CN111245760A - 用于集成汽车雷达和通信系统的fmcw雷达上的多载波调制 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于集成汽车雷达和通信系统的FMCW雷达上的多载波调制。本公开包括用于执行集成汽车雷达处理和数据通信的实施例。在一些实施例中，一种用于集成汽车雷达和通信应用的方法包括生成无线信号。该方法包括生成汽车雷达波形。该方法包括将无线信号与汽车雷达波形组合以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于汽车雷达波形的雷达带宽从用于无线信号的通信带宽解耦。该方法包括发射组合信号。该方法包括收听与组合信号相关联的雷达反馈。该方法包括对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果。

Description

用于集成汽车雷达和通信系统的FMCW雷达上的多载波调制
技术领域
本说明书涉及将正交频分复用(OFDM)信号和频率调制连续波(FMCW)波形应用于车辆中的集成雷达和通信应用。
背景技术
期望车辆经由车辆到一切(V2X)通信来相互交换越来越大的数据量以用于各种车辆应用。例如，车辆可以生成大量的传感器数据，并经由任何形式的V2X通信来相互共享传感器数据，使得通过车辆使用该传感器数据作为车载安全系统的输入可以提高车辆的驾驶安全。但是，为V2X通信分配的带宽是有限的，从而对使用V2X通信在车辆之间可以共享多少传感器数据产生限制。
汽车雷达使用专门用于雷达测量并为雷达测量分配的带宽的频谱(例如，76吉赫兹(GHz)和81GHz之间)。该频谱针对数据通信和雷达功能两者的双重用途已经被讨论数年。该频谱的双重用途的示例包括在车辆应用中采用集成雷达和通信技术。在集成雷达和通信技术中，车辆对于雷达和通信两个目的使用相同的波形。
例如，如图1A所示，集成雷达通信设备170将携带信息的波形发射到另一个集成雷达通信设备171。该另一个集成雷达通信设备171对来自接收到的波形的信息进行解码。同时，波形被该另一个集成雷达通信设备171和任何其他物体172反射，使得集成雷达通信设备170接收与波形相关联的雷达反馈，然后对雷达反馈执行雷达处理。
而且，这种集成雷达和通信技术比无线通信的全方向方法更安全。例如，在一些实施例中，这种集成雷达和通信技术更安全是因为它仅在有限数量的方向中发射(它是“高度定向的”)，并且这使得相对于因为向所有方向发射而有更多机会被截取或偷听的全方向传输来说，通过这种技术发射的无线消息更不可能被截取或偷听。
当前没有解决方案提供用于该频谱针对汽车应用中的数据通信和雷达功能两者的双重用途的解决方案。
发明内容
描述了信号模块的实施例，该信号模块能够修改OFDM信号，使得修改的OFDM信号包括频率调制连续波(FMCW)波形而不是OFDM波形，这有益地使OFDM信号更适用于汽车中的联合雷达和通信应用。FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比(PAPR)，并且该较大的带宽和较低的PAPR与本文描述的各种雷达和通信改进相关。在一些实施例中，修改的OFDM信号在为汽车应用分配的带宽的频谱(76GHz和81GHz之间)中被发射和接收。
在一些实施例中，信号模块被安装在联网车辆的车载单元(即，车辆的信号系统)中。信号系统包括：(1)通信子系统，具有用于接收和发射OFDM信号或任何其他合适类型的信号(以用于通信和雷达两个目的)的接收器和发射器；(2)雷达系统；以及(3)信号模块。
信号模块包括可操作以使车载单元的处理器执行以下操作中的一个或多个的代码和例程：(1)生成OFDM基带信号；(2)生成FMCW波形；(3)用OFDM基带信号调制FMCW波形以生成组合信号(即，包括FMCW波形的OFDM信号)；(4)使用发射器发射组合信号；(5)使用接收器或雷达系统收听雷达反馈；(6)接收雷达反馈；以及(7)处理雷达反馈以识别雷达信息(例如，关于组合信号的接收者的雷达信息或者反射组合信号的另一个物体的雷达信息)。
一个或多个计算机的系统可以被配置为凭借系统上安装有在操作中使系统执行动作的软件、固件、硬件或其组合来执行特定的操作或动作。一个或多个计算机程序可以被配置为凭借包括在被数据处理装置执行时使该装置执行动作的指令来执行特定的操作或动作。
一个一般方面包括一种用于集成汽车雷达和通信应用的方法，该方法包括：生成无线信号；生成汽车雷达波形；将无线信号与汽车雷达波形组合以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于汽车雷达波形的雷达带宽从用于无线信号的通信带宽解耦；发射组合信号；收听与组合信号相关联的雷达反馈；以及对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果。该方面的其他实施例包括对应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每个都被配置为执行方法的动作。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。在方法中，无线信号包括OFDM基带信号，汽车雷达波形包括FMCW波形，并且组合信号包括包含多载波调制的FMCW波形的OFDM信号。在方法中，FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比。在方法中，增加雷达带宽而不需要增加通信带宽。在方法中，将无线信号与汽车雷达波形组合以生成组合信号包括：用无线信号调制汽车雷达波形以生成组合信号。在方法中，对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果包括：处理雷达反馈以识别关于组合信号的接收者的雷达信息。在方法中，雷达信息包括范围(range)信息和速度信息。在方法中，对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果包括：对雷达反馈执行范围处理以生成初步范围结果；使用多载波调制以构造匹配滤波器，来从初步范围结果恢复拍频(beat frequency)；基于拍频确定范围信息；以及对雷达反馈执行速度处理以确定速度信息。在方法中，雷达检测结果包括范围信息和速度信息。在方法中，使用二维快速傅里叶变换(2D-FFT)对雷达反馈一起执行范围处理和速度处理，使得生成初步范围结果和速度信息，其中2D-FFT的第一维FFT对应于范围处理，并且2D-FFT的第二维FFT对应于速度处理。描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或处理或者计算机可访问介质上的计算机软件。
