一種基于IEEE80211p標(biāo)準(zhǔn)的多天線車載網(wǎng)絡(luò)通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車載網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，設(shè)及一種基于IE邸802. lip標(biāo)準(zhǔn) 的多天線車載網(wǎng)絡(luò)通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通通行能力滿足不了日益增長(zhǎng)的交通需求，交通擁 堵、交通事故、環(huán)境污染及能源短缺已成為世界各國(guó)面臨的共同問題。最初解決交通問題的 方法是大規(guī)模擴(kuò)建交通基礎(chǔ)設(shè)施。然而，由于±地、岸線等資源的日益緊張，用于基礎(chǔ)設(shè)施 擴(kuò)建的空間越來越小。因此，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System, IT巧 應(yīng)運(yùn)而生。ITS是對(duì)通信、控制和信息處理技術(shù)在交通系統(tǒng)中集成應(yīng)用的統(tǒng)稱。交通通信系 統(tǒng)作為通信技術(shù)在ITS中的具體應(yīng)用，是在傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，在車輛上應(yīng)用先 進(jìn)的無線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交通信息化、智能化的手段。通過發(fā)展交通通信系統(tǒng)，可W有效填 補(bǔ)交通系統(tǒng)中車輛缺乏溝通能力的空白，從而實(shí)現(xiàn)車輛對(duì)道路環(huán)境的感知，W及行人和控 制中屯、對(duì)車輛運(yùn)行狀態(tài)的感知。
[0003] 然而，交通環(huán)境的復(fù)雜多變性引起反射環(huán)境的變化，直接導(dǎo)致信道時(shí)延和各到達(dá) 徑分布的變化，并引起信道的大尺度衰落時(shí)變。同時(shí)，交通車載終端的移動(dòng)性和不確定性直 接產(chǎn)生信道的小尺度衰落時(shí)變。作為確保交通安全高效的重要手段，交通通信對(duì)通信可靠 性有著極高的要求，該要求與交通信道特殊性的矛盾決定了研究交通通信是一項(xiàng)急迫而又 有挑戰(zhàn)性的工作。
[0004] DSRC是一種專口用于支持車與車（Vehicle-to-Vehicle，V2V) W及車與路 (Vehicle-to-InfrastrucUire, V2I)通信的車載安全應(yīng)用的無線通信技術(shù)。在高速移動(dòng)的 車載環(huán)境下除了要提供傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，最主要的是要傳送實(shí)時(shí)的安全與管理消息，W 提高車輛運(yùn)行的安全性。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過V2V和V2I通信，可為車輛廣播路面信息，提供 自適應(yīng)導(dǎo)航等，保障了車輛行駛的安全性。
[0005] 美國(guó)、歐洲和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，劃分了相應(yīng)頻段。2004 年，IE邸?？诔闪⒘塑囕v通信環(huán)境下的無線接入（Wireless Access in the Vehi州lar 化viro皿ent，WAVE)工作組，802. lip協(xié)議主要負(fù)責(zé)物理層及MAC層，而IE邸1609則主要 規(guī)定了相應(yīng)的高層協(xié)議。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)規(guī)定5. 9GHz頻段上分配了 75MHz?？谟糜?DSRC，其交通管理部口預(yù)測(cè)基于DSRC的車聯(lián)網(wǎng)通信將能夠有效減少交通事故，提高公共交 通安全。
[0006] 我國(guó)目前還沒有制定公布智能交通無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)研究正在積極的開展 進(jìn)行中。國(guó)際上車載通信的研究熱點(diǎn)集中在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IE邸802. lip協(xié)議的研究。IE邸 802. lip是由IE邸802. 11標(biāo)準(zhǔn)修改擴(kuò)充的通信協(xié)議，主要用于車載電子無線通信，W支持 高速移動(dòng)環(huán)境中車與車、車與路邊單元進(jìn)行通信。
[0007] IE邸802. lip通過在物理層上擴(kuò)大數(shù)據(jù)帖的保護(hù)間隔，使得可容忍均方根時(shí)延更 大，運(yùn)樣可W支持更高移動(dòng)速度。然而，IE邸802. lip的數(shù)據(jù)速率最高為27Mbps，相對(duì)于 802. lla/g的54Mbps減半，運(yùn)一數(shù)據(jù)速率對(duì)于國(guó)外車輛通信主要傳輸安全消息和一般數(shù)據(jù) 服務(wù)來說基本夠用，但對(duì)于我國(guó)交通現(xiàn)狀W及發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)樣的原始數(shù)據(jù)速率顯然不夠。
[0008] 另外，為了提高車輛出行的安全性W及道路的通行能力，交通信息的準(zhǔn)確傳遞及 實(shí)時(shí)交互也是交通通信網(wǎng)絡(luò)的必然需要。提升信息傳遞可靠性和數(shù)據(jù)傳輸速率已成為迫切 的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了提升智能交通無線通信信息傳遞可靠性和數(shù)據(jù)傳輸速率，本發(fā)明提供一種基 于IE邸802. lip標(biāo)準(zhǔn)的多天線車載網(wǎng)絡(luò)通信方法，其具體的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種基于IE邸802. lip標(biāo)準(zhǔn)的多天線車載網(wǎng)絡(luò)通信方法，包括W下步驟：
[0011] 步驟一、在作為發(fā)送端和接收端的車載節(jié)點(diǎn)/路側(cè)節(jié)點(diǎn)上分別安裝多根天線，組 成多天線車載網(wǎng)絡(luò)；
