相关申请的交叉引用
本申请要求2015年4月1日提交的、申请号为14.676,434、名称为“车辆ad-hoc网络中的分布式资源管理方法和系统”的美国专利申请的优先权，该申请的内容通过引用被并入本文。
本公开一般涉及adhoc网络，并且更具体地涉及车辆adhoc网络中通信资源的多路访问。
背景技术：
车对车通信最近吸引了更多的关注，部分是因为某些领域的发展，例如用于专用短距离通信的智能交通系统(its)和无线adhoc网络。
车对车(v2v)通信网络允许车辆之间彼此通话。一种相关类型的网络是车辆到基础设施(v2i)通信网络，其允许车辆与路边基础设施(例如路边单元)通话。车辆和路边单元是这些v2v和v2i网络中的通信节点。节点可以出于一种或多种目的而交换信息，例如，包括但不限于提供安全警告(例如实际的或潜在的车辆碰撞警告)、协作驾驶信息、交通信息、交通管制、驾驶辅助或监管职能。
v2vad-hoc网络有时被称为vanet。这些ad-hoc网络通常具有分布式网络架构，并且缺少中央控制器。在这些类型的网络中，资源管理通常是一个重要的考虑因素。尝试以重叠方式使用相同资源的两个节点引起的资源冲突以及不可控的延迟正是这些类型网络的一些关注点，特别是涉及与安全相关的通信或其他高优先级的通信，这可能需要快速而可靠的传输其他高优先级通信的网络。
技术实现要素：
在本申请的第一方面中，提供由车辆网络中的节点执行的方法。该方法能够在所述网络中的第一节点处执行，并且包括：接收指示所述网络中第二节点位置的信息；并基于相对于所述第二节点位置的所述第一节点位置，在所述第一节点处请求所述网络中的第一通信信道。
在本申请的第二方面中，提供在车对车adhoc网络中操作的第一节点。所述节点包括：处理器；通信子系统；以及存储指令的计算机可读存储介质。当所述处理器执行所述存储的指令时，其使所述第一节点：通过所述通信子系统接收的信息来解码所述网络中第二节点的位置；以及为所述第一节点传输指示请求所述网络中第一通信信道的消息，基于相对于所述第二节点位置的所述第一节点位置来选择所述第一通信信道。
在第一方面和第二方面中的至少一个的实施例中，由所述第一节点请求的所述第一信道包括稀疏码多址接入(scma)层。在另一实施例中，所述第一节点位于虚拟网格中的第一区域处，所述请求的第一信道被配置为用于所述第一区域。所述第一区域的多个信道中的每个信道可以包括：在子帧的至少两个不同时隙中的每一个上定义的scma层、将在所述至少两个不同时隙期间传输的相同的有效载荷(payload)、在所述第一区域中独特的每个信道的至少两个时隙与其各自scma层的组合，从而在单个子帧期间，已请求所述第一区域中信道的节点能够监听已请求所述第一区域中信道的每个其他节点的传输，并且使已请求所述第一区域中信道的每个其他节点能够监听所述第一节点的传输。
在另一实施例中，第一节点位于虚拟网格中的第一区域处，所述请求的第一信道属于所述第一区域，并且所述请求的第一信道用作所述第一节点的主信道，并且所述方法还包括请求第二信道作为辅助信道，所述第二信道是所述虚拟网格中除了所述第一区域之外的第二区域的可用信道。所述第二区域可以与所述第一区域相邻，或者能够与所述第一区域重叠。所述第一和第二节点的相对位置能够基于所述第一和第二节点中的每一个到参考位置(例如所述第一区域边缘处)的距离来确定。
在另一实施例中，该方法能够进一步包括：在第一节点处，识别网络中第二节点请求的可用的信道，所述识别基于相对于所述第二节点位置的所述第一节点位置。在另一个实施例中，该方法可以包括：在第一节点处，接收指示网络中第三节点位置的信息，其中在第一节点处，第一信道的请求是基于相对于第二和第三节点位置的第一节点位置的。在另一个实施例中，信息的接收发生在第一时间，并且在所述第一节点处请求的第一信道被用于在所述第一时间之后的第二时间中所述第一节点的传输。在另一实施例中，所述方法包括广播指示所述第一节点位置的信息。在另一个实施例中，所述第一节点位于所述网络的虚拟网格中的第二区域中。在请求所述信道的步骤之前，从所述第一区域进入所述第二区域的所述第一节点传输盲区指示，其指示所述第一节点具有关于所述第二区域通信信道可用性的不完整信息。在另一实施例中，在请求所述信道之后，所述第一节点能够确定第一节点已从虚拟网格的第一区域移动到第二区域。如果所述第一节点已请求所述第二区域通信信道作为辅助信道，其能够将所述信道的状态从第一节点的辅助信道改变为主信道。如果所述第一节点没有请求所述第二区域的通信信道作为辅助信道，其能够请求所述第二区域的可用信道作为所述第一节点的主信道。
在本申请的第三方面中，存在一种在车对车adhoc网络中执行的方法，包括：在虚拟网格的第一区域中的新节点处，接收指示所述第一区域通信信道可用性的信息，所述新节点没有请求信道；以及在所述新节点处，传输网络进入请求，其指示请求用于所述新节点的主信道。
在本申请的第四方面，提供一种在车对车adhoc网络中操作的节点。该节点包括：处理器；通信子系统；以及存储指令的计算机可读存储介质，当所述处理器执行所述指令时，使得所述第一节点执行根据本申请的第三方面的方法。
在本申请的第三方面和第四方面中至少一个的实施例中，所述传输步骤包括：将所述网络进入请求传输到与所述第一区域相关联的主节点。在另一实施例中，在所述新节点处，通过来自所述第一区域中第二节点的信标传输和所述第一区域的广播信道中的至少一个接收指示可用性的信息。在另一个实施方案中，该方法包括：在所述新节点处，响应于所述网络进入请求，接收由所述新节点请求主信道的指示。在另一实施例中，所述网络进入请求包括指示所述新节点定位的信息。
在本申请的第五个方面中，提供一种车对车adhoc网络中的方法。该方法在adhoc网络的虚拟网格中第一区域的第一节点处执行。该方法包括接收指示第二区域中第一通信信道可用性的信息；以及请求所述第一信道作为所述第一节点的辅助信道。
在第五方面的一个实施例中，在接收步骤之前，所述第一节点可能没有关于所述第一信道可用性的充足信息，使得所述第一节点不能请求所述第一信道作为辅助信道。在另一个实施例中，所述接收的信息的至少一部分是通过广播信道从第二节点接收的，所述第二节点位于第一区域之外的区域中。
在另一个实施例中，根据相对于第二节点位置的第一节点位置，执行所述请求信道的步骤。可以基于所述第一和第二节点中的每一个到参考定位的距离来确定所述第一和第二节点的相对位置。在另一实施例中，所述参考定位包括虚拟网格中的区域边缘。在另一个实施例中，请求信道发生在第一时间，以在随后的时间由所述第一节点在所述辅助信道上传输。在另一个实施例中，所述第一信道包括稀疏码多址(scma)层。
在本申请的第六方面中，提供一种在车对车adhoc网络中操作的第一节点。所述第一节点包括：处理器；通信子系统；以及计算机可读存储介质。当处理器执行存储在所述存储器中的指令时，它使得：当所述第一节点位于所述网络中虚拟网格的第一区域时，所述第一节点在所述第一节点处，从通过所述通信子系统接收的信息中解码关于第二区域的第一通信信道可用性的指示；以及传输指示请求所述第一信道作为所述第一节点的辅助信道的消息。
在本申请的第七方面中，提供一种车对车adhoc网络中由第一节点执行的方法。该方法包括：所述第一节点传输盲区指示，第一节点从第一区域进入所述第二区域，并且所述盲区指示指示当所述第一节点处于网络中第二区域时，所述第一节点具有关于所述第二区域通信信道可用性的不完整信息。
在第八方面中，提供一种在车对车adhoc网络中操作的第一节点。所述节点包括处理器、通信子系统和计算机可读存储介质。当所述处理器执行存储在所述存储介质中的指令时，它使所述节点执行第七方面的方法。
在第七方面和第八方面其中之一的实施例中，该方法包括：在第一节点处，响应于所述传输，接收指示所述第二区域中一个或多个可用信道的信息。该方法可以进一步包括请求所述第二区域的一个或多个可用信道中的至少一个作为所述第一节点的主信道。在另一个实施例中，所述请求的步骤是基于相对于第二节点位置的所述第一节点位置。在另一个实施例中，基于所述第一和第二节点中的每一个到参考定位的距离来确定所述第一节点和第二节点的相对位置。
在本申请的第九个方面中，提供一种在adhoc网络中第一区域内的节点处执行的方法。所述第一区域可以是定义在adhoc网络中的虚拟网格的区域。所述方法包括广播指示所述第一区域通信信道可用性的信息。
在本申请的第十方面，提供了一种执行第九方面方法的节点。所述节点包括处理器、存储器和通信子系统。当所述处理器执行存储在所述存储器中的指令时，所述节点执行第九方面的方法。
在实施例中，所述节点是负责执行所述广播的所述第一区域的主节点。在其他实施例中，所述广播发生在专用广播信道上。
在本申请的第十一方面中，提供一种由车对车adhoc网络中的第一节点执行的方法。该方法包括以下步骤：确定所述第一节点从虚拟网格中的第一区域移动到第二区域；如果所述第一节点请求所述第二区域的通信信道作为辅助信道，将所述信道的状态从所述第一节点的辅助信道改变成主信道；以及如果所述第一节点未请求第二区域的通信信道作为辅助信道，在第一节点处请求所述第二区域的可用信道作为所述第一节点的主信道。
在本申请的第十二方面中，提供一种执行本申请的第十一方面方法的节点。所述节点具有存储器、处理器和通信子系统。当所述处理器执行存储在所述存储器中的指令时，其使得所述节点执行第十一方面的方法。
在第十一和第十二方面的实施例中，如果当所述第一个节点移动到所述第二区域时，所述第一节点请求所述第一区域的信道作为主信道，该方法包括在第一节点处释放所述第一区域的信道。在另一个实施例中，请求所述第二区域的信道作为主信道的步骤是基于相对于第二节点位置的所述第一节点位置的。在另一实施例中，基于所述第一和第二节点中的每个到参考定位的距离来确定所述第一和第二节点的相对位置。在另一个实施例中，所述第一节点请求主信道的步骤发生在第一时间，以用于在随后的时间中所述第一节点的传输。
附图说明
参考附图将会更好地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的至少一个实施例的沿道路在相反方向上行驶的车辆的图示；
