CN111478722B - 毫米波v2x通信的自适应波束宽度控制的方法、系统和介质 - Google Patents

毫米波v2x通信的自适应波束宽度控制的方法、系统和介质 Download PDF

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Abstract

本公开涉及毫米波V2X通信的自适应波束宽度控制，包括用于自适应地控制第一端点和第二端点之间的毫米波(mmWave)通信的波束宽度设置的实施例。在一些实施例中，用于第一端点的方法包括经由车辆到一切(V2X)无线电装置的非mmWave类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据。该方法包括基于位置数据和位置准确度数据来调整用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置。该方法包括基于波束宽度设置对V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改V2X无线电装置的操作，使得V2X无线电装置使用由波束宽度设置指示的波束对准与第二端点交换mmWave通信。

Description

毫米波V2X通信的自适应波束宽度控制的方法、系统和介质
技术领域
本说明书涉及自适应地控制毫米波(mmWave)车辆到一切(V2X)通信的波束宽度设置。
背景技术
极高频(“EHF”)频带(例如，约28至300吉赫兹(“GHz”))中的无线电波具有从十到一毫米的波长，因此被称为毫米波(“mmWave”)。mmWave通信中的挑战包括波束对准。如果不先完成两个端点之间的波束对准处理，就不可能在这两个端点之间进行mmWave通信。例如，需要用窄波束进行波束成形来补偿mmWave频段的高传播损耗，并且需要在接收器和发射器处的适当波束指向。当前，难以或不可能在车辆中实现mmWave通信，因为现有技术无法以对于车辆应用足够快的及时的方式完成波束对准处理。例如，车辆在道路上快速行驶，并且如果mmWave通信的端点是车辆(或者更糟的是，mmWave通信的两个端点都是车辆)，那么需要在短时间内执行波束对准处理。
波束对准的现有方案被称为“通过波束扫描进行波束训练”。该方案不适用于车辆应用，因为它被设计用于低移动性环境并且不适用于高移动性环境，诸如在目前的车辆应用中。
发明内容
描述了安装在第一端点的电子控制单元(ECU)中的修改系统的实施例。修改系统可操作以自适应地控制用于第一端点(例如，自我车辆)和第二端点(例如，远程车辆)之间的mmWave波束对准的波束宽度设置，使得可以在第一端点和第二端点之间实现mmWave通信。
在一些实施例中，修改系统安装在自我车辆的ECU中，并且可操作以基于到远程车辆的估计距离和估计距离的估计位置误差来自适应地确定用于与远程车辆的mmWave通信的波束宽度设置。波束宽度设置部分基于从远程车辆接收到的V2X反馈来确定。修改系统基于波束宽度设置为自我车辆的V2X无线电装置执行mmWave波束对准。修改系统使V2X无线电装置使用mmWave波束对准来执行与远程车辆的mmWave通信。相比之下，没有现有的方案可基于到远程车辆的估计距离和估计距离的估计位置误差来自适应地确定用于与远程车辆的mmWave通信的波束宽度设置。
一个或多个计算机的系统可以被配置为通过在系统上安装软件、固件、硬件或它们的组合来执行特定的操作或动作，该软件、固件、硬件或它们的组合在操作中使系统执行这些动作。一个或多个计算机程序可以被配置为通过包括指令来执行特定的操作或动作，该指令在由数据处理装置执行时使该装置执行这些动作。
一个总的方面包括一种用于第一端点的方法，该方法包括：经由车辆到一切(V2X)无线电装置的非毫米波(non-mmWave)类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据；基于位置数据和位置准确度数据调整用于V2X无线电装置的毫米波(mmWave)信道的波束宽度设置；以及基于波束宽度设置对V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改V2X无线电装置的操作，使得V2X无线电装置使用由波束宽度设置指示的波束对准与第二端点交换mmWave通信。该方面的其它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，它们每个都被配置为执行所述方法的动作。
实现方式可以包括以下一个或多个特征。在方法中，基于位置数据和位置准确度数据调整用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置包括：基于位置数据和位置准确度数据确定第一端点和第二端点之间的估计距离以及估计距离的估计位置误差；以及基于估计距离和估计位置误差确定用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置。在该方法中，位置数据包括描述第一端点的位置的第一位置数据和描述第二端点的位置的第二位置数据，并且位置准确度数据包括描述第一位置数据的准确度的第一位置准确度数据和描述第二位置数据的准确度的第二位置准确度数据。在该方法中，基于位置数据和位置准确度数据确定第一端点和第二端点之间的估计距离和估计距离的估计位置误差包括：基于第一位置数据和第二位置数据确定第一端点和第二端点之间的估计距离；以及基于第一位置准确度数据和第二位置准确度数据确定估计距离的估计位置误差。在该方法中，经由V2X无线电装置的非mmWave类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据包括：经由非mmWave类型信道将第一位置数据和第一位置准确度数据传输到第二端点；以及经由非mmWave类型信道从第二端点接收第二位置数据和第二位置准确度数据。在该方法中，基于波束宽度设置对V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改V2X无线电装置的操作包括：扫描V2X无线电装置的波束以将V2X无线电装置的波束与第二端点对准，使得为V2X无线电装置的mmWave信道选择具有由波束宽度设置确定的波束宽度的一个或多个波束瓣。在该方法中，与第二端点的mmWave通信是使用一个或多个波束瓣执行的。在该方法中，一个或多个波束瓣是在第一端点处选择的，使得波束宽度被最大化，同时在mmWave通信期间也满足通信范围要求和信噪比要求中的至少一个。在该方法中，波束宽度设置为V2X无线电装置提供了改进的mmWave通信性能，包括减少波束对准误差和减少波束对准开销中的一个或多个。该方法还包括：经由非mmWave类型信道和mmWave信道中的一个或多个从第二端点接收V2X反馈数据。在该方法中，还基于V2X反馈数据调整用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置。所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。
一个总体方面包括一种系统，该系统包括第一端点的车载计算机系统，包括存储计算机代码的非暂态存储器，该计算机代码在由车载计算机系统执行时使车载计算机系统：经由车辆到一切(V2X)无线电装置的非毫米波(non-mmWave)类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据；基于位置数据和位置准确度数据调整用于V2X无线电装置的毫米波(mmWave)信道的波束宽度设置；以及基于波束宽度设置对V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改V2X无线电装置的操作，使得V2X无线电装置使用由波束宽度设置指示的波束对准与第二端点交换mmWave通信。该方面的其它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，它们每个都被配置为执行所述方法的动作。
实现方式可以包括以下一个或多个特征。在该系统中，计算机代码在由车载计算机系统执行时，使车载计算机系统至少通过以下来基于位置数据和位置准确度数据来调整用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置：基于位置数据和位置准确度数据确定第一端点和第二端点之间的估计距离以及估计距离的估计位置误差；以及基于估计距离和估计位置误差确定用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置。在该系统中，位置数据包括描述第一端点的位置的第一位置数据和描述第二端点的位置的第二位置数据，并且位置准确度数据包括描述第一位置数据的准确度的第一位置准确度数据和描述第二位置数据的准确度的第二位置准确度数据。在该方法中，计算机代码在由车载计算机系统执行时，使车载计算机系统至少通过以下来基于位置数据和位置准确度数据确定第一端点和第二端点之间的估计距离以及估计距离的估计位置误差：基于第一位置数据和第二位置数据确定第一端点和第二端点之间的估计距离；以及基于第一位置准确度数据和第二位置准确度数据确定估计距离的估计位置误差。在该系统中，计算机代码在由车载计算机系统执行时，使车载计算机系统至少通过以下来经由V2X无线电装置的非mmWave类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据：经由非mmWave类型信道向第二端点传输第一位置数据和第一位置准确度数据；以及经由非mmWave类型信道从第二端点接收第二位置数据和第二位置准确度数据。在该系统中，计算机代码在由车载计算机系统执行时，使车载计算机系统至少通过以下来基于波束宽度设置对V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改V2X无线电装置的操作：扫描V2X无线电装置的波束以使V2X无线电装置的波束与第二端点对准，使得为V2X无线电装置的mmWave信道选择具有由波束宽度设置确定的波束宽度的一个或多个波束瓣。在该系统中，使用一个或多个波束瓣执行与第二端点的mmWave通信。在该系统中，一个或多个波束瓣是在第一端点处选择的，使得波束宽度被最大化，同时在mmWave通信期间也满足通信范围要求和信噪比要求中的一个或多个。所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。
