基于車聯網認知無線電技術改善頻譜資源分配

基于車聯網認知無線電技術改善頻譜資源分配

汽車技術與無線通信技術的融合產生了車聯網的概念。利用車聯網可以有效縮短運輸時間、降低運輸成本，并增加交通安全性。頻譜作為車聯網無線通信的基礎資源，得到了研究人員的重視。美國聯邦通信委員會（FCC）將5.9GHz頻段中的75MHz作為專用頻率，分配給基于專用短程通信的車聯網中。但是，隨著車聯網連接設備的增加，對頻譜資源的需求不斷增加，傳統的固定頻譜資源分配方法制約了車聯網無線通信的發展。對此，進行了基于認知無線電技術改善車聯網頻譜資源分配的研究。

認知無線電技術能夠對頻譜進行感知，判定出可用的頻譜部分，并對頻譜進行管理，選擇最好的可用信道。同時，還可以與其它用戶協同接入可用信道實現頻譜共享。基于認知無線電技術的頻譜資源分配方案包含6個模塊：第1個模塊是頻譜分配決策模塊，該模塊收集車聯網各個用戶的空閑頻譜和應用請求信息，做出頻譜分配決策；第2個模塊是性能評估模塊，該模塊用來收集空閑頻譜的使用情況，輔助下次的頻譜分配決策；第3個模塊是頻譜排序選擇模塊，該模塊根據當前應用的服務質量需求，計算車聯網用戶對空閑頻譜資源的應用程度，輔助頻譜分配決策；第4個模塊是規則庫，規則庫中包含各個車聯網應用程序所需滿足的服務質量要求，輔助頻譜排序選擇模塊對空閑頻譜資源進行排序選擇；第5個模塊為終端感知模塊，該模塊用于周期性地檢測空閑頻譜資源和周期性的識別車聯網用戶的傳輸請求；第6個模塊為通信模塊，該模塊用于數據和控制信息的傳輸，同時根據服務質量要求進行不同頻譜間的切換。

在Matlab中對頻譜資源分配方案進行了仿真，對語音、視頻和文本信息進行傳輸，設定語音的服務質量需求最為嚴格，其次是針對視頻信息和文本信息的服務質量需求。仿真結果顯示，所提出的頻譜資源分配方案在保證服務質量需求的前提下，車聯網的有效吞吐量得到了顯著改善。

Joy Eze et al.2015 IEEE International Conference on Computer and Information Technology;Ubiquitous Computing and Communications; Dependable,Autonomic and Secure Computing;Pervasive Intelligence and Computing, Liverpool Oct.26-28,2015.

編譯：陳丁躍