[發明專利]一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法

有效

• 申請號: 202110542122.3
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113260084B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 余帥;相天麒;辜寂;王一鑫;阮慧源;于渤洋;敖敏;張欣;高月紅
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W76/10
• 分類號: H04W76/10;H04W76/14;H04W64/00;H04W16/28;H04W4/40;H04W4/06
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 易卜

本發明公開了一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法，屬于車輛網中車聯網通信領域，具體為：首先，目標車輛在sub?6G頻段廣播發送車輛信息，發射車輛接收并保存；當兩車進行通信交互時，中央處理器利用深度學習算法識別出目標車輛；同時，判斷兩車天線之間是否有遮擋；當沒有遮擋時，根據兩車天線的相對角度，發射車輛從所有方向的波束中選出最佳通信波束；當有遮擋時，發射車輛通過識別周圍環境中的所有凸狀反射面，并對每個反射面選出一個最佳波束，構成候選波束集；然后使用候選波束集中的波束進行掃描，從中選出最佳通信波束；最后，發射車輛使用最佳通信波束向目標車輛傳輸數據；本發明實現了基于毫米波頻段的V2X通信中波束的高精度對準。

技術領域

本發明涉及車輛網中車聯網(V2X,Vehicle to Everything)通信領域，具體來說是一種基于毫米波的車聯網V2X通信鏈路的建立方法。

背景技術

目前車聯網行業相關研究仍處于試驗階段，可以應用的現有的無線接入技術主要是IEEE802.11p和3GPP C-V2X兩種^[1]，均部署在sub-6G頻段。然而，以上兩種技術無法滿足未來車聯網對于超大吞吐量、超低時延和超高可靠性的嚴格要求。

為了滿足車聯網的通信需求，IEEE和3GPP分別提出了802.11bd和NR V2X標準，二者不僅可以使用sub-6G頻段，還可以部署在毫米波頻段。由于sub-6G頻段大多已分配好用途，而在毫米波頻段仍有大量未分配帶寬，因此基于毫米波的車聯網V2X通信技術有極大的研究價值和應用前景。

但是，相對于常規通信而言，毫米波V2X通信有其特殊要求。由于工作頻率非常高，毫米波通信具有高傳播損耗和視距通信的特點，需要采用大規模MIMO和波束賦形技術補償傳播損耗^[2]。波束賦形技術具有方向性傳輸(Directive Communication)的特點，能夠將信號集中在一個或幾個方向傳播，因而接收機處能獲得更高的信噪比。

現有的相關技術在基于毫米波的車聯網V2X通信中存在的不足之處在于：

在毫米波V2X通信的自適應波束寬度控制中，存在以下問題：

(1)無法應用于車輛進行毫米波通信時有其它物體遮擋的場景。一旦有遮擋，絕大部分信號都會損失掉，無法建立起可用的通信鏈路。

(2)基于傳統GPS方式進行車輛定位，采用基于位置的波束對準方法^[3]。在高速運動的車輛環境中，網絡時延以及GPS定位精度會導致系統對車輛的空間位置定位有誤差，只能進行粗精度的波束對準，而位置信息的實時傳遞和共享本身就需要車輛之間有直接或間接的通信渠道，因此難以在沒有建立連接的車輛間實現。

在用于基于毫米波的V2X通信系統的連接設立的技術中，存在以下問題：

采用傳統的波束掃描方式發現車輛并進行定向通信，系統資源開銷大，不適用于高速移動的車輛環境。

在用于毫米波V2X通信系統中定向發現的技術中，存在以下問題：

(1)采用傳統的波束掃描方式發現車輛，系統資源開銷大。

(2)現有技術不適用于高速移動的車輛環境。當車輛的相對位置不斷變化時，無法使用該技術快速建立毫米波通信鏈路。

若要實現使用波束賦形技術的V2X毫米波通信，要求車輛在通信前必須先進行對準波束，然后再建立通信鏈路。如何快速精準的進行波束對準是毫米波應用到車聯網V2X通信的一大難題。

參考文獻：