图2是在至少一个实施例中的示例处理系统的框图；
图3a是沿着已使用虚拟网格细分成小区域的道路行驶的车辆的图示；
图3b是示出了多个帧及相关时隙的传输图；
图4a是沿着已使用虚拟网格细分成大区域的道路行驶的车辆的图示；
图4b是示出了帧及其相关时隙的传输图；
图5a是根据本公开的至少一个实施例的沿着已使用虚拟网格细分成区域的道路行驶的车辆的图示；
图5b是示出了根据至少一个实施例的帧及其相关时隙的传输图；
图6a是在至少一个实施中在车辆中交换信息和请求资源的处理的流程图；
图6b是在至少一个实施中表示传输和资源请求间隔的时序图；
图7a至图7c是根据至少一个实施例的在切换情况下沿着已被细分成区域的道路行驶的车辆的图示；
图8是根据至少一个实施例的处理切换情况的处理的流程图；
图9是根据至少一个实施例的在车辆处定位排序的资源请求的处理的流程图；
图10是示出了根据至少一个实施例的盲节点恢复情况下的帧和相关时隙的传输图；
图11a是示出了根据至少一个实施例的在车辆网络进入情况下帧和相关的时隙的传输图；
图11b是示出了根据至少一个实施例的在网络进入情况下车辆之间的可能传输的数据流图；
图12是示出了根据至少一个实施例的帧、时隙和scma层的传输图；
图13是示出了根据至少一个实施例的scma资源定义的资源定义图；以及
图14是示出了图13所示的资源定义的子集的资源定义图。
具体实施方式
本文所描述的实施例涉及车辆通信，包括车辆、车对车通信和车辆adhoc网络。然而，本公开的范围并非旨在被限定于车辆或车辆通信。本公开的教导可以在其他应用中和在其他领域中被使用或应用于其他类型的节点(包括其他类型的移动节点)或与所述其他类型的节点一起使用或应用。
根据本公开的至少一个方面中，提供由车辆adhoc网络中的车辆请求资源的一种或多种方法。术语请求可用于涉及由adhoc网络中的车辆使用或保留共享的通信资源。并非由另一实体(例如负责向多个车辆分配资源的中央机构)向车辆分配信道，车辆可以为其自身请求资源。车辆可使用有关其环境的信息，包括与其他车辆相关的信息，以请求和使用特定资源。这些车辆可以基于它们对算法、规则集等资源的请求，以最小化或消除资源冲突的可能性。
根据本公开的至少另一个方面，提供了使一个或多个车辆能够进入网络(例如车辆adhoc网络)的一种或多种方法。
根据本公开的至少另一个方面，提供了能够，例如在车辆adhoc网络中，恢复盲车辆的一种或多种方法。当车辆未能接收到足够的信息以使其能够执行必要的功能(例如请求资源以用于即将到来的时间帧)时，它是“盲的”。
根据本公开的至少另一个方面，adhoc网络中的资源可以基于稀疏编码多址(scma)来定义。
根据本申请的至少另一个方面，提供在adhoc网络中实现车辆的虚拟全双工通信模式的一种或多种方法。
车对车通信可能被粗略地分组成用于安全相关应用的通信和用于非安全应用的通信。安全相关的通信可以包括与例如协作运送车辆碰撞警告相关的信息，例如紧急制动或盲点警告，以及与危险地段的车对车通知相关的信息，例如前方路面结冰的警告。这些只是几个示例。
非安全应用可用于提供与车辆和运输系统相关的其他功能或服务。非安全应用可能涉及，例如，交通报告、交通拥塞避免、流量路由、为车辆等提供因特网或其他数据通信。各种其他类型的非安全应用是存在的并且可能的。
与非安全应用中的交换相比，安全相关应用中的信息交换可能受限于不同的服务质量(qos)要求。例如，某些类型的安全相关信息被快速(即具有低延迟)且可靠(即具有高成功率)地传递可能是重要的。通常期望协作车辆碰撞警告信息被迅速并可靠地传输，以使得车辆碰撞警告应用可以提供及时指示或响应。
在车辆网络中，安全相关通信往往具有广播性质。安全应用可以由协议(例如网络或传输协议，甚至包括特定的v2v协议)支持。例如，一个v2v协议(专用短程通信(dsrc))是基于ieee802.11p标准的，该标准改进后的ieee802.11，其在车辆环境(车辆通信系统)中增加了无线访问(wave)。这些改进旨在支持智能交通系统(its)应用。根据ieee802.11p，在5.9千兆赫周围的专用75mhz频带(5.850-5.925千兆赫)上进行通信。所述通信可以具有大约1000米的最大范围。
vanet的介质访问控制(mac)协议通常用于解决信道访问时的车辆争用。在现有v2v网络实现中，dsrc中的随机接入机制依赖于载波侦听多路访问/冲突避免(csma/ca)。当限定区域中有较少车辆尝试访问相同的无线电资源时，现有v2v网络中用于解决车辆争用的mac协议可以提供足够的延迟。然而，当该区域中有更多车辆尝试访问相同的资源时，这些协议可能会导致更高的不可接受的延迟。更高的延迟可能至少部分地起因于一些车辆的争用时间较长。
此外，其他因素可能使车对车adhoc网络中的信道访问或其他无线电资源管理复杂化。这些因素包括网络内的节点(例如车辆等)的物理定位不断变化以及车辆相对于彼此的位置变化。
车辆网络中的安全相关通信可以包括各种类型的道路安全消息，例如协作感知消息(cam)和分布式环境通知消息(denm)中的一个或两个。cam和denm消息可以具有广播性质。协作感知消息(cam)向相邻车辆提供有关传输车辆的信息。此类型的消息可包括关于车辆的信息，例如其存在、定位、运动学和其他状态信息。cam可以是信标或心跳消息形式的周期性短消息。因此，在这个意义上，cam是时间驱动的消息。例如，可以以1-10hz的频率范围广播cam消息，其具有约100ms的最大延迟以及高达800字节的长度。然而，这些值仅仅是示例。此外，cam消息可以在传输车辆的紧邻附近进行广播。
在另一方面，一种分布式环境通知消息(denm)可以是事件驱动的消息，其被广播以向一个或多个其他车辆发出关于事件或情况(例如事故)的警报，或任何其他类型的事件或信息。因此，与cam消息不同，denm消息通常不是周期性消息。仅作为示例，denm可具有100ms的最大延迟和比cam消息更短的长度(例如小于800字节)。此外，denm消息可以在基于事件而定位的区域内广播。该区域可以被称为事件的相关区域。
现在参照图1，图1是在道路2上的多辆汽车或其他车辆的图示。另外，应注意的是，本公开的图中的对象的相对尺寸以及它们之间的距离仅用于说明性目的，并不一定按照比例绘制。
车辆10至15被示出为沿一个方向行驶，而其他车辆20至23沿相反方向上行驶。至少一些车辆可能具有车对车通信能力。
例如，车辆11可以具有由环状线30指示的最小感知范围。通常，感知范围指的是仍保持在通信范围内的从其他车辆到车辆11的最大距离。因此，车辆11可能能够以该范围从其他车辆(在此示例中是车辆10、21和22)接收消息，并且因此可以感知到这些车辆，并从这些车辆处接收关于它们的信息。车辆11还可以广播消息，以提供信息给其他附近的车辆，例如车辆10、21和22。这些广播的和接收的消息可以是提供存在、定位、运动学和/或其他状态或其他信息的cam消息、denm消息或任何其他类型的消息或通信。
以类似的方式，车辆22可以具有由环状线32指示的最小感知范围。因此，车辆22能够感知到车辆11和21，并且可以从它们处接收信息。车辆22还可以传输可由车辆11和21接收的信息。车辆22可使用广播传输、点对点传输或点对多点传输。在一个实施例中，所有消息都是广播传输，并且在下面的描述中使用该语言，但是本领域技术人员将会理解，可以使用其他传输类型。
此外，基于事件的消息(例如denm消息)可以由车辆广播或中继。例如，在图1的示例中，车辆14与车辆15发生车辆碰撞，因此可以广播denm或类似类型的消息，以向其他车辆警告该危险。在该示例中，来自车辆14的denm消息可以由车辆13接收，车辆13继而在可由车辆12接收的另一个消息中重新广播该信息。在传输denm消息的时，车辆12可能在车辆14的范围之外，因此可能无法从车辆14接收原始广播。denm消息的广播和中继可以被限制到特定的地理区域，例如相关区域34。
图1仅示出了在一些情况下某些类型的车对车消息传输的示例。这并不意味着是限制性的。
现在参照图2，图2示出了可以与车辆一起使用，以提供处理或通信功能(例如车对车通信)的示例系统。
图2是可用于实现本文所公开的至少一些节点、设备和方法的示例处理系统200的框图。处理系统200可以包括中央处理单元(cpu)202、存储器204、大容量存储设备206、视频适配器208、i/o接口210和通信子系统212中的一个或多个。处理系统200的一个或多个组件或子系统可以经由一个或多个总线214或其他连接来互连。
总线214可以是包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、视频总线等任何类型的若干总线架构中的一种或多种。cpu202可以包括任何类型的电子数据处理器。存储器204可以包括任何类型的系统存储器，例如静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、同步dram(sdram)、只读存储器(rom)及其组合等。在一个实施例中，存储器可包括在启动时使用的rom和执行程序时使用的用于程序和数据存储的dram。
大容量存储设备206可以包括任何类型的存储设备，其用于存储数据、程序和其他信息，并使得可经由总线214访问这些数据、程序和其他信息。大容量存储设备可以包括，例如，一个或多个固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器等。
可以可选地包括视频适配器208和i/o接口210。它们可用于提供接口，以将外部输入和输出设备耦合到处理系统。如图所示，输入和输出设备的示例包括耦合到视频适配器208的显示器216，如仪表板显示器，以及耦合到i/o接口210的屏幕上键盘/语音接口218。然而，应当理解，这些外围设备和其他设备仅仅是示例。除了所示出和描述的那些设备之外或者替代所示出和描述的那些设备，其他设备可耦合或连接到处理系统。此外，可以使用额外的或更少的接口。例如，可以提供一个或多个串行接口，例如车载诊断(odb)接口(未示出)。