一个一般方面包括一种包括处理器和存储计算机代码的非暂态存储器的系统，该计算机代码在由处理器执行时使处理器：生成无线信号；生成汽车雷达波形；将无线信号与汽车雷达波形组合以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于汽车雷达波形的雷达带宽从用于无线信号的通信带宽解耦；发射组合信号；收听与组合信号相关联的雷达反馈；以及对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果。该方面的其他实施例包括对应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每个都被配置为执行方法的动作。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。在系统中，无线信号包括OFDM基带信号，汽车雷达波形包括FMCW波形，并且组合信号包括包含多载波调制的FMCW波形的OFDM信号。在系统中，FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比。在系统中，增加雷达带宽而不需要增加通信带宽。在系统中，计算机代码在由处理器执行时使处理器至少通过以下来将无线信号与汽车雷达波形组合以生成组合信号：用无线信号调制汽车雷达波形以生成组合信号。在系统中，计算机代码在由处理器执行时使处理器至少通过以下来对雷达反馈执行雷达处理：处理雷达反馈以识别关于组合信号的接收者的雷达信息。在系统中，雷达信息包括范围信息和速度信息。在系统中，计算机代码在由处理器执行时使处理器至少通过以下来对雷达反馈执行雷达处理：对雷达反馈执行范围处理以生成初步范围结果；使用多载波调制以构造匹配滤波器，来从初步范围结果恢复拍频；基于拍频确定范围信息；以及对雷达反馈执行速度处理以确定速度信息。在系统中，雷达检测结果包括范围信息和速度信息。在系统中，使用2D-FFT对雷达反馈一起执行范围处理和速度处理，使得生成初步范围结果和速度信息，其中2D-FFT的第一维FFT对应于范围处理，并且2D-FFT的第二维FFT对应于速度处理。描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或处理或者计算机可访问介质上的计算机软件。
一个一般方面包括一种包括存储计算机可执行代码的非暂态存储器的计算机程序产品，该计算机可执行代码在由处理器执行时使处理器：生成无线信号；生成汽车雷达波形；将无线信号与汽车雷达波形组合以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于汽车雷达波形的雷达带宽从用于无线信号的通信带宽解耦；发射组合信号；收听与组合信号相关联的雷达反馈；以及对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果。该方面的其他实施例包括对应的计算机系统、装置和记录在一个或多个计算机存储设备上的计算机程序，每个都被配置为执行方法的动作。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。在计算机程序产品中，无线信号包括OFDM基带信号，汽车雷达波形包括FMCW波形，并且组合信号包括包含多载波调制的FMCW波形的OFDM信号。在计算机程序产品中，FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比。在计算机程序产品中，增加雷达带宽而不需要增加通信带宽。描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或处理或计算机可访问介质上的计算机软件。
附图说明
本公开以示例的方式而不是以附图的图中的限制的方式示出，在附图中，类似的附图标记用于指代类似的元素。
图1A是示出集成雷达和通信技术的示例应用的框图。
图1B是示出OFDM信号的示例副载波(subcarrier)的图形表示。
图1C是示出根据一些实施例的信号模块的操作环境的框图。
图2是示出根据一些实施例的包括信号模块的示例计算机系统的框图。
图3描绘了根据一些实施例的用于执行集成汽车雷达处理和数据通信的方法。
图4描绘了根据一些实施例的用于执行集成汽车雷达处理和数据通信的另一方法。
图5描绘了示出根据一些实施例的无线信号(例如，OFDM基带信号)的生成的框图。
图6A描绘了示出根据一些实施例的汽车雷达波形(例如，FMCW波形)的生成的框图。
图6B是示出根据一些实施例的汽车雷达波形(例如，FMCW波形)的频率和振幅的图形表示。
图7A描绘了示出根据一些实施例的基于图5的无线信号和图6A-图6B的汽车雷达波形的组合信号的生成的框图。
图7B描绘了示出根据一些实施例的基于图5的无线信号和图6A-图6B的汽车雷达波形的组合信号的生成的另一框图。
图7C是示出根据一些实施例的具有多载波调制的FMCW波形的组合信号的生成的图形表示。
图8是示出根据一些实施例的从数据位生成组合信号的框图。
图9是示出根据一些实施例的雷达处理的图形表示。
图10是示出根据一些实施例的具有或不具有匹配滤波器的雷达处理结果的比较的图形表示。
具体实施方式
示例多载波调制方案是OFDM，该OFDM将可用带宽分成多个窄带，其中每个窄带携带一个要发射的调制符号(modulated symbol)(例如，每个窄带由副载波表示，并且使用诸如正交相移键控(QPSK)之类的调制方案或任何其他合适类型的调制方案来调制副载波)。图1B示出了OFDM信号的信号频谱。例如，OFDM信号包括副载波175、176、177和178以及图1B未示出的任何其他副载波。在信号频谱上，以如下方式设计在每两个相邻副载波之间的距离(在频域中被示为Δf)：每个副载波在其他副载波的位置处具有零值，使得每个副载波不干扰其他副载波。因此，这些副载波被称为“正交的(orthogonal)”。这种正交布置允许副载波被紧密打包而不是以一定的裕量(margin)分离副载波(当与频分复用相比时)。
可以通过快速傅立叶变换(FFT)和逆快速傅立叶变换(IFFT)高效地实现OFDM信号的调制和解调，其中，FFT将信号(在时域中)变换到频谱(在频域中)，而IFFT将频谱变换回对应的时域信号。
当在雷达应用中应用OFDM信号时，OFDM信号的发射器还使用其(一个或多个)接收天线来从物体接收OFDM信号的反射。从物体接收的反射的往返(round-trip)延迟包括物体的距离信息(称为“范围”)，而多普勒效应改变波形的频率并且被用于确定物体的速度。例如，在雷达处理中，延迟信号在每个副载波上引入相移。这种相移可以通过将接收的波形与原始发射的波形进行比较来确定。通过在几个OFDM符号上对范围处理结果进行积分，可以确定物体的速度。
然而，OFDM信号通常使用易于经历高峰值平均功率比(PAPR)的OFDM波形。PAPR描述给定OFDM发射符号中的样本的最大功率与该OFDM发射符号的平均功率之间的关系。例如，PAPR是OFDM信号的峰值功率与平均功率的比率。具体地，由于在OFDM信号中存在大量的独立调制的副载波，因此当与OFDM信号的平均功率值相比时，OFDM信号的峰值功率值可以是高的。峰值功率值与平均功率值的这个比率被称为PAPR。
当在多载波系统中不同的副载波彼此异相时，PAPR出现。在每个时刻，副载波在不同的相位值处相对于彼此是不同的。当所有副载波同时达到最大值时，这可能导致输出包络突然暴涨，这导致输出包络中的“峰值”。因此，PAPR问题可能造成OFDM信号变得不可操作，并且，需要使用大型放大器以便能够支持OFDM系统的峰值功率需求。
本文描述的信号系统包括信号模块，该信号模块修改OFDM信号，使得修改的OFDM信号(如下所述，也称为“组合信号”)使用FMCW波形而不是OFDM波形。这种修改有助于解决PAPR问题，并且使OFDM信令系统更适合于汽车中的通信和雷达应用两者。
在一些实施例中，信号系统包括：(1)通信子系统，具有用于接收和发射OFDM信号或任何其他合适类型的无线信号(以用于通信和雷达两个目的)的接收器和发射器；(2)雷达系统；以及(3)信号模块，可操作以使用如下所述的FMCW波形对OFDM信号进行编码。信号模块可以被安装在联网车辆的车载单元(即，车辆的信号系统)中。
至少本文描述的信号系统所提供的优点和改进包括，它使雷达带宽(例如，用于FMCW的雷达带宽)和通信带宽(例如，用于OFDM的通信带宽)彼此解耦。作为结果，不需要生成具有高带宽的OFDM信号以提高范围分辨率，由此避免由PAPR产生的高PAPR问题和难题。
