CN111901005B - 数据传输系统、方法及设备 - Google Patents

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CN111901005B CN201910373167.5A CN201910373167A CN111901005B CN 111901005 B CN111901005 B CN 111901005B CN 201910373167 A CN201910373167 A CN 201910373167A CN 111901005 B CN111901005 B CN 111901005B
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Abstract

本申请公开了数据发送/接收方法,数据传输设备及系统。其中数据发送方法包括：生成与待发送数据包对应的基带信号；获取参考时钟频率和本地时钟频率；根据预设载波频率、参考时钟频率与本地时钟频率，确定与本地时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据第一载波频率偏差量和本地时钟源的本地载波频率，生成基带信号的调制信号；发送调制信号。采用这种处理方式，使得对比本地时钟与参考时间以确定由时钟偏差导致的信号频率偏差，基于该频率偏差和本地晶振产生的不完美的载波信号对基带信号进行处理；因此，可以有效提升不同设备间载波频率同步的精度，且有效降低设备整机的物料成本，从而有效降低C‑V2X系统的误码率和丢包率。

Description

数据传输系统、方法及设备
技术领域
本申请涉及自动驾驶技术领域，具体涉及数据发送方法，数据接收方法,数据传输设备，以及数据传输系统。
背景技术
在智能网联热潮涌起的今天，C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything，基于蜂窝技术的车联网通信)已成为汽车企业、通信厂商等看好的前沿技术，C-V2X能使车辆与周围的其他车辆及基础设施进行通信，共享道路实时信息，是实现道路交通安全和通向自动驾驶的关键。
C-V2X主要包括四类场景，分别为汽车与汽车(V2V)、汽车与网络(V2N)、汽车与基础设施(V2I)、汽车与行人(V2P),其中的V2V和V2I场景涉及设备(如车辆、感知基站等等)间直接通信，可以由PC5接口实现。PC5沿用了LTE定义的15kHz的子载波带宽，且频谱/信道被分割的较窄，以便允许多个用户设备同时通信，这就会对设备载波频率fc的精度要求较高，精度偏差不能超过0.1ppm。同时，由于设备间载波频率的偏差会造成C-V2X系统的误码率和丢包率，即C-V2X系统对由设备间载波频率偏差非常敏感，因此，如何减小不同设备发射信号之间的载波频率偏差，提升载波频率同步的精度成为制约C-V2X系统性能上限的关键因素。目前，C-V2X系统常用的设备间载波频率同步的实现方式是：设备通过观测多个无线信号，得到本地载波频率的调整值，并把这个调整值变成电压信号输出给压控晶振(VCXO)，以调整设备的本地载波频率。
然而，在实现本发明过程中，发明人发现该技术方案至少存在如下问题：1)设备间载波频率的偏差包括由设备本地时钟源(如晶振)造成的偏移量，产生载波信号的本地晶振本身有误差，误差可能源自器件特性、制造工艺、温度变化、材料老化等因素，更精确的本地晶振通常具有更昂贵的价格，此外还要设计驯服晶振的电路，由此增加了硬件成本；2)驯服晶振的过程会产生较多的谐波，造成电磁兼容问题；3)驯服晶振的过程需要消耗一定的时间，在一个高度动态的V2X网络中，驯服晶振的速度不一定能赶上光多普勒频偏的变化速度，由此会导致无法有效减小设备间载波频率偏差。
发明内容
本申请提供数据发送方法，以解决现有技术存在的设备硬件成本高、电磁兼容及无法有效减少设备间载波频率偏差的问题。本申请另外提供数据接收方法,数据传输设备，以及数据传输系统。
本申请提供一种数据发送方法，包括：
生成与待发送数据包对应的基带信号；
获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；
根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；
发送所述调制信号。
可选的，所述数据包包括道路交通感知数据，如行驶速度、行驶朝向等等。
可选的，所述根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，并生成所述基带信号的调制信号，包括：
在数字域或射频域中，以不驯服所述第二时钟源使其趋于所述预设载波频率的方式，根据所述第一载波频率偏差量和所述本地载波频率，生成所述调制信号。
可选的，所述根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号，包括：
根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号；
根据所述补偿载波信号调整所述基带信号；
根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为所述调制信号。
可选的，还包括：
获取所述数据发送设备的第一行驶信息和数据接收设备的第二行驶信息；
根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；
根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；该频偏量可以是与光多普勒效应相关的频偏量；
根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和所述本地载波频率，生成所述调制信号。
可选的，所述根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和所述本地载波频率，生成所述调制信号，包括：
将所述第一载波频率偏差量和第二载波频率偏差量之和作为第三载波频率偏差量；
根据所述第三载波频率偏差量，生成补偿载波信号；
根据所述补偿载波信号调整所述基带信号；
根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为所述调制信号。
可选的，所述第一行驶速度采用如下方式获取：
从车载总线或导航卫星系统GNSS获得所述第一行驶速度。
可选的，所述第二行驶速度采用如下方式获取：
根据所述数据接收设备的至少一个数据包的运动状态信息，确定所述第二行驶速度。
可选的，还包括：
通过第一时钟频率提取电路，根据所述第一时钟源的信号确定所述第一时钟频率。
可选的，所述第一时钟源包括：GNSS时钟源，PC5接口数据源。
可选的，所述数据发送设备包括：车辆或感知基站。
本申请还提供一种数据接收方法，包括：
接收数据发送设备发送的携带数据包的调制信号；
获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；
根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；
从解调出的基带信号中获取所述数据包。
可选的，所述根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号，包括：
根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号解调所述调制信号；
根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号；
根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号。
可选的，还包括：
获取所述数据发送设备的第一行驶速度和数据接收设备的第二行驶速度；
根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；
