全双工通信方法和装置

技术领域

本公开一般涉及数字无线通信。

背景技术

移动电信技术正把世界推向一个日益互联和网络化的社会。与现有的无线网络相比，下一代系统和无线通信技术将需要支持更广范围的用例特性，并提供更复杂和精密范围的接入要求和灵活性。

长期演进(LTE)是第三代合作伙伴计划(3GPP)开发的用于移动设备和数据终端的无线通信标准。LTE Advanced(LTE-A)是增强LTE标准的无线通信标准。第五代无线系统(被称为5G)推进了LTE和LTE-A无线标准，并且致力于支持更高的数据速率、大量连接、超低延迟、高可靠性和其他新兴业务需求。

发明内容

本专利申请描述了一种用于车辆间通信(V2V)的全双工通信方法和装置。所描述技术可以在车辆向驾驶员周围的车辆发送信息或从其接收信息时帮助车辆的驾驶员，或者所述技术可以帮助车辆在自动驾驶模式下运行。

在第一示例性实施例中，一种通信装置，包括发射天线和接收天线，其中发射天线和接收天线之间的距离大于预定值，其中发射天线和接收天线分别位于车辆的第一侧和第二侧上或车辆的第一侧和第二侧中，并且其中第一侧与第二侧相对。第一示例性实施例的通信装置还包括处理器，该处理器被配置为生成将经由发射天线发送的一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第二示例性实施例中，一种通信装置，包括发射天线和接收天线，其中发射天线与接收天线之间的距离大于预定值，并且其中发射天线天线和接收天线分别位于从车辆一端延伸到车辆另一端的对角线的两个端点上。第二示例性实施例的通信装置还包括处理器，该处理器被配置为生成将经由发射天线发送的一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第一和第二示例性实施例的一些实施方式中，发射天线和接收天线分别位于第一侧和第二侧的中间区域上或第一侧和第二侧的中间区域中。

在第一和第二示例性实施例的一些实施方式中，发射天线和接收天线分别位于车辆的第一区域和第二区域中，并且第一区域位于第二区域的上方。

在第三示例性实施例中，一种通信装置，包括发射天线和多个接收天线，其中发射天线与每个接收天线之间的距离大于预定值。第三示例性实施例的通信装置还包括处理器，该处理器被配置为生成将经由发射天线发送的一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第三示例性实施例的一些实施方式中，第一接收天线和第二接收天线分别位于从车辆一端延伸到车辆另一端的对角线的两个端点上。在第三示例性实施例的一些实施方式中，第一接收天线位于车辆的第一侧的中间区域上或车辆的第一侧的中间区域中，而第二接收天线位于车辆的第二侧的中间区域上或车辆的第二侧的中间区域中，其中第一侧与第二侧相对。在第三示例性实施例的一些实施方式中，第一接收天线和第二接收天线分别位于车辆的第一区域和第二区域中，并且第一区域位于第二区域的上方。

在第三示例性实施例的一些实施方式中，四个接收天线位于车辆的四个侧面上或车辆的四个角上或车辆的四个侧面中或车辆的四个角中。在第三示例性实施例的一些实施方式中，六个或八个接收天线均匀地分布在车辆周围。在第三示例性实施例的一些实施方式中，发射天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。

在第四示例性实施例中，一种通信装置包括两个发射天线和多个接收天线，其中每个发射天线和每个接收天线之间的距离大于预定值，并且其中两个发射天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。第四示例性实施例的通信装置还包括处理器，该处理器被配置为生成将经由两个发射天线之一发送的一个或多个消息发送，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第四示例性实施例的一些实施方式中，两个接收天线位于车辆的一侧上或车辆的一侧中。在第四示例性实施例的一些实施方式中，四个接收天线位于车辆的四个侧面上或车辆的四个角上或车辆的四个侧面中或车辆的四个角中。在第四示例性实施例的一些实施方式中，六个或八个接收天线均匀地分布在车辆周围。

在第四示例性实施例的一些实施方式中，两个接收天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。在第四示例性实施例的一些实施方式中，四个接收天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。

在一些实施例中，在发送机侧，应用附加的部分加扰处理。所发送的消息的特定部分的加扰序列被生成或与载荷的特定部分相关，该载荷的信息(例如，编码比特内的比特索引)是BS已知的。

在一些实施例中，该通信装置还包括位于一个或多个接收天线附近的一个或多个衰减器，其中该衰减器位于每个接收天线和至少一个发射天线之间，并且其中该衰减器被构造成衰减由至少一个发射天线发送的无线信号。

在一些实施例中，处理器被配置为通过使用二进制相移键控(BPSK)调制、π/2-BPSK调制或正交相移键控(QPSK)调制来调制一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括生成的数字调制符号。在一些实施例中，处理器被配置为通过使用差分二进制相移键控(DBPSK)调制、差分π/2-BPSK(π/2-DBPSK)调制或差分正交相移键控(DQPSK)调制来调制一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括生成的数字调制符号。

在一些实施例中，处理器被配置为生成一个或多个扩展码来扩展一个或多个消息的符号，其中该一个或多个扩展码是根据要被发送的消息中包括的扩展码的信息生成的，或者处理器被配置为选择一个或多个扩展码来扩展一个或多个消息的符号，其中该一个或多个扩展码是根据要被发送的消息中包括的扩展码的信息从扩展码集合中选择的。

在一些实施例中，由车辆/设备生成和发送的信号包括符号加扰过程，其中调制符号由加扰序列加扰。在一些实施例中，由车辆/设备生成和发送的信号包括比特交织过程，其中FEC编码比特由交织器交织。

在一些实施例中，处理器被配置为根据被包括在要被发送的消息中的导频信号的信息来生成导频信号，或者处理器被配置为选择导频信号来扩展一个或多个消息的符号，其中该导频信号是根据被包括在要发送的消息中的导频信号的信息从导频信号集合中选择的，其中该导频信号与消息一起被发送。

