一种3GPPV2X通信中的广播消息传输方法与流程

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种3GPP V2X通信中的广播消息传输方法。

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。

D2D通信中的广播通信机制在应用于单跳时可以表现出良好的性能，但对于需要多跳节点参与转发的广播业务，在中继节点数量较多时，该业务的传输 需要占用大量的时频资源，而且不同节点间的中继转发行为容易出现碰撞，严重影响系统性能。

当该通信机制移植到V2X通信中时，由于交通工具高密度分布是V2X的典型应用场景之一，也属于V2X应满足的性能需求，以上缺陷对系统性能的损害将更为显著。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种3GPP V2X通信中的广播消息传输方法，包括：V2X广播业务发起者在控制资源池内发送控制信息，所述控制信息携带调度信息，然后在数据资源池发送数据消息；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协作分集的方式进行转发，并使用随机相位差为系统引入分集增益。

进一步地，还包括：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，还声明所述消息是否需要转发和/或转发权限。

进一步地，所述转发权限通过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、业务优先级和/或业务紧急程度；

参与转发的节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian或其任意组合；

广播业务发起者属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧；

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；

专用于标识是否需要其它节点进行转发的标识位；

所述消息的发起者的位置信息；

转发行为的地理方向；

最大跳数限制。

进一步地，所述声明的内容信息与是否转发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；所述由网内其它节点配置时，通过新定义的V2X控制信息进行。

进一步地，还包括：V2X广播业务发起者/中继节点在发送/转发数据广播消息时，还声明该数据广播消息的跳数。

进一步地，所述声明：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；由字段取值直接声明，或由传输资源时频位置和/或加扰方式间接声明。

进一步地，所述声明以直接声明的方式携带在控制消息中，通过在新定义的控制消息中增加用于描述相关信息的字段实现。

进一步地，还包括：V2X节点收到数据广播消息时，如果解析出本节点需要对该消息进行转发，则确定该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。

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。

进一步地，所述资源位置信息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，转发行为中跳数和资源位置具有固定的映射关系。

进一步地，所述固定的映射关系是UE特有的、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、或由网内其它节点配置。

进一步地，所述调度信息由所述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。

进一步地，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。

进一步地，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，所述转发具体包括：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，所述V2X广播业务的发起者包括：V2X节点和/或网络侧。

本发明对于紧急或重要的，需要多跳广播转发的消息，在各类应用场景下均能实现高效可靠的洪泛转发的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中采用的V2X节点拓扑图；

图2为实施例2中采用的V2X节点拓扑图；

图3为实施例3中采用的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；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例提供一种3GPP V2X通信中的广播消息传输方法，包括：V2X广播业务发起者在控制资源池内发送控制信息，所述控制信息携带调度信息，然后在数据资源池发送数据消息；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协作分集的方式进行转发，并使用随机相位差为系统引入分集增益。

以上实施例提出了一种在V2X通信系统中结合协作分集思路发送紧急重要信息的实施方案，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。

在一个可选实施例中，还包括：V2X广播业务发起者在发送数据广播消息和/或控制消息时，还声明所述消息是否需要转发和/或转发权限。

在一个可选实施例中，转发权限通过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、业务优先级和/或业务紧急程度；

参与转发的节点属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian或其任意组合；

广播业务发起者属性，包括Vehicle、Infrastructure、Pedestrian、网络侧；

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；

专用于标识是否需要其它节点进行转发的标识位；

所述消息的发起者的位置信息；

转发行为的地理方向；

最大跳数限制。

在一个可选实施例中，声明的内容信息与是否转发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、或由网络配置、或由网内其它节点配置。

在一个可选实施例中，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；所述由网内其它节点配置时，通过新定义的V2X控制信息进行。

在一个可选实施例中，还包括：V2X广播业务发起者/中继节点在发送/转发数据广播消息时，还声明该数据广播消息的跳数。

在一个可选实施例中，声明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；由字段取值直接声明，或由传输资源时频位置和/或加扰方式间接声明。

