CN114128325A - 通信装置和同步通信信道的方法及该装置的应用 - Google Patents

通信装置和同步通信信道的方法及该装置的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车对外界信息交互通信(V2X通信)的通信装置(10)，所述装置包括用于在第一通信信道上进行车对外界信息交互(V2X)通信的第一接口(10‑1)、用于在第二通信信道上进行车对外界信息交互(V2X)通信的第二接口(10‑2)以及用于处理所接收的和/或需发送的车对外界信息交互(V2X)消息的计算设备(10‑5)，其中，所述装置设置用于，通过借助第一接口发送第一车对外界信息交互(V2X)消息来触发借助第二接口发送第二车对外界信息交互(V2X)消息。此外，本发明还涉及一种相应的方法以及该通信装置在车辆或移动装置中的应用。

Description

通信装置和同步通信信道的方法及该装置的应用
技术领域
本发明涉及一种用于车对外界信息交互通信的通信装置和一种同步车对外界信息交互通信的通信装置的通信信道的方法及该装置的应用。
背景技术
目前车对外界信息交互(V2X)通信的相关标准例如有IEEE802.11(p)、IEEE1609、SAE 2735、SAE 2945和ETSI ITS-G5。此外，目前正在为C-V2X、LTE-V2X或5G V2X制定3GPP新的标准。ETSI目前正在研发在相同频段使用ITS-G5、LTE-V2X以及5G V2X的技术。
如果发射器在车对外界信息交互(V2X)信道上进行发送，则它无法同时在任何现有的车对外界信息交互(V2X)信道上进行接收。因此，多个信道的不同步的发送可能导致在相对较长的时间段内无法接收车对外界信息交互(V2X)消息。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现多个车对外界信息交互(V2X)信道有效使用，并减少不能接收车对外界信息交互(V2X)消息的时间段。
该目的通过独立权利要求的主题实现。在从属权利要求中阐述了例如有益的设计方案。权利要求的内容通过明确引用构成了说明书的内容。
本发明描述一种用于车对外界信息交互通信(V2X通信)的通信装置，该通信装置包括在第一通信信道上用于车对外界信息交互(V2X)通信的第一接口、在第二通信信道上用于车对外界信息交互(V2X)通信的第二接口以及用于处理尤其是借助第一和第二接口接收到的和/或需发送的车对外界信息交互(V2X)消息的计算设备，其中，该通信装置设置用于，通过借助第一接口发送第一车对外界信息交互(V2X)消息来触发借助第二接口发送第二车对外界信息交互(V2X)消息。
根据ITS-G5/DSRC V2X的规范，各相应频段包括多个通信信道。例如，根据ETSI TS102 724 V1.1.1(2012-10)，ITS G5A频段(5.875GHz至5.905GHz)具有所谓的控制信道(CCH)、所谓的服务信道1(SCH1)以及所谓的服务信道2(SCH2)。此外，ITS-G5/DSRC的规范目前要求，相关通信装置至少可在控制信道(“Control Channel”)(ITS-G5)或安全信道(“Safety Channel”)(DSRC)上发送和接收信息。
现在，本发明所基于的想法是，将通信信道之一，尤其是控制信道或安全信道，用作同步至少一个另外的通信信道和/或必要时所有现有其他通信信道的基础。因此，车对外界信息交互(V2X)消息可通过第一和第二通信信道以及必要时通过其他信道基本同时进行发送。由此会在车对外界信息交互通信中同步所有或多个车对外界信息交互(V2X)通信信道的车对外界信息交互(V2X)消息的发送。因此，除了发送需发送的相关车对外界信息交互(V2X)消息外，第一通信信道用作通信装置至少一个另外的通信信道的同步信道。由此作为在第一信道上发送消息的结果，必要时一个或多个其他信道也将发送需发送的消息。由此消除了必要时借助外部同步源实施相对复杂同步的需求。这可提高多个通信信道的有效使用率。此外，可实现多个通信信道的同步，而无需对通常通过全球卫星导航系统实现的绝对时间同步的准确性提出额外要求。在此，第一通信信道和第二通信信道例如被同一频带包含。根据使用目的，用于发送和接收车对外界信息交互(V2X)消息的通信装置包含为此设置的天线。