如本文所述，参考OFDM基带信号示出了本公开中的一些实施例，同时参考无线信号示出了本发明中的一些实施例。这里，OFDM基带信号是无线信号的示例。应当注意，可以使用诸如OFDM基带信号之类的任何合适类型的无线信号来实现本文描述的实施例。
如本文所述，参考FMCW波形示出了本公开中的一些实施例，同时参考汽车雷达波形示出了本发明中的一些实施例。这里，汽车雷达波形是在汽车雷达应用中使用的波形。FMCW波形是汽车雷达波形的示例。应当注意，可以使用诸如FMCW波形之类的任何合适类型的汽车雷达波形来实现本文描述的实施例。
示例概述
参考图1C，描绘了用于信号模块199的操作环境100。操作环境100可以包括以下元素中的一个或多个：车辆123；以及一个或多个启用OFDM的(OFDM-enabled)端点151(例如，被单独或集体地称为“启用OFDM的端点151”的第一启用OFDM的端点151A…和第N启用OFDM的端点151N)。操作环境100的这些元素可以通信地耦合到网络105。
虽然在图1C中描绘了一个车辆123、两个启用OFDM的端点151和一个网络105，但在实际中操作环境100可以包括一个或多个车辆123、一个或多个启用OFDM的端点151以及一个或多个网络105。
网络105可以是有线或无线的常规类型，并且可以具有许多不同的配置，包括星型配置、令牌环配置或其他配置。此外，网络105可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)(例如，因特网)或多个设备和/或实体可以在其上通信的其他互连数据路径。在一些实施例中，网络105可以包括对等网络。网络105还可以耦合到或可以包括电信网络的部分以用于以各种不同的通信协议发送数据。在一些实施例中，网络105包括
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通信网络或蜂窝通信网络以用于发送和接收数据，包括经由短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、超文本传递协议(HTTP)、直接数据连接、无线应用协议(WAP)、电子邮件、DSRC，全双工无线通信、毫米波(mmWave)、WiFi(基础设施模式)、WiFi(自组织模式(ad hoc mode))、可见光通信、TV白空间通信和卫星通信。网络105还可以包括移动数据网络，该移动数据网络可以包括3G、4G、长期演进(LTE)、LTE车辆到车辆(LTE-V2V)、LTE车辆到基础设施(LTE-V2I)、LTE车辆到一切(LTE-V2X)、LTE设备到设备(LTE-D2D)、VoLTE、5G-V2X或任何其他移动数据网络或移动数据网络的组合。另外，网络105可以包括一个或多个IEEE 802.11无线网络。
在一些实施例中，车辆123和启用OFDM的端点151中的一个或多个可以是配备DSRC的设备。网络105可以包括在车辆123和启用OFDM的端点151之间共享的一个或多个通信信道。通信信道可以包括专用短程通信(DSRC)、LTE-V2X、全双工无线通信或任何其他无线通信协议。例如，网络105可以被用于传输包括本文描述的任何数据的DSRC消息、DSRC探针或基本安全消息(BSM)。但是，应当理解，DSRC在这里不是要求。可以使用任何类型的V2X无线电。
车辆123可以是任何类型的车辆。例如，车辆123可以包括以下类型的车辆中的一个：汽车；卡车；运动型多用途车；公共汽车；半卡车；无人机或任何其他基于道路的运输工具。在一些实施例中，车辆123可以是包括下面描述的通信单元的联网车辆。
在一些实施例中，车辆123可以包括自主车辆或半自主车辆。例如，车辆123可以包括高级驾驶员辅助系统(ADAS系统)。ADAS系统可以提供一些或所有提供自主功能的功能。
车辆123可以包括以下元素中的一个或多个：处理器125；存储器127；通信单元145A；GPS单元185；传感器集合182；和车载单元186。车辆123的这些元素可以经由总线彼此通信地耦合。
在一些实施例中，处理器125和存储器127可以是车载车辆计算机系统的元素。车载车辆计算机系统可以可操作以导致或控制信号模块199的操作。车载车辆计算机系统可以可操作以访问和执行存储在存储器127上的数据，以提供本文对于信号模块199描述的功能。
处理器125包括算术逻辑单元、微处理器、通用控制器或一些其他处理器阵列，以执行计算并向显示设备提供电子显示信号。处理器125处理数据信号，并且可以包括各种计算架构，包括复杂指令集计算机(CISC)架构、精简指令集计算机(RISC)架构或实现指令集的组合的架构。车辆123可以包括一个或多个处理器125。其他处理器、操作系统、传感器、显示器和物理配置可以是可能的。
存储器127存储可以由处理器125执行的指令或数据。指令或数据可以包括用于执行本文描述的技术的代码。存储器127可以是动态随机存取存储器(DRAM)设备、静态随机存取存储器(SRAM)设备、闪存或一些其他存储器设备。在一些实施例中，存储器127还包括非易失性存储器或类似的永久存储设备和介质，包括硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM设备、DVD-ROM设备、DVD-RAM设备、DVD-RW设备、闪存设备或用于以更永久的方式存储信息的一些其他大容量存储设备。车辆123可以包括一个或多个存储器127。
车辆123的存储器127可以存储以下中的一个或多个：数据位129；雷达数据131；基带数据133；FMCW数据135；组合数据137；和历史数据139。
数据位129包括描述要发射给预期接收者的数据有效载荷(data payload)的数字数据。例如，数据位129是图5和图8中描绘的示例处理500和800的输入，以用于OFDM基带信号的生成。
雷达数据131包括描述与发射的组合信号相关联的雷达反馈的数字数据。例如，雷达数据131包括描述在由组合数据137描述的组合信号的反射上执行的雷达处理的一个或多个结果的数字数据。
基带数据133包括描述OFDM基带信号的数字数据。图5中描绘的处理500的输出是基带数据133。基带数据133被输入到图7A中描绘的处理700中以用于组合信号的生成。
FMCW数据135包括描述FMCW波形的数字数据。图6B中分别描绘了示例FMCW波形的频率-时间结构和振幅-时间结构。
组合数据137包括描述组合信号的数字数据。例如，通过对OFDM基带信号进行编码以包括FMCW波形而不是标准OFDM波形，来形成组合信号。图7C的部分(c)中描绘了示例组合信号的频率-时间结构。
历史数据139包括描述一个或多个发射的组合信号的历史雷达检测结果的数字数据。在一些实施例中，历史数据139描述基于历史雷达检测结果指示的雷达性能和雷达要求。
通信单元145A向网络105或向另一通信信道发射数据并且从网络105接收数据。在一些实施例中，通信单元145A可以包括DSRC收发器、DSRC接收器和使车辆123成为启用DSRC的设备所必需的其他硬件或软件。例如，通信单元145A包括被配置为经由网络广播DSRC消息的DSRC天线。DSRC天线还可以以用户可配置的固定间隔(例如，每0.1秒，以与1.6Hz到10Hz的频率范围对应的时间间隔，等等)发射BSM消息。
在一些实施例中，通信单元145A包括用于直接物理连接到网络105或到另一通信信道的端口。例如，通信单元145A包括USB、SD、CAT-5或用于与网络105进行有线通信的类似端口。在一些实施例中，通信单元145A包括用于使用包括一种或多种无线通信方法与网络105或其他通信信道交换数据的无线收发器，无线通信方法包括：IEEE802.11；IEEE802.16，