一个总体方面包括一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储计算机可执行代码的第一端点的车载计算机系统的非暂态存储器，该计算机可执行代码在由处理器执行时使处理器：经由车辆到一切(V2X)无线电装置的非毫米波(non-mmWave)类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据；基于位置数据和位置准确度数据调整用于V2X无线电装置的毫米波(mmWave)信道的波束宽度设置；以及基于波束宽度设置对V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改V2X无线电装置的操作，使得V2X无线电装置使用由波束宽度设置指示的波束对准与第二端点交换mmWave通信。该方面的其它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，它们每个都被配置为执行所述方法的动作。
实现方式可以包括以下一个或多个特征。在计算机程序产品中，计算机可执行代码在由处理器执行时，使处理器至少通过以下来基于位置数据和位置准确度数据调整用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置：基于位置数据和位置准确度数据确定第一端点和第二端点之间的估计距离以及估计距离的估计位置误差；以及基于估计距离和估计位置误差确定用于V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置。所描述的技术的实现方式可以包括硬件、方法或车辆、或计算机可访问介质上的计算机软件。
附图说明
在附图的各图中通过示例而非限制的方式图示了本公开，附图中，相同的附图标记用于指代相似的元素。
图1A是图示根据一些实施例的用于修改系统的操作环境的框图。
图1B是图示根据一些实施例的用于修改系统的操作环境的另一个框图。
图1C描绘了根据一些实施例的由修改系统执行的示例处理。
图2是图示根据一些实施例的包括修改系统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自适应地控制第一端点和第二端点之间的mmWave通信的波束宽度设置的方法。
图4描绘了根据一些实施例的用于自适应地控制第一端点和第二端点之间的mmWave通信的波束宽度设置的另一种方法。
图5A至图5B是图示根据一些实施例的用于第一端点和第二端点之间的mmWave通信的自适应波束宽度控制的图形表示。
图6是图示根据一些实施例的第一波束宽度设置和第二波束宽度设置之间的比较的图形表示。
具体实施方式
由于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术的进步，部署mmWave通信近来变得便宜。在车辆中部署mmWave通信是所期望的，因为未来的车辆可能需要每秒千兆比特(Gbps)量级的数据速率，并且mmWave通信能够在短距离内提供Gbps数据速率。
mmWave通信的应用是有益的，因为mmWave通信使通信设备能够在用户可接受的时间内或在某个预定的安全标准内发送和接收大量数据(例如，0到1000千兆字节)。mmWave通信在大规模消费者应用(例如，用于高速和短程通信的IEEE802.11ad/WiGig；5G蜂窝通信；自动驾驶应用等)中具有巨大潜力。自动驾驶应用包括但不限于：(1)与连接的车辆和基础设施设备共享由传感器(诸如LIDAR、雷达、相机等)记录的本地传感器信息，以扩大传感器覆盖范围并获得非视线(non-line-of-sight，NLOS)视图，以便实现更安全、高效和预测驾驶(proactive driving)；(2)经由基础设施将本地传感器信息上传到云服务器，以便在云服务器处生成高清晰度(HD)3D地图，使得可以保持更新全局HD 3D地图；以及(3)当车辆进入新城市时，根据需要从基础设施下载HD 3D地图用于自动驾驶，从而无需将整个国家的所有3D地图数据都存储在车辆的存储装置中，并且易于使3D地图数据保持更新。HD 3D地图和车辆传感器信息的传输和接收具有许多应用。可以受益于传输和接收HD 3D地图和车辆传感器信息的能力的一种应用是自动车辆、无人机和机器人。
例如，mmWave通信可以用于与(1)路边装备或(2)其它车辆通信。由于宽的带宽可用，因此mmWave通信可能特别有利于传输和接收大数据集。可以经由mmWave通信传输和接收的示例数据除其它之外尤其包括(1)高清晰度3D地图和(2)车辆传感器信息。这种信息经由常规手段(例如，3G、4G、WiFi、专用短程通信(DSRC))传输可能是不合理的，因为经由常规手段传输大量数据可能既可行性不合理又可能导致车辆装备性能变差。但是，经由mmWave通信可以正常实现这种信息的传输，并且不会导致我们的车辆装备性能变差。
现有技术方案(诸如“通过波束扫描进行波束训练”)不适合车辆应用，因为它是为低移动性环境设计的。车辆应用经常包括高移动性环境。因此，本文中描述了能够自适应地控制第一端点和第二端点之间的mmWave通信的波束宽度设置的修改系统的实施例。例如，修改系统可以安装在自我车辆中，并且基于到远程车辆的估计距离和估计距离的估计位置误差来自适应地确定用于在自我车辆和远程车辆之间的mmWave通信的波束宽度设置。修改系统在下面更详细地描述。
在一些实施例中，包括修改系统的车辆是配备有DSRC的车辆。配备有DSRC的车辆是指以下车辆：(1)包括DSRC无线电装置；(2)包括符合DSRC的全球定位系统(GPS)单元；以及(3)可操作以在配备有DSRC的车辆所在的司法管辖区合法地发送和接收DSRC消息。DSRC无线电装置是包括DSRC接收器和DSRC发射器的硬件。DSRC无线电装置可操作以无线地发送和接收DSRC消息。
符合DSRC的GPS单元可操作以提供具有车道级准确度的车辆(或某个其它包括符合DSRC的GPS单元的配备有DSRC的设备)的位置信息。在一些实施例中，符合DSRC的GPS单元可操作以在空旷的天空下68％的时间在其实际位置的1.5米内识别、监视和跟踪其二维位置。
常规GPS单元提供描述常规GPS单元的位置的位置信息，其准确度为常规GPS单元的实际位置的正负10米。相比之下，符合DSRC的GPS单元提供描述符合DSRC的GPS单元的位置的GPS数据，其准确度为符合DSRC的GPS单元的实际位置的正负1.5米。由于例如道路的车道一般宽大约3米，正负1.5米的准确度足以识别车辆正在道路上的哪条车道上行驶，因此这个准确度程度被称为“车道级准确度”。现代车辆的ADAS系统所提供的一些安全或自动驾驶应用要求以车道级准确度描述车辆的地理位置的定位信息。此外，DSRC的现行标准要求以车道级准确度描述车辆的地理位置。
DSRC具有大致500米的范围，并且被设计为符合在诸如车辆和路边单元(单数为“RSU”，复数为“RSUs”)之类的移动节点之间无线发送和接收消息。
在一些实施例中，除车辆之外的设备(例如，不是车辆的端点)可以配备有DSRC。这些配备有DSRC的设备可以用于经由DSRC消息将无线车辆数据中继到车辆。例如，如果RSU或任何其它通信设备包括以下中的一个或多个元件，则它可以是配备有DSRC的：DSRC收发器及编码和传输DSRC消息所需的任何软件或硬件；以及DSRC接收器及接收和解码DSRC消息所需的任何软件或硬件。
本文描述的实施例可以使用V2X通信来传输和接收无线消息。如本文所述，V2X通信的示例包括但不限于以下中的一种或多种：专用短程通信(DSRC)(包括基本安全消息(BSM)和个人安全消息(PSM)，以及其它类型的DSRC通信)；长期演进(LTE)；毫米波(mmWave)通信；3G；4G；5G；LTE-V2X；5G-V2X；LTE车辆到车辆(LTE-V2V)；LTE设备到设备(LTE-D2D)；LTE语音(VoLTE)等。在一些示例中，V2X通信可以包括V2V通信、车辆到基础设施(V2I)通信、车辆到网络(V2N)通信或其任何组合。
本文所述的无线消息(例如，V2X无线消息)的示例包括但不限于以下消息：专用短程通信(DSRC)消息；基本安全信息(BSM)；长期演进(LTE)消息；LTE-V2X消息(例如，LTE车辆到车辆(LTE-V2V)消息、LTE车辆到基础设施(LTE-V2I)消息、LTE-V2N消息等)；5G-V2X消息；以及毫米波消息等。
BSM包括BSM数据。BSM数据描述了最初传输BSM的车辆的属性。BSM数据除其它之外尤其描述了以下中的一个或多个：(1)传输BSM的车辆的路径历史；(2)传输BSM的车辆的速度；以及(3)描述传输BSM的车辆的地点的GPS数据。
