车辆通信系统中用于区分视线和非视线的方法和设备技术方案

实施方式包括在车辆通信系统的多径信道中识别视线LOS和非视线NLOS状况的设备和方法。提出了向接收节点配备双天线接收机。然后，所提出的解决方案使用两个天线上测量的信道估计的多径分量的第一集群以基于假设检验推导LOS/NLOS信道状况。

Methods and equipment used to distinguish line of sight and non line of sight in vehicle communication system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车辆通信系统中用于区分视线和非视线的方法和设备
本专利技术涉及一种在车辆通信系统的多径信道中识别视线LOS和非视线NLOS状况的设备和方法。
技术介绍
位置感知无线应用需要精确的定位方法。典型应用是在诸如车辆对一切(V2X)通信系统的车辆协作通信网络中从一个或多个基站对车辆进行定位。定位系统的一个挑战是通过识别信道是视线(LOS)信道还是非视线(NLOS)信道来成功减轻NLOS影响。实际上，由NLOS信道导致的延迟估计误差是影响定位的估计准确度的那些因素中最严重的一个。LOS信道可被理解为发送机在与接收机的视线中，而NLOS信道可被理解为发送机在与接收机的非视线中。在车辆通信系统中，已知定位方法使用三角测量技术，其基于两个或更多个节点之间的接收信号强度(RSS)、到达时间(ToA)、到达时间差(TDoA)或更一般地到达角(AoA)的测量。然而，已证明NLOS传播增大了RSS、ToA和TDoA测量误差，因此生成较大定位误差。为了避免NLOS对定位性能的影响，节点应该识别NLOS信道状况。因此，需要在LOS和NLOS信道状况之间进行区分以改进定位准确度。
技术实现思路
本专利技术提供了如所附权利要求中描述的一种在车辆通信系统的多径信道中识别视线LOS和非视线NLOS状况的设备和方法。本专利技术的特定实施方式在从属权利要求中阐述。本专利技术的这些和其它方面将从参照以下描述的实施方式的阐述显而易见。所提出的解决方案的另外的细节、方面和实施方式将仅作为示例参照附图来描述。在附图中，使用相同或相似的标号来识别相同或功能上相似的元素。附图中的元素仅是为了简单和清晰而示出，并且未必按比例绘制。附图说明[图1]图1是示例性车辆通信系统。[图2]图2是示出根据本申请的实施方式的设备的框图。[图3]图3是示例性信道冲激响应估计的图。[图4]图4是示例性最佳拟合曲线的图。[图5]图5是根据本申请的实施方式的方法的流程图。具体实施方式本专利技术的一般上下文是检测车辆通信系统的两个节点之间的无线电信道的视线(LOS)和非视线(NLOS)状况，其中一个节点在随机时间接收由另一节点发送的无线电分组。此外，需要仅使用所接收的无线电信号来执行检测，而无需对周围环境的任何先验知识。提出了为接收节点配备双天线接收机。然后，所提出的解决方案使用在两个天线上测量的信道估计的多径分量的第一集群以基于假设检验推导LOS/NLOS信道状况。图1示出示例性车辆通信系统100。车辆通信系统100可以是车辆自组织网络(VANET)或车辆对一切通信网络(V2X)。车辆通信系统100包括诸如基站120a和车辆120b和120c的多个节点。节点120a、120b和120c被配置为相对于彼此相对运动。在示例中，节点120a具有固定位置，而节点120b和120c相对于节点120a处于运动中。在另一示例中，节点120b和120c相对于彼此相对运动。在另一示例中，节点120a和120b具有固定位置，而节点120c处于运动中。此外在图1中，节点120a、120b和120c中的每一个可作为发送节点或作为接收节点操作。在以下描述中，节点120b被视为发送节点并且包括发送机，而节点120c被视为接收节点并且包括接收机。然而，在不脱离本专利技术的范围的情况下，允许其它配置。例如，节点120c可被视为发送节点并且节点120a可被视为接收节点。在图1的示例中，发送节点120b被配置为发送多个非周期信号。接收节点120c被配置为接收多个非周期信号。应该理解，非周期信号是无法被分割成相同持续时间的固定时间段的信号。非周期信号通常被称为异步信号或非时隙信号。图2示出用于在车辆通信系统100的多径信道中识别视线(LOS)和非视线(NLOS)状况的设备200。设备200可被包括在接收节点120c的接收机(未示出)中。在图2中，设备200包括天线阵列。天线阵列包括通过分离距离d分离并被配置为相互同步的第一天线201和第二天线202。在示例中，第一天线201和第二天线202以固定的相对位置安装并且如此分离以维持独立信道。在实施方式中，第一天线201和第二天线202分离开超过波长的一半。此外，在第一天线201和第二天线202上操作的接收机共享相同的本地振荡器(未示出)。因此，可以说第一天线201和第二天线202同步。此外，对在第一天线201和第二天线202处接收的信号联合执行增益和至少频率同步操作。此外在图2中，设备200至少包括在操作上联接在一起的信道估计器210、信道处理器220和统计假设检验单元230。信道估计器210被配置用于在多个时间点中的每一个估计分别与第一天线201和第二天线202上接收的各个非周期信号关联的第一信道估计和第二信道估计。