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EN ISO 14906:2004电子收费-应用接口EN 12253:2004专用短程通信-使用5.8GHz的微波的物理层(综述)；EN 12795:2002专用短程通信(DSRC)-DSRC数据链路层：介质访问和逻辑链路控制(综述)；EN 12834:2002专用短程通信-应用层(综述)；EN13372:2004专用短程通信(DSRC)-用于RTTT应用的DSRC简档(综述)；2014年8月28日提交的标题为“Full-Duplex Coordination System”的美国专利申请14/471,387中描述的通信方法；或另外的合适的无线通信方法。
在一些实施例中，通信单元145A包括2014年8月28日提交的标题为“Full-DuplexCoordination System”的美国专利申请14/471,387中描述的全双工协调系统。
在一些实施例中，通信单元145A包括用于在蜂窝通信网络上发送和接收数据的蜂窝通信收发器，包括经由短消息服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、超文本传递协议(HTTP)、直接数据连接、WAP、电子邮件或另一合适类型的电子通信。在一些实施例中，通信单元145A包括有线端口和无线收发器。通信单元145A还提供到网络105的其他常规连接，以用于使用包括TCP/IP、HTTP、HTTPS和SMTP、毫米波、DSRC等的标准网络协议分发文件或媒体对象。
在一些实施例中，通信单元145A包括支持以下V2X通信协议中的一个或多个所需的任何类型的V2X通信天线：DSRC；毫米波(mmWave)；LTE-V2X；LTE-D2D；5G-V2X；ITS-G5；ITS-Connect；LPWAN；可见光通信；电视白空间；蓝牙；Wi-Fi等。通信单元145A包括V2X无线电。
V2X无线电是包括V2X发射器和V2X接收器并且可操作以经由任何V2X协议发送和接收无线信息的电子设备。例如，V2X无线电可操作以经由DSRC发送和接收无线消息。V2X发射器可操作以在5.9GHz频带上发射和广播DSRC消息。V2X接收器可操作以在5.9GHz频带上接收DSRC消息。V2X无线电包括多个信道，其中这些信道中的至少一个被指定为用于发送和接收BSM，并且这些信道中的至少一个被指定为用于发送和接收个人安全消息(PSM)。
在一些实施例中，通信单元145A包括信号系统197A。信号系统197A包括用于实现数据通信和雷达处理的硬件和软件。例如，信号系统197A包括信号模块199、雷达195、发射器193和接收器194。
发射器193是用于发射组合信号或任何其他合适类型的信号的发射器。接收器194是用于接收组合信号或任何其他合适类型的信号的接收器。在一些实施例中，发射器193和接收器194可以被组合成收发器。
雷达195包括用于检测和处理与组合信号相关联的雷达反馈的雷达系统。例如，在发射器193发射组合信号之后，雷达195收听与组合信号相关联的雷达反馈。雷达195基于收听来检测雷达反馈，并且存储雷达反馈以用于进一步处理。
在一些实施例中，信号模块199包括在由处理器125执行时可操作以使处理器125执行下面参考图3-图6A、图7A和图8描述的方法300和400以及处理500、600、700和800的一个或多个步骤的软件。在一些实施例中，信号模块199可以使用包括现场可编程门阵列(“FPGA”)或专用集成电路(“ASIC”)的硬件来实现。在一些其他实施例中，信号模块199可以使用硬件和软件的组合来实现。信号模块199可以存储在设备(例如，服务器或其他设备)的组合中，或者存储在设备之一中。
下面参考图2-图10更详细地描述信号模块199。
在一些实施例中，GPS单元185包括使车辆123或GPS单元185符合以下DSRC标准(包括其任何衍生物或分支)中的一个或多个所需的任何硬件和软件：EN 12253:2004专用短程通信-使用5.8GHz的微波的物理层(综述)；EN 12795:2002专用短程通信(DSRC)-DSRC数据链路层：介质访问和逻辑链路控制(综述)；EN 12834:2002专用短程通信-应用层(综述)；和EN 13372:2004专用短程通信(DSRC)-用于RTTT应用的DSRC简档(综述)；EN ISO 14906:2004电子收费-应用接口。
在一些实施例中，GPS单元185是符合DSRC的GPS单元，其包括使车辆123或符合DSRC的GPS单元符合以下DSRC标准(包括其任何衍生物或分支)中的一个或多个所需的任何硬件和软件：IEEE 802.11；IEEE 1609.x(x＝2，3，4)；SAE J2735；SAE J2945.x(x＝0，1，和其他)等。
在一些实施例中，符合DSRC的GPS单元可操作以提供以车道级精度描述车辆123的位置的GPS数据。
在一些实施例中，符合DSRC的GPS单元包括与GPS卫星无线通信以检索GPS数据的硬件，该GPS数据以符合DSRC标准的精度描述车辆123的地理位置。DSRC标准要求GPS数据足够精确，以推断两个车辆(其中一个例如是车辆123)是否位于相邻的行驶车道中。在一些实施例中，符合DSRC的GPS单元可操作以在开放天空下68％的时间识别、监视和跟踪其在其实际位置的1.5米内的二维位置。由于驾驶车道通常不小于3米宽，因此每当GPS数据的二维误差小于1.5米，本文描述的信号模块199就可以分析由符合DSRC的GPS单元提供的GPS数据并且基于同时在道路上行驶的两个或更多个不同车辆(其中一个例如是车辆123)的相对位置来确定车辆123在什么车道中行驶。
在一些实施例中，GPS单元185是常规的GPS单元。例如，GPS单元185可以包括与GPS卫星无线通信以检索描述车辆123的地理位置的数据的硬件。例如，GPS单元185从一个或多个GPS卫星检索GPS数据。
与符合DSRC的GPS单元相比，不符合DSRC标准的常规GPS单元不能以车道级精度确定车辆的位置。例如，典型的道路车道为约3米宽。但是，常规的GPS单元只有相对于车辆的实际位置正负10米的精度。作为结果，这种常规GPS单元不够精确而无法仅基于GPS数据识别车辆的行驶车道；相反，只有常规GPS单元的系统必须利用诸如相机之类的传感器来识别车辆的行驶车道。例如，识别车辆的行驶车道是有益的，因为在一些实施例中，它可以使信号模块199能够更精确地识别在具有多个行驶车道的道路中行驶的车辆123的位置。
传感器集合182包括可操作以测量车辆123外部的道路环境的一个或多个传感器。例如，传感器集合182可以包括记录接近车辆123的道路环境的一个或多个物理特性的一个或多个传感器。存储器127可以存储描述由传感器集合182记录的一个或多个物理特性的传感器数据。
在一些实施例中，传感器集合182可以包括以下车辆传感器中的一个或多个：相机；LIDAR传感器；雷达传感器；激光测高计；红外检测器；运动检测器；恒温器；声音检测器；一氧化碳传感器；二氧化碳传感器；氧气传感器；质量空气流量传感器；发动机冷却剂温度传感器；节流阀位置传感器；曲轴位置传感器；汽车发动机传感器；阀计时器；空燃比计(air-fuel ratio meter)；盲点计(blind spot meter)；路缘探测器；缺陷检测器；霍尔效应传感器、歧管绝对压力传感器；停车传感器；雷达枪；速度计；速度传感器；轮胎压力监视传感器；扭矩传感器；传动流体温度传感器；涡轮速度传感器(TSS)；可变磁阻传感器；车辆速度传感器(VSS)；水传感器；车轮速度传感器；以及任何其他类型的汽车传感器。