在一些实施例中，配备有DSRC的车辆可以沿着道路探测其它配备有DSRC的车辆/设备，以获取描述其当前和未来状况的信息，包括它们的路径历史、未来路径以及它们可能已经接收或生成的传感器数据。该信息被描述为“DSRC探测数据”。DSRC探测数据可以包括经由DSRC探测接收到的或响应于DSRC探测的任何数据。
DSRC消息可以包括基于DSRC的数据。基于DSRC的数据可以包括BSM数据或DSRC探测数据。在一些实施例中，包括在DSRC消息中的基于DSRC的数据可以包括从多个配备有DSRC的车辆(或其它配备有DSRC的设备或端点)接收到的DSRC探测数据或BSM数据。该BSM数据或DSRC探测数据可以包括其源的标识符和源的地点，或者由BSM数据或DSRC探测数据描述的任何交通事件。
BSM数据或DSRC探测数据可以指定车辆正在其中行驶的车道以及其行驶速度和路径历史。BSM数据或DSRC探测数据还可以指定以下中的一个或多个：车辆在一个或多个不同时间或一个或多个不同地点的速度；车辆在一个或多个不同时间或一个或多个不同地点的行驶方向；以及车辆在一个或多个不同时间或一个或多个不同地点的加速度。
如本文所使用的，词语“地理地点”、“地点”、“地理位置”和“位置”是指诸如联网车辆的物体的纬度和经度(或物体的纬度、经度和海拔)。本文描述的示例实施例提供了定位信息，该定位信息以以下中的一个或多个的准确度描述车辆的地理位置：(1)相对于车辆在包括经度和纬度的2维中的实际地理位置至少正负1.5米；以及(2)相对于车辆在海拔维度中的实际地理位置至少正负3米。因此，本文描述的示例实施例能够以车道级准确度或更好的准确度描述车辆的地理位置。
示例概述
参考图1A，描绘了根据一些实施例的用于修改系统199的操作环境100。操作环境100可以包括以下元件中的一个或多个：第一端点101；以及第二端点103。操作环境100的这些元件可以通信地耦合到网络105。虽然在图1A中未绘出，但是操作环境100可以包括一个或多个启用DSRC的RSU。一个或多个启用DSRC的RSU可以经由网络105在第一端点101和第二端点103之间中继无线消息。例如，DSRC传输的范围通常为大约500米，因此，如果第二端点103与第一端点101相距700米，则一个或多个中间的启用DSRC的RSU可以将来自第二端点103的DSRC消息中继到第一端点101或将来自第一端点101的DSRC消息中继到第二端点103。
虽然在图1A中描绘了两个端点和一个网络105，但实际上，操作环境100可以包括任意数量的端点和任意数量的网络105。
网络105可以是有线的或无线的常规类型，并且可以具有许多不同的配置，包括星形配置、令牌环配置或其它配置。此外，网络105可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)(例如，互联网)，或者多个设备和/或实体可以跨其通信的其它互连的数据路径。在一些实施例中，网络105可以包括对等网络。网络105还可以耦合到电信网络或可以包括电信网络的部分，用于用各种不同的通信协议发送数据。在一些实施例中，网络105包括用于发送和接收数据的蓝牙
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通信网络或蜂窝通信网络，包括经由短消息传送服务(SMS)、多媒体消息传送服务(MMS)、超文本传输协议(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、mmWave、WiFi(基础设施模式)、WiFi(自组织模式)、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，其可以包括3G、4G、LTE、LTE-V2V、LTE-V2X、LTE-D2D、VoLTE、5G-V2X或任何其它移动数据网络或者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，网络105是V2X网络，其是用于在各自包括V2X无线电装置的各种端点(例如，车辆、路边装备等)之间发送和接收V2X无线消息的无线网络。V2X无线电装置的每个信道都可以传输和接收不同类型的V2X消息。例如，V2X信道#1可以传输和接收mmWave消息，而V2X信道#2可以传输和接收非mmWave类型的V2X消息，诸如以下之一：DSRC；LTE-V2X；5G-V2X；欧洲的ITS-G5；ITS-Connect；或某种其它不包含mmWave的V2X通信类型。在一些实施例中，每个端点可以包括多个V2X无线电装置，包括用于传输和接收非mmWave消息的第一V2X无线电装置和用于传输和接收mmWave消息的第二V2X无线电装置。
不同非mmWave类型的V2X通信可以在不同的国家中使用。例如，如果修改系统是在美国实现的，那么DSRC用作非mmWave类型的V2X通信可能是理想的。如果修改系统是在日本实现的，那么ITS-Connect用作非mmWave类型的V2X通信可能是理想的。如果修改系统在中国实现，那么LTE-V2X用作非mmWave类型的V2X通信可能是理想的。
第一端点101和第二端点103可以是道路环境中的任何通信设备。例如，第一端点101和第二端点103中的每一个可以是车辆、路边单元、基站或任何其它基础设施设备。第一端点101和第二端点103可以具有相似的结构并且提供相似的功能，并且下面为第一端点101提供的描述也可以适用于第二端点103。
第一端点101可以包括以下元件中的一个或多个：处理器125；存储器127；通信单元145；GPS单元170；传感器集合182；高级驾驶员辅助系统(ADAS系统)183；自主驾驶系统184；车载单元185；以及修改系统199。第一端点101的这些元件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可以是车载计算机系统(诸如下面参考图2描述的计算机系统200)的元件。车载计算机系统可以可操作以引起或控制修改系统199的操作。车载计算机系统可操作以访问并执行存储在存储器127上的数据，以提供本文描述的修改系统199或其元件的功能(例如，参见图2)。
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它处理器阵列，以执行计算并将电子显示信号提供给显示设备。处理器125处理数据信号，并且可以包括各种计算体系架构，包括复杂指令集计算机(CISC)体系架构、精简指令集计算机(RISC)体系架构或实现指令集的组合的体系架构。第一端点101可以包括一个或多个处理器125。其它处理器、操作系统、传感器、显示器和物理配置是可能的。
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、闪存或一些其它存储器设备。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以及介质，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，或用于更永久地存储信息的一些其它大容量存储设备。第一端点101可以包括一个或多个存储器127。
第一端点101的存储器127可以存储以下元素中的一个或多个：第一位置数据129；第一位置准确度数据131；第二位置数据133；第二位置准确度数据135；距离数据137；位置误差数据139；以及波束宽度设置数据140。
第一位置数据129包括数字数据，该数字数据描述如由该特定端点的一个或多个车载传感器确定的第一端点101的地理地点。例如，第一位置数据129包括描述第一端点101的地理地点的GPS数据。
第一位置准确度数据131包括数字数据，该数字数据描述确定第一位置数据129的第一端点101的一个或多个车载传感器的准确度。例如，第一位置准确度数据131指示第一位置数据129具有车道级准确度。以这种方式，当提供其功能时，第一端点101的修改系统199可以考虑第一端点101的一个或多个车载传感器的测量误差。
第二位置数据133包括数字数据，该数字数据描述如由该特定端点的一个或多个车载传感器确定的第二端点103的地理地点。例如，第二位置数据133包括描述第二端点103的地理地点的GPS数据。
第二位置准确度数据135包括数字数据，该数字数据描述确定第二位置数据133的第二端点103的一个或多个车载传感器的准确度。例如，第二位置准确度数据135指示第二位置数据133具有车道级准确度。以这种方式，当提供其功能时，第一端点101的修改系统199可以考虑第二端点103的一个或多个车载传感器的测量误差。
在一些实施例中，第一端点101可以经由非mmWave V2X无线消息从第二端点103接收第二位置数据133和第二位置准确度数据135。
距离数据137包括描述第一端点101和第二端点103之间的距离的数字数据。例如，基于第一位置数据129和第二位置数据133计算距离数据137。
位置误差数据139包括描述距离数据137的估计准确度的数字数据。例如，基于第一位置准确度数据131和第二位置准确度数据135计算位置误差数据139。在另一个示例中，假设第一位置准确度数据131和第二位置准确度数据135各自具有车道级准确度(例如，与实际值具有±1.5米的测量偏差)。位置误差数据139则描述了由距离数据137描述的估计距离与实际距离具有±3米的偏差。
