用於車輛與環境通訊時進行信道估計的方法及為此設置的通訊設備的製作方法
2023-10-17 14:57:39 2
用於車輛與環境通訊時進行信道估計的方法及為此設置的通訊設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於在車輛與環境通訊時進行信道估計的方法和相應設置的通訊設備，其中由車輛與環境通訊的參數生成影響車輛與環境通訊的環境的模型，並且用於環境的模型的質量通過在模型中所使用的參數的收斂來確定。提出的是，監測參數在模型中的收斂過程，並且由參數的收斂過程倒推出環境。
【專利說明】用於車輛與環境通訊時進行信道估計的方法及為此設置的通訊設備
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種用於車輛與環境通訊(C2X通訊)時進行信道估計的方法，在該方法中由車輛與環境通訊的參數生成影響車輛與環境通訊的環境的模型，其中用於環境的模型的質量通過在模型中所使用的參數的收斂(Konvergenz )來確定。
【背景技術】
[0003]在數字傳輸系統中首先數字調製要傳輸的數據。這也稱為Symbolmapping (符號映射)。在脈衝成形濾波器中生成時間連續的基帶信號。在信號通過實際的傳輸信道傳輸之前，基帶信號變換為所謂的帶通信號，例如藉助正交調製器。
[0004]在接收器方面通過相應的正交解調器將接收信號反向變換回基帶信號，其中在反向變換器後可以跟隨有確定的抗幹擾機構。
[0005]傳輸信道通過系統的物理通訊屬性來確定。因此發射信號可以通過適當地選取傳輸和調製方法來最優地與信道的屬性相匹配，該屬性被接收器和發射器的環境所影響。在接收器一側則經常進行所謂的信道估計，以便可以補償由於傳輸信道而出現的扭曲。為此在發射器中經常在數據流中插入參考信號，接收器通過其獲得關於信道傳輸功能的信息。從該信息出發，則可以根據模型估計信道傳輸功能。已知的信道估計方法生成環境的模型，其中來自通訊的信息自身被使用。
[0006]由DE 102 56 620 Al已知了設計為環境傳感器的雷達系統，其不但具有用於探測的方法而且具有用於數據傳輸的方法，其中當對傳感和數據傳輸使用不同的頻率範圍時可以同時運行這些方法。而這樣具有的優點是，可以大量地使用不但用於數據傳輸而且還用於探測的相同硬體。但是所必需的是必須分別被單獨控制和分析的各種測量。
[0007]在WO 2006/073691 A2中說明了一種可能性，在其中通過分析在兩個車輛間的通訊信道獲得關於兩個車輛間的相對距離的信息。為此考慮當前的或者在模型中算出的發射功率以及接收的發射強度，其中接收器基於自由的無線傳輸的模型由發射功率和接收的發射強度測定距離。其必然地以在不同的通訊夥伴間的通訊為前提。附加地可以考慮衛星定位系統用於改善對相對距離的確定，其中利用衛星定位系統確定車輛間的傳輸信道上的傳輸損耗，並且應用到沒有衛星定位系統的車輛上，以便為在同一個車輛設備組中的車輛改善距離估算。這裡也必須使用可選擇的傳感器，以便獲得對環境的估算。
【發明內容】
[0008]因此本發明的目的在於，提出一種由通訊自身推斷出環境參數的可能性。
[0009]該目的根據本發明通過具有權利要求1的特徵的方法和相應設置的通訊設備來實現。此外特別提出，監測參數在用於環境的模型中的收斂的過程，並且由參數的收斂過程倒推出環境。[0010]這樣利用本發明，即在模型中用於進行信道估計的參數在傳輸信道在其中作為所述信道保持不變的無線電技術的環境中收斂成一個確定的數值，也就是說一旦發現該參數，則其在較小的邊界內不再改變。當所發現的、以無線電技術對傳輸模型化的模型與實際的給定條件良好地相匹配時，這種情況特別適合。因此用於信道估計的模型的參數的收斂過程允許推斷出接收器的實際的環境，以使得車輛與環境通訊的介質在一定的界限內可以用作車輛的環境傳感器、或更通常地是車輛與環境通訊的接收器的環境傳感器。
[0011]根據本方法的一種優選的實施方式提出，在方法中使用用於信道估計的多個模型，其中每個模型對應一個典型的環境，在該模型的這個環境中特別好地描述了無線電信道。因此在這種模型中參數表示出特別好的收斂特性，也就是說其時間上經過一個預定的合理的分析時間段是基本恆定的。基於在至少一個模型的參數的收斂，則可以選取適當的模型，並且以此測定在環境傳感器意義上的接收器的環境。
