技术领域本发明涉及车联网通信技术领域，尤其涉及一种基于LTE车联网的中继选择算法。
背景技术：
1.车联网通信技术车联网主要是指利用先进的传感器技术、网络技术以及计算技术，对道路信息以及交通信息进行全方位的感知，实现多个系统间或者多个用户间的数据信息交互与共享，从而解决人、车辆、道路等之间的协同交互问题，提供以交通效率和交通安全为主的网络与应用。从以上描述可以看出，无线通信技术是车联网应用以及实现的基础。目前应用于车联网通信中的主要技术有VANET与LTE，其中VANET是一种移动自组织网络技术(Ad-hoc)，它主要是通过分配专用的频段用于互联通信，每个支持该技术的车辆都可以通过车载单元在专用频段上进行车辆与车辆之间的通信(V2V)以及车辆与路侧单元之间的通信(V2I)，而其中的路侧单元与主干网络相连，从而每个车辆节点所获得全方位的感知信息可以通过路侧单元向更广范围内的车节点或者用户进行传递；而LTE是由3GPP组织所制定的通用移动通信系统技术标准的长期演进，LTE系统引入了OFDM等关键技术，在频谱效率以及数据传输速率上有了显著的提高，系统容量以及覆盖面也得到了显著提升。此外，与以前的移动通信系统相比，LTE系统的网络构架更加扁平化、简单化，减少了网络节点以及系统的复杂度，从而减少了系统时延，同时也减低了网络的部署和维护成本。2.D2D通信技术在传统的蜂窝网络通信系统中，任何两个用户要想实现通信，都必须要经过基站的中转来完成，即使两个用户相距较近也须如此。而随着小区内用户数量的增加、通信业务的增长，会使得基站的负载增大、频谱资源不足以及蜂窝用户的容量降低等。如果相距较近的两个用户可以不通过基站的中转，直接通信那可能会带来使得基站的负载减少等优点，基于此，在蜂窝网络通信引入D2D通信技术的想法随之产生。D2D通信并不是一种新的技术，它仅是一种通信模式，比如较早就广泛使用的蓝牙技术等。在蜂窝网络中引入D2D通信技术，在系统的控制下，允许设备之间通过复用小区资源直接进行通信看，而不再需要通过基站的中转，因此在一定程度上可以减轻基站的负载，同时也能够在提高系统频谱效率、系统容量等方面带来一些有益的影响。D2D通信有三种模式：①、蜂窝模式：D2D用户间相距超出一定阈值范围，还是得通过基站转发的通信模式。②、正交模式：D2D用户的通信资源和蜂窝用户的通信资源相互正交，即它们之间的通信没有同频干扰存在。③、复用模式：D2D用户通过对蜂窝用户资源的复用来进行通信，此时，它们之间的通信会有同频干扰存在。3.D2D通信中继技术D2D通信可以对蜂窝用户的上行链路资源或者下行链路资源进行复用，由于对上行或者下行资源复用的不同，整个网络中的干扰情况也会不同，而且考虑到基站对干扰的控制能力更强一些，同时相对于下行链路，上行链路的负载可能较低一些，所以大多数研究中都是假设D2D用户对蜂窝用户的上行链路资源进行复用。当D2D用户对相距超出D2D通信所允许的最大范围时，此时，如果仍然还想通过D2D模式进行通信，那么就必须选择中继用户节点，进行协助D2D通信，而由于中继节点的加入，使得整个D2D通信链路被分成两段，每一段对蜂窝用户资源的复用可以有很多种情况，而每一种情况下，由于复用资源的不同，会导致整个D2D链路的通信性能也会有所不同。现有D2D中继选择算法一般都是基于信干噪比最大或者干扰最小进行设计的，它们在中继选择时，需要对每一个空闲用户，并且在假设对每一个允许复用的蜂窝用户资源进行复用的情况下，分别计算出它们的信干噪比或者干扰，选择出所对应信干噪比最大或者干扰最小的蜂窝用户资源，并把该通信资源分配给相对应的D2D通信用户对，使其进行D2D协助通信。目前应用于车辆互联的通信技术主要有VANET与LTE，它们各有优缺点。VANET具有部署容易、技术成熟、能够直接支持V2V等优点，但与此同时，该技术也面临着可扩展性不强、时延不可控以及服务质量(QoS)没法保证等缺点。由于路侧单元的无线电覆盖范围有限，因此VANET只能提供短暂或者间断性的V2I通信。