波束宽度设置数据140包括描述当与第二端点103交换mmWave V2X消息时用于第一端点101的V2X无线电装置的波束宽度设置的数字数据。波束宽度设置可以描述例如一个或多个波束瓣的波束宽度的设置。第一端点101的V2X无线电装置至少部分地基于一个或多个波束瓣来执行与第二端点103的mmWave通信的波束对准，并选择一个或多个波束瓣用于与第二端点103交换mmWave V2X消息。
通信单元145向网络105或另一个通信信道传输数据以及从网络105接收数据。在一些实施例中，通信单元145可以包括DSRC收发器、DSRC接收器以及使第一端点101成为启用DSRC的设备所必需的其它硬件或软件。例如，通信单元145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、以对应于从1.6Hz到10Hz的频率范围的时间间隔，等等)传输BSM消息。
在一些实施例中，通信单元145包括用于直接物理连接到网络105或另一个通信信道的端口。例如，通信单元145包括用于与网络105进行有线通信的USB、SD、CAT-5或类似端口。在一些实施例中，通信单元145包括用于使用一种或多种无线通信方法与网络105或其它通信信道交换数据的无线收发器，所述无线通信方法包括：IEEE 802.11；IEEE 802.16，
Figure GDA0003711360040000151
EN ISO 14906:2004Electronic Fee Collection–Applicationinterface EN 11253:2004Dedicated Short-Range Communication–Physical layerusing microwave at 5.8GHz(review)；EN 12795:2002Dedicated Short-RangeCommunication(DSRC)–DSRC Data link layer:Medium Access and Logical LinkControl(review)；EN 12834:2002Dedicated Short-Range Communication–Applicationlayer(review)；EN13372:2004Dedicated Short-Range Communication(DSRC)–DSRCprofiles for RTTT applications(review)；2014年8月28日提交的题为“Full-DuplexCoordination System”的美国专利申请14/471,387中描述的通信方法；或其它合适的无线通信方法。
在一些实施例中，通信单元145包括如于2014年8月28日提交的题为“Full-DuplexCoordination System”的美国专利申请14/471,387中所描述的全双工协调系统。
在一些实施例中，通信单元145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，包括经由短消息传送服务(SMS)、多媒体消息传送服务(MMS)、超文本传输协议(HTTP)、直接数据连接、WAP、电子邮件或其它合适类型的电子通信。在一些实施例中，通信单元145包括有线端口和无线收发器。通信单元145还提供到网络105的其它常规连接，以使用包括TCP/IP、HTTP、HTTPS和SMTP、毫米波、DSRC等的标准网络协议来分发文件或媒体对象。
通信单元145包括V2X无线电装置143。V2X无线电装置143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消息的电子设备。例如，V2X无线电装置143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频带上传输和广播DSRC消息。V2X接收器可操作以在5.9GHz频带上接收DSRC消息。
V2X无线电装置143包括多个信道，包括mmWave信道141和非mmWave类型信道142。mmWave信道141用于执行mmWave通信。非mmWave类型信道142用于执行非mmWave类型通信(例如，DSRC通信或不包括mmWave的任何其它类型的V2X通信)。
在一些实施例中，通信单元145可以包括多个V2X无线电装置143，包括用于传输和接收非mmWave消息的第一V2X无线电装置143和用于传输和接收mmWave消息的第二V2X无线电装置143。
在一些实施例中，GPS单元170是第一端点101的常规GPS单元。例如，GPS单元170可以包括与GPS卫星无线通信以检索描述第一端点101的地理地点的数据的硬件。例如，GPS单元170从一个或多个GPS卫星检索描述第一端点101的地理地点的GPS数据。在一些实施例中，GPS单元170是第一端点101的符合DSRC的GPS单元，其可操作以提供具有车道级准确度的描述第一端点101的地理地点的GPS数据。
传感器集合182包括可操作以测量第一端点101外部的道路环境的一个或多个传感器。例如，传感器集合182可以包括记录接近第一端点101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可以存储传感器数据，该传感器数据描述由传感器集合182记录的一个或多个物理特性。第一端点101外部的道路环境可以包括第二端点103，因此传感器集合182的一个或多个传感器可以记录描述关于第二端点103的信息的传感器数据。
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；激光高度计；红外探测器；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；发动机冷却液温度传感器；节气门位置传感器；曲轴位置传感器；汽车发动机传感器；阀门计时器；空燃比仪；盲点仪；路缘触角；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；车速表；速度传感器；胎压监测传感器；扭矩传感器；变速箱液体温度传感器；涡轮速度传感器(TSS)；可变磁阻传感器；车速传感器(VSS)；水传感器；车轮速度传感器；以及任何其它类型的汽车传感器。
在一些实施例中，传感器集合182的传感器是其错误率已知的车载传感器。传感器包括测距和位置定位传感器，诸如LIDAR、雷达和GPS，以及可以用于确定存储在存储器127中并在本文描述的距离和位置数据(例如，第一位置数据、第一位置准确度数据、第二位置数据和第二位置准确度数据)的任何其它传感器。
车载单元185可以是第一端点101上的车载计算设备。例如，车载单元185包括ECU。ECU是汽车电子器件中的嵌入式系统，其控制第一端点101中的一个或多个电气系统或子系统。ECU的类型包括但不限于以下类型：发动机控制模块(ECM)；动力总成控制模块(PCM)；变速器控制模块(TCM)；制动控制模块(BCM或EBCM)；中央控制模块(CCM)；中央计时模块(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，第一端点101可以包括多个车载单元185(例如，多个ECU)。在一些实施例中，修改系统199可以是车载单元185的元件。
在一些实施例中，ADAS系统183是控制第一端点101的操作的常规ADAS系统。在一些实施例中，ADAS系统183还可以包括第一端点101中所包括的使第一端点101成为自主车辆或半自主车辆的任何软件或硬件。
ADAS系统183的示例可以包括第一端点101的以下元件中的一个或多个：自适应巡航控制(“ACC”)系统；自适应远光系统；自适应光控制系统；自动停车系统；汽车夜视系统；盲点监测器；防撞系统；侧风稳定系统；驾驶员睡意检测系统；驾驶员监测系统；紧急驾驶员辅助系统；前撞警告系统；交叉路口辅助系统；智能速度调节系统；车道偏离警告系统；行人保护系统；交通标志识别系统；转向助手；以及错误驾驶警告系统。
在一些实施例中，自主驾驶系统184可以包括第一端点101中所包括的使第一端点101成为自主车辆的任何软件或硬件。在一些实施例中，第一端点101包括自主驾驶系统184或ADAS系统183。在一些其它实施例中，第一端点101包括自主驾驶系统184和ADAS系统183两者。
在一些实施例中，修改系统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1C和图3至图5B描述的示例处理191、192、193、500和550以及方法300和400的一个或多个步骤的软件。
在一些实施例中，可以使用包括现场可编程门阵列(“FPGA”)或专用集成电路(“ASIC”)的硬件来实现修改系统199。在一些其它实施例中，可以使用硬件和软件的组合来实现修改系统199。修改系统199可以存储在设备(例如，服务器或其它设备)的组合中，或者存储在设备之一中。
下面参考图1C至图6更详细地描述修改系统199。
参考图1B，描绘了根据一些实施例的用于修改系统199的另一个操作环境150。操作环境150可以包括以下元件中的一个或多个：
自我车辆123；以及一个或多个远程车辆124。操作环境150的这些元件可以通信地耦合到网络105。
虽然在图1B中描绘了一个自我车辆123、三个远程车辆124和一个网络105，但实际上，操作环境150可以包括一个或多个自我车辆123、一个或多个远程车辆124和一个或多个网络105。
在一些实施例中，自我车辆123可以是第一端点101的示例，并且远程车辆124可以是第二端点103的示例。因此，本文针对第一端点101和第二端点103提供的描述也可以适用于自我车辆123和远程车辆124。这里不再重复类似的描述。