车载单元186可以是车辆123上的任何车载的计算单元。例如，车载单元186可以包括电子控制单元(ECU)。ECU是控制车辆123中的电气系统或子系统中的一个或多个的汽车电子设备中的嵌入式系统。ECU的类型包括但不限于以下：发动机控制模块(ECM)；动力系统控制模块(PCM)；传动控制模块(TCM)；制动控制模块(BCM或EBCM)；中央控制模块(CCM)；中央定时模块(CTM)；通用电子模块(GEM)；车身控制模块(BCM)；以及悬架控制模块(SCM)等。
在一些实施例中，车辆123可以包括多个车载单元186。在一些实施例中，信号模块199可以是车载单元186的元素。
启用OFDM的端点151是基于处理器的计算设备，其包括与安装在车辆123中的通信单元类似的通信单元。在一些实施例中，启用OFDM的端点151包括信号系统197的实例。启用OFDM的端点151可操作以发射和接收通过使用图7A-图7C所示的方法对OFDM基带信号进行编码而生成的组合信号。在一些实施例中，操作环境100包括N个启用OFDM的端点151，其中N是大于1的正整数。在一些实施例中，启用OFDM的端点151是可操作以发送和接收组合信号的联网车辆、路边单元(RSU)、边缘服务器、云服务器或任何其他基于处理器的计算设备。在一些实施例中，联网车辆、RSU、边缘服务器和云服务器等的任何组合可以包括信号系统197的实例，使得在连接到网络105的两个或更多个端点之间以分布式方式实现信号系统197的功能。
作为示例，在图1C中，第一启用OFDM的端点151A包括通信单元145B(通信单元145B包括信号系统197B)，并且第N启用OFDM的端点151N包括通信单元145C(通信单元145C包括信号系统197C)。
通信单元145B和145C可以具有与通信单元145A的结构类似的结构，并且提供与通信单元145A的功能类似的功能。这里不重复类似的描述。通信单元145A、145B和145C可以单独或集体地被称为“通信单元145”。
信号系统197B和197C可以具有与信号系统197A的结构类似的结构，并且提供与信号系统197A的功能类似的功能。这里不重复类似的描述。信号系统197A、197B和197C可以单独或集体地被称为“信号系统197”。
本文描述由信号模块199执行的示例处理。在一些实施例中，信号模块199包括在由车辆123的处理器125执行时可操作以使处理器125执行包括以下中的一个或多个的操作的代码和例程：(1)生成OFDM基带信号(参见例如图5)；(2)生成FMCW波形(参见例如图6A)；(3)用OFDM基带信号调制FMCW波形以生成组合信号(即，包括FMCW波形的OFDM信号)(参见例如图7A-图7C)；(4)使用发射器193发射组合信号；(5)使用接收器194收听雷达反馈；(6)接收雷达反馈；以及(7)处理雷达反馈以识别关于组合信号的接收者的雷达信息(参见例如图9-图10)。
将OFDM基带信号与FMCW波形混合以生成组合信号的至少一个益处包括：解耦用于FMCW波形的雷达带宽和用于OFDM基带信号的通信带宽。例如，当雷达带宽(例如，用于FMCW波形的带宽)和通信带宽(例如，用于OFDM基带信号的带宽)彼此解耦时，可以增加雷达带宽以提高范围分辨率而无需增加通信带宽。在这种情况下，与OFDM雷达相比，更容易生成用于雷达处理的具有大带宽的信号。不需要生成具有高带宽的OFDM信号来提高范围分辨率，由此避免与高峰均功率比(PAPR)相关联的问题。此外，可以在不降低雷达带宽的情况下降低OFDM基带信号的通信带宽。OFDM基带信号的较低通信带宽降低对电路组件(例如，模数转换器)的要求。当然，如果需要较大的数据速率，可以增加通信带宽。
示例计算机系统
现在参考图2，描绘的是示出根据一些实施例的包括信号模块199的示例计算机系统200的框图。在一些实施例中，计算机系统200可以包括专用计算机系统，该专用计算机系统被编程以执行下面参考图3-图6A、图7A和图8描述的方法300和400以及处理500、600、700和800的一个或多个步骤。
在一些实施例中，计算机系统200可以是联网设备(例如，车辆123)的元素。计算机系统200可以包括根据一些示例的以下元素中的一个或多个：信号模块199；处理器125；通信单元145；GPS单元185；车载单元186；传感器集合182；存储器127；和存储装置241。计算机系统200的组件通过总线220通信地耦合。
在示出的实施例中，处理器125经由信号线238通信地耦合到总线220。通信单元145经由信号线246通信地耦合到总线220。GPS单元185经由信号线249通信地耦合到总线220。车载单元186经由信号线237通信地耦合到总线220。传感器集合182经由信号线240通信地耦合到总线220。存储装置241经由信号线242通信地耦合到总线220。存储器127经由信号线244通信地耦合到总线220。
以上参考图1C描述了计算机系统200的以下元素，因此，这里将不再重复这些描述：处理器125；通信单元145；GPS单元185；车载单元186；传感器集合182；和存储器127。
存储器127可以存储以上参考图1C描述的任何数据。存储器127可以存储计算机系统200提供其功能所需的任何数据。
存储装置241可以是存储用于提供本文描述的功能的数据的非暂态存储介质。存储装置241可以是动态随机存取存储器(DRAM)设备、静态随机存取存储器(SRAM)设备、闪存或一些其他存储器设备。在一些实施例中，存储装置241还包括非易失性存储器或类似的永久性存储设备和介质，包括硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM设备、DVD-ROM设备、DVD-RAM设备、DVD-RW设备、闪存设备，或用于以更永久的方式存储信息的一些其他大容量存储设备。
在图2所示的示出的实施例中，信号模块199包括：通信模块202；无线信号生成模块204；波形生成模块206；组合模块208；和雷达处理模块210。信号模块199的这些组件经由总线220彼此通信地耦合。在一些实施例中，信号模块199的组件可以存储在单个服务器或设备中。在一些其他实施例中，信号模块199的组件可以跨多个服务器或设备分布和存储。例如，信号模块199的组件中的一些可以跨车辆123和启用OFDM的端点151分布。
通信模块202可以是包括用于处理信号模块199和计算机系统200的其他组件之间的通信的例程的软件。在一些实施例中，通信模块202可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以是能够由处理器125访问和执行的。通信模块202可以适于经由信号线222与处理器125和计算机系统200的其他组件进行协作和通信。
通信模块202经由通信单元145向操作环境100的一个或多个元素发送数据和从其接收数据。例如，通信模块202经由通信单元145接收或发射组合信号和组合信号的反射(例如，组合信号的雷达反馈)。通信模块202可以经由通信单元145发送或接收上面参考图1C描述的任何数据或消息。
在一些实施例中，通信模块202从信号模块199的组件接收数据，并将数据存储在存储装置241和存储器127中的一个或多个中。例如，通信模块202从通信单元145接收以上参考存储器127描述的任何数据(经由网络105，组合信号、DSRC消息、BSM、DSRC探针、全双工无线消息等)，并将该数据存储在存储器127中(或临时存储在存储装置241中，存储装置241可以用作计算机系统200的缓冲器)。
