基于车联网的时频控制方法

技术领域

本发明涉及车联网，特别涉及一种基于车联网的时频控制方法。

背景技术

V2X作为车联网中实现环境感知、信息交互与协同控制的重要关键技术，使V2V、V2R、V2P以及V2I之间能够交互通信，获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，从而改善驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率。随着V2X技术、尤其是自动驾驶车辆的不断发展，对实时数据的通信时延提出了更高的要求。同时，5G中超低时延与高可靠场景需求也对数据传输的空口时延提出了更高的要求，一般需要控制在10ms以内。但是在现有基于LTE的车联网技术方案中，所实现的通信时延普遍在50ms以上。这对自动驾驶车辆在高速移动场景下的安全行驶带来了巨大的挑战。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种基于车联网的时频控制方法，包括：

接收一组SCMA资源，其中所述SCMA资源包括第一SCMA分区以及第二SCMA分区；其中第一SCMA分区与第一组时频资源相关联，并且第二SCMA分区与第二组时频资源相关联；

确定与SCMA传输相关联的多个参数，其中所述参数包括可靠性、时延以及信噪比；

基于所确定的参数，确定与SCMA传输相关联的SCMA分区，所述SCMA分区包括第一SCMA分区或第二SCMA分区；

接收SCMA签名集合；

基于所确定的SCMA分区，从所接收的SCMA签名集合中确定SCMA签名；以及

使用所确定的SCMA签名以在所确定的SCMA分区中发送所述SCMA传输。

优选地，所述第一SCMA分区与所述SCMA传输的高可靠性等级相关联，并且第二SCMA分区与所述SCMA传输的低可靠性等级相关联。

优选地，进一步包括：

确定与所述SCMA传输联相关的多个层；以及

使用所确定的与所述SCMA传输相关联的多个层，在所确定的SCMA分区中发送所述SCMA传输。

优选地，进一步包括：

使用通信类型、RRC连接信息、配置信息的至少一个，基于所述SCMA分区而确定所述SCMA签名。

优选地，进一步包括：

根据接收自网络的标识符，调整与所述SCMA传输相关联的所述SCMA签名以及所述SCMA分区；以及

使用调整后的SCMA签名，在该调整的SCMA分区中发送一SCMA重传。

本发明相比现有技术，具有以下优点：

本发明提出了一种基于车联网的时频控制方法，根据V2X复杂多变的环境对信道作出自适应调整，从而在降低通信时延的同时提高整个车联网系统的可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的基于车联网的时频控制方法的流程图。

具体实施方式

下文与图示本发明原理的附图一起提供对本发明一个或者多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或者所有细节也可根据权利要求书实现本发明。

本发明的一方面提供了一种基于车联网的时频控制方法。图1是根据本发明实施例的基于车联网的时频控制方法流程图。

为使网络接收器能够识别NodeB或分离来自不同NodeB的SCMA传输，本发明基于SCMA签名，在多个SCMA分区中发送SCMA传输。NodeB从网络接收一组SCMA资源。该组SCMA资源包括多个SCMA分区。例如第一SCMA分区以及第二SCMA分区。第一SCMA分区与第一组时频资源相关联，以及第二SCMA分区可与第二组时频资源相关联。

所述NodeB确定与SCMA传输相关联的特性。该特性包括信噪比，或与SCMA传输相关联的可靠性或时延。NodeB基于该特性，确定与所述SCMA传输相关联的SCMA分区，例如，第一SCMA分区还是第二SCMA分区。优选地，第一SCMA分区与SCMA传输的高可靠性等级相关联。第二SCMA分区与SCMA传输的低可靠性等级相关联。

NodeB接收SCMA签名集合，基于SCMA分区而从所述SCMA签名集合中确定SCMA签名。例如，NodeB基于SCMA分区使用以下之一来确定SCMA签名：通信类型、RRC连接信息或配置信息。NodeB确定与SCMA传输相关联的多个层，使用与SCMA传输相关联的SCMA签名或所确定的多个层以在所确定的SCMA分区中发送所述SCMA传输。

NodeB从网络接收与SCMA传输相关联的表示，如果SCMA传输成功，则NodeB接收应答表示。如果SCMA传输不成功，NodeB接收拒绝应答。如果NodeB从网络接收到拒绝应答表示，则调整与所述SCMA传输相关联的SCMA分区或SCMA签名。例如，该NodeB可通过调整与所述SCMA签名相关联的序列索引、长度或循环相移，来调整所述SCMA签名。NodeB使用调整后的SCMA签名，以在SCMA分区中发送SCMA重传。SCMA签名可从以下之一中导出：码字、序列、交织器、资源组件映射、SRS、前导码或空间维度或功率。