根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；
根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和所述本地载波频率，解调所述调制信号。
本申请还提供一种数据传输设备，包括：
数字基带电路，用于生成与待发送数据包对应的基带信号；
频偏预测器，用于获取数据传输设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
基带信号纠正电路，用于根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号；根据所述补偿载波信号调整所述基带信号；
射频前端，用于根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为所述调制信号；
天线，用于发送所述调制信号。
可选的，所述频偏预测器，还用于获取所述数据传输设备的第一行驶信息和其他数据传输设备的第二行驶信息；根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据传输设备和其他数据传输设备间的相对行驶速度；根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；将所述第一载波频率偏差量和第二载波频率偏差量之和作为第三载波频率偏差量；
所述基带信号纠正电路，具体用于根据所述第三载波频率偏差量生成补偿载波信号。
可选的，所述天线，还用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
所述设备还包括：
射频前端，用于根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号解调所述调制信号；
所述基带信号纠正电路，还用于根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号；
所述数字基带电路，还用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
可选的，还包括：
第一时钟频率提取电路，用于根据所述第一时钟源的信号确定所述第一时钟频率。
本申请还提供一种数据传输设备，包括：
天线,用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
射频前端,用于根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号解调所述调制信号；
频偏预测器，用于获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
基带信号纠正电路，还用于根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号；根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号；
数字基带电路，用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
本申请还提供一种数据传输设备，包括：
数字基带电路，用于生成与待发送数据包对应的基带信号；
频偏预测器，用于获取数据传输设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
射频前端，用于根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；
天线，用于发送所述调制信号。
本申请还提供一种数据传输设备，包括：
天线,用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
频偏预测器，用于获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
射频前端,用于根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；
数字基带电路，用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
本申请还提供一种数据传输系统，包括：
根据上述的与数据发送方法对应的数据传输设备；以及，根据上述的与数据接收方法对应的数据传输设备。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各种方法。
本申请还提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各种方法。
与现有技术相比，本申请具有以下优点：
本申请实施例提供的数据发送方法，通过生成与待发送数据包对应的基带信号；获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率与所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和所述第二时钟源的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；发送所述调制信号；这种处理方式，使得无需观测多个无线信号，也无需驯服设备本地晶振使其产生趋近于标称载波频率的本地载波频率，而是保持本地晶振产生的不精确的载波频率不变，并对比本地晶振产生的时钟与接收到的内部或外部参考时间，估计由时钟偏差导致的信号频率偏差，即精确地测量出本地晶振造成的载波频率偏差，基于该偏差量纠正基带信号，再基于不精确的载波频率调制纠正后的基带信号，或者直接在射频域通过两次乘法运算修正该偏差，以达到数字基带信号频率同步,减小不同设备发射信号之间的频率偏差；因此，可以有效提升不同设备间载波频率同步的精度，使得精度偏差不超过0.1ppm，从而有效降低C-V2X系统的误码率和丢包率。此外，这种处理方式还使得不需要使用较为昂贵的本地晶振并设计驯服它的电路，因此可以有效降低设备整机的物料成本。同时，在频率同步的过程中不产生额外的谐波。
本申请实施例提供的数据接收方法，通过接收数据发送设备发送的携带数据包的调制信号；获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；从解调出的基带信号中获取所述数据包；这种处理方式，使得无需观测多个无线信号的频率，也无需驯服设备本地晶振使其产生趋近于标称载波频率的本地载波频率，而是保持本地晶振产生的不精确的载波频率不变，基于不精确的载波频率解调得到数字基带信号，并对比本地晶振产生的时钟与接收到的内部或外部参考时间，估计由时钟偏差导致的信号频率偏差，即精确地测量出本地晶振造成的载波频率偏差，将该信号频率偏差作为基础纠正解调得到的数字基带信号，或者直接在射频域通过两次乘法运算修正该偏差，以达到数字基带信号频率同步,减小不同设备发射信号之间的频率偏差；因此，可以有效提升不同设备间载波频率同步的精度，使得精度偏差不超过0.1ppm，从而有效降低C-V2X系统的误码率和丢包率。此外，这种处理方式还使得不需要使用较为昂贵的本地晶振并设计驯服它的电路，因此可以有效降低设备整机的物料成本。同时，在频率同步的过程中不产生额外的谐波。
附图说明
图1是本申请提供的一种数据发送方法的实施例的流程图；
图2是本申请提供的一种数据发送方法的实施例中步骤S107的具体流程图；
图3是本申请提供的一种数据发送方法的实施例的设备示意图；
图4是本申请提供的一种数据发送方法的实施例的基带信号纠正电路的示意图；
图5是本申请提供的一种数据发送方法的实施例的具体流程图；
图6是本申请提供的一种数据发送方法的实施例中步骤S107的又一具体流程图；
图7是本申请提供的一种数据发送方法的实施例的又一设备示意图；
图8是本申请提供的一种数据接收方法的实施例的流程图；
图9是本申请提供的一种数据传输设备的实施例的示意图；
图10是本申请提供的一种数据传输设备的实施例的具体示意图；