提供通信子系统212，以用于发射和接收信号中的一者或两者。通信子系统可以包括用于通过一个或多个有线和无线接口进行通信的任何组件或组件集合。这些接口可以包括但不限于gprs、umts、lte、lte-a、专用短程通信(dsrc)、ieee802.11p、wifi、wimax或蓝牙tm以及由ieee智能交通系统(its)协会定义的用于v2v直接通信的接口。
通信子系统可以包括发射器220、接收器222和天线元件224中的一个或多个。在至少一些实施例中，处理系统可以具有地理定位功能，例如，以确定处理系统的地理位置或用于接收使系统与其他系统的时间同步的定时信号。确定地理定位的能力对于确定车辆的定位、速度、方向或其他运动学信息是期望的甚至是必需的。在至少一些实施例中，处理系统可能能够接收全球定位系统(gps)信号。因此，在至少一个实施例中，如图2所示，该处理系统可以包括gps无线电或接收器226。然而，其他实施例可包括和使用其他子系统或组件，以用于例如确定所述处理系统地理位置或接收用于时间同步的定时信号。
图2的处理系统200仅为示例，并且不意味着是限制性的。各种实施例可以利用一些或全部示出或描述的组件。一些实施例可以使用未示出或描述的、但是本领域技术人员已知的其他组件。此外，设备可包含组件的多个实例，例如多处理系统、处理器、存储器、发射器、接收器等。该处理系统可以包括一个或多个输入/输出设备，例如扬声器、麦克风、触摸屏、按键、键盘、显示器等。各种其他选项和配置是预期的。
如前所述，车对车adhoc网络(vanet)中的无线电资源共享和请求提出了一些挑战。一类资源请求的方法是使用车辆的地理定位。这可以被称为基于定位的资源共享。
在基于定位的资源共享中，可以使用网格或虚拟网格来映射道路或路段，所述网格或虚拟网格可以将道路划分成可被称为区域的特定地理区域。根据车辆所占据的特定区域，无线电资源可以在车辆之间分配或由车辆要求。
当车辆沿着道路行驶时，它在区域之间移动。车辆可以知道或能够获取其地理定位，并通过使用其地理定位功能来确定其占据哪个区域，例如通过接收和处理gps信号。由于车辆在区域之间移动，并且可在区域分享的基础上配置资源，可能需要经常(例如周期性地)使每个区域的资源可用。例如，当车辆从第一区域移动到第二区域时，车辆可能需要丢弃属于第一区域的资源，然后获取属于第二区域的资源。当第二区域的资源再次可供请求时，车辆可在该区域中请求资源。
图3a和3b中示出了第一种现有的基于定位的资源共享方法。在这种方法中，使用虚拟网格302映射道路300以将道路划分成区域304。为简单起见，仅示出了道路的一个车道。在这个示例中，区域具有相对短的长度d306，其可略长于平均车辆长度(例如4米，仅作为示例)。因此，基于该区域长度，假定在任何给定的时间内，在一个区域中至多只有一个车辆。
在每个区域基础上配置共享无线电资源。资源可以在n个相邻区域上共享，在图3a中示出为区域z1，z2，...，zn。例如，参照图3b，在时分多址(tdma)方案中，可为每个区域预先分配长度为nts的帧350内长度为ts的时隙352，其中所述帧具有n个时隙。因此区域z1可以是预先分配的时隙1，区域z2可以是被预先分配的时隙2等。该资源分配配置仅仅是示例。区域的相对排序和时隙的索引可以是不同的。例如，区域z1可以是被预先分配的时隙2，区域z2可以是被预先分配的时隙10，区域z3可以是被预先分配的时隙1等。由于假定在给定时间中最多有一个车辆在区域中，在该区域中没有其他需要访问无线电资源的车辆(例如，在预先分配给该区域的时隙中)。因此，在理论上，对于预先分配给区域的单个资源，车辆之间不会有争用。
相同的信道或时隙可以重新用于网格中不同的区域组。例如，相同的信道可在下一个n个区域中被重新使用，例如区域n+1到区域2n，以及接下来的n个区域，区域2n+1到区域3n等。
在帧350下方，图3b指示了随着时间的推移，示例车辆303(图3a)所处于的特定区域。预先分配给车辆303所处特定区域的时隙(例如，信道)是图3b中的阴影部分。因此，在这种方法中，每个区域在每个帧350中具有对应的时隙。
此外，如前所述，车辆可以具有感知区域。车辆可以从该区域范围内的其他车辆处接收消息，因此可以感知到这些其他车辆并从它们处接收关于它们的信息。例如，参照图3a，车辆310围绕车辆可具有r米的感知区域范围，其由附图标记308指示。由于d是区域的长度，感知范围可以在车辆310所处区域312的任一侧上具有r/d个区域的长度。因此，在这个示例中，总的感知区域是2d/r+1个区域。
此外，车辆可具有在其感知区域308前方的g米的防护区域(由附图标记314指示)。防护区域可以具有g/d个区域的长度，并且可被用于处理感知区域308的外部区域或其附近的干扰。例如，防护区域可用于减少由于网格上的周期性地信道重新使用而引起的干扰。防护区域还可以在车辆开始监听下一个时间帧之前，为车辆提供额外时间来处理相关接收到的信息。在图3a的示例中，车辆310可能需要监听区域1至2r/d+1。车辆310可以忽略区域2r/d+2到n。
由于相同的信道被重新用于网格中不同的区域组，因此车辆的感知范围可以等于或小于车辆前方和后方的n/2*d米(或n/2个区域)。如图3a所示，车辆单侧的感知范围为r、防护范围为g，因此重新使用相同信道的区域组内的区域数量n可以是n＝(2r+g)/d+1。
第一种方法可以提供一些益处，例如，车辆之中通常没有任何访问无线信道的争用。然而，这种方法也可能有缺陷。例如，由于区域的长度和尺寸很小，车辆必须能够始终高精度地确定其地理定位。如果在该确定中有一定量的误差，车辆可能会错误地确定其位于与其实际所在的区域不同的区域处，因此将尝试访问预先分配的且属于该不同区域的信道。其结果是，可能存在多于一个车辆同时尝试使用区域的相同资源(例如，信道)的情况。
此外，由于每个区域的尺寸很小，在某些情况下略长于车辆长度，在任何给定时间中，大部分区域可能是空的。由于无线电资源被预先分配给每个区域，当许多区域是空的时，将存在大量浪费的资源。
此外，当车辆以超过一定的速度行驶时，也可能存在这种方法的问题。小区域长度意味着当车辆以超过一定阈值速度行驶时，车辆可能没有足够的时间来执行处理以及通过无线电传输。例如，在区域中开始传输之前的最大延迟可能是(n+1)ts＜d/vmax，其由图3b中的附图标记354指示，其中n是每帧的时隙数量，ts是时隙的持续时间，并且vmax是车辆的最大速度。
图4a和4b中示出了第二种现有的基于定位的资源共享方法。该方法类似于图3a和3b所示的方法，具有道路400、虚拟网格402以及多个区域404。这些区域在图4a中被编号为z1，z2，z3等。然而，在该方法中，每个区域可以具有较大的地理尺寸，例如较长的区域长度406。因此，一个区域可以足够大以同时容纳两个或两个以上车辆。此外，在该方法中，资源的多个信道可以被预先分配给单个区域。因此，单个区域中的车辆可以使用多个信道。当区域内只有一个车辆时，所述一个车辆可感知和使用其区域内的多个或全部信道。当区域内有两个或多个车辆时，所述两辆或多个车辆之间可能存在信道访问争用。
例如，参照图4b，在时分多址(tdma)实现中，帧450的每个子帧454可被预先分配给不同的区域。帧450可以具有l个子帧。例如，子帧1可被预先分配给区域z1，子帧2可被预先分配给区域z2等。此外，子帧454内的一个或多个时隙452可被预先分配为给定区域的信道。例如，子帧2中的时隙1至m可被预先分配为区域z2的信道1至m。
第二种方法与上述第一种方法的不同之处在于，由于区域的尺寸较大，在车辆确定其地理定位时可能不需要如此高的精度。由于区域尺寸较大，较低的精度可能已足够。换句话说，与区域较小时相比，车辆实际上处于第一区域但错误地(例如，使用gps等)确定其处于第二区域的机会较小。此外，在第二种方法中可能会减少浪费的资源，因为在任何给定的时间中，可能会有较少的区域被空置。此外，由于更长的区域长度，在第一种方法中当车辆超过阈值速度而出现的问题可能在第二种方法中被减少或者消除。
然而，由于在单个区域中信道在车辆之间共享，在第二种方法中出现了信道争用问题。因此，存在由车辆尝试访问相同的信道而产生多路访问资源冲突的可能性。资源冲突可能导致一些车辆的较长争用时间，这可能转化为在与其他车辆交换信息(例如安全相关信息)时的高延迟。在一些情况和系统中，例如，在涉及安全相关的信息传输的情况和系统中，高延迟可能是不期望的或甚至是不可接受的。
因此，根据本公开的一个方面，提供在车辆adhoc网络中资源访问的一种或多种方法。
根据本公开的至少一个方面，可以基于区域内的车辆排序，由车辆在给定区域(例如，区域)内来请求资源。排序可以基于任何合适的准则或标准，包括关于区域中的一个或多个车辆的信息。在至少一个实施例中，排序可以基于每个车辆到参考点或参考定位的距离。因此，可以基于区域内的车辆相对位置(即排序)而非基于车辆的实际地理定位来请求资源。这可以被称为定位排序资源请求。因此，可以基于排序由区域内的车辆请求资源，而不是基于车辆随机地选择用于传输的资源并且冒着与一个或多辆其他车辆资源冲突的风险。定位排序资源请求可以减少或消除车辆adhoc网络的现有资源分配方法中出现的资源冲突的可能性。
本公开的实施例以信道的形式描述资源。然而，“信道”的描述并不意味是限制性的。本教导适用于其他类型的资源。
由于在adhoc网络中可能不存在用于控制资源分配的中央实体，所以每个车辆可负责为其自身请求资源，并识别和追踪其他车辆(例如在其感知范围内的其他车辆)的资源请求和使用。通过这种方式，adhoc网络中的车辆协作，以共享和管理通信资源，而不需要中央资源分配实体。车辆可以使用算法、规则或处理来管理资源的共享和请求，以尝试减少或消除两个车辆尝试请求或使用相同资源的机会。为了便于描述，算法、规则集等可以简称为信道共享算法。换句话说，信道共享算法可以使每个车辆能够确定其何时可以请求和使用资源，从而具有资源冲突的低风险或没有风险。
在至少一个实施例中，可以基于区域中车辆的地理定位进行车辆的排序。图5a是道路500上多个车辆520的图示，如图所示，道路500的行驶方向为从左到右。该特定的行驶方向仅用于说明性的目的，并且并不意味着是限制性的。虚拟网格502被映射到道路500，以定义多个区域504。在此，为简单起见，仅示出了区域i-1，i，i+1和i+2。