优选地，还可提供SCMA签名特征，例如提供SCMA签名池定义或配置。例如，可提供通过SRS传输或基于调度请求的传输的独立表示。可选地，还可提供没有SCMA签名表示的SCMA传输，或基于物理上行控制信道，或基于SCMA层标识符的SCMA表示。

在免许可的SCMA操作中，NodeB可在没有事先协调下发起传输。如果接收器不能确定系统中活动V2X的标识符，则NodeB尝试译码多个V2X，而不管V2X的实际活动。为降低接收器处理复杂度，NodeB用SCMA传输发送各自的表示，以声明NodeB的标识符、识别SCMA签名、或允许接收器进行调整。

除数据传输所需的资源之外，资源与对应的SCMA签名传输相关联。例如基于以下多个参数来执行SCMA签名选择。所述多个参数可包括正交性、长度、服务，用于将SCMA签名池资源划分为多个群组。

用于SCMA签名的资源组可由索引集P＝{…p

NodeB可基于信噪比的测量值来确定SCMA签名，也可考虑路径损耗、干扰、数据载荷的大小或服务质量等方面来以确定SCMA签名。例如，NodeB基于通过调度请求标识符字段的下行控制信息所表示的波束来确定SCMA签名。例如基于NodeB的RRC连接状态来识别SCMA签名，例如，NodeB是否处于连接模式、空闲模式还是非活动模式。

优选地，NodeB可配置为具有对特定SCMA签名资源集或SCMA签名资源集群组的周期性访问。SCMA签名资源集可在由定时器所配置的持续时间内有效。NodeB可使用与多个其他NodeB共享的SCMA签名资源集，并从该组配置值中选择SCMA签名而无需与gNB协调。

在具有多个重传的SCMA系统中，用于重传的SCMA签名资源集可基于以下相关联的参数：负载条件、服务类型、路径损耗、下行波束、基站ID、NodeB群组ID、小区ID等。例如，NodeB可将不同的SCMA签名资源集用于HARQ传输。如果使用K个HARQ重传，则将索引划分为M个群组，M≤K。分配给重传的资源子集可与其他定义的集正交，通过检测SCMA签名资源的使用来确定重传的索引。并可使用多组资源集来定义SCMA签名或SRS的资源，也可设置两组不同的资源集来定义用于HARQ传输的资源。基于操作条件，NodeB可选择附加资源集或切换到其他资源集。例如基于NodeB的ID、群组ID或小区ID配置，NodeB确定重传步骤的资源集定义。NodeB可使用具有可用于NodeB的初始传输的SCMA签名或SRS资源的资源集，以降低NodeB的第一次传输的碰撞可能性。

此外，根据网络拥塞状况，NodeB可调整SCMA签名表示以及SRS传输的功率，并NodeB可被设置持续时间。例如，如果NodeB在达到配置的t1持续时间后没有接收到上行链路控制信息以刷新其缓冲区，则NodeB将传输条件解释为潜在的SRS拥塞。如果NodeB在配置的持续时间t2之后没有接收到上行链路控制信息以刷新NodeB的缓冲区，NodeB可将传输条件解释为潜在的SCMA签名拥塞。

可选地，所述SCMA签名表示可基于调度请求。例如，调度请求用于SCMA的接入签名传输。可使用多个调度请求来表示签名子集。例如，可使用两个调度请求SR。SR

NodeB在选择接入签名子集后，根据所选择的接入签名子集来选择调度请求。NodeB传输所选择的SR，而gNB检测从NodeB传输的调度请求。gNB基于所传输的SR确定接入签名子集。gNB根据所确定的接入签名子集来检测数据。

NodeB还可基于特定时频资源来确定SCMA传输分区。SCMA分区可包括用于数据传输的时频资源。可在与SCMA载荷传输相同的时隙执行SCMA签名标识符的传输。所述SCMA签名标识符的传输与SRS传输分离或与SCMA载荷相互独立。SCMA签名标识符可在与SRS传输或SCMA载荷不同的分区中被传输。SCMA签名标识符的传输可基于短正交或伪正交的多个序列进行传输，或被嵌入SRS传输或SCMA载荷。所述SCMA签名标识符的传输可基于正交传输协议。而NodeB可自主选择SCMA签名标识符映射。NodeB可使用相同的资源组件集位置，用于SCMA签名标识符的传输。

