CN114628899A - V2x系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信技术领域，公开了一种V2X系统，包括：第一天线，用于发射无线信号；第二天线，用于接收无线信号；V2X控制器，用于向所述第一天线发送信号和接收所述第二天线的信号；换向模块，一端与所述V2X控制器相连，另一端与所述第一天线、第二天线相连，用于调节所述V2X控制器与所述第一天线或第二天线相连；低噪声放大器，设在所述第二天线和所述换向模块之间，将所述第二天线所接收的信号放大后传输给所述V2X控制器。该V2X系统将信号接收和信号发射的功能分设在两个天线上，再通过一个换向模块，使V2X控制器与两个天线中的任一个相连，其上下行链路相对独立，且整个系统的电路结构更加简洁，上下行链路的切换更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体的，涉及一种V2X系统。
背景技术
对于自动/辅助驾驶车辆，其需要获取车辆周边更多的实时信息，为此出现了智能交通车联网V2X技术。V2X全称Vehicle to everything，即车与任何事物的联系，主要包括V2V车与车(vehicle to vehicle)，V2I车与基础设施(vehicle to infrastructure)，V2P车与人(vehicle to people)，V2N车与云(vehicle to network)。具体地说，即车辆通过传感器、网络通讯技术与其周边的车、人、物进行通讯交流，并根据收集的信息进行分析、决策的一项技术。3GPP标准中要求V2X设备制造商及其供应商必须确保可靠的V2X连接，以保障基于网络的通信(通过Uu接口，如4G、5G网络)和交通参与者之间直接通信(通过PC5接口，车与车、车与红绿灯等直接通信)进行的对等数据传输。其中V2X天线为交通参与者之间直接通信的空间接口。
现有技术中，V2X天线为实现与外界通信，通常安装在车辆顶棚上、前后挡风玻璃内侧、左右后视镜内。而这些位置的环境温度高，考虑到V2X控制模块散热问题，该模块不能与天线安装在相同位置，只能安装在车内温度较低的位置，因此该模块必须通过射频同轴线与V2X天线连接。而由于V2X天线的射频信号的工作频段为5.85～5.925GHz，在此频段内射频同轴线的插损较大，V2X控制模块与V2X天线布置的距离越远，连接二者所用的射频同轴电缆越长，信号在电缆内的衰减也越大。而信号损耗的增大，会导致V2X控制模块接收时灵敏度降低、V2X天线发射时功率降低、通讯距离缩短。
为解决线损大造成的以上问题，目前做法是使用V2X天线功率补偿器，通常的V2X天线功率补偿器内部集成有：低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、两个射频开关(RFswitch)及一个V2X天线。该V2X天线同时作为收发天线使用。当接收信号时，V2X天线接收到的空间信号通过射频开关(SW1)输送到低噪声放大器(LNA)，经放大后再通过射频开关(SW2)输送到V2X控制模块中；当发送信号时，V2X控制模块输出信号经同轴电缆到达射频开关(SW2)，再进入功率放大器(PA)放大，最后经过射频开关(SW1)到达V2X天线，发送到自由空间。
由于V2X中的PC5接口Sidelink链路为TDD双工模式，为保持与整个系统同步，V2X控制模块需要提供一个同步信号作为控制命令，去控制射频开关(SW1、SW2)做信号的SideLink链路的切换(本文称之为上下行切换，V2X控制模块到V2X天线为上行链路，V2X天线到V2X模块为下行链路)。该控制命令需要由V2X控制模块单独用一根信号线传输至两个射频开关，其缺点是，在同轴电缆中传输的控制命令波形，会受到车辆内部辐射或传导(耦合)干扰，导致到达V2X天线端的控制命令波形失真，再加上电缆的延时，导致上下行切换不可靠。另外一种方式是通过同轴电缆将控制命令输送到V2X天线补偿器后再提取出来，其缺点是，需要额外增加提取控制命令波形的电路，并使用射频开关做上下行信号切换，导致电路复杂、成本高。
发明内容
本发明提供一种V2X系统，至少解决上述技术问题中的其一。
为了实现上述目的，本发明提供一种V2X系统，包括：第一天线，用于发射无线信号；第二天线，用于接收无线信号；V2X控制器，用于向所述第一天线发送信号和接收所述第二天线的信号；换向模块，一端与所述V2X控制器相连，另一端分别与所述第一天线、第二天线相连，用于调节所述V2X控制器与所述第一天线或第二天线相连；低噪声放大器，设在所述第二天线和所述换向模块之间，将所述第二天线所接收的信号放大后传输给所述V2X控制器。
优选地，所述换向模块为一射频开关，其内设有与所述V2X控制器相连的第三端口、与所述第一天线相连的第一端口、与所述第二天线相连的第二端口；所述射频开关受所述V2X控制器的控制，在预设条件下将所述第三端口与所述第一端口或第二端口相连。