在一些实施例中，处理器被配置为用加扰序列加扰消息的至少一部分。在一些实施例中，加扰序列的生成至少根据来自载荷部分的特定编码比特来确定。在一些实施例中，特定编码比特至少包括车牌信息。

在一些实施例中，一个或多个接收天线被配置为从一个或多个其他车辆接收信号。在一些实施例中，车辆状况信息包括车辆标识、车牌号、车辆当前位置、车辆速度、车辆尺寸或车辆颜色。在一些实施例中，关于车辆驾驶员的操作信息包括与由驾驶员执行的正在进行的操作相关联的信息或与驾驶员将要执行的操作相关联的信息。在一些实施例中，正在进行的操作包括制动车辆、启动车辆、加速车辆、改变车辆的道路车道或车辆转向。在一些实施例中，将要执行的操作包括准备制动车辆、准备启动车辆、准备加速车辆、准备改变车辆的道路车道、准备车辆转向。

在一些实施例中，一个或多个消息经由多个传输信道上的至少一个发射天线被发送。在一些实施例中，根据要被发送的消息中包括的多个传输信道的信息从一组传输信道中选择多个传输信道。在一些实施例中，一个或多个消息包括用于发送一个或多个消息的多个传输信道的信道索引信息。

在一些实施例中，处理器被配置为根据被包括在要发送的消息中的扩展码的信息来生成一个或多个扩展码以扩展一个或多个消息的符号，或者处理器被配置为根据被包括在要发送的消息中的扩展码的信息，从扩展码集合中选择一个或多个扩展码以扩展一个或多个消息的符号。

在一些实施例中，使用多个传输信道发送的一个或多个消息中的每个包括扩展码的种子值或扩展码的初始状态或与扩展码集合相关联的扩展码的索引。在一些实施例中，使用多个无线信道发送的一个或多个消息中的每个包括导频信号，根据被包括在要发送的消息中的导频信号的信息来生成每个导频信号，或者其中每个导频信号是根据被包括在要发送的消息中的导频信号的信息从导频信号的集合中选择的。在一些实施例中，一个或多个消息中的每个包括导频信号的种子值，或者一个或多个消息中的每个包括导频信号的初始状态，一个或多个消息中的每个包括与导频信号的集合相关联的导频信号的索引。

在一些实施例中，如果消息包括一些预定的紧急信号，则消息的发射功率被提升到预定值。在一些实施例中，预定的紧急信号包括紧急制动车辆、紧急加速车辆或紧急改变车辆的道路车道。在一些实施例中，驾驶员包括车辆的自动驾驶系统。在一些实施例中，一种无线通信方法包括使用根据权利要求1-40中的任一项或多项所述的通信装置执行无线传输或无线接收。在一些实施例中，至少一个发射天线和一个或多个接收天线被配置为执行全双工通信。

在又一示例性方面中，上述方法以处理器可执行代码的形式体现，并存储在计算机可读程序介质中。

在又一示例性实施例中，公开了一种被配置或可操作以执行上述方法的设备。

在附图、说明书和权利要求书中更详细地描述了上述方面和其他方面及其实施方式。

附图说明

图1A和1B示出了用于全双工车辆对车辆(V2V)或设备对设备(D2D)通信的示例性通信装置。

图2A和2B描述了可用于确定在车辆中或车辆上的天线放置的一些车辆的一般结构。

图3A-3D示出了在车辆上或车辆中的一个发射天线和一个或多个接收天线的示例性放置。

图4示出了一个或多个挡板靠近或接近一个或多个接收天线的放置。

图5示出了与车辆的接收天线和周围车辆的发射天线之间的距离相比，车辆的发射天线和接收天线之间的距离。

图6示出了用于传输或接收数据的示例性多信道方案。

图7示出了基于符号扩展技术的V2V全双工通信方法。

图8示出了在CRC编码之前具有部分加扰的V2V全双工通信方法。

图9示出了在CRC编码之后具有部分加扰的V2V全双工通信方法。

图10示出了可以是车辆的一部分的硬件平台的示例性框图。

具体实施方式

车辆对车辆(V2V)是指车辆之间的信息交换。V2V通信最常见的形式是车辆之间的通信。在本专利申请中，术语车辆可以包括汽车、自行车、电动汽车、踏板车、船、飞机或火车。因此，V2V车辆间通信也可以被称为车联网。此外，在一些设备对设备(D2D)网络中，设备间的信息交换与V2V信息交换之间存在相似点。因此，本专利申请中描述的技术也可以适用于D2D全双工信息交互。此外，本专利中描述的技术也可以适用于车辆对一切(V2X)通信。

车联网通信可能经常要求低延迟和高可靠性，以有效防止或避免事故。如果采用基于传统中央控制器(诸如基站)架构的通信方法，则车辆之间的信息需要经过基站，这可以看作是导致两个严重问题的间接通信。首先，这种传统的架构导致了较大的延迟，这使得传统的架构不适合满足V2V车辆间通信或车联网(IOV)框架的需要。第二，当业务量大时，可能发生大量非常频繁的通信，并且传统架构中的基站可能被不堪重负，导致通信拥塞并且难以满足V2V通信的低延迟和高可靠性要求。

在车联网信息交换中，车辆与相邻车辆之间的车辆信息交换很重要，并且车辆越靠近，车辆信息的交换就越重要。因此，车联网通信往往被认为是绕过基站，并采用车辆之间的直接通信来减少时延。然而，由于车辆间通信不具有充当中央控制器的基站来协调和/或调度通信资源(例如，传输信道、时频时隙、诸如扩展码、扰码、前导码序列、解调参考信号(DMRS)序列等之类的传输签名)。对于每个车辆，涉及传输签名的使用和车辆的传输信道或时隙的选择的发送信号生成可由车辆自主地确定。从V2V网络系统的角度来看，这样的传输签名和传输资源可以由每个车辆单独确定，并且可以是不相关的，甚至是随机的。这样，车辆之间的传输容易发生冲突和混叠，这给多用户检测(MUD)带来挑战，进而影响车辆间通信的可靠性。