由于蜂窝移动通信网络的广泛部署，以及基站(eNB)的覆盖范围一般较大等，使得LTE相对于VANET具有覆盖范围广、传输速率高以及时延较低等优点，但是LTE应用于车联网会面临以下一些问题：①、LTE系统中的频谱资源是十分珍贵的，若要想把LTE直接应用到车联网中，那必将会有大量车节点需要接入该系统中，可LTE系统中的现有资源本来就已经非常紧张了，若再加入这么多车节点用户，那频谱资源匮乏问题必定会显得愈加严峻。②、为了实现车辆之间信息尽可能实时地交互与共享，那车辆必定要不断地向基站传递自己的信息以供其他车辆获取，随着车辆数量的增加，势必会导致基站的信令开销快速增长，使得基站的负载过大。③、此外，车联网可能会更加关注交通效率以及交通安全等方面的应用，而这些应用对可靠性、时延性要求较高，而基于LTE系统基站中转的方式实现车辆互联通信，势必需要一些中转处理的时间，可能会导致不能很好地满足车联网的时延性要求。由以上分析可知，VANET与LTE应用于车联网各有不足之处，本专利是在LTE-A的基础之上引入D2D通信模式，使得车与车之间能够在基站的控制下复用蜂窝用户资源直接进行通信，而不再经过基站的中转。可在车联网环境中，D2D对的通信距离很有可能就超出了D2D通信所允许的最大值，此时要想进行D2D通信，就必须通过中继协助的方式来实现。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明在D2D中继协助方面进行了研究，基于LTE搭建车辆互联通信网络的基础之上，提出了一种基于位置分区的D2D协助通信中继选择算法，去重点解决中继通信节点的优化选择问题，如存在基站的负载过大、系统信令开销较大等方面的不足之处。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为提供一种建立D2D通信中继模型，然后进行基于位置分区的中继选择算法，该算法包括以下步骤：(1)、对系统参数进行初始化，获取所有蜂窝用户和空闲用户的速度和位置信息，初始化蜂窝用户集合M，空闲用户N总数量为n，i＝0，in＝0，max＝0，min＝PI；(2)、判断i＝n，如果为假，进行第(3)步，如果为真，进行第(7)步；(3)、判断：是否都成立，如果成立将Ri加入集合B中，进行步骤(4)，如果不成立，直接进行步骤(6)；式中β为PD与PC的比值，PD为蜂窝用户D的发射功率，PC为蜂窝用户C的发射功率，dSRi为点S到节点Ri的距离，dCR为点C到基站和基站到节点Ri的距离，dRiD为节点Ri到节点D的距离，γD为蜂窝用户D信干燥比，γC为蜂窝用户C信干燥比，δD为蜂窝用户D中断概率门限值，δ为中断概率门限值，r为蜂窝用户半径，(4)、把两段链路中距离较远的那段距离大小称之为有效距离，并记为dRi，用式子表示为dRi＝max(dSRi,dRiD)，判断min>dRi，如果为假，进行第(6)步，如果为真，进行第(5)步；(5)、min＝dRi，in＝i，进行第(6)步；(6)、i＝i+1，进行第(2)步；(7)、将i设置为0，计算dA＝din+a，将in值设为0；dA为最短有效距离，a为补偿距离；(8)、判断i＝n，如为真，跳转第(15)步，如果为假，进行第(9)步；(9)、判断dRi<dA是否为真，如果为真，进行第(10)步，如果不为真，进行第(14)步；(10)、分别计算两段通信链路对基站的干扰值ISB与IRiB,进行第(11)步，其中c为常量系数，α为路径损耗系数，dSB与dRiB分别为发送端与中继节点到基站的距离值，PSB与PRiB分别为发送端与中继节点的发射功率，而hSB与hRiB分别为发送端与中继节点到基站的小尺度衰落；(11)、判断：ISB<IT，其中IT为基站干扰门限，如果为真，进行第(12)步，如果为假，进行第(14)步；(12)、计算判断max<γRi，如果为真，进行第(13)步，如果不为真，跳至第(14)步；式中：γRi为节点Ri信干燥比，Ps、PCm、PRi分别为节点S、节点m、节点Ri的发射功率，hSRi、hCmRi、hRiD、hCmD分别为节点S到节点Ri、节点m到节点Ri、节点Ri到节点D、节点m到节点D的小尺度衰