[发明专利]一种基于动态分簇的V2X高速车载信息传输方法

说明书

本发明公开了一种基于动态分簇的V2X高速车载信息传输方法，其特征在于，包括如下步骤：1）构建动态调整车辆集群的分簇算法；2）簇头的选举；3）计算信道利用率；4）计算等待时延；5）计算簇内传输时延；6）计算簇间一次中继传输时延；7）计算簇间二次中继传输时延；8）计算基站广播传输时延。这种方法能提高信道利用率、降低网络传输压力、降低通信时延。

技术领域

本发明涉及智能交通、V2X通信技术，具体是一种基于动态分簇的V2X高速车载信息传输方法。

背景技术

随着汽车数量的不断增多以及车联网技术的不断发展，车载短距通信(Vehicle-to-Everything，简称V2X)成为智能交通系统车联网的重要组成部分，V2X通过车辆与基础设施(Vehicle-to-Infrastructure，简称V2I)的通信，以及车辆和车辆(Vehicle-to-Vehicle，简称V2V)的通信，共享车载信息缓解交通压力。

然而，由于网络容量有限，为了缓解通信压力减少外界的干扰和传输过程时延，分簇的概念便被应用于车载网，主要目的是在移动状况下实现集群结构的相对稳定，通过对车辆分簇减少对网络拓扑的消耗，针对信道资源浪费问题提高信道利用率，但是静态网络节点的分簇机制不适合快速变化的高速车载网络，同时瑞利信道也难以准确描述动态的时变车载通信信道。

因此，在动态分簇算法下的V2X通信时，怎样采用更加适合高速时变车载信息的信道模型，选择更优中继协作传输减少时延是本领域技术人员需要考虑的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于动态分簇的V2X高速车载信息传输方法。这种方法能提高信道利用率、降低网络传输压力、降低通信时延。

实现本发明目的的技术方法是：

一种基于动态分簇的V2X高速车载信息传输方法，包括如下步骤：

1)构建动态调整车辆集群的分簇算法：假设高速公路单向车道旁的某基站BS附近有m辆车，其中m＝1,2,...,i，i为自然数，车辆分簇的标准为相邻车辆之间的跟车距离之差不大于安全车距，且簇的覆盖范围在车辆通信传输半径R内即所有车辆跟车距离之和小于通信传输半径，如公式(1)所示：

其中，w为一个簇内车辆数，w＝1,2,...,j，j为自然数，d_min为安全车距，D_i为第i辆车与前车的跟车距离、D_i＝d_min+Δv·τ，τ表示通信延迟间隔，速度差Δv＝|v_i-v_i-1|，v_i表示第i辆车的速度，D_i+1为第i辆车的前车与前车的跟车距离；

2)簇头的选举：选择簇头车辆时综合考虑车辆间移动相似度和基站与车辆间的信息传输速率，首先如果一个簇头车辆拥有更高的相对移动性因子，那么这个簇头与簇内车辆呈现出更相似的移动规律，簇结构越稳定，移动相似性函数M(i,j)如公式(2)所示：

M(i,j)＝V(i,j)×A(i,j)  (2)，其中，任意两节点间的速度相关性函数v_max是车辆限行的最高速度，任意两节点间的加速度相关性函数a_max是车辆限行的最高加速度，假设所有的通信链路服从瑞利衰落，采用一阶自回归函数获取时变信道参数，考虑高速车辆之间的移动特性和信道估计误差，信道增益计算如公式(3)所示：