美國德州大學奧斯汀分析(UT Austin；UTA)的研究人員正致力於研究可用於汽車中的毫米波(mmW)無線訊號。他們認為，mmW波段將可為連網汽車通訊提供所需的更高資料傳輸速率與準確度，同時提高雷達作業的解析度。
紐約大學無線研究中心(NYU Wireless)的蜂巢式研究利用了10 GHz和30 GHz之間的頻率。該中心總監先前曾經是UT Austin教授；因此，當NYU Wireless在紐約市研究mmW傳播時，由UTA教授Robert Heath Jr.帶領的無線網路與通訊研究團隊則協助預測mmW性能。
Heath說，UTA的教職員與學生採取了NYU Wireless的觀點，為mmW與大規模多輸入多輸出(massive MIMO)開發出數學功能模型——這是一種利用大量天線作為未來蜂巢式基地台關鍵的技術。毫米波在密集部署於阻礙較少的區域時運作良好，Heath表示。採用低頻的Massive MIMO可覆蓋整個都市，甚至是較小區域也能因為mmW更廣的蜂巢式覆蓋而受益。
Heath將這個概念延伸用於連網汽車或自動駕駛車中。
UTA對於自動駕駛車在未來交通運輸中的看法
（來源：University of Texas, Austin）
UTA利用mmW消費級WLAN標準802.11ad，在60GHz的基礎上開發用於遠距汽車雷達(LRR)與車對輛通訊(V2V)的車用通訊雷達波形。該汽車雷達作業於77 GHz，可使得該頻段能夠實現mmW雷達作業。
在連網汽車中，目前的通訊技術仍極其落後。我們已經開發出車用雷達與攝影機，對於紅外線(IR)也很感興趣，然而，通訊仍採用「專用短距離通訊」(DSRC)標準或蜂巢式技術。問題是所有的感測器產生了大量的原始資料。我認為，汽車業者將會希望存取汽車上的感測器資料……我認為他們將會對從汽車中串流高傳輸速率與低延遲的資料感到興趣。
Heath主導的15人研究團隊已經為mmW建模，作為V2V與汽車對基礎設施 (V2I)通訊時降低擁塞或碰撞的架構。該模型展示了波束寬度效應與指向誤差，說明訊號如何隨時間變化。該研究團隊還發現大約3度寬的定向天線可支援穩定通道。
燈桿上方可發射毫米波，但導入通訊技術於汽車基礎設施時仍面對挑戰
（來源：University of Texas, Austin）
「儘管目前有許多看法認為毫米波並不適用於汽車中，因為汽車移動速度太快了，而波長卻太小，」但Heath說，更高頻率的傳播更快速，才使得通訊困難。因此，「如果能指向很窄的波束時，這些效應就都消失了。波形越窄，通道變化的時間就越長。」
Heath將在於今秋舉行的IEEE汽車會議上發表這款模型。他希望這個數學模型將有助於讓工程師瞭解在一定的時間中要使用多少天線。
mmW原型
為了進一步加強車內通訊技術，Heath的研究團隊與UT Austin的交通研究中心合作開發一款可進行V2V與V2I通訊的mm W與雷達通訊原型。這款原型將採用國家儀器(National Instruments；NI)的PXI機箱連接客製射頻(RF)，目的在於利用雷達和60GHz的頻率附近的位置，從而減少硬體成本。
毫米波通訊和雷達原型
（來源：University of Texas, Austin）
UTA的無線聯網和通信集團也正在研究如何在一個向前的定向天線使用OFDM 802.11波形在5.9 GHz的碰撞檢測。
UTA的無線連網與通訊小組目前也致力於研究在一支5.9 GHz的前向定向天線上，利用802.11 OFDM波形的方法，以實現碰撞偵測。
「雷達的問題是存在許多訊號偽裝的方法，它可能導致處理引擎採取規避動作。這有許多潛在的不安全因素，」Heath說：「我們目前正著眼於幾種利用通訊技術擴增電達的方式。」
透過模擬雷達，OFDM波形能夠與前車經由兩支天線進行通訊，同時聽到汽車的回音。Heath說，這種通訊方式可以實現多種訊息類型，並進行一些訊號處理，從而較其他頻寬實現更佳準確度。
 UTA教授Robert Heath |
在未來兩年內，雷達可能成為大部份新車的標準配備，Heath預測，如果也能在這些汽車中加裝嵌入式通訊晶片，從汽車中傳輸的資訊就能與現有的硬體交叉驗證。Heath的團隊目前正致力於打造一款利用802.11p的汽車安全晶片原型，可在5.8 GHz時與77GHz雷達通訊，也能與來自NI產生器的客製波形進行通訊，「顯示這種通訊技術有助於避免訊號偽裝的問題，從而改善雷達的安全性。」
德州交通部贊助了有關雷達與通訊之間訊號重疊的研究，目標在於透過機器學習與感測器中樞利用感測器資料。Health的團隊希望針對雷達安全計劃與原型展開進一步的合作。
編譯：Susan Hong
(參考原文： Millimeter Waves Hitch a Ride，by Jessica Lipsky)
Source:電子工程專輯
留言列表
生技醫療產業 (1)