一種多對多通信網絡的資源分配方法及裝置與流程
2023-05-25 01:07:11 4
本發明涉及通信資源分配
技術領域：
，特別是涉及一種多對多通信網絡的資源分配方法。
背景技術：
：多對多通信網絡，是指在沒有中心節點控制的多節點網絡中，不同節點的用戶利用一定的資源將消息廣播給其他節點的用戶的通信。例如，車聯網和無人機網等動態網絡就是採用的多對多的通信方式。現有技術中，對於採用多對多通信方式的動態網絡(以下簡稱多對多通信網絡)，在進行通信過程中需要高效的分配通信資源，讓多個用戶沒有碰撞的將消息廣播給其他人。通信資源主要是指時間資源和頻率資源，即時隙資源和頻帶資源。目前，常用的資源分配方法，包括：同步方案，具體方案是：不同節點的用戶需要在一個規定的時隙起始時刻發起廣播，且時隙終止時刻廣播結束。這樣，就會存在某一時刻，多個地理位置分布較近的用戶同時發起通信，如果使用的頻率相同，就存在同頻信號的幹擾問題。技術實現要素：本發明實施例的目的在於提供一種多對多通信網絡的資源分配方法及裝置，以實現不同區域的相鄰用戶之間不存在通信信號幹擾。具體技術方案如下：一種多對多通信網絡的資源分配方法，所述方法包括：預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域，並為每個子區域分配固定的可用頻帶；位於每個子區域的用戶獲得對應的通信頻帶；每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收。可選的，所述預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域的步驟，包括：根據滿足最低信幹噪比需求，計算所述地理區域的最大距離；根據所述最大距離，將所述地理區域劃分為預設數量個子區域。可選的，所述最大距離的具體表達為：其中，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，γT是所述最低信幹噪比，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。可選的，所述每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收的步驟，包括：用戶k以概率qk選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；其中，Nk為所述用戶k的信息廣播時延要求的時隙個數。可選的，所述方法還包括：已進行信息廣播和接收的用戶檢測發送信息是否成功的步驟和檢測接收信息是否解調成功的步驟；未進行信息廣播和接收的用戶或發送信息失敗的用戶，重新按所述預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；發送信息成功的用戶接收信息並解調。可選的，所述已進行信息廣播和接收的用戶接收到的信息yk，具體表達為：其中，gki是從用戶i到用戶k的信道，si是用戶i發送的功率歸一化調製符號，p是用戶i的發送功率，nk是用戶k接收到的噪聲，K為用戶的個數，ui表示用戶i是否在當前時隙廣播信息，若是，ui值為1，若否，ui值為0；所述檢測發送信息是否成功的步驟，包括：當uk＝1時，即所述用戶k在當前時隙發送了信息，根據接收到的信息yk判斷是否存在其他用戶的幹擾，如果沒有，則發送信息成功，否則，發送信息失敗；所述檢測接收信息是否解調成功的步驟，包括：當uk＝0時，即所述用戶在當前時隙沒有發送信息，在所述用戶k接收到的信號中，至少存在一路信號的信幹噪比滿足預設條件時，確定解調成功，否則解調不成功。可選的，所述根據接收到的信息yk判斷是否存在其他用戶的幹擾步驟，包括：所述已進行信息廣播和接收的用戶接收到的信息yk在消除自身幹擾後，得到的信息為具體表達為：在時，判定為不存在幹擾；在時，判定為存在幹擾；所述在所述用戶k接收到的信號中，至少存在一路信號的信幹噪比滿足預設條件時，確定解調成功，否則解調不成功，包括：在所述用戶k接收到的信號中，至少存在一路信號l使得所述用戶k的信幹噪比γk不小於所述最低信幹噪比γT，確定解調成功，否則解調失敗；其中，其中，dkj表示用戶j到用戶k的通信距離，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，uj表示用戶j是否在當前時隙廣播信息，若是，uj值為1，若否，uj值為0，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。一種多對多通信網絡的資源分配裝置，所述裝置包括：劃分模塊，用於預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域，並為每個子區域分配固定的可用頻帶；獲得模塊，用於位於每個子區域的用戶獲得對應的通信頻帶；處理模塊，用於每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收。可選的，所述劃分模塊，包括：計算子模塊，用於根據滿足最低信幹噪比需求，計算所述地理區域的最大距離；劃分子模塊，用於根據所述最大距離，將所述地理區域劃分為預設數量個子區域。可選的，所述最大距離的具體表達為：其中，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，γT是所述最低信幹噪比，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。