CN103477577A - 用于车辆与环境通讯时进行信道估计的方法及为此设置的通讯设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在车辆与环境通讯时进行信道估计的方法和相应设置的通讯设备，其中由车辆与环境通讯的参数生成影响车辆与环境通讯的环境的模型，并且用于环境的模型的质量通过在模型中所使用的参数的收敛来确定。提出的是，监测参数在模型中的收敛过程，并且由参数的收敛过程倒推出环境。

Description

用于车辆与环境通讯时进行信道估计的方法及为此设置的通讯设备

技术领域

本发明涉及一种用于车辆与环境通讯（C2X通讯）时进行信道估计的方法，在该方法中由车辆与环境通讯的参数生成影响车辆与环境通讯的环境的模型，其中用于环境的模型的质量通过在模型中所使用的参数的收敛（Konvergenz）来确定。 

背景技术

在数字传输系统中首先数字调制要传输的数据。这也称为Symbolmapping（符号映射）。在脉冲成形滤波器中生成时间连续的基带信号。在信号通过实际的传输信道传输之前，基带信号变换为所谓的带通信号，例如借助正交调制器。 

在接收器方面通过相应的正交解调器将接收信号反向变换回基带信号，其中在反向变换器后可以跟随有确定的抗干扰机构。 

传输信道通过系统的物理通讯属性来确定。因此发射信号可以通过适当地选取传输和调制方法来最优地与信道的属性相匹配，该属性被接收器和发射器的环境所影响。在接收器一侧则经常进行所谓的信道估计，以便可以补偿由于传输信道而出现的扭曲。为此在发射器中经常在数据流中插入参考信号，接收器通过其获得关于信道传输功能的信息。从该信息出发，则可以根据模型估计信道传输功能。已知的信道估计方法生成环境的模型，其中来自通讯的信息自身被使用。 

由DE 102 56 620 A1已知了设计为环境传感器的雷达系统，其不但具有用于探测的方法而且具有用于数据传输的方法，其中当对传感和数据传输使用不同的频率范围时可以同时运行这些方法。而这样具有的优点是，可以大量地使用不但用于数据传输而且还用于探测的相同硬件。但是所必需的是必须分别被单独控制和分析的各种测量。 

在WO 2006/073691 A2中说明了一种可能性，在其中通过分析在两个车辆间的通讯信道获得关于两个车辆间的相对距离的信息。为此考虑当前的或者在模型中算出的发射功率以及接收的发射强度，其中接收器基于自由的无线传输的模型由发射功率和接收的发射强度测定距离。其必然地以在不同的通讯伙伴间的通讯为前提。附加地可以考虑卫星定位系统用于改善对相对距离的确定，其中利用卫星定位系统确定车辆间的传输信道上的传输损耗，并且应用到没有卫星定位系统的车辆上，以便为在同一个车辆设备组中的车辆改善距离估算。这里也必须使用可选择的传感器，以便获得对环境的估算。 

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种由通讯自身推断出环境参数的可能性。 

该目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的方法和相应设置的通讯设备来实现。此外特别提出，监测参数在用于环境的模型中的收敛的过程，并且由参数的收敛过程倒推出环境。 

这样利用本发明，即在模型中用于进行信道估计的参数在传输信道在其中作为所述信道保持不变的无线电技术的环境中收敛成一个确定的数值，也就是说一旦发现该参数，则其在较小的边界内不再改变。当所发现的、以无线电技术对传输模型化的模型与实际的给定条件良好地相匹配时，这种情况特别适合。因此用于信道估计的模型的参数的收敛过程允许 推断出接收器的实际的环境，以使得车辆与环境通讯的介质在一定的界限内可以用作车辆的环境传感器、或更通常地是车辆与环境通讯的接收器的环境传感器。 

