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3GPP完成車聯網第一版標準規範 重點V2V通信

關鍵字:車聯網標準化V2V通信3GPP
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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2016年9月30日
國際行動通訊標準制定組織3GPP於2016年9月26日宣佈,車聯網V2X(Vehicle-to-Everything)第一版標準化規範制定完成。這是在上周於美國新奧爾良召開的3GPP RAN會議上同意通過(RP-161919)。此版V2X規範同時將列入預定2017年3月完成的Release14。
 
伴隨物聯網概念及自動駕駛汽車時代的來臨,3GPP藉由LTE平台強化汽車用通信功能並擴展至新服務。這些功能包括汽車之間(V2V)、汽車和行人之間(V2P)、汽車和基礎設施之間(V2I)的直接通信以及經由網路的通信。但為趕上Release14的時程發佈,此次的規範把重點放在了車車間(V2V,Vehicle-to-Vehicle)通信。
 
據3GPP公布報導,V2V通信以Release12和Release13中包含的設備間(D2D、Device-to-Device)鄰近通信服務(ProSe,Proximity Services)為基礎。採用此次制定的D2D介面(PC5)後,可以實現250Kph的高速度和高密度。PC5導入的內容,如下:

(1)首先,增加DMRS訊號於高Doppler處理與高達500kph及在高頻相對速度(5.9GHz ITS頻帶是主要目標),如圖1所示的子幀結構。為V2V子幀(subframe)增加了4個DMRS(Demodulation reference signal)訊號,除了在最後的發送 - 接收周圍訊號,允許在高速信道進行追蹤。
Firstly, additional DMRS symbols have been added to handle the high Doppler associated with relative speeds of up to 500kph and at high frequency (5.9GHz ITS band being the main target). This results in the sub-frame structure illustrated in Figure 1.
 
As illustrated the V2V sub-frame for PC5 interface has 4 DMRS symbols, in addition to the Tx-Rx turnaround symbol at the end, allowing for better tracking of the channel at high speed.
 
 
圖1、V2V subframe增加4個DMRS訊號

 
(2)導入新調度分配與數據資源功能。佈置在圖2所示並且被設計為提高高密度下的系統級性能,同時滿足V2V的等待時間要求。調度分配(SA或PSCCH)在各個時間使用特定的RB中的子信道發送。與相關聯的數據傳輸所述調度分配在同一子幀佔據相鄰的RB。須注意的是,其中SA和相關聯的數據傳輸於不相鄰的RB是不一定發送的另一種變型,這也是成為標準化規範。
Secondly, a new arrangement of scheduling assignment and data resources has been agreed. The arrangement is illustrated in Figure 2 and is designed to enhance the system level performance under high density while meeting the latency requirements of V2V. Scheduling assignments (SA or PSCCH) are transmitted in sub-channels using specific RBs across time. Data transmissions associated with said scheduling assignments are occupying adjacent RBs in the same subframe. Note that another variant where SA and associated data transmissions are not necessarily transmitted on adjacent RBs has also been standardized.
 
圖2、導入新調度分配與數據資源功能

 
(3)導入了採用半持續調度(Semi Persistent Scheduling)方式的分散型調度技術。這種技術可優化通過增強正在使用重疊資源發射機之間資源分離使用的通道,可優化信道的使用。
Finally, for distributed scheduling (a.k.a. Mode 4) a sensing with semi-persistent transmission based mechanism was introduced. V2V traffic from a device is mostly periodic in nature. This was utilized to sense congestion on a resource and estimate future congestion on that resource. Based on estimation resources were booked. This technique optimizes the use of the channel by enhancing resource separation between transmitters that are using overlapping resources.
 
這些內容可以擴展到包括10MHz頻段在內的不同頻段。3GPP列舉了以下兩種使用這種功能的結構:
 
(1)Configuration 1:通過在車車間通信中採用分散型調度技術,實現V2V的調度和介面管理。利用全球導航衛星系統(GNSS)進行時間同步。
(2)Configuration 2:通過LTE方式無線基地台對V2V數據的調度和介面的管理進行輔助。在這種情況下,採用一次無線資源分配只使用一個子幀的動態調度(Dynamic Scheduling)方式。利用全球導航衛星系統(GNSS)進行時間同步。
 
圖3、3GPP車聯網第一版標準規範 重點V2V通信

 
檔案下載:RP-161919, Liaison Statement from 3GPP RAN on LTE-based vehicle-to-vehicle communications. This document informs internal 3GPP and external stakeholders that the specification work on V2V support using LTE sidelink is completed.


由於以往 3GPP 皆是針對手持裝置進行標準制定程序,在 V2X 標準中除了原本的行人手持 式 UE 之外,另外有定義車用式的 UE,此二種不同的 UE 在訊息發送頻率以及電源消耗程度皆 不同,因此 SA2 要求 SA1 針對行人式的 UE 以及車用式的 UE 必須回覆相關定義,讓 SA2 在進行 架構制定時才能針對不同類型的 UE 制定相對應的使用需求。 在先前的標準文件 TS22.185 已針對行人式 UE 以及車用式 UE 給過定義,行人式 UE 配置有限容量的電 池,並且需考慮移動速度較慢,因此訊息的更新頻率與傳輸功率不宜過高。而車用式 UE 則無 電力使用需求考量,考慮到一個路口可能會有數十個車用式 UE,因此車用式 UE 定義訊息最高 更新頻率為每秒 10 次。

由於 LTE V2X 已於 2015 年 11 月完成研究議題制定,並於 2016 年 1 月正式列入第 14 版本 規範,但因為現行的 LTE 架構對於訊息傳遞延遲時間與 UE 之間直接通訊能力皆無法支援,難 以達到 LTE V2X 規範的應用需求,例如:LTE 架構下的訊息傳遞時間可能會超過 100ms 才能傳 送完成,且目前 LTE 規範尚未支援 UE 間直接通訊能力。(722字;圖3)

 
參考資料:
Initial Cellular V2X standard completed,3GPP 2016/9/26


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