在一些实施例中，通信模块202可以处理信号模块199的组件之间的通信。例如，通信模块202可以处理无线信号生成模块204、波形生成模块206、组合模块208和雷达处理模块210之间的通信。这些模块中的任何一个可以使通信模块202与计算机系统200或操作环境100的其他元素通信(经由通信单元145)。
无线信号生成模块204可以是包括用于构造诸如OFDM基带信号之类的无线信号的例程的软件。在一些实施例中，无线信号生成模块204可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以是能够由处理器125访问和执行的。无线信号生成模块204可以适于经由信号线224与处理器125和计算机系统200的其他组件进行协作和通信。
在一些实施例中，无线信号生成模块204可操作以基于副载波集合生成无线信号。副载波集合可以是频域中的正交副载波，使得每个副载波在其他副载波的位置处具有零值(例如，类似于图1B中所示的那样)。例如，无线信号生成模块204将无线信号构造为副载波集合的组合，其中每个副载波用对应数据符号进行编码。在一些实施例中，副载波集合是基带副载波，并且无线信号是基带信号。
例如，无线信号是OFDM基带信号。参考图5，示出用于生成OFDM基带信号的示例处理500。具体地，无线信号生成模块204通过执行以下操作中的一个或多个生成OFDM基带信号：(1)将数据位从串行格式转换为并行格式；(2)用诸如QPSK或正交振幅调制(QAM)之类的调制方案将转换后的数据位调制成符号(参见图5中的“星座映射(constellationmapping)”；(3)对(频域中的)副载波上的调制符号进行编码以生成中间信号；(4)执行IFFT以获得中间信号的时域样本(例如，将时域样本分为实部和虚部)；(5)使用数模转换器(DAC)来将时域样本转换为模拟信号(例如，实部被变换成模拟信号Re{s(t)}，虚部被变换成模拟信号Im{s(t)})。无线信号生成模块204生成OFDM基带信号以包括模拟信号Re{s(t)}和模拟信号Im{s(t)}。
在一些实施例中，无线信号生成模块204将诸如OFDM基带信号之类的无线信号输入到组合模块208以用于组合信号的生成。
波形生成模块206可以是包括用于构造诸如FMCW波形之类的汽车雷达波形的例程的软件。在一些实施例中，波形生成模块206可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以是能够由处理器125访问和执行的。波形生成模块206可以适于经由信号线281与处理器125和计算机系统200的其他组件进行协作和通信。
在一些实施例中，波形生成模块206生成包括一系列线性调频脉冲(chirp)的汽车雷达波形，其中每个线性调频脉冲包括其频率随时间线性变化的正弦信号。
例如，汽车雷达波形是FMCW波形。参考图6A，示出用于生成FMCW波形的示例过程600。具体地，波形生成模块206执行以下操作中的一个或多个以生成FMCW波形：(1)基于控制信号生成线性调频脉冲；(2)以线性调频脉冲的输入使用电压控制振荡器(VCO)生成正弦信号，其中正弦信号的频率在线性调频脉冲的持续时间内线性变化；以及(3)重复操作(1)和(2)以生成包括一系列正弦信号的FMCW波形。
参考图6B，使用频率-时间结构描绘FMCW波形中的一系列正弦信号的频率，其中第一坐标表示“时间”并且第二坐标表示“频率”。还使用振幅-时间结构描绘FMCW波形，其中第一坐标表示“时间”并且第二坐标表示“振幅”。在每个线性调频脉冲的持续时间内，对应的正弦信号的频率线性增加。
在一些实施例中，波形生成模块206将诸如FMCW波形之类的汽车雷达波形输入到组合模块208以用于组合信号的生成。
组合模块208可以是包括用于生成组合信号的例程的软件。在一些实施例中，组合模块208可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以是能够由处理器125访问和执行的。组合模块208可以适于经由信号线226与处理器125和计算机系统200的其他组件进行协作和通信。
在一些实施例中，组合模块208可操作以将无线信号与汽车雷达波形组合以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于汽车雷达波形的雷达带宽从用于无线信号的通信带宽解耦。例如，组合模块208用无线信号调制汽车雷达波形以生成组合信号。用于汽车雷达波形的雷达带宽不与用于无线信号的通信带宽耦合，使得可以在不增加通信带宽的情况下增加雷达带宽(例如，增加雷达带宽而不需要增加通信带宽)。在这种情况下，与OFDM雷达相比，更容易生成用于雷达处理的具有大带宽的信号。
例如，无线信号包括OFDM基带信号，汽车雷达波形包括FMCW波形，并且组合信号包括包含多载波调制的FMCW波形的OFDM信号。FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比。
参考图7A，示出生成组合信号的示例处理700。具体地，组合模块208通过将OFDM基带信号与FMCW波形混合以生成组合信号，来生成组合信号。例如，组合模块208执行以下操作中的一个或多个：将OFDM基带信号的模拟信号Re{s(t)}与FMCW波形混合以生成第一混合信号；将FMCW波形的相位偏移90度并将OFDM基带信号的模拟信号Im{s(t)}与相移的FMCW波形混合以生成第二混合信号；以及将第一混合信号与第二混合信号组合以生成组合信号。
参考图7B，示出用于生成组合信号的另一处理720。例如，从OFDM基带信号的角度来看，组合信号的生成可以被视为将载波信号从单频正弦波信号改变为FMCW波形。即，FMCW波形用作OFDM基带信号的载波信号。
另一方面，从FMCW波形的角度来看，组合信号的生成可以被视为FMCW波形上的多载波调制。组合信号可以被视为是多载波调制的FMCW波形。
例如，参考图7C，通过将OFDM基带信号与FMCW波形混合来生成组合信号。具体地，部分(a)描绘OFDM基带信号的频率-时间结构，部分(b)描绘FMCW波形的频率-时间结构，并且部分(c)描绘组合信号的频率-时间结构。组合信号的频率-时间结构是OFDM基带信号的频率-时间结构和FMCW波形的频率-时间结构的混合。
在图8中示出了用于从数据位生成组合信号的整个处理800的示例，图8是图5、图6A和图7A的组合。这里不重复类似的描述。
组合模块208将组合信号发射到预期接收者。例如，组合模块208经由发射器193发射组合信号。
雷达处理模块210可以是包括用于处理雷达反馈的例程的软件。在一些实施例中，雷达处理模块210可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以是能够由处理器125访问和执行的。雷达处理模块210可以适于经由信号线227与处理器125和计算机系统200的其他组件进行协作和通信。
在一些实施例中，雷达处理模块210可操作以使用接收器194和雷达195中的一个或多个收听与组合信号相关联的雷达反馈。雷达处理模块210对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果。在一些示例中，雷达检测结果包括反射发射的组合信号的一个或多个物体的范围信息和速度信息。例如，雷达处理模块210处理雷达反馈以识别关于组合信号的接收者的雷达信息，其中雷达信息包括接收者的范围信息和速度信息。
在一些实施例中，雷达处理模块210对雷达反馈执行范围处理以生成初步范围结果。如上所述，组合信号的生成可以被视为FMCW波形上的多载波调制。初步范围结果包括描述与多载波调制混合的拍频的数据。雷达处理模块210使用多载波调制以构造匹配滤波器，并应用匹配滤波器以从初步范围结果恢复拍频。雷达处理模块210基于拍频确定反射发射的组合信号的一个或多个物体的范围信息。例如，雷达处理模块210基于拍频确定组合信号的接收者的范围信息。
