如何应对V2X频谱挑战

『这个知识不太冷』系列，旨在帮助小伙伴们唤醒知识的记忆，将挑选一部分Qorvo划重点的知识点，结合产业现状解读，以此温故知新、查漏补缺。本篇将为您继续介绍如何应对在汽车蜂窝车对万物(C-V2X)领域面临的设计挑战。

应对V2X频谱挑战

正如本系列前文所述，我们可以采用多种无线技术，以实现车对万物(V2X)和自动驾驶汽车。这些标准为汽车安全性能的提升提供了巨大潜力，但也带来了一些共存挑战，如果不加以解决，可能会对车辆运行产生不利影响。

V2X车辆标准基于5.9 GHZ专用短程通信技术。该技术适用于快速移动物体(汽车)和非视距应用。该技术还兼容C-V2X，它使用蜂窝技术创建直接通信链路，同时兼容专用短程通信(DSRC)，它遵循电气与电子工程师学会(IEEE)802.11p标准。不同汽车制造商和国家/地区支持一种或另一种标准。然而，两者使用相同的频谱来解决同一问题，必须实现相互共存，以及与其他数据传输标准实现共存，例如Wi-Fi、蜂窝、超宽带(UWB)和全球定位系统/全球导航卫星系统(GPS/GNSS)。图3-1总结了互联汽车内部和周围的各种无线传输方式。

图3-1：车辆连接技术

Wi-Fi在2.4GHz、5.2GHz、5.6GHz和6 GHz频谱内运行。如图 3-2所示，2.4GHz频段必须与长期演进(LTE)40和41频段共存，而5GHZ和6GHz频段必须与汽车5.9GHz频段频谱共存。为了确保V2X无线电链路的可靠性，接收端需要保持低灵敏度劣化。

灵敏度劣化是指接收器灵敏度的下降。这可能是由于无线电设备本身产生的噪声源所引起的。高隔离度射频(RF)滤波器用于隔离各个信号路径，以防止信号或噪声出现在无线电的其他路径上。

图3-2：汽车、WI-FI和其他设备的无线频谱

为了确保共存，我们必须在5.6GHz Wi-Fi频段和5.9GHz汽车频段提供具有足够带外衰减的适当RF滤波器。车辆内部使用无线电的新功能非常多，例如V2X、4G/5G、蓝牙、卫星数字音频广播服务(SDARS)、超宽带和Wi-Fi等，这意味着近距离内有多个无线电收发器同时运行。如果某个RF收发器的功率电平信号达到附近接收器的信号水平，就会引发接收器灵敏度问题。共存过滤器有助于预防此类干扰。图3-3展示了47频段体声波(BAW) RF滤波器响应，在Wi-Fi频段提供了足够的带外衰减。这种衰减将使系统能够减轻由Wi-Fi无牌国家信息基础设施(U-NII)1-3频段造成的干扰。

让我们来一同探讨为车载Wi-Fi系统选用可缓解灵敏度劣化的BAW滤波器的场景。如图3-4所示，V2X Wi-Fi天线隔离度需要实现如左侧横轴所示的1,000米的V2X链路。图 3-4中的测量展示了V2X系统(远程通信处理控制单元[TCU]和有源天线)的两种配置，一种在有源天线前使用低温共烧陶瓷(LTCC)滤波器，而未配备47频段BAW滤波器；另一种则配备47频段BAW滤波器进行相同的测量。使用47频段BAW滤波器，装备有源天线的V2X TCU系统可以实现适当的隔离，以满足1,000米V2X链路的目标，如蓝色和深灰色测量线所示。

图3-3：RF滤波器响应可缓解汽车应用中的灵敏度劣化

图3-4：V2X天线系统中配备和未配备BAW滤波器的测量比较

图3-5中的框图展示了用于实现前述天线耦合响应的系统。

图3-5：框图展示了B47 BAW滤波器可以最大化的增加V2X链路通信距离

这些车载Wi-Fi场景不仅需要带通滤波，有时还需要陷波滤波器。尽管47频段带通滤波器在V2X的发射端提供了足够的带外抑制，但可能还需要在接收路径上设计陷波滤波器来降低5GHzWi-Fi对V2X频段的噪声干扰。这些陷波滤波器可以防止接收到的频带噪声耦合到V2X系统，进而避免随之而来的灵敏度劣化问题。图3-6所示的陷波滤波器几乎不产生任何灵敏度劣化。

图3-6：5GHZ路径上的V2X WI-FI前端使用的过滤器