联网汽车中无线共存与干扰技术挑战和解决方案

尽管实施基于车辆对车辆 （V2V）、车辆对基础设施 （V2I）、车辆对基础设施 （V2I） 的应用程序的复杂性和成本不断增加，但汽车电子制造商必须成为出色的杂耍者，以保持互联汽车革命向前发展- 行人 （V2P）、车对网络 （V2N）、车对电网 （V2G）、车对家 （V2H），以及最终的车对万物 （V2X） 通信。

世界正在以多种方式融合，技术应用之间的界限正在消失。技术融合的一个很好的例子是汽车行业。从电动汽车 （EV） 到混合动力汽车 （HEV），我们不仅看到能源技术越来越多地用于为汽车提供燃料的更高效电池，而且随着汽车电气化，我们看到各种通信技术的指数级集成创造了互联汽车。这种复杂性的增加给汽车行业带来了新的挑战，汽车行业必须在兼顾成本的同时跟上对安全性和便利性不断提高的期望。

远程信息处理和保持联系

让我们仔细看看汽车和通信技术的融合。在 1970 年代，电话是有绳的并带有旋转拨号盘。如果发生家庭紧急情况并且您正在路上，那么您可能要等到回家或使用固定电话到达已知目的地后才能有帮助。今天，您可以回复一位家庭成员发给您汽车的快速信息，要求您在回家的路上取一盒牛奶。保持通信不仅已成为必需品，而且提供技术以帮助人们在旅途中保持联系也是强制性的。

远程信息处理是一项帮助引领联网汽车革命的日益重要的技术。在世界范围内，电信与信息技术的集成使用发展如此迅速，以至于出现了各种挑战，不仅要制定全球行业标准，还要确保提供适当的设计和测试解决方案。这将在驾驶员开车之前提供足够的安全网检查。

远程信息处理应用包括使用无线技术，如 802.11p（也称为专用短程通信 （DSRC））和蜂窝技术，实现车辆和基础设施之间的 V2V、V2I、V2N 和 V2X 通信。汽车行业关于联网汽车未来的一个有趣讨论领域是，蜂窝通信在 V2V 和 V2X 中的作用越来越大，而现成且经过验证的 802.11p DSRC 解决方案利用了未经许可的频谱。蜂窝 V2X 的两个示例是 LTE-V（3GPP 第 14 版）和 5G，后者的目标是 1 毫秒延迟、99.9% 的可靠性和比 4G 快 100 倍的数据速率，并将带来好处以及设计和测试挑战汽车行业。

欧盟委员会宣布了一项法规，要求从 2018 年 4 月起，所有新车都配备紧急呼叫 （eCall） 模块，以便在发生严重事故时，车载系统 （IVS） 可以将紧急情况报告给通过 eCall 平台的公共安全应答点 （PSAP）。其他政府也有或将有类似的法规来挽救车祸中的生命。例如，俄罗斯已经在运营其 ERA-GLONASS 平台。

然而，在更日常的基础上，远程信息处理为驾驶员和乘客提供了许多便利。例如，当他或她最喜欢的食品和饮料连锁店在附近时，可以通知饥饿的司机——这一发展为车载广告开辟了一个全新的细分市场，从咖啡馆到诊所。

在其他应用中，一些原始设备制造商 （OEM） 已经通过让车辆自动传输有关故障或潜在故障的诊断信息，为其客户提供增值的远程信息处理服务。这些预防性维护通知提醒驾驶员避免道路上可能发生的车辆熄火。一些高端汽车 OEM 还为紧急情况提供第三方支持或私人 eCall 服务，除了政府监管或公共 eCall 之外，还能够深入了解此类细节。例如，欧盟委员会规定的 eCall 传达了一组最小数据 （MSD），其中包括车辆类型、车辆识别号 （VID）、车辆推进存储类型（例如，汽油箱、柴油箱、压缩天然气等），时间、地点、方向等等。私人 eCall 系统可以提供额外的详细信息，例如道路车道、英里/公里标记、车辆颜色、车牌、型号等。这些是可以提高救援人员效率的重要信息包，随着所涉及的技术变得更加经济和消费者期望的提高，中低档车辆采用此类远程信息处理应用只是时间问题。

技术挑战和解决方案

所有车辆中远程信息处理应用的快速增长已经开始对设计和测试提出挑战。在联网汽车工程师面临的众多设计和测试挑战中，三个主要障碍包括干扰、衰落和 eCall 验证。

随着越来越多的无线技术在远程信息处理单元中实施，一个常见问题将是远程信息处理单元之间的共存和干扰。例如，2G/3G/4G 蜂窝、WLAN （a/b/g/n/p/ac/ax）、蓝牙和 GNSS 技术都被集成到单个收发器模块中，因此产生了指数级的增长。测试复杂性的增加（图 1）。

【图1 | 是德科技信号生成和分析解决方案通过捕获、分析和回放信号来验证多种无线信号格式之间的干扰。］

联网汽车设计人员必须克服的另一个挑战是如何在移动性导致的衰落条件下验证车辆通信的性能。例如，IEEE 802.11p 标准规定了用于模拟场景的衰落条件的 DSRC V2V 无线电信道模型，包括农村视距 （LOS）、城市接近视距、街道交叉非视距 （NLOS）、高速公路视距和高速公路 NLOS（图 2）。

【图2 | Keysight Signal Studio 和信号发生器提供信道衰落仿真和验证。］

对于 eCall 和 ERA-GLONASS 设计和测试，Keysight E6950A eCall 一致性测试解决方案对 eCall 模块执行端到端功能和符合标准的一致性测试，并提供可选的音频性能分析。eCall 软件模拟 PSAP 并控制网络模拟器模拟蜂窝网络和信号发生器，提供 IVS 编译 MSD 所需的 GNSS 坐标。这种设置可以验证 IVS 调制解调器是否能够触发紧急呼叫、发送正确的原始 MSD 数据，以及独立于任何现实世界的移动网络与 PSAP 建立语音连接。

前方的路

随着汽车行业不断采用大量无线技术来帮助驾驶员连接各种信息网络，汽车电子 OEM 和制造商需要不断探索能够提供全面测试覆盖并确保连接完整性的新测试解决方案。最终，这将决定驾驶员（和车辆）每次旅行的质量和安全性。

审核编辑：郭婷