[發明專利]基于IEEE802.16協議的車聯網系統及通信方法

在審

• 申請號: 201310751774.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103763345A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 李旭;王博婷;劉天驕;張強
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L27/26
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及無線通信系統領域，特別是基于IEEE802.16協議的車聯網系統及通信方法。

背景技術

在WiMAX（Worldwide?Interoperability?for?Microwave?Access微波存取全球互通）網絡中有一種無中心節點的網絡，稱為Mesh網絡，即WMN（Wireless?Mesh?Network無線網格網）。Mesh網絡正是因為其無中心、自組織等特點日漸興盛起來，逐漸應用于樓宇辦公、臨時會議、應急通信、車聯網等情況。其物理層技術采用信道編碼、可選數據調制方案、以及正交頻分復用（Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing，OFDM）技術

移動自組織網絡以及無線傳感器網絡方面的研究已有很多，對于智能交通系統的研究始于上個世紀末，并已取得了很多實際的應用性成果，但對于車載網絡的研究還處在起步階段。車聯網以移動中的車輛及交通設施為節點，利用無線通訊技術，來形成行動網絡。加入這個網絡的車輛，會成為一個無線節點，或是無線路由。在一定范圍內的汽車，彼此連結，形成一個大范圍的網絡。車輛可以加入或離開，建立起新的移動互聯網。

IEEE802.16協議的物理層既可以支持單載波又可以支持多載波，支持多載波即支持OFDM技術。基于單載波的物理層規范又分為WirelessMAN-SC和WirelessMAN-SCa兩種。WirelessMAN-SC的操作頻段為10～66GHz，且為視距（LOS）操作；而WirelessMAN-SCa的操作頻段低于11GHz，為非視距（NLOS）操作。基于多載波的物理層規范則分為WirelessMAN-OFDM和WirelessMAN-OFDMA，兩種規范均基于OFDM多載波技術，操作頻段均低于11GHz。

隨著寬帶無線通信技術的不斷發展和廣泛應用，寬帶無線自組網絡對于車聯網的通信具有重要意義。寬帶無線自組網構成的車聯網，主要是指裝載在車輛上的無線設備，實現寬帶自組織網絡的構建，具有可擴展規模、高容錯性、自組織、易架設、突發情況下能夠快速組網等諸多優勢，必將給車聯網無線通信帶來重大變革。

發明內容

本發明搭建基于IEEE802.16協議，在TDD模式下車聯網系統的Mesh網絡拓撲物理層系統構架，針對實時性的視音頻業務以及非實時的數據業務，多個節點實現通信，節點間通信可以通過單跳的方式，也可以通過多跳的方式。另外，設計適應于寬帶自組織車聯網通信系統的幀格式。不同的業務需求及不同的協議傳輸有不同的幀格式，協議里并沒有進行完整的定制，這也是本發明所完成的重要內容之一。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

基于IEEE802.16協議的車聯網系統包括車載終端，信道模塊，所述車載終端包括車載發射終端、車載接收終端以及車載中繼終端，所述車載發射終端具有不同的幀結構的多個OFDM傳輸子系統，所述信道模塊具有AWGN信道或者頻率選擇性衰落信道，所述車載接收終端對應于車載發射終端的OFDM接收子系統，所述車載中繼終端為車載發射終端與車載接收終端的中間處理過程子系統；

所述車載發射終端與車載接收終端通過直接通信方式，或車載中繼終端通信，車載中繼終端僅為轉發節點方式，或車載中繼終端通信同時車載中繼終端發送自己信息方式向車載接收終端發送數據；

車載接收終端接收數據后，判斷接收的數據，如果是采用終端間直接通信，車載接收終端直接進行OFDM解調、均衡、QPSK解調、信道解碼；

如果是通過車載中繼終端通信車載中繼終端僅為轉發節點，若有中繼分集，則對接收數據進行等增益合并處理然后進行OFDM解調、均衡、QPSK解調、信道解碼；若無分集，則直接進行OFDM解調、均衡、QPSK解調、信道解碼；

如果是通過車載中繼終端通信同時車載中繼終端發送自己信息，接收端則通過控制信息提取信息，然后分別進行后續處理。

所述系統車載發射終端由信源輸出數據，輸出數據經過信道編碼、QPSK調制、OFDM調制形成待發射的突發信號。

本發明的優點在于：

本發明能實現了自組織網絡中基于物理層技術對上層網絡架構的技術支持，針對不同的業務量及通信場景（用戶到用戶直接通信或用戶通過多跳方式），進行組網通信。本發明系統能進一步驗證算法在網絡下的通信性能，完善車聯網系統聯網情況下物理層技術，進一步提高了網絡性能的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明系統整體結構圖；

圖2-4是本發明框架的Mesh三種幀結構圖；