在一些实施例中，雷达处理模块210还对雷达反馈执行速度处理，以确定一个或多个物体的速度信息。
在一些实施例中，雷达处理模块210使用二维快速傅里叶变换(2D-FFT)对雷达反馈一起执行范围处理和速度处理，使得生成初步范围结果和速度信息，其中2D-FFT的第一维FFT对应于范围处理并且2D-FFT的第二维FFT对应于速度处理。然后，雷达处理模块210可以应用匹配滤波以从初步范围结果确定拍频。
例如，参考图9，来自距离“R”(被称为“范围”)处的物体的反射具有τ＝2R/c的往返延迟，这里“c”是光速。延迟τ在线性调频脉冲内在发射的波形902与发射的波形的反射904之间引入恒定频率差，其中频率差被称为拍频“fb”。基于拍频“fb”的测量，雷达处理模块210可以确定范围“R”。例如，根据公式：
Figure BDA0002300387290000231
雷达处理模块210计算范围“R”的值为
Figure BDA0002300387290000232
其中“df/dt”表示单位时间的频率偏移。此外，雷达处理模块210通过在多个线性调频脉冲上对范围处理结果进行积分来确定一个或多个物体的速度信息。
例如，参考图10，根据一些实施例，示出具有或不具有匹配滤波器的雷达处理结果的比较1000。图10的部分(a)表示没有匹配滤波(例如，没有应用匹配滤波器)的雷达处理结果，并且图10的部分(b)表示具有匹配滤波(例如，应用匹配滤波器)的雷达处理结果。通过比较部分(a)和部分(b)，部分(b)显示检测到物体，其中范围和速度由图10中的框1002标记。
示例过程
现在参考图3，描绘根据一些实施例的用于执行集成汽车雷达处理和数据通信的示例方法300的流程图。方法300的步骤能够以任何顺序执行，并不一定是图3所描绘的顺序。
在步骤301处，无线信号生成模块204生成无线信号。
在步骤303处，波形生成模块206生成汽车雷达波形。
在步骤305处，组合模块208将无线信号与汽车雷达波形组合以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于汽车雷达波形的雷达带宽从用于无线信号的通信带宽解耦。
在步骤307处，组合模块208使用发射器193发射组合信号。
在步骤309处，雷达处理模块210使用接收器194和雷达195中的一个或多个收听与组合信号相关联的雷达反馈。
在步骤311处，雷达处理模块210对雷达反馈执行雷达处理以生成雷达检测结果。
图4描绘根据一些实施例的用于执行集成汽车雷达处理和数据通信的另一方法400。方法400的步骤能够以任何顺序执行，并不一定是图4所描绘的顺序。
在步骤401处，无线信号生成模块204生成OFDM基带信号。
在步骤403处，波形生成模块206生成FMCW波形。
在步骤405处，组合模块208用OFDM基带信号调制FMCW波形以生成组合信号。
在步骤407处，组合模块208使用发射器193发射组合信号。
在步骤409处，雷达处理模块210使用接收器194和雷达195中的一个或多个收听与组合信号相关联的雷达反馈。
在步骤411处，雷达处理模块210接收与组合信号相关联的雷达反馈。
在步骤413处，雷达处理模块210处理雷达反馈以识别关于组合信号的接收者的雷达信息。
以上参考图2描述了图5-图10，并且这里不重复类似描述。
在上述描述中，出于解释的目的，许多具体细节被列出以便提供对说明书的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说清楚的是，本公开可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些情况下，为了避免使描述模糊，以框图形式示出结构和设备。例如，以上可以主要参考用户接口和特定硬件描述当前实施例。但是，当前实施例可以应用于可以接收数据和命令的任何类型的计算机系统以及提供服务的任何外围设备。
本说明书中引用“一些实施例”或“一些实例”意味着，结合实施例或实例描述的特定特征、结构或特性可以被包括在描述的至少一个实施例中。短语“在一些实施例中”在说明书中的各个地方的出现不一定都指相同的实施例。
下面的详细描述的一些部分在计算机存储器内的数据位上的操作的算法和符号表示方面给出。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地将他们的工作的实质传达给本领域其他技术人员的手段。算法在这里并且一般地被认为是导致期望结果的自洽步骤序列。这些步骤是需要物理量的物理操纵的步骤。通常，虽然不是必需地，这些量采取能够被存储、传递、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。主要出于惯用的原因，已经证明有时将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数字等是方便的。。
但应记住，所有这些和类似的术语都要与适当的物理量相关，并且只是应用于这些量的方便标签。除非如从以下讨论清楚的以其他方式明确说明，否则应当理解，在整个描述中，利用包括“处理”或“计算”或“算出”或“确定”或“显示”等的术语的讨论是指将被表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据操纵和变换成类似地被表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据的计算机系统或类似的电子计算设备的动作和处理。
说明书的当前实施例还可以涉及用于执行本文的操作的装置。该装置可以为所需目的而特别构造，或者它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算机。这种计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、光盘、CD-ROM和磁盘)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、包括具有非易失性的USB密钥的闪存或适于存储电子指令的任何类型的介质，每一个都耦合到计算机系统总线。
说明书可以采取一些完全硬件实施例、一些完全软件实施例或一些包含硬件和软件元素两者的实施例的形式。在一些优选实施例中，在包括但不限于固件、驻留软件、微码等的软件中实现说明书。
此外，描述可以采用能够从提供程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式，该程序代码供计算机或任何指令执行系统使用或与之结合使用。出于本说明的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是可以包含、存储、传送、传播或传输供指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的程序的任何装置。
适于存储或执行程序代码的数据处理系统将包括通过系统总线直接或间接地耦合到存储器元件的至少一个处理器。存储器元件可以包括在程序代码的实际执行期间使用的本地存储器、大容量存储装置和为了减少在执行期间必须从大容量存储装置检索代码的次数而提供至少一些程序代码的临时存储的高速缓存存储器。
输入/输出或I/O设备(包括但不限于键盘、显示器、指点设备等)可以直接地或者通过中介I/O控制器耦合到系统。
网络适配器也可以耦合到系统，以使得数据处理系统能够通过中介的私用或公用网络耦合到其他数据处理系统或远程打印机或存储设备。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡只是当前可用类型的网络适配器中的几种。