在一些实施例中，自我车辆123和远程车辆124可以具有相似的结构，并且下面针对自我车辆123提供的描述也可以适用于远程车辆124。
在一些实施例中，至少一个远程车辆124是如自我车辆123的联网车辆。在一些实施例中，至少一个远程车辆124是未联网车辆。远程车辆124包括与自我车辆123的元件类似的元件，包括例如传感器和V2X无线电装置。在一些实施例中，远程车辆124包括其自己的修改系统199的实例。
在一些实施例中，自我车辆123和远程车辆124中的一个或多个可以是配备有DSRC的设备。网络105可以包括在自我车辆123、远程车辆124和一个或多个RSU之间共享的一个或多个通信信道。一个或多个通信信道可以包括DSRC、LTE-V2X、全双工无线通信或任何其它无线通信协议。例如，网络105可以用于传输包括本文描述的任何数据的DSRC消息、DSRC探测或BSM。
自我车辆123可以是任何类型的车辆。例如，自我车辆123可以包括以下类型的车辆之一：汽车；卡车；运动型车辆；公共汽车；半卡车；无人机或其它基于道路的交通工具。
在一些实施例中，自我车辆123可以包括自主车辆或半自主车辆。例如，自我车辆123可以包括高级驾驶员辅助系统(例如，ADAS系统183)。ADAS系统183可以提供提供自主功能的功能中的一些或全部。
自我车辆123可以包括以下元件中的一个或多个：处理器125；存储器127；通信单元145；GPS单元170；传感器集合182；ECU186；ADAS系统183；自主驾驶系统184；以及修改系统199。自我车辆123的这些元件可以经由总线彼此通信地耦合。上面参考图1A描述了自我车辆123的这些元件，并且这里不再重复类似的描述。
在一些实施例中，自我车辆123的存储器127存储以下中的一个或多个：远程位置数据151；远程位置准确度数据152；自我位置数据153；自我位置准确度数据154；距离数据137；位置误差数据139；以及波束宽度设置数据140。
远程位置数据151包括描述如由远程车辆124的一个或多个车载传感器确定的远程车辆124的地理地点的数字数据。例如，远程位置数据151包括描述远程车辆124的地理地点的GPS数据。远程位置数据151可以是第二位置数据133的示例。
远程位置准确度数据152包括数字数据，该数字数据描述确定远程位置数据151的远程车辆124的一个或多个车载传感器的准确度。例如，远程位置准确度数据152指示远程位置数据151具有车道级准确度。以这种方式，当提供其功能时，自我车辆123的修改系统199可以考虑远程车辆124的一个或多个车载传感器的测量误差。远程位置准确度数据152可以是第二位置准确度数据135的示例。
自我位置数据153包括描述如由自我车辆123的一个或多个车载传感器确定的自我车辆123的地理地点的数字数据。例如，自我位置数据153包括描述自我车辆123的地理地点的GPS数据。自我位置数据153可以是第一位置数据129的示例。
自我位置准确度数据154包括数字数据，该数字数据描述确定自我位置数据153的一个或多个车载传感器的精确度。例如，自我位置准确度数据154指示自我位置数据153具有车道级准确度。以这种方式，当提供其功能时，自我车辆123的修改系统199可以考虑自我车辆123的一个或多个车载传感器的测量误差。自我位置准确度数据154可以是第一位置准确度数据131的示例。
距离数据137包括描述例如自我车辆123与远程车辆124之间的距离的数字数据。例如，基于自我位置数据153和远程位置数据151来计算距离数据137。
位置误差数据139包括描述距离数据137的估计准确度的数字数据。例如，基于自我位置准确度数据154和远程位置准确度数据152来计算位置误差数据139。在另一个示例中，假设自我位置准确度数据154和远程位置准确度数据152各自具有车道级准确度(例如，具有±1.5米的偏差)。位置误差数据139则描述了由距离数据137描述的估计距离的估计准确度与实际距离具有±3米的偏差。在又一个示例中，假设自我位置准确度数据154具有车道级准确度(例如，与自我车辆123的实际位置具有±1.5米的偏差)，并且远程位置准确度数据151的准确度与远程车辆124的实际位置具有±10米的偏差。位置误差数据139则描述了距离数据137的估计准确度与实际距离具有±11.5米的偏差。
波束宽度设置数据140包括描述例如当与远程车辆124交换mmWave V2X消息时自我车辆123的V2X无线电装置143的波束宽度设置的数字数据。
参考图1C，根据一些实施例描绘了由修改系统199执行的示例处理191、192和193。在示例处理191中，修改系统199使用描述远程车辆124的地理地点的远程位置数据151和描述自我车辆123的地理地点的自我位置数据153作为输入，并生成描述远程车辆124与自我车辆123之间的距离数据137作为输出。
在示例处理192中，修改系统199使用远程位置准确度数据152和自我位置准确度数据154作为输入，并生成位置误差数据139作为输出。
在示例处理193中，修改系统199使用在处理191中生成的距离数据137和在处理192中生成的位置误差数据139作为输入，并基于距离数据137和位置误差数据139确定描述V2X无线电装置143的波束宽度设置的波束宽度设置数据140。
示例计算机系统
现在参考图2，所描绘的是图示根据一些实施例的包括修改系统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为执行下面参考图3至图4描述的方法300和400以及下面参考图5A至图5B描述的处理500和550的一个或多个步骤。
在一些实施例中，计算机系统200可以是第一端点101的元件。在一些实施例中，计算机系统200可以是第一端点101的车载计算机。在一些实施例中，计算机系统200可以包括第一端点101的发动机控制单元、头(head)单元或某个其它基于处理器的计算设备。
根据一些示例，计算机系统200可以包括以下元件中的一个或多个：修改系统199；处理器125；通信单元145；传感器集合182；GPS单元170；存储器127；以及存储装置241。计算机系统200的部件通过总线220通信地耦合。
在所示的实施例中，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。传感器集合182经由信号线248通信地耦合到总线220。GPS单元170经由信号线249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。
上面参考图1A至图1B描述了计算机系统200的以下元件，因此，这里将不重复这些描述：处理器125；通信单元145；传感器集合182；GPS单元170；以及存储器127。
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、闪存或一些其它存储器设备。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存储设备以及介质，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，或用于更永久地存储信息的一些其它大容量存储设备。
在图2所示的图示实施例中，修改系统199包括：通信模块202；交换模块204；波束宽度模块206；对准模块207；以及数据通信模块208。修改系统199的这些部件经由总线220彼此通信地耦合。在一些实施例中，修改系统199的部件可以存储在单个服务器或设备中。在一些其它实施例中，修改系统199的部件可以跨多个服务器或设备分布和存储。例如，修改系统199的一些部件可以跨第二端点103和第一端点101分布。
通信模块202可以是包括用于处置修改系统199与计算机系统200的其它部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，并且可以由处理器125访问和执行。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的其它部件进行合作和通信。
通信模块202经由通信单元145向操作环境100或150的一个或多个元件发送数据和从操作环境100或150的一个或多个元件接收数据。例如，通信模块202经由通信单元145接收或传输V2X无线消息。通信模块202可以经由通信单元145发送或接收上面参考图1A至图1C描述的任何数据或消息。
在一些实施例中，通信模块202从修改系统199的部件接收数据，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(经由网络105、DSRC消息、BSM、DSRC探测、全双工无线消息等)接收上面参考存储器127描述的任何数据，并将该数据存储在存储器127中(或临时存储在可以充当计算机系统200的缓冲器的存储装置241中)。
在一些实施例中，通信模块202可以处置修改系统199的部件之间的通信。例如，通信模块202可以处置交换模块204、波束宽度模块206、对准模块207和数据通信模块208之间的通信。这些模块中的任何一个都可以使通信模块202(经由通信单元145)与计算机系统200或者操作环境100或150的其它元件进行通信。例如，交换模块204可以使用通信模块202来与传感器集合182通信并使得传感器集合182记录传感器数据。
在一些实施例中，通信模块202从网络105接收V2X无线消息，并且该V2X无线消息包括由第二端点103生成的第二位置数据和第二位置准确度数据。例如，V2X无线消息选自由以下构成的组：DSRC消息；BSM；LTE消息；LTE-V2X无线消息；5G-V2X消息；以及任何其它非mmWave类型消息等。通信模块202从V2X无线消息中检索第二位置数据和第二位置准确度数据，并将第二位置数据和第二位置准确度数据发送到交换模块204。
