聯(lián)網(wǎng)汽車中無線共存與干擾技術(shù)挑戰(zhàn)和解決方案

盡管實(shí)施基于車輛對車輛 （V2V）、車輛對基礎(chǔ)設(shè)施 （V2I）、車輛對基礎(chǔ)設(shè)施 （V2I） 的應(yīng)用程序的復(fù)雜性和成本不斷增加，但汽車電子制造商必須成為出色的雜耍者，以保持互聯(lián)汽車革命向前發(fā)展- 行人 （V2P）、車對網(wǎng)絡(luò) （V2N）、車對電網(wǎng) （V2G）、車對家 （V2H），以及最終的車對萬物 （V2X） 通信。

世界正在以多種方式融合，技術(shù)應(yīng)用之間的界限正在消失。技術(shù)融合的一個很好的例子是汽車行業(yè)。從電動汽車 （EV） 到混合動力汽車 （HEV），我們不僅看到能源技術(shù)越來越多地用于為汽車提供燃料的更高效電池，而且隨著汽車電氣化，我們看到各種通信技術(shù)的指數(shù)級集成創(chuàng)造了互聯(lián)汽車。這種復(fù)雜性的增加給汽車行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)，汽車行業(yè)必須在兼顧成本的同時跟上對安全性和便利性不斷提高的期望。

遠(yuǎn)程信息處理和保持聯(lián)系

讓我們仔細(xì)看看汽車和通信技術(shù)的融合。在 1970 年代，電話是有繩的并帶有旋轉(zhuǎn)撥號盤。如果發(fā)生家庭緊急情況并且您正在路上，那么您可能要等到回家或使用固定電話到達(dá)已知目的地后才能有幫助。今天，您可以回復(fù)一位家庭成員發(fā)給您汽車的快速信息，要求您在回家的路上取一盒牛奶。保持通信不僅已成為必需品，而且提供技術(shù)以幫助人們在旅途中保持聯(lián)系也是強(qiáng)制性的。

遠(yuǎn)程信息處理是一項(xiàng)幫助引領(lǐng)聯(lián)網(wǎng)汽車革命的日益重要的技術(shù)。在世界范圍內(nèi)，電信與信息技術(shù)的集成使用發(fā)展如此迅速，以至于出現(xiàn)了各種挑戰(zhàn)，不僅要制定全球行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還要確保提供適當(dāng)?shù)脑O(shè)計和測試解決方案。這將在駕駛員開車之前提供足夠的安全網(wǎng)檢查。

遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用包括使用無線技術(shù)，如 802.11p（也稱為專用短程通信 （DSRC））和蜂窩技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間的 V2V、V2I、V2N 和 V2X 通信。汽車行業(yè)關(guān)于聯(lián)網(wǎng)汽車未來的一個有趣討論領(lǐng)域是，蜂窩通信在 V2V 和 V2X 中的作用越來越大，而現(xiàn)成且經(jīng)過驗(yàn)證的 802.11p DSRC 解決方案利用了未經(jīng)許可的頻譜。蜂窩 V2X 的兩個示例是 LTE-V（3GPP 第 14 版）和 5G，后者的目標(biāo)是 1 毫秒延遲、99.9% 的可靠性和比 4G 快 100 倍的數(shù)據(jù)速率，并將帶來好處以及設(shè)計和測試挑戰(zhàn)汽車行業(yè)。

歐盟委員會宣布了一項(xiàng)法規(guī)，要求從 2018 年 4 月起，所有新車都配備緊急呼叫 （eCall） 模塊，以便在發(fā)生嚴(yán)重事故時，車載系統(tǒng) （IVS） 可以將緊急情況報告給通過 eCall 平臺的公共安全應(yīng)答點(diǎn) （PSAP）。其他政府也有或?qū)⒂蓄愃频姆ㄒ?guī)來挽救車禍中的生命。例如，俄羅斯已經(jīng)在運(yùn)營其 ERA-GLONASS 平臺。

然而，在更日常的基礎(chǔ)上，遠(yuǎn)程信息處理為駕駛員和乘客提供了許多便利。例如，當(dāng)他或她最喜歡的食品和飲料連鎖店在附近時，可以通知饑餓的司機(jī)——這一發(fā)展為車載廣告開辟了一個全新的細(xì)分市場，從咖啡館到診所。

