车载天线能量补偿器在V2X车联网中的重要性

作者：上海润欣科技股份有限公司创研社

前言

2016年5月7日，在视野开阔的美国道路上，特斯拉车主在车内开着自动驾驶系统看着电影全速撞上了左拐的白色拖车，重伤身亡。

在现实生活中，因为驾驶员对周围情况的疏忽而造成的车祸数不胜数；因为无法判断前方堵车，而进入堵车道路的事情每天都在发生。如何降低事故发生率，提高交通效率，减少燃油消耗量，始终是目前智能交通系统（Intelligent Traffic System，简称ITS）研究的热门课题。

在ITS系统中，V2X通信显得尤为重要。V2X代表了Vehicle to X，即车辆同其他事物之间的相互通信，X代表了其他车辆（Vehicle）、交通基础设施（Infrastructure）、行人（Pedestrian）等一切交通的参与者。试想如果在上例中，特斯拉和白色拖车可以提前进行V2V通信是否可以避免这场灾难呢？

2012-2015年荷兰的赫尔蒙德市进行了为期三年的ITS V2X试验项目，参与试验的车辆超过600辆，包括公共汽车、出租车、救急服务车辆和私家车，跨越赫尔蒙德市和6个其他欧洲城市，车上都安装了具备互操作能力且能与路侧装置实时“通信”的车载装置。路侧的红绿灯可以给车辆提供交通灯序列信息，比如红灯倒计时；当前方车辆变线，转弯或者刹车时，可以通知周围车辆或者行人提前准备。这些车与车、车与道路、车与人之间的基本安全消息（BSM）的有效传输依赖于一个良好的V2X通信装置。

在未来的车载通信系统中，使用远距离稳定的WiFi技术来实现通信链路将是十分优异的选择。

WiFi在车载领域的频段选择

WiFi通信已经广泛的应用于物联网领域，在车载领域中的加入将会大大丰富车载电子的应用场景，目前Wi-Fi通信分为2.4GHz频段和5GHz频段。相比于2.4GHz，5G 的传输距离较短，吞吐率较大，更适用于车内的通信，比如视频传输等等。对于V2X来说，车与其他车辆，周围的行人，以及路侧设施的通信有着较高的距离要求，2.4GHz的频段更加适合。

在车外通信V2X应用中WiFI通信距离的问题和解决方式

由于汽车的设计和体积的原因，天线的安装位置和通信模块的安装位置可能会相距较远，较长的射频传输线会导致5-10dB的信号损耗。对于发射信号而言，5-10dB的线损会严重降低从天线实际发出去的信号功率和接收灵敏度，而使通信质量和距离下降。在道路行驶过程中，可能会大大降低基本通信的有效传输距离，导致车载通信的可靠问题。

因此，有效的补偿因为车内射频传输线引入的信号插损对车外频段的通信距离有着重要的意义。

本文就简单介绍一下天线补偿器的设计原理和框图

1. 车载WiFi模块单元和天线补偿器只需要一根射频电缆连接，可配合润欣的QCA937X/QCA65X4系列产品方案以及润欣自主设计WIFI模块方案如QFN-1等。

2. 通过发射功率的检测来判断WiFi模块是处于发射状态还是接收状态。

3. 通过固定增益放大使得通信链路首先补偿到一定的增益值，再通过衰减器降低增益，从而达到需要的补偿值。

4. 同时根据温度传感器检测到的环境温度变化来调整衰减值。

经过车载天线补偿器的损耗补偿，发射信号功率可以达到模块端输出功率上下浮动1dB之内，充分利用了WiFi模块自有射频性能，以保证通信质量和通信距离，为V2X通信提供了有效而稳健的承载通道。