CN106656441A - 用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法和设备。本公开的一个实施例中，在物理资源块上选择c个OFDM符号，其中c≥3；以及在所选择的c个OFDM符号中的偶数号子载波上发送导频序列，在所述所选择的c个OFDM符号中的奇数号子载波上以零功率发送所述导频序列，以使每个用于发送导频序列的OFDM符号在时域上被划分为彼此相同的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。通过配置导频序列的收发不仅能够在车辆至车辆传输时的快速衰变信道情况下实现精确的信道估计，也能够同时在频域来实现精确的频偏估计和补偿。

Description

用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法和设备

技术领域

本公开的实施例涉及移动通信技术，尤其涉及用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法和设备。

背景技术

2015年6月,3GPP开始了基于LTE的V2X(Vehicle to X，X表示车辆，行人或蜂窝网络)的研究项目，目的是为汽车行业实现基于广泛使用的LTE网络的车辆互联。通过基于LTE的V2X，车辆能够连入因特网并且与其他车辆连接，从而使得车辆能够使用现有和/或未来的各种服务。

基于LTE的V2X的项目包括：1.V2V(车辆至车辆间通信,vehicle-to-vehicle)；2.V2P(车辆至行人通信，vehicle-to-pedestrian)；3.V2I/N(车辆至网络通信,vehicle-to-infrastructure/network)。V2V服务包括通过直接的空中接口(例如，基于为LTE Release12/13中的D2D定义的PC5接口)的在车辆之间的通信；或经由eNB中继的间接的车辆之间的通信。本公开的实施例将主要针对通过直接的空中接口的V2V传输。

V2X的一个重要目的在于提高驾驶的安全性，这就需要V2X传输具有很高的可靠性。然而，V2X传输的条件并不好，特别是在车辆高速行驶的情况下。另一方面，V2X传输可能使用相对较高的载波频率(例如，在美国和欧洲，5.9GHz的频段被分配给V2X，这明显高于通常的蜂窝网络载波频率2GHz)。在这种情况下，需要解决下述技术问题来为V2V传输提供高的可靠性。

第一，高移动性以及较高的载波导致了高的多普勒频移/频展，这将导致V2V时域信号经历严重的快速衰落。快速衰落信道将对V2V传输的信道估计带来巨大的挑战。例如，以速度280km/h和载波频率5.9GHz作为示例，最大的多普勒频移将为1.53kHz，这意味着如果使用公式(1)来计算相干时间，相干时间大约为0.28ms。在相干时间间隔内，信道变化量不大。相干时间越小，时变越厉害。然而，LTE PC5中的DMRS间隔为0.5ms，这明显大于相干时间。DMRS间隔应当落入在相干时间内，如果之外，信道之间接近独立，导频将失效。因此，导频序列的传输应当被重新设计来适于V2V的应用条件。

第二，另一个技术挑战在于频偏对V2V传输性能的影响。在LTEV2X系统中，虽然通常假定基于GNSS的同步，但是在一些条件和场景下，基于eNB的同步将被用于V2X传输。在这种情况下，几个因素将引起车辆之间的频偏，例如eNB的频移(根据3GPP TS36.104,宏基站频率稳定度为±0.05ppm，而小基站频率稳定度为±0.1ppm)。此外，各个车辆与相应的基站之间也存在残余频偏。在较高的载频频率，例如5.9GHz的情况下，所有的这些因素将导致车辆UE(userequipment)之间的较高的频偏(例如，甚至达到4kHz)，特别是当车辆UE具有不同的服务小区时，例如如图1所示。这种频偏将破坏子载波之间的正交性，造成子载波之间的相互干扰，因此使得V2V传输的性能和可靠性下降。为了改善性能和可靠性，需要估计并补偿频偏。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本公开的实施例提供了一种解调参考信号(Demodulation Reference Signal，DMRS，在本文档中也称作导频)的传输方案，并在接收侧基于此来估计频偏并对接收的信号进行频偏补偿，之后进行信道估计和均衡并对传输消息检测译码。

本领域技术人员应当理解，在公开的范围中，导频序列/DMRS序列等概念相互类似，并且在本公开将示例性地以导频序列为例进行说明。

根据本公开的第一方面，提出了一种在车辆的发送机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法，包括以下步骤：在占用的物理资源块上选择c个OFDM符号，其中c≥3；以及在所选择的c个OFDM符号中的偶数号子载波上发送导频序列并且在所述所选择的c个OFDM符号中的奇数号子载波上以零功率发送所述导频序列，以使每个用于发送导频序列的OFDM符号在时域上被划分为彼此相同的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。

