着基于DMMAC提出实现算法，结合MIMO技术将DMMAC优化为增强型DMMAC(E-DMMAC，Enhanced DMMAC)，以对物理层和MAC层进行联合优化;最后再从车与车(V2V，Vehicle-to-Vehicle)通信的角度着手，在MIMO平台上设计了点对点通信算法，实现了MIMO平台之间的点对点数据通信，进行了实时性和可靠性测试，测试结果表明提出的通信算法在实时性和可靠性方面能够很好地适应车联网环境。
　　全文共分为五章，安排如下:第1章介绍本学位论文的研究背景以及课题研究意义，并讨论当前国内外研究现状。第2章对基于MIMO的车联网进行分析。第3章设计基于DMMAC协议的算法并将其实现。第4章给出基于MIMO平台的实时可靠通信算法设计并予以实现。第5章对全文工作进行总结，并对下一步研究进行展望。

目录

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摘要

图表目录

缩略语

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容及章节安排

第2章 基于MIMO的车联网研究场景

2．1 车联网系统结构

2．2 车联网标准及MAC协议

2．2．1 车联网相关标准

2．2．2 车联网MAC协议

2．3 MIMO技术概述

2．3．1 MIMO技术

2．3．2 MIMO-OFDM

2．4 MIMO技术用于车联网

2．4．1 车联网中使用MIMO的原因

2．4．2 车联网中使用MIMO的挑战

2．5 本章小结

第3章 基于DMMAC协议的算法设计及其实现

3．1 背景介绍及相关工作

3．2 VANET中的DMMAC协议介绍

3．2．1 DMMAC概述

3．2．2 预留BCH过程

3．2．3 确定ABFL的机制

3．2．4 动态重预留过程

3．3 分析模型的建立

3．3．1 模型假设

3．3．2 模型描述

3．4 仿真及分析

3．4．1 仿真说明与参数

3．4．2 仿真结果与分析

3．5 基于DMMAC的算法实现

3．5．1 基于DMMAC的整体实现算法

3．5．2 接收到邻居节点FI内容后的处理算法

3．5．3 ABFL确定算法

3．5．4 预留BCH的过程算法

3．6 与MIMO平台结合的优化

3．6．1 与MIMO平台结合的分层优化

3．6．2 与MIMO平台结合的跨层联合优化

3．7 本章小结

第4章 基于MIMO平台的实时可靠通信算法设计及其实现

4．1 MIMO平台介绍

4．2 平台间点对点通信基础方案的设计与实现

4．3 平台间点对点通信算法的设计

4．3．1 算法方案的设计

4．3．2 算法方案评估

4．3．3 实时可靠通信指标设计

4．4 基于MIMO平台的实现

4．4．1 实现过程和结果

4．4．2 实现结果分析

4．5 本章小结

第5章 总结和展望

5．1 研究工作总结

5．2 进一步工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果