在其他應(yīng)用中，一些原始設(shè)備制造商 （OEM） 已經(jīng)通過讓車輛自動傳輸有關(guān)故障或潛在故障的診斷信息，為其客戶提供增值的遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)。這些預(yù)防性維護(hù)通知提醒駕駛員避免道路上可能發(fā)生的車輛熄火。一些高端汽車 OEM 還為緊急情況提供第三方支持或私人 eCall 服務(wù)，除了政府監(jiān)管或公共 eCall 之外，還能夠深入了解此類細(xì)節(jié)。例如，歐盟委員會規(guī)定的 eCall 傳達(dá)了一組最小數(shù)據(jù) （MSD），其中包括車輛類型、車輛識別號 （VID）、車輛推進(jìn)存儲類型（例如，汽油箱、柴油箱、壓縮天然氣等），時間、地點(diǎn)、方向等等。私人 eCall 系統(tǒng)可以提供額外的詳細(xì)信息，例如道路車道、英里/公里標(biāo)記、車輛顏色、車牌、型號等。這些是可以提高救援人員效率的重要信息包，隨著所涉及的技術(shù)變得更加經(jīng)濟(jì)和消費(fèi)者期望的提高，中低檔車輛采用此類遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用只是時間問題。

技術(shù)挑戰(zhàn)和解決方案

所有車輛中遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的快速增長已經(jīng)開始對設(shè)計和測試提出挑戰(zhàn)。在聯(lián)網(wǎng)汽車工程師面臨的眾多設(shè)計和測試挑戰(zhàn)中，三個主要障礙包括干擾、衰落和 eCall 驗(yàn)證。

隨著越來越多的無線技術(shù)在遠(yuǎn)程信息處理單元中實(shí)施，一個常見問題將是遠(yuǎn)程信息處理單元之間的共存和干擾。例如，2G/3G/4G 蜂窩、WLAN （a/b/g/n/p/ac/ax）、藍(lán)牙和 GNSS 技術(shù)都被集成到單個收發(fā)器模塊中，因此產(chǎn)生了指數(shù)級的增長。測試復(fù)雜性的增加（圖 1）。

【圖1 | 是德科技信號生成和分析解決方案通過捕獲、分析和回放信號來驗(yàn)證多種無線信號格式之間的干擾。］

聯(lián)網(wǎng)汽車設(shè)計人員必須克服的另一個挑戰(zhàn)是如何在移動性導(dǎo)致的衰落條件下驗(yàn)證車輛通信的性能。例如，IEEE 802.11p 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于模擬場景的衰落條件的 DSRC V2V 無線電信道模型，包括農(nóng)村視距 （LOS）、城市接近視距、街道交叉非視距 （NLOS）、高速公路視距和高速公路 NLOS（圖 2）。

【圖2 | Keysight Signal Studio 和信號發(fā)生器提供信道衰落仿真和驗(yàn)證。］

對于 eCall 和 ERA-GLONASS 設(shè)計和測試，Keysight E6950A eCall 一致性測試解決方案對 eCall 模塊執(zhí)行端到端功能和符合標(biāo)準(zhǔn)的一致性測試，并提供可選的音頻性能分析。eCall 軟件模擬 PSAP 并控制網(wǎng)絡(luò)模擬器模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)和信號發(fā)生器，提供 IVS 編譯 MSD 所需的 GNSS 坐標(biāo)。這種設(shè)置可以驗(yàn)證 IVS 調(diào)制解調(diào)器是否能夠觸發(fā)緊急呼叫、發(fā)送正確的原始 MSD 數(shù)據(jù)，以及獨(dú)立于任何現(xiàn)實(shí)世界的移動網(wǎng)絡(luò)與 PSAP 建立語音連接。

前方的路

隨著汽車行業(yè)不斷采用大量無線技術(shù)來幫助駕駛員連接各種信息網(wǎng)絡(luò)，汽車電子 OEM 和制造商需要不斷探索能夠提供全面測試覆蓋并確保連接完整性的新測試解決方案。最終，這將決定駕駛員（和車輛）每次旅行的質(zhì)量和安全性。

審核編輯：郭婷