一种3GPPV2X中的协作分集应用方法与流程

本发明涉及车联网通信技术，尤其涉及一种3GPP V2X中的协作分集应用方法。

背景技术：

随着车辆持有率与密度的迅速增长，以及道路交通事故的频繁发生，车联网已逐渐成为通信领域的热点关注方向之一。车联网通过车辆与交通设施之间的相互通信，结合定位系统、传感器、智能车辆控制系统、机器视觉分析等技术，能够大幅度提升汽车主动安全系统的感知范围和感知程度，降低交通事故发生的几率，并能间接实现缓解交通拥堵、提升道路承载能力等效果。

V2X是3GPP中专用于车联网领域的通信技术，包括V2V(Vehicle to Vehicle)、V2I(Vehicle to Infrastructure)、V2P(Vehicle to Pedestrian)等不同类型的车载通信技术。V2X通信主要依赖终端直通进行，具体的通信机制尚未确定，基本思路为基于车联网中低延时、高可靠性、支持密集组网等技术指标，在现有3GPP D2D通信技术的基础上进行改进增强。

在D2D技术中，节点存在需要进行广播的业务消息时，需要发送业务消息本身与对应该业务消息的控制消息两类消息报文。节点需要获取发送两类报文使用的时频资源，对于网络覆盖范围内的UE，可以向eNodeB提出发送请求并由eNodeB为其指定发送资源，也可以在网络配置的专用于发送D2D控制消息和D2D业务消息的资源区域(称为调度资源池/数据资源池)中自主选择使用的发送资源。确定发送资源位置后，节点首先需要在调度资源池中广播业务消息的控制消息，声明该业务消息的相关控制消息，包括业务消息发送位置等；随后在控制消息中指明的资源位置上发送业务消息。

对于需要进行多跳转发的广播业务消息报文，中继UE将在接收到业务消息报文，并判断该报文需要转发后，重复以上广播消息发送过程。对于多跳广播业务，其不同节点间发送业务消息报文的过程是相互独立的。V2X中尚未确定是否支持各类消息的多跳转发行为。将D2D通信机制移植到V2X领域后，V2X系统自身的节点高密度、周期性通信频发、高移动速度等特性导致该机制 的性能表现无法满足V2X系统需求，需要对其进行增强。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种3GPP V2X中的协作分集应用方法，包括：

V2X广播业务发起者在控制资源池内发送控制消息，然后在数据资源池发送所述数据消息；

所述控制消息和数据消息均可能进行重传，所述控制消息携带数据消息的首传和可能的重传的调度信息；

所述V2X广播业务发起者发送数据广播消息后，各中继节点对所述数据广播消息以带随机相位差的协作分集的方式进行转发，转发行为包括数据和/或控制消息的转发首传和转发重传。

进一步地，所述V2X广播业务发起者在发送数据广播消息和/或控制消息时，还声明所述消息的转发等级和/或转发权限。

进一步地，所述转发等级包括：不转发、重传转发、常规转发、重传转发与常规转发的组合，

所述不转发等级的行为包括：中继节点接收消息后不进行转发。

所述重传转发等级的行为包括：中继节点进行转发，转发行为作为所述V2X广播业务发起者的首次发送行为的辅助增强，转发行为使用的系列首传和重传资源与业务发起者使用的系列首传和重传资源存在重叠：

所述常规转发等级的行为包括：中继节点进行转发，转发行为与V2X广播业务发起者的首次发送行为是独立的两次通信行为，转发行为使用的系列首传和重传资源与业务发起者使用的系列首传和重传资源无重叠。

所述重传转发与常规转发的组合等级的行为包括：中继节点进行一次重传转发和一次常规转发，所述重传转发行为使用的系列首传和重传资源与所述常规转发行为使用的系列首传和重传资源可以有重叠或无重叠；当出现资源重叠时，在该资源上进行单次转发传输，视为在一块资源上完成了两类转发行为。