[0012]在提出的方法的合理實施方式中，用於參數的收斂可以根據本發明被分析用於多個對應於不同環境的各種用於信道估計的模型，其中選取收斂最好的模型、也就是說參數在該模型中當前在被監測的時間間隔中改變最小。這樣的選取不但適於測定確定C2X通訊的參數，也適於測定在環境傳感器意義上的通訊成員的環境。
[0013]為達到信道估計的整體穩定的特性，可以根據本發明提出，特別是在對於信道估計的模型的一個轉換之後，在實現用於信道估計的模型的另一個的轉換之前，參數的收斂的過程配有必定被超過的滯後值或閾值。通過預定滯後值或閾值，在接收器的、對無線信道產生影響的環境中僅僅改變較小時，能以簡單的方式避免用於信道估計的估算器或模型的過強的波動以及進而過於頻繁和快速的變換。
[0014]在對上述方法的補充或變型中也可以把用於信道估計的參數的收斂的過程分類，其中每一類對應一個數值，由該數值得出，是否必需對信道估計的模型進行轉換，並且如果是的話，必需轉換成信道估計的哪個模型。因此在最優的信道估計的情況下該分類表明，轉換不是必要的。根據收斂程度能以這種方式預定，當證明收斂整體上不是最優時應該轉換成哪個其他的模型。也就是表明，在環境典型地改變時，參數或其收斂特性表示了相應的特性的改變，這種相應的特性可以取決於並且相應地對應於環境的改變類型。以這種方式可能的是，通過適當的分類進行已經有針對性的、用於改變模型的規定，而不必一定檢測其他的模型。通過這種分類，其根據本發明除了基於分析收斂特性由多個不同的模型進行選取以外也可以在每個模型中實現，原則上也可能的是，將對收斂的分析限制在僅僅一個模型上，並且因此節省運算時間，並且相應地更低成本地實現運算單元。
[0015]此外可能的是，在信道估計的模型進行轉換後，利用來自在前的信道估計和/或車輛與環境通訊的數據來優化用於進行信道估計的新模型，其中，從中選取出數據用於優化的時間段可能取決於模型地可參數化。合理的是，對於考慮這些數據的時間數量級可以從在秒直至分鐘的範圍內，其中也可以特別根據收斂中的變化的時間常數測定該持續時間。
[0016]此外為了改善該方法還可以提出，在選取用於信道估計的模型後，該模型實現在粗略的環境傳感技術意義上對環境粗略地估算，在信道估計的模型內部實現對參數的詳細分析，以便達到對環境進一步的詳細說明。這例如根據本發明由此實現，即確定的參數情況對應於確定的典型環境特徵。在此也可以在詳細分析意義上分析參數的收斂曲線的斜率或曲率。
[0017]根據本發明可能的是，單獨測定每一個模型的參數的收斂的過程，或者將所有或一些參數的收斂的過程概括成總體或部分收斂。概括成部分或特別是總體收斂的優點是，使方法更容易執行並且需要較少的計算量。與此相反，分別單個地在參數的收斂特性方面考慮多個不同的參數允許對環境進行由於特別是細節一致而更好的映射。
[0018]根據本發明，為了分析參數的收斂的過程，可以對這個參數的現有數值、可能在構成其絕對值的映射之後求對數，並且利用不同的平均時間常數求平均，其中由參數的數值和不同的平均值產生各一個差值，並且分析在差值中的符號轉換或過渡。例如為此利用具有不同的平均時間常數的三個不同的平均值濾波器。由分析的結果得出可能的是，選取適於信道估計的模型。
[0019]最後本發明涉及一種用於車輛與環境通訊(C2X)的通訊設備，其具有在車輛與環境通訊中用於發射和/或接收通訊信號的發射器和/或接收器以及設置用於進行這種通訊的運算單元，其中在運算單元中也執行用於進行信道估計的方法。為了由信道估計、也就是說傳輸信道的物理屬性也獲得關於車輛與環境通訊的接收器的環境的信息，根據本發明提出，在運算單元中用於進行信道估計所規定的方法被完全地或部分地執行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]本發明的其他的優點、特徵和應用可能性由下面的實施例的和附圖的說明得出。因此對於自身或以任意組合的形式的、所有說明的和/或圖解示出的特徵構成本發明的內容，也與其在權利要求或對其引用中的概括無關。
