ETC鄰道干擾解決方案

1、ERP鄰道干擾解決方案WD智能科技有限公司2009-9-13ERP目 錄1概述32目 前 出 現(xiàn) 的 鄰 道 干 擾 問 題33 “ 鄰 道 干 擾”解 決 方 案63.1精確控制RSU讀寫范圍及可靠性73.2RSU觸發(fā)工作73.3采用頻道隔離技術(shù)83.4RSU窄帶接收83.5信道自適應(yīng)技術(shù)83.6RSU/OBU設(shè)備的一致性81概述在高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)中，鄰道干擾”問題一直困擾著廣大業(yè)主，影響ETC系統(tǒng) 的大規(guī)模應(yīng)用。所謂“鄰道干擾”，這里是指本車道RSU天線輻射到相鄰車道上，導(dǎo)致本車道上方的RSU 與相鄰車道上OBU發(fā)生誤交易?！班彽栏蓴_”最主要的表現(xiàn)形式為相鄰兩個車道的RSU讀取到同一

2、個車載單元OBU的 信號，并都進(jìn)行相應(yīng)的收費(fèi)處理流程，導(dǎo)致了后續(xù)整個收費(fèi)流程上的處理錯誤?！班彽栏蓴_” 的發(fā)生，其本質(zhì)為路側(cè)單元RSU的水平覆蓋范圍過大，超過了單車道3.3米的寬度。該問題 的解決與RSU天線的布置、天線增益和方向圖、RSU的發(fā)射功率和OBU的靈敏度、OBU的 水平半功率波瓣角、OBU所處的位置、朝向均有關(guān)。2目前出現(xiàn)的鄰道干擾問題RSU通信天線安裝在ETC車道匝道口正上方，波束主瓣輻射能量落在本車道內(nèi)，以減少對相鄰車道的干擾。對波束角度要求為：水平方向W38垂直方向W45。根據(jù)幾何三角公式汁算可得RSU發(fā)射天線主瓣輻射區(qū)域如下圖所示：8ERP下降緩慢，這將導(dǎo)致RSU發(fā)射部分功

3、率會擴(kuò)散到相鄰車道內(nèi)，對英它OBU形成干擾。.肱9仙打、冋5.S3GH= /IETC系統(tǒng)在規(guī)劃時，為降低相鄰車道之間的丁擾，設(shè)置了不同的工作信適。要求信道1 中，OBU發(fā)射頻率為5.79GHz,接收頻率為5.83GHz；信道2中，OBU發(fā)射頻率為5.80GHz, 接收頻率為5.84GHZoOBU與RSU都采用窄帶接收，能夠區(qū)分本車道與相鄰車道的信號頻率, 可以避免相鄰車逍輻射過來的信號對正常交易造成影響。例如：當(dāng)裝有OBU的車輛在車逍2中與RSU2交易時，OBU將接收中心頻率鎖定在 5.84GHz,而RSU1發(fā)射信號頻率為5.83GHz,不能被OBU接收，不影響其交易通信。窄帶接收會帶來新的問

4、題：不象寬帶接收那樣，只要有信號就能接收：窄帶接收需要先 識別出該信道的工作頻率，然后將頻率切換到正確頻率上，才能進(jìn)行交易通信。信道自適應(yīng)技術(shù)（專利）可以解決窄帶接收的信道識別問題：當(dāng)裝有OBU的車輛觸發(fā) 地感線圈后，首先啟動OBU預(yù)設(shè)信道接收喚醒信號和BST信號。在XXms內(nèi)若收到信號， 則認(rèn)為信道識別正確：若沒有收到信號，則立刻切換到另一個信道上繼續(xù)對信號進(jìn)行接收。 由于信道切換的時間比較短，可以在要求喚醒信號的時間稍長一些，在喚醒信號時間內(nèi)完成 信道識別。否則可能會丟掉第一個BST,增加交易時間。信道自適應(yīng)技術(shù)本身只解決了信道識別的問題，仍然存在一左的問題。當(dāng)兩輛裝有OBU 的車輛同時觸

5、發(fā)相鄰兩條車道的地感線圈，此時兩個RSU同時發(fā)送喚醒信號和BST信號。 若在此位置RSU1發(fā)射的信號到達(dá)OBU2處，并且其功率在OBU2的接收靈敏度之上，能夠RP被0BU2接收。0BU2的預(yù)設(shè)信逍剛好與RSU1的頻率一致，那么0BU2就會鎖泄該頻率，與RSU1進(jìn)行交易通信。解決信道自適應(yīng)的問題需要從多方面入手：控制RSU天線波朿，使苴發(fā)射到相鄰車逍地感線圈附近的信號功率小于OBU的接收靈敏度：OBU的接收靈敏度不能做的太高。此外，在信道識別時，若每次接收都遍歷兩個信道，將兩個信道接收的信號功率做對比: 由于本車道的信號功率必定高于相鄰車道，因此可以判斷岀正確的信道。而目前大部分集成 芯片都提供