图11是本申请提供的一种数据传输设备的实施例的示意图；
图12是本申请提供的一种数据传输设备的实施例的示意图；
图13是本申请提供的一种数据传输设备的实施例的示意图；
图14是本申请提供的一种数据传输系统的实施例的示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请中，提供了数据发送方法，数据接收方法,数据传输设备，以及数据传输系统。在下面的实施例中逐一对各种方案进行详细说明。
本申请实施例提供的数据发送/接收方法，其技术构思为：通过将本地时钟与参考时钟的时间偏差导致的设备本地载波信号频率偏差作为基础，纠正数字基带信号，以达到数据发送设备与数据接收设备间载波频率同步。此外，还可根据发射机与接收机之间的相对运动速度估计出由光多普勒效应造成的频率偏差量，进一步纠正数字基带信号。由于可以减小不同设备发射信号之间的频率偏差，因而降低了C-V2X系统的误码率和丢包率。此外，这种处理方式使得不需要设计驯服本地晶振的电路，因此，可以有效降低V2X设备为实现频率同步所需的硬件成本。
第一实施例
请参考图1，其为本申请提供的一种数据发送方法实施例的流程图，该方法的执行主体为数据发送设备，所述数据发送设备可以是无线自组织网络(AdHoc网络)中的设备，如C-V2X系统中的无人驾驶车辆、感知基站等等，或者是物联网IoT网络中的设备，也可以是其他无线通信网络中的设备。本申请提供的一种数据发送方法包括：
步骤S101：生成与待发送数据包对应的基带信号。
本实施例的数据发送设备和数据接收设备可以均为车辆或感知基站，也可以是一个为车辆，另一个为感知基站。所述数据发送设备在发送数据包时，可由微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)将待发送数据包传送给传统的数字基带电路，在该电路中经过通信协议规定的若干信号处理的操作后变成数字基带信号a(t)。
在一个示例中，数据发送设备为无人驾驶车辆，如智能物流车等等，数据接收设备为感知基站。所述待发送数据包包括车辆通过各种传感器采集到的道路交通感知数据。车辆可将感知结果发送至感知基站后，一方面，感知基站对于相同的感知区域，对结果进行融合，如采用加权和方式进行融合，由此可提高感知精度；另一方面，感知基站对于不同的感知区域，对结果进行聚合，即拼接在一块，由此可扩大感知范围。
在另一个示例中，数据发送设备为感知基站，数据接收设备为车辆,所述待发送数据包包括基站覆盖范围内交通参与者(如车辆、行人)的位置及速度等等。感知基站将感知结果发送至车辆后，可以扩大车辆的感知范围，提升车辆的感知精度，从而使得车辆的行驶更安全。
步骤S103：获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率。
本申请实施例提供的数据发送方法，通过让处于V2X系统中的所有设备接收来自第一时钟源的同步时钟信号，使得所有设备具有统一的参考时钟，即第一时钟。第一时钟为高精度时钟，第二时钟为本地时钟，所述方法将本地时钟与高精度时间之间的偏差导致的载波信号频率偏差作为基础，纠正数字基带信号，以达到载波频率同步，因此先要获取所述第一时钟频率和第二时钟频率。
所述第一时钟源包括高精度时钟源，可以是GNSS、PC5接口或其它无线通信系统的时钟源。第一时钟可以是GPS(Global Positioning System，全球定位系统)时钟、北斗时钟、NTP(网络授时方式)时钟等等。在本实施例中，通过让处于V2X系统中的所有设备接收来自第一时钟源的同步时钟信号，使得所有设备具有统一的参考时钟。
以GPS时钟为例，其能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式，从而完成同步授时服务，其主要原理是通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服晶振，从而实现高精度的频率和时间信号输出，是目前达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出的最有效方式。
所述第二时钟源，又称为设备本地时钟源，可以是基于CMOS工艺的高性能数字电路时钟系统，是由振荡器(信号源)、定时唤醒器、分频器等组成的电路。常用的第二时钟信号源包括晶体振荡器和RC振荡器等等。
以无人驾驶车辆为例，其主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的目的，其中的时钟信号来自无线通信设备，例如V2X设备中的晶体振荡器。
GNSS等时钟源具有标准的数据接口，其时间信息可以通过MCU读取。然而，考虑到本方法对第一时钟源的精度要求很高，因此还可使用硬件电路直接对第一时钟源的数据解码，以获得最高精度的时间信息。同样地，本地时钟也通过硬件电路实现。
在本实施例中，通过第一时钟频率提取电路获取第一时钟频率，通过第二时钟频率提取电路获取所述第二时钟频率。其中，第一时钟频率提取电路的功能是从第一时钟源的原始信号中解码时间信息，并把它转换成可以随时间跳动的参考时钟。例如，GNSS时钟源的原始数据是秒脉冲信号，从中可以提取出UTC时间，根据所在时区转换成本地时间，最后转换成参考时钟。第二时钟频率提取电路实际就是一个计数器，其功能是计算第二时钟源(如本地晶振)的输出信号在一个给定时间段内的震动次数，通过读取该数值可以得到晶振的频率，也就是第二时钟频率。它的工作原理是，把第二时钟源的输入信号作为数字时钟，驱动分频电路，后者通常由多个寄存器串联实现。
具体实施时，所述第一时钟频率提取电路，可以采用Verilog等硬件描述语言进行设计，并最终合并到基带的设计中。第二时钟频率提取电路的功能可由传统电路设计方法实现，它的设计方案已经十分成熟，可以直接采纳。
本申请实施例提供的方法，通过硬件数字电路解析参考时钟，该方式与传统的采用软件解析时钟信号的方式不同，可以最大程度地保持第一时钟源的原始精度。
步骤S105：根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量。
所述第一载波频率偏差量，是与所述数据发送设备所携带的的第二时钟源(如晶振)相关的载波频率偏差量。
所述预设载波频率包括标称载波频率(nominal freguency)。无线通信系统由发射机和接收机构成，需要被传送的信息在发射机内首先被转换成数字基带信号a(t),接着被乘以载波信号
Figure BDA0002050705140000101
后被发射到空中；基带信号乘以载波信号的过程被称为调制,fc被称为标称载波频率。
在本实施例中，根据预设载波频率、和所述第一时钟频率与所述第二时钟频率的比值，确定所述第一载波频率偏差量，具体可采用如下计算公式进行计算：fc-fr＝fc(1-T1/T2)。其中，fr表示根据数据发送设备本地晶振产生的不完美的载波频率，fc表示标称载波频率，T1表示第一时钟频率，T2表示第二时钟频率，T1和T2也可以是参考时钟和本地时钟对同一个时间段计时得到的数值。由该公式可见，标称载波频率fc与数据发送设备本地产生的不完美的载波频率fr之间的比值，等于参考时钟的频率与本地时钟的频率之间的比值。
需要说明的是，上述公式忽略了参考时钟的频率误差。具体实施时，为了获得更高的频率同步精度，可以结合参考时钟的频率误差，确定所述第一载波频率偏差量。
步骤S107：根据所述第一载波频率偏差量和所述数据发送设备的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号。
本申请实施例提供的方法，综合所述第一载波频率偏差量和所述本地载波频率生成所述基带信号的调制信号，使得最终生成的调制信号的载波频率无限接近标称载波频率fc。
请参考图2，其为本申请提供的一种数据发送方法实施例中步骤S107的具体流程图。在本实施例中，步骤S107可包括如下子步骤：
步骤S1071：根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号。
