車聯(lián)網(wǎng)是指能夠支撐車與車(V2V)、車與人(V2H)、車與交通設(shè)施(V2I)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò),是未來智能汽車、自動(dòng)駕駛、智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施,因而近年來成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文圍繞蜂窩架構(gòu)下的車聯(lián)網(wǎng)V2V子系統(tǒng)中的移動(dòng)車輛的分簇、功率控制、信道分配等問題展開了研究,主要工作如下:一、針對V2V系統(tǒng)提出了一種基于運(yùn)動(dòng)一致性度量的分簇算法。主要工作如下:1)推導(dǎo)了用以分簇的車輛運(yùn)動(dòng)一致性度量函數(shù),建立了基于運(yùn)動(dòng)一致性度量函數(shù)的車輛分簇?cái)?shù)學(xué)優(yōu)化問題;2)提出了車輛分簇問題的瞬態(tài)分簇問題的迭代算法;3)提出了動(dòng)態(tài)簇維護(hù)問題的迭代算法。仿真表明,本文提出的基于運(yùn)動(dòng)一致性度量的分簇算法比傳統(tǒng)的DGMA算法性能有所提升。二、研究了V2V系統(tǒng)保證蜂窩用戶基本速率需求條件下的V2V用戶和速率最大化的用戶功率分配問題。主要工作如下:1)建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)優(yōu)化問題,提出了基于DC分解的V2V用戶功率分配迭代算法;2)針對相應(yīng)的干擾簡化功率分配問題,使用KKT條件給出了基于拉格朗日函數(shù)的迭代算法。最后還通過仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所提算法的有效性。三、研究了V2V多天線系統(tǒng)保證V2V用戶基本速率需求條件下的蜂窩用戶和速率最大化的用戶功率分配問題。主要工作如下:1)推導(dǎo)了蜂窩用戶和V2V用戶遍歷速率的下界;2)在滿足V2V遍歷速率下界需求的條件下,以蜂窩用戶的和速率為目標(biāo)函數(shù),建立了功率分配問題。仿真表明,本文提出的功率控制方案與固定功率方案相比,V2V用戶速率大大提升。四、研究了V2V系統(tǒng)保證V2V用戶QoS需求條件下的并發(fā)V2V用戶傳輸數(shù)量最大化的信道分配問題。主要工作如下:1)將V2V用戶的QoS需求條件轉(zhuǎn)化為一個(gè)矩陣的譜半徑需求條件;2)在滿足V2V用戶QoS需求的條件下,以最大化同時(shí)傳輸?shù)腣2V用戶數(shù)量為目標(biāo)函數(shù),建立了基于最小譜半徑增量的優(yōu)化問題,并給出了優(yōu)化問題的迭代解法。仿真表明,本文提出的基于最小化譜半徑增量的信道資源分配算法與傳統(tǒng)的NF方案相比,在容納相同數(shù)量的V2V用戶時(shí)占用了更少的資源塊數(shù)目。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U495
【部分圖文】：

圖 1-1 V2V 通信但是，這些協(xié)議必須是在了解相鄰車輛的通信狀態(tài)的基礎(chǔ)上，由于缺乏集中，因此很難實(shí)現(xiàn)。另一方面，蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠廣泛的覆蓋車輛節(jié)點(diǎn)，對于高速輛，蜂窩網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)可靠 V2V 通信的關(guān)鍵思想。第四代蜂窩網(wǎng)絡(luò)（4G）能支持 V2V 通信，LTE V2V 代表了最新通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，能夠支持低延遲和據(jù)傳輸?shù)能囕d用戶設(shè)備。LTE V2V 標(biāo)準(zhǔn)引入了一個(gè)增強(qiáng)的設(shè)備到設(shè)備（D2D，以確保 V2V 用戶之間的連接，V2V 用戶可以直接使用蜂窩用戶設(shè)備的無行通信。與基于 802.11p 的 V2V 通信相比，基于 D2D 的 V2V 通信可以采用資源管理方法進(jìn)行資源調(diào)度，從而避免了 802.11p 協(xié)議中由于 CSMA 機(jī)制引擁塞和沖突。車聯(lián)網(wǎng)是第五代蜂窩網(wǎng)絡(luò)（5G）的關(guān)鍵應(yīng)用場景之一，在設(shè)計(jì)得到了業(yè)界的廣泛重視，其中 V2V 通信是車聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)，3GPP 標(biāo)準(zhǔn)也針對 V2V 通信技術(shù)進(jìn)行了大量的討論和研究，并將研究進(jìn)展和成果不斷更準(zhǔn)化技術(shù)報(bào)告 TR38.885 中。

在文獻(xiàn)[18]中，作者考慮到 V2V 用戶和蜂窩用戶的 QoS 要求，提出了一種用于V2V 通信的資源塊分配方案，其中 V2V 用戶的資源塊分配必須是正交的。在文獻(xiàn)[19]中，作者提出了一種兩階段的資源塊分配算法，允許 V2V 用戶的非正交接入，利用Perron-Frobenius 理論設(shè)計(jì)了資源塊共享算法。然而，在上述的這些文獻(xiàn)中，所有的用戶終端和基站都只配備了一根天線，而忽略了多天線的優(yōu)勢。此外，上述文獻(xiàn)都假定基站知道所有相關(guān)通信用戶終端的的信道狀態(tài)信息（CSI），但是實(shí)際上，向基站上報(bào) V2V 通信鏈路的 CSI 會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量額外開銷。在文獻(xiàn)[20]中，作者考慮了多天線的用戶終端以及單輸入多輸出（SIMO）傳輸，研究了大規(guī)模 MIMO 的 D2D 網(wǎng)絡(luò)中上行頻譜效率。在文獻(xiàn)[21]中，作者研究了在滿足 D2D 用戶 SINR 需求的約束條件下，基于最小化 D2D 用戶傳輸功率的功率控制問題，但是忽略了蜂窩用戶的性能表現(xiàn)。1.3 論文研究內(nèi)容1.3.1 論文研究思路

因而很難得到瞬時(shí)的信道狀態(tài)信息，并且浪費(fèi)大量資源來估I 的做法是極其效率低下的。在實(shí)際的車輛交通通信環(huán)境中，瞬時(shí)全局信道狀態(tài)信息是很難獲得種功率控制方案，放寬了對全局信道狀態(tài)信息的要求，研究了 V2戶基本速率需求條件下的 V2V 用戶和速率最大化的用戶功率分配作包括：建立了車輛分簇、信道復(fù)用以及信道干擾的 V2V 系統(tǒng)模V2V 用戶和速率最大化的數(shù)學(xué)優(yōu)化問題，提出了基于 DC 分解的 V2代算法；然后，對功率分配目標(biāo)函數(shù)中的干擾進(jìn)行相應(yīng)的簡化，并化功率分配問題，使用 KKT 條件給出了基于拉格朗日函數(shù)的迭代復(fù)雜度。最后還通過仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提算法的有效性。統(tǒng)模型統(tǒng)節(jié)點(diǎn)
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本文編號：2877413