[发明专利]一种基于信噪干扰比的车载网可靠性分析方法

权利要求书

1.一种基于信噪干扰比的车载网可靠性分析方法，其特征在于，步骤如下：

一、首先对分析模型做出如下假设：

假设1、所有的车辆都有DSRC通信装置，且发送功率和车长均相等；

假设2、车辆服从泊松分布；

假设3、衰减信道和碰撞对可靠性的影响是相互独立的；

假设3、衰减信道采用Nakagami模型；

假设4、干扰节点和发送节点之间的距离不大于给定的I_max，通常I_max＞＞r_E,其中r_E表示节点的感知距离；

二、基于上述假设，构建一维车载网广播分析模型，步骤如下：

步骤1.计算只考虑碰撞情况下，信噪干扰比SINR小于阈值θ的概率，由于噪声与干扰功率相比较小，因此，SINR弱化为SIR；

步骤1.1.根据给定的通信参数和信干比阈值θ，计算使得SIR小于阈值的最大干扰距离，但是最大干扰距离不超过给定上限I_max；

干扰分三种情况：

第一种情况，在发送节点感知范围之外的左右两边至少一个干扰节点发送就会导致SIR小于阈值θ；D_Imax-1表示接收者和阴影区域中最远的干扰者之间的距离；D_Imax-1计算如下：

其中，P_t是信号发送功率，η是发送者确定的常量，d₀是通信中给定参考距离，d_s是发送节点O和接收节点U之间的距离，α是路径丢失指数；最大干扰距离不超过给定上限I_max，因此，D_Imax＝min(D_Imax-1,I_max)；

此时，SIR小于阈值θ的概率如下：

其中，p_t表示稳态下阴影区域中节点发送数据包的概率，β表示车辆密度，e是自然数，N_ht是隐藏终端区域的长度；

其中，r_E是发送节点的感知范围；

第二种情况，在发送节点感知范围之外的左右两边至少同时有一个干扰节点发送就会导致SIR小于阈值θ；D_Imax-2是接收者和最远的干扰者之间的距离，D_Imax-2的计算如下：

此时，SIR小于阈值θ的概率如下：

其中，是右边隐藏终端区域的长度，是左边隐藏终端区域的长度，如下：

第三种情况，在发送节点感知范围之内的左右两边至少一个干扰节点发送会导致SIR小于阈值θ；此时，SIR小于阈值θ的概率如下：

其中，π₀表示稳态时一个节点发送数据包的概率，N_cc表示在发送节点感知范围r_E之内干扰区域的长度，如下：

N_cc＝min(D_Imax,r_E-d_s)+min(D_Imax,r_E+d_s)

步骤2.计算只考虑Nakagami衰减信道影响下SINR小于阈值θ的概率，在不考虑干扰的情况下，SINR弱化为SNR；

已知

其中，P_r是接收功率，N是底噪的平均功率；

步骤2.1.把SNR的公式应用到Nakagami衰减的分布中，SNR小于阈值θ的概率为：

其中，m是Nakagami衰减模型的衰落参数，Γ(m)是伽马函数，ω是在接收距离d_s处的平均接收功率；

步骤2.2.根据路径衰减法则，有：

其中，P_th是载波监听阈值，α是路径丢失指数；

步骤2.3.因此，得到只考虑Nakagami信道衰减情况下SNR小于阈值θ的概率为：

步骤3.计算同时考虑信道衰减和信号碰撞影响下，SINR小于阈值θ的概率如下：

步骤4.基于上述模型，对车载网的可靠性指标PRR 进行评估，具体过程如下：

步骤4.1.计算在接收功率大于阈值条件下，SINR小于阈值θ的概率为：

步骤4.2.计算在接收功率大于阈值条件下，SINR的概率密度函数(PDF)：

其中，变量s表示信噪干扰比；

步骤4.3.根据实际测量中获取的帧错误率FER，FER是信噪比的函数，计算单个节点成功接收一个车辆发送的数据包的概率PRP：

步骤5.基于上述模型，对车载网的可靠性指标PRR进行评估，具体过程如下：