进一步地，所述转发等级通过直接声明、间接声明或两者组合的方式告知中继节点：

所述直接声明方式通过发送端节点声明以下信息实现：专用于标识转发等级的标识位；

所述间接声明方式通过接收端中继节点参数和所述转发权限联合判定。

进一步地，所述接收端中继节点参数通过以下信息的任意组合实现：

中继节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧或其任意组合；

中继节点的从属组；

中继节点的位置信息；

中继节点的行驶地理方向。

进一步地，所述转发权限通过发送端声明以下信息的任意组合实现：

与业务类型相关的信息，包括：所述消息的业务属性、业务优先级、业务紧急程度或其任意组合；

发送端节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧或其任意组合；

发送端节点是转发节点或业务发起者；

转发判定参数的阈值，包括：接收功率阈值、RSRP测量阈值、接收距离阈值或其任意组合；

所述消息的从属组；

所述消息的发起源节点的位置信息；

转发行为的地理方向；

最大跳数限制；

网络拥挤状况。

进一步地，所述转发等级与所述间接声明相关信息间的映射关系通过以下方式进行配置：在V2X中继节点处预先配置、或由中继节点高层配置、或由V2X广播业务发起者配置、或由网络配置、或由网内其它节点配置。

进一步地，

所述由网络配置时，相关信息携带在eNodeB广播发送的SIB消息中，或携带在eNodeB单播发送的专用信令中，

所述由V2X广播业务发起者或网内其它节点配置时，通过新定义的V2X控制信息进行，或携带在业务的控制消息和/或数据消息中。

进一步地，还包括：

所述V2X广播业务发起者/中继节点在发送/转发数据广播消息时，还获取 所述数据广播消息的当前跳数和当前跳数下的单跳重传次数；

所述当前跳数和当前跳数下的单跳重传次数携带在所述数据数据广播消息中，或与数据消息相对应的控制消息中。

进一步地，所述当前跳数通过直接声明、间接声明或两者组合的方式告知中继节点，

所述直接声明方式通过发送端声明控制和/或数据消息中携带的跳数标识位实现；

所述间接声明方式由传输资源时频位置和/或加扰方式进行映射实现。

进一步地，所述单跳重传次数通过直接声明、间接声明或两者组合的方式告知中继节点，

所述直接声明方式通过发送端声明以下信息的任意组合实现：控制和/或数据消息中携带的重传次数标识位；

所述间接声明方式使用以下信息的任意组合，通过映射关系获取：

当前跳数；

业务总重传次数；

当前业务发起者和/或此前每一跳和/或上一跳中继节点已经完成的首传和重传次数；

上一跳节点是业务发起者或中继节点；

与业务类型相关的信息，包括：所述消息的业务属性、业务优先级、业务紧急程度或其任意组合；

发送端和/或接收端的节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧或其任意组合；

业务发起者和/或上一跳节点和/或此前每一跳节点的从属组；

所述消息的从属组；

转发判定参数的阈值，包括：接收功率阈值、RSRP测量阈值、接收距离阈值或其任意组合。

进一步地，还包括：当所述当前跳数、所述单跳重传次数使用的间接声明方式时，所述跳数、所述单跳重传次数与所述信息组合的关联关系通过以下方式进行配置：在V2X中继节点处预先配置、或由中继节点高层配置、或由V2X广播业务发起者配置、或由网络配置、或由网内其它节点配置。

进一步地，还包括：

V2X节点收到数据广播消息时，如果解析出本节点的转发等级不属于不转发，则确定转发行为使用的时频资源位置，在需要发送与数据消息相对应的控制消息的场景下，V2X节点还确定所述对应的控制信息的发送资源位置；数据信息和控制信息的发送资源位置均包括转发首传和每次转发重传的时频资源位置。

进一步地，所述资源位置信息携带在收到的数据广播消息中，和/或携带在与数据消息相对应的控制消息中，由字段取值直接声明或由广播消息的资源位置间接声明：

在直接声明中，复用D2D在控制消息中指明数据资源位置的映射机制，或使用新的映射机制；

在间接声明中，转发行为根据接收资源位置、当前跳数和单跳传输次数，以固定的准则映射到发送资源位置。

进一步地，所述固定的准则是UE特有的、UE通信组特有的、消息类型特有的或小区特有的；在中继节点处预先配置、或由中继节点高层配置、或由网络配置、或由V2X业务发起者配置、或由网内其它节点配置。