優選的，所述處理模塊，具體用於：用戶k以概率qk選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；其中，Nk為所述用戶k的信息廣播時延要求的時隙個數。可選的，所述裝置還包括：檢測模塊，用於已進行信息廣播和接收的用戶檢測發送信息是否成功和檢測接收信息是否解調成功；重新處理模塊，用於未進行信息廣播和接收的用戶或發送信息失敗的用戶，重新按所述預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；發送信息成功的用戶接收信息並解調。可選的，所述已進行信息廣播和接收的用戶接收到的信息yk，具體表達為：其中，gki是從用戶i到用戶k的信道，si是用戶i發送的功率歸一化調製符號，p是用戶i的發送功率，nk是用戶k接收到的噪聲，K為用戶的個數，ui表示用戶i是否在當前時隙廣播信息，若是，ui值為1，若否，ui值為0；所述檢測模塊，包括：第一檢測子模塊和第二檢測子模塊；第一檢測子模塊，用於當uk＝1時，即所述用戶k在當前時隙發送了信息，根據接收到的信息yk判斷是否存在其他用戶的幹擾，如果沒有，則發送信息成功，否則，發送信息失敗；第二檢測子模塊，用於當uk＝0時，即所述用戶在當前時隙沒有發送信息，在所述用戶k接收到的信號中，至少存在一路信號的信幹噪比滿足預設條件時，確定解調成功，否則解調不成功。可選的，所述第一檢測子模塊，具體用於：所述已進行信息廣播和接收的用戶接收到的信息yk在消除自身幹擾後，得到的信息為具體表達為：在時，判定為不存在幹擾；在時，判定為存在幹擾；所述第二檢測子模塊，具體用於：在所述用戶k接收到的信號中，存在一路信號l使得所述用戶k的信幹噪比γk不小於所述最低信幹噪比γT，確定解調成功，否則解調失敗；其中，其中，dkj表示用戶j到用戶k的通信距離，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，uj表示用戶j是否在當前時隙廣播信息，若是，uj值為1，若否，uj值為0，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。本發明實施例提供的一種多對多通信網絡的資源分配方法及裝置，根據預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域，並為每個子區域分配固定的可用頻帶；從而實現了通信區域的劃分。位於每個子區域的用戶獲得對應的通信頻帶；每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收。進而，不同區域的相鄰用戶使用劃分的固定頻帶進行通信，因此實現了相鄰用戶之間通信不存在幹擾，解決了現有技術中多個用戶地理位置分布較近的用戶同時發起通信可能存在同頻信號的幹擾問題。因此，達到了實現不同區域的相鄰用戶之間不存在通信信號幹擾的目的。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配方法的一種流程示意圖；圖2為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配方法的另一種流程示意圖；圖3為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配裝置的一種結構示意圖；圖4為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配裝置的一種結構示意圖。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。參見圖1，圖1為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配方法的一種流程示意圖，所述方法包括步驟：S101，預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域，並為每個子區域分配固定的可用頻帶。可以理解的是，多對多通信網絡所在的地理區域範圍可能會很大，本發明實施例中可以預先對地理區域進行劃分為子區域，並且為每個子區域分配固定的通信頻帶，子區域的範圍可以是相等的，也可以是不相等的，本發明實施例在此不對其進行限定。示例性的，行駛的車輛所在的地理區域為500米，預先劃分為5個子區域，並為每個子區域分配固定的通信用的頻帶，子區域和為子區域分配的可用頻帶之間的關係如表1所示。另外，子區域的通信頻帶可以是相同的也可以是不相同的。在區域之間的頻帶不相同的時候，不同區域內用戶的傳輸信號不存在幹擾。表1子區域1子區域2子區域3子區域4子區域5通信頻帶(KHz)100-150150-200200-250100-150150-200本發明實施例中，可以根據滿足最低信幹噪比需求，計算子區域的最大距離；根據最大距離，將地理區域劃分為預設數量個子區域。可以理解的是，在計算出來最大距離以後，子區域的範圍均在最大距離內。根據滿足最低信幹噪比的需求原則可知，在最大通信距離內的所有用戶都能滿足最低信幹噪比需求，從而保證了子區域的通信質量。可以理解的是，區域的邊緣用戶距離其他用戶的距離為最遠，所以在保證邊緣用戶通信等於最低信幹噪比需求的情況下能夠保證邊緣用戶的正常通信。