应该理解的是，可在用于车对外界信息交互(V2X)通信的所述频带中提供用于车对外界信息交互(V2X)通信的其他通信信道，在此情况下，通信装置也设置用于通过这些其他通信信道进行车对外界信息交互(V2X)通信。与此相应可规定，所述装置在一频带的所有通信信道上和/或一部分通信信道上实施所述方法步骤。如上所述，所述信道之一用作同步其他信道。尤其是，如果仅使用一频带的一部分通信信道，则可能实现第一通信信道带宽的更有效利用。例如，可以通过未借助第一通信信道同步的信道来与同步无关地发送特别长和/或特别频繁发送的消息。
原则上，所述通信装置也可设置用于通过必要时具有多个通信信道的其他频带进行车对外界信息交互(V2X)通信。
根据一实施方式，所述装置配置用于，使用用于媒体访问控制的方法或协议确定通过第一通信信道发送第一车对外界信息交互(V2X)消息的时间点。借助媒体访问控制方法或协议尤其用于检查相关通信信道是否空闲可用于发送车对外界信息交互(V2X)消息。如果在检查框架中确定，第一通信信道空闲，则借助第一接口在第一通信信道上发送第一车对外界信息交互(V2X)消息。由于借助第二接口在第二信道上发送消息是借助通过第一信道的发送触发的，因此有关借助第二接口发送消息的起始时间点根据本发明一实施方式没有规定实施用于媒体访问控制的方法。换句话说，根据本发明，鉴于通过借助第一接口发送消息来触发其他通信信道，所以媒体访问控制方法尤其仅针对第一通信信道实施。对于不通过借助第一接口发送信息来触发的其他通信信道可相应仍规定实施媒体访问控制方法。
媒体访问控制(Media Access Control或MAC)的示例性方法是基于CSMA(载波侦听多路访问)的方法，例如CSMA/CA、CSMA/CD和CSMA/CR等。原则上，消息在不进行任何同步的情况下会在不同时间点在不同信道上发送，因为由于媒体访问控制，每次发送过程前都分别经过随机的等待时间，在一信道上的发送过程的边带发射将在其他信道上分别被相应解释为这些信道已被另一通信装置的发送占用的信息。
根据一实施方式，所述通信装置设置用于，将需发送的消息存储在所述通信装置所包括的至少一收发器的至少一数据存储器中。根据使用目的，收发器借助集成电路(“无线电芯片组”)设计。由此，该装置设置用于，在发送前将第一车对外界信息交互(V2X)消息和第二车对外界信息交互(V2X)消息存储在收发器的数据存储器中。
根据一实施方式，所述通信装置设置用于，将第一车对外界信息交互(V2X)消息和第二车对外界信息交互(V2X)消息在发送前分别存储在为各自的第一接口和第二接口分配的等待队列中，即所谓的“队列(Queue)”中。由此，可以有益的方式在所有通信信道上同时发送消息。所述等待队列借助收发器的数据存储器被方便地存储。
根据一实施方式，所述装置设置用于，对需发送的车对外界信息交互(V2X)消息，尤其是第一车对外界信息交互(V2X)消息和第二车对外界信息交互(V2X)消息在存储到相应等待队列中之前进行签名。因此，需发送的车对外界信息交互(V2X)消息在存储到收发器的数据存储器或相应等待队列中之前被签名。与直接在发送前签名相比，这样做的优点是，在发送单个消息时不会由于执行签名的签名装置的性能限制而导致延时。
