LTE-V2X主要的技术增强设计

采编：王林来源：互联网发布时间：2021-01-26 19:14:31

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高鸿股份从2012年即开展我国自主知识产权的C-V2X(LTE-V2X和NR-V2X)技术标准研究、产品开发和市场推广工作,拥有完整的车路协同解决方案及端到端产品系列。高鸿股份产品涵盖基于集团自研芯片的系列模组、车载终端(OBU)、路侧终端(RSU)、C-V2X云控平台、CA安全认证解决方案等;高鸿股份C-V2X专家团队,可为业界提供C-V2X技术咨询、技术培训及测试联调等全流程服务。高鸿股份期待与产业链上下游协同合作,共同推动C-V2X在中国乃至全世界范围内的产业化落地。

依托集团在LTE-V2X领域的积累,大唐高鸿开展C-V2X(包括现阶段LTE-V2X以及后续5G NR V2X)技术预研、产品开发和市场推广工作,为业界提供一流的技术、产品和解决方案,并与产业链上下游厂商合作,推动C-V2X在中国乃至世界范围内的产业化落地。

针对V2X通信中节点高速移动、低时延高可靠传输需求等问题，3GPP LTE-V2X主要的技术增强包括以下方面。

（1）子帧结构增强设计

LTE-D2D的通信设备通常为静止设备或低速移动设备，而LTE-V2X中，车辆移动速度较高，且可能工作在更高的频段。假设车辆相对移动速度为280 km/h，工作中心频点为6 GHz，信道的相干时间约为0.277 ms。LTE-D2D中1个子帧1 ms中有2列参考信号，相隔为0.5 ms。如果不对参考信号设计进行增强修改，高速移动和高频导致的多普勒效应频率偏移会对信道估计产生严重影响。因此LTE-V2X中重用LTE-D2D的解调参考信号（demodulation reference signal，DMRS）列结构设计，但是将1个子帧1 ms中的2列DMRS参考信号增加到 4列，使得导频密度在时域上有所增加，这样LTE-V2X的DMRS参考信号时间间隔为0.25 ms，能够有效处理典型高速场景高频段的信道检测、估计与补偿。LTE-V2X PC5接口的控制信道及数据信道的子帧结构如图 2所示。

图2 LTE-V2X PC5接口的控制信道及数据信道的子帧结构

（2）资源复用

考虑 V2X业务分组大小可能发生变化，LTE-V2X仍重用 LTE-D2D中的控制信息 SA（scheduling assignment，调度分配）来指示初传或重传的数据分组大小。LTE-V2X的PC5口直通通信中设计 SA指示的数据资源在同一个子帧进行传输，即同一子帧中的 SA和数据的资源池进行FDM（frequency division multiplexing，频分复用）方式的资源复用。同时，SA和数据的资源池也可以采用TDM（time division multiplexing，时分复用）方式进行复用。为进一步降低SA的信令开销，SA指示的资源粒度在频域可以划分为相同大小的子信道，数据传输可以使用一个或多个子信道。LTE-V2X资源池配置的频域指示如图3所示。

图3 资源池配置的频域指示方法

（3）资源分配机制

考虑到V2X业务的周期性，为了减少空口信令开销，LTE-V2X直通通信的PC5接口采用了一种全新的分布式资源分配方案：感知（sensing）+预约的半持续调度（semi-persistent scheduling，SPS），如图4所示。该方案充分利用V2X业务的周期性特点，一方面通过发送节点预约周期性的传输资源来承载待发送的周期性V2X业务；另一方面由于发送节点预约资源的周期性重复，有助于接收节点进行资源状态感知和冲突避免，提高了资源利用率，提升了传输可靠性。

图4 LTE-V2X PC5接口的“感知+预约的半持续调度”机制时序

（4）同步机制

LTE-D2D系统中，基站作为同步源，蜂窝覆盖内节点与基站同步，部分覆盖节点可以收到蜂窝覆盖内节点转发的同步信号，因此部分覆盖节点将蜂窝覆盖内节点的同步信息向覆盖外节点转发。LTE-V2X系统中，由于LTE-V2X通信节点支持GNSS（global navigation satellite system，全球导航卫星系统）模块，可以直接获得可靠GNSS信号的节点，由于定时和频率精度较高，可直接作为同步源为周围节点提供同步信息。如果在LTE-V2X与 LTE等蜂窝系统共享载波时，LTE-V2X直通通信的发送信号可能对蜂窝网络的上行造成干扰，在该场景下仍考虑以基站作为同步源，基站还可通过广播的方式将基站与GNSS的时间偏差通知给UE（user equipment，用户设备）进行调整补偿。因此在LTE-V2X中有GNSS、UE自同步和eNode B（evolved node B）3种同步源，由基站配置同步源和同步方式，覆盖外采用预配置方式确定同步源，以便实现全网统一的同步定时。