【導讀】正如本系列前文所述，我們可以采用多種無線技術(shù)，以實現(xiàn)車對萬物(V2X)和自動駕駛汽車。這些標準為汽車安全性能的提升提供了巨大潛力，但也帶來了一些共存挑戰(zhàn)，如果不加以解決，可能會對車輛運行產(chǎn)生不利影響。
本篇將為您繼續(xù)介紹如何應對在汽車蜂窩車對萬物(C-V2X)領(lǐng)域面臨的設計挑戰(zhàn)。
應對V2X頻譜挑戰(zhàn)
正如本系列前文所述，我們可以采用多種無線技術(shù)，以實現(xiàn)車對萬物(V2X)和自動駕駛汽車。這些標準為汽車安全性能的提升提供了巨大潛力，但也帶來了一些共存挑戰(zhàn)，如果不加以解決，可能會對車輛運行產(chǎn)生不利影響。
V2X車輛標準基于5.9 GHZ專用短程通信技術(shù)。該技術(shù)適用于快速移動物體(汽車)和非視距應用。該技術(shù)還兼容C-V2X，它使用蜂窩技術(shù)創(chuàng)建直接通信鏈路，同時兼容專用短程通信(DSRC)，它遵循電氣與電子工程師學會(IEEE)802.11p標準。不同汽車制造商和國家/地區(qū)支持一種或另一種標準。然而，兩者使用相同的頻譜來解決同一問題，必須實現(xiàn)相互共存，以及與其他數(shù)據(jù)傳輸標準實現(xiàn)共存，例如Wi-Fi、蜂窩、超寬帶(UWB)和全球定位系統(tǒng)/全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GPS/GNSS)。圖3-1總結(jié)了互聯(lián)汽車內(nèi)部和周圍的各種無線傳輸方式。
Wi-Fi在2.4GHz、5.2GHz、5.6GHz和6 GHz頻譜內(nèi)運行。如圖 3-2所示，2.4GHz頻段必須與長期演進(LTE)40和41頻段共存，而5GHZ和6GHz頻段必須與汽車5.9GHz頻段頻譜共存。為了確保V2X無線電鏈路的可靠性，接收端需要保持低靈敏度劣化。
靈敏度劣化是指接收器靈敏度的下降。這可能是由于無線電設備本身產(chǎn)生的噪聲源所引起的。高隔離度射頻(RF)濾波器用于隔離各個信號路徑，以防止信號或噪聲出現(xiàn)在無線電的其他路徑上。
為了確保共存，我們必須在5.6GHz Wi-Fi頻段和5.9GHz汽車頻段提供具有足夠帶外衰減的適當RF濾波器。車輛內(nèi)部使用無線電的新功能非常多，例如V2X、4G/5G、藍牙、衛(wèi)星數(shù)字音頻廣播服務(SDARS)、超寬帶和Wi-Fi等，這意味著近距離內(nèi)有多個無線電收發(fā)器同時運行。如果某個RF收發(fā)器的功率電平信號達到附近接收器的信號水平，就會引發(fā)接收器靈敏度問題。共存過濾器有助于預防此類干擾。圖3-3展示了47頻段體聲波(BAW) RF濾波器響應，在Wi-Fi頻段提供了足夠的帶外衰減。這種衰減將使系統(tǒng)能夠減輕由Wi-Fi無牌國家信息基礎設施(U-NII)1-3頻段造成的干擾。
讓我們來一同探討為車載Wi-Fi系統(tǒng)選用可緩解靈敏度劣化的BAW濾波器的場景。如圖3-4所示，V2X Wi-Fi天線隔離度需要實現(xiàn)如左側(cè)橫軸所示的1,000米的V2X鏈路。圖 3-4中的測量展示了V2X系統(tǒng)(遠程通信處理控制單元[TCU]和有源天線)的兩種配置，一種在有源天線前使用低溫共燒陶瓷(LTCC)濾波器，而未配備47頻段BAW濾波器；另一種則配備47頻段BAW濾波器進行相同的測量。使用47頻段BAW濾波器，裝備有源天線的V2X TCU系統(tǒng)可以實現(xiàn)適當?shù)母綦x，以滿足1,000米V2X鏈路的目標，如藍色和深灰色測量線所示。
圖3-5中的框圖展示了用于實現(xiàn)前述天線耦合響應的系統(tǒng)。
圖3-5：框圖展示了B47 BAW濾波器可以最大化的增加V2X鏈路通信距離
這些車載Wi-Fi場景不僅需要帶通濾波，有時還需要陷波濾波器。盡管47頻段帶通濾波器在V2X的發(fā)射端提供了足夠的帶外抑制，但可能還需要在接收路徑上設計線波濾波器來降低5GHzWi-Fi對V2X頻段的噪聲干擾。這些陷波濾波器可以防止接收到的頻帶噪聲耦合到V2X系統(tǒng)，進而避免隨之而來的靈敏度劣化問題。圖3-6所示的陷波濾波器幾乎不產(chǎn)生任何靈敏度劣化。
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