3GPP完成车联网第一版标准规范 重点V2V通信
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国际行动通讯标准制定组织3GPP于2016年9月26日宣布,
车联网V2X(Vehicle-to-Everything)第一版标准化规范制定完成。
这是在上周于美国新奥尔良召开的3GPP RAN会议上同意通过(RP-161919)。
此版V2X规范同时将列入预定2017年3月完成的Release14。
伴随物联网概念及自动驾驶汽车时代的来临,
3GPP借由LTE平台强化汽车用通信功能并扩展至新服务。
这些功能包括汽车之间(V2V)、汽车和行人之间(V2P)、
汽车和基础设施之间(V2I)的直接通信以及经由网络的通信。
但为赶上Release14的时程发布,
此次的规范把重点放在了车车间(V2V,Vehicle-to-Vehicle)通信。
据3GPP公布报导,V2V通信以Release12和Release13中包含的设备间
(D2D、Device-to-Device)邻近通信服务(ProSe,Proximity Services)为基础。
采用此次制定的D2D接口(PC5)后,可以实现250Kph的高速度和高密度。
PC5导入的内容,如下:
(1)首先,增加DMRS讯号于高Doppler处理与高达500kph及在高频相对速度
(5.9GHz ITS频带是主要目标),如图1所示的子帧结构。
为V2V子帧(subframe)增加了4个DMRS(Demodulation reference signal)讯号,
除了在最后的发送 - 接收周围讯号,允许在高速信道进行追踪。
Firstly, additional DMRS symbols have been added to handle the high Doppler
associated with relative speeds of up to 500kph and at high frequency
(5.9GHz ITS band being the main target). This results in the sub-frame
structure illustrated in Figure 1.
As illustrated the V2V sub-frame for PC5 interface has 4 DMRS symbols,
in addition to the Tx-Rx turnaround symbol at the end, allowing for better
tracking of the channel at high speed.
图1、V2V subframe增加4个DMRS讯号
(2)导入新调度分配与数据资源功能。
布置在图2所示并且被设计为提高高密度下的系统级性能,同时满足V2V的等待时间要求。
调度分配(SA或PSCCH)在各个时间使用特定的RB中的子信道发送。
与相关联的数据传输所述调度分配在同一子帧占据相邻的RB。
须注意的是,其中SA和相关联的数据传输于不相邻的RB是不一定发送的另一种变型,
这也是成为标准化规范。
Secondly, a new arrangement of scheduling assignment and data resources
has been agreed. The arrangement is illustrated in Figure 2 and is designed
to enhance the system level performance under high density while meeting
the latency requirements of V2V. Scheduling assignments (SA or PSCCH)
are transmitted in sub-channels using specific RBs across time. Data
transmissions associated with said scheduling assignments are occupying
adjacent RBs in the same subframe. Note that another variant where SA and
associated data transmissions are not necessarily transmitted on adjacent
RBs has also been standardized.
图2、导入新调度分配与数据资源功能
(3)导入了采用半持续调度(Semi Persistent Scheduling)方式的分散型调度技术。
这种技术可优化通过增强正在使用重叠资源发射机之间资源分离使用的通道,
可优化信道的使用。
Finally, for distributed scheduling (a.k.a. Mode 4) a sensing with
semi-persistent transmission based mechanism was introduced.
V2V traffic from a device is mostly periodic in nature.
This was utilized to sense congestion on a resource and estimate future
congestion on that resource. Based on estimation resources were booked.
This technique optimizes the use of the channel by enhancing resource
separation between transmitters that are using overlapping resources.
这些内容可以扩展到包括10MHz频段在内的不同频段。
3GPP列举了以下两种使用这种功能的结构:
(1)Configuration 1:通过在车车间通信中采用分散型调度技术,
实现V2V的调度和接口管理。利用全球导航卫星系统(GNSS)进行时间同步。
(2)Configuration 2:通过LTE方式无线基地台对V2V数据的调度和接口的管理
进行辅助。在这种情况下,采用一次无线资源分配只使用一个子帧的动态调度
(Dynamic Scheduling)方式。利用全球导航卫星系统(GNSS)进行时间同步。
图3、3GPP车联网第一版标准规范 重点V2V通信
由于以往 3GPP 皆是针对手持装置进行标准制定程序,
在 V2X 标准中除了原本的行人手持 式 UE 之外,另外有定义车用式的 UE,
此二种不同的 UE 在讯息发送频率以及电源消耗程度皆不同,
因此 SA2 要求 SA1 针对行人式的 UE 以及车用式的 UE 必须回复相关定义,
让 SA2 在进行 架构制定时才能针对不同类型的 UE 制定相对应的使用需求。
在先前的标准文件 TS22.185 已针对行人式 UE 以及车用式 UE 给过定义,
行人式 UE 配置有限容量的电池,并且需考虑移动速度较慢,
因此讯息的更新频率与传输功率不宜过高。而车用式 UE 则无电力使用需求考量,
考虑到一个路口可能会有数十个车用式 UE,因此车用式 UE 定义讯息最高更新频率
为每秒 10 次。
由于 LTE V2X 已于 2015 年 11 月完成研究议题制定,
并于 2016 年 1 月正式列入第 14 版本规范,
但因为现行的 LTE 架构对于讯息传递延迟时间与 UE 之间直接通讯能力皆无法支援,
难以达到 LTE V2X 规范的应用需求,例如:
LTE 架构下的讯息传递时间可能会超过 100ms 才能传 送完成,
且目前 LTE 规范尚未支援 UE 间直接通讯能力。
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