融合VLC和LTE-D2D技术的异构车联网车辆间通信链路资源分配研究

发布时间：2020-07-03 18:41

【摘要】：随着汽车行业的飞速发展,车辆逐渐成为能够提供智能化驾驶和信息服务的智能终端,通过车联网(Internet of Vehicle,IoV)与外界实现实时、高速的数据交互。然而交通、车联网技术发展与车辆数目增长的不平衡,当前的车联网技术应用于城市道路车辆间通信(Vehicle to Vehicle,V2V)场景时,因车辆密度过高导致通信频谱资源短缺,引发数据包的碰撞进而导致通信出现拥塞,影响车联网系统整体性能,特别是车联网中安全信息的传输。为解决上述问题,随着移动通信技术的不断发展,LTE-D2D技术被应用于V2V场景,本文以LTE-D2D技术作为车辆间的基础通信手段,结合车辆自身照明系统,利用车辆的LED车灯并配备可见光接收机,实现车辆间的VLC通信,提出了基于LTE-D2D和VLC的融合通信方案。其中,LTE-D2D采用共享模式,通过复用蜂窝上行用户的频谱资源实现通信,在蜂窝上行用户和车辆的LTE-D2D发生干扰时,系统通过将VLC作为车辆间通信的辅助链路,替换原有的LTE-D2D链路,以减少系统内的干扰,提升整体性能。本文首先分别针对城市道路环境中的LTE-D2D车辆间通信系统和VLC通信系统进行建模和仿真,针对LTE-D2D车辆间通信系统,分析了蜂窝上行用户和车辆用户之间的干扰,分别针对LTE-D2D的车辆间通信场景吞吐量与车辆间距离和系统内车辆数目的关系进行仿真和分析;对于VLC系统,分析了城市道路上可见光通信信道的直流增益,针对VLC车辆间通信场景误码率和吞吐量与车辆间距离和系统内车辆数目关系进行仿真和分析。然后,本文分别针对单一基站和多基站情形下的LTE-D2D和VLC的融合通信方案进行了设计,针对单一基站和多基站情形下,由于车辆的运动导致系统容量发生的波动变化,分别设计了基于地理位置信息的分布式链路门限控制算法(GLIB-DLTCA)和基于车辆行驶状态的跨区切换维护算法(VDSB-CCMA),以增强系统的稳定性。在本文的最后,分别对单一基站和多基站两种情形下的LTE-D2D和VLC的融合通信方案进行了仿真,验证了融合通信系统在单一基站和多基站城市车辆直行双向场景下的系统性能,同时通过仿真的方式对增强系统的稳定性的两种算法进行了验证,仿真结果表明,本文提出的融合通信方案及算法方案能够较好的实现设计效果,GLIB-DLTCA和VDSB-CCMA算法能够在一定程度上提升系统的整体性能,优化频谱资源分配结果,提升系统吞吐量,满足传输高时效性车联网交通安全信息的需求。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U495;TN929.5
【图文】：

专用短程通信,典型场景,领域,汽车行业

第一章绪论究背景及意义年来，随着社会经济的飞速发展，诸多行业随着物联网（Internet of Thi革命浪潮发生巨变，其中，汽车行业备受人们关注。人们对于车辆的诉传统意义上的驾驶工具，更是能够提供智能化驾驶和信息服务的智能代汽车工业的进步和电子技术的革新，推动着汽车行业向网络化，智能，也因此，车联网（Internet of Vehicle, IoV）这一概念日渐深入人心，界的研究热点。作为智能交通系统（Intelligent Transport System, ITS）分之一，车联网利用先进的人工智能，大数据，云计算和传感器芯片现车辆与车辆（Vehicle to Vehicle, V2V）、车辆与行人（Vehicle to Pedest与路边设施（Vehicle to Infrastructure, V2I）间实时高速的数据交互，即的信息交换（Vehicle to Everything, V2X）”，从而满足用户交通实时播、安全预警、车内娱乐等业务需求[1]。

通信方式,蜂窝网络,通信领域,移动通信技术

第一章绪论式启动。自此，车联网制定了 IEEE 802.11p、IEEE 1609 系列和 SAE J2735、J2一系列通信标准。近些年来，随着通信领域的蓬勃发展，以及通信领域相关组织的引领下，中国洲国家都对车联网通信展开了深入研究。其中，最具代表的是 3GPP 提出E-V2X 技术，它基于 LTE 移动通信技术演进形成，于 2015 年提出，由高通、华为唐电信等企业推动发展，它规定了 LTE-V-Cell 和 LTE-V-Direct 两种工作模式，对行车过程中有蜂窝网络覆盖和无蜂窝网络覆盖的通信场景。LTE-V-Cell 又称集，需要以基站作为控制中心，来协调整个通信过程；LTE-V-Direct 又称为分布以实现车辆与车辆之间的直接通信。

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