进一步地，所述控制消息中携带的数据消息的调度信息由所述V2X广播业务发起者在发送数据广播消息前自行确定、或向eNodeB请求，所述向eNodeB请求的情况下，所述调度信息被携带在eNodeB发送给所述V2X广播业务发起者的控制/Data Grant消息中；

所述调度信息包括本次发送或本次发送和相关转发的调度资源。

进一步地，给定跳数下的各中继节点的转发行为使用相同的控制资源和相同的数据资源，转发内容为相同的控制消息和数据广播消息。

进一步地，还包括：当转发等级为重传转发、或重传转发与常规转发的组合时，

中继节点在V2X广播业务发起者进行控制消息和/或数据消息的重传资源位置进行转发，中继节点的转发行为与业务发起者的发送重传行为形成协作；

或者，

中继节点在其他资源位置进行转发。

进一步地，所述V2X广播业务的发起者包括：V2X节点和/或网络侧。

进一步地，所述转发应用于V2X中的周期性常规消息CAM和紧急事件触发消息DENM，具体包括：任意若干类紧急事件触发消息和周期性常规消息的任意组合。

本发明将协作分集技术引入V2X领域，作为对现有D2D通信机制的增强，提高V2X系统中通信报文的传输可靠性和通信范围，并可作为多业务分优先级传输的辅助手段。

附图说明

图1为本发明实施例1采用的V2X节点拓扑图；

图2为本发明实施例2采用的V2X节点拓扑图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明的一个实施例提出一种3GPP V2X中的协作分集应用方法，包括：

V2X广播业务发起者在控制资源池内发送控制消息，然后在数据资源池发送所述数据消息；

所述控制消息和数据消息均可能进行重传，所述控制消息携带数据消息的首传和可能的重传的调度信息；

所述V2X广播业务发起者发送数据广播消息后，各中继节点对所述数据广播消息以带随机相位差的协作分集的方式进行转发，转发行为包括数据和/或控制消息的转发首传和转发重传。

在一个可选实施例中，V2X广播业务发起者在发送数据广播消息和/或控制消息时，还声明所述消息的转发等级和/或转发权限。

在一个可选实施例中，转发等级包括：不转发、重传转发、常规转发、重传转发与常规转发的组合；所述不转发等级的行为包括：中继节点接收消息后不进行转发；所述重传转发等级的行为包括：中继节点进行转发，转发行为作为所述V2X广播业务发起者的首次发送行为的辅助增强，转发行为使用的系列首传和重传资源与业务发起者使用的系列首传和重传资源存在重叠；所述常 规转发等级的行为包括：中继节点进行转发，转发行为与V2X广播业务发起者的首次发送行为是独立的两次通信行为，转发行为使用的系列首传和重传资源与业务发起者使用的系列首传和重传资源无重叠；所述重传转发与常规转发的组合等级的行为包括：中继节点进行一次重传转发和一次常规转发，所述重传转发行为使用的系列首传和重传资源与所述常规转发行为使用的系列首传和重传资源可以有重叠或无重叠；当出现资源重叠时，在该资源上进行单次转发传输，视为在一块资源上完成了两类转发行为。

在一个可选实施例中，所述转发等级通过直接声明、间接声明或两者组合的方式告知中继节点：所述直接声明方式通过发送端节点声明以下信息实现：专用于标识转发等级的标识位；所述间接声明方式通过接收端中继节点参数和所述转发权限联合判定。