根据本方法的一种优选的实施方式提出，在方法中使用用于信道估计的多个模型，其中每个模型对应一个典型的环境，在该模型的这个环境中特别好地描述了无线电信道。因此在这种模型中参数表示出特别好的收敛特性，也就是说其时间上经过一个预定的合理的分析时间段是基本恒定的。基于在至少一个模型的参数的收敛，则可以选取适当的模型，并且以此测定在环境传感器意义上的接收器的环境。 

在提出的方法的合理实施方式中，用于参数的收敛可以根据本发明被分析用于多个对应于不同环境的各种用于信道估计的模型，其中选取收敛最好的模型、也就是说参数在该模型中当前在被监测的时间间隔中改变最小。这样的选取不但适于测定确定C2X通讯的参数，也适于测定在环境传感器意义上的通讯成员的环境。 

为达到信道估计的整体稳定的特性，可以根据本发明提出，特别是在对于信道估计的模型的一个转换之后，在实现用于信道估计的模型的另一个的转换之前，参数的收敛的过程配有必定被超过的滞后值或阈值。通过预定滞后值或阈值，在接收器的、对无线信道产生影响的环境中仅仅改变较小时，能以简单的方式避免用于信道估计的估算器或模型的过强的波动以及进而过于频繁和快速的变换。 

在对上述方法的补充或变型中也可以把用于信道估计的参数的收敛的过程分类，其中每一类对应一个数值，由该数值得出，是否必需对信道估计的模型进行转换，并且如果是的话，必需转换成信道估计的哪个模型。因此在最优的信道估计的情况下该分类表明，转换不是必要的。根据收敛程度能以这种方式预定，当证明收敛整体上不是最优时应该转换成哪个其他的模型。也就是表明，在环境典型地改变时，参数或其收敛特性表示了 相应的特性的改变，这种相应的特性可以取决于并且相应地对应于环境的改变类型。以这种方式可能的是，通过适当的分类进行已经有针对性的、用于改变模型的规定，而不必一定检测其他的模型。通过这种分类，其根据本发明除了基于分析收敛特性由多个不同的模型进行选取以外也可以在每个模型中实现，原则上也可能的是，将对收敛的分析限制在仅仅一个模型上，并且因此节省运算时间，并且相应地更低成本地实现运算单元。 

此外可能的是，在信道估计的模型进行转换后，利用来自在前的信道估计和∕或车辆与环境通讯的数据来优化用于进行信道估计的新模型，其中，从中选取出数据用于优化的时间段可能取决于模型地可参数化。合理的是，对于考虑这些数据的时间数量级可以从在秒直至分钟的范围内，其中也可以特别根据收敛中的变化的时间常数测定该持续时间。 

此外为了改善该方法还可以提出，在选取用于信道估计的模型后，该模型实现在粗略的环境传感技术意义上对环境粗略地估算，在信道估计的模型内部实现对参数的详细分析，以便达到对环境进一步的详细说明。这例如根据本发明由此实现，即确定的参数情况对应于确定的典型环境特征。在此也可以在详细分析意义上分析参数的收敛曲线的斜率或曲率。 

根据本发明可能的是，单独测定每一个模型的参数的收敛的过程，或者将所有或一些参数的收敛的过程概括成总体或部分收敛。概括成部分或特别是总体收敛的优点是，使方法更容易执行并且需要较少的计算量。与此相反，分别单个地在参数的收敛特性方面考虑多个不同的参数允许对环境进行由于特别是细节一致而更好的映射。 

根据本发明，为了分析参数的收敛的过程，可以对这个参数的现有数值、可能在构成其绝对值的映射之后求对数，并且利用不同的平均时间常数求平均，其中由参数的数值和不同的平均值产生各一个差值，并且分析在差值中的符号转换或过渡。例如为此利用具有不同的平均时间常数的三 个不同的平均值滤波器。由分析的结果得出可能的是，选取适于信道估计的模型。 