6、接收功率指示輸岀，可以加以利用。采用此方法可以提髙信逍自適應(yīng)的準(zhǔn)確性。在大規(guī)模應(yīng)用中，鄰道F擾有三種情況：相鄰?fù)蜍嚨乐g干擾，相鄰逆向車道之間干 擾以及次鄰道干擾。其中以相鄰?fù)蜍嚨乐g的鄰道干擾比較普遍。鄰道干擾的存在影響著 ETC的大規(guī)模應(yīng)用，因此在實際應(yīng)用中應(yīng)該著力加以解決。控制端龍門架圖21相鄰?fù)蜍嚨栏蓴_挖制端 龍門架圖22逆向相鄰車道之間干擾控制端 龍門架圖2-3次相鄰車道存在干擾情況3“鄰道干擾”解決方案對于“鄰道干擾”問題，業(yè)內(nèi)一直沒有特別好的解決辦法，WD-通過深入研究整個通訊 交易過程，深刻理解交易流程及路側(cè)單元RSU與車載單元OBU的通信模型，通過采用精確 控制RSU讀

7、寫范用及可靠性，OBU、RSU的選頻設(shè)計，提高RSU、OBU設(shè)備的各項技術(shù)指標(biāo) 一致性來避免鄰道干擾的發(fā)生。3.1精確控制RSU讀寫范圍及可靠性通過分析國內(nèi)ETC車道的特點(diǎn)，WD-采用微帶陣列天線嚴(yán)格控制波束覆蓋的范圍，保證 投射到車道上的寬度在3m以內(nèi)。利用多種抑制旁瓣的手段，在保證了有效覆蓋的同時，貞. 正做到了相鄰車逍路側(cè)單元RSU覆蓋區(qū)域物理上的隔離，消除了最基本的“鄰道干擾”問 題。RSU天線的水平方向圖如下圖所示：增益為14.6dBi,半功率波朿寬度為23度，旁瓣電 平一 21dBo13 Sep 200917:32:53Ansoft CorporationRadiation Pat

8、tern 1 2x4array-180116.032.016.014 584 P1=0 000 OOCOdeg M2= -6640 P2=-37 000 37.000d 旳 M3= -6.505 P3= 300CO SO.OOOdegdB(GainTotal) Phi=0deg Setupl : La st AddB(GainTotal) Phi=90deg Setupl : LastAd圖3-1 RSU天線的水平方向圖WD的RSU天線覆蓋范國可以通過天線下傾角度和發(fā)射功率進(jìn)行精確調(diào)整，并能夠精確 確定發(fā)射功率，保證天線的覆蓋范用穩(wěn)豪，始終保證在一個車道范圍之內(nèi)，不隨環(huán)境變化而改變。3 2 R

9、SU觸發(fā)工作RSU天線平時處于休眠狀態(tài)，只有當(dāng)該車道有車輛壓地感時才啟動該車道的RSU天線。 這樣，如果只有一個車道有車輛通過就不會發(fā)生鄰道干擾問題。33釆用頻道隔離技術(shù)相鄰車逍間采用頻道隔離技術(shù)，分別為5.83GHz和5.84GHz的信道1和信道2。采用頻 道隔離技術(shù)，兩個信道間隔使用，可以減少鄰道干擾發(fā)生的概率。目前日本成熟的應(yīng)用方案 就是采用相鄰車道間采用不同頻點(diǎn)進(jìn)行頻道隔離的技術(shù)，在工程應(yīng)用中取得了較好的效果。ERP3.4 RSU窄帶接收WD-RSU采用窄帶接收，接收帶寬標(biāo)配3MHz （國標(biāo)規(guī)泄5MHz）,并可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn) 行調(diào)整。窄接收帶寬可以使RSU更難接收到相鄰車道上的OBU發(fā)

10、出的信號，即使相鄰車道 上的OBU已處于喚醒狀態(tài)也無法與其進(jìn)行交易，更好的抑制鄰道干擾。3.5信道自適應(yīng)技術(shù)上述減小天線水平波瓣角的方案只能保證天線覆蓋區(qū)域在物理上的隔離，但由于高速公 路收費(fèi)站環(huán)境較為復(fù)雜，尤其是對于路側(cè)單元RSU與車載單元OBU之間通信的無線信號來 說，很可能存在因反射、折射、漫反射等方式，路側(cè)單元RSU的信號輻射到了相鄰車道上。 基于此種情況，WD-提岀了信道自適應(yīng)技術(shù)，徹底解決了 “鄰道干擾”問題。所謂信道自適應(yīng)技術(shù)，就是OBU始終選擇跟信號最強(qiáng)的RSU天線進(jìn)行通信交易。這樣, 即使OBU收到相鄰車道RSU天線發(fā)射的微波信號，也可以在軟件上加以屏蔽。具體來說， OBU在喚醒之后預(yù)設(shè)一個工作頻率，如果OBU接收到在該頻點(diǎn)的信號強(qiáng)度未達(dá)到門限電平, 軟件上就判定該微波信號來自相鄰車道。隨后，軟件會將OBU的頻率切換到另一個頻點(diǎn)進(jìn) 行通信交易。3.6 RSU/