在一个可选实施例中，接收端中继节点参数通过以下信息的任意组合实现：

中继节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧或其任意组合；

中继节点的从属组；

中继节点的位置信息；

中继节点的行驶地理方向。

在一个可选实施例中，转发权限通过发送端声明以下信息的任意组合实现：

与业务类型相关的信息，包括：所述消息的业务属性、业务优先级、业务紧急程度或其任意组合；

发送端节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧或其任意组合；

发送端节点是转发节点或业务发起者；

转发判定参数的阈值，包括：接收功率阈值、RSRP测量阈值、接收距离阈值或其任意组合；

所述消息的从属组；

所述消息的发起源节点的位置信息；

转发行为的地理方向；

最大跳数限制；

网络拥挤状况。

在一个可选实施例中，转发等级与所述间接声明相关信息间的映射关系通过以下方式进行配置：在V2X中继节点处预先配置、或由中继节点高层配置、或由V2X广播业务发起者配置、或由网络配置、或由网内其它节点配置。

在一个可选实施例中，所述由网络配置时，相关信息携带在eNodeB广播发送的SIB消息中，或携带在eNodeB单播发送的专用信令中；所述由V2X广播业务发起者或网内其它节点配置时，通过新定义的V2X控制信息进行，或携带在业务的控制消息和/或数据消息中。

在一个可选实施例中，还包括：所述V2X广播业务发起者/中继节点在发送/转发数据广播消息时，还获取所述数据广播消息的当前跳数和当前跳数下的单跳重传次数；所述当前跳数和当前跳数下的单跳重传次数携带在所述数据数据广播消息中，或与数据消息相对应的控制消息中。

在一个可选实施例中，所述当前跳数通过直接声明、间接声明或两者组合的方式告知中继节点；所述直接声明方式通过发送端声明控制和/或数据消息中携带的跳数标识位实现；所述间接声明方式由传输资源时频位置和/或加扰方式进行映射实现。

在一个可选实施例中，所述单跳重传次数通过直接声明、间接声明或两者组合的方式告知中继节点；

所述直接声明方式通过发送端声明以下信息的任意组合实现：控制和/或数据消息中携带的重传次数标识位；

所述间接声明方式使用以下信息的任意组合，通过映射关系获取：

当前跳数；

业务总重传次数；

当前业务发起者和/或此前每一跳和/或上一跳中继节点已经完成的首传和重传次数；

上一跳节点是业务发起者或中继节点；

与业务类型相关的信息，包括：所述消息的业务属性、业务优先级、业务紧急程度或其任意组合；

发送端和/或接收端的节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧或其任意组合；

业务发起者和/或上一跳节点和/或此前每一跳节点的从属组；

所述消息的从属组；

转发判定参数的阈值，包括：接收功率阈值、RSRP测量阈值、接收距离阈值或其任意组合。

在一个可选实施例中，还包括：当所述当前跳数、所述单跳重传次数使用的间接声明方式时，所述跳数、所述单跳重传次数与所述信息组合的关联关系通过以下方式进行配置：在V2X中继节点处预先配置、或由中继节点高层配置、或由V2X广播业务发起者配置、或由网络配置、或由网内其它节点配置。

在一个可选实施例中，还包括：V2X节点收到数据广播消息时，如果解析出本节点的转发等级不属于不转发，则确定转发行为使用的时频资源位置，在需要发送与数据消息相对应的控制消息的场景下，V2X节点还确定所述对应的控制信息的发送资源位置；数据信息和控制信息的发送资源位置均包括转发首传和每次转发重传的时频资源位置。

在一个可选实施例中，所述资源位置信息携带在收到的数据广播消息中，和/或携带在与数据消息相对应的控制消息中，由字段取值直接声明或由广播消息的资源位置间接声明：在直接声明中，复用D2D在控制消息中指明数据资源位置的映射机制，或使用新的映射机制；在间接声明中，转发行为根据接收资源位置、当前跳数和单跳传输次数，以固定的准则映射到发送资源位置。

在一个可选实施例中，所述固定的准则是UE特有的、UE通信组特有的、消息类型特有的或小区特有的；在中继节点处预先配置、或由中继节点高层配置、或由网络配置、或由V2X业务发起者配置、或由网内其它节点配置。