根据本公开的第二方面，提出了一种在车辆的接收机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法，包括以下步骤：A.对于用于传输导频序列的每个OFDM符号，在时域上将所述每个OFDM符号分别划分为前半个OFDM符号和后半个OFDM符号；B.对于每个目标车辆的发送机所发送的传输信号，基于目标车辆的导频序列所使用的物理资源块的子载波，针对相应的OFDM符号，分别计算经时频变换的所述前半个OFDM符号和所述后半个OFDM符号之间的相位差变量；以及C.通过累加针对所述相应的OFDM符号所计算的相位差变量，分别估计所述车辆的接收机与所述每个目标车辆的发送机之间的频偏，以对来自所述每个目标车辆的传输信号分别进行频偏补偿。

根据本公开的第三方面，提出了一种在车辆的发送机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备，包括：选择单元，其用于在占用的物理资源块上选择c个OFDM符号，其中c≥3；以及发送单元，其用于在所选择的c个OFDM符号中的偶数号子载波上发送导频序列并且在所述所选择的c个OFDM符号中的奇数号子载波上以零功率发送所述导频序列，以使每个用于发送导频序列的OFDM符号在时域上被划分为彼此相同的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。

根据本公开的第四方面，提出了一种在车辆的接收机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备，包括：划分单元，其用于对于用于传输导频序列的每个OFDM符号，在时域上将每个OFDM符号分别划分为前半个OFDM符号和后半个OFDM符号；计算单元，其用于对于每个目标车辆的发送机所发送的传输信号，基于目标车辆的导频序列所使用的物理资源块的子载波，针对相应的OFDM符号，分别计算经时频变换的所述前半个OFDM符号和所述后半个OFDM符号之间的相位差变量；以及频偏补偿单元，其用于通过累加针对所述相应的OFDM符号所计算的相位差变量，分别估计所述车辆的接收机与所述每个目标车辆的发送机之间的频偏，以对来自所述每个目标车辆的传输信号分别进行频偏补偿。

通过本公开的实施例，解决了车辆之间的频偏和信道估计问题，并且由此提高了V2V传输的性能。特别地，本公开有效地解决了由例如多普勒频移和频偏等各种因素引起的对V2V传输的影响。

本公开的实施例也能够与LTE PC5使用的SC-FDMA更好的兼容。此外，本公开的实施例在频偏估计和补偿方面性能显著，从而增强了V2V的传输安全性和可靠性。进一步地，本公开的实施例的复杂性较低。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的实施例的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1示出了根据本公开的一个实施例的V2V通信的场景示意图；

图2示出了根据本公开的一个实施例的导频序列在物理资源块上的分布示意图；

图3示出了根据本公开的一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法的流程示意图；

图4示出了根据本公开的另一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法的示意图；

图5示出了根据本公开的另一个实施例的对用于导频序列的OFDM符号进行时频变换的示意图；

图6示出了根据本公开的一个实施例的接收V2V数据包的接收流程示意图；

图7示出了根据本公开的又一个实施例的频差补偿效果示意图；

图8根据本公开的一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备示意图；以及

图9根据本公开的另一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相对应的部件或特征。

具体实施方式

下文首先对本公开的框架和思路进行描述。本公开的基本思路在于：通过配置导频序列的收发不仅能够在V2V传输时的信道的快速衰变情况下实现精确的信道估计，也能够同时在频域来实现精确的频偏估计和补偿。此外，考虑到通过频分复用(Frequency DivisionMultiplexing,FDM)复用不同的车辆传输，并且不同的车辆传输具有各自独立的频偏，因此本公开的实施例在频域中实现频偏补偿。

具体地，在本公开的实施例中，在所分配或选择的物理资源块中使用更多的正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing,OFDM)符号(例如大于等于3个)来传输导频序列，以适应由于多普勒效应引起的信道的快速变化。进一步地，在用于传输导频序列的各个OFDM符号中，仅仅选择偶数号的子载波来发送和/或广播导频序列，而在奇数号子载波上零功率发送和/或广播导频序列。由此，在时域中，用于发送导频序列的一个OFDM符号将可以视为两个相同的半个OFDM符号，也即前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。这将对接收机一侧进行频偏估计和补偿的操作非常便利。这是因为这两个半个OFDM符号携带了相同的导频符号，并且在时域上相邻，因此将非常有利于进行频偏估计和补偿。替代地，如果选择奇数的子载波来传输导频序列，则上述两个半个OFDM符号所携带的导频符号将呈共轭关系，并且由此不利于进行频偏估计和补偿。