[0012] 步驟二、發(fā)射端對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼處理；
[0013] 步驟Ξ、利用ΜΙΜΟ雙選信道，進(jìn)行信號(hào)的無線傳輸；
[0014] 步驟四、接收端合并各個(gè)天線上接收到的信號(hào)來聯(lián)合檢測(cè)信號(hào)；
[0015] 步驟五、接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼處理。
[0016] 其中，步驟Ξ中，所述的ΜΙΜΟ通信技術(shù)為空分復(fù)用技術(shù)或空時(shí)編碼技術(shù)或空域調(diào) 制技術(shù)：
[0017] 1)采用空分復(fù)用技術(shù)，在發(fā)射端，高速率的數(shù)據(jù)流被分割為多個(gè)較低速率的子數(shù) 據(jù)流，不同的子數(shù)據(jù)流在不同的發(fā)射天線上在相同頻段上發(fā)射出去；如果發(fā)射端與接收端 的天線陣列之間構(gòu)成的空域子信道足夠不同，即能夠在時(shí)域和頻域之外額外提供空域的維 度，使得在不同發(fā)射天線上傳送的信號(hào)之間能夠相互區(qū)別，因此接收機(jī)能夠區(qū)分出運(yùn)些并 行的子數(shù)據(jù)流，而不需付出額外的頻率或者時(shí)間資源；所述空間復(fù)用技術(shù)在高信噪比條件 下大大提高信道容量；
[0018] 2)采用空時(shí)編碼技術(shù)，在空間域和時(shí)間域兩個(gè)維度方向上對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼一一在 不同時(shí)刻、不同天線上發(fā)射數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，從而利用時(shí)間和空間分集W提高數(shù)據(jù)傳輸可 靠性的編碼；該技術(shù)空間上采用多發(fā)多收天線的空間分集來提高無線通信系統(tǒng)的容量和信 息率；時(shí)間上把不同信號(hào)在不同時(shí)隙內(nèi)使用同一個(gè)發(fā)射天線，在接收端進(jìn)行分集接收；
[0019] 3)采用空域調(diào)制技術(shù)，將要發(fā)射的信息比特調(diào)制成兩個(gè)部分一一信號(hào)星座圖和發(fā) 射天線的序；即在某一時(shí)刻，只有部分發(fā)射天線激活，接收端通過信道信息判斷出是哪個(gè)或 哪些發(fā)射天線被激活，W此解調(diào)出空域調(diào)制的信息比特。
[0020] 進(jìn)一步，步驟二中，編碼處理過程如下：
[0021] 1)編碼：在發(fā)送端，采用卷積編碼方式（碼率），發(fā)送信號(hào)經(jīng)過信道編碼器W后傳 輸比特?cái)?shù)變?yōu)橹暗膬杀叮?br>[0022] 2)打孔：采用打孔器對(duì)編碼后的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行打孔，得到相應(yīng)的編碼速率；若經(jīng) 過打孔W后比特?cái)?shù)不是數(shù)據(jù)子載波48的整數(shù)倍，在打孔后的比特序列后填充比特；
[0023] 3)交織器處理：采用交織器進(jìn)行信號(hào)處理；
[0024] 4)調(diào)制器處理：調(diào)制器對(duì)經(jīng)過交織器后輸出的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，采用的調(diào)制方 式從 BPSK、QPSK、16QAM 和 64QAM 中選擇；
[00巧]5)導(dǎo)頻插入：導(dǎo)頻插入模塊在第-21、-7、7和21個(gè)子載波處插入4個(gè)導(dǎo)頻，用于 相位跟蹤；
[002引 6) IFFT處理：采用IFFT模塊，進(jìn)行(FDM調(diào)制；
[0027] 7)插入保護(hù)間隔W及前同步碼：在IFFT之后插入保護(hù)間隔W及前同步碼。
[0028] 進(jìn)一步，步驟五中，解碼處理過程包括信道解碼器、解打孔器、解交織器、解調(diào)器、 FFT、去除保護(hù)間隔模塊和同步模塊，上述過程為發(fā)送端編碼處理過程的逆過程。
[0029] 此外，步驟五中，解碼處理過程還包括糾正頻偏、時(shí)偏、相位旋轉(zhuǎn)，并且進(jìn)行信道估 計(jì)W及信號(hào)檢測(cè)。
[0030] 本發(fā)明所提供的一種基于IE邸802. lip標(biāo)準(zhǔn)的多天線車載網(wǎng)絡(luò)通信方法，具有W 下優(yōu)點(diǎn)：
[003。 本發(fā)明在現(xiàn)有IE邸802. lip標(biāo)準(zhǔn)體系下，結(jié)合ΜΙΜΟ技術(shù)，在不增加系統(tǒng)帶寬的前 提下，有效增大系統(tǒng)容量和頻譜利用率，使系統(tǒng)對(duì)高速運(yùn)行的車輛進(jìn)行快速的信息采集和 信息傳遞，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛及道路情況的有效監(jiān)測(cè)及合理的調(diào)度，有效提高通信可靠性，實(shí) 現(xiàn)大的交通通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量的準(zhǔn)確高效傳輸，為交通管理部口 W及路上車輛提供可靠的交 通信息和路況信息。
[0032] 通過本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)智能交通通信網(wǎng)絡(luò)中交通信號(hào)的高速可靠傳遞，保障交通安全， 提高交通運(yùn)輸效率，緩解交通擁堵，提高路網(wǎng)通行能力，降低能源消耗。
【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中一種多天線車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送端物理層示意圖。
[0034] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中一種多天線車載網(wǎng)絡(luò)的接收端物理層示意圖。
[003引 圖3是本發(fā)明中實(shí)施例1中Ξ種ΜΙΜΟ技術(shù)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種基于ΙΕ邸802. lip標(biāo)