根据一实施方式，所述装置被设计成，使第一车对外界信息交互(V2X)消息的长度等于或大于第二车对外界信息交互(V2X)消息的长度。根据一改进方案可提出，所述装置被设置成，延长第一车对外界信息交互(V2X)消息的时间和/或在存在多个通信信道的情况下，将第二车对外界信息交互(V2X)消息拆分到除第一通信信道外的所述多个通信信道上以便相比于第一车对外界信息交互(V2X)消息缩短传输时间长度，该拆分方式是：能够在所有信道上在第一通信信道不再被占用时重新进行发送。由此，可以有益的方式避免，当媒体访问控制方法仅在第一信道上实施时，在通信装置接收范围内的另一通信装置根据在第一信道上的媒体访问控制方法的结果识别到，第一通信信道是空闲的，并例如在第二信道上开始发送，尽管该信道上通过所述通信装置的消息发送还在进行中。原则上，也可在本发明框架内规定，通过同时对第二或其他信道上的媒体访问控制进行检查来规避所述问题。然而，这不属于本发明特别有益的实施方式，因为相比之下它所需的实施工作量更高和/或更容易出错。
根据一实施方式，所述装置设置用于，在预定的持续时间结束后，借助第一接口通过第一通信信道发送空消息。空消息尤其应理解为没有相关重要信息内容的消息。所述预定的持续时间尤其通过由第二通信信道发送消息的预定最大时限、例如从消息被存储在收发器的数据存储器中时起由第二通信信道发送消息的预定最大时限来限定。由此产生的一个优点是，不会在车对外界信息交互(V2X)通信中出现不可容忍的延迟，因为无论是否借助第一接口发送包含相关信息的消息，都会确保在考虑另一消息的最大可容忍时限的情况下进行通过借助第一接口发送消息而触发的、借助第二接口发送该另一消息。
根据一实施方式，通信装置被设置成，形成分别具有多个通信信道的至少两个信道组，将具有相似长度和相似频率的需发送的车对外界信息交互(V2X)消息分配给同一信道组。在此，每个信道组就第一通信信道和第二通信信道而言具有至少两个通信信道以及就第一接口和第二接口而言具有两个接口，因而每个信道组可基本上彼此独立地分别借助相关信道组所包含的第一接口同步。由此，每个信道组都可根据改进方案如针对本发明各相应实施方式所述那样来设置。由此，可实现带宽的进一步优化利用，例如因为可避免发送消息时不必要的等待时间，从而可进一步减少延迟时间。
根据通信装置的一实施方式，第一通信信道根据ITS-G5被设计为与此相关的特定的控制信道(“Control Channel”)和/或根据DSRC被设计为与此相关的特定的安全信道(“Safety Channel”)。
所述车辆可以是机动车辆，尤其是轿车、货车、摩托车、电动车辆或混合动力车辆，水上交通工具或空中交通工具。
此外，本发明涉及一种用于同步车对外界信息交互通信装置的通信信道的方法，该方法包括以下步骤：
-借助第一接口在第一通信信道上发送第一车对外界信息交互(V2X)消息
-借助第二接口在第二通信信道上发送第二车对外界信息交互(V2X)消息，其中，
通过借助第一接口发送第一车对外界信息交互(V2X)消息来触发借助第二接口发送第二车对外界信息交互(V2X)消息。
根据本发明所述方法的其他实施方式可从对根据本发明的通信装置的实施方式的描述中得出。
根据本发明的另一方面，根据本发明所述通信装置设置用于，实施相应的方法。
在所提出的通信装置的改进方案中，相应提出的装置具有至少一个存储器和至少一个处理器。在此，所提出的方法以计算机程序的形式存储在存储器中，如果所述计算机程序从存储器加载到处理器中，则处理器用于执行所述方法。
根据本发明的另一方面，所述计算机程序包括程序代码装置，用于当所述计算机程序在计算机或所提出的装置之一上运行时执行所提出的方法之一的所有步骤。
根据本发明的另一方面，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读数据载体上的程序代码，所述程序代码当在数据处理装置上运行时执行所提出的方法之一。
此外，本发明还涉及根据本发明的通信装置的至少一个实施方式在车辆中或在例如智能手机或平板电脑等移动装置中的应用。
在从属权利要求中给出了本发明的一些特别有益的设计方案。从下面参考附图对实施例的描述中还可得出其他优选的实施方式。
附图说明
在仅示意性的示图中示出：
图1示出根据本发明的通信装置的实施例，以及
图2示出根据本发明的方法的实施例
图3示出通过根据本发明的通信装置或方法的实施方式的车对外界信息交互(V2X)消息的同步发送的示例性时序图。
具体实施方式