具体地，本公开的实施例针对发送车辆和接收车辆分别提出了方案。

在发送车辆侧(例如车辆的发送机中)，假定待传输的V2V数据包在预先配置的V2V资源池中占据一个或多个相邻或不相邻的子帧上的M个连续的物理资源块(PRB)。在此，为了实现频率分集，可以在N个子帧中的M个PRB上进行频率跳频。所占据的时频资源可以由eNB进行集中的资源分配，或者由车辆作为UE(userequipment)来自治地决定资源配置。

在所使用的每个子帧上所使用的M个PRB之内，发送车辆UE将插入导频序列，以协助接收侧的另一车辆进行信道估计和数据消息的检测。例如，在现有的LTE PC5的导频序列的图案基础上，为导频序列使用更多的OFDM符号(例如，4个OFDM符号，即#2,#5,#8and#11，其中以#0作为起始OFDM符号)，也即以这些OFDM符号来向其他各个车辆广播导频符号。此外，在每个用于传输导频序列的OFDM符号中，仅仅设置偶数号的子载波来携带导频序列。这就意味着长度为12*M/2＝6*M的导频序列被映射至偶数号的子载波上(这里12表示LTE中每个PRB块包含的子载波个数，对于其它PRB中子载波个数配置，本领域技术人员应做相应变化)。在此，可以基于LTE系统中的LTE上行解调参考信号序列来产生上述长度为6*M的导频序列(下文将详述)。在本公开的一个实施例中，可以为用于传输导频序列的不同的OFDM符号使用相同或不同的导频序列。

在另一车辆的接收机侧，在执行信道估计和为每个V2V数据包进行数据解调之前，将在频域上实施频偏估计和补偿。在本公开的一个实施例中，例如可以采用下述步骤:

步骤1:对于每个用于传输导频序列的OFDM符号，将其分成两个半个OFDM符号(也即前半个和后半个OFDM符号)。在本公开的一个实施例中，通过使用N_FFT/2的傅里叶变换来将上述两个半个OFDM符号变换至频域。在此，N_FFT表示用于导频序列或数据的OFDM符号的FFT/IFFT的尺寸，也即车辆至车辆通信的载波带宽所对应的FFT变换的点数。例如，对于10MHz的载波，N_FFT等于1024。

步骤2：

在需要接收的导频序列所使用的PRB上，针对相应的OFDM符号分别计算两个半个OFDM符号的子载波间的相位差变量。对用于传输导频序列的所有的OFDM符号的相位差变量进行累加，并基于累加的相位差变量来估计频偏。

步骤3:通过将接收的信号(包括导频序列和数据)与频偏补偿矩阵相乘来在频域上进行频偏补偿。在此，将基于上个步骤中获取的频偏估计来构造频偏补偿矩阵。

下文将分别详细地给出在发送车辆侧的实施例和接收车辆侧的实施例。

I.发送车辆侧的实施例

不失一般性，在该实施例中假定每个V2V数据包(数据和/或控制信息)占据分布在一个或多个子帧上的两个连续的PRB。在此，eNB可以在用于V2V传输的资源池中集中地分配上述资源，或由车辆UE自身来选择上述资源。在此，为了方便说明，将以一个子帧为例进行说明。在此基础上，本领域的技术人员将容易地扩展至在多个子帧上的多次重复传输。此外，在这个实施例中，将考虑下述场景：两个车辆UE所发送的传输信号以FDM方式占用同一个子帧上的不同的物理资源块。在图2中示出了上述情形。

在下文中将参照图2和图3对该实施例进行描述。图3示出了根据本公开的一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法的流程示意图。这例如可以在车辆的发送机中实现。

如图3所示，在步骤S301中，在例如发送机占用的物理资源块上选择c个OFDM符号，其中c≥3。接着，在步骤S302中，在所选择的c个OFDM符号中的偶数号的子载波上发送/广播导频序列并且在所选择的c个OFDM符号中的奇数号子载波上以零功率发送所述导频序列，以使每个用于传输导频序列的OFDM符号在时域上被划分为彼此相同的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。