图5b表示具有多个子帧554的传输帧550，其可被细分成时隙552。帧550的不同子帧554可用于或可被预先分配给不同的区域。例如，子帧1可以被预先分配给区域i-1，子帧2可被预先分配给区域i，子帧3可被预先分配给区域i+1等。此外，子帧554内的一个或多个时隙552可以被预先分配为给定区域中的信道。例如，子帧2中的时隙1至m可被预先分配为区域i的信道1至m。
此外，在至少一个实施例中，由于车辆在区域之间移动，并且可在区域分享的基础上配置信道，可能需要经常(例如周期性地)使每个区域的资源可用于被车辆请求。例如，可以在时间0，t，2t，3t等执行资源请求，其中t是资源请求周期的持续时间。由于在adhoc网络中没有集中化的资源管理，每个车辆可为其自身请求资源。由于大多数或所有车辆请求资源的处理和规则可能相同，因此车辆可以以较低或没有资源冲突的风险来请求资源。在至少一个实施例中，车辆可使用在时间t已知的信息来在时间2t请求资源。因此，车辆可以使用有关其自身的信息，例如其当前定位(包括其所在的区域)以及从其他车辆处接收到的类似信息来请求资源，以供其使用。当其他车辆请求和使用特定资源时，根据接收的信息和所有车辆共用的信道共享算法，该车辆也能够识别。
图6a是示出了在至少一个实施例中在车辆处交换信息并请求资源的处理的流程图。在该实施例中，该处理可以周期性地在网络中所有车辆处执行。该处理开始于框600，并转到框602，其中车辆可以测量或收集关于其自身的信息和数据，包括车辆的位置。在一个实施例中，这可以使用接收的gps信号来完成。该处理转到框604，其中车辆在时间t传输信息，诸如在其请求的资源(例如信道等)上的信标消息。时间t可以在传输帧f中。传输可以包括协作感知消息(cam)或关于广播车辆信息(例如其存在、定位、运动学和其他状态信息)的其他消息。该处理转到框606，其中车辆在帧f监听来自其他车辆的传输或广播。
该处理从框606转到框608，其中车辆可以执行一个或多个任务、计算或其他处理，例如处理定位和其他信息，包括在框606中从其他车辆处接收到的信息。该处理转到框610，其中所述车辆请求在时间帧f+1使用的信道。因此，在帧f中，车辆可以请求在后续时间帧(例如帧f+1)中使用的一个或多个信道。
然后，该处理返回到框602，并且可以在帧f+1中重新开始。因此，在框604，在帧f+1中的车辆可以在帧f中请求的信道(例如信道等)上传输。
在至少一个实施例中，可以在车辆adhoc网络中的一些或所有车辆上执行与图6a的处理相同或类似的处理。车辆可以以任何合适的方式进行时间同步。例如，在一个实施例中，车辆可使用接收的gps信号进行同步。然而，车辆可以以其他方式进行同步。
此外，虽然在图6a的示例中，车辆在处理的每个循环(即每一帧(例如框610))中请求资源，但是这并不意味着是限制性的。在其他实施例中，可以每个第两帧、或每个第三帧、或每个第四帧等(对应于图6a的处理或类似处理的每个第两个、或每个第三个、或每个第四个循环等)请求资源。换句话说，在一些实施例中，车辆不一定在其广播信标消息的每个周期中请求资源和监听其他车辆的广播。车辆以较不频繁的方式请求资源可能已足够。这参照图6b进行描述。
图6b是在至少一个实施例中表示传输和资源请求间隔的时序图。相邻短箭头652之间的每个间隔650表示传输间隔，例如时间帧。车辆可以在一些或全部传输间隔中向其他车辆传输或广播信息。相邻长箭头662之间的每个间隔660表示资源请求间隔。资源请求间隔660可以是帧持续时间650的整数倍。例如，车辆可以在一个或多个传输间隔650、(由附图标记680指示的一个或多个间隔)收集关于信道和其他车辆的信息。该信息可以由车辆在下一个资源请求时间682请求资源，以用于一个或多个后续帧。
再次参照图5a，在下面的示例中，我们关注区域i中的车辆a、b、c和d。在该示例中，每个区域被配置有5个信道。因此，区域i具有信道ci，1、ci，2、ci，3、ci，4和ci，5。我们还假定车辆d已经请求区域i中的信道，例如信道1，ci，1。车辆d可能已经请求信道，例如，因为它在上一次请求信道(例如帧f-1)的区域i中，因此可以保持其信道ci，1。然而，在即使车辆没有改变区域，车辆也未保持其信道的其他实施例中，该车辆可被包括在请求信道的车辆组中。
另一方面，车辆a、b和c在区域i中不具有信道，因此每个都需要信道。车辆a、b和c可能出于一个或多个不同的原因而在区域i中不具有信道。例如，因为在上一次请求信道时，车辆a、b和c中的一个或多个可能已从区域i-1移动到区域i。
在上述示例中，车辆a、b和c中的一个或多个可能刚好从区域i-1到达区域i。因此，这些车辆中的每一个可能正在使用来自区域i-1的信道并在其上广播。然而，由于它们已经离开区域i-1，所以在下一次请求信道(例如帧f)时，它们可能不再有资格使用区域i-1中的信道。因此，这些车辆可能会试图在下一个资源请求周期请求区域i的信道。
因此，根据本公开的一个方面，车辆a、b和c中的一个或多个可以基于区域内车辆的相对定位或排序来请求区域i中的空闲或可用信道。在至少一个实施例中，可以基于每个车辆到至少一个参考点或定位的距离来进行所述排序。该至少一个参考点可以是任何合适的参考点。在至少一个实施例中，参考点或参考定位可以是区域边缘。例如，网格502中的区域504的形状通常为矩形，但是不同形状的区域是可能的。区域i可以具有第一和第二区域侧边缘530和532，以及第一区域端边缘534和第二区域端边缘536。为了便于描述，第一和第二区域端边缘534、536可以分别称为左区域边缘和右区域边缘。
在至少一个实施例中，区域内的车辆可以基于车辆到区域边缘的距离来排序。例如，在图5a中，区域i中不具有信道的车辆可以基于该车辆到右区域边缘536的距离来排序。按升序排序，车辆将被排序为c、a和b。车辆c是三个车辆中最靠近右区域边缘536的车辆。车辆a是下一个最靠近的车辆，车辆b是第三个最靠近的车辆。假定车辆在区域内从左往右行驶，这样的排序可以使在较早时间进入区域的车辆被优先考虑。然而，应当理解，车辆可以以其他方式排序。例如，在一个实施例中，车辆可以基于其到左区域边缘534的距离来排序。在另一个实施例中，车辆可以基于其到区域内部或外部的某个其他参考点的距离来排序。
在本示例中，目前仅在区域i中请求了一个信道，即车辆d请求的信道ci，1。因此，在区域i中有四个可用的空闲信道，即ci，2、ci，3、ci，4和ci，5。如上所述，可以基于车辆a、b和c到其右区域边缘536的相对距离来请求空闲信道。车辆的相对位置可以由每个车辆到右区域边缘536的距离来确定。下表1中提供了在至少一个实施例中基于该排序请求信道的示例。
表1：基于排序的信道请求
车辆c是需要信道的车辆排序列表中的第一个车辆，因此可在信道请求处理中被优先考虑。在此，基于排序的信道请求算法允许车辆c确定其可以请求空闲信道ci，2。使用相同的算法，一旦车辆a确定其相对位置，就可以确定其是排序列表中的下一个车辆，因此可以请求空闲信道ci，3。车辆b是下一个车辆，可以请求空闲信道ci，4。在这样的实施例中，车辆基于它们到当前区域边缘的接近程度来请求特定信道。例如，由于车辆c最接近右区域边缘536，所以向车辆c提供请求最小编号信道的能力。本领域技术人员将理解，也可应用其他排序规则，包括基于车辆到区域中点的距离来对车辆进行排序的规则，或者考虑车辆位置和速度两者的规则。
由特定车辆请求特定信道的排序或方法可以以任何合适的方式来完成。在上面的示例中，基于空闲信道索引的升序排序来请求空闲信道，这意味着ci，2具有最低的信道索引(例如2)，因此可以由排序列表中的第一车辆(车辆c)请求。信道ci，3(信道3)具有次最低的信道索引，因此可以由列表中的下一个车辆请求等。然而，在其他实施例中，可能基于信道索引的降序排序，或以任何其他方式来请求空闲信道。
此外，使用右区域边缘536作为参考点来排序请求信道的车辆仅仅是示例。可以使用一个或多个其他参考点以获得区域内的车辆的排序。例如，在一个实施例中，可以基于车辆到左区域边缘534的距离对车辆进行升序排序。
此外，虽然在示例中基于车辆到右区域边缘536的距离对车辆进行升序排序，但这并不意味着是限制性的。车辆可以以任何合适的方式排序，包括基于它们到区域边缘或其他参考点的距离进行降序排序。
根据本公开的另一个方面，给定区域内的一个或多个车辆可以从一个或多个其他区域请求信道。这些可被称为车辆的辅助信道，而区域内车辆请求的该区域的信道可被称为主信道。在一些实施例中，属于另一区域的辅助信道可以由车辆使用以获得信息并与另一区域中的车辆交换信息。这允许将更大量的信息提供给车辆。从给定车辆的角度来看，信道可以被看作是主信道、辅助信道等，但从其他车辆的角度来看，它们可以简单地被看作是被保留的信道。
在至少一些实施例中，可以基于区域内车辆的相对位置或排序来请求辅助信道。在一些实施例中，请求辅助信道可以类似于本文描述的请求主信道。
辅助信道请求的示例现参照图5a进行描述。
尽管区域中的车辆可请求一个或多个主信道，车辆还可以请求一个或多个辅助信道。在示例中，区域i+1中的车辆e、f和g可能已经请求主信道ci+1，1、ci+1，3，和ci+1，4。由于在示例中每个区域具有总共五个信道，因此区域i+1具有两个空闲信道，即ci+1，2和ci+1，5。在至少一个实施例中，区域(此处指区域i+1)中的一个或多个这种空闲信道可以由不同区域(此处指区域i)中的车辆请求。
车辆可以以任何合适的方式感知到其他区域的一个或多个空闲信道。在至少一个实施例中，该信息可以被包括在其他车辆的周期性广播消息中。例如，车辆可在例如帧f中接收这样的信息，然后可以在为未来帧(例如帧f+1或任何将来的帧)请求资源时使用该信息。在一些实施例中，车辆可以感知到其他区域的一个或多个空闲信道，或许甚至可以在没有任何广播的情况下感知到这些信道的状态。例如，可以基于在帧f时车辆接收的信息或车辆的任何切换来提取请求用于帧f+1的空闲信道。指示空闲信道的广播消息可能对于能够从其已具有的信息中提取该信息的车辆而言是多余的。然而，当一个或多个车辆不能够提取该信息时，例如，在盲车的情况下，这种广播可能是有用的。
