如何确保C-V2X性能

C-V2X 技术如何推动自动驾驶实现更高水平的自主操作？

引言

自动驾驶汽车 (AV) 之所以能够实现全自动驾驶，主要依靠能够增强态势感知能力的技术：观察、预测并自动采取行动。新问世的蜂窝车联网 (C-V2X) 作为一种无线链路，可以帮助开发人员实现更高水平的自主操作。然而，由于 C-V2X建立在不断演进的 3GPP标准之上，同时有许多监管机构负责监督汽车行业，因此测试要求也在不断发生变化。不同的国家/地区对 V2X 通信有不同的标准，因此想要符合全球和地区性标准仍然有很大难度。

本文介绍了 C-V2X 在实现自动驾驶方面发挥的作用、与汽车行业相关的 3GPP 标准版本以及智能交通系统(ITS) 的分层体系结构，为您应对标准一致性的挑战奠定了基础。在推荐与持续变化的 C-V2X 要求同步演进的解决方案之前，我们将先回顾一下多个地区的不同使用场景。

该解决方案除了支持射频、协议和应用层测试之外，其底层平台还必须支持 5G NR V2X 的未来版本。这将确保 C-V2X 性能并满足 2021 年度的一致性要求，同时让您专注于加快部署那些能够支持高级 AV 功能的技术。

C-V2X 在实现自动驾驶方面的作用带给社会的好处

蜂窝 V2X 将互联自动驾驶汽车 (CAV) 的概念带到了汽车行业。CAV 是一项关键技术，也是一次重大的技术进步，将影响和重塑人类未来的移动性和生活质量。当然，随着自动驾驶等级的提升，安全性会变得越来越重要。全世界每年有超过 100 万人死于道路交通事故，估计其中 98%的事故是由于人为失误造成的。通过 C-V2X 和 CAV 来消除或大幅减少人为失误有助于推动行业实现零死亡甚至零事故！

另一个要考虑的关键因素是效率和其他环境目标。高效的交通系统可以缓解车辆拥堵，交通畅通了车辆的行驶时间就会缩短，从而最大限度减少总体碳排放。它的另一个优势是可以提高生活质量，因为过去需要专心致志驾驶车辆的司机现在可以将时间花在其他更有成效、更让人放松的活动上，例如清理电子邮件、追看热门电视剧，甚至花更多时间与家人或朋友通话。这样可以鼓励司机以及那些因为可能罹患身体损伤或残疾而无法驾车的人融入社会。得益于 C-V2X 和 CAV，这些人可以重获旅行自由，有机会重新融入社会、走亲访友或者是感受田园风光，而不是孤独地呆在家里。

非视距通信

可赋能车辆实现高度自动化的常见技术包括雷达、摄像头、视觉系统、激光雷达、超声波探测、3D 高清地图和精准定位功能。然而，随着 C-V2X（有时也可以称为 LTE V2X）的出现，非视距通信等增强功能将提升车辆的安全性，实现更高等级的自动驾驶。提供 360° NLOS（非视距）感知，可在夜间和恶劣气象条件下正常工作。

V2X 一词指的是“车辆对一切通信”，前缀字母 C 则表示该技术采用的是蜂窝通信。图中显示的几种不同通信模式可用于增强安全措施，实现更高的自动驾驶水平。

• 车辆对车辆 (V2V) —— 在车辆之间提供直接通信，彼此交换速度、位置和方向数据等信息，从而避免发生碰撞。
• 车辆对基础设施 (V2I) —— 在车辆与道路基础设施（如交通信号灯和道路标志）之间提供直接连接。
• 车辆对网络 (V2N) —— 在车辆与通信网络（如 5G、LTE 蜂窝信号塔和本地热点）之间提供双向连接。
• 车辆对行人 (V2P) —— 向行人、跑步者和骑行人提供直接通信，为他们提供安全和接近预警。

有了 C-V2X 之后，全互联系统的概念浮出水面，车辆可以与其他车辆、路侧基础设施以及移动网络进行交流，同时与周边的一切保持安全距离。C-V2X 让车辆变得更自动化、更可靠、更安全。前面讲过，车辆中已经采用了多种安全技术，例如雷达、激光雷达等。但是，C-V2X的加入以独特的方式融合并增强了这些技术的实用性。这些也已存在的技术适用于所谓的“视距”操作，也就是说，它们只与车辆前方的对象进行交互。C-V2X 使用射频蜂窝通信技术为车辆提供 360°非视距感知能力。这样可以为车辆提供急需的预警，用于探测和规避潜在的危险场景、隐藏的障碍物或其他事件。我们以下面这个场景为例进行说明：

当您的车辆接近十字路口时，横向车道有一辆车闯红灯，并且没有减速。您的车辆配备了C-V2X，接收到了即将发生危险情况的信号并自动开始刹车，从而为您留出充足的时间减速，以免与另外那辆车发生碰撞。这就是 C-V2X 的基础概念和优势。从本质上来看，它是一种信令或通信机制，在车辆与车辆之间或车辆与基础设施之间发送信息，为的是提高安全性，以及维持和改善整体生活质量。

适用于汽车和 C-V2X 物理层的 3GPP 标准版本

概述

C-V2X 分为两种模式：“直接模式”（也称为模式 4）和“基于网络的模式”（称为模式 3）。直接模式像使用 5.9 GHz ITS 频段的车辆对车辆 (V2V)、车辆对基础设施 (V2I) 和车辆对行人 (V2P) 通信一样进行直接通信，不用依赖任何网络。“基于网络的模式”则是蜂窝网络的一部分，使用移动通信网络专用的频段进行车辆对网络 (V2N)、基础设施对网络 (I2N) 和行人对网络 (P2N) 通信。一部分器件同时支持两种模式，但目前开发中的大多数器件只支持直接模式。

第三代合作伙伴计划 (3GPP) 这个术语代表了开发蜂窝通信协议的七个组织。3GPP 发布的每个版本标准均可追溯到新的协议和通信技术，例如 GSM、宽带 CDMA、2G、3G、4G (LTE) 和 5G。2015 年，适用于 C-D2D（器件对器件）的标准发布，该标准被视为 C-V2X 的前身。

第 14 版给出了 C-V2X 的定义，该版本对 C-D2D 进行了增强和改进，将可能产生多普勒频移的车辆环境和高速行驶状态纳入考虑。第 15 版包括 5G 以及对 C-V2X 的一些微小增强，第 16 版于 2020 年底开发完成，在侧链（或直接通信模式）中为 V2X 网络提供了 5G 新空口。如下所示，3GPP 已经发布了一系列版本的标准和增强功能，并计划在未来继续发布新版本，从而满足最新解决方案的需求，使其与不断变化的协议和规范完全保持同步。

ITS 堆栈（智能交通系统堆栈）和地区性差异

ITS 堆栈由多个元件组成，这些元件均在物理层之上。ITS 堆栈元件包括传输层、消息层和应用层，每一层都具有管理能力和安全性。尽管 C-V2X 的物理层是以蜂窝技术为基础，并且与 DSRC 等其他 “V2X”系统有区别，但 ITS 堆栈中的每一层都根据 SAE、ETSI、C2C 等标准得到重复使用并做出了适当调整。然而，上面几层的确存在地区性差异。ITS 层的地区性差异源于北美、欧洲和中国采用了不同的标准。无论每一层存在怎样的地区性差异，都能执行相似的功能，但产品设计必须考虑到产品销售地区适用的不同标准。此外，测试设备和测试标准也必须适应这些差异。

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