通信可能经常需要某种级别的同步，诸如频率同步、帧同步、符号同步等，以确保性能并简化解调。车辆间直接通信寻求绕过基站的优势，这给车辆间同步带来了困难。可以使用公共同步源来简化车辆间的同步。也就是说，每个车辆在其传输之前都可以同步到公共同步源。

多径无线信道和残余定时同步误差会使V2V直接通信的检测和均衡变得困难。为了简化检测或均衡操作，可以使用具有足够长的循环前缀(CP)的正交频分复用(OFDM)或离散傅立叶变换扩展OFDM(DFT-S-OFDM)来生成所有车辆的发送波形。足够长的CP可以包括比多径无线信道的延迟扩展和任何剩余定时同步误差之和更长的CP。

V2V提供相邻车辆之间的车辆信息交换，而D2D直接通信往往更有效。然而，传统V2V技术使用的D2D通信是半双工的。例如，如果某一车辆A在信道1上发送信号，则它不能同时在信道1上接收信号，而只能在信道2上接收。因此，半双工机制存在一个问题，其中车辆A可能在信道1上发送信号，但不能从也可以在信道1上发送消息的其他车辆接收信息。这意味着车辆可能会错过近一半的目标车辆信息，这严重影响了V2V通信的可靠性。

图1A和1B示出了用于全双工V2V或D2D通信的示例性通信装置。在图1A和1B中，车辆102配备有单独的发射和接收天线，以在相同的时频资源上发送和接收信号。一个发射天线104和多个接收天线106a-106d之间的距离尽可能大，以充分利用车辆的尺寸。在一些实施例中，一个发射天线104和接收天线106a-106d中的每个之间的距离d

为了执行全双工通信，可以使用以下两个标准来确定车辆上或车辆中天线的位置：(1)发射天线和接收天线之间的距离尽可能大，从而使得从发射天线到接收天线的自干扰尽可能小；(2)多个接收天线之间的距离尽可能大，从而使得(a)来自周围车辆的信号的接收可以更均匀，且更不相关(b)自干扰的接收也可以更均匀，且更不相关，从而可以提高MUD接收机和自干扰消除器的性能。这两个标准可以如下文和本专利申请中所述通过放置或安装发送和接收天线来实现。

如本专利申请中进一步描述的，图2A和2B描述了可用于确定在车辆中或车辆上的天线放置的一些车辆的一般结构。图2A示出了三个车辆的三维视图。图2A中的车辆202和204描述了具有两级或两层空间的一些车辆，诸如汽车。两级可分为第一层或第一级空间和第二层或第二级空间，其中第一层位于第二层之下。作为示例，在汽车中，从车窗到汽车顶面(或车顶)的区域可视为第二层，而从车窗到汽车底面(或地面)的区域可视为第一层。车辆206描述了一些只有一层空间地面的车辆(例如，厢式货车、公共汽车、大型卡车)。

图2B示出了示例车辆的俯视图。俯视图示出了具有中心区域或范围的车辆的顶面。俯视图还示出了围绕中心区域的区域(在图2B中示为“车辆投影”区域)，该区域可能与顶面在同一层上，也可能与顶面不在同一层上。在某些情况下，车辆(诸如汽车)可能具有位于第二层的中心区域和第一层的车辆投影区域。在某些其他情况下，车辆(诸如商用公共汽车)可能具有在同一层上的中心区域和车辆投影区域。

图3A-3D示出了在车辆上或车辆中的一个发射天线和一个或多个接收天线的示例性放置。在图3A-3D中，每个发射天线和每个接收天线可以电连接到发送信号发生器和多用户检测器和自干扰消除器。

图3A示出了在车辆上或车辆中的一个发射天线和一个接收天线的三个示例性放置。在最左边的车辆302a和中间的车辆304a中，天线被放置或安装在车辆上或车辆中在同一层(例如，车辆302a中的第一层，车辆304a中的第二层)延伸的假想线上的两个对角相对的端点上。在最右边的车辆306a中，天线被放置在车辆上或车辆中从第一层延伸到第二层的假想线上的两个对角相对的端点上。如图3A所示，发送和接收天线可以被放置在车辆的在同一层上或不同层上的相对角区域中或相对角区域上。在一些实施例中，一个发射天线可以在一层上被放置在车辆302b、304b的第一侧的中间区域上或中间区域中，而一个接收天线可以被放置在与第一侧相对的第二侧的中间区域上或中间区域中，并且与发射天线在同一层上。在一些实施例中，一个发射天线可以在一层上被放置在车辆306b的第一侧的中间区域上或中间区域中，而一个接收天线可以被放置在与第一侧相对的第二侧的中间区域上或中间区域中，并且在与放置发射天线的层不同的层上。本专利申请中使用的术语“侧”可包括车辆的垂直侧区域，诸如车门或门板、前保险杠或后保险杠。