在一个可选实施例中，所述控制消息中携带的数据消息的调度信息由所述V2X广播业务发起者在发送数据广播消息前自行确定、或向eNodeB请求，所述向eNodeB请求的情况下，所述调度信息被携带在eNodeB发送给所述V2X广播业务发起者的控制/Data Grant消息中；所述调度信息包括本次发送或本次发送和相关转发的调度资源。

在一个可选实施例中，给定跳数下的各中继节点的转发行为使用相同的控制资源和相同的数据资源，转发内容为相同的控制消息和数据广播消息。

在一个可选实施例中，还包括：当转发等级为重传转发、或重传转发与常规转发的组合时，中继节点在V2X广播业务发起者进行控制消息和/或数据消息的重传资源位置进行转发，中继节点的转发行为与业务发起者的发送重传行 为形成协作；或者，中继节点在其他资源位置进行转发。

在一个可选实施例中，所述V2X广播业务的发起者包括：V2X节点和/或网络侧。

在一个可选实施例中，所述转发应用于V2X中的周期性常规消息CAM和紧急事件触发消息DENM，具体包括：任意若干类紧急事件触发消息和周期性常规消息的任意组合。

以上各实施例提及的eNodeB在V2X通信系统中也可被V2X基础设施代替，以上提及的广播消息也同样适用于组播消息的情况。

上述各实施例中，中继节点以协作分集形式协助源节点进行盲重传，以协作转发作为信源节点消息盲重传的增强措施，实现了在资源占用和时延等参数不变的前提下，提高业务消息的QoS性能的目的。

实施例一

本实施例中采用的V2X节点拓扑如图1所示。

1、UE1产生需要广播洪泛的紧急停车消息Message1，复用D2D通信机制，向eNodeB提出传输请求；eNodeB向UE1发送SA Grant和Data Grant，携带调度信息，调度信息中指定多跳转发过程中每一跳使用的时频资源位置；

2、UE1根据本地预配置信息解析出紧急停车类型业务消息的第一跳SA和数据重传次数均为1次；UE1根据eNodeB的资源调度进行对应Message1的调度消息SA1的首次传输(SA1A)，在SA1A中使用字段标识位声明Message1的消息类型为紧急停车，声明最大跳数为2跳(第3跳节点停止转发)；

3、UE2/UE3/UE4/UE5收到SA1A，解析出Message1的接收位置；根据本地预配置信息解析出紧急停车类型业务消息的转发等级为重传转发，转发节点重传次数为0次，也即只进行转发首传，不进行转发重传；根据本地预配置的资源位置映射关系判断SA1A为1跳首传；根据本地当前跳数为2跳，使用本地预配置的映射关系确定重传转发应在UE1第一次重传的资源位置上进行发送；

4、UE1根据本地预配置的资源位置映射关系，根据首传(SA1A)资源位置计算出第一次重传(SA1B)资源位置；UE2/UE3/UE4/UE5根据SA1A的接收资源位置和SA1A为首传，使用本地预配置的映射关系计算出UE1第一次重传(SA1B)将使用的SA资源位置；UE1/UE2/UE3/UE4/UE5在相同的资源 位置上发送SA1B，SA1B与SA1A内容完全相同；

5、UE6/UE7/UE8收到SA1B，解析出Message1的接收位置；根据本地预配置的资源位置映射关系判断SA1B为1跳重传+2跳首传；根据本地当前跳数为3跳，最大跳数为2跳，判定转发等级为不转发；

6、UE1根据eNodeB的资源调度进行Message1的首次传输(Message1A)；UE2/UE3/UE4/UE5收到Message1A，根据本地当前跳数为2跳，使用本地预配置的映射关系确定转发首传应在UE1第一次重传的资源位置上进行发送；

7、UE1根据本地预配置的资源位置映射关系，根据首传(Message1A)资源位置计算出第一次重传(Message1B)资源位置；UE2/UE3/UE4/UE5根据Message1A的接收资源位置和Message1A为首传，使用本地预配置的映射关系计算出UE1第一次重传(Message1B)将使用的数据资源位置；UE1/UE2/UE3/UE4/UE5在相同的资源位置上发送Message1B，Message1B与Message1A内容完全相同；