优选地，所述V2X控制器仅在需要向所述第一天线发送信号时，向所述射频开关发送命令使所述第三端口与所述第一端口连通，在其它时间，所述第三端口与所述第二端口连通。
优选地，所述换向模块为一环行器，其内设有与所述V2X控制器相连的第四端口、与所述第一天线相连的第五端口、与所述第二天线相连的第六端口；其中，由第四端口流入的信号仅可经第五端口流出，由第六端口流入的信号仅可经第四端口流出。
优选地，还包括：功率放大器，设在所述第一天线和所述换向模块之间，将所述V2X控制器所发送的信号放大后传输给所述第一天线。
根据上面的描述和实践可知，本发明所述的V2X系统，将信号接收和信号发射的功能分设在两个天线上，再通过一个换向模块，使V2X控制器与两个天线中的任一个相连，其上下行链路相对独立，且整个系统的电路结构更加简洁，上下行链路的切换更加稳定；同时，由于换向模块直接与V2X控制器相连，在需要与V2X控制器通信时，二者间的通信距离可依据实际情况，缩短通信路径，能够降低其它辐射或传导(耦合)干扰。因此，该V2X系统解决了传统的V2X系统中上下行链路切换不可靠的问题。另外，通过在第二天线和换向模块之间设置低噪声放大器，将第二天线接收到的信号放大后传输至V2X控制器进行解析，能够在一定程度上抵消信号在同轴电缆内的损耗，提高V2X控制器接收时的灵敏度、以及通讯距离。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中涉及的V2X系统的结构示意图。
图2为本发明的另一个实施例中涉及的V2X系统的结构示意图。
图中的附图标记为：
1、第一天线 2、第二天线 3、V2X控制器
4、换向模块 5、低噪声放大器 6、同轴电缆
7、功率放大器 41、第一端口 42、第二端口
43、第三端口 44、第四端口 45、第五端口
46、第六端口
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例性实施方式。然而，示例性实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例性实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。需要说明的是，本公开中，用语“包括”、“配置有”、“设置于”用以表示开放式的包括在内的意思，并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象数量或次序的限制；术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
在该实施例中公开了一种V2X系统，图1示出了该V2X系统的结构。请参考图1，该V2X系统包括：第一天线1、第二天线2、V2X控制器3、换向模块4和低噪声放大器5。其中，第一天线1为信号发射天线，用于将电信号以电磁波的形式向空间内辐射无线信号。第二天线2为信号接收天线，用于接收空间内的电磁波形式的无线信号，并转换为电信号。V2X控制器3与第一天线1和第二天线2通过同轴电缆6相连，一方面向第一天线1发送电信号，另一方面接收第二天线2所收到信号。换向模块4的一端与V2X控制器3相连，另一端分别与第一天线1、第二天线2相连，用于调节V2X控制器3与第一天线1或第二天线2相连，换言之，该V2X系统中，V2X控制器3在任一时刻或时间段内仅能与第一天线1和第二天线2中的一个相连，使得上行链路和下行链路可独立运行，不会产生冲突。低噪声放大器5设在第二天线2和换向模块4之间，可将第二天线2所接收的信号放大后传输给V2X控制器3。
在该V2X系统中，将信号接收和信号发射的功能分设在两个天线上，再通过一个换向模块4，使V2X控制器3与两个天线中的任一个相连，其上下行链路相对独立，且整个系统的电路结构更加简洁，上下行链路的切换更加稳定；同时，由于换向模块4直接与V2X控制器3相连，在需要与V2X控制器3通信时，二者间的通信距离可依据实际情况，缩短通信路径，能够降低其它辐射或传导(耦合)干扰。因此，该V2X系统解决了传统的V2X系统中上下行链路切换不可靠的问题。另外，通过在第二天线2和换向模块4之间设置低噪声放大器5，将第二天线2接收到的信号放大后传输至V2X控制器3进行解析，能够在一定程度上抵消信号在同轴电缆6内的损耗，提高V2X控制器3接收时的灵敏度、以及通讯距离。
在该实施例中，换向模块4为一射频开关，其内设有与V2X控制器3相连的第三端口43、与第一天线1相连的第一端口41、与第二天线2相连的第二端口42。该射频开关受V2X控制器3的控制，在预设条件下将第三端口43与第一端口41或第二端口42相连，进而实现V2X控制器3与第一天线1或第二天线2相连，即实现上下行链路的切换。V2X控制器3可由射频模块、电源模块、存储模块、控制模块组成，分别实现信号收发功能、供电功能、储存信息功能和控制射频开关的功能。