落，N0为高斯白噪声功率大小；(13)、in＝i，max＝γRi，进行第(14)步；(14)、i＝i+1，进行第(8)步；(15)、判断max＝0，如果成立，将i设为0，in设为0，进行第(16)步，如果不成立，i即为选择的中继，结束；B为所占用资源块的频带宽度，N0为高斯白噪声功率大小，作为本发明的进一步改进，所述建立D2D通信中继模型包括一下步骤：1)、假设D2D用户通过对蜂窝用户的上行链路资源进行复用通信，假设信道模型仅考虑路径损耗与小尺度衰落的影响，则信道增益可用如下式子表示：其中，hC、hD、hDC、hCD分别为蜂窝用户到基站、D2D用户之间、D2D用户到基站、蜂窝用户到D2D用户的小尺度衰落；PLC、PLD、PLDC、PLCD为蜂窝用户到基站、D2D用户之间、D2D用户到基站，蜂窝用户到D2D用户的路径损耗；gC、gD、gDC、gCD分别为蜂窝用户到基站、D2D用户之间、D2D用户到基站，蜂窝用户到D2D用户的信道增益；2)、D2D中继协助通信分为两段链路，假设该两段通信链路都将对蜂窝用户m的上行资源进行复用，则可以得到中继节点Ri所接收到的信号为：而目的节点D所接收到的信号为：式中，xs、xRi、xCm1、xCm2分别为节点S、节点Ri、节点m第一阶段、节点m第二阶段的发射信号；dSRi、dCmRi、dRiD、dCmD分别为节点S到节点Ri、节点m到节点Ri、节点Ri到节点D，节点m到节点D的距离；hSRi、hCmRi、hRiD、hCmD分别为节点S到节点Ri、节点m到节点Ri、节点Ri到节点D、节点m到节点D的小尺度衰落；Ps、PCm、PRi分别为节点S、节点m、节点Ri的发射功率；3)而在该D2D中继协助通信的过程中，基站在第一阶段与第二阶段所获取的信号分别为：式中，dCm、dSCm、dRiCm分别为蜂窝用户到基站、源节点S到基站、中继节点Ri到基站的距离；hCm、hSCm、hRiCm分别为蜂窝用户到基站、源节点S到基站、中继节点Ri到基站的小尺度衰落；4)根据步骤3)接收端信号，可以得到D2D第一跳通信和第二跳通信链路的信干噪比分别为：进而由香农公式可以得到，第一跳链路与第二跳链路的信道容量分别为：其中，B为所占用资源块的频带宽度，N0为高斯白噪声功率大小；则对于整个D2D通信链路而言，它的信道容量为：Crel＝min(CSRi,CRiD)；5)若以信干噪比最大或者信道容量最大为中继选择目标，那么整个系统的优化目标函数可用如下式子示出：其中，aCmRi为复用系数，若其值为1，则意味着中继节点Ri与蜂窝用户Cm复用相同的通信资源；若其值为0，则意味着它们之间的通信资源正交，不会存在同频干扰；6)为了保证D2D通信的可靠性，我们将引入中断概率来对车联网中通信的可靠性进行描述，我们可以得到蜂窝用户与D2D用户所对应的中断概率计算公式为：其中，δ为中断概率门限值，β为PD与PC的比值，d为所对应的距离值。本发明的有益效果是：本发明在需反馈的信道数以及算法运行时间上有很大程度的减少，进而可以使得基站的负载变得更小以及减少了整个系统的信令开销。对于这些性能的提升，将使得本发明所提中继选择算法能够更好地应用于基于LTE的车辆互联通信中。附图说明图1是本发明的复用上行链路资源中继选择干扰示意图；图2是本发明的D2D通信中继系统模型图；图3是本发明的基于位置分区的中继选择示意图；图4是本发明的基于位置分区中继选择算法流程框图；图5是本发明的仿真场景图；图6是本发明的中继节点数量与D2D容量关系；图7是本发明的D2D距离与D2D容量关系；图8是本发明的中继节点个数和需要反馈信道数量的关系仿真图；图9是本发明的蜂窝用户个数和需要反馈信道数量的关系仿真图；图10是本发明的D2D距离和需要反馈信道数量的关系仿真图；图11是本发明的中继节点的空闲节点数量和算法运行时间的关系仿真图；图12是本发明的蜂窝用户个数和算法运行时间的关系仿真图；图13是本发明的D2D距离和算法运行的关系仿真图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。