从其他区域请求空闲信道可以以任何合适的方式完成。在至少一个实施例中，可以以与请求主信道类似的方式请求空闲信道。在示例中，车辆a、b、c和d可以基于区域内车辆的相对位置来请求区域i+1的空闲信道ci+1，2和ci+1，5。例如，可以基于车辆的升序排序进行请求，其中该排序可以基于它们各自到右区域边缘536的距离。因此，车辆列表可以排序为d、c、a和b。在此要指出的是，与上述一个实施例中排序列表仅包括需要主信道的车辆不同，该排序列表中包括区域i内的所有车辆。
下表2中示出了至少一个实施例中基于上述排序请求辅助信道的示例。
表2：基于排序的辅助信道的信道请求
车辆d是车辆排序列表中的第一个车辆，因此可在辅助信道请求处理中被赋予优先权。在此，在车辆处实施的共用信道共享算法确定车辆d可以请求空闲信道ci+1，2。车辆c是该排序列表中的下一个车辆，因此可以请求空闲信道ci+1，5。区域i+1中没有更多的空闲信道剩余，因此车辆a和b不能从该区域请求任何辅助信道。
在该实施例中，车辆可基于其到当前区域边缘的接近程度来请求辅助信道。区域中的车辆排序可表示沿着道路行驶时车辆可能离开区域的顺序。例如，由于车辆d最接近右区域边缘536，其可能比车辆a、b和c先离开区域。因此，车辆d可以在区域i中被赋予请求区域i+1中空闲信道作为辅助信道的优先权。车辆c是下一个最接近右区域边缘536的车辆，因此也请求辅助信道。以这种方式请求辅助信道可以为可能下一个离开其当前区域的车辆赋予优先权，因此将处于区域之间的过渡情况。在许多情况下，车辆在第一区域时请求的辅助信道可能在该车辆移动进入新区域时作为该车辆的主信道。下面就切换进行说明。
因此，在这个示例中，车辆可以请求辅助信道，这从最高优先级的车辆开始，直到没有空闲信道剩余。在一些实施例中，车辆可请求两个或更多个辅助信道。然而，在至少一个实施例中，车辆可以只请求一个辅助信道。因此，如果空闲辅助信道比区域中的车辆更多，每个车辆可以仅请求一个辅助信道。剩余的空闲辅助信道可被留下而不被请求，或者在一些实施例中，可用于另一区域中的车辆。后一种情况可以通过以下示例描述。
参照图5a，区域i+2中的车辆h可请求或先前已请求主信道ci+2，1。因此，区域i+2具有四个空闲信道。在车辆仅能请求一个辅助信道的实施例中，在车辆上实现的信道共享算法可确定车辆g、f和e可分别请求信道ci+2，2、ci+2，3和ci+2，4作为辅助信道。信道ci+2，5可以不被请求。
在至少一个实施例中，这些不被请求的辅助信道中的一个或多个可用于另一区域的车辆。例如，信道ci+2，5可用于区域i中的车辆。区域i中的车辆可以以任何合适的方式请求该一个或多个空闲信道。在车辆仅能请求一个辅助信道的实施例中，可由区域的排序列表中尚未分配辅助信道的最高优先级(例如排序的)的车辆请求空闲信道ci+2，5。在本示例中，如下表3所示，可由车辆a请求信道ci+2，5。
表3：基于排序的辅助信道的信道请求
在车辆可以请求两个或更多个辅助信道的另一个实施例，上述示例中的空闲信道ci+2，5可以被区域中最高优先权的车辆(例如区域中所有车辆的排序列表中具有最高优先权的车辆)请求。因此，在该示例中，信道ci+2，5可以被车辆d而不是车辆a请求。
然而，在其他实施例中，可以与区域i中车辆不同的方式请求一个或多个信道，例如信道ci+2，5，或者甚至可以由不同区域中的车辆进行请求。例如，在区域i中的所有车辆已请求辅助信道的不同情况(未示出)下，信道ci+2，5可用于区域i-1中的车辆。在一个实施例中，车辆可能能够从其感知范围内的任何区域请求辅助信道。其他选项也是可能的。
在至少一些实施例中，车辆可在其感知范围内识别或获悉一些或所有区域中的其他车辆所请求的辅助信道。一个实例示出了这如何在一个实施例中完成。车辆在区域i中，可以从区域i+2请求空闲信道。为此，车辆可能需要知道区域i+2中的空闲信道的当前列表。如前所述，区域i+2的空闲信道的优先权可以在赋予区域i中的任何车辆之前赋予区域i+1中的车辆。因此，区域i中的车辆有兴趣知道在区域i+1的任何车辆请求区域i+2的空闲信道之后，区域i+2中空闲信道的列表(如果有的话)。如果区域i+2中有任何空闲信道剩余，它们可被区域i中的车辆请求。因此，在至少一个实施例中，区域i中的车辆识别或获悉其他区域(在此例如区域i+1)中的其他车辆所请求的辅助信道，以便具有空闲信道的正确列表，以用于区域i请求辅助信道。
此外，在上述示例实施例中，给定区域(例如，区域i)中的车辆被描述为从其所在区域的“前方”的区域(例如区域i+1、i+2等)请求辅助信道。然而，这并不意味着是限制性的。车辆可以从任何其他区域，例如从车辆的区域“后方”的区域(例如区域i-1、i-2等)请求辅助信道。
基于车辆在区域内的排序或车辆相对于区域边界的相对定位，由给定区域内车辆请求资源可以提供优于其他资源共享或访问方案的优势。此外，在至少一些实施例中，资源请求是基于车辆在区域内的相对位置(例如排序)的，而不是基于车辆的实际地理定位的。使用车辆排序可以减少或消除一些实施例中对车辆定位测量误差的敏感度。定位测量误差的示例是gps确定的地理定位的误差。因此在本公开的至少一些实施例中，即使是大的定位测量误差也不会对资源请求性能产生显著或甚至较小的影响。例如，如果车辆错误地将其定位确定为距其实际定位20米，车辆向邻近车辆广播该不准确的信息。邻近在本文中用于表示在另一车辆的范围(例如感知范围)内的车辆。虽然车辆不准确地确定其定位，邻近的所有车辆将使用相同不准确的定位，并会得出车辆的相同的排序。因此，不准确的定位信息未必会增加资源冲突的可能性。
根据本公开的另一方面，提供了用于处理车辆adhoc网络中的资源切换情况的一种或多种方法。术语“资源切换”涉及当车辆在区域之间移动时如何处理车辆请求的资源。
车辆可在几个资源请求周期中保持在同一区域内。在一些实施例中，车辆可以保持其主信道，并且甚至可以保持其辅助信道，同时它保持在相同的区域中。然而，在一些实施方案中，即使车辆保持在相同的区域中，辅助信道也可以被释放，并使其在一些或每个资源请求循环中可用于被请求。
然而，当车辆改变区域时，车辆的主信道可能被丢弃，并且可以获取新区域中的新主信道。现在描述至少一些实施例的一些不同的可能性和情况。
参照图7a、7b和7c，其在虚拟网格中显示三个相邻的区域i-1、i和i+1。图7a示出了在帧f-1时请求资源以用于车辆a至e在帧f进行传输。图7b示出了当传输发生在帧f时各个信道的状态。车辆a和b已从区域i-1移动到区域i，并且车辆e已从区域i移动到区域i+1。图7c示出了在帧f时请求资源以用于车辆在帧f+1进行传输。
如图7a中最粗的弯曲箭头所示，在帧f中，车辆a至e中的每个都具有主信道，即700、702、704、706和708。此外，车辆a具有来自区域i的辅助信道710，并且车辆d具有来自区域i+1的辅助信道712。
如图7b所示，如虚线箭头所示，当车辆a、b和e在区域之间移动时，它们的主信道700、702和708改变状态以成为临时信道。车辆a、b和e可以仍然使用它们的主信道来在帧f期间广播。此外，车辆a的辅助信道710的状态从作为辅助信道变化为主信道，如图7b中的粗箭头线710所示。由于该信道属于区域i，其可能成为车辆a的主信道。
图7c示出了车辆在帧f请求资源以用于在帧f+1进行传输。图7b所示的车辆a、b和e各自的临时信道700、702和708被丢弃，因为当车辆在其他区域中时，这些信道先前被请求为主信道。车辆a、c和d可以保持它们各自的主信道710、704和706。在如图7b所示，车辆b和e移动到新区域之后，不再具有主信道。因此车辆b和e可以分别请求主信道714和716以用于帧f+1，如图7c所示。信道714和716属于车辆b和e的相应区域，即区域i和i+1。可以以任何合适的方式(包括基于如先前所述的根据在区域i中的车辆相对位置对车辆进行的排序)请求主信道714。可以以与区域i+1的信道之间请求主信道类似的方式请求主信道716。
此外，车辆也可以请求一个或多个辅助信道。例如，车辆c和b分别请求辅助信道718和720以用于帧f+1，如图7c所示。也可以以任何合适的方式请求这些辅助信道，包括：例如，根据车辆的相对位置对区域i中的车辆进行排序；例如，车辆b和c可以基于到区域i的右区域边缘750的接近程度进行排序。在这种情况下，排序将是：c然后b。因此，在至少一个实施例中，车辆c在请求来自区域i+1的空闲信道作为辅助信道方面，将具有高于车辆b的优先级。
图8是示出了根据本公开的至少一个实施例的处理切换情况的过程的流程图。可以在车辆adhoc网络中的所有车辆中执行切换处理。以这种方式，由于车辆从一个区域移动到另一个区域，每个车辆都可能能够追踪一个或多个信道的释放和请求。
该处理开始于框800，并转到框802，其中区域i中的车辆在帧f处监听活动信道。这些信道可能属于k个不同的区域，例如，在车辆的感知范围内的区域。车辆可以在区域共享的基础上分类信道，其中被考虑的区域被称为第j个区域。在一个实施例中，根据下表4，车辆可以在帧f处分类该k个区域的第j个区域的信道，以用于在帧f+1处传输。
表4：信道分类
在表4中，pch是主信道，意味着由相同区域中的车辆使用的信道。sch是辅助信道，意味着由另一个(例如先前的)区域中的车辆使用的第一个区域的信道。在该示例中，每个辅助信道(sch)被释放(例如，变成空闲信道)，并可用于下一个资源请求周期。然而，如前所述，在其他实施例中，车辆可以在多于一个资源请求周期中保持请求辅助信道(sch)。区域i+1至i+u是在区域i前方的区域，并被假定在车辆的感知范围内。因此区域q是在区域i+1至i+u范围内的区域。还假定区域i中的车辆可以潜在地从区域i+1至区域i+u的一个或多个区域中请求一个或多个信道作为辅助信道。
tch是临时信道。i-tch指驶入临时信道，其中o-tch指离去临时信道。临时信道是由到达新区域的车辆使用的信道，其中所述信道属于车辆刚离开的区域(先前的区域)。因此，从新区域的视角来看，临时信道是驶入临时信道(i-tch)。从先前的区域的视角来看，所述信道是离去临时信道(o-tch)。tch可立即释放以用于在下一个资源请求周期中的请求。然而，在其他实施例中，在某一情况下，例如，如果车辆无法找到新的主信道(pch)，tch可以由车辆保持。当车辆移动到不同的区域时，这可能因任何原因发生，例如，如果车辆是盲的或在切换情况下。f-ch是空闲信道，意味着被假定为空闲，以用于在下一帧(例如帧f＝f+1)中的请求。