8、UE6/UE7/UE8收到Message1B，不再进行转发；广播洪泛过程结束。

实施例二

该实施例中采用的V2X节点拓扑如图2所示。图中UE1～UE8均为Vehicle类型节点。

1、UE1产生需要广播洪泛的紧急停车消息Message1，复用D2D通信机制，向eNodeB提出传输请求；eNodeB向UE1发送SA Grant和Data Grant，携带调度信息，调度信息中指定多跳转发过程中每一跳使用的时频资源位置；

2、UE1根据本地预配置信息解析出紧急停车类型业务消息的第一跳SA和数据重传次数均为1次；UE1根据eNodeB的资源调度进行对应Message1的调度消息SA1的首次传输(SA1A)，在SA1A中使用字段标识位声明Message1的消息类型为紧急停车，声明UE1的地理位置信息，声明接收距离阈值，声明当前的业务总重传次数为0；

3、UE2/UE3/UE4/UE5收到SA1A，解析出Message1的接收位置；根据本地地理位置信息和接收到的UE1地理位置信息，判定到业务源节点的距离小于接收距离阈值，转发等级非不转发；根据本地预配置信息解析出紧急停车类型业务消息属于非周期性触发消息，Vehicle类型节点对此类消息的转发等级为重传转发，转发节点重传次数为1次；根据接收到的业务总重传次数为0，使 用本地预配置的映射关系确定本地转发首传使用业务总重传次数为1对应的资源位置；

4、UE1根据本地预配置的资源位置映射关系，根据首传也即第0次业务总重传(SA1A)资源位置计算出第一次重传也即第1次业务总重传(SA1B)资源位置；UE2/UE3/UE4/UE5根据第0次业务总重传SA1A的接收资源位置，使用本地预配置的映射关系计算出第1次业务总重传(SA1B)将使用的SA资源位置；UE1/UE2/UE3/UE4/UE5在相同的资源位置上发送SA1B，SA1B与SA1A内容完全相同；

5、UE2/UE3/UE4/UE5根据第1次业务总重传SA1B的发送资源位置，使用本地预配置的映射关系计算出第2次业务总重传(SA1C)将使用的SA资源位置；UE2/UE3/UE4/UE5在相同的资源位置上发送SA1C，SA1C与SA1A内容完全相同；

6、UE6/UE7/UE8收到SA1B和SA1C，解析出Message1的接收位置；根据本地地理位置信息和接收到的UE1地理位置信息，判定到业务源节点的距离大于接收距离阈值，转发等级为不转发；

7、UE1根据eNodeB的资源调度进行Message1的首次传输(Message1A)；UE2/UE3/UE4/UE5收到Message1A；

8、UE1根据本地预配置的资源位置映射关系，根据首传(Message1A)资源位置计算出第一次重传(Message1B)资源位置；UE2/UE3/UE4/UE5根据Message1A的接收资源位置，使用本地预配置的映射关系确定转发首传也即下一次业务总重传次数对应的资源位置；UE1/UE2/UE3/UE4/UE5在相同的资源位置上发送Message1B，Message1B与Message1A内容完全相同；

9、UE2/UE3/UE4/UE5根据Message1B的发送资源位置，使用本地预配置的映射关系计算出下一次业务总重传(Message1C)将使用的SA资源位置；UE2/UE3/UE4/UE5在相同的资源位置上发送Message1C，Message1C与Message1A内容完全相同；

10、UE6/UE7/UE8收到Message1B和Message1C，不再进行转发；广播洪泛过程结束。

本发明提出了一种在V2X通信系统中，结合协作分集思路，发送数据信息的实施方案，能够在节点高密度、要求低时延、要求信息传输可靠性等场景 和需求标准下，实现高效、可靠、易于实施的业务消息广播洪泛，并可通过调整该实施方案的应用范围，提升部分重要或紧急业务的可靠性、传输范围等QoS性能方面的表现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。