交换模块204可以是包括用于与第二端点103交换位置数据和位置准确度数据的例程的软件。在一些实施例中，交换模块204可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以由处理器125访问和执行。交换模块204可以适于经由信号线224与处理器125和计算机系统200的其它部件进行协作和通信。
在一些实施例中，交换模块204可以操作传感器集合182的一个或多个传感器，以生成描述传感器集合182的测量结果的传感器数据。交换模块204可以使传感器数据存储在存储器127中。具体而言，交换模块204可以操作包括在传感器集合182中的一个或多个传感器，以记录描述计算机系统200附近的物理环境的测量结果的传感器数据。第二端点103可以位于包括计算机系统200的第一端点101附近的物理环境中。
在一些实施例中，交换模块204可以使GPS单元170检索计算机系统200的位置信息。例如，计算机系统200是第一端点101的元件，并且交换模块204可以使GPS单元170检索描述第一端点101的地理地点的第一位置数据(例如，GPS数据)。
在一些实施例中，交换模块204确定与第一位置数据相关联的第一位置准确度数据。例如，交换模块204确定指示第一位置数据具有车道级准确度的第一位置准确度数据。
在一些实施例中，交换模块204经由V2X无线电装置143的非mmWave类型信道142与第二端点103交换位置数据和位置准确度数据。位置数据包括(1)描述第一端点101的位置的第一位置数据和(2)描述第二端点103的位置的第二位置数据，并且位置准确度数据包括(1)描述第一位置数据的准确度的第一位置准确度数据和(2)描述第二位置数据的准确度的第二位置准确度数据。例如，交换模块204经由非mmWave类型信道142将第一位置数据和第一位置准确度数据传输到第二端点103，并经由非mmWave类型信道从第二端点103接收第二位置数据和第二位置准确度数据。
交换模块204将位置数据(例如，第一位置数据和第二位置数据)和位置准确度数据(例如，第一位置准确度数据和第二位置准确度数据)发送到波束宽度模块206。
波束宽度模块206可以是包括例程的软件，该软件在由处理器125执行时，使处理器125确定用于执行V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束对准的波束宽度设置。在一些实施例中，波束宽度模块206可以是存储在计算机系统200的存储器127中并且可以由处理器125访问和执行的一组指令。波束宽度模块206可以适于经由信号线281与处理器125和计算机系统200的其它部件进行协作和通信。
在一些实施例中，波束宽度模块206可操作以基于位置数据和位置准确度数据来调整V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束宽度设置。具体而言，基于位置数据和位置准确度数据，波束宽度模块206确定(1)第一端点101与第二端点103之间的估计距离和(2)估计距离的估计位置误差。例如，波束宽度模块206基于第一位置数据和第二位置数据来确定第一端点101与第二端点103之间的估计距离，并基于第一位置准确度数据和第二位置准确度数据来确定估计距离的估计位置误差。然后，波束宽度模块206基于估计距离和估计位置误差来确定V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束宽度设置。
波束宽度选择对mmWave V2X通信有影响，如图6所示。转到图6，根据一些实施例，提供了第一波束宽度设置(例如，具有较宽波束宽度的波束瓣)和第二波束宽度设置(具有较窄波束宽度的波束瓣)之间的比较600。取决于波束宽度的设置，mmWave V2X通信的通信范围、波束对准误差和波束对准开销之间存在权衡。这里，波束对准开销可以指执行波束对准所需的资源量和时间量中的一个或多个。
关于通信范围，具有较宽波束宽度的第一mmWave V2X通信具有较低的波束成形增益，这导致较低的信噪比(SNR)。因此，具有较宽波束宽度的第一mmWave V2X通信具有较短的通信范围。另一方面，具有较窄波束宽度的第二mmWave V2X通信具有较高的波束成形增益，这导致较高的SNR。因此，具有较窄波束宽度的第二mmWave V2X通信具有较长的通信范围。
关于对波束对准误差的影响，具有较宽波束宽度的第一mmWave V2X通信具有较宽的角度覆盖范围，因此，具有较宽波束宽度的第一mmWave V2X通信具有较低的波束对准误差。另一方面，具有较窄波束宽度的第二mmWave V2X通信具有较窄的角度覆盖范围，因此，具有较窄波束宽度的第二mmWave V2X通信具有较高的波束对准误差。
关于波束对准开销，具有较宽波束宽度的第一mmWave V2X通信具有较少的波束瓣候选，因此，具有较宽波束宽度的第一mmWave V2X通信具有较低的波束对准开销。另一方面，具有较窄波束宽度的第二mmWave V2X通信具有较多的波束瓣候选，因此，具有较窄波束宽度的第二mmWave V2X通信具有较高的波束对准开销。例如，与第二mmWave V2X通信相比，执行具有较宽波束宽度的第一mmWave V2X通信的波束对准可能需要较少的资源和较少的时间。
返回到图2，波束宽度模块206基于估计距离和估计位置误差来确定V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束宽度设置。在一些实施例中，波束宽度模块206基于估计距离和估计位置误差来选择波束宽度，并将波束宽度通知给对准模块207，使得对准模块207可以基于波束宽度来确定用于波束对准的波束瓣候选。例如，对于较大的估计距离，波束宽度模块206可以选择较窄的波束宽度，使得在mmWave通信期间满足通信范围要求(或者对应地满足SNR要求)。在另一个示例中，对于较小的估计距离，波束宽度模块206可以选择较宽的波束宽度，使得可以减少波束对准误差和波束对准开销，同时在mmWave通信期间还满足通信范围要求(或对应地满足SNR要求)。
这里，作为示例，SNR要求可以指示经由mmWave通信从发射器向接收器(例如，从第一端点101到第二端点103，反之亦然)传输的信号需要在接收器处接收时满足SNR阈值。通信范围要求可以指示从发射器传输的信号在传播通过某个通信范围之后需要满足SNR阈值和接收信号强度阈值中的一个或多个。
波束宽度模块206在确定波束宽度时可以考虑估计位置误差。例如，假设估计位置误差为±3米。对于具有±3米偏差的估计距离，所确定的波束宽度是可行的。
在一些实施例中，波束宽度模块206经由非mmWave类型信道142和mmWave信道141中的一个或多个从第二端点103接收V2X反馈数据，并进一步基于V2X反馈数据调整V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束宽度设置。例如，V2X反馈数据可以描述以下中的一个或多个：(1)关于第一端点101和第二端点103之间的mmWave通信的mmWave反馈；(2)描述第二端点103的计划路线的路线数据；(3)描述第二端点103的行驶方向的行驶方向数据；以及(4)描述第二端点103的速度的速度数据，等等。波束宽度模块206进一步基于mmWave反馈、路线数据、行驶方向数据和速度数据中的一个或多个确定V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束宽度设置。
对准模块207可以是包括例程的软件，该例程在由处理器125执行时使处理器125使用V2X无线电装置143与第二端点103执行波束对准。在一些实施例中，对准模块207可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以由处理器125访问和执行。对准模块207可以适于经由信号线226与处理器125和计算机系统200的其它部件进行协作和通信。
在一些实施例中，对准模块207从波束宽度模块206接收描述波束宽度设置的数据(例如，描述波束宽度的数据)。对准模块207基于波束宽度设置对V2X无线电装置143的mmWave信道141执行波束对准，以修改V2X无线电装置143的操作，使得V2X无线电装置143使用由波束宽度设置指示的波束对准与第二端点103交换mmWave通信。例如，对准模块207扫描V2X无线电装置143的波束以将V2X无线电装置143的波束与第二端点103对准，使得为mmWave通信选择具有由波束宽度设置确定的波束宽度的一个或多个波束瓣。
例如，对准模块207基于由波束宽度设置描述的波束宽度来确定一组波束瓣候选(例如，对于60度的波束宽度和180度的波束扫描范围，对准模块207可以确定180°/60°＝3个波束瓣候选；对于30度的波束宽度，对准模块207可以确定180°/30°＝6个波束瓣候选)。然后，对准模块207基于该组波束瓣候选来执行波束对准(例如，对准模块207修改V2X无线电装置143的操作，使得V2X无线电装置143基于该组波束瓣候选来执行与第二端点103的波束对准)。然后，对准模块207从该组波束瓣候选中选择一个或多个波束瓣用于mmWave通信(例如，为第一端点101的V2X无线电装置143选择指向第二端点103的方向的一个或多个波束瓣，使得第一端点101的V2X无线电装置143使用该一个或多个波束瓣来执行与第二端点103的mmWave通信)。