如图3所示，本实施例在传统数据发送设备的无线通信modem的数字基带与射频前端(或模/数转换器ADC、数/模转换器DAC)之间，增加了一个新的电路——基带信号纠正电路。基带信号纠正电路的功能是根据频偏预测器的结果对基带信号的相位进行更改，以达到数据收发两端频率同步的目的，也就是说，基带信号纠正电路作用是消除本地产生的不完美的载波信号
Figure BDA0002050705140000111
给基带信号a(t)带来的畸变。消除畸变的过程需要用到频偏预测器，频偏预测器的作用是通过对比本地时钟与参考时钟，预测出fc-fr的值。基带信号纠正电路同时接收频偏预测器输出的第一载波频率偏差量、和数字基带电路输出的基带信号，并计算出所述补偿载波信号
Figure BDA0002050705140000112
所有新增电路都在图2的虚线框内，包括用于获取第二时钟频率的计数器、用于提取第一时钟频率的时钟提取电路、频偏预测器以及基带信号纠正电路。这些模块可通过通用的数字或模拟接口(如CAN总线等)与传统的功能模块(如射频前端等)连接，组成一个完整的数据发送设备。采用这种处理方式，使得不改变传统的基带电路，仅在基带与ADC、DAC之间的数字接口上增加了一个功能模块——基带信号修正电路；其余新增电路包括频偏预测器、计数器和时钟硬件提取电路都不与基带电路连接，实现所有新增模块可以与传统功能模块无缝对接，不要求传统功能模块在功能或数据接口方面做任何改动，因此不对基带电路产生影响。
本实施例的基带信号纠正电路的结构较为简单，是一个如图4所示的复数乘法器，它可以工作在两种模式下：发射模式和接收模式。在发射模式中，基带信号a(t)被送入X1，补偿载波信号
Figure BDA0002050705140000121
被送入X2，输出信号Y被送入下级模块DAC。在接收模式中，调制信号
Figure BDA0002050705140000122
被送入X1，补偿载波信号
Figure BDA0002050705140000123
被送入X2，输出信号Y被送入传统的数字基带电路。
步骤S1073：根据所述补偿载波信号调整所述基带信号。
接下来，基带信号纠正电路就可以根据所述补偿载波信号纠正所述基带信号，也就是生成所述基带信号的第一调制信号
Figure BDA0002050705140000124
并将修正的基带信号发送给射频前端。
步骤S1075：根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为所述调制信号。
射频前端把经过了修正的基带信号
Figure BDA0002050705140000125
乘以本地产生的载波信号
Figure BDA0002050705140000126
得到了可纠正晶振造成的频率偏差的发射信号
Figure BDA0002050705140000127
采用图2所示的实施方式，使得在数字域实现频率同步的全过程，降低模拟域和射频域的电路设计成本，不需要使用较为昂贵的本地晶振并设计驯服它的电路，因此可以有效降低设备整机的物料成本。同时，在频率同步的过程中不产生额外的谐波。
在另一个示例中，可以改造现有设备的射频前端，使射频前端根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号，对应的公式化表达为：
Figure BDA0002050705140000128
该计算公式的实现是由两次乘法运算实现的，分别为：与
Figure BDA0002050705140000129
的乘法，和与
Figure BDA00020507051400001210
的乘法，并不需要驯服本地晶振。采用这种处理方式，使得直接改造射频域(RF domain)的射频前端，将频偏预测器输出的第一载波频率偏差量直接输入至射频前端，因此无需增加基带信号纠正电路。同时，数据发送设备可以复用旧的基带芯片而实现相同的功能，且由于射频前端的电路规模较小，因此可以有效缩短研发周期。需要说明的是，对于同等规模的电路来说，射频域的设计难度要高于图2所示的对数字域的设计难度。
步骤S109：发送所述调制信号。
所述数据发送设备通过射频前端向外发送
Figure BDA0002050705140000131
可以广播的形式发送到附近的所有区域，被该区域的数据接收设备接收。
至此对解决由第二信号源误差导致的设备间载波频率不同步问题的技术方案进行了说明，该方案通过生成与待发送数据包对应的基带信号；获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率与所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和所述第二时钟源的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；发送所述调制信号；这种处理方式，使得无需观测多个无线信号，也无需驯服设备本地晶振使其产生趋近于标称载波频率的本地载波频率，而是保持本地晶振产生的不精确的载波频率不变，并对比本地晶振产生的时钟与接收到的内部或外部参考时间，估计由时钟偏差导致的信号频率偏差，即精确地测量出本地晶振造成的载波频率偏差，可基于该偏差量纠正基带信号，再基于不精确的载波频率调制纠正后的基带信号，或者直接在射频域通过两次乘法运算修正该偏差，以达到数字基带信号频率同步,减小不同设备发射信号之间的频率偏差；因此，可以有效提升不同设备间载波频率同步的精度，使得精度偏差不超过0.1ppm，从而有效降低C-V2X系统的误码率和丢包率。此外，这种处理方式还使得不需要使用较为昂贵的本地晶振并设计驯服它的电路，因此可以有效降低设备整机的物料成本。同时，在频率同步的过程中不产生额外的谐波。
上述方案适用于静止或低速移动的数据发送设备，如感知基站或低速行驶的车辆。虽然本方法为解决C-V2X系统中PC5的频率同步问题而设计，但同样适用于任何需要精确频率同步的无线通信系统，如物联网等等。
然而，PC5由LTE Sidelink发展而来，Sidelink最早为物联网而设计，主要考虑低速运动物体之间直接通信的应用场景；当被应用到车联网后，高速运动的车辆对数据发送设备的物理层和Media Access Control(MAC)层的设计都产生了深远的影响。在物理层，车辆之间的相对速度会产生多普勒效应，由此也会导致载波频率出现偏移，使得不同车辆之间的信号在频率上不再正交，进而互相干扰。在MAC层，车辆的高速运动导致V2X网络的拓扑结构高度动态，车辆很难通过自主协商的方式找到统一的同步信号源，而且通过资源分配或调度的方法减小干扰的难度也大大增加。由此可见，PC5不仅对本地晶振造成的载波频率偏差非常敏感，还对由多普勒效应造成的载波频率偏差非常敏感，根据实际测量数据，当接收方与发送方之间相对车速达到120km/h时，光多普勒效应会导致C-V2X系统中出现约600Hz的频偏，超过了标准的规定值。
综上所述，现有的载波频率同步方案还具有以下缺陷：无法区分出载波频率偏差的来源到底是本地晶振的误差还是光多普勒效应，因而在车速变化的时候无法恢复出精确的载波频率。
请参看图5，其为本申请的数据接收方法的实施例的具体流程图。在本实施例中，为了解决由多普勒效应造成的频率偏差，所述方法还包括如下步骤：
步骤S501：获取所述数据发送设备的第一行驶信息和数据接收设备的第二行驶信息。
在本实施例中，频偏预测器不仅读取计数器和时钟提取电路的输出信号，还接收MCU发送的本车的行驶速度和/或数据接收方的行驶速度等信息，并据此确定所述数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度，再根据相对行驶速度预测发射机与接收机之间的第二载波频率偏差。
所述设备行驶信息，可包括行驶速度，还可包括朝向信息。车速和朝向信息均可从车联网系统的GNSS功能获得。