最后，本文给出的算法和显示不与任何特定计算机或其他装置固有地相关。各种通用系统可以与根据本文的教导的程序一起使用，或者可以证明构造更专用的设备以执行所需的方法步骤是方便的。各种这些系统的所需结构将在下面的描述中出现。另外，没有参考任何特定的编程语言来描述说明书。应当理解，可以使用各种编程语言来实现如本文描述的说明书的教导。
出于说明和描述的目的，已经给出了说明书的实施例的前述描述。其并非意图是详尽的或者将说明书限于所公开的精确形式。鉴于以上的教导，许多修改和变型是可能的。意图的是，本公开的范围不受本详细描述限制，而是受本申请的权利要求限制。如熟悉本领域的人将理解的，说明书在不脱离其精神或基本特性的情况下可以以其他具体形式实施。类似地，模块、例程、特征、属性、方法和其他方面的特定命名和划分也不是强制性的或重要的，并且，实现说明书或其特征的机制可以具有不同的名称、划分或格式。此外，如相关领域的普通技术人员所清楚的，本公开的模块、例程、特征、属性、方法和其他方面可以被实现为软件、硬件、固件或三者的任何组合。并且，在说明书的组件(其示例是模块)被实现为软件的任何情况下，该组件可以被实现为独立程序、实现为较大程序的一部分、实现为多个单独程序、实现为静态或动态链接的库、实现为内核可加载模块、实现为设备驱动器或者以计算机编程领域的普通技术人员现在或将来所知道的每个和任何其他方式实现。另外，本公开决不限于任何具体编程语言中的实施例，也不限于任何具体操作系统或环境。因此，本公开旨在说明而不限制说明书的范围，该范围在以下权利要求中阐述。

Claims (18)

1.一种用于集成汽车雷达和通信应用的方法，包括：
生成无线信号；
生成汽车雷达波形；
将所述无线信号与所述汽车雷达波形组合，以生成用于所述集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于所述汽车雷达波形的雷达带宽从用于所述无线信号的通信带宽解耦；
发射所述组合信号；
收听与所述组合信号相关联的雷达反馈；以及
对所述雷达反馈执行雷达处理，以生成雷达检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线信号包括正交频分复用OFDM基带信号，所述汽车雷达波形包括频率调制连续波FMCW波形，并且所述组合信号包括包含多载波调制的FMCW波形的OFDM信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，增加雷达带宽而不需要增加通信带宽。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，将所述无线信号与所述汽车雷达波形组合以生成所述组合信号包括：
用所述无线信号调制所述汽车雷达波形以生成所述组合信号。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对所述雷达反馈执行雷达处理以生成所述雷达检测结果包括：
处理所述雷达反馈以识别关于所述组合信号的接收者的雷达信息，其中所述雷达信息包括范围信息和速度信息。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，对所述雷达反馈执行雷达处理以生成所述雷达检测结果包括：
对所述雷达反馈执行范围处理以生成初步范围结果；
使用多载波调制以构造匹配滤波器，来从所述初步范围结果恢复拍频；
基于所述拍频确定范围信息；以及
对所述雷达反馈执行速度处理以确定速度信息，
其中，所述雷达检测结果包括所述范围信息和所述速度信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使用二维快速傅里叶变换2D-FFT对所述雷达反馈一起执行所述范围处理和所述速度处理，使得生成所述初步范围结果和所述速度信息，其中所述2D-FFT的第一维FFT对应于所述范围处理，并且所述2D-FFT的第二维FFT对应于所述速度处理。
9.一种系统，包括：
处理器；以及
存储计算机代码的非暂态存储器，所述计算机代码在由所述处理器执行时使所述处理器：
生成无线信号；
生成汽车雷达波形；
将所述无线信号与所述汽车雷达波形组合，以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于所述汽车雷达波形的雷达带宽从用于所述无线信号的通信带宽解耦；
发射所述组合信号；
收听与所述组合信号相关联的雷达反馈；以及
对所述雷达反馈执行雷达处理，以生成雷达检测结果。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述无线信号包括正交频分复用OFDM基带信号，所述汽车雷达波形包括频率调制连续波FMCW波形，并且所述组合信号包括包含多载波调制的FMCW波形的OFDM信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其中，所述计算机代码在由所述处理器执行时使所述处理器至少通过以下来将所述无线信号与所述汽车雷达波形组合以生成所述组合信号：
用所述无线信号调制所述汽车雷达波形以生成所述组合信号。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其中，所述计算机代码在由所述处理器执行时使所述处理器至少通过以下来对所述雷达反馈执行雷达处理：
处理所述雷达反馈以识别关于所述组合信号的接收者的雷达信息，其中所述雷达信息包括范围信息和速度信息。
14.根据权利要求9至11中任一项所述的系统，其中，所述计算机代码在由所述处理器执行时使所述处理器至少通过以下来对所述雷达反馈执行雷达处理：
对所述雷达反馈执行范围处理以生成初步范围结果；
使用多载波调制以构造匹配滤波器，来从所述初步范围结果恢复拍频；
基于所述拍频确定范围信息；以及
对所述雷达反馈执行速度处理以确定速度信息，
其中，所述雷达检测结果包括所述范围信息和所述速度信息。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，使用二维快速傅里叶变换2D-FFT对所述雷达反馈一起执行所述范围处理和所述速度处理，使得生成所述初步范围结果和所述速度信息，其中所述2D-FFT的第一维FFT对应于所述范围处理，并且所述2D-FFT的第二维FFT对应于所述速度处理。
16.一种包括存储计算机可执行代码的非暂态存储器的计算机程序产品，所述计算机可执行代码在由处理器执行时使所述处理器：
生成无线信号；
生成汽车雷达波形；
将所述无线信号与所述汽车雷达波形组合，以生成用于集成汽车雷达和通信应用的组合信号，使得用于所述汽车雷达波形的雷达带宽从用于所述无线信号的通信带宽解耦；
发射所述组合信号；
收听与所述组合信号相关联的雷达反馈；以及
对所述雷达反馈执行雷达处理，以生成雷达检测结果。
17.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中，所述无线信号包括正交频分复用OFDM基带信号，所述汽车雷达波形包括频率调制连续波FMCW波形，并且所述组合信号包括包含多载波调制的FMCW波形的OFDM信号。
18.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中，所述FMCW波形相比于标准OFDM波形具有较大的带宽和较低的峰均功率比。
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