图3B示出了在车辆上或车辆中的一个发射天线和两个接收天线的三个示例性放置。对于图3B中的六个车辆中的每个，发射天线被放置在或位于车辆的顶面的中心区域或范围上或中心区域或范围中，并且两个接收天线被放置在车辆的周围区域中或周围区域上。在最左边的车辆312a和中间的车辆314a中，两个接收天线被放置或安装在车辆上或车辆中在同一层(例如，车辆312a中的第一层，车辆314a中的第二层)延伸的假想线上的两个对角相对的端点上。在最右边的车辆316a中，两个接收天线被放置在车辆上或车辆中从第一层延伸到第二层的假想线上的两个对角相对的端点上。如车辆312a、314a、316a所示，两个接收天线可以在同一层上或不同层上被放置在车辆的相对角区域中或相对角区域上。在一些实施例中，第一接收天线可以被放置在车辆312b、314b的第一侧的中间区域上或中间区域中，而第二接收天线可以被放置在与第一侧相对的第二侧的中间区域上或中间区域中，并且与第一接收天线在同一层上。在车辆312b中，两个接收天线可以位于与发射天线所在的层不同的层。在车辆314b中，两个接收天线可以位于与发射天线所在的层相同的层。在一些实施例中，第一接收天线可以在一层上被放置在车辆316b的第一侧的中间区域上或中间区域中，并且第二接收天线可以被放置在与第一侧相对的第二侧的中间区域上或中间区域中，并且位于与放置第一个接收天线的层不同的层上。

图3C示出了在车辆上或车辆中的一个发射天线和四个接收天线的三个示例性放置。对于图3C中的六个车辆中的每个，发射天线被放置在或位于车辆的顶面上的中心区域或范围上或中心区域或范围中，并且四个接收天线被放置在车辆的周围区域中或周围区域上。在最左边的车辆322a和中间的车辆324中，四个接收天线被放置或安装车辆上或车辆中同一层(例如，车辆322a中的第一层，车辆324a中的第二层)的四个角上。在最右边的车辆326a中，第一和第二接收天线在第一层的第一侧上被放置在车辆上或车辆中，而第三和第四接收天线在第二层的第二侧上被放置在车辆上或车辆中，其中第二侧与第一侧相对。如图3C所示，四个接收天线可以在同一层上或在不同层上被放置在车辆的四个角区域中或四个角区域上。在一些实施例中，四个接收天线可以被放置在车辆322b、324b的四个侧面的中间区域上或中间区域中。在一些实施例中，四个接收天线可以与发射天线在同一层上(如车辆324b中所示)，并且在一些实施例中，四个接收天线可以位于与发射天线所在的层不同的层上(如车辆322b中所示)。

图3D示出了在车辆上或车辆中的一个发射天线和六个或八个接收天线的两个示例性放置。如图3D所示，六个或八个接收天线可以均匀地分布在车身周围。对于图3D中的两个车辆中的每个，发射天线被放置在或位于车辆的顶面上的中心区域或范围上或中心区域或范围中，并且六个或八个接收天线被放置在车辆的周围区域中或周围区域上。在车辆332中，六个接收天线中的四个被放置或安装在车辆上或车辆内同一层的四个角上，并且剩余的两个接收天线在与四个接收天线被放置在与四个接收天线相同层的车辆两侧的大致中间。在车辆334中，八个接收天线中的四个被放置或安装在车辆上或车辆中同一层的四个角上，并且剩余的四个接收天线被放置在与其他四个接收天线在同一层上的车辆的两侧内或两侧上。在车辆334中，一侧上的四个接收天线中的每个可以与该一侧上的相邻接收天线等距。

图3B到3D示出了多个接收天线位于第一层空间的周围区域中或第二层空间的周围区域中。在一些实施例中，如图3A-3D所示，由于V2V直接通信中每个车辆的信号被广播，所以使用单个发射天线，并且同时广播信号的多个发射天线可能会造成干扰。

在一些其他实施例中，车辆可以配备有多个发射天线，其中广播其自身信号的车辆可以在一个发送时刻仅使用其中一个发射天线来这样做。

在采用多个发射天线的实施例中，发射天线可以不被放置在车辆的顶面的中心区域上。一个或多个接收天线可以如图3A-3D中所述的那样放置。例如，两个发射天线被布置在车辆的顶面的中心区域中，并且两个或更多个接收天线位于车辆周围的区域中。在采用多个发射天线的实施例中，每次发送信号时只能使用其中一个发射天线。在一些实施例中，多个接收天线均匀地分布在车辆的周围区域中，并且一个或多个发射天线可以不限于中心区域。

图4示出了一个或多个挡板靠近或接近一个或多个接收天线的放置。在每个接收天线附近，可以放置适当的挡板或衰减器，以衰减由车辆的发射天线发送的无线信号。挡板或衰减器通常设置在车辆的发射天线和接收天线之间的假想线上，并且在车辆执行全双工通信时，对车辆的自干扰信号具有良好的衰减效果。由于挡板没有被放置在一个车辆的接收天线和另一个相邻车辆的发射天线之间，所以由相邻车辆发送的将由图4中的四个接收天线中的一个接收的信号没有被挡板或衰减器衰减得那么多。

在一些实施例中，车辆可使用如本专利申请中所述的一个或多个发射天线来发送信号，该信号包括以下信息中的任何一个或多个：：(1)车辆状况信息，(2)关于车辆驾驶员的操作信息，(3)由车辆中的一个或多个传感器感测的信息，以及(4)允许接收机执行多用户检测信息的信息(例如，该信息可以包括由发射机使用的扩展序列或扩展码的信息或导频信号(诸如前导码序列或DMRS)的信息)。上述四条信息可以被编码，然后由发送信号发生器调制。车辆状况信息可以包括车辆标识、车牌号、车辆当前位置、车辆速度、车辆尺寸或车辆颜色。关于车辆驾驶员的操作信息可以包括与由驾驶员执行的正在进行的操作相关联的信息或者与将由驾驶员执行的操作相关联的信息。在一些实施例中，正在进行的操作包括制动车辆、启动车辆、加速车辆、改变车辆的道路车道或车辆转向。在一些实施例中，要被执行的操作包括准备制动车辆、准备启动车辆、准备加速车辆、准备改变车辆的道路车道、准备车辆转向。

在一些实施例中，发送信号发生器使用符号扩展技术来生成发送信号。例如，每个车辆或用户设备(UE)使用长度为N的扩展码或扩展序列{c

其中h

具体来说，与半双工通信不同，在全双工通信中，在即使使用挡板或衰减器(设置在车辆的一个或多个发射天线和一个或多个接收天线之间的假想线上)和/或使用RF自干扰消除，在数字接收的信号向量y中也存在较强的自干扰，即c

由于可能存在较强的自干扰，以及许多目标信号叠加在接收到的信号向量中，因此即使借助于高级多用户检测也不容易分离目标信息。为了提高多用户检测的可靠性，每个车辆的发送信号发生器都可以通过鲁棒的低阶调制方案(诸如二进制相移键控(BPSK)或正交相移键控(QPSK)或π/2-BPSK(因为其更低的峰均功率比(PAPR)优点))对其前向纠错(FEC)编码比特进行调制。即s

如果在给定的车辆中部署了多个RX天线，那么我们可以简单地通过级联来自每个RX天线的长度为N的接收的向量y来形成对应于单个数字调制符号的数字接收信号。例如，如果在给定的车辆中部署M个RX天线，则我们可以简单地通过级联来自每个RX天线的M个长度为N的接收的向量来形成对应于单个数字调制符号的M*N个数字接收的信号向量。

在一些实施例中，发送信号发生器在不使用符号扩展技术的情况下生成发送信号。在符号扩展的背景下，没有符号扩展也可以被视为使用简并的单长度扩展码{1}的对符号进行扩展。使用这种简并的单长度扩展码{c

V2V直接通信可以采用比其他传统全双工(诸如蜂窝全双工和WLAN全双工)更高效的全双工通信，主要是因为以下四个方面：

首先，在V2V直接信息交换中，车辆与相邻车辆之间的车辆信息交换很重要，并且车辆越近，车辆信息交换越重要。同时，通过充分利用车身的尺寸，可以尽可能地将车辆中的发射天线和接收天线分开，以减少全双工自干扰。与传统蜂窝全双工和WLAN全双工相比，即使使用分离的天线结构，用户终端(UE)中的发送和接收天线也被限制于相对非常小的空间内。使得如果每个车辆的发射功率相等，则将最重要的车辆信息的接收功率与全双工自干扰进行比较。如图5所示，假设车辆长度为d

此外，如果将挡板或衰减器被添加到自干扰衰减中并且自干扰的RF消除被执行，则目标相邻车辆的信号强度甚至可以大于剩余的自干扰。这意味着如果将挡板或衰减器添加到自干扰衰减中并且执行自干扰的RF消除，则在上面的数字接收向量

第二，在V2V直接信息交换中，由车辆交换的信息分组相对较小。因此，V2V信号通常被认为是窄带信号，并且窄带自干扰的RF消除或模拟消除可以容易地实施，并且具有良好的消除效果。此外，由于V2V直接信息交换是近场通信，所以载波频率可以相对较高，这使得小分组信号看起来更窄。因此，更窄带自干扰的RF消除或模拟消除可以更容易地实现实施，并且具有良好的消除效果。

第三，在V2V直接信息交换中，无论是否使用全双工，车辆间通信都没有基站作为中央控制器来协调和/或调度每个车辆的通信资源，传输签名和传输资源可以由每个车辆单独确定，并且可以是不相关的，甚至是随机的。这样，车辆之间的传输就容易发生冲突和混叠。使得即使使用半双工，也需要先进的收发技术(诸如在发送侧使用精心设计的低互相关扩展码集合进行符号扩展，以及在接收侧使用基于连续干扰消除(SIC)的MUD)来促进多种车辆信息的分离。然后如果使用全双工，则这些先进的收发技术也可以有助于消除残留的数字自干扰。

更具体地说，如果每个车辆/UE使用从低互相关扩展码集合中自主选择的扩展码来扩展其数字调制信息符号，则残留的数字自干扰c

此外，如果给定的车辆已经实现了基于SIC的MUD接收机来分离叠加的目标车辆的信息，那么自干扰的数字消除也可以利用该已经存在的基于SIC的MUD接收机而不引入任何额外的实施方式开销。相反，传统蜂窝全双工中的自干扰的数字消除需要额外的实施方式。

更具体地说，只需通过将全双工自干扰视为一个目标信号，车辆就可以通过基于SIC的MUD接收机消除自干扰并检测来自其他车辆的信息。SIC多用户检测功能在下面的过程中。首先，UE检测模块将检测潜在UE/车辆，然后根据诸如后SINR之类的度量将UE从强到弱排序。然后，与车辆相关联的处理器将解调和解码强UE/车辆的信息，并重构解码的UE/车辆的信号(例如，重新编码、调制、扩展等)。之后，处理器从接收到的聚合信号中取消重构的信号，然后开始进一步检测其他潜在的车辆/UE。直到所有的车辆/UE信息都被解码，或者剩余的UE/车辆的信息都不能被解码，这个迭代才会终止。

在基于SIC的MUD接收机中，由于信息比特是接收机先验已知的，因此全双工自干扰不需要解码，从这个意义上说，自干扰的重构比其他目标信号更容易。

为了从基于SIC的MUD接收机中的聚合接收信号中消除用户/车辆的影响，必须从解码信息中重构用户/车辆的贡献。在具有无线多径和/或多普勒效应的信道中，这种贡献也取决于信道。信道估计可依赖于插入到发送信号中的导频(例如，前导码或DMRS)或成功重构的数据符号，后一种方法被视为数据导频技术。基于导频的信道估计和数据导频技术可以结合使用。

第四，通过充分利用车身的尺寸，可以在车辆中部署多个大的分离接收天线，这可以进一步降低全双工自干扰与目标接收信号的相关性，从而进一步提高目标信号的解调性能。

在一些实施例中，每个传输可包含特定导频(例如，前导码或DMRS)，以简化多用户检测，即，通过首先检测导频，车辆的MUD接收机可知道接收到多少车辆或用户的信号，并且这些用户的信道可通过导频进一步估计，然后可以执行多用户检测。但是完成这样的信号处理的代价是(1)降低频谱效率，因为导频符号需要一定量的开销，以及(2)在V2V直接传输下与导频冲突的问题。一旦两个车辆选择同一导频(导频冲突)，至少其中一个车辆的信息不会被翻译，有时两个车辆的信息也不会被翻译，这降低了可靠性。