在本公开的一个实施例中，按导频配置选择上述c个OFDM符号。

具体地，在此，对于所有的车辆UE(例如，车辆UE 1、车辆UE2等)，在用于传输导频序列的OFDM符号上，仅仅使用偶数号的子载波来携带导频符号，而将奇数的子载波设置为零(也即在奇数的子载波上的发送功率为零)。此外，为了克服由于高的多普勒频移引起的无线信道的快速变化，相比于D2D应用中的现有的PC 5接口下的导频序列图案使用了更多的OFDM符号来传输导频序列。在图3的示例中，以相互间隔3个OFDM符号的形式使用了4个OFDM符号。在此，用于传输导频序列的OFDM符号的间隔为大约0.214ms，其小于背景技术中提及的0.28ms的相干时间，从而克服了由多普勒频移带来的问题。本领域的技术人员应当理解，还能够使用大于等于3的其他数量的OFDM符号来传输导频序列，从而使得上述用于导频序列的OFDM图案相比于图2更加密集。

在此，假定V2V数据包在频域上占据M个连续的PRB，并且在图2中示出了M等于2的情形。在这个情况下，与该V2V数据包相关的导频序列的长度为M*6(不失一般性，这里假设每个物理资源块包含12个子载波)。在M等于2的情形下，该导频序列的长度为12。在本公开的一个实施例中，可以为用于传输导频序列的不同的OFDM符号使用相同或不同的导频序列。进一步地，可以根据LTE上行解调参考信号序列来产生依据本公开的实施例的用于V2V的导频序列。例如可以通过下述两种方法：

方法1：不通过对LTE上行解调参考信号序列进行打孔来产生用于V2V的导频序列，也即直接利用LTE中的导频序列作为V2V的导频序列。

在此，V2V的导频序列通过使用相应的LTE上行解调参考信号序列而产生，但无需进行打孔。通过这种方法，使用LTE上行解调参考信号序列中的长度为M*6的导频序列的产生方法来产生具有长度为M*6的V2V的导频序列。

具体地，使用M个PRB情况下的V2V的导频序列相应于使用M/2个PRB情况下的LTE上行解调参考信号序列。这是因为在本公开的实施例中实际上只有一半的子载波来用于传输导频序列。而当M＝1时，则需要定义一个新的长度为6的V2V的导频序列，这是因为在LTE的上行链路中并没有长度为6的导频序列。

在此方法下，能够有效地将V2V的导频序列的峰值平均功率比(PAPR)保持得较低。

方法2：通过对LTE上行解调参考信号序列进行打孔来产生用于V2V的导频序列。

在此，V2V的导频序列基于LTE上行解调参考信号序列而产生，然而需要进行进一步地打孔。通过这种方法，使用LTE上行解调参考信号序列的长度为M*12的导频序列的产生方法来产生具有长度为M*6的V2V的导频序列。通过对LTE上行解调参考信号序列中的奇数元素进行打孔来获取V2V的导频序列。在该方法下，无需进一步为M＝1的情况新定义V2V的导频序列。

接着，在步骤S303中，发送机将用于发送导频序列的OFDM符号与其他的用于传输车辆消息的OFDM符号在时域复用形成传输信号，并且发送传输信号。

II.接收车辆侧的实施例

发送车辆UE周围的车辆将接收发送车辆所发送的V2V数据包，这里以某一接收车辆UE为例进行说明。在此，接收车辆UE的接收机将试图解码由其他的各个车辆UE发送的V2V数据包。在特定的同步框架下(例如，基于GNSS的同步或基于eNB的同步)，该另一车辆UE将监控V2V资源池中的调度分配(scheduling assignment,SA)信道。该SA信道包括关于后续的V2V数据包的控制信息，例如数据信道索引信息、调制和编码信息、发送功率信息等。该另一车辆UE监控在SA资源池中传输的所有可能的SA信道，并且如果成功地检测到任何SA信道，则该另一车辆UE将根据解码的SA来检测后续的V2V数据包。在此，本公开的实施例将适用于SA信道的传输和数据信道的传输。后续的实施例也将能够适用于SA信道和数据信道。

图4示出了根据本公开的另一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法的流程示意图。该实施例例如可以在车辆的接收机中实施。

如图4所示，在步骤S401中，接收机将首先对接收的第一信号进行自动增益控制，以将第一信号的幅度调整至预定范围或合适的范围。具体地，对于在V2V资源池中将解调的每个子帧(即SA信道和/或由检测的SA信道所指示的数据信道)，接收机将首先进行自动增益控制操作，以根据每个子帧中的第一个OFDM内的测量值来有效地调节接收的第一信号的幅度范围。在此，第一信号表示该车辆接收到来自所有的其他车辆的传输信号。这例如可以是在一个子帧中的所有目标车辆的发送机所发送的传输信号的叠加信号。