下面分析传统的D2D通信中继选择算法应用于车联网存在的一些问题：传统的中继选择算法是基于信干噪比最大或者干扰最小的穷举搜索算法，即当D2D通信距离大于所允许的最大值时，则对于所有空闲的、可作为中继的节点，在复用所有可以被复用的蜂窝用户资源的情况下，分别计算两段链路的信干噪比值或者干扰值，最后选择出使得整个D2D链路信干噪比值最大或者干扰值最小所对应的空闲节点作为中继节点，且所对应的蜂窝用户资源被分配给该D2D通信链路使用。如图1所示，HS、HR、HC、GS、GR、GCR、GCD分别为节点S到节点R、节点R到节点D、蜂窝用户到基站、节点S到基站、节点R到基站、蜂窝用户到节点R、蜂窝用户到节点D的信道增益。其中，HC、GS、GR基站可以直接获取，其余的都需要用户节点自己进行测量并且把结果上报给基站。由以上简要分析可知，随着可复用蜂窝用户数量、空闲用户数量以及需要协助中继通信的D2D对数量的增加，需要进行测量的信道总数快速增加，这必定会使得基站的信令开销会变得很大，与此同时，也会浪费空闲用户节点的电量等缺点。在车联网环境中，由于车不断运动、信道环境多变等因素的影响，势必会使得中继选择情况变得更加糟糕。1、算法设计由以上简要介绍与分析，当车联网环境中存在大量蜂窝用户节点以及D2D对用户节点时，采用传统的D2D中继协助通信主要会有以下两方面的问题存在：①、因为传统的D2D中继选择算法是一种穷举搜索算法，其需要基站自己获取信道状态信息(CSI)或者用户自己对信道状态信息(CSI)进行探测获取并且反馈给基站，这样随着用户节点数量的增多，势必会极大地增大基站的信令开销与负载量。②、即使是以很大的信令开销为代价得到全部所涉及的信道状态信息(CSI)，以系统总干扰最小或者总信干噪比值最大为目标，进行中继选择，该算法的时间复杂度较高，算法需要进行迭代运算的次数较多，因而必将导致较长时延的出现。为了更好地适应车联网的应用环境，本专利以降低算法的复杂度以及减少基站的信令开销为目标，设计新的D2D中继选择算法。首先建立D2D通信中继模型，假设D2D用户通过对蜂窝用户的上行链路资源进行复用通信，则其简要系统示意图可用如下图2所示。并且假设信道模型仅考虑路径损耗与小尺度衰落的影响，则信道增益可用如下式子表示：其中，hC、hD、hDC、hCD分别为蜂窝用户到基站、D2D用户之间、D2D用户到基站、蜂窝用户到D2D用户的小尺度衰落；PLC、PLD、PLDC、PLCD为蜂窝用户到基站、D2D用户之间、D2D用户到基站，蜂窝用户到D2D用户的路径损耗；gC、gD、gDC、gCD分别为蜂窝用户到基站、D2D用户之间、D2D用户到基站，蜂窝用户到D2D用户的信道增益。假设系统中有四类用户存在，即蜂窝用户、D2D用户、可作为中继的空闲用户、需要中继协助通信的D2D用户，而我们主要研究的对象是那些D2D通信距离超出最大D2D所允许距离时需要中继协助的D2D通信用户。如图2所示，D2D中继协助通信分为两段链路，假设该两段通信链路都将对蜂窝用户m的上行资源进行复用，则可以得到中继节点Ri所接收到的信号为：而目的节点D所接收到的信号为：式中，xs、xRi、xCm1、xCm2分别为节点S、节点Ri、节点m第一阶段、节点m第二阶段的发射信号；dSRi、dCmRi、dRiD、dCmD分别为节点S到节点Ri、节点m到节点Ri、节点Ri到节点D，节点m到节点D的距离；hSRi、hCmRi、hRiD、hCmD分别为节点S到节点Ri、节点m到节点Ri、节点Ri到节点D、节点m到节点D的小尺度衰落；Ps、PCm、PRi分别为节点S、节点m、节点Ri的发射功率。而在该D2D中继协助通信的过程中，基站在第一阶段与第二阶段所获取的信号分别为：式中，dCm、dSCm、dRiCm分别为蜂窝用户到基站、源节点S到基站、中继节点Ri到基站的距离；hCm、hSCm、hRiCm分别为蜂窝用户到基站、源节点S到基站、中继节点Ri到基站的小尺度衰落。根据上述接收端信号，可以得到D2D第一跳通信和第二跳通信链路的信干噪比分别为：进而由香农公式可以得到，第一跳链路与第二跳链路的信道容量分别为：其中，B为所占用资源块的频带宽度，N0为高斯白噪声功率大小。