为了避免V2V直接通信中的导频冲突和导频开销两个问题，V2V传输可以只包含数据符号，并且多用户检测可以在没有导频的情况下被执行，并且多用户检测可以被称为纯数据多用户检测或盲多用户检测。然而，由于缺少导频，纯数据多用户检测需要引入先进的盲检测技术(诸如盲活动检测和盲均衡)。它还需要数据导频技术，即，一旦用户的信息被正确解码，重构的正确的数据符号就可以被视为用于信道估计的已知导频。

为了避免V2V直接通信中的导频冲突和导频开销两个问题，V2V传输可以只包含数据符号。此外，为了简化纯数据多用户检测，用于在纯数据传输中生成调制符号的数字调制方法可以是差分调制。如果每个车辆使用差分调制来调制其FEC编码比特，则纯数据多用户检测可以利用非相干解调，这避免了多用户检测中信道均衡的复杂性和不精确性。注意，在V2V直接通信中，多普勒效应在调制符号上引入了失真，这使得信道均衡更加复杂。因此，差分调制和非相干解调可以显著地简化V2V直接通信中的多用户检测。由于差分调制和非相干解调对用户间干扰和加性高斯白噪声(AWGN)更为敏感，因此在V2V直接通信中可以采用低阶差分调制(诸如差分BPSK(DBPSK)或差分π/2-BPSK(π/2-DBPSK)或差分QPSK(DQPSK))。注意，使用差分调制的V2V直接通信既可以被用于全双工通信，也可以被用于传统的半双工通信。

为了进一步提高可靠性，如本专利申请中所描述的发送和接收天线的示例性放置也可以与多信道方案相结合。例如，如图6所示，可以使用总共六个信道，并且每个车辆可以在所有六个信道上接收数据，但是每个车辆只能在六个信道中自主选择或随机选择的一个或多个信道上发送信号，例如，在图6的示例中，一个车辆自主选择或随机选择六个信道中的三个信道。

当在自主或随机选择的多个信道上发送信号时，如果在每个信道上使用符号扩展技术，则扩展序列也是自主地或随机地被生成或选择的，并且如果在每个信道上使用导频序列，则在每个信道上使用的导频序列也是自主地或随机地从导频信号的集合中被生成或选择的。这避免了两个车辆的信号在多个信道上发生冲突，从而提高了可靠性。扩展码或导频信号可以随机地被生成，或者它们可以分别从扩展码的集合或导频信号的集合中被选择。然而，导频序列或扩展码的这种自主或随机选择或生成增加了多用户检测的难度。因为即使接收机已经成功地从一个信道的接收信号中解码出一个车辆的信息，它仍然不知道该车辆在其他信道上的信号的身份，因此不能在其所有使用的信道中重构和消除其信号。为了便于多用户检测，在每个信道中发送的FEC编码比特可以包括在所有信道中用于信号生成的信息。

如图6所示，可以生成要经由多个无线信道发送的消息，以包括用于多用户检测的信息。例如，消息可以包括1)用于发送消息的信道索引；2)关于与消息一起使用的扩展码或导频信息的信息(例如，扩展码种子值或导频信号种子值)；3)从扩展码的集合中选择的扩展码的索引；和/或4)从导频信号的集合中选择的导频信号(诸如前导码或DMRS的端口)的索引。另一方面，如果所有信道中的传输仅包含数据符号，则重构不需要知道导频的信息。类似地，如果所有信道中的传输不使用符号扩展或扩展码是简并的单长度扩展码{1}，则重构不需要知道扩展的信息。

如果使用符号扩展技术，则车辆的传输信息包含关于由该车辆自主或随机选择的扩展序列的信息。这样，在成功解码车辆的报文信息之后，可以知道由车辆使用的扩展序列，并且可以在重构中执行准确的再扩展，最后可以轻松地从接收到的信号中去除车辆的信号，然后对下一个车辆进行翻译。

如果组合多信道，则车辆的传输信息可以包括：(a)该车辆占用哪些信道的信息，或用于接收数据的信道的索引号。例如，使用图6中的多信道传输/接收方案的车辆发送包括占用三个信道[1 5 6]的信息；和/或(b)在每个信道上使用的扩展序列和/或(c)在每个信道上使用的导频序列，从而使得一旦其中一个信道中的信息被翻译，就有可能知道汽车的信号是如何在其他信道上生成的，并且因此可以在所有信道上重构该车的信号，并且最终消除它们，然后去翻译下一个车辆的信息。

例如，在图6中的示例中，接收机在信道1上翻译信息，知道车辆也在信道5和信道6上发送信号。因此，与车辆相关联的处理器可以重构信道5和信道6上信号，这需要知道导频(如果在每个信道上使用导频序列)，以及扩展序列(如果在每个信道上使用符号扩展)和用于在信道5和信道6上重构信号的其他信息。为了减少发送和接收天线的示例性放置，如本专利申请中所述，天线放置也可以与图6所述的多信道方案组合。

图7示出了基于符号扩展技术的V2V全双工通信方法。在图7中，每个车辆可以传播并随后广播车辆状况信息和/或关于车辆驾驶员的操作信息的数据符号。由汽车使用的扩展序列是从低相关扩展码集合中自主/随机选择的。码集中的扩展码的数量可以大于扩展码的长度，以减少两车选择同一扩展码的可能性。第二相邻车辆702与第一车辆704越近，则第一车辆704可以接收的信号越强。距离较远的车辆706、708只能接收微弱信号甚至接收不到信号。