随后，车辆的接收机将进行接收车辆与发送车辆之间的频偏估计。在本公开的实施例中，频偏估计是基于用于导频序列的OFDM符号来进行的。如在发送车辆侧的实例中描述地，在用于传输导频序列的OFDM符号中，仅仅使用偶数号的子载波来传输导频符号/序列，这将导致两个彼此相同的携带导频符号的半个OFDM符号。在发送车辆的发送机与接收车辆的接收机之间存在频偏的情况下，这两个相同的半个OFDM符号将经历不同的相位变化，因此可以基于频域中的这两个半个OFDM符号之间的相位差来实施频偏估计。

换而言之，本公开的实施例的频偏估计和后续的补偿都将在频域完成。这是考虑到不同的车辆的传输能够被复用在一个子帧中，并且相对于接收车辆的接收机，不同的发送车辆的发射机具有不同的频偏。

在发生频偏的情况下，在时域上接收的用于携带导频序列的OFDM符号r(n)可以表示为：

在此，u表示车辆UE的索引号。L表示多路径的数量。h_i和n_i则分别表示相应于用于传输导频序列的OFDM符号的复数形式的多路径信道系数和多路径延迟。△f则表示经过子载波间隔归一化处理后的频偏。N_CP和N_FFT则表示车辆至车辆通信的载波带宽所对应的循环前缀的长度和FFT/IFFT变换的点数。例如，在载波带宽为10MHz的情况下，根据LTE系统标准的定义，N_CP＝72，而N_FFT＝1024。在此，不失一般性，假定使用一个发送天线和接收天线。根据式(2)，接收的信号是FDM复用的多个车辆UE的传输信号的叠加。在忽略用户间干扰(由于频分复用的V2V传输占据连续的子载波，因此用户间干扰是不显著的)的情况下，能够关注一个发送用户，也即第u个车辆UE。

在发送机侧，根据前述的导频序列图案，在时域上前半个OFDM符号p(n)与后半个OFDM p(n+N_FFT/2)之间存在下述关系：

p(n)＝p(n+N_FFT/2),n＝0,1,2,…,N_FFT/2-1 (3)

因此，如步骤S402所示，对于每个用于传输导频序列的OFDM符号，在时域上将每个OFDM符号分别划分为前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。具体地，接收的信号被划分为下述两个前半个OFDM符号和后半个OFDM符号：

r₁(n)＝r(n),n＝0,1,2,…,N_FFT/2-1 (4a)

r₂(n)＝r(n+N_FFT/2),n＝0,1,2,…,N_FFT/2-1 (4b)

接着，在步骤S403中，车辆中的接收机对于每个目标车辆的发送机所发送的传输信号，基于相应的导频序列所使用的物理资源块的子载波，针对相应的OFDM符号，分别计算经时频变换的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号之间的相位差变量。随后在步骤S404中，车辆中的接收机通过累加针对相应的OFDM符号所计算的相位差变量，分别估计车辆的接收机与每个目标车辆的发送机之间的频偏，以对来自每个目标车辆的传输信号分别进行频偏补偿。

可选地，在步骤S403中，对前半个OFDM符号和后半个OFDM符号分别进行时频变换。可选地，对前半个OFDM符号和后半个OFDM符号分别进行N_FFT/2的傅里叶变换，其中N_FFT为车辆至车辆通信的载波带宽所对应的FFT变换的点数，如图5所示。

在本公开的一个实施例中，可以通过下式来实施上述过程：

在此,表示N_FFT/2点的FFT矩阵。

本公开的一个实施例中，步骤S403和S404可以通过下述方法来实现：

接收车辆如果仅想关注于发送方为第u个车辆UE(其占据了从第m个PRB起始的M个连续的PRB)，则在频域上相应于第u个车辆UE的接收的导频符号能够表示为：

在此，表示每个PRB中的子载波的数量。在LTE系统中，其值为12。随后，在频域上，在第u个车辆UE的两个半个OFDM符号(也即P₁(k)和P₂(k))之间存在下述关系：

在此，w_ni(k)表示噪声和在第k个子载波处的干扰。因此，可以借助上式使用P₁(k)和P₂(k)的关系来推出频偏△f。

可选地，在跳过所使用的物理资源块的边缘子载波的情况下累加相位差变量。这是因为由于不同的频分复用的发送车辆UE与接收车辆UE的接收机具有不同的频偏引起的干扰在发送车辆UE所使用的PRB中的边缘子载波处最大。为了抑制这种干扰，在进行累加时，可以跳过这些边缘子载波，从而来增加频偏估计的精确性。