在一个示例中，数据发送设备和数据接收设备均为正在行驶中的无人驾驶车辆。作为数据发送方的车辆，可从车载总线获得其行驶速度和朝向信息，典型的车载总线包括Controller Area Network(CAN)和车载以太网等，也可通过其他现有技术确定其第一行驶信息；作为数据发送方的车辆，要获取作为数据接收方的车辆的第二行驶信息，可读取所述数据接收车辆的至少一个数据包的运动状态信息，以确定所述第二行驶信息，例如，读取多个V2X数据包的经纬度信息，通过计算运行轨迹获得所述第二行驶信息；或者，直接从数据包中解析得到第二行驶信息。
在另一个示例中，数据发送设备为感知基站，数据接收设备为正在行驶中的无人驾驶车辆。作为数据发送方的感知基站，由于基站的位置通常是固定的，因此其第一行驶速度可以为0；感知基站要获取作为数据接收方的车辆的第二行驶速度，可读取所述数据接收车辆的多至少一个数据包的运动状态信息，以确定所述第二行驶信息。
在实际系统中，也可以是数据发送设备为正在行驶中的无人驾驶车辆，数据接收设备为感知基站；或者，数据发送设备和数据接收设备均为感知基站。
步骤S503：根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度。
所述相对行驶速度，可根据数据发送设备及数据接收设备的车速和朝向计算得出，例如，两车相向行驶时相对车速是正数，两车同向行驶时相对车速是负数。
步骤S505：根据所述预设载波频率和相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量。
所述第二载波频率偏差量，包括由光多普勒效应引起的载波频率偏差的补偿量。在只有一个发射机和一个接收机的情况下，所述第二载波频率偏差量可采用如下计算公式确定：w＝fc·v/c。其中，v表示相对行驶速度,c表示电磁波在空气中的传播速度，fc表示预设载波频率，w表示第二载波频率偏差量。
相应的，步骤S107采用如下方式实现：根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和所述本地载波频率，生成所述调制信号。
如图6所示，所述调制信号可采用如下步骤生成：
步骤S1071’:将所述第一载波频率偏差量和第二载波频率偏差量之和作为第三载波频率偏差量。
所述第三载波频率偏差量，包括由光多普勒效应引起的载波频率偏差的补偿量，还包括由本地晶振引起的载波频率偏差的补偿量。
在本实施例中，所述第三载波频率偏差量可采用如下计算公式确定：fc′-fr＝fc(1-T1/T2)+w。其中，fc′-fr表示第三载波频率偏差量，fc′表示受光多普勒效应影响的载波频率，本申请将其称为观测载波频率。由该公式可见，观测载波频率fc′与本地产生的载波频率fr之间的差别等于由发射机和接收机的本地晶振造成的偏差加上光多普勒效应造成的偏差。
如图7所示，频偏预测器不仅读取计数器和时钟提取电路的输出信号，还接收主控处理器(MCU)发送的本地和/或通信对端的车速，通过对比本地时钟与参考时钟，再参考行对车速，从预测出fc′-fr的值。频偏预测器通过算法估算出fc′-fr后，将该数据发送给基带信号纠正电路。
需要说明的是，在PC5定义的V2V系统中，多个设备可以在不同的子载波上同时广播数据包，另有多个设备同时接收这些数据包，这些发射机与接收机之间由光多普勒效应导致的频率偏差是一个复杂的二维矩阵。在这种情况下，每个发射机和接收机的最优补偿频率需要经过复杂的计算得出。本实施例假设V2X网络中只有一个发射机和一个接收机，但这不是一个限定条件。
步骤S1073’:根据所述第三载波频率偏差量，生成补偿载波信号。
基带信号纠正电路同时接收a(t)和fc′-fr，计算出所述补偿载波信号，可以表示为
Figure BDA0002050705140000161
步骤S1075’:根据所述补偿载波信号调整所述基带信号。
基带信号纠正电路根据所述补偿载波信号修正基带信号，修正后的基带信号可以表示为
Figure BDA0002050705140000162
并将修正的基带信号发送给射频前端的数模转换器。
步骤S1077’:根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为所述调制信号。
射频前端把经过了修正的基带信号
Figure BDA0002050705140000163
乘以本地产生的载波信号
Figure BDA0002050705140000164
得到了可纠正由晶振造成的频率偏差及由光多普勒效应造成的频率偏差的最优发射信号,可以表示为
Figure BDA0002050705140000165
在另一个示例中，使射频前端根据所述第三载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号，对应的公式化表达为：
Figure BDA0002050705140000166
本申请实施例提供的方法，通过观察本地晶振的输出信号和外界输入的参考时钟，估计设备本地第二信号源造成的载波频率偏差量，同时根据发射机与接收机之间的相对运动速度估计出由光多普勒效应造成的频率偏差量，得出前述两种偏差造成的总偏差量，并可在数字基带电路中对该总偏差进行补偿，或者直接在射频域修正该偏差，实现数据收发双方的频率同步；这种处理方式，使得可以区分出由本地晶振的误差和由光多普勒效应分别导致的频率偏差，并对它们分别补偿，在车速变化的时候仍然可以恢复出精确的载波频率；因此，可以有效提高频率同步的精度。
从上述实施例可见，本申请实施例提供的数据发送方法，通过生成与待发送数据包对应的基带信号；获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率与所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和所述第二时钟源的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；发送所述调制信号；这种处理方式，使得无需观测多个无线信号，也无需驯服设备本地晶振使其产生趋近于标称载波频率的本地载波频率，而是保持本地晶振产生的不精确的载波频率不变，并对比本地晶振产生的时钟与接收到的内部或外部参考时间，估计由时钟偏差导致的信号频率偏差，即精确地测量出本地晶振造成的载波频率偏差，基于该偏差量纠正基带信号，再基于不精确的载波频率调制纠正后的基带信号，或者直接在射频域通过两次乘法运算修正该偏差，以达到数字基带信号频率同步,减小不同设备发射信号之间的频率偏差；因此，可以有效提升不同设备间载波频率同步的精度，使得精度偏差不超过0.1ppm，从而有效降低C-V2X系统的误码率和丢包率。此外，这种处理方式还使得不需要使用较为昂贵的本地晶振并设计驯服它的电路，因此可以有效降低设备整机的物料成本。同时，在频率同步的过程中不产生额外的谐波。
在上述的实施例中，提供了一种数据发送方法，与之相对应的，本申请还提供一种数据接收方法。该装置是与上述方法的实施例相对应。
第二实施例
请参看图8，其为本申请的数据接收方法的实施例的流程图。由于该方法实施例基本相似于上述实施例一，所以描述得比较简单，相关之处参见实施例一的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示意性的。
本申请另外提供一种数据接收方法，包括：
步骤S801：接收数据发送设备发送的携带数据包的调制信号。
数据发送设备接收由数据发送设备发送的信号，假设被发送的信号
Figure BDA0002050705140000171
完好无损地到达接收机，到达接收机的调制信号包括数据包，通过本实施例提供的方法，可有效降低数据包的误码率和丢包率。
步骤S803：获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率。
步骤S805：根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量。
步骤S807：根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号。
在本实施例中，步骤S807可包括如下子步骤：
步骤S8071：根据与所述本地载波频率fr对应的不完美的本地载波信号
