基于車聯(lián)網(wǎng)認(rèn)知無線電技術(shù)改善頻譜資源分配

汽車技術(shù)與無線通信技術(shù)的融合產(chǎn)生了車聯(lián)網(wǎng)的概念。利用車聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)無線通信的基礎(chǔ)資源，得到了研究人員的重視。美國聯(lián)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(lián)網(wǎng)中。但是，隨著車聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的增加，對頻譜資源的需求不斷增加，傳統(tǒng)的固定頻譜資源分配方法制約了車聯(lián)網(wǎng)無線通信的發(fā)展。對此，進行了基于認(rèn)知無線電技術(shù)改善車聯(lián)網(wǎng)頻譜資源分配的研究。

認(rèn)知無線電技術(shù)能夠?qū)︻l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(xié)同接入可用信道實現(xiàn)頻譜共享。基于認(rèn)知無線電技術(shù)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(lián)網(wǎng)各個用戶的空閑頻譜和應(yīng)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(jù)當(dāng)前應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量需求，計算車聯(lián)網(wǎng)用戶對空閑頻譜資源的應(yīng)用程度，輔助頻譜分配決策；第4個模塊是規(guī)則庫，規(guī)則庫中包含各個車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序所需滿足的服務(wù)質(zhì)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(lián)網(wǎng)用戶的傳輸請求；第6個模塊為通信模塊，該模塊用于數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸，同時根據(jù)服務(wù)質(zhì)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(shè)定語音的服務(wù)質(zhì)量需求最為嚴(yán)格，其次是針對視頻信息和文本信息的服務(wù)質(zhì)量需求。仿真結(jié)果顯示，所提出的頻譜資源分配方案在保證服務(wù)質(zhì)量需求的前提下，車聯(lián)網(wǎng)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