在另一个示例中，对于从第一端点101到第二端点103的波束瓣指向方向，对准模块207确定具有各种波束宽度的一组波束瓣候选(例如，每个波束瓣候选具有从第一端点101到第二端点103的波束瓣指向方向，但具有不同的波束宽度)。对准模块207基于用于mmWave通信的波束宽度设置，从该组波束瓣候选中选择波束瓣。例如，对准模块207选择具有由波束宽度设置描述的波束宽度的波束瓣。下面参考图5B描述波束波瓣选择的另一个示例。
在一些实施例中，在第一端点101处选择一个或多个波束瓣，使得波束宽度被最大化，同时在mmWave通信期间也满足SNR要求。在一些实施例中，波束宽度设置为V2X无线电装置143提供了改进的mmWave通信性能，其包括以下中的一个或多个：减少了波束对准误差(例如，对于波束对准误差更加鲁棒)；以及减少了波束对准开销。
数据通信模块208可以是包括例程的软件，该例程在由处理器125执行时使处理器125使用V2X无线电装置143与第二端点103执行mmWave通信。在一些实施例中，数据通信模块208可以存储在计算机系统200的存储器127中，并且可以由处理器125访问和执行。数据通信模块208可以适于经由信号线228与处理器125和计算机系统200的其它部件进行协作和通信。
在一些实施例中，响应于由对准模块207执行的波束对准的完成，数据通信模块208使用在波束对准期间选择的一个或多个波束瓣来执行与第二端点103的mmWave通信。例如，响应于波束对准的完成，数据通信模块208修改V2X无线电装置143的操作，使得V2X无线电装置143使用具有由波束宽度设置指示的波束宽度的一个或多个波束瓣与第二端点103交换mmWave通信。
在以上描述中，图2是参考第一端点101描述的。应该理解的是，第二端点103也可以执行类似的操作。这里不再重复类似的描述。
示例处理
现在参考图3，描绘了根据一些实施例的用于自适应地控制第一端点101和第二端点103之间的mmWave通信的波束宽度设置的示例方法300的流程图。方法300的步骤可以以任何顺序执行，并且不一定是图3中描绘的顺序。方法300可以由第一端点101执行。
在步骤301处，第一端点101的交换模块204经由V2X无线电装置143的非mmWave类型信道142与第二端点103交换位置数据和位置准确度数据。
在步骤303处，波束宽度模块206基于位置数据和位置准确度数据来调整V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束宽度设置。
在步骤305处，对准模块207基于波束宽度设置对V2X无线电装置143的mmWave信道141执行波束对准，以修改V2X无线电装置143的操作，使得V2X无线电装置143使用由波束宽度设置指示的波束对准与第二端点103交换mmWave通信。
图4描绘了根据一些实施例的用于自适应地控制第一端点101和第二端点103之间的mmWave通信的波束宽度设置的另一种方法400。方法400的步骤可以以任何顺序执行，并且不一定是图4中描绘的顺序。方法400可以由第一端点101执行。
在步骤401处，交换模块204经由非mmWave类型信道142向第二端点103传输第一位置数据和第一位置准确度数据。
在步骤403处，交换模块204经由非mmWave类型信道142从第二端点103接收第二位置数据和第二位置准确度数据。
在步骤405处，波束宽度模块206基于第一位置数据和第二位置数据来确定第一端点101和第二端点103之间的估计距离。
在步骤407处，波束宽度模块206基于第一位置准确度数据和第二位置准确度数据来确定估计距离的估计位置误差。
在步骤409处，波束宽度模块206基于估计距离和估计位置误差来确定用于V2X无线电装置143的mmWave信道141的波束宽度设置。
在步骤411处，对准模块207基于波束宽度设置对V2X无线电装置143的mmWave信道141执行波束对准。
在步骤413处，数据通信模块208使用在波束对准期间选择的一个或多个波束瓣与第二端点103执行mmWave通信。
在以上描述中，参考第一端点101描述了图3至图4。应该理解的是，第二端点103也可以执行类似的操作。这里不再重复类似的描述。
参考图5A，图示了根据一些实施例的用于确定发射器(TX)与接收器(RX)之间的估计距离的示例处理500。这里，发射器可以是第一端点101，并且接收器可以是第二端点103。替代地，接收器可以是第一端点101，并且发射器可以是第二端点103。例如，发射器和接收器中的每一个可以是车辆、RSU或基站。发射器和接收器中的每一个都具有mmWave无线电装置和低频无线电装置(例如，802.11p、LTE-V2X、5G-V2X等)，其中低频无线电装置可以用于周期性地交换发射器和接收器的位置信息(例如，每100毫秒一次)。
在一些实施例中，发射器和接收器经由低频无线电装置彼此交换位置数据和位置准确度数据。例如，发射器向接收器发送描述发射器的位置的第一位置数据和描述第一位置数据的准确度的第一位置准确度数据。接收器将描述接收器的位置的第二位置数据和描述第二位置数据的准确度的第二位置准确度数据发送到发射器。
发射器和接收器分别基于第一位置数据和第二位置数据来估计发射器和接收器之间的距离，并且分别基于第一位置准确度数据和第二位置准确度数据来估计估计距离的估计位置误差数据。
参考图5B，图示了根据一些实施例的用于自适应地控制图5A的发射器和接收器之间的波束宽度设置的示例处理550。发射器和接收器分别基于估计距离和估计位置误差数据来调整mmWave波束对准的波束宽度，使得波束宽度被最大化，同时确保满足通信范围要求(或SNR要求)。例如，发射器基于估计距离和估计位置误差数据来调整TX mmWave波束宽度。类似地，接收器基于估计距离和估计位置误差数据来调整RX mmWave波束宽度。
例如，在从发射器到接收器或从接收器到发射器的波束瓣指向方向的情况下，发射器可以具有第一波束瓣候选551，并且接收器可以具有第二波束瓣候选552，其中第一波束瓣候选551和第二波束瓣候选552各自具有第一波束宽度和第一通信范围。而且，发射器可以具有第三波束瓣候选553，并且接收器可以具有第四波束瓣候选554，其中第三波束瓣候选553和第四波束瓣候选554各自具有第二波束宽度和第二通信范围。此外，发射器可以具有第五波束瓣候选555，并且接收器可以具有第六波束瓣候选556，其中第五波束瓣候选555和第六波束瓣候选556各自具有第三波束宽度和第三通信范围。
修改系统199基于估计距离和估计位置误差数据，确定：(1)第一波束瓣候选551和第二波束瓣候选552具有最大波束宽度，但不满足通信范围要求(或SNR要求，或两者)；(2)第三波束瓣候选553和第四波束瓣候选554具有第二大波束宽度，并且满足通信范围要求(或SNR要求)；以及(3)第五波束瓣候选555和第六波束瓣候选556具有最小波束宽度并且满足通信范围要求(或SNR要求)。为了在确保满足通信范围要求(或SNR要求)的同时最大化波束宽度，分别选择第三波束瓣候选553和第四波束瓣候选554作为TX mmWave波束瓣和RXmmWave波束瓣用于发射器和接收器之间的mmWave通信。然后，使用TX mmWave波束瓣和RXmmWave波束瓣执行mmWave通信。
图6是图示根据一些实施例的第一波束宽度设置和第二波束宽度设置之间的比较600的图形表示。上面描述了图6，并且这里不再重复类似的描述。
在以上描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对说明书的透彻理解。但是，对于本领域技术人员明晰的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开。在一些实例中，结构和设备以框图形式示出，以避免模糊描述。例如，以上主要参考用户界面和特定硬件来描述本实施例。但是，本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。
说明书中对“一些实施例”或“一些实例”的引用意味着结合实施例或实例描述的特定特征、结构或特点可以包括在描述的至少一个实施例中。在说明书中各处出现的短语“在一些实施例中”不一定都指的是相同的实施例。
以下详细描述的一些部分是依据对计算机存储器内的数据位的操作的算法和符号表示来呈现的。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工作的实质传达给本领域其他技术人员的手段。在这里，并且一般而言，算法被认为是导致期望结果的自相一致的步骤序列。这些步骤是需要物理量的物理操纵的步骤。通常，虽然不是必须，这些量采用能够被存储、传送、组合、比较和以其它方式操纵的电信号或磁信号的形式。有时，主要出于通用的原因，已经证明将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数字等是方便的。
但是，应当记住的是，所有这些和类似术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非具体地陈述或者以其它方式从以下讨论中显而易见，否则应认识到的是，贯穿本描述，利用包括“处理”或“计算”或“确定”或“显示”等术语进行的讨论指的是计算机系统或类似电子计算设备将表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据操纵和转换成类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其它此类信息存储、传输或显示设备内的物理量的其它数据的动作和处理。
