基于LTE D2D的V2V通信无线资源分配算法研究

摘要

随着城市道路愈发拥堵、交通事故频发，人们对智能交通、智慧城市的诉求也愈加强烈，本论文在这个大背景下，对车与车之间（Vehicle-to-Vehicle， V2V）的互联通信问题进行研究。当前应用于车辆自组织网络中的IEEE802.11p协议虽然符合智能交通系统中的相关应用要求，但是它存在可扩展性低、通信可靠性差以及时延不可控等缺点。一些专家学者通过分析验证，提出了在蜂窝系统中引入设备到设备（Device-to-Device，D2D）通信模式去对 V2V通信网络进行设计的思路。由于无线资源的复用，不可避免地会引入通信干扰，而如何抑制干扰去更好地支持 V2V通信服务，有两个很重要的方面需要考虑，一个是通信频谱资源分配问题，另一个是功率控制问题。现有研究模型主要是基于静态的通信场景而建立，对用户终端的动态性考虑较少；而在本论文将要研究的通信场景中，申请 V2V通信的车辆节点处于一种动态变化的过程中，现有资源分配算法与功率控制算法并不能够很好地应用到所要研究的问题当中去。
　　在本论文的第三章中，对道路上的交通流状态进行了简单建模，并把它们划分为三种不同的状态：饱和交通流、非饱和交通流以及稀疏交通流。由于道路上申请 V2V通信的车辆数量较多，而现有系统中的通信资源又很有限，为了能够让更多的 V2V链路获得通信资源，设计了一种基于交通流特征动态分组的资源分配方法。最后通过实验仿真对比，得出本论文所设计的资源分配算法在运行时间以及通信频谱效率等性能指标上，要明显优于贪婪分配算法与随机分配算法，而这些性能指标对于复杂多变的 V2V通信链路环境和现如今频谱资源匮乏的状态显得尤为重要。
　　在对V2V链路进行通信资源分配的过程中，是在假设V2V发射功率值确定的情况下对 V2V通信链路进行具体资源块复用选择，并没有对它们的功率控制问题进行考虑，在这个阶段主要是让各条 V2V链路能够获得相应的通信资源，进而可以进行复用通信。因此在第三章研究的基础上，在本论文第四章中对 V2V通信的功率控制问题进行了研究，并且给出了一种新的功率控制算法。最后通过实验仿真，得出所设计的功率控制算法相比于固定功率控制策略而言，能够使得蜂窝通信所受到的通信干扰值更小，而 V2V通信链路所获得的通信容量值与功率效用值更高。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 课题研究现状与分析

1.3 论文主要内容及安排

第2章 LTE系统及D2D通信介绍

2.1 引言

2.2 LTE系统概述

2.3 LTE系统下的D2D通信

2.4 基于LTE D2D的V2V通信

2.5 本章小结

第3章 V2V通信资源分配算法设计

3.1 引言

3.2 系统模型

3.3 V2V通信资源选择

3.4 交通流状态的划分

3.5 基于交通流特征的V2V资源分配算法

3.6 算法仿真与结果分析

3.7 本章小结

第4章 V2V通信功率控制算法设计

4.1 引言

4.2 系统模型

4.3 基于交通流特征的V2V功率控制算法

4.4 算法仿真与结果分析

4.5 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

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致谢