Figure BDA0002050705140000172
解调所述调制信号
Figure BDA0002050705140000173
得到
Figure BDA0002050705140000174
为了恢复被传送的信息，接收机需要首先制造信号
Figure BDA0002050705140000175
并用它乘以接收到的信号
Figure BDA0002050705140000176
从而得到a(t)，这个过程被称为解调。然而，本申请实施例提供的方法是根据接收机本地晶振产生的不完美的载波信号
Figure BDA0002050705140000181
对接收的的信号进行解调。
步骤S8073：根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号
Figure BDA0002050705140000182
步骤S8075：根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号a(t)。
如图4所示,当基带信号纠正电路处于接收模式时，由射频前端解调的信号
Figure BDA0002050705140000183
被送入X1，信号
Figure BDA0002050705140000184
被送入X2，输出信号Y＝a(t)被送入传统的数字基带电路。
在另一个示例中，使射频前端根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号，对应的公式化表达为：基带信号
Figure BDA0002050705140000185
该公式可对应两次乘法运算。
在解调所述调制信号后，就可以进入下一步从解调出的基带信号中获取所述数据包。
步骤S809：从解调出的基带信号中获取所述数据包。
需要注意的是，在数据发送设备和/或数据接收设备处理高速运动的情况下，数据发送设备发送的信号
Figure BDA0002050705140000186
到达接收机时，由于受光多普勒效应的影响变成
Figure BDA0002050705140000187
为了能够正确解调a(t)，本实施例提供的所述方法还可包括如下步骤：1)获取所述数据发送设备的第一行驶速度和数据接收设备的第二行驶速度；2)根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；3)根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定与光多普勒效应相关的第二载波频率偏差量；4)根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和所述本地载波频率，解调所述调制信号。也就是说，同时根据发射机与接收机之间的相对运动速度估计出由光多普勒效应造成的频率偏差量，得出两种偏差造成的总偏差量，基于该总偏差量纠正调制信号，并解调所述调制信号。需要说明的是，对光多普勒效应的补偿可以在数据发送设备实施，也可以在数据接收设备实施，但不能在收发两端同时实施。
与传统的试图设计一个驯服晶振让fr趋近于fc的方法不同，本实施例提供的方法保持接收机一侧不精确的载波频率fr不变，在接收数据时，射频前端用本地晶振产生的不完美载波
Figure BDA0002050705140000188
对接收到的射频信号
Figure BDA0002050705140000189
进行解调，得到畸变的基带信号
Figure BDA00020507051400001810
并对它进行采样，成为数字基带信号；频偏预测器同时接收本地时钟、参考时钟，以及MCU发送的本车和/或数据发送方的车速，估算出fc′-fr并发送给基带信号纠正电路；基带信号纠正电路根据接收到的fc′-fr产生
Figure BDA0002050705140000191
并用它乘以畸变的基带信号
Figure BDA0002050705140000192
以便恢复出完美的基带信号a(t)；传统的数字基带电路对a(t)进行若干信号处理操作后恢复出数据包，最终传递给MCU。在这个过程中，由于不需要观测无线信号的频率，不受光多普勒效应的影响，因此可以精确地测量出本地晶振造成的载波频率偏差，并对光多普勒效应造成的频率偏差进行单独补偿。该方法的另一个优点是，不需要使用VCXO以及驯服它的电路，把原本由模拟器件实现的功能数字化、并集成到基带电路中，对硬件成本的增加几乎可以忽略不计。
从上述实施例可见，本申请实施例提供的数据接收方法，通过接收数据发送设备发送的携带数据包的调制信号；获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；从解调出的或经过了纠正的基带信号中获取所述数据包；这种处理方式，使得无需观测多个无线信号的频率，也无需驯服设备本地晶振使其产生趋近于标称载波频率的本地载波频率，而是保持本地晶振产生的不精确的载波频率不变，基于不精确的载波频率解调得到数字基带信号，并对比本地晶振产生的时钟与接收到的内部或外部参考时间，估计由时钟偏差导致的信号频率偏差，即精确地测量出本地晶振造成的载波频率偏差，将该信号频率偏差作为基础纠正解调得到的数字基带信号，或者直接在射频域通过两次乘法运算修正该偏差，以达到数字基带信号频率同步,减小不同设备发射信号之间的频率偏差；因此，可以有效提升不同设备间载波频率同步的精度，使得精度偏差不超过0.1ppm，从而有效降低C-V2X系统的误码率和丢包率。此外，这种处理方式还使得不需要使用较为昂贵的本地晶振并设计驯服它的电路，因此可以有效降低设备整机的物料成本。同时，在频率同步的过程中不产生额外的谐波。
第三实施例
请参考图9，其为本申请的数据传输设备实施例的示意图。由于设备实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的设备实施例仅仅是示意性的。
本实施例的一种数据传输设备，可以是无人驾驶车辆，也可以是C-V2X系统中的感知基站(如路测感知设备RSU)等等。所述数据传输设备可包括如下部件：
数字基带电路901，用于生成与待发送数据包对应的基带信号；
频偏预测器902，用于获取数据传输设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
基带信号纠正电路903，用于根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号；根据所述补偿载波信号调整所述基带信号；
射频前端904，用于根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为所述调制信号；
天线905，用于发送所述调制信号。
在一个示例中，所述频偏预测器902，还用于获取所述数据传输设备的第一行驶信息和其他数据传输设备的第二行驶信息；根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据传输设备和其他数据传输设备间的相对行驶速度；根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定与光多普勒效应相关的第二载波频率偏差量；将所述第一载波频率偏差量和第二载波频率偏差量之和作为第三载波频率偏差量。
所述基带信号纠正电路903，具体用于根据所述第三载波频率偏差量生成补偿载波信号。
请参考图10，其为本申请的数据传输设备的实施例的示意图。在一个示例中，所述数据传输设备还包括：第一时钟频率提取电路1001，用于根据所述第一时钟源的信号确定所述第一时钟频率。
在一个示例中，所述天线905，还用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；射频前端904，用于根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号解调所述调制信号；基带信号纠正电路903，还用于根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号；所述数字基带电路901，还用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