具體的，在邊緣用戶通信等於最低信幹噪比需求的情況下，最大距離的具體表達為：其中，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，γT是所述最低信幹噪比，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。可以理解的是，φ、α和σ2與子區域所在的環境相關，可以直接由所在的環境進行預先設置，最低信幹噪比由用戶的接收機的性能決定，因此，用戶的接收機確定以後最低信幹噪比就可以隨之獲得；假設所有用戶發射功率相同，用戶信號發送功率是用戶的發射機發射的。示例性的，計算出來的最大距離為100米，那么子區域的距離可以是80米、70米、50米、30米或者10米，等等。本發明的實施例僅僅是示例性的，不構成對本發明實施例的具體限定。S102，位於每個子區域的用戶獲得對應的通信頻帶。可以理解的是，每個子區域可以包含多個用戶，每個用戶首先要獲得該子區域對應的通信頻帶，以便後續進行信息的廣播和接收。示例性的，子區域1對應的通信頻帶為100KHz-150KHz，子區域中的每個用戶在進入該子區域時會獲得100KHz-150KHz的通信頻帶資源。當子區域中有新的用戶加入的時候也會使用該通信頻帶。例如，在車聯網系統中，每個車輛中預先存儲每個子區域和通信頻帶的對應關係，當一輛車進入到某一子區域後，該車輛會從存儲的對應關係中獲得對應的通信頻帶。S103，每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收。可以理解的是，每個子區域中的用戶選擇一個當前的時隙，在該時隙上進行信息的廣播並接收信息，現有技術中用戶選擇時隙的方式有很多，可以採用預先分配時隙、選擇當前的任何時隙等等。本發明實施例中，可以採用每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收，具體的用戶k以概率qk選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；其中，Nk為用戶k的信息廣播時延要求的時隙個數。示例性的，用戶k當前需要發送的信息廣播時延為5ms，5ms對應的時隙個數為5，那麼用戶k將以1/5的概率選擇當前時隙進行信息廣播。因此，在時隙資源充足的情況下可以保證需要發送的信息在時延內進行發送。應用本發明圖1所示的實施例，根據預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域，並為每個子區域分配固定的可用頻帶；從而實現了通信區域的劃分，位於每個子區域的用戶獲得對應的通信頻帶；每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收。進而不同區域的相鄰用戶使用劃分的固定頻帶進行通信，因此實現了相鄰用戶之間通信不存在幹擾，解決了現有技術中多個用戶地理位置分布較近的用戶同時發起通信可能存在同頻信號的幹擾問題。因此，達到了實現不同區域的相鄰用戶之間不存在通信信號幹擾的目的。參見圖2，圖2為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配方法的另一種流程示意圖，在圖1所示實施例的基礎上，在步驟103之後增加：S104、S105；其中，S104，已進行信息廣播和接收的用戶檢測發送信息是否成功和檢測接收信息是否解調成功。可以理解的是，子區域中進行信息廣播的用戶同時會接收到信息，用戶需要根據接收到信息進行檢測發送信息是否成功，具體的，已進行信息廣播和接收的用戶接收到的信息yk，具體表達為：其中，gki是從用戶i到用戶k的信道，si是用戶i發送的功率歸一化調製符號，p是用戶i的發送功率，nk是用戶k接收到的噪聲，K為用戶的個數，ui表示用戶i是否在當前時隙廣播信息，若是，ui值為1，若否，ui值為0。可以理解的是，用戶i的接收機可以接收到K個用戶中其他的用戶發送的信息，信息中包含每一個用戶的信號發送功率p、和每一個用戶的功率歸一化調製符號si，另外由於通信信道等原因用戶的接收機還會接收到噪聲nk。另外，當uk＝1時，即用戶k在當前時隙發送了信息，可以根據接收到的信息yk判斷是否存在其他用戶的幹擾，如果沒有幹擾，則發送信息成功，否則，發送信息失敗。可選的，本發明實施例還提供了判斷是否存在其他用戶的幹擾方案，包括：已進行信息廣播的用戶接收到的信息yk在消除自身幹擾後，可以得到的信息為具體表達為：在時，判定為不存在幹擾；在時，判定為存在幹擾。可以理解的是，已進行信息廣播的用戶k除了收到其他用戶的消息還會收到自身的幹擾信息，將消除自身幹擾後的信息的平方與閾值pφdmax-α+σ2進行比較，在小於閾值時，確定為該時隙上只有用戶k進行了信息廣播，判定為不存在幹擾，則用戶k發送信息成功；在不小於閾值時，確定為該時隙上除了用戶k還存在其他的用戶也進行了信息廣播，判定為存在幹擾，則用戶k發送信息不成功。因此，實現了在用戶發送信息以後進行監聽其他用戶是否發送了信息，從而減少了發送信息碰撞的概率，提高網絡資源的利用率。本發明實施例中，檢測接收信息是否解調成功的步驟，包括：當uk＝0時，即用戶k在當前時隙沒有發送信息，在用戶k接收到的信號中，至少存在一路信號的信幹噪比滿足預設條件時，確定解調成功，否則解調不成功。可以理解的是，在用戶k沒有發送信息的時刻，會作為接收方接收其他用戶發送的信息，在所接收到的信號中，至少存在一路信號l的信幹噪比γk不小於最低信幹噪比γT，則確定解調成功，否則解調失敗；其中，其中，dkj表示用戶j到用戶k的通信距離，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，uj表示用戶j是否在當前時隙廣播信息，若是，uj值為1，若否，uj值為0，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。