则对于整个D2D通信链路而言，它的信道容量为：Crel＝min(CSRi,CRiD)。根据以上的介绍与叙述，若以信干噪比最大或者信道容量最大为中继选择目标，那么整个系统的优化目标函数可用如下式子示出：其中，aCmRi为复用系数。若其值为1，则意味着中继节点Ri与蜂窝用户Cm复用相同的通信资源；若其值为0，则意味着它们之间的通信资源正交，不会存在同频干扰。限制条件是为了在中继选择过程中，保证被复用蜂窝用户的通信，以及两段中继链路的通信，只有这些要求被满足的前提下，才能去考虑中继选择的优化问题。传统的D2D中继协助算法是在所有可被复用的蜂窝用户与可作为中继节点的空闲用户的基础上，去按照以上所给出的目标函数进行中继选择。假设所考虑的网络中，可被复用的蜂窝用户数量为M个，需要中继协助进行D2D通信的数量为N对，可作为中继的空闲用户数量为K个。如图2所示，对于给定中继协助的D2D通信对，GCD只与复用的蜂窝用户有关，则需要探测GCD的次数为M×N；GCR与复用的蜂窝用户以及中继节点用户都有关系，则需要探测GCR的次数为M×K；需要探测HS、HR的次数皆为N×K。而总的信道探测次数为M×(N+K)+2N×K。由上述计算结果可知，随着蜂窝用户数量、空闲用户数量以及需要中继协助D2D对数的增加，需要探测的信道总数量增加速度非常快。这势必会导致基站负载快速增长，同时每次信道探测都有中继节点的参加，空闲节点浪费电量等缺点存在。由于车辆网环境下，车辆节点以及手机终端数量较大，故此种方法的劣势在车联网环境下更加明显。基于此，本专利提出基于位置分区的中继选择算法，其根本出发点为降低基站的负载、减少系统的信令开销，以及相应地降低算法运行复杂度，以更好地适应车联网环境。由以上的分析，可以知道对于D2D中继协助通信的信道容量取决于两段链路中容量较小的那段。又因为对于小尺度衰落影响较小的情况下，通信距离的大小对于信道容量占有主导地位，故仅仅考虑地理位置信息，则D2D中继协助通信的信道容量取决于距离较远的那段链路。为了表述方便，把两段链路中距离较远的那段距离大小称之为有效距离，而由于车联网环境中，车节点的快速运动导致信道快速变化，信道的小尺度衰落很难精确、及时地获取，此外还有阴影衰落等因素的存在，基于这些，为了弥补些许误差的影响，本专利中所提算法将引入一个补偿距离。首先，对所有可作为中继的空闲用户进行遍历，找出其中最短有效距离，设该最短距离值为d，加上补偿距离a，假设dA＝d+a。从而分别以源节点S与目的节点D为圆心，以dA为半径画圆，所得到的重叠区域里面的所有空闲节点很有可能作为最优的中继节点，设该区域为A区域；在A区域中的所有空闲节点都很有可能作为最终的中继协助的用户，当然也有可能由于A区域中的空闲用户数量较少或者不能满足可靠性要求等因素的存在，使得最后A区域中没有可以作为中继协助的用户，此时以dB＝dD2D(max)为半径，按照以上位置分区方法，得到一个更大的B区域；此外，A区域中的空闲节点有可能不能满足信干噪比要求，这时就需要把选择区域扩大，此时以D2D最大可允许通信距离为半径，得到一个新的重叠区域，在该区域中进行中继节点选择，设该区域为B区域，然后在该区域进行中继协助用户的选择，如果还未找到，则中继选择失败，转而去处理下一次D2D协助通信请求。本专利中继选择算法的位置分区可用如下图3示出：为了保证D2D通信的可靠性，我们将引入中断概率来对车联网中通信的可靠性进行描述。通过已有知识的运用以及公式的推导，我们可以得到蜂窝用户与D2D用户所对应的中断概率计算公式为：其中，δ为中断概率门限值，β为PD与PC的比值，d为所对应的距离值，具体推导过程可见附录。