此外，为了提高预防或避免事故的能力，在一些实施例中，如果消息包括一些紧急信号，则可以将消息的发送功率提高几个dB。这可以提高该紧急信号的解码可靠性。例如，紧急制动车辆、紧急加速车辆和紧急改变车辆的道路车道可以被视为紧急信号。

图8和图9示出了应用于V2V全双工系统的传输侧的部分加扰技术。加扰操作分别应用于CRC编码操作之前和之后的比特。加扰序列是根据消息载荷中的比特的某一部分来确定的，该部分比特的信息(例如，信息比特中的比特索引)对于BS是已知的。加扰序列生成方法(如果存在的话)对于BS也是已知的。如果车牌信息被包括在载荷消息中，则生成加扰序列的比特部分可以是车牌信息(例如，车牌信息)。当载荷被成功解码时，可以基于解码比特和序列生成方法来重新生成加扰序列。通过加扰操作，多用户干扰和自干扰可以被随机化。考虑到不同车辆之间发送传输比特相似的情况，基于加扰比特的信道估计将导致增加的信道估计精度，从而对于剩余的UE具有更好的干扰消除和解码性能。传统的加扰操作基于这样的事实，即加扰器生成比特是在载荷传输之前Tx和Rx侧都已知的标识符。然而，在V2V通信中，通信更可能在没有中央控制单元的情况下发生，并且标识符对于Tx和Rx侧都是未知的。部分加扰技术更适合V2V通信。

图10示出了可以是车辆的一部分的硬件平台1000的示例性框图。硬件平台1000包括至少一个处理器1010和具有存储在其上的指令的存储器1005。由处理器1010执行时的指令将硬件平台1000配置为执行本专利申请中描述的各种实施例中描述的操作。例如，处理器1010可以执行与发送信号发生器和/或多用户检测器和自干扰消除器相关的操作。例如，处理器1010可以使用一个或多个发射天线1025生成要经由一个或多个发射机发送的消息。一个或多个发射机1015经由一个或多个发射天线1025向另一车辆发送消息。该消息可包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。一个或多个接收机1020经由一个或多个接收天线1030接收由另一车辆发送或发送的信息或数据。

在第一示例性实施例中，一种通信装置，包括发射天线和接收天线，其中发射天线和接收天线之间的距离大于预定值，其中发射天线和接收天线分别位于车辆的第一侧和第二侧上或车辆的第一侧和第二侧中，并且其中第一侧与第二侧相对。第一示例性实施例的通信装置还包括处理器，其被配置为生成将经由发射天线发送的一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第二示例性实施例中，一种通信装置，包括发射天线和接收天线，其中发射天线和接收天线之间的距离大于预定值，并且其中发射天线和接收天线分别位于从车辆一端延伸到车辆另一端的对角线的两个端点上。第二示例性实施例的通信装置还包括处理器，其被配置为生成将经由发射天线发送的一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第一和第二示例性实施例的一些实施方式中，发射天线和接收天线分别位于第一侧和第二侧的中间区域上或第一侧和第二侧的中间区域中。

在第一和第二示例性实施例的一些实施方式中，发射天线和接收天线分别位于车辆的第一区域和第二区域中，并且第一区域位于第二区域的上方。

在第三示例性实施例中，一种通信装置，包括发射天线和多个接收天线，其中发射天线和每个接收天线之间的距离大于预定值。第三示例性实施例的通信装置还包括处理器，其被配置为生成将经由发射天线发送的一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第三示例性实施例的一些实施方式中，第一接收天线和第二接收天线分别位于从车辆一端延伸到车辆另一端的对角线的两个端点上。在第三示例性实施例的一些实施方式中，第一接收天线位于车辆的第一侧的中间区域上或中间区域中，而第二接收天线位于车辆的第二侧的中间区域上或中间区域中，其中第一侧与第二侧相对。在第三示例性实施例的一些实施方式中，第一接收天线和第二接收天线分别位于车辆的第一区域和第二区域中，并且第一区域位于第二区域的上方。

在第三示例性实施例的一些实施方式中，四个接收天线位于车辆的四个侧面上或车辆的四个角上或车辆的四个侧面中或车辆的四个角中。在第三示例性实施例的一些实施方式中，六个或八个接收天线均匀地分布在车辆周围。在第三示例性实施例的一些实施方式中，发射天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。

在第四示例性实施例中，一种通信装置，包括两个发射天线和多个接收天线，其中每个发射天线和每个接收天线之间的距离大于预定值，并且其中两个发射天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。第四示例性实施例的通信装置还包括处理器，其被配置为生成将经由两个发射天线之一发送的一个或多个消息发送，其中该一个或多个消息包括车辆状况信息、关于车辆驾驶员的操作信息，或与车辆的一个或多个传感器相关联的信息。

在第四示例性实施例的一些实施方式中，两个接收天线位于车辆的一侧上或车辆的一侧中。在第四示例性实施例的一些实施方式中，四个接收天线位于车辆的四个侧面上或车辆的四个角上或车辆的四个侧面中或车辆的四个角中。在第四示例性实施例的一些实施方式中，六个或八个接收天线均匀地分布在车辆周围。

在第四示例性实施例的一些实施方式中，两个接收天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。在第四示例性实施例的一些实施方式中，四个接收天线位于车辆的顶面的中心区域上或车辆的顶面的中心区域中。

在一些实施例中，该通信装置还包括位于一个或多个接收天线附近的一个或多个衰减器，其中衰减器位于每个接收天线和至少一个发射天线之间，并且其中该衰减器被构造成衰减由至少一个发射天线发送的无线信号。

在一些实施例中，处理器被配置为通过使用二进制相移键控(BPSK)调制、π/2-BPSK调制或正交相移键控(QPSK)调制来调制一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括生成的数字调制符号。在一些实施例中，处理器被配置为通过使用差分二进制相移键控(DBPSK)调制、差分π/2-BPSK(π/2-DBPSK)调制或差分正交相移键控(DQPSK)调制来调制一个或多个消息，其中该一个或多个消息包括生成的数字调制符号。