第一信道估计和第二信道估计中的每一个包括以集群布置的多径分量。假设以比信道相干时间的倒数慢的速率对信道估计进行采样，以便获得非相关高斯样本。进一步认为，接收节点120c周围的传播环境可被描述为通过从周围物体的衍射和反射接收功率的多径环境。在这种情况下，已知由于从各种物体(例如，建筑物、移动车辆或地形细节)反射信号的不同部分，所以接收节点120c可在不同时间(即，以不同延迟)接收多径分量(即，相同信号的多个实例)。在以下描述中，具有近似相同的方向和延迟的多径分量被视为集群。因此，各个集群对应于从一个散射体接收的信号。图3示出包括多径分量的两个集群310、320的示例性信道冲激响应估计300。在图2的示例中，信道处理器220被配置用于识别第一信道估计和第二信道估计中的每一个中的集群，其中，所述识别的集群在比剩余集群早的时间接收。在以下描述中，所述识别的集群将被视为“第一”集群。在实施方式中，信道处理器220估计用于确定第一集群的集群的到达时间。此外，信道处理器220还被配置用于生成各个识别的集群的复表示，从而生成第一复信号和第二复信号。复表示包括复振幅分量和一个或更多个复相位分量。在示例中，信道处理器220包括传统正交检测器(未示出))。传统正交检测器在操作上联接到第一天线201和第二天线202中的每一个，并且从第一天线201和第二天线202处接收的信号形成相应复数。各个复数的实部显示信道的同相分量，而各个复数的虚部显示信道的正交分量。传统正交检测器还确定在第一天线201和第二天线202中的每一个处接收的信号的相位分量。最后，信道处理器220基于复数和相位分量生成第一复信号和第二复信号。已证明，如果多径信道的散射体的数量足够大，则第一集群的振幅可被建模为零均值圆对称随机复高斯过程，而与各个多径分量的分布无关。还已证明，当多径信道还包括比其它路径更强的分量路径(所述优势路径通常被称为莱斯(Rice)模型的LOS分量或决定性分量)时，第一集群的振幅可被建模为具有复均值A×e-jγ的圆对称随机复高斯过程，其中A是实数，γ表示A的复特征。在示例中，基于上文，与第一集群关联的第一复信号和第二复信号可在数学上根据以下关系式(1)表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在车辆通信系统(100)的多径信道中识别视线LOS和非视线NLOS状况的设备(200)，该车辆通信系统(100)至少包括被配置为相对于彼此相对运动的发送节点(120b)和接收节点(120c)，所述发送节点被配置为发送多个非周期信号，所述接收节点被配置为在多个时间点处接收所述多个非周期信号并且包括通过分离距离分离并被配置为相互同步的第一天线和第二天线，所述设备包括：/n-信道估计器(210)，该信道估计器(210)用于在所述多个时间点中的每一个处估计分别与所述第一天线和所述第二天线上接收的各个非周期信号关联的第一信道估计和第二信道估计，所述第一信道估计和所述第二信道估计中的每一个具有以集群布置的多径分量，/n-信道处理器(220)，该信道处理器(220)用于/n-在所述第一信道估计和所述第二信道估计中的每一个中识别多径分量的集群，其中，所述识别的集群在比剩余集群早的时间接收，/n-生成各个所述识别的集群的包括复振幅分量和一个或更多个复相位分量的复表示，从而生成第一复信号和第二复信号，/n-处理所述第一复信号以去除与所述第二复信号所关联的相位分量共同的相位分量，从而创建经处理的第一复信号，/n-统计假设检验单元(230)，该统计假设检验单元(230)用于对所述经处理的复信号应用相干广义似然比检验GRLT算法以识别LOS或NLOS状况。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170706 EP 17305872.81.一种用于在车辆通信系统(100)的多径信道中识别视线LOS和非视线NLOS状况的设备(200)，该车辆通信系统(100)至少包括被配置为相对于彼此相对运动的发送节点(120b)和接收节点(120c)，所述发送节点被配置为发送多个非周期信号，所述接收节点被配置为在多个时间点处接收所述多个非周期信号并且包括通过分离距离分离并被配置为相互同步的第一天线和第二天线，所述设备包括：
-信道估计器(210)，该信道估计器(210)用于在所述多个时间点中的每一个处估计分别与所述第一天线和所述第二天线上接收的各个非周期信号关联的第一信道估计和第二信道估计，所述第一信道估计和所述第二信道估计中的每一个具有以集群布置的多径分量，
-信道处理器(220)，该信道处理器(220)用于
-在所述第一信道估计和所述第二信道估计中的每一个中识别多径分量的集群，其中，所述识别的集群在比剩余集群早的时间接收，
-生成各个所述识别的集群的包括复振幅分量和一个或更多个复相位分量的复表示，从而生成第一复信号和第二复信号，
-处理所述第一复信号以去除与所述第二复信号所关联的相位分量共同的相位分量，从而创建经处理的第一复信号，
-统计假设检验单元(230)，该统计假设检验单元(230)用于对所述经处理的复信号应用相干广义似然比检验GRLT算法以识别LOS或NLOS状况。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述信道处理器还被配置用于估计所述集群的到达时间。