SCMA签名标识符的传输可与SRS传输或SCMA载荷一起被嵌入。SCMA签名标识符的传输可基于多个伪正交序列的传输，例如用于作为SRS或SCMA签名表示。

NodeB可基于资源分配大小，来确定使用独立的SCMA签名表示或基于SRS的SCMA签名表示的组合。如果资源分配较小，则NodeB可不将SRS配置用于SCMA签名表示。此时使用降低密度的SRS来表示SCMA签名；或可使用短序列来表示SCMA签名。例如，在SRS第一配置中，NodeB使用多个第三副载波。在SRS的第二配置中，NodeB可在资源块中使用2个副载波，并使用短序列来表示SCMA签名。

在SCMA载荷的传输上，NodeB可传输SCMA标识符，其包括SCMA传输中使用的多个参数。该标识符可在单独的资源中独立于SCMA签名而传输，或与SCMA传输的多个分量一起被嵌入。该标识符可在不同的NR分区中发送，例如，在NR时隙或SCMA分区中被发送，并在包括SCMA传输的SCMA分区之前或之后发送该标识符。

NodeB可发送SCMA标识符，所述SCMA标识符可包括与NodeB的SCMA传输相关的多个特性，包括NodeB标识符；SRS索引；或SCMA签名索引。在传输该NodeB标识符之后，该NodeB标识符允许gNB将解码的传输分配给正确的NodeB。在传输所述SRS索引之后，所述SRS索引允许gNB识别所使用的SRS或估计用于NodeB的信道以用于译码。在传输SCMA签名索引之后，所述SCMA签名索引允许gNB识别所使用的SCMA签名特性，例如，加扰序列或交织模式，并将NodeB与其他NodeB分离。

SCMA标识符的内容可由NodeB通过发送给gNB的参数之间的关系来确定。如果多个参数之间存在一对一映射，则将参数发送到gNB，用于表示多个参数可被隐式导出。如果参数之间存在一对多或多对多映射，则将每一个参数发送到gNB。如果在NodeB标识符、SRS索引以及SCMA签名之间存在一对一映射，则所述SCMA标识符可包括多个参数。如果在NodeB标识符与SRS索引之间存在一对多映射，并且在SRS与SCMA签名之间存在一对一映射，则所述SCMA标识符包括两个以上的元素。例如，SCMA标识符包括SRS或NodeB标识符其中之一或所使用的SCMA签名。如果在NodeB标识符、SRS索引与SCMA签名之间存在多对多映射，则SCMA标识符可包括三个以上的元素。例如，NodeB可包括该标识符、所述SRS索引或所述SCMA签名。

优选地，所述SCMA标识符由gNB进行配置。例如，如果gNB支持具有不同SCMA签名的多个SCMA方案，则gNB可在SCMA方案的建立期间配置SCMA接入签名的内容。为在SCMA标识符资源中传输所述SCMA标识符，来自NodeB的标识符可用与多个其他NodeB的标识符非正交的方式而被传输。

NodeB基于多个载荷特性来执行SCMA传输。例如，NodeB可具有SCMA载荷，所述SCMA载荷具有可使用对SCMA传输的修改的特性，基于该特性来优化SCMA传输。特性或参数的示例包括可靠性等级、块错误率、时延要求、信噪比、或STA的地理位置。例如近的NodeB可与第一SCMA分区相关联，而远的NodeB可与第二SCMA分区相关联。

所述特性可与SCMA载荷服务类型相关联。例如，NodeB选择与gNB配置互补的技术或如果NodeB覆盖gNB配置，则NodeB可在SCMA标识符中向eNB表示该配置的改变。

所述NodeB通过以下之一来调整SCMA签名/数据载荷传输的可靠性。由于SCMA签名或数据载荷的重复率是不同的，因此NodeB选择用于传输SCMA签名或数据载荷的重复率，选择数据编码率或速率匹配以用于数据载荷的传输，然后调整SRS传输参数以用于信道估计。例如，对于SCMA传输中使用的正交SRS，因为SRS的密度在时间频率上的增加使得可靠性提高。对于在SCMA传输中使用的非正交SRS，非正交SRS的数量的减少可增加可靠性。

NodeB可由gNB配置有多个SCMA分区，其中SCMA分区被映射到多个服务类型。在数据到达NodeB以传输到gNB时，所述NodeB可识别多个传输特性，并基于该特性来选择多个SCMA分区。NodeB基于所选择的SCMA分区为SCMA传输选择多个特性，包括SRS索引、SCMA签名或SCMA签名标识符，并使用多个SCMA参数而在所确定的SCMA分区中将上行SCMA载荷传输到gNB。NodeB可监听来自gNB的下行传输，以表示该传输是成功、不成功还是未知。

在优选的示例中，NodeB在SCMA时隙或SCMA分区的任何时间开始SCMA传输，或在固定时间如固定时隙或固定SCMA分区开始SCMA传输。所述固定时间可由gNB配置。此外，还可在SCMA载荷到达时延迟传输，直到NodeB与允许的传输资源同步。

基于所允许的NodeB的服务等级，NodeB在用于SCMA传输的初始分区开始传输。如果NodeB具有来自多个服务类型的通信要发送，则NodeB可在对应分区中发送信息。在SCMA分区中将上行SCMA载荷传输到gNB后，NodeB监听来自gNB的下行传输。如果传输成功，则所述SCMA传输结束。如果传输不成功，则在下一个SCMA分区中重传该信息。例如，在完成预定义数量的传输时，NodeB可接收识别用于传输该信息的专用资源的gNB许可。这对于可能已经失败的高可靠性服务类型是有用的。

另外，在上行SCMA传输系统中，系统的超载可由gNB通过调节可用SCMA签名的数量来控制。gNB通过改变SCMA签名的多路性来控制接收器处理的复杂性。NodeB进一步包括用于表示NodeB的标识符的可识别字段。该可识别字段可包括RNTI类型信息，例如，以表示NodeB的传输源的标识符。对于实际的载荷，NodeB可组合实际载荷与可识别字段。计算该载荷的CRC校验位，并基于可识别字段计算CRC校验位，或NodeB可在编码之前将CRC校验位附加到该可识别字段。

在使用SCMA签名在多个SCMA分区中进行SCMA传输的优选实施例中，gNB可向NodeB配置一组SCMA签名或一组SCMA资源。NodeB确定SCMA资源的子集，多个SCMA分区，然后基于信噪比测量来确定多个SCMA分区。接下来，基于通信类型、可靠性或时延等为SCMA资源子集确定SCMA签名子集，并确定传输参数，例如索引、层数或重传索引。NodeB可使用所述SCMA签名或SCMA资源来传输上行数据。

常规的SCMA信道估计方案容易受到高噪声功率等级的影响，高噪声功率等级会导致不良的NodeB性能和较高的检测误差，无法应用时频域的降噪过程。因此在本发明的另一方面，使用时频局部扩频和降噪过程来执行SCMA信道估计。

gNB向NodeB发送被局部在时频域中的扩频符号以进行SCMA信道估计。NodeB接收该扩频符号并执行时频分析，以将接收到的扩频符号转换到时频域。NodeB应用降噪过程以在时频域中将扩频符号从嵌入的噪声中分离出来。NodeB执行时频复合以在时域中生成降噪后的扩频信号。降噪之后剩余的噪声仅为与时频域中的扩频符号重叠的部分。然后，NodeB通过降噪后的扩频符号来执行SCMA信道估计。

根据本发明，gNB的发射被限制在时频域中的扩频序列，并且NodeB在时频域中执行时频分析和降噪，以降低SCMA信道估计之前的噪声。通过在SCMA信道估计之前执行降噪，可从接收到的扩频序列中滤除相当数量的噪声，因此SCMA信道估计之前的信噪比显著增加。

优选地，扩频序列配置为：

其中N是扩频序列长度，q是调整系数，r取1或-1。

gNB中的多路寻址器将数据符号和扩频符号进行多路寻址。扩频符号可被连续发射。多路寻址后数据符号和扩频符号被gNB的调制器调制，调制后数据符号和扩频符号通过信道进行发射。

所述NodeB包括解复用器、去噪模块、信道估计器和解调器。所述解复用器从接收到的数据中分离出接收到的数据符号和接收到的扩频符号。接收到的扩频符号被发送到去噪模块。去噪模块执行时频域处理，以从接收到的扩频符号中滤除噪声。然后，去噪后的扩频符号被发送到SCMA信道估计器，以基于去噪后的扩频符号来执行SCMA信道估计。接收到的数据符号被发送至解调器。解调器基于信道估计器所生成的信道估计来检测并解调所述发射的数据符号。