以类似的方式，车辆可以在区域共享的基础上分类其他车辆，此外，其中被考虑的区域被称为第j个区域。因此，在至少一个实施例中，位于区域j处的在帧f处监听活动信道的车辆可以根据下表5分类车辆。
表5：车辆分类
在表5中，l-车辆是本地车辆，意味着当其被听到时是具有主信道(pch)的车辆。i-车辆是驶入车辆，意味着最近到达区域且还没有pch信道的切换车辆。o-车辆是离去车辆，意味着最近离开区域，同时具有离去临时信道(o-tch)的切换车辆。h-车辆是切换车辆。从区域的视角来看，切换车辆是i-车辆或o-车辆。
再次参照图8，处理从框802转到框806，其中区域j中的一个或多个车辆可以被分类。在至少一个实施例中，区域j中的车辆可以一次被认为是一个车辆。特别是，被分类的车辆可以被称为区域j的第x个车辆。因此，在框806，可确定区域j的第x个车辆是否为本地车辆(l-车辆)。如果第x个车辆是区域j的l-车辆时，处理转到框808，其中假定第x个车辆保持其当前主信道(pch)，以用于在帧f+1中传输。然而，如果第x个车辆不是区域j的l-车辆，处理转到框810，其中第x个车辆被添加到区域j的切换车辆集(h-车辆-集)。
处理从两个框808和810转到框812，其中确定区域j中是否存在任何其他车辆(例如尚未被分类的任何其他车辆)。如果在区域j中有至少一个其他的活动车辆，处理返回到框806，并考虑下一个车辆(第x+1个车辆)。然而，如果没有其他的活动车辆，处理转到框814，其中在区域j的h-车辆-集中的车辆可以以任何合适的方式被排序。可以基于这些车辆彼此的相对位置来排序这些车辆。例如，如前所述，车辆可以基于这些车辆到区域j的右区域边缘的距离升序排序。此处为了说明性目的，我们假定车辆在区域中从左往右行驶。然而，可以以任何其他合适的方式排序h-车辆-集中的车辆。
处理从框814转到框816，其中确定区域j的第y个信道是否是区域j的主信道(pch)。如果第y个信道是主信道，该处理转到框820。如果第y个信道不是主信道，该处理转到框818，其中信道被添加到区域j的空闲信道集(f-ch-集)。
然后，该处理从框818转到框820，其中确定区域j中是否存在待分类的任何其他信道。如果区域j中存在至少一个信道(例如，仍待分类的任何信道)，则处理返回到框816并考虑下一个信道(第y+1个车辆)。当没有其他信道时，处理从框820转到框822，其中的f-ch-集中的信道可被排序。如前所述，可以基于信道索引以升序或降序来进行信道排序。然而，可以以任何其他合适的方式排序f-ch-集中的信道。
处理从框822转到框824，其中执行图8处理的车辆可以识别区域j的f-ch-集中的被区域j的h-车辆-集中的车辆请求为主信道的空闲信道。此外，车辆可以使用与其他车辆相关的信息和共用信道共享算法来识别其他车辆如何请求空闲信道。因此，车辆可以在未接收到任何来自其他车辆请求指示的情况下，推断其他车辆的信道请求。尽管在一些实例中，不是区域j的空闲信道f-ch-集中的所有信道都可被区域j中的车辆请求为主信道，这些信道可被其他区域中的车辆请求为辅助信道，空闲信道的识别在避免资源冲突方面非常重要。
车辆请求信道的方式可以以任何合适的方式完成，包括本文描述的根据车辆在区域内的相对位置排序的区域内车辆列表请求主信道的方式。例如，在车辆排序列表顶部的车辆可被赋予优先权，因此可以从排序f-ch-集中请求第一信道。车辆和信道可以分别从h-车辆-集和f-ch-集中被移除。然后信道请求可以以相同的方式继续，其中在车辆排序列表顶部的第一个车辆可被赋予优先权，因此请求排序f-ch-集顶部的信道。在至少一个实施例中，该信道请求处理可以被迭代地进行，其中h-车辆-集中的车辆从f-ch-集请求信道，然后车辆和信道从其各自的h-车辆-集和f-ch-集中被移除。然后，在h-车辆-集中的下一个车辆从f-ch-集中剩余的信道之中请求信道。然而，在其他实施例中，不需要迭代地执行信道请求。
在框824的识别被其他车辆请求的信道的过程可继续，例如，直至h-车辆-集中的所有车辆都已请求信道或f-ch-集中的空闲信道已被请求。然后，该处理可以转到框826，其中确定k组区域中是否存在待分类的任何其他区域。如果存在至少一个区域，则处理可返回到框806。然而，如果没有待分类的其他区域，则处理可转到框828并结束。
虽然图8的实施例示出了该处理中步骤的特定标记和排序，但是这并不意味着是限制性的。例如，步骤的排序在其他实施例中可以是不同的。此外，在一些实施例中，可以并行地而不是连续地执行一些步骤。例如，可以并行地对给定区域的所有车辆和所有信道进行分类。其他选项是可能的。
图9是示出了根据本公开的至少一个实施例，在车辆adhoc网络的车辆处，请求定位排序资源的一般处理的流程图。该处理包括主信道和辅助信道请求以及切换处理。车辆可以为其自身请求一个或多个空闲信道。此外，车辆可以基于其感知范围内的其他车辆的定位来识别可能被其他车辆请求的空闲信道。因此，车辆可以使用其自已的定位以及从其他车辆处接收的定位和其他可能的信息，来为其自身请求信道，并识别被其他车辆请求的其他信道。因为每个车辆都获取与其他车辆的相同或类似的信息，并且因为每个车辆都实现共用信道共享算法，所以车辆可以协作，并以低资源冲突概率共享信道。
在至少一些实施例中，图9的处理中的一些步骤可能与图8的处理中的一个或多个步骤相关，包括在执行该步骤的车辆的感知范围内的一个或多个区域中，车辆和信道的识别和分类。
该处理开始于框900，其中车辆位于区域i处，并且时间是时间帧f。本领域技术人员将理解，参照时间帧f可以被理解为参照传输特定数据帧的时间窗。该窗可能比单个帧的传输时间长，但一般不小于单个帧的传输时间。该处理转到框902，其中车辆可以在其一个或多个请求的信道上传输，并且还可以在区域i的其他信道以及其他区域的一个或多个信道上监听。
该处理从框902转到框904，其中区域i和其他相邻区域的活动信道可被识别。也可以确定在这些活动信道上传输的车辆定位。在一些实施例中，基于在先前传输间隔中获得的知识，车辆可能已经知道在当前传输间隔中哪些信道是活动的。因为节点可能知道其他节点的位置以及它们所用的信道，则其可能非常确定哪些信道已被保留。这种确定可以用来避免明确地识别活动信道。然而，在其他情况下，车辆可能没有足够的信息来知道一些或所有信道的活动状态。在这种情况下，车辆可以是至少部分地“盲”。在这种情况下或者否则车辆需要进入网络的情况下，车辆可以通过活动检测处理来独立地识别活动信道。
然后，该处理转到框906，其中，对于车辆感知范围内的一些或所有区域，不具有主信道和空闲信道的车辆都可以被识别。特别是，所有参与v2v网络的、在给定区域内、且不具有主信道的车辆都可以被添加到该区域的h-车辆-集中。然后可以以任何合适的方式对h-车辆-集中的车辆进行排序，例如，如前所述，基于它们在区域内的相对位置。此外，可以识别感知范围内的区域中每个区域内的活动信道之间的主信道和辅助信道。为感知范围内的区域中的每个区域确定空闲信道集(f-ch-集)以作为特定区域的不活动和辅助活动信道的并集。在至少一个实施例中，可以以任何合适的方式f-ch-集中的信道进行排序，例如基于信道索引升序。在该方法的一些实施例中，不是v2v网络一部分的遗留车辆被从h-车辆-集的分配中排除。
处理从框906转到框908，其中主信道被请求。在图9的框908，对于感知范围内的每个区域，不在区域的h-车辆-集中的特定区域的车辆可以保持它们的主信道(pch)以用于在帧f+1的传输。在另一方面，在区域的h-车辆-集内的车辆可请求该区域的信道作为主信道。如前所述，在h-车辆-集中的车辆排序可以用于优先处理主信道的请求。例如，排序的h-车辆-集中的第一个车辆可以被赋予优先权，以从f-ch-集中请求空闲信道。排序的h-车辆-集中的第二个车辆可被赋予第二优先权，以从f-ch-集中请求空闲信道等。车辆能够使用其他车辆的信息(例如它们的定位等)和信道共享算法(例如区域中的相对车辆位置)来识别被这些其他车辆请求为主信道的空闲信道。在一些实施例中，该信道请求处理可以类似于先前描述的图8的框824的主请求处理。因此，在此将不再完全重复框824的描述。
处理从框908转到框910，其中当辅助信道可用时，其可被车辆请求。车辆可以使用其他车辆的信息(例如它们的定位等)和信道共享算法(例如区域中的相对车辆位置)来识别被所述其他车辆请求为辅助信道的空闲信道。可以以任何合适的方式请求辅助信道，包括本文描述的方式。例如，区域内的车辆可以被排序，并且然后一个或多个这些车辆可以基于该排序请求辅助信道。在至少一个实施例中，车辆一次可以请求至多一个辅助信道。然而，在其他实施例中，车辆可以请求多个辅助信道。多个辅助信道可能属于相同区域或两个或更多个不同的区域。
处理从框910转到框912，其中帧f增加，例如f＝f+1。
处理从框912转到框902，其中处理可以重启。
根据本公开的另一个方面，提供使得盲车辆恢复的一种或多种方法。
当车辆未能接收足够的信息以使其能够执行必要的功能时，例如请求资源以用于即将到来的帧(例如帧f+1等)，车辆缺少信息，因此是至少部分“盲”。因此车辆的周围环境不完整。车辆可能因一种或多种原因(包括车辆未成功接收或解码来自一个或多个其他车辆的信息)而不具有足够的信息。因此，车辆可能不知道在即将到来的帧中在哪个信道上广播。车辆也可能不知道一些车辆的定位或一些车辆的信道请求。
盲车辆可以具有主信道，但可能没有足够的信息来确定区域i+1(或一个或多个其他区域，如区域i+2、i+3等)中是否存在一个或多个空闲信道可以被用作为辅助信道。车辆恢复是指为盲车辆提供关于在一个或多个其他区域中的信道使用的信息的过程。例如，可以使区域i中的盲车辆感知到用于区域i+1、i+2、i+3中的一个或多个的信道使用信息等。
在另一方面，不具有主信道的车辆被认为是“新的”，因此在至少一些实施例中可能需要经过网络进入程序，以便请求或被分配主信道。