3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述信道处理器还被配置用于根据以下关系式创建所述经处理的第一复信号，



其中是所述经处理的第一复信号，xrx1是所述第一复信号，并且xrx2是所述第二复信号。


4.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述信道处理器还被配置用于：
-处理所述第二复信号以去除与所述第一复信号所关联的相位分量共同的相位分量，从而创建经处理的第二复信号，并且
-根据以下关系式创建所述经处理的第二复信号，



其中是所述经处理的第二复信号，xrx1是所述第一复信号，并且xrx2是所述第二复信号。


5.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述信道处理器还被配置用于：
-处理第一复信号和第二复信号以去除第一复信号和第二复信号中共同的相位分量，从而创建经处理的组合复信号，并且
-根据以下关系式创建所述经处理的组合复信号，



其中是所述经处理的组合复信号，xrx1是所述第一复信号，并且xrx2*是所述第二复信号的复共轭。


6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的设备，其中，统计假设检验单元还被配置为根据以下关系式确定相干GRLT算法，



其中N是所接收的非周期信号的数量，xk是所述经处理的复信号，H0是NLOS假设，H1是LOS假设，并且σ是预定阈值。


7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述统计假设检验单元包括用于存储所述经处理的复信号的存储器单元(231)，其中，该存储器单元被配置为在应用所述GRLT算法之后丢弃预定数量的经处理的复信号。


8.根据权利要求1、2、3、4、5、6和7所述的设备，该设备还包括曲线拟合器(240)，该曲线拟合器(240)用于对所述经处理的复信号应用曲线拟合算法，从而生成定义所述经处理的复信号的相位分量随时间的变化的最佳拟合曲线，
其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·布提尔，G·韦卡森，X·诺里森，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP