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智能汽車通信的零干擾網(wǎng)絡(luò)研究

智能汽車自主通信依賴于分散控制、狀態(tài)估計(jì)和傳感器感知技術(shù)。這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需采用無線網(wǎng)絡(luò)通信。然而常規(guī)的無線通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)并未考慮車輛自主通信，因而存在互相干擾的現(xiàn)象。這種干擾會(huì)對(duì)車輛自主通信造成限制。最常用的網(wǎng)絡(luò)（如WiFi無線網(wǎng)絡(luò)）就屬于這一類。為了克服這種限制，本文引入一個(gè)新型通信系統(tǒng)，稱為零干擾網(wǎng)絡(luò)。零干擾網(wǎng)絡(luò)可以自主調(diào)整其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和頻道分配，因此包括邊緣在內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)都可以通過全無線帶寬進(jìn)行通信。另外，零干擾網(wǎng)絡(luò)還具備以下3個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①可擴(kuò)展，即可隨著車輛數(shù)目進(jìn)行擴(kuò)展；②高通量；③低延時(shí)；④通過無線廣播鏈接模擬無線網(wǎng)絡(luò)，從而有效適應(yīng)智能汽車的各種不同應(yīng)用。在零干擾網(wǎng)絡(luò)中，所有的通信線路都是相互獨(dú)立、互相隔絕的。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和邊界增加時(shí)，零干擾網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的吞吐量可以保持不變，而傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)吞吐量會(huì)降低。由于具備該性質(zhì)，所以無線網(wǎng)絡(luò)中采用的算法可以直接應(yīng)用于零干擾網(wǎng)絡(luò)。

為了驗(yàn)證所提出的零干擾網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了一系列相關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，將零干擾網(wǎng)絡(luò)嵌入4輛小型自主通信汽車中，并設(shè)置一系列道路障礙。試驗(yàn)過程中，4輛自主通信汽車分別搜索周圍環(huán)境并不斷與其它車輛分享其狀態(tài)和行駛軌跡，通過這種不斷交互過程，最大限度進(jìn)行避障。試驗(yàn)結(jié)果表明，零干擾網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)通道可以同時(shí)通信，并且每個(gè)通道都可單獨(dú)作為一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。該性能使車輛在自主通信過程中各個(gè)信號(hào)互不干擾，克服了由于干擾引起的通信限制。今后將主要研究零干擾網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與目前通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的兼容問題。

Kuo V.et al. Intelligent Vehicles Symposium (IV), 2013 IEEE 23- 26 June 2013.

編譯：賀蓉