第四实施例
请参考图11，其为本申请的数据传输设备实施例的示意图。由于设备实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的设备实施例仅仅是示意性的。
本实施例的一种数据传输设备，可以是无人驾驶车辆，也可以是C-V2X系统中的感知基站等等。所述数据传输设备可包括如下部件：
天线1101,用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
射频前端1102,用于根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号解调所述调制信号；
频偏预测器1103，用于获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
基带信号纠正电路1104，还用于根据所述第一载波频率偏差量生成补偿载波信号；根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号；
数字基带电路1105，用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
在一个示例中，所述频偏预测器1103，还用于获取所述数据传输设备的第一行驶信息和其他数据传输设备的第二行驶信息；根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据传输设备和其他数据传输设备间的相对行驶速度；根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定与光多普勒效应相关的第二载波频率偏差量；将所述第一载波频率偏差量和第二载波频率偏差量之和作为第三载波频率偏差量；
所述基带信号纠正电路，具体用于根据所述第三载波频率偏差量生成补偿载波信号。
第五实施例
请参考图12，其为本申请的数据传输设备实施例的示意图。由于设备实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的设备实施例仅仅是示意性的。
本实施例的一种数据传输设备，可以是无人驾驶车辆，也可以是C-V2X系统中的感知基站(如路测感知设备RSU)等等。所述数据传输设备可包括如下部件：
数字基带电路1201，用于生成与待发送数据包对应的基带信号；
频偏预测器1202，用于获取数据传输设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
射频前端1203，用于根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；
天线1204，用于发送所述调制信号。
第六实施例
请参考图13，其为本申请的数据传输设备实施例的示意图。由于设备实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的设备实施例仅仅是示意性的。
本实施例的一种数据传输设备，可以是无人驾驶车辆，也可以是C-V2X系统中的感知基站(如路测感知设备RSU)等等。所述数据传输设备可包括如下部件：
天线1301,用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
频偏预测器1302，用于获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
射频前端1303,用于根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；
数字基带电路1304，用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
第七实施例
请参考图14，其为本申请的数据传输系统实施例的示意图。由于系统实施例基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。下述描述的系统实施例仅仅是示意性的。
本实施例的一种数据传输系统，包括上述实施例三或实施例五所述的第一数据传输设备1401，以及上述实施例四或实施例六所述的第二数据传输设备1402。
所述第一数据传输设备和第二数据传输设备，可以同为无人驾驶车辆，也可以同为C-V2X系统中的感知基站，还可以一个是无人驾驶车辆，另一个是感知基站。所述第一数据传输设备1401可生成与待发送数据包对应的基带信号；获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；发送所述调制信号。所述第二数据传输设备1402接收到第一数据传输设备1401发送的所述调制信号后，获取所述第二数据传输设备1402的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；从解调出的基带信号中获取所述数据包。
需要说明的是，对光多普勒效应的补偿可以在数据发送设备实施，也可以在数据接收设备实施，但不能在收发两端同时实施。
从上述实施例可见，本申请实施例提供的数据传输系统，通过第一数据传输设备生成与待发送数据包对应的基带信号；获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率与所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和所述第二时钟源的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；发送所述调制信号；以及，通过第二数据传输设备接收第一数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；获取第二数据传输设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；根据所述第一载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；从解调出的基带信号中获取所述数据包；这种处理方式，使得数据传输设备无需观测多个无线信号，也无需驯服设备本地晶振使其产生趋近于标称载波频率的本地载波频率，而是保持本地晶振产生的不精确的载波频率不变，并对比本地晶振产生的时钟与接收到的内部或外部参考时间，估计由时钟偏差导致的信号频率偏差，即精确地测量出本地晶振造成的载波频率偏差，数据发送方基于该偏差量纠正基带信号，再基于不精确的载波频率调制纠正后的基带信号，或者直接在射频域通过两次乘法运算修正该偏差，数据接收方基于不精确的载波频率解调得到数字基带信号，将载波频率偏差作为基础纠正解调得到的数字基带信号，或者直接在射频域通过两次乘法运算修正该偏差，以达到数字基带信号频率同步,减小不同设备发射信号之间的频率偏差；因此，可以有效提升不同设备间载波频率同步的精度，使得精度偏差不超过0.1ppm，从而有效降低C-V2X系统的误码率和丢包率。此外，这种处理方式还使得不需要使用较为昂贵的本地晶振并设计驯服它的电路，因此可以有效降低设备整机的物料成本。同时，在频率同步的过程中不产生额外的谐波。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
1、计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
2、本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

Claims (18)

1.一种数据发送方法，其特征在于，包括：
生成与待发送数据包对应的基带信号；
获取数据发送设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；