根据本公开的一个实施例，通过下式来进行频偏估计：

其中，P₁(k)和P₂(k)分别表示相应的OFDM符号的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号中目标车辆的发送机所占用的物理资源块的子载波上所传输的符号，c表示一个物理资源块中用于传输导频序列的OFDM符号的数量，上标符号*表示共轭操作，G₁和G₂分别表示需要跳过的物理资源块的上边缘处的子载波的数量和下边缘处的子载波的数量，符号∠表示取式中的相位。

下文，将具体描述接收车辆的接收机如何基于上述估计出的频偏来对来自一个目标车辆的发送机的传输信号进行频偏补偿。为了描述方便，下文将针对第u个车辆的传输信号进行描述，该传输信号占据从第m个PRB起的M个连续的PRB，而不考虑相同帧中的其他车辆UE的数据传输。在该假设下，接收车辆接收到第一信号的传输模型可以表示为：

在此，是一个N_FFT行列的矩阵,表示在存在频偏条件下的车辆接收的第一信号在频域上的矩阵表示。表示每个子帧中的OFDM符号的数量，在LTE系统中为14。而和表示N_FFT点的FFT/IFFT变换矩阵。diag(.)表示对角矩阵处理，其以输入的向量作为对角矩阵中的对角元素。而和可以表示为：

其中，表示每个OFDM符号内不同采样点间由频偏带来的相位偏移，表示子帧内不同的OFDM符号间由频偏带来的相位偏移。如前所述，N_CP和N_FFT则表示车辆至车辆通信的载波带宽所对应的循环前缀的长度和FFT/IFFT变换的点数。

以来表示忽略其他用户传输的干扰的并且在没有频偏情况下的在频域中的来自第u个车辆的接收信号。的元素是所传输的调制符号(经DFT预编码处理)和信道频域响应的乘积加上噪声，并且能够以下式来表示：

在本公开的一个实施例中，将基于频偏估计来构造频偏补偿矩阵，并将频偏补偿矩阵与接收的信号相乘。

可选地，基于式(9)，在原理上能够通过下式来进行频偏补偿：

在此，矩阵W_left用于补偿由频偏引起的子载波间的干扰，矩阵W_right用于校正物理资源块中的各个OFDM符号的由频偏引起的相位不同。也即在式(13)中，在信号两边分别乘以矩阵W_ICI的逆矩阵和的逆矩阵，从而恢复出未受到频偏影响的接收信号。

其中，

在上述两个矩阵中的表示前文中所估计的频偏。

在本公开的一个实施例中，根据式(12)，在接收车辆仅想从车辆u接收信号的情况下，仅仅关注与该车辆u相关的特定的子载波。因此可以进行下述操作：

在此，根据车辆u的信号所使用的物理资源块的子载波序号对矩阵W_left和矩阵进行子矩阵提取。具体地，上标’表示该矩阵是从原矩阵中提取的子矩阵。该子矩阵具有由式(12)指示的特定的行，并且具有原矩阵中所有的列。该上标”表示该矩阵也是从原矩阵中提取的子矩阵，而该子矩阵具有特定的行和列。例如，对于车辆u，个行从子载波开始，并且个列从列开始。由此得出的信号仅仅与车辆u相关。

进一步地，根据本公开的另一可选的实施例，可以通过简单的方式来计算矩阵W_left。具体地，可以通过下式来计算W_left：

在此，T_oeplitz(.)表示进行托普利兹矩阵变换。该变换以输入的第一个行向量作为第一行，其他行则可以通过对第一行的向右循环移位来产生。本领域技术人员应当熟知该托普利兹矩阵变换，在此不再详述。通过该实施例，能够非常方便地通过对向量进行IFFT变化来获取矩阵W_left。

接着，回到图4，在步骤S405中，车辆中的接收机将基于经过频偏补偿的信号来进行信道估计和均衡。并且，在步骤S406中，接收机解调并且解码经过频偏补偿的信号。

图6示出了根据本公开的一个实施例的接收V2V数据包的接收流程示意图。如图6所述，接收信号在车辆UE的侧将依次经历频偏估计、频偏补偿、信道估计和均衡以及解调并且解码的过程。

本公开的实施例的方案的评估

在此，实施了链路层级的仿真来评估本方案的性能。在表1中列出了仿真条件。在此，载波频率被设为5.9GHz，而车辆间的相对速度为280kmph。经过归一化处理的频偏为0.1，0.2和0，这分别相应于频偏1.5KHz，3.0KHz和0。在此，频偏包括多普勒频移和由其他因素引起的频偏。在图7示出了频差补偿效果示意图。从图7可见，在相对较大的频偏下的链路性能已经被改善为接近理想状态(也即没有频偏)下的链路性能。通过图7的仿真效果也进一步验证了本公开的实施例的可行性和有效性。

表1仿真条件

图8根据本公开的一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备示意图。该设备80例如可以是车辆的发送机。该设备80包括选择单元801和发送单元802。

选择单元801用于在占用的物理资源块上选择c个OFDM符号，其中c≥3。发送单元802用于在所选择的c个OFDM符号中的偶数号子载波上发送导频序列并且在所述所选择的c个OFDM符号中的奇数号子载波上以零功率发送所述导频序列，以使每个用于发送导频序列的OFDM符号在时域上被划分为彼此相同的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。

图9根据本公开的另一个实施例的在车辆中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备示意图。该设备90例如可以是车辆的接收机。该设备90包括划分单元901、计算单元902和频偏补偿单元903。

划分单元901用于对于用于传输导频序列的每个OFDM符号，在时域上将每个OFDM符号分别划分为前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。计算单元902用于对于每个目标车辆的发送机所发送的传输信号，基于目标车辆的导频序列所使用的物理资源块的子载波，针对相应的OFDM符号，分别计算经时频变换的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号之间的相位差变量。频偏补偿单元903用于通过累加针对相应的OFDM符号所计算的相位差变量，分别估计车辆的接收机与每个目标车辆的发送机之间的频偏，以对来自每个目标车辆的传输信号分别进行频偏补偿。

需要说明的是，上述实施例仅是示范性的，而非对本公开的实施例的限制。任何不背离本公开的实施例精神的技术方案均应落入本公开的保护范围之内，这包括使用在不同实施例中出现的不同技术特征，装置方法可以进行组合，以取得有益效果。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其他权利要求或说明书中未列出的装置或步骤。

Claims (17)

1.一种在车辆的发送机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法，包括以下步骤：

在占用的物理资源块上选择c个OFDM符号，其中c≥3；以及

在所选择的c个OFDM符号中的偶数号子载波上发送导频序列并且在所述所选择的c个OFDM符号中的奇数号子载波上以零功率发送所述导频序列，以使每个用于发送导频序列的OFDM符号在时域上被划分为彼此相同的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用LTE上行解调参考信号序列作为所述导频序列。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过对LTE上行解调参考信号序列中的奇数号元素进行打孔来产生所述导频序列。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，c等于4。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述用于发送导频序列的OFDM符号与用于传输车辆消息的OFDM符号在时域复用形成传输信号，并且发送所述传输信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述占用的物理资源块是所述发送机选择的物理资源块；或

所述占用的物理资源块是基站为所述发送机分配的物理资源块；并且其中,

按导频配置选择所述OFDM符号。

7.一种在车辆的接收机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的方法，包括以下步骤：

A.对于用于传输导频序列的每个OFDM符号，在时域上将所述每个OFDM符号分别划分为前半个OFDM符号和后半个OFDM符号；

B.对于每个目标车辆的发送机所发送的传输信号，基于目标车辆的导频序列所使用的物理资源块的子载波，针对相应的OFDM符号，分别计算经时频变换的所述前半个OFDM符号和所述后半个OFDM符号之间的相位差变量；以及

C.通过累加针对所述相应的OFDM符号所计算的相位差变量，分别估计所述车辆的接收机与所述每个目标车辆的发送机之间的频偏，以对来自所述每个目标车辆的传输信号分别进行频偏补偿。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤B进一步包括：

对所述前半个OFDM符号和所述后半个OFDM符号分别进行N_FFT/2的傅里叶变换，其中N_FFT为车辆至车辆通信的载波带宽所对应的FFT变换的点数。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述步骤C中：在跳过所述所使用的物理资源块的边缘子载波的情况下累加所述相位差变量，以分别估计所述车辆的接收机与所述每个目标车辆的发送机之间的频偏。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，依据下式来估计所述频偏：

$\mathrm{\Δ}\tilde{f}=\frac{\∠\left(\underset{c}{\mathrm{\Σ}}\underset{k=0+G_1}{\overset{M\·N_{RB}^{sc}/2-G_2-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_1^{*}\right(k)\·P_2\left(k\right))}{\mathrm{\π}}$