图1展示的是根据本发明的车对外界信息交互通信(V2X通信)的通信装置10的一实施例，所述通信装置包括收发器10-4，它用于借助天线10-6通过多个通信信道在使用通过第一通信信道实施车对外界信息交互(V2X)通信的第一接口10-1、通过第二通信信道实施车对外界信息交互(V2X)通信的第二接口10-2以及通过第三通信信道实施车对外界信息交互(V2X)通信的第三接口10-3情况下发送和接收车对外界信息交互(V2X)消息。此外，通信装置10还具有一计算设备10-5，用于处理需借助收发器10-4发送和接收的车对外界信息交互(V2X)消息。通信装置1设置用于，通过借助第一接口10-1发送第一车对外界信息交互(V2X)消息来触发借助第二接口10-2发送第二车对外界信息交互(V2X)消息以及借助第三接口10-3发送第三车对外界信息交互(V2X)消息。因此，通过借助第一通信信道发送车对外界信息交互(V2X)消息的触发，基本同时地进行通过第二通信信道发送车对外界信息交互(V2X)消息以及通过第三通信信道发送车对外界信息交互(V2X)消息。根据示例，第一通信信道是指所谓的“控制信道”(CCH)，第二通信信道是指所谓的“服务信道1”(SCH1)，第三通信信道是指所谓的根据ETSI TS 102 724 V1.1.1(2012-10)规范的ITS G5A频段(5.875GHz至5.905GHz)的“服务信道2”(SCH2)。由此，根据该实施例，“控制信道”除了发送相关需发送的车对外界信息交互(V2X)消息外，还用作“服务信道1”和“服务信道2”的同步基础。借助数据传输装置10-7，例如数据总线，通信装置可设置用于，与至少另一电子装置、例如控制车辆的电子控制单元进行数据通信。
图2作为时序图展示的是根据本发明的用于同步车对外界信息交互(V2X)通信装置的通信信道的方法的实施例。在此，在步骤1中，借助第一接口，将第一车对外界信息交互(V2X)消息在第一通信信道上、例如在上面已提到的“控制信道”上发送出去。通过借助第一接口发送第一车对外界信息交互(V2X)消息的触发，尤其基本上同时地在步骤2中借助第二接口在第二通信信道上发送第二车对外界信息交互(V2X)消息。参考图1的通信装置，在执行该方法时，通过“控制信道”发送消息来触发通过“服务信道1”以及“服务信道2”发送消息。
图3展示的是通过根据本发明的通信装置或方法的实施方式的车对外界信息交互(V2X)消息同步发送的示例性时序图，其中，相对于时间t绘示出相应信道发送车对外界信息交互(V2X)消息的信号S。作为示例，通信信道“控制信道”(CCH)、“服务信道1”(SCH1)和“服务信道2”(SCH2)如上所述被予以使用。各相应信道的车对外界信息交互(V2X)消息的信号在图3中由阴影区域示出。如果在起始时间点T1在“控制信道”CCH上发送第一车对外界信息交互(V2X)消息，则通过该发送的触发，也通过“服务信道1”SCH1和“服务信道2”SCH2发送车对外界信息交互(V2X)消息以供传输。因此，如图所示，所有消息基本上是同时发送的。在结束时间点T2时，所有消息完成发送，其中，根据示例，在“服务信道1”SCH1上发送的消息与其他消息相比较短，这反映在较短的发送持续时间中。一般而言，在本发明框架中还可预定，在发送第一消息的起始时间点之后，等待经过预定的持续时间，直至开始发送至少一另外的消息。参照第一消息的发送持续时间，由于发送的重叠时间段，在该实施方式中，所有消息由第一消息触发，基本同时发送。
如果在程序进程中证明某项特征或某组特征并不绝对必要，那么申请人在此已力求将至少一项独立权利要求表述得使其不再包含该特征或该组特征。在此，这可能例如涉及在申请日存在的权利要求的亚组合或在申请日存在的权利要求的由其他特征限定的亚组合。这样新表述的权利要求或特征组合应视为被本专利申请的公开内容所涵盖。
此外还须注意，本发明在不同设计方案或实施例中所述的和/或在附图中所示的设计方案、特征和变型方案应可彼此任意组合。单项或多项特征可彼此任意替换。由此构成的特征组合应视为被本专利申请的公开内容所涵盖。