所述去噪模块包括时频分析单元、降噪单元以及时频复合单元。时频分析单元执行联合时频分析以将接收到的扩频符号转换到时频域。时频分析单元可执行时频分析方法。降噪单元应用降噪过程以从时频域中的嵌入噪声中分离出扩频符号。掩码操作在时频域中执行。时频分析单元的输出是矩阵，该矩阵的元表示输入信号的能量如何集中于时频域中。所述掩码操作将时频分析单元的矩阵输出乘以预设矩阵，其中该矩阵的元素在输入信号能量集中的分区周围为单位值，而在其他分区为0。由于所发射的扩频符号被局部化至时频域平面，因此可从时频域中的嵌入噪声中分离出扩频符号。

时频域复合单元执行时频域复合运算以生成时域中的去噪后的扩频符号。时频复合单元的输出包含最少噪声。优选地，所述基于扩频符号的估计可表示如下：

y[n]＝∑

其中p[]是所发射的扩频信号，h[]是信道的冲击响应，w[]是加性白噪声，y[]是接收到的信号。上述SCMA信道估计用于在给定接收到的信号y[n]时找出h[n]。

当在MIMO系统中执行SCMA信道估计方案时，首先采用时频分析，然后在NodeB中进行降噪以在SCMA信道估计之前降低噪声并从扩频信号中消除来自其他天线的干扰。通过采用降噪过程，可在SCMA信道估计之前从接收到的扩频信号中滤除大量噪声以及扩频干扰。

优选地，所述gNB进一步包括预编码单元、多个加法器，以及多个V2X发射天线。输入数据由预编码单元进行预编码。扩频序列p

对于MIMO传输，在NodeB中设置多个NodeB接收天线、多个去噪模块以及多个信道估计器。每个NodeB接收天线所接收的数据和扩频符号被互相分离。分离的扩频符号被发送到相应的去噪模块。去噪模块执行时频域处理以从接收到的扩频符号中滤除噪声。时频分析单元执行联合时频分析以将扩频符号转换到时频域。去噪模块的时频分析单元可执行联合时频分析方法。然后降噪单元应用降噪过程以在时频域中从嵌入噪声和来自其他天线的干扰扩频中分离出该扩频符号。由于所发射的扩频符号局部于时频平面中，因此可在时频域中从嵌入噪声中分离出扩频符号。时频复合单元执行时频复合，以在时域中生成去噪后的扩频符号。时频复合单元的输出包含最少噪声，因为该扩频被选择为在时频域中不重叠。然后去噪后的扩频符号被发送到信道估计器，其基于去噪后的扩频符号来执行信道估计。

为有效地滤除噪声，扩频序列必须非常好局部化至时频域中，并且用于不同天线的扩频序列在通过多径道之后不能相互重叠。第一个条件通过掩码操作而确保成功滤除噪声，而第二个条件使得只通过掩码操作从其他扩频中消除干扰。

为满足上述条件，通过下列规则可用于选择q值，通过不同的q值而从同一序列族中选择不同天线的扩频序列。即对于天线m∈1、...、M，q＝(m-1)N/M，其中N是扩频序列的长度。假设具有4个V2X发射天线的MIMO系统。根据上述规则，分别对天线、2、3和4而将q选择为0、64、128和192。在扩频序列的发射期间，在NodeB接收天线处接收到的信号r

r

其中p

通过采用降噪过程，可在SCMA信道估计之前从接收到的扩频信号中滤除大量噪声以及扩频干扰。在另一实施例中，gNB包括FFT单元、副载波映射单元、反向FFT单元、多个加法器，以及多个V2X发射天线。时域中的输入数据由FFT单元进行处理以转换为频域数据。该频域数据由副载波映射单元映射到副载波。然后，副载波映射数据由IFFT单元转换为时域数据。扩频序列p

为达到较好的SCMA信道估计性能，多个天线发送的扩频序列优选为相互正交。利用频分多址来实现同一小区中不同V2X发射天线的扩频间的正交性。即同一小区的不同V2X发射天线将不同的副载波用于扩频符号。利用码分多址实现属于同一Node-B的不同小区的扩频符号之间的正交性。

综上所述，本发明提出了一种基于车联网的时频控制方法，根据V2X复杂多变的环境对信道作出自适应调整，从而在降低通信时延的同时提高整个车联网系统的可靠性。

显然，本领域的技术人员应该理解，上述的本发明的各模块或各步骤可用通用的计算系统来实现，它们可集中在单个的计算系统上，或者分布在多个计算系统所组成的网络上，可选地，它们可用计算系统可执行的程序代码来实现，从而，可将它们存储在存储系统中由计算系统来执行。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。