其中，P₁(k)和P₂(k)分别表示所述相应的OFDM符号的所述前半个OFDM符号和所述后半个OFDM符号中目标车辆的发送机所占用的物理资源块的子载波上所传输的符号，其中 表示一个物理资源块中所包含的子载波数量，M表示所述目标车辆的发送机所占用的物理资源块的数量，c表示一个物理资源块中用于传输所述导频序列的OFDM符号的数量，上标符号*表示共轭操作，G₁和G₂分别表示需要跳过的所述所使用的物理资源块的上边缘处的子载波的数量和下边缘处的子载波的数量，符号∠表示取式中的相位。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤C进一步包括：

基于所估计的频偏来构造频偏补偿矩阵，并将所述频偏补偿矩阵与所述传输信号相乘。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，依据下式来对所述传输信号进行频偏补偿：

${{\tilde{Y}}_{N_{FFT}}^{\left(u\right)}}^{\′}={W_{left}}^{\′\′}\×{R_{N_{FFT}\×N_{SF}^{sym}}}^{\′}\×W_{right}$

其中，表示经频偏补偿之后来自所述目标车辆的发送机的传输信号；

表示所述车辆的接收机的接收信号中来自所述目标车辆的发送机的传输信号，其中所述接收信号由N_FFT行列的矩阵表示，是由矩阵中的对应来自所述目标车辆的发送机的传输信号所占用的物理资源块的子载波的行及所有列组成的子矩阵；矩阵W_left”用于补偿由所述频偏引起的子载波间的干扰，该矩阵W_left”是由矩阵W_left中的对应来自所述目标车辆的发送机的传输信号所占用的物理资源块的子载波的行及列所组成的子矩阵；矩阵W_right用于校正物理资源块中的各个OFDM符号的由所述频偏引起的相位不同；

其中， $W_{left}=W_{FFT}^{\left(N_{FFT}\right)}\×diag\left(E_{N_{FFT}}^{(-\mathrm{\Δ}\tilde{f})}\right)\×W_{IFFT}^{\left(N_{FFT}\right)},W_{right}=diag\left(E_{N_{SF}^{sym}}^{(-\mathrm{\Δ}\tilde{f})}\right);$

其中，diag(.)表示由输入向量的元素作为对角元素的对角矩阵，

和分别表示N_FFT点的FFT和IFFT变换矩阵；

其中，

其中，N_cp为循环前缀的长度；

表示每个子帧中的OFDM符号数量；

表示所估计的频偏。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述方法还包括：通过下式来计算所述矩阵W_left：

其中，T_oeplitz(.)表示由输入的行向量以及所输入的行向量的各个循环移位的向量构成的托普利兹矩阵。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括：

在确定所述频偏之前，对于第一信号进行自动增益控制，以将所述传输信号的幅度调整至预定范围，其中所述第一信号是在一个子帧中的所有目标车辆的发送机所发送的传输信号的叠加信号。

15.根据权利要求7所述的方法，还包括：

基于经过频偏补偿的所述传输信号来进行信道估计和均衡；以及

解码所述经过频偏补偿的传输信号。

16.一种在车辆的发送机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备，包括：

选择单元，其用于在占用的物理资源块上选择c个OFDM符号，其中c≥3；以及

发送单元，其用于在所选择的c个OFDM符号中的偶数号子载波上发送导频序列并且在所述所选择的c个OFDM符号中的奇数号子载波上以零功率发送所述导频序列，以使每个用于发送导频序列的OFDM符号在时域上被划分为彼此相同的前半个OFDM符号和后半个OFDM符号。

17.一种在车辆的接收机中用于提高车辆至车辆通信的可靠性的设备，包括：

划分单元，其用于对于用于传输导频序列的每个OFDM符号，在时域上将每个OFDM符号分别划分为前半个OFDM符号和后半个OFDM符号；

计算单元，其用于对于每个目标车辆的发送机所发送的传输信号，基于目标车辆的导频序列所使用的物理资源块的子载波，针对相应的OFDM符号，分别计算经时频变换的所述前半个OFDM符号和所述后半个OFDM符号之间的相位差变量；以及

频偏补偿单元，其用于通过累加针对所述相应的OFDM符号所计算的相位差变量，分别估计所述车辆的接收机与所述每个目标车辆的发送机之间的频偏，以对来自所述每个目标车辆的传输信号分别进行频偏补偿。