[发明专利]一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法

说明书

本发明请求保护一种基于超图理论的车与车(V2V)广播资源分配方法，属于无线通信技术领域；具体步骤为：首先，为减轻频率复用带来的累积干扰，根据超图理论构建干扰超图，之后为避免半双工约束导致的数据包丢失，通过二重着色原理进一步改进干扰超图，为用户寻找可以复用的信道资源，最后为使信道资源得到充分的利用，提出了基于超图的二重着色算法。

技术领域

本发明属于智能交通领域，具体是一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法。

背景技术

V2V通信在交通安全、辅助驾驶和智能交通系统等方面发挥了重要作用。在车辆密集的场景下，当车辆周期性地广播信标消息，例如车辆的位置、速度、转向等，提升了车辆之间相互感知的能力、很大程度上降低了驾驶人员的视线盲区导致的安全隐患，从而避免交通事故的发生。本发明首先通过构建干扰超图减轻累积干扰带来的影响；其次通过二重着色原理减轻半双工约束导致的数据包丢失；最后通过基于超图的二重着色算法使信道资源得到充分利用。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高信标消息的可靠性，提高数据包接收率和降低更新时延的基于超图理论的V2V广播资源分配方法。本发明的技术方案如下：

一种基于超图理论的V2V广播资源分配方法，其针对城市道路场景，存在N辆车向周围邻居车辆广播合作意识消息CAM，并服从空间泊松分布，资源分配方法包括以下步骤：

步骤1、基站进行集中式的半静态调度(SPS)基站在一个或多个传输周期组成的每个SPS周期的开始处将预定义的资源分配给用户，资源分配方案在SPS周期的每个传输周期内保持不变,以最大化成功传输的V2V链路数量为目标建立模型；

步骤2、基站构建干扰超图的步骤；包括寻找相邻车辆列表的步骤，寻找独立干扰者的步骤和寻找累加干扰者的步骤；

步骤3、通过二重着色原理改进干扰超图的步骤，改进在于：为V2V链路分配信道和时隙的问题映射成图顶点着色问题，将为顶点分配子帧和信道看作为顶点分配两种颜色，从而将信道和子帧的分配转化为顶点二重着色问题，着色问题将直接冲突和间接冲突对应到顶点着色问题的主色和副色上；

步骤4、基于二重着色算法为干扰超图着色，根据图中顶点的度数不断将超图分解，从不断分解的超图中得到点的一种排序。然后再从点排序的相反顺序不断地对相应点进行着色。

进一步的，所述步骤1基站对V2V用户进行统一资源调度，以最大化成功传输的V2V链路数量为目标建立模型，具体包括：

定义一个二进制的变量表示基站将子帧t分配给车辆j，车辆j在子帧t中充当TX发送用户，则反映它在子帧t中充当RX接收用户，定义表示基站将第t个子帧中的第f个子信道分配给车辆j；

RX_m用户m在第(t,f)个时频资源中从TX_j处接收到的信干噪比表示为：

P_tx表示发射车辆TX广播消息时的固定功率，表示TX到RX的信道增益，因为在快速的移动车辆中，精确的CSI不容易获取，因此只考虑路径损耗和大尺度衰落，σ²表示噪声，表示为同频干扰；

表示车辆能解码数据包的最小信干噪比，只有当满足(2)时，接收车辆才能正确解码数据包；

目标是设计一种资源分配方案，其中每个车辆在满足延迟要求的同时尽可能成功地向相邻用户广播安全消息；

一个传输周期内成功解码信号的数量可以表示为：