本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。这个装置可以为所需目的而专门构造，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，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，包括具有非易失性存储器的USB钥匙的闪存，或适于存储电子指令的任何类型的介质，每个介质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、一些完全是软件实施例或包含硬件和软件元素两者的一些实施例的形式。在一些优选实施例中，说明书以软件实现，其包括但不限于固件、驻留软件、微代码等。
此外，描述可以采取可从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，该计算机可用或计算机可读介质提供由计算机或任何指令执行系统使用或与之结合使用的程序代码。出于本描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是可以包含、存储、传送、传播或运输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的任何装置。
适于存储或执行程序代码的数据处理系统将包括直接或通过系统总线间接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被采用的本地存储器、大容量存储器和高速缓存存储器，其中高速缓存存储器提供至少一些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储器检索代码的次数。
输入/输出或I/O设备(包括但不限于键盘、显示器、定点设备等)可以直接或通过中间I/O控制器耦合到系统。
网络适配器也可以耦合到系统，以使数据处理系统能够通过中间私有或公共网络耦合到其它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一小部分。
最后，本文呈现的算法和显示并不固有地与任何特定计算机或其它装置相关。根据本文的教导，各种通用系统可以与程序一起使用，或者可以证明构造更专用的装置以执行所需的方法步骤是方便的。从下面的描述中可以看出各种这些系统所需的结构。此外，没有参考任何特定的编程语言描述本说明书。将认识到的是，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。
已经出于说明和描述的目的呈现了本说明书实施例的前面的描述。其并非旨在是详尽的或将说明书限制到所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。意图是本公开的范围不受本具体实施方式的限制，而是受本申请的权利要求书的限制。如本领域技术人员将理解的，在不脱离本发明的精神或基本特点的情况下，本说明书可以以其它具体形式实施。同样，模块、例程、特征、属性、方法和其它方面的特定命名和划分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，如对于相关领域的普通技术人员将显而易见的，本公开的模块、例程、特征、属性、方法和其它方面可以被实现为软件、硬件、固件或这三者的任意组合。而且，在说明书的部件(其示例是模块)的任何部件被实现为软件的任何地方，该部件可以被实现为独立程序、实现为更大程序的一部分、实现为多个单独的程序、实现为静态或动态链接库、实现为内核可加载模块、实现为设备驱动程序，或以现在或将来对计算机编程领域的普通技术人员已知的每种和任何其它方式实现。此外，本公开绝不以任何方式限于以任何具体编程语言或者针对任何具体操作系统或环境的实施例。因而，本公开旨在说明而非限制本说明书的范围，本说明书的范围在以下权利要求中阐述。

Claims (11)

1.一种用于第一端点的方法，包括：
经由车辆到一切V2X无线电装置的非毫米波(非mmWave)类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据；
基于所述位置数据和所述位置准确度数据，调整用于所述V2X无线电装置的毫米波(mmWave)信道的波束宽度设置；以及
基于所述波束宽度设置为所述V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改所述V2X无线电装置的操作，使得所述V2X无线电装置使用由所述波束宽度设置指示的波束对准与所述第二端点交换mmWave通信；
其中，所述波束宽度设置为所述V2X无线电装置提供改进的mmWave通信性能，包括减少波束对准误差和减少波束对准开销中的一个或多个。
2.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述位置数据和所述位置准确度数据调整所述V2X无线电装置的mmWave信道的波束宽度设置包括：
基于所述位置数据和所述位置准确度数据，确定所述第一端点和所述第二端点之间的估计距离和所述估计距离的估计位置误差；以及
基于所述估计距离和所述估计位置误差，确定所述V2X无线电装置的mmWave信道的所述波束宽度设置。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述位置数据包括描述所述第一端点的位置的第一位置数据和描述所述第二端点的位置的第二位置数据，并且所述位置准确度数据包括描述所述第一位置数据的准确度的第一位置准确度数据和描述所述第二位置数据的准确度的第二位置准确度数据。
4.如权利要求3所述的方法，其中，基于所述位置数据和所述位置准确度数据确定所述第一端点和所述第二端点之间的估计距离以及所述估计距离的估计位置误差包括：
基于所述第一位置数据和所述第二位置数据来确定所述第一端点和所述第二端点之间的估计距离；以及
基于所述第一位置准确度数据和所述第二位置准确度数据来确定所述估计距离的估计位置误差。
5.如权利要求3所述的方法，其中，经由所述V2X无线电装置的非mmWave类型信道与所述第二端点交换所述位置数据和所述位置准确度数据包括：
经由非mmWave类型信道向所述第二端点传输所述第一位置数据和所述第一位置准确度数据；以及
经由非mmWave类型信道从所述第二端点接收所述第二位置数据和所述第二位置准确度数据。
6.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述波束宽度设置对所述V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改所述V2X无线电装置的操作包括：
扫描所述V2X无线电装置的波束以将所述V2X无线电装置的波束与所述第二端点对准，使得为所述V2X无线电装置的mmWave信道选择具有由所述波束宽度设置确定的波束宽度的一个或多个波束瓣。
7.如权利要求6所述的方法，其中，使用所述一个或多个波束瓣来执行与所述第二端点的mmWave通信。
8.如权利要求6所述的方法，其中，在所述第一端点处选择所述一个或多个波束瓣，使得波束宽度被最大化，同时在mmWave通信期间也满足信噪比要求。
9.如权利要求1所述的方法，还包括：
经由非mmWave类型信道和mmWave信道中的一个或多个从所述第二端点接收V2X反馈数据，
其中，还基于所述V2X反馈数据来调整用于所述V2X无线电装置的mmWave信道的所述波束宽度设置。
10.一种用于通信的系统，包括：
第一端点的车载计算机系统，包括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车载计算机系统执行时使所述车载计算机系统：
经由车辆到一切V2X无线电装置的非毫米波(非mmWave)类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据；
基于所述位置数据和所述位置准确度数据调整用于所述V2X无线电装置的毫米波(mmWave)信道的波束宽度设置；以及
基于所述波束宽度设置对所述V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改所述V2X无线电装置的操作，使得所述V2X无线电装置使用由所述波束宽度设置指示的波束对准与所述第二端点交换mmWave通信；
其中，所述波束宽度设置为所述V2X无线电装置提供改进的mmWave通信性能，包括减少波束对准误差和减少波束对准开销中的一个或多个。
11.一种用于第一端点的车载计算机系统的非暂态存储介质，所述非暂态存储介质存储计算机可执行代码，所述计算机可执行代码在由处理器执行时使所述处理器：
经由车辆到一切V2X无线电装置的非毫米波(非mmWave)类型信道与第二端点交换位置数据和位置准确度数据；
基于所述位置数据和所述位置准确度数据调整用于所述V2X无线电装置的毫米波(mmWave)信道的波束宽度设置；以及
基于所述波束宽度设置对所述V2X无线电装置的mmWave信道执行波束对准以修改所述V2X无线电装置的操作，使得所述V2X无线电装置使用由所述波束宽度设置指示的波束对准与所述第二端点交换mmWave通信；
其中，所述波束宽度设置为所述V2X无线电装置提供改进的mmWave通信性能，包括减少波束对准误差和减少波束对准开销中的一个或多个。
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