[0021]其示出:
[0022]圖1是不同模型A，B，C和D的參數關於時間的收斂特性，
[0023]圖2是一個模型的不同參數a，b，c關於時間的收斂特性以及由這些參數概括出的關於時間的總收斂，
[0024]圖3是根據第一實施方式用於執行根據本發明的方法的流程圖，
[0025]圖4是根據第二實施方式用於執行根據本發明的方法的流程圖，以及
[0026]圖5是用於根據本發明對參數的收斂特性進行可能的分析的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]為改善在無線電通訊中的傳輸質量，特別是也在例如藉助根據IEEE802.1lp標準的自動 WLAN 以及如根據 IEEE802.la/b/g/n/…的 WLAN，GPRS, EDGE, UMTS, LTE, WiMax,Bluetooth, ZigBee或鑰匙無線電(SchlUsselfunk)RKE的其他通訊系統的車輛與環境通訊中的傳輸質量，通常使用所謂的信道估計方法，其將傳輸信道的物理屬性模型化，以便可以為無線電傳輸測定最優的設置。
[0028]這些模型使用參數，這些參數根據模型對於相應的環境的匹配來更好地或更壞地被收斂或收斂，也就是說其在經過確定的監測時間段保持恆定(好的收斂)或變化(差的收斂)。
[0029]在圖1中示出一個參數對於不同模型A，B，C和D的收斂，它們在無線電通訊中通過接收器測定， 其中模型A，B，C和D將接收器的不同環境符號化。環境例如可以是城市、空曠的田野、隧道或類似地點。
[0030]這樣表明，總的來說，模型B的參數在最初還較差的收斂後收斂地最好，這是因為收斂曲線隨時間增加而變得平緩。另外示出被關注的是曲線的時間導數(d/dt)。如果這裡不能得出顯著地變化，那麼參數收斂。類似情況適於模型C，其中曲線在此也隨時間增加而更加傾斜一些。模型A在關注時間段內受到較強的波動，並且模型D隨時間增加導致顯著的發散。
[0031]這裡也將例如通過對各種發散曲線經過該時間的斜率進行分析來對發散特性進行分析，其中儘可能低的斜率表現出特別好的收斂性。
[0032]在當前情況中，因此將模型B選取作為收斂最優的模型，並且不但考慮用於確定在車輛與環境通訊中的設置而且考慮用於識別發射器的環境。
[0033]如果模型具有多個參數，則可以單獨對於每個參數進行這種分析，其中然後預定單個參數的適當的加權，以便選取總體上最優的模型。
[0034]圖2示出與此不同的實例，其中一個模型的不同參數a，b和c被概括成對於整個模型的總收斂。如果在該模型中使用多個參數，那麼根據圖1將對於每個不同的模型A，B，C和D得出這種總收斂。
[0035]在圖3中提出用於執行根據本發明的方法的可能性，其中在通訊設備的運算單元中執行用於進行信道估計的方法，其中並行研究用於多個不同模型的收斂，類似地如圖1所示，選取那個收斂最好的模型。對此確定每一個模型的收斂並且測定這個收斂最好的模型。接著考慮將這個模型不但用於在通訊中測定最優的設置而且用於測定環境，並且其因此也用作根據本發明的環境傳感器。
[0036]一旦選取這個模型，可以通過關注總參數或者每個單個參數以及其收斂進行進一步的詳細說明。例如可以通過確定的參數的收斂推斷出城市的建築高度或類似物。
[0037]接著在從多個預定的模型對一個模型的選取中進行這種詳細說明，對於這些模型分別計算收斂。這種方法是相對耗費計算的並且也可以通過下面參照圖4說明的方法來替代。
[0038]在這種情況下只測定傳輸信道的正好用於進行信道估計的模型的收斂，其中實現對收斂的分類，該收斂可以逐個模型地相區別並且可以包括收斂曲線的變化性、斜率或其他的標準。由這種分類推導出，該模型最好地描述了在傳輸信道中的瞬間傳輸特性。可以得出的是，當前的模型已經包括了該最佳的說明，從而已經優選地說明了該環境。在沒有優選地說明環境時，基於對這個或這些參數的分類，可以直接選取適當的新模型。
[0039]接著也可以在這種方法中根據對參數的收斂的詳細分析來進行對環境的詳細說明。