具体地说，在射频开关中，第三端口43默认与第二端口42相连，此时V2X控制器3与第二天线2连通，该V2X系统处于下行链路状态，能够通过第二天线2接收外界信号。当需要向外界发射信号时，V2X控制器3通过控制模块将第三端口43切换为与第一端口41相连，此时V2X控制器3与第一天线1连通，该V2X系统处于上行链路状态，能够通过第一天线1向外界发射信号。其中，射频模块、电源模块、存储模块以及控制模块实现控制射频开关的方式作为现有技术，在此不再赘述。在其它实施例中，也可将射频开关集成在V2X控制器3内，降低二者之间的线路距离，从而降低外界辐射或传导(耦合)对二者间通讯的干扰，进一步提升该V2X系统运行的稳定性。
相比于传统中的V2X系统，本申请中的上下行链路虽然分为两条相对独立的电路，但是其每条链路的长度与传统中的链路相比并未延长，因此在设置低噪声放大器5后，下行链路中信号在同轴电缆6内的损耗可以得到补偿。而上行链路中，信号在同轴电缆6内的损耗可以通过设置功率放大器7进行补偿，进而提高通讯距离；或者也可以从V2X控制器3一端直接提高提高发射功率，此时即可省去功率放大器7，进一步简化电路、降低制作成本。
实施例二
在该实施例中公开了另一种结构形式的V2X系统，如图2所示，在该实施例中，换向模块4采用了环行器。该环形器同样设有三个端口：第四端口44、第五端口45和第六端口46。其中，第四端口44与V2X控制器3直接相连，第五端口45与第一天线1相连，第六端口46与第二天线2相连。
基于环行器的特点，能够将进入其任一端口的入射波，按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口。在该实施例中，环行器中信号传输方向按照图2中所示的顺时针方向进行。具体地说，由第四端口44流入的信号仅可经第五端口45流出，由第六端口46流入的信号仅可经第四端口44流出。与此相对应的是，在需要通过第一天线1向外界发射信号时，V2X控制器3向第一天线1发送的信号首先进入第四端口44，之后该信号仅可经第五端口45流向第一天线1，该路径即为上行链路；在需要通过第二天线2接收外界的信号时，第二天线2所接收的信号首先进入第六端口46，之后该信号仅可经第四端口44流向第一天线1，该路径即为下行链路。
在该实施例中，V2X控制器3无需控制换向模块4即可实现上下行链路间的切换，进一步精简了电路结构，同时相比于用一个或多个射频开关控制上下行链路，该结构还能提高该V2X系统运行的稳定性。
另外，为了补偿因同轴电缆6造成的信号减损，在第一天线1与第五端口45间设置了功率放大器7，能够提高传输至第一天线1的信号的强度，使其所发射的无线信号的强度和传输距离更大。在第二天线2与第六端口46间设置了低噪声放大器5，将第二天线2接收到的信号放大后传输至V2X控制器3进行解析，能够在一定程度上抵消信号在同轴电缆6内的损耗，提高V2X控制器3接收时的灵敏度、以及通讯距离。
需要注意的是，上述两个实施例中，第一天线1、第二天线2、V2X控制器3、换向模块4和低噪声放大器5之间长距离的连接可由同轴电缆6实现，较短距离的连接可通过印刷电路相连。为了使附图更加清楚，因此在附图中仅展示了部分同轴电缆6。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。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。
Claims (5)
1.一种V2X系统，其特征在于，包括：
第一天线，用于发射无线信号；
第二天线，用于接收无线信号；
V2X控制器，用于向所述第一天线发送信号和接收所述第二天线的信号；
换向模块，一端与所述V2X控制器相连，另一端分别与所述第一天线、第二天线相连，用于调节所述V2X控制器与所述第一天线或第二天线相连；
低噪声放大器，设在所述第二天线和所述换向模块之间，将所述第二天线所接收的信号放大后传输给所述V2X控制器。
2.如权利要求1所述的V2X系统，其特征在于，
所述换向模块为一射频开关，其内设有与所述V2X控制器相连的第三端口、与所述第一天线相连的第一端口、与所述第二天线相连的第二端口；
所述射频开关受所述V2X控制器的控制，在预设条件下将所述第三端口与所述第一端口或第二端口相连。
3.如权利要求2所述的V2X系统，其特征在于，
所述V2X控制器仅在需要向所述第一天线发送信号时，向所述射频开关发送命令使所述第三端口与所述第一端口连通，在其它时间，所述第三端口与所述第二端口连通。
4.如权利要求1所述的V2X系统，其特征在于，
所述换向模块为一环行器，其内设有与所述V2X控制器相连的第四端口、与所述第一天线相连的第五端口、与所述第二天线相连的第六端口；其中，
由第四端口流入的信号仅可经第五端口流出，由第六端口流入的信号仅可经第四端口流出。
5.如权利要求1至4中任一项所述的V2X系统，其特征在于，还包括：
功率放大器，设在所述第一天线和所述换向模块之间，将所述V2X控制器所发送的信号放大后传输给所述第一天线。
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