在一些实施例中，处理器被配置为生成一个或多个扩展码来扩展一个或多个消息的符号，其中该一个或多个扩展码是根据要被发送的消息中包括的扩展码的信息生成的，或者处理器被配置为选择一个或多个扩展码来扩展一个或多个消息的符号，其中该一个或多个扩展码是根据要被发送的消息中包括的扩展码的信息从扩展码集合中选择的。

在一些实施例中，处理器被配置为根据要被发送的消息中包括的导频信号的信息来生成导频信号，或者处理器被配置为选择导频信号来扩展一个或多个消息的符号，其中导频信号是根据要被发送的消息中包括的导频信号的信息从导频信号集合中选择的，其中导频信号与消息一起被发送。

在一些实施例中，一个或多个接收天线被配置为从一个或多个其他车辆接收信号。在一些实施例中，车辆状况信息包括车辆标识、车牌号、车辆当前位置、车辆速度、车辆尺寸或车辆颜色。在一些实施例中，关于车辆驾驶员的操作信息包括与由驾驶员执行的正在进行的操作相关联的信息或与将由驾驶员执行的操作相关联的信息。在一些实施例中，正在进行的操作包括制动车辆、启动车辆、加速车辆、改变车辆的道路车道或车辆转向。在一些实施例中，要被执行的操作包括准备制动车辆、准备启动车辆、准备加速车辆、准备改变车辆的道路车道、准备车辆转向。

在一些实施例中，一个或多个消息经由多个传输信道上的至少一个发射天线被发送。在一些实施例中，根据要被发送的消息中包括的多个传输信道的信息从一组传输信道中选择多个传输信道。在一些实施例中，一个或多个消息包括用于发送一个或多个消息的多个传输信道的信道索引信息。

在一些实施例中，处理器被配置为根据要被发送的消息中包括的扩展码的信息来生成一个或多个扩展码以扩展一个或多个消息的符号，或者处理器被配置为根据要被发送的消息中包括的扩展码的信息，从扩展码集合中选择一个或多个扩展码以扩展一个或多个消息的符号。

在一些实施例中，使用多个传输信道发送的一个或多个消息中的每个包括扩展码的种子值或扩展码的初始状态或与扩展码集合相关联的扩展码的索引。在一些实施例中，使用多个无线信道发送的一个或多个消息中的每个包括导频信号，每个导频信号根据要被发送的消息中包括的导频信号的信息生成，或者其中每个导频信号根据要被发送的消息中包括的导频信号的信息从导频信号的集合中选择。在一些实施例中，一个或多个消息中的每个包括导频信号的种子值，或者一个或多个消息中的每个包括导频信号的初始状态，一个或多个消息中的每个包括与导频信号的集合相关联的导频信号的索引。

在一些实施例中，如果消息包括一些预定的紧急信号，则消息的发射功率通过预定值被提升或提升到预定值。在一些实施例中，预定的紧急信号包括紧急制动车辆、紧急加速车辆或紧急改变车辆的道路车道。在一些实施例中，驾驶员包括车辆的自动驾驶系统。在一些实施例中，一种无线通信方法包括使用根据权利要求1-40中的任何一种或多种所述的通信装置执行无线传输或无线接收。在一些实施例中，至少一个发射天线和一个或多个接收天线被配置为执行全双工通信。

在本申请中，术语“示例性”用于表示“……的示例”，并且除非另有说明，否则并不意味着理想或优选实施例。

本文描述的一些实施例是在方法或过程的整个背景中描述的，这些方法或过程可在一个实施例中由计算机程序产品实现，该计算机程序产品包含在计算机可读介质中，包括由在网络环境中的计算机执行的诸如程序代码之类的计算机可执行指令。计算机可读介质可以包括可移动和不可移动存储设备，其包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)、数字多功能光盘(DVD)等。因此，所述计算机可读介质可以包括非临时存储介质。通常，程序模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。计算机或处理器可执行指令、相关数据结构和程序模块表示用于执行本文公开的方法步骤的程序代码的示例。此类可执行指令或相关数据结构的特定序列表示用于实现此类步骤或过程中描述的功能的对应动作的示例。

所公开的一些实施例可以使用硬件电路、软件或其组合实施为设备或模块。例如，硬件电路实施方式可以包括分立的模拟和/或数字组件，这些组件例如被集成为印刷电路板的一部分。可替选地，或者附加地，所公开的组件或模块可以被实施为专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)器件。一些实施方式可以附加地或可替选地包括数字信号处理器(DSP)，其是具有针对与本申请的公开功能相关联的数字信号处理的操作需要而优化的架构的专用微处理器。类似地，每个模块内的各种组件或子组件可以用软件、硬件或固件来实施。模块和/或模块内的组件之间的连接可以使用本领域已知的任何一种连接方法和介质来提供，包括但不限于使用适当协议的通过互联网、有线或无线网络上的通信。

虽然本申请包含许多细节，但这些不应被解释为对所要求保护的发明或可能要求保护的内容的范围的限制，而是作为针对特定实施例的特征的描述。在单独实施例的上下文中本申请中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独实现或在任何合适的子组合中实施。此外，尽管上述特征可以被描述为在某些组合中起作用，甚至最初也是这样要求保护的，但是在某些情况下，来自所述组合的一个或多个特征可以从该组合中被删除，并且所述组合可以涉及子组合或子组合的变体。类似地，虽然在附图中以特定次序描述操作，但这不应理解为要求以所示的特定次序或顺序执行这些操作，或者要求执行所有所示的操作，以获得期望的结果。

仅描述了一些实施方式和示例，并且可以基于本公开中描述和说明的内容做出其他实施方式、增强和变换。