可以在多种不同的情况下提供盲车辆恢复。例如，可以为非切换盲车辆提供盲车辆恢复。非切换车辆是在当前帧中未移动到新区域的车辆。在处理盲车辆恢复的至少一个实施例中，一个或多个时间帧可以包括广播信道。图10示出了一个实施例中的多个帧1000，该实施例在一个或多个帧1000的第一子帧1002中具有这样的广播信道1004。广播信道1004可包含向邻近区域(例如区域i)中的车辆(例如盲车辆)指示在给定区域(例如区域i+1)的一个或多个空闲信道的信息。广播信道1004可以如图10所示位于或接近帧1000的开始处，或在帧中的任何其他位置。
广播信道1004可以通过预定义特定无线电资源来配置，例如包括但不限于预定义的稀疏码多址(scma)资源(例如scma层)。
区域(例如区域i+1)的广播信道1004上的广播可以由区域中的车辆执行。在至少一个实施例中，区域中的车辆可以用作在区域的信道1004上广播的主车辆。车辆可以以任何合适的方式成为主车辆。例如，在一个实施例中，一个或多个车辆可以基于它们在区域中的相对定位而自主地成为主车辆。例如，在至少一些实施例中，在物理上最接近区域中的参考定位(例如区域边缘)的一个或多个车辆可能承担主车辆的角色。在一些实施例中，一个或多个车辆可以以这种方式成为主车辆，以使得例如在区域i+1中最接近区域i+1的左区域边缘的车辆将是最接近区域i中盲车辆的车辆。然而，一个或多个车辆可以成为主车辆的其他方式也是预期的。
因此，区域i中的一个或多个盲车辆可以监听一个或多个其他区域(例如区域i+1)的广播信道，以识别可被区域i中的盲节点用作为辅助信道的一个或多个其他区域(例如区域i+1)的任何空闲信道。以这种方式，盲车辆在其先前丢失的在其他区域中的空闲信道(例如信道、定位等)上接收信息。然后，新信息可以允许车辆尽可能请求一个或多个辅助信道。
此外，在至少一个实施例中，广播信道1004上的广播信息的联合传输可以通过具有多个主车辆来实现。联合传输可以使用区域中的主车辆之间的协调来实现。典型地，主车辆是非盲节点。
此外，给定范围内不同区域的广播信道可以占据不同的无线电资源，以便减少它们之间的干扰。
在另一个示例中，可以为一个或多个切换盲车辆提供盲车辆恢复。切换车辆可具有从其离去区域请求的主信道，但可能不具有驶入区域中所有空闲信道的信息。至少有两种情况是可能的。在第一种情况下，车辆可能不能够从属于其驶入区域的空闲信道中确定辅助信道。因此一旦切换，车辆不具有可以在下一个资源请求周期成为其在驶入区域中的主信道的辅助信道。在第二种情况中，车辆可能不能够确定在驶入区域中的新的主信道，因为它不具有驶入区域中的空闲信道的全部信息。这可能不同于非盲切换情况，因为在非盲切换中，车辆可能具有驶入区域的空闲信道的全部信息。这可以允许车辆在下一个资源请求周期请求新的主信道。在这两种情况下，车辆可以保持其主信道，直到下一个资源请求周期，但是如前所述，当车辆离开其离去区域时，主信道的状态可改变为临时信道状态。
在至少一个实施例中，切换盲车辆的恢复可以通过一旦切换就令车辆快速重新进入网络来实现。快速重新进入可以通过一旦发生从区域i到区域i+1的切换，就使盲车辆在其主(临时)信道的传输中指示其“盲”来实现。然后，区域i+1的一个或多个主车辆可以向一个或多个切换盲车辆指示区域i+1的一个或多个空闲信道。该指示可以以任何方式提供，包括通过专用的时间-频率资源，例如广播信道。
在另一个示例中，当区域i+1为空(意味着区域i+1没有能够用作主车辆，以在区域i+1的广播信道上传输信息的车辆)时，可以为区域i中的一个或多个盲车辆提供盲车辆恢复。因此，区域i中的盲车辆可以简单地只使用区域i+1的信道。盲车辆可基于一些已有的标准(例如预定义的规则、预定义的映射等)来使用区域i+1的特定信道，以减少或消除当两个或更多个盲车辆尝试在相同的信道上传输时造成资源冲突的可能性。在至少一个实施例中，盲车辆可能尝试基于特定信道索引使用信道。在另一实施例中，盲车辆可能尝试基于一个或多个预定义的信道旋转模式使用信道。可以使用其他信道选择选项。
根据本公开的另一个方面，提供了用于使一个或多个车辆能够进入车辆adhoc网络的一种或多种方法。车辆可以在多种情况下进入网络，例如，当它到达其他车辆的通信范围内时，当它启用其通信子系统时等。尝试进入网络的车辆可以被称为新车辆。
在至少一个实施例中，一个或多个其他车辆(如主车辆)可用于广播或以其他方式宣告新车辆的定位和用于新车辆的一个或多个信道识别中的一者或两者。该一个或多个其他车辆可以用于广播关于新车辆的信息，因为当其他车辆未感知到新车辆的存在或定位时，新车辆可能不能够开始传输。这可以允许已在网络中的其他车辆获悉关于新车辆的信息，例如它的存在、定位、信道等。
当一个新车辆尝试访问网络时，新车辆可以使用其地理定位作为唯一网络的标识符，而不使用例如机器id或介质访问控制地址(mac地址)。地理坐标(例如表示车辆的位置的x-y坐标)可以用作车辆的唯一标识符。在使用临时标识符的短周期内，两个车辆具有相同的x-y坐标的可能性非常低。然而，应当理解，可以使用任何其他类型的临时标识符。
参照图11a描述示例实施例，图11a示出了多个帧1100f、f+1、f+2，每个帧都具有子帧1102，如前所述，其中至少一些帧1100具有广播信道1104。区域i中尝试进入网络的车辆在时间帧f到达并监听广播信道1104。出于多种目的，该车辆会使用通过广播信道传输的信息，例如，确定网络进入的候选区域、用于实现与网络的定时同步，或为识别与特定广播信道相关联的区域中的一个或多个空闲信道。节点可能监听多个不同的广播信道，每个信道与不同的区域相关联。
在随后的帧(例如帧f+1)期间，新车辆可监听区域i中的任何其他车辆的传输(例如广播、信标传输等)。这可以允许车辆确定关于区域i的信息，例如区域中的任何其他车辆的定位。
然后，新车辆可以尝试在随后的帧(例如帧f+2)期间进入网络。车辆可以向区域i中的一个或多个主车辆传输网络进入请求。进入请求可以包括车辆的定位或任何其他信息。一个或多个主车辆可接收该信息，然后可以转而广播一个或多个新车辆的定位以及该一个或多个新车辆中的每一个的主信道的标识。
主车辆广播的信息可以由一个或多个新车辆以及区域i中的其他车辆接收。新车辆可基于来自一个或多个主车辆的广播确定其是否已成功进入网络。例如，如果主车辆广播指示所述车辆的主信道的标识，则新车辆可确定进入尝试已经成功。另一方面，如果进入尝试不成功，车辆可以重新尝试进入网络。在至少一个实施例中，可以使用重试机制，例如随机退避或任何其他合适的方法。
新车辆和一个或多个主节点之间的初始交换可以以任何合适的方式执行。例如，可以为此目的定义或专用特定的时间-频率无线电资源。在至少一个实施例中，可以以类似于随机接入信道(rach)过程的方式执行初始交换。因此，在一些实施例中，可以为此目的定义一个或多个随机接入信道，并且可以被配置在一个或多个时隙中。在至少一个实施例中，如图11a所示，一个或多个时隙1106被配置用于此目的，例如在诸如帧f的时间窗的开始处或附近。在其他实施例中，可以通过一个或多个其他共享信道执行初始接入传输，而不通过仅专用于初始接入的信道来执行。在具有广播信道的实施例中，广播信道和网络进入随机接入信道可以被配置在不同的时隙中，或使用其他不同的时间-频率资源。然而，应当理解，无线电资源可以任何其他合适的方式被定义或用于初始交换。
图11b是示出在网络进入情况下，区域中的新车辆和其他车辆之间一些可能的传输的至少一个实施例的数据流图。一些传输在上面进行了描述。
在该示例中，当新车辆1150在时间帧f到达时，车辆1152、1154和1156处于区域中。车辆1152作为该区域的主车辆。在帧f，新车辆1150监听一个或多个区域中的广播信道(广播ch)，此处为广播1160。由于广播1160的性质，它被传输到所有节点，以下的讨论将涉及该处理，因为涉及到新车辆1150。然后新车辆1150可以监听区域中其他车辆的传输(例如广播等)，并且在帧f+1，分别接收来自车辆1156、1154和1152的信标传输1162、1164和1166。在该图中，信标传输被示为传输到所有节点，因为它们是典型的广播信号。然而，在不广播信标的实施例中，流程将与图示不同。本领域技术人员应当清楚，信标传输的接收排序可以与图11b所示的不同。
在帧f+2，新车辆1150尝试进入网络。车辆1150将包含其定位的网络进入消息1168传输到主车辆1152，例如通过随机接入信道(rach)或用于初始交换的其他信道。在一些实施例中，除了该节点的定位，网络进入消息1168可以包含更多的信息。如果网络进入成功，主车辆1152可以通过在响应传输1170中向其他车辆广播新车辆1150的定位和它的新信道的标识来做出响应。传输1170被示为广播消息。通过广播消息1170，车辆1154和1156可以提供关于新车辆1150以及其将使用的信道的信息。如果进入尝试不成功，车辆1150可以再次尝试进入网络(未示出)。
根据本公开的另一方面，adhoc网络中的资源可以基于稀疏编码多址(scma)调制和波形来定义。
在至少一些实施例中，使用基于scma的资源定义和其他特征可以提供优于现有方法(例如包括基于码分多址(cdma)的那些方法)的一个或多个益处。一个益处可以是增加的连接性，这意味着更多的信道可以被定义，并可用作scma资源定义(例如scma层等)的结果。另一益处可以是增加通信的可靠性和降低通信的延迟中的一者或两者，因为使用scma车辆或其他节点执行码本/导频感测，而不使用载波感测。另一益处可以是scma支持盲检测，以实现基于争用的多路访问。这可有助于网络进入识别活动信道及其数据。这也可有助于恢复处理中的盲节点识别活动信道。它可能进一步增加由于盲节点或新节点在系统中执行随机接入而导致的信道冲突的鲁棒性。
稀疏码多址(scma)是将二进制数据流直接编码成多维码字的编码技术。通过将二进制数据直接编码成多维码字，scma编码规避正交幅度调制(qam)码元映射，并且可以提供优于常规的cdma的编码增益。scma可使用多维码字，而不是qam码元来传送二进制数据。此外，scma可以通过将多路复用层的不同码本分配给不同用户来提供多路访问。此外，scma码本可以包括稀疏码字，从而接收器可以使用低复杂度消息传递算法(mpa)来在多路复用码字之间检测它们各自的码字。这可以在接收侧上降低基带处理的复杂度。