基于以上分析，现在把本专利所提基于位置分区的中继选择算法详细步骤列出如下：(1)、对系统参数进行初始化，获取所有蜂窝用户和空闲用户的速度和位置信息，初始化蜂窝用户集合M，空闲用户N总数量为n，i＝0，in＝0，max＝0，min＝PI；(2)、判断i＝n，如果为假，进行第(3)步，如果为真，进行第(7)步；(3)、判断：是否都成立，如果成立将Ri加入集合B中，进行步骤(4)，如果不成立，直接进行步骤(6)；(4)、把两段链路中距离较远的那段距离大小称之为有效距离，并记为dRi，用式子表示为判断min>dRi，如果为假，进行第(6)步，如果为真，进行第(5)步；(5)、min＝dRi，in＝i，进行第(6)步；(6)、i＝i+1，进行第(2)步；(7)、将i设置为0，计算dA＝din+a，将in值设为0；(8)、判断i＝n，如为真，跳转第(15)步，如果为假，进行第(9)步；(9)、判断dRi<dA是否为真，如果为真，进行第(10)步，如果不为真，进行第(14)步；(10)、分别计算两段通信链路对基站的干扰值ISB与IRiB,进行第(11)步，其中c为常量系数，α为路径损耗系数，dSB与dRiB分别为发送端与中继节点到基站的距离值，PSB与PRiB分别为发送端与中继节点的发射功率，而hSB与hRiB分别为发送端与中继节点到基站的小尺度衰落；(11)、判断：ISB<IT，IRiB<IT，其中IT为基站干扰门限，如果为真，进行第(12)步，如果为假，进行第(14)步；(12)、计算判断max<γRi，如果为真，进行第(13)步，如果不为真，跳至第(14)步；(13)、in＝i，max＝γRi，进行第(14)步；(14)、i＝i+1，进行第(8)步；(15)、判断max＝0，如果成立，将i设为0，in设为0，进行第(16)步，如果不成立，i即为选择的中继，结束。(16)、按照集合A中寻找最优中继的方法在集合B中寻找最优中继。附录：中断概率公式推导为了保证通信过程中的可靠性，引入中断概率数学模型：Prout＝Pr[γe<γC]＝δ(1)其中中断概率门限值为δ，γe为蜂窝用户信干噪比，r为蜂窝用户半径。由于hC服从瑞利分布，|hC|2服从指数分布，则可得如下等式：为简化起见，现假设PD＝βPC，则可以得出蜂窝用户i和D2D用户j的接收信噪比分别如下：根据相关文献，能得到如下定理：h1、h2服从瑞利分布，故|h1|2和|h2|2服从独立的指数分布，x＝m|h1|2、y＝n|h2|2+1/θ，则z＝x/y的CDF为：故由公式(4)、(5)、(6)可得蜂窝用户i和D2D用户j的中断概率分别为：二、性能评估本节对本专利所提基于位置分区的中继选择算法性能指标进行仿真评估，并与传统基于信干噪比最大化的穷举搜索算法进行对比。所考虑网络中周围有四条道路，每条道路为双车道，而道路上的车节点随机分布，且以均匀的速度行驶，假设可以被复用的蜂窝用户也随机分布在道路上，不失一般性，假设其中有一对需要中继协助通信的D2D用户存在。此外，道路上随机分布了一些可以作为中继节点的空闲用户存在。具体仿真场景图如图5所示：图6为可作为中继节点个数和D2D容量的关系仿真图，图中D2D之间的距离为80m，蜂窝用户数量为50。图中可以看出，对于可作为中继节点数量一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法和基于信噪比的中继选择算法在D2D容量上性能相似。当可作为中继节点数量为20时，本文算法和基于信噪比的中继选择算法容量相差0.02Mbps左右。随着可作为中继节点的数量增加，这种差距几乎保持不变。但是两种算法的容量都有所增加。原因是由于空闲节点随机分布，可作为中继节点的空闲节点数量增加，落在D2D之间的节点数量就更多了，距离D2D发射端和接收端信道好的用户数量也增加了。图7为D2D距离和D2D容量的关系仿真图，图中可作为中继的空闲用户数量为30，蜂窝用户数量为50。图中可以看出，对于D2D距离一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法和基于信噪比的中继选择算法在D2D容量上性能相似。当D2D距离为75m时，本文算法和基于信噪比的中继选择算法容量相差0.02Mbps左右。随着D2D距离增加，这种差距几乎保持不变。但是两种算法的容量都有所降低。原因是D2D之间距离增加，在可作为中继的空闲用户数量不变的条件下，使用中继后两段链路的距离也增加，链路损耗值变大，故容量减少。