在一个可选实施例中，声明以直接声明的方式携带在控制消息中，通过在新定义的控制消息中增加用于描述相关信息的字段实现。

在一个可选实施例中，还包括：V2X节点收到数据广播消息时，如果解析出本节点需要对该消息进行转发，则确定该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。

在一个可选实施例中，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。

在一个可选实施例中，资源位置信息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，转发行为中跳数和资源位置具有固定的映射关系。

在一个可选实施例中，固定的映射关系是UE特有的、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、或由网内其它节点配置。

在一个可选实施例中，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。

在一个可选实施例中，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。

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

实施例1

该实施例中采用的V2X节点拓扑如图1所示。

步骤a：UE1产生需要广播洪泛的紧急消息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；

步骤b：UE1广播发送Message1，在Message1对应的调度消息SA1中使用字段标识位直接声明Message1需要接收节点参与转发，转发节点类型为(包括Vehicle/Infrastructure/Pedestrian在内的)所有节点，声明最大跳数为2跳(第 3跳节点停止转发)，当前跳数为第0跳；携带第1和第2跳转发过程使用的时频资源位置；

步骤c：UE2/UE3/UE4/UE5收到UE1广播的SA1和Message1，解析出需要对Message1进行转发，解析出转发使用的SA/数据时频资源位置；

步骤d：UE2/UE3/UE4/UE5对Message1进行转发，该转发过程中发送的控制消息SA2和数据消息Message2使用收到的SA1中携带的第1跳转发资源，SA2中使用字段标识位直接声明Message2需要接收节点参与转发，转发节点类型为所有节点，声明最大跳数为2跳，当前跳数为第1跳；携带第2跳转发过程使用的时频资源位置；发送Message2时使用随机相位差；UE2/UE3/UE4/UE5发送SA2和发送Message2使用的资源位置相同，发送的消息内容相同；

步骤e：UE6/UE7/UE8收到UE2/UE3/UE4/UE5广播的SA2和Message2，解析出需要对Message2进行转发，解析出转发使用的SA/数据时频资源位置；

步骤f：UE6/UE7/UE8对Message2进行转发，该转发过程中发送的控制消息SA3和数据消息Message3使用收到的SA2中携带的第2跳转发资源，SA3中使用字段标识位直接声明Message3需要接收节点参与转发，转发节点类型为所有节点，声明最大跳数为2跳，当前跳数为第2跳；发送Message3时使用随机相位差；UE6/UE7/UE8发送SA3和发送Message3使用的资源位置相同，发送的消息内容相同；

步骤g：UE6/UE7/UE8的其它邻节点收到SA3和Message3，解析出无需对Message3进行转发，广播洪泛过程结束。

实施例2

该实施例中采用的V2X节点拓扑如图2所示。

步骤a：UE1产生需要广播洪泛的紧急消息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第0跳使用的时频资源位置；

步骤b：UE1广播发送Message1，在Message1对应的调度消息SA1中使用字段标识位直接声明Message1需要接收节点参与转发，转发节点类型为(包括Vehicle/Infrastructure/Pedestrian在内的)所有节点，声明源节点的地理位置和接收距离阈值，并通过加扰方式间接声明Message1消息从属的通信组为 Group A；

步骤c：UE2/UE3/UE4收到UE1广播的SA1和Message1，解析出属于相同的通信组(Group A)，结合本节点地理位置算出到源节点的距离小于接收距离阈值，因此需要对Message1进行转发；根据接收资源位置和eNodeB周期性SIB广播中携带的转发资源映射关系，解析出转发使用的SA/数据时频资源位置；

UE5收到UE1广播的SA1和Message1，解析出属于不同的通信组，无需对Message1进行转发；

步骤d：UE2/UE3/UE4对Message1进行转发，该转发过程中发送的控制消息SA2和数据消息Message2使用解析出的转发资源，SA2中使用字段标识位直接声明Message2需要接收节点参与转发，转发节点类型为所有节点，声明源节点的地理位置和接收距离阈值，并通过加扰方式间接声明Message2消息从属的通信组为Group A；发送Message2时使用随机相位差；UE2/UE3/UE4发送SA2和发送Message2使用的资源位置相同，发送的消息内容相同；