利用基于scma的资源定义的示例实施例在图12中示出。示出了示例帧1200具有多个子帧1202，并且每个子帧具有多个时隙1204。时隙可以被细分成一个或多个scma层1206。在图12中，时隙被示为具有j个层。此外，在scma中，可以通过向不同用户分配不同的多路复用层来提供多路访问。
在至少一个实施例中，信道可以被定义为时隙和层的至少一个组合。例如，在图12中，一个信道可以被定义为时隙2、层3。另一信道可以被定义为时隙2、层4等。因此，具有m个时隙1204的子帧1202和具有j个层1206的时隙1204可限定m×j种不同的信道。
此外，两个或更多个车辆可能请求使用相同的scma层和时隙，例如时隙2、层6。在至少一些实施例中，这些车辆可能使用不同的导频1208，以尝试避免资源，例如在分散的环境中。即使发生scma码本冲突，也可能降低导频冲突的可能性。显而易见的，只要避免导频冲突，scma系统对码本冲突来说是鲁棒的。换句话说，码本再利用在scma实现中可以是可容忍的。
如上所述的scma资源定义可仅与能够在全双工模式下操作的车辆一起工作。例如，在相同的时隙期间传输的两个车辆可以在scma层中被分开，但在该时隙期间它们可能不能彼此监听，除非这两个车辆在全双工模式下操作。
根据本公开的另一个方面，下面参照图13提供了一种或多种方法，以用于在adhoc网络中实现车辆的虚拟全双工模式。
在一些车辆adhoc网络中，至少一些车辆是半双工的，这意味着他们不能同时传输和监听。因此，当两个或多个车辆中的每个在相同的时隙中请求信道时，尽管可能具有不同的层，这些车辆可同时传输，并且因此可能不能够监听到彼此。
在至少一些实施例中，半双工车辆可能能够在单个子帧期间同时传输和监听其他车辆。通过确保在子帧的两个不同时隙中传输半双工节点，可能创建信道索引与节点(已请求了信道)在子帧传输的那个时隙之间的映射。通过确保足够数量的时隙和索引到时隙映射的多样性，可能为每个节点提供传输的能力，并且同时在其监听时确保该能力，为每个其他节点提供至少一个传输机会。就这一点而言，车辆被认为是在整个子帧中作为虚拟全双工节点操作。
现在参照图13，其示出了在示例实施例中如何定义用于一个或多个区域的信道，以启用虚拟全双工模式。该特定信道定义是基于稀疏编码多址(scma)编码。然而，这并不意味着是限制性的。可以使用其他编码方案或资源定义。
在图13的示例中，子帧1300具有7个时隙1302(例如时隙1-7)，并且每个时隙可以具有6个scma层。信道可以被定义为包括两个时隙/层资源。这类似于参照图12描述的示例。
在本示例中，信道可被分配两个不同的时隙。然而，在其他虚拟全双工实施例中，信道可以具有多个时隙。车辆可以在两个时隙中传输，并且在两个时隙中的有效载荷可以是基本相同的。在不同的时隙中传输相同的有效载荷可以为其他车辆监听提供多种机会。由于有7个时隙，并且每个信道被分配两个不同的时隙，所以有
参照图13使用另一个示例描述虚拟全双工模式。在该示例中，信道1至6被区域中的6个不同车辆使用。所有这些车辆可以在图13所示的时隙1期间传输。因此这些车辆都可能不能够在时隙1期间监听到彼此。然而，信道1至6中每一个的第二时隙发生在不同的时隙(时隙2至7)。因此6个车辆中只有一个在时隙2至7的每一个中传输。因此，其他5个车辆能够在时隙2至7的每一个中监听传输车辆。因此，所有的6个车辆都能够在一个子帧内传输和监听彼此。这同样适用于图13的示例中的所有21个信道。
由于不同的scma层被定义在给定时隙，一个或多个监听车辆可能能够通过在相同时隙中的不同信道上接收传输。例如，当两个不同的车辆可能在信道1和2上的时隙1中传输时，已请求信道7的车辆在时隙1上监听(即，不传输)。在时隙1中的信道1上的传输使用层1，而在时隙1的信道2上的传输使用时隙2。因此，监听车辆可能能够使用不同的scma层接收和处理时隙1上的这些传输。
在图13所示的实施例中使用的时隙、层和信道定义的数量仅作为示例提供，并且并不意味着是限制性的。在一个或多个其他实施例中，可以使用不同的配置。例如，信道可以被定义为包括3个或更多个时隙。其他配置和选项是可能的。
如前所述，在一些实施例中，单个车辆可以请求和使用给定区域的多于一个信道。这可能导致一些问题，包括在上述虚拟全双工模式的一些实施例中的一些问题。参照图14描述了一个可能的问题，其是基于在图13的示例中提供的示例资源定义。
在图14的示例中，第一车辆请求信道1、2和12。因此，第一车辆可以在时隙1、2、3和4中传输，因此可能无法在这些时隙处监听。信道3、7和8也未示出，其仅具有分配在时隙1至4的时隙。因此，如果区域中的第二车辆仅请求信道3、7和8中的一个或多个，则如虚线1400所示，当第一车辆在所有时隙1至4期间传输时，第一车辆可能永远无法监听到第二车辆。例如，如果第二车辆已请求信道3，第二车辆会在时隙1和4上传输。然而，由于已请求信道1、2和12的第一车辆可能在所有时隙1至4中传输，第一车辆可能无法听到第二车辆。
本申请为这种类型的问题提供了一种或多种解决方案，这在先前已描述。一种这样的解决方案涉及在特定区域中的车辆，其从在一个或多个其他区域的空闲信道之中请求一个或多个信道(例如辅助信道等)。在至少一些实施例中，不同区域的信道可配置有不同子帧或其他时间-频率资源中的时隙，从而消除了按照图14描述的问题情况的可能性。
本公开涉及信道共享算法，其可在adhoc网络的车辆中实现，从而以分布方式提供通信资源的共享和管理。信道共享算法可以使每个车辆能够确定其何时能够请求和使用资源，而具有低的或没有资源冲突的风险，以及使每个车辆能够感知到其他车辆请求的资源。此外，信道共享算法可以允许车辆执行根据本公开的一个或多个其他处理，包括请求辅助信道、新车辆的网络进入以及车辆切换。
本领域的技术人员将理解的是，虽然上述实施例提及在网格上彼此相邻的区域，但这仅仅是一个实施例。在另一个实施方案中，区域具有起始点，而不具有终点。这导致区域重叠。在预定方向上行驶的每个车辆将尝试请求区域中的可用信道作为其主信道，在该可用信道中，车辆最接近于该区域的起点。作为辅助信道，车辆将尝试请求区域中具有下一个最接近起点的信道。在与预定方向相反的方向上行驶的车辆(如果它们共享相同的区域)将在下一个起始点之后请求区域中的主信道。参照图5a，区域i起始于边缘536，但并没有结束。区域i+1在下一个示出的边界处起始，但并没有结束。因此，区域i中的所有车辆也在区域i+1中。
在这样的实施例中，请求信道的方法是不变的。如果车辆确定它想要请求辅助信道，它能够通过简单地从下一个区域请求信道而实现。
应当进一步理解，一旦确定车辆在区域中无响应并且即将进入不同区域，其可以选择仅请求其即将进入的区域中的信道。这也可以看作是区域的起始点的动态变化，当车辆经过原始区域边界时，其将恢复。
通过重叠区域(区域由开始指定而不是结束指定)，在轻载道路上的车辆可能都请求最高编号的区域中的信道，因此它们仍然交换信息。当动态地创建更大尺寸的区域时，可以将道路上的下一个车辆用作中继来扩大车辆的范围。
本领域的技术人员也将理解，虽然许多图已示出了区域到单个交通车道的应用，在实现中，区域可以实现为包括多于一个交通车道，并且还可包括在多于一个方向上的交通。同样，将理解，多车道道路可能在每个车道中具有一系列连续的区域，以创建对道路的网格状覆盖。对于区域，不同的行车方向可以具有不同的起始点和终点，因此基于在每个行驶方向上最近离开区域的车来分配区域中的信道。在多车道道路具有覆盖不同车道的区域的网格的情况下，应当理解，没有必要使区域的起始点和终点排成一行。
通过对前述实施例的描述，本公开的教导可以通过仅使用硬件或使用软件和硬件的组合来实现。软件或用于实现一个或多个实施例或它们的一个或多个部分的其他计算机可执行指令可以存储在任何合适的计算机可读存储介质上。计算机可读存储介质可以是有形的或在暂时性/非暂时性介质中，例如在本领域已知的光学(例如cd、dvd、蓝光等)、磁性、硬盘、易失性或非易失性、固态或任何其他类型的存储介质中。
此外，虽然已在车辆通信的上下文中描述了实施例，本公开的范围并非旨在被限定于车辆或车辆通信。本公开的教导可以被使用或适用于其他应用或其他领域中。因此，本文涉及车辆和车辆通信的教导通常适用于其他类型的节点、移动节点、用户设备(ue)、传输点、网络元件、传感器、机器和其他类型的设备，以及其他类型的通信和网络。本申请的教导也旨在适用于除车辆adhoc网络之外的其他网络，例如其他移动节点adhoc网络。
本领域技术人员将理解本公开的附加特征和优点。
本文描述并在附图中示出的特定实施例的结构、功能、附件和替代旨在普遍适用于本公开的所有教导，包括适用于本文描述和示出的所有实施例，只要它们是兼容的。换言之，特定实施例的结构、功能、附件以及替代并非旨在被限定于仅仅该特定的实施例，除非有如此指示。
此外，提供前面的详细描述以使任何本领域技术人员能够制造或使用根据本公开的一个或多个实施例。对那些实施例的各种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本文所提供的教导的精神或范围的情况下，本文定义的一般原理可适用于其他实施例。因此，本申请的方法、系统和/或装置并非旨在被限定于本文公开的实施例。权利要求的范围不应受这些实施例的限制，而是应当作为整体被给予与说明书相一致的最广泛的解释。以单数提及的元件，例如通过使用冠词“a”或“an”并不旨在表示“一个且仅一个”，除非特别如此声明，而是表示“一个或多个”。本公开描述的本领域普通技术人员已知或稍后将已知的各种实施例的元件的所有结构和功能的等价物旨在由权利要求书的元件所涵盖。
此外，本文并不意图作为对现有技术或公知常识的承认。此外，本申请中的任何文献的引证或标识并不承认该文献可作为现有技术，或任何参考文献形式了本领域的公知常识的一部分。此外，本文公开的内容并不旨在奉献给公众，不管这样的公开是否明确记载在权利要求书中。