认知车联网双向通信中继策略及资源优化

To improve efficiency and robustness of the two-way communication system in cognitive vehicular networks, relay strategy and resource optimization is studied in spectrum overlay and underlay two models. Firstly, the channel of vehicle-to-vehicle(V2V)，the rapidly changing communication topology and communication with primary user interference threshold limit in spectrum underlay model will be analyzed. And then, forwarding strategy of relay node in cognitive vehicular networks, including will be proposed, including forwarding protocol, the modulation and encoding method of relay signal, and the corresponding soft combination decoding method. On this basis, the method of resource optimization with feedback of different channel state information will be researched, including power allocation, optimal relaying, beamforming and antenna selection. The innovation of this topic lies changing inter vehicle communication to communication between regions with the help of information transmission and cooperative processing between vehicles; optimizing system performance in whole communication based on Max-min criterion in rapidly changing communication topology ; resource optimization with interference threshold limit and V2V channel state information. Researches will help to put forward the proposal of standardization with independent intellectual property rights and to promote the development and application vehicular networks.

课题研究认知车联网双向通信系统中机会式和覆盖式两种频谱共享模式下的中继转发策略和资源优化措施，以提高传输的高效性和增强通信的鲁棒性。首先，对车联网中移动车辆到车辆(V2V)的信道、快速变化的通信拓扑结构和覆盖式频谱共享模式下受主用户干扰门限限制的通信场景进行分析。在此基础上，研究认知车联网中继节点的转发策略，包括中继转发协议，中继信号的调制及编码方法和对应的软合并解码算法等。在确定转发策略后，研究利用不同的信道状态信息进行有限反馈的资源优化措施，包括选择中继、功率分配以及波束成形和多天线选择算法等。课题的创新点在于应用车节点信息传递协作处理手段，将移动的车辆通信转化为相应区域的通信；在快变的通信拓扑结构中利用Max-min准则优化整个通信过程的性能；利用条件受限的优化算法和V2V的信道状态，对资源进行优化。课题研究有助于提出具备自主知识产权的关键技术标准化提案，促进车联网通信的发展与应用。

为解决车联网在高密度车节点和高密度信息传输场景下，频谱资源匮乏以及传输性能受限的问题，主要基于两种认知通信模式：机会式频谱共享(Spectrum Overlay)模式和覆盖式频谱共享(Spectrum Underlay)模式，对AF和DF转发模式下的车联网双向中继系统中涉及的中继转发策略、资源优化技术以及与本课题相关的车联网传输协议，信号分集接收技术以及协能传输技术进行了研究。对于Overlay模式，主要研究如何感知频谱主用户是否利占用频谱，在检测完之后，从用户的传输将不受限，因此对频谱感知的认知网络中能量效率的优化进行了研究，提出一种认知网络中提高EE的最优方案；在资源优化上，主要对功率的优化分配、OFDM的子载波分配以及自适应调制方式等进行了研究，提出了最优功率分配及子载波分配方案以及自适应调制传输方案；对于Underlay模式下的信号传输，研究了从系统功率受限情况下如何进行资源的优化，提出功率和子载波的优化方案；考虑到西部偏远地区架设的路基设备，其电力供应是比较棘手的问题，因此对协能传输进行了研究，通过车辆的能源对路基设备进行能源供给，提出了认知车联网系统中协能传输的最优传输方案和波束成形设计方案；考虑车载自组织网的动态特征，对车联网相关的传输协议进行了研究，提出一系列能提高车载自组织网络性能的路由算法和协议。