[0040]圖5示出用於分析參數的收斂過程的可能性。由此獲取參數的單個數值的曲線，其中參數的每個獲取的數值作為輸入參量I傳遞給分析示意圖2。為此輸入參量在示出的實例中經過三種不同的運算，這些運算分別由該輸入參量出發。在第一步驟中，然而這是可選擇的，進行輸入參量的絕對值生成3。接著進行對絕對值求導數4。
[0041 ] 接著在平均值生成中對由參數的曲線中求導得出的數值求平均，其中利用平均值濾波器「 1」、「ΤΡ1」和「TP2」以使其處於不同長度的平均時間段。
[0042]然後在運算單元6中構成了在當前的曲線與來自不同的平均值濾波器「1」、「ΤΡ1」和「TP2」的平均值之間的差值，並且這些差值作為差值el，e2和e3在分析器7中被分析，該分析器可以一起集成在運算單元6中。為此特別確定用于衡量收斂的過渡或符號轉換。由這些信息出發在模型選取8中選取適於信道估計的模型(模型1，模型2，模型3)。
[0043]通過求對數的數值的平均值生成以及分別在這些具有不同平均時間常數的數值和參數的當前曲線的之間的差值形成，可以以技術簡單的方式推導出特別適合於模型選取的規則。
【權利要求】
1.一種用於在車輛與環境通訊時進行信道估計的方法，在所述方法中由所述車輛與環境通訊的參數生成影響所述車輛與環境通訊的所述環境的模型，其中所述環境的所述模型的質量通過在所述模型中所使用的所述參數的收斂來確定，其特徵在於，監測所述參數在所述模型中的所述收斂的過程，並且由所述參數的所述收斂的所述過程倒推出所述環境。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，為所述信道估計使用多個所述模型，其中每個所述模型對應一個典型的環境，並且基於在至少一個模型中的所述參數的所述收斂選取所述模型。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，用於所述參數的所述收斂同時被分析用於所述信道估計的多個所述模型，並且選取所述收斂最好的所述模型。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在實現對於所述信道估計的所述模型的另一個轉換之前，所述參數的所述收斂的所述過程配有必定被超過的滯後值和/或閾值。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，將用於所述信道估計的所述參數的所述收斂的所述過程分類，其中每一類對應一個數值，由所述數值得出，是否必須對所述信道估計的模型進行轉換，並且如果是的話，必須轉換成所述信道估計的哪個模型。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述信道估計的所述模型進行轉換後，利用來自在前的所述信道估計和/或所述車輛與環境通訊的數據來優化用於進行所述信道估計的新模型。
7.根據權利要求2至6中任一項所述的方法，其特徵在於，在選取用於所述信道估計的所述模型後，在所述信道估計的所述模型內部實現對所述參數的詳細分析。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，單獨測定每一個參數的所述收斂的所述過程，或者將所有參數的所述收斂的所述過程概括成總收斂。
9.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，對所述參數的所述收斂的所述過程求對數，並且利用不同的平均時間常數求平均，其中由所述參數的所述數值和不同的平均值產生各一個差值，並且分析在所述差值中的符號轉換或過渡。
10.一種用於車輛與環境通訊的通訊設備，具有在所述車輛與環境通訊時用於發射和/或接收通訊信息的發射器和/或接收器以及設置用於進行所述通訊的運算單元，其中在所述運算單元中也執行用於進行信道估計的方法，其特徵在於，在所述運算單元中執行根據權利要求1至9中任一項用於所述進行信道估計的所述方法。
【文檔編號】H04B17/00GK103477577SQ201280018990
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月7日 優先權日:2011年4月18日
【發明者】馬克·門策爾, 西格哈德·施雷布雷爾, 烏爾裡希·施特林 申請人:大陸汽車有限責任公司