最后本发明涉及一种用于车辆与环境通讯（C2X）的通讯设备，其具有在车辆与环境通讯中用于发射和∕或接收通讯信号的发射器和∕或接收器以及设置用于进行这种通讯的运算单元，其中在运算单元中也执行用于进行信道估计的方法。为了由信道估计、也就是说传输信道的物理属性也获得关于车辆与环境通讯的接收器的环境的信息，根据本发明提出，在运算单元中用于进行信道估计所规定的方法被完全地或部分地执行。 

附图说明

本发明的其他的优点、特征和应用可能性由下面的实施例的和附图的说明得出。因此对于自身或以任意组合的形式的、所有说明的和∕或图解示出的特征构成本发明的内容，也与其在权利要求或对其引用中的概括无关。 

其示出： 

图1是不同模型A，B，C和D的参数关于时间的收敛特性， 

图2是一个模型的不同参数a，b，c关于时间的收敛特性以及由这些参数概括出的关于时间的总收敛， 

图3是根据第一实施方式用于执行根据本发明的方法的流程图， 

图4是根据第二实施方式用于执行根据本发明的方法的流程图，以及 

图5是用于根据本发明对参数的收敛特性进行可能的分析的流程图。 

具体实施方式

为改善在无线电通讯中的传输质量，特别是也在例如借助根据IEEE802.11p标准的自动WLAN以及如根据IEEE802.1a/b/g/n/…的WLAN，GPRS，EDGE，UMTS，LTE，WiMax，Bluetooth，ZigBee或钥匙无线电（Schlüsselfunk）RKE的其他通讯系统的车辆与环境通讯中的传输质量，通常使用所谓的信道估计方法，其将传输信道的物理属性模型化，以便可以为无线电传输测定最优的设置。 

这些模型使用参数，这些参数根据模型对于相应的环境的匹配来更好地或更坏地被收敛或收敛，也就是说其在经过确定的监测时间段保持恒定（好的收敛）或变化（差的收敛）。 

在图1中示出一个参数对于不同模型A，B，C和D的收敛，它们在无线电通讯中通过接收器测定，其中模型A，B，C和D将接收器的不同环境符号化。环境例如可以是城市、空旷的田野、隧道或类似地点。 

这样表明，总的来说，模型B的参数在最初还较差的收敛后收敛地最好，这是因为收敛曲线随时间增加而变得平缓。另外示出被关注的是曲线的时间导数（d/dt）。如果这里不能得出显著地变化，那么参数收敛。类似情况适于模型C，其中曲线在此也随时间增加而更加倾斜一些。模型A在关注时间段内受到较强的波动，并且模型D随时间增加导致显著的发散。 

这里也将例如通过对各种发散曲线经过该时间的斜率进行分析来对发散特性进行分析，其中尽可能低的斜率表现出特别好的收敛性。 

在当前情况中，因此将模型B选取作为收敛最优的模型，并且不但考虑用于确定在车辆与环境通讯中的设置而且考虑用于识别发射器的环境。 

如果模型具有多个参数，则可以单独对于每个参数进行这种分析，其中然后预定单个参数的适当的加权，以便选取总体上最优的模型。 

图2示出与此不同的实例，其中一个模型的不同参数a，b和c被概括成对于整个模型的总收敛。如果在该模型中使用多个参数，那么根据图1将对于每个不同的模型A，B，C和D得出这种总收敛。 

在图3中提出用于执行根据本发明的方法的可能性，其中在通讯设备的运算单元中执行用于进行信道估计的方法，其中并行研究用于多个不同模型的收敛，类似地如图1所示，选取那个收敛最好的模型。对此确定每一个模型的收敛并且测定这个收敛最好的模型。接着考虑将这个模型不但用于在通讯中测定最优的设置而且用于测定环境，并且其因此也用作根据本发明的环境传感器。 