根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
获取数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；
根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；
根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；
发送所述调制信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述数据发送设备的第一行驶信息和数据接收设备的第二行驶信息；
根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和所述本地载波频率，生成所述调制信号，包括：
将所述第一载波频率偏差量和第二载波频率偏差量之和作为第三载波频率偏差量；
根据所述第三载波频率偏差量，生成补偿载波信号；
根据所述补偿载波信号调整所述基带信号；
根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为所述调制信号。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述第一行驶信息采用如下方式获取：
从车载总线或导航卫星系统GNSS获得所述第一行驶信息；
所述第二行驶信息采用如下方式获取：
根据所述数据接收设备的至少一个数据包的运动状态信息，确定所述第二行驶信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过第一时钟频率提取电路，根据所述第一时钟源的信号确定所述第一时钟频率。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在数字域或射频域中，以不驯服所述第二时钟源使其趋于所述预设载波频率的方式，根据所述第一载波频率偏差量和所述本地载波频率，生成所述调制信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一时钟源包括：GNSS时钟源，PC5接口数据源。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述数据发送设备包括：车辆或感知基站。
9.一种数据接收方法，其特征在于，包括：
接收数据发送设备发送的携带数据包的调制信号；
获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；
根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；
获取数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；
根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；
根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；
从解调出的基带信号中获取所述数据包。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
获取所述数据发送设备的第一行驶信息和数据接收设备的第二行驶信息；
根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度。
11.一种数据传输设备，其特征在于，包括：
数字基带电路，用于生成与待发送数据包对应的基带信号；
频偏预测器，用于获取数据传输设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；获取数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；
基带信号纠正电路，用于根据所述第一载波频率偏差量和所述第二载波频率偏差量生成补偿载波信号；根据所述补偿载波信号调整所述基带信号；
射频前端，用于根据与本地载波频率对应的本地载波信号调制调整后的基带信号，作为调制信号；
天线，用于发送所述调制信号。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，
所述频偏预测器，还用于获取所述数据传输设备的第一行驶信息和其他数据传输设备的第二行驶信息；根据所述第一行驶信息和第二行驶信息，确定所述数据传输设备和其他数据传输设备间的相对行驶速度；将所述第一载波频率偏差量和第二载波频率偏差量之和作为第三载波频率偏差量；
所述基带信号纠正电路，具体用于根据所述第三载波频率偏差量生成补偿载波信号。
13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，
所述天线，还用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
所述设备还包括：
射频前端，用于根据与所述本地载波频率对应的本地载波信号解调所述调制信号；
所述基带信号纠正电路，还用于根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号；
所述数字基带电路，还用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括：
第一时钟频率提取电路，用于根据所述第一时钟源的信号确定所述第一时钟频率。
15.一种数据传输设备，其特征在于，包括：
天线, 用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
射频前端, 用于根据与本地载波频率对应的本地载波信号解调所述调制信号；
频偏预测器，用于获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；获取数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；
基带信号纠正电路，还用于根据所述第一载波频率偏差量和所述第二载波频率偏差量生成补偿载波信号；根据所述补偿载波信号调整解调后的基带信号；
数字基带电路，用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
16.一种数据传输设备，其特征在于，包括：
数字基带电路，用于生成与待发送数据包对应的基带信号；
频偏预测器，用于获取数据传输设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；获取数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；
射频前端，用于根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，生成所述基带信号的调制信号；
天线，用于发送所述调制信号。
17.一种数据传输设备，其特征在于，包括：
天线, 用于接收其他数据传输设备发送的携带数据包的调制信号；
频偏预测器，用于获取数据接收设备的与第一时钟源对应的第一时钟频率、和与第二时钟源对应的第二时钟频率；根据预设载波频率、所述第一时钟频率和所述第二时钟频率，确定与所述第二时钟源相关的第一载波频率偏差量；获取数据发送设备和数据接收设备间的相对行驶速度；根据所述预设载波频率和所述相对行驶速度，确定第二载波频率偏差量；
射频前端, 用于根据所述第一载波频率偏差量、所述第二载波频率偏差量和与所述第二时钟源对应的本地载波频率，解调所述调制信号；
数字基带电路，用于从解调出的基带信号中获取所述数据包。
18.一种数据传输系统，其特征在于，包括：
根据上述权利要求11-14、16任一项所述的数据传输设备；以及，根据上述权利要求15或17的数据传输设备。
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