步骤e：UE6/UE7收到UE2/UE3/UE4广播的SA2和Message2，解析出属于相同的通信组，到源节点的距离小于接收距离阈值，需要对Message2进行转发，需要对Message2进行转发；根据接收资源位置和eNodeB周期性SIB广播中携带的转发资源映射关系，解析出转发使用的SA/数据时频资源位置；

UE8收到UE2/UE3/UE4广播的SA2和Message2，解析出属于相同的通信组，但到源节点的距离大于接收距离阈值，无需对Message2进行转发；

步骤f：UE6/UE7对Message2进行转发，该转发过程中发送的控制消息SA3和数据消息Message3使用解析出的转发资源，SA3中使用字段标识位直接声明Message3需要接收节点参与转发，转发节点类型为所有节点，声明源节点的地理位置和接收距离阈值，并通过加扰方式间接声明Message3消息从属的通信组为Group A；发送Message3时使用随机相位差；UE6/UE7发送SA3和发送Message3使用的资源位置相同，发送的消息内容相同；

步骤g：UE6/UE7的其它邻节点收到SA3和Message3，解析出到源节点的距离大于接收距离阈值，无需对Message3进行转发，广播洪泛过程结束。

实施例3

该实施例中采用的V2X节点拓扑如图3所示。

步骤a：UE1产生需要广播洪泛的紧急消息Message1，自行确定调度信息，随机在SA资源池和数据资源池中选择使用的资源；

步骤b：UE1广播发送Message1，在Message1中通过字段标识位直接声明消息类型为交通事故通知，声明源节点的地理位置、接收距离阈值和传输地理方向；

步骤c：UE2/UE3收到UE1广播的SA1和Message1，查询预配置的消息类型与转发行为的映射表，获知交通事故通知需要接收节点进行转发，转发节点类型为(包括Vehicle/Infrastructure/Pedestrian在内的)所有节点；结合本节点地理位置算出到源节点的距离小于接收距离阈值，不符合SA1中的传输地理方向，因此无需对Message1进行转发；

UE4/UE5收到UE1广播的SA1和Message1，查询预配置的消息类型与转发行为的映射表，获知交通事故通知需要接收节点进行转发，转发节点类型为(包括Vehicle/Infrastructure/Pedestrian在内的)所有节点；结合本节点地理位置算出到源节点的距离小于接收距离阈值，符合SA1中的传输地理方向，因此需要对Message1进行转发；根据接收资源位置和预配置的转发资源映射关系，解析出转发使用的SA/数据时频资源位置；

步骤d：UE4/UE5对Message1进行转发，该转发过程中发送的控制消息SA2和数据消息Message2使用解析出的转发资源，SA2中使用字段标识位直接声明消息类型为交通事故通知，声明源节点的地理位置、接收距离阈值和传输地理方向；发送Message2时使用随机相位差；UE4/UE5发送SA2和发送Message2使用的资源位置相同，发送的消息内容相同；

步骤e：UE6/UE7/UE8收到UE4/UE5广播的SA2和Message2，查询预配置的消息类型与转发行为的映射表，获知交通事故通知需要接收节点进行转发，转发节点类型为(包括Vehicle/Infrastructure/Pedestrian在内的)所有节点；结合本节点地理位置算出到源节点的距离小于接收距离阈值，符合SA1中的传输地理方向，因此需要对Message1进行转发；根据接收资源位置和预配置的转发资源映射关系，解析出转发使用的SA/数据时频资源位置；

步骤f：UE6/UE7/UE8对Message2进行转发，该转发过程中发送的控制消息SA3和数据消息Message3使用解析出的转发资源，SA3中使用字段标识位直接声明消息类型为交通事故通知，声明源节点的地理位置、接收距离阈值 和传输地理方向；发送Message3时使用随机相位差；UE6/UE7/UE8发送SA3和发送Message3使用的资源位置相同，发送的消息内容相同；

步骤g：UE6/UE7/UE8的其它邻节点收到SA3和Message3，解析出到源节点的距离大于接收距离阈值，无需对Message3进行转发，广播洪泛过程结束。

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。