图8为可作为中继节点个数和需要反馈信道数量的关系仿真图。图中D2D之间的距离为80m，蜂窝用户数量为50。图中可以看出，对于可作为中继节点数量一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法需要反馈的信道数量明显少于基于信噪比的中继选择算法。当可作为中继节点数量为20时，本文算法和基于信噪比的中继选择算法需要反馈信道数量相差1600左右。随着可作为中继节点的数量增加，本文的算法需要反馈信道数量增长较慢，而基于信噪比的算法需要反馈信道数量增加较快。造成这种巨大差异的原因分下如下，基于信噪比最大的中继选择算法信道反馈数量和可作为中继数量成线性关系，而基于位置分区的算法仅与A区域节点数量成线性关系。可作为中继数量增加，A区域内节点数量增加较少。图9为蜂窝用户个数和需要反馈信道数量的关系仿真图。图中D2D之间的距离为80m，可作为中继用户的空闲节点数量为30。图中可以看出，对于蜂窝用户数量一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法需要反馈的信道数量少于基于信噪比的中继选择算法。当可蜂窝数量为30时，本文算法和基于信噪比的中继选择算法需要反馈信道数量相差接近1500。但随着蜂窝用户数量的增加，本文的算法需要反馈信道数量增长较慢，而基于信噪比的算法需要反馈信道数量增加较快。当蜂窝用户数量为60时，两算法需要反馈信道数量相差接近3600。造成这种巨大差异的原因分下如下，基于信噪比最大的中继选择算法信道反馈数量和蜂窝用户数量成线性关系，而基于位置分区的算法仅与中继节点的D3区域内蜂窝用户数量以及目的节点D3区域内的蜂窝用户数量成线性关系。蜂窝用户数量增加，中继节点以及目的节点的D3区域内节点数量增加较少。图10为D2D距离和需要反馈信道数量的关系仿真图。图中蜂窝用户数量为50，可作为中继用户的空闲节点数量为30。图中可以看出，对于D2D距离一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法需要反馈的信道数量少于基于信噪比的中继选择算法。由图可以看出，两个曲线几乎水平。故需要反馈信道的数量与D2D距离几乎无关。图11为可作为中继节点的空闲节点数量和算法运行时间的关系仿真图。图中D2D之间的距离为80m，蜂窝用户数量为50。图中可以看出，对于可作为中继节点数量一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法运行时间明显少于基于信噪比的中继选择算法。随着可作为中继节点的数量增加，本文的算法运行时间增长十分较慢，而基于信噪比的中继选择算法运行时间增长十分迅速。图12为蜂窝用户个数和算法运行时间的关系仿真图。图中D2D之间的距离为80m，可作为中继用户的空闲节点数量为30。图中可以看出，对于蜂窝用户数量一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法算法运行时间明显少于基于信噪比的中继选择算法。但随着蜂窝用户的数量增加，本文的算法运行时间增长较慢，而基于信噪比的算法需要反馈信道数量增加较快。图13为D2D距离和算法运行的关系仿真图。图中蜂窝用户数量为50，可作为中继用户的空闲节点数量为30。图中可以看出，对于D2D距离一定的情况下，本文的基于位置分区的中继选择算法算法运行时间少于基于信噪比的中继选择算法。由图可以看出，两个曲线几乎水平。故两算法运行时间与D2D距离几乎无关。通过仿真结果的对比可得，本专利所提基于位置分区中继选择算法在系统容量方面对于传统的基于信干噪比最大化穷举搜索算法相差不大，但是本算法在需反馈的信道数以及算法运行时间上有很大程度的减少，进而可以使得基站的负载变得更小以及减少了整个系统的信令开销。对于这些性能的提升，将使得本专利所提中继选择算法能够更好地应用于基于LTE的车辆互联通信中。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。