可以理解的是，arg表示反函數，將使得的值最大的時候對應的j，記為l；信幹噪比γk為用戶k接收到的用戶l發送的信號強度值為與其接收到的用戶其他用戶發送的信號強度值和噪聲功率之和的比值。S105，未進行信息廣播和接收的用戶或發送信息失敗的用戶，重新按所述預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；發送信息成功的用戶接收信息並解調。可以理解的是，所有未進行信息廣播和接收的用戶或者發送信息失敗的用戶，重新按照S101的步驟進行信息廣播和接收，而對於信息發送成功的用戶要進行監聽是否存在其他的用戶在該時隙進行消息廣播，同時該用戶還可以接收信息，並且對接收到的信息進行解調，從而實現了用戶可以同時進行信息發送和接收的過程。圖3為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配裝置的一種結構示意圖，所述裝置包括：劃分模塊301、獲得模塊302、處理模塊303；其中，劃分模塊301，用於預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域，並為每個子區域分配固定的可用頻帶；獲得模塊302，用於位於每個子區域的用戶獲得對應的通信頻帶；處理模塊303，用於每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收。可選的，所述劃分模塊301，可以包括：計算子模塊、劃分子模塊；其中，計算子模塊，用於根據滿足最低信幹噪比需求，計算所述地理區域的最大距離；劃分子模塊，用於根據所述最大距離，將所述地理區域劃分為預設數量個子區域。具體的，所述最大距離的具體表達為：其中，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，γT是所述最低信幹噪比，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。具體的，所述處理模塊303，可以用於：用戶k以概率qk選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；其中，Nk為用戶k的信息廣播時延要求的時隙個數。應用本發明圖3所示的實施例，根據預先將多對多通信網絡所在的地理區域劃分為多個子區域，並為每個子區域分配固定的可用頻帶；從而實現了通信區域的劃分，位於每個子區域的用戶獲得對應的通信頻帶；每個用戶按預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收。進而不同區域的相鄰用戶使用劃分的固定頻帶進行通信，因此實現了相鄰用戶之間通信不存在幹擾，解決了現有技術中多個用戶地理位置分布較近的用戶同時發起通信可能存在同頻信號的幹擾問題。因此，達到了實現不同區域的相鄰用戶之間不存在通信信號幹擾的目的。圖4為本發明實施例提供的多對多通信網絡的資源分配裝置的一種結構示意圖，在圖3所示實施例的基礎上增加以下模塊：檢測模塊304，用於已進行信息廣播和接收的用戶檢測發送信息是否成功和檢測接收信息是否解調成功；重新處理模塊305，用於未進行信息廣播和接收的用戶或發送信息失敗的用戶，重新按所述預設規則選擇當前的時隙進行信息廣播和接收；發送信息成功的用戶接收信息並解調。可選的，所述已進行信息廣播和接收的用戶接收到的信息yk，具體表達為：其中，gki是從用戶i到用戶k的信道，si是用戶i發送的功率歸一化調製符號，p是用戶i的發送功率，nk是用戶k接收到的噪聲，K為用戶的個數，ui表示用戶i是否在當前時隙廣播信息，若是，ui值為1，若否，ui值為0；所述檢測模塊304，可以包括：第一檢測子模塊和第二檢測子模塊；其中，第一檢測子模塊，用於當uk＝1時，即所述用戶k在當前時隙發送了信息，根據接收到的信息yk判斷是否存在其他用戶的幹擾，如果沒有，則發送信息成功，否則，發送信息失敗；第二檢測子模塊，用於當uk＝0時，即所述用戶在當前時隙沒有發送信息，在所述用戶k接收到的信號中，至少存在一路信號的信幹噪比滿足預設條件時，確定解調成功，否則解調不成功。具體的，所述第一檢測子模塊，可以用於：所述已進行信息廣播和接收的用戶接收到的信息yk在消除自身幹擾後，得到的信息為具體表達為：在時，判定為不存在幹擾；在時，判定為存在幹擾；所述第二檢測子模塊，可以用於：在所述用戶k接收到的信號中，至少存在一路信號l使得所述用戶k的信幹噪比γk不小於所述最低信幹噪比γT，確定解調成功，否則解調失敗；其中，其中，dkj表示用戶j到用戶k的通信距離，φ是路徑損失常數，α是路徑損失指數，σ2是用戶的噪聲功率，uj表示用戶j是否在當前時隙廣播信息，若是，uj值為1，若否，uj值為0，p是所述地理區域的邊緣用戶信號發送功率。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。本說明書中的各個實施例均採用相關的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對於系統實施例而言，由於其基本相似於方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍內。當前第1頁1 2 3