一旦选取这个模型，可以通过关注总参数或者每个单个参数以及其收敛进行进一步的详细说明。例如可以通过确定的参数的收敛推断出城市的建筑高度或类似物。 

接着在从多个预定的模型对一个模型的选取中进行这种详细说明，对于这些模型分别计算收敛。这种方法是相对耗费计算的并且也可以通过下面参照图4说明的方法来替代。 

在这种情况下只测定传输信道的正好用于进行信道估计的模型的收敛，其中实现对收敛的分类，该收敛可以逐个模型地相区别并且可以包括收敛曲线的变化性、斜率或其他的标准。由这种分类推导出，该模型最好地描述了在传输信道中的瞬间传输特性。可以得出的是，当前的模型已经包括了该最佳的说明，从而已经优选地说明了该环境。在没有优选地说明环境时，基于对这个或这些参数的分类，可以直接选取适当的新模型。 

接着也可以在这种方法中根据对参数的收敛的详细分析来进行对环境的详细说明。 

图5示出用于分析参数的收敛过程的可能性。由此获取参数的单个数值的曲线，其中参数的每个获取的数值作为输入参量1传递给分析示意图2。为此输入参量在示出的实例中经过三种不同的运算，这些运算分别由该输入参量出发。在第一步骤中，然而这是可选择的，进行输入参量的绝对值生成3。接着进行对绝对值求导数4。 

接着在平均值生成中对由参数的曲线中求导得出的数值求平均，其中利用平均值滤波器“1”、“TP1”和“TP2”以使其处于不同长度的平均时间段。 

然后在运算单元6中构成了在当前的曲线与来自不同的平均值滤波器“1”、“TP1”和“TP2”的平均值之间的差值，并且这些差值作为差值e1，e2和e3在分析器7中被分析，该分析器可以一起集成在运算单元6中。为此特别确定用于衡量收敛的过渡或符号转换。由这些信息出发在模型选取8中选取适于信道估计的模型（模型1，模型2，模型3）。 

通过求对数的数值的平均值生成以及分别在这些具有不同平均时间常数的数值和参数的当前曲线的之间的差值形成，可以以技术简单的方式推导出特别适合于模型选取的规则。 

Claims (10)

1.一种用于在车辆与环境通讯时进行信道估计的方法，在所述方法中由所述车辆与环境通讯的参数生成影响所述车辆与环境通讯的所述环境的模型，其中所述环境的所述模型的质量通过在所述模型中所使用的所述参数的收敛来确定，其特征在于，监测所述参数在所述模型中的所述收敛的过程，并且由所述参数的所述收敛的所述过程倒推出所述环境。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为所述信道估计使用多个所述模型，其中每个所述模型对应一个典型的环境，并且基于在至少一个模型中的所述参数的所述收敛选取所述模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于所述参数的所述收敛同时被分析用于所述信道估计的多个所述模型，并且选取所述收敛最好的所述模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在实现对于所述信道估计的所述模型的另一个转换之前，所述参数的所述收敛的所述过程配有必定被超过的滞后值和∕或阈值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将用于所述信道估计的所述参数的所述收敛的所述过程分类，其中每一类对应一个数值，由所述数值得出，是否必须对所述信道估计的模型进行转换，并且如果是的话，必须转换成所述信道估计的哪个模型。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述信道估计的所述模型进行转换后，利用来自在前的所述信道估计和∕或所述车辆与环境通讯的数据来优化用于进行所述信道估计的新模型。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于，在选取用于所述信道估计的所述模型后，在所述信道估计的所述模型内部实现对所述参数的详细分析。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，单独测定每一个参数的所述收敛的所述过程，或者将所有参数的所述收敛的所述过程概括成总收敛。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对所述参数的所述收敛的所述过程求对数，并且利用不同的平均时间常数求平均，其中由所述参数的所述数值和不同的平均值产生各一个差值，并且分析在所述差值中的符号转换或过渡。

10.一种用于车辆与环境通讯的通讯设备，具有在所述车辆与环境通讯时用于发射和∕或接收通讯信息的发射器和∕或接收器以及设置用于进行所述通讯的运算单元，其中在所述运算单元中也执行用于进行信道估计的方法，其特征在于，在所述运算单元中执行根据权利要求1至9中任一项用于所述进行信道估计的所述方法。

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