在从属权利要求中的反向引用不应理解为放弃对反向引用的从属权利要求的特征的独立客观的保护。这些特征也可与其他特征任意组合。
仅在说明书中公开的特征、或仅结合其他特征在说明书或权利要求中公开的特征原则上可以具有独立的、对本发明重要的意义。因此，它们也可单独地被包含在权利要求中，以区别于现有技术。
一般而言，应注意的是，车对外界信息交互通信尤其是指车辆之间和/或车辆与基础设施装置之间的直接通信。这可以例如是车对车的通信，或车对基础设施的通信。如果在本专利申请框架内提及车辆之间的通信，那么这在原则上例如可以在车对车通信范围内实现，该车对车通信通常不需要借由移动无线电网络或类似的外部基础设施来进行中介，因此有别于例如基于移动无线电网络的其他解决方案。例如，车对外界信息交互通信可在使用IEEE 802.11p标准或IEEE 1609.4标准或4G标准或5G标准的情况下实现。车对外界信息交互通信也可被称为C2X通信或V2X通信。子范围可被称为C2C(车对车)通信、V2V(车对车)通信或C2I(车对基础设施)通信、V2I(车对基础设施)通信。然而，本发明不明确排除使用中介的、例如借由移动无线电网络的车对外界信息交互通信，并且可视为已将其包括在内。

Claims (11)

1.一种用于车对外界信息交互通信(V2X通信)的通信装置(10)，该通信装置包括：
用于在第一通信信道上进行车对外界信息交互(V2X)通信的第一接口(10-1)，
用于在第二通信信道上进行车对外界信息交互(V2X)通信的第二接口(10-2)，
用于处理所接收的和/或需发送的车对外界信息交互(V2X)消息的计算设备(10-5)，
其特征在于，所述装置设置用于，通过借助第一接口发送第一车对外界信息交互(V2X)消息来触发借助第二接口发送第二车对外界信息交互(V2X)消息。
2.根据权利要求1所述的通信装置，该通信装置被设置成，在使用媒体访问控制方法的情况下，确定借助第一接口发送第一车对外界信息交互(V2X)消息的时间点。
3.根据上述权利要求中至少一权利要求所述的通信装置，该通信装置被设置成，将需发送的车对外界信息交互(V2X)消息存储在通信装置所包括的收发器(10-4)数据存储器中。
4.根据上述权利要求中至少一权利要求所述的通信装置，该通信装置被设置成，将第一车对外界信息交互(V2X)消息和第二车对外界信息交互(V2X)消息在发送前分别存储在为各自的第一接口和第二接口分配的等待队列中。
5.根据权利要求3或4所述的通信装置，该通信装置被设置成，对需发送的车对外界信息交互(V2X)消息在存储前进行签名。
6.根据上述权利要求中至少一权利要求所述的通信装置，该通信装置被设置成，使第一车对外界信息交互(V2X)消息的长度等于或大于第二车对外界信息交互(V2X)消息的长度。
7.根据上述权利要求中至少一权利要求所述的通信装置，该通信装置被设置成，在预定的持续时间结束后，借助第一接口发送空消息。
8.根据上述权利要求中至少一权利要求所述的通信装置，该通信装置被设置成，形成分别具有多个通信信道的至少两个信道组，将具有相似长度和相似频率的需发送的车对外界信息交互(V2X)消息分配给同一信道组。
9.根据上述权利要求中至少一权利要求所述的通信装置，其中，第一通信信道根据ITS-G5被设计为与此相关的特定的控制信道(“Control Channel”)和/或根据DSRC被设计为与此相关的特定的安全信道(“Safety Channel”)。
10.一种用于同步车对外界信息交互通信装置的通信信道的方法，该方法包括以下步骤：
-(1)借助第一接口在第一通信信道上发送第一车对外界信息交互(V2X)消息
-(2)借助第二接口在第二通信信道上发送第二车对外界信息交互(V2X)消息，其中，
通过借助第一接口发送第一车对外界信息交互(V2X)消息来触发借助第二接口发送第二车对外界信息交互(V2X)消息。
11.根据权利要求1至9中至少一权利要求所述的通信装置在车辆或移动装置中的应用。
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