5G無線是未來十年移動通信的全球標準，它正在進軍一個令人興奮的新領域：汽車和通信行業之間的合作。自動駕駛應用程序包含獨特的連接性要求，在這里，5G以無處不在的覆蓋范圍、毫秒延遲和以厘米為單位的地理定位服務的組合而脫穎而出。

5G網絡技術與專用短程通信（DSRC）技術一起，正成為“聯網汽車計劃”的一個關鍵組成部分，該計劃促進汽車、自行車和行人之間的協作行為。根據Gartner的研究，到2020年，將有2.5億輛聯網車輛上路。

但5G在汽車世界的背景下有什么特別之處呢？首先也是最重要的是，它降低了延遲，提高了數據傳輸速度和蜂窩覆蓋的可靠性，這些特性在即將到來的聯網汽車和自動駕駛汽車中是必不可少的。

5G作為一種連接工具在汽車世界的旅程體現在蜂窩車輛到萬物（C-V2X）的形式，即在車輛、自行車、行人和基礎設施之間運行的實時無線安全通信系統。隨后，C-V2X的低延遲和高帶寬開始對高級駕駛員輔助系統（ADAS）和自動駕駛車輛起到補充作用。

讓我們從C-V2X通信開始，為連接的汽車運動奠定基礎。最終，它將為智能城市應用的自動駕駛汽車和智能交通鋪平道路。

C-V2X的出現

C-V2X技術基于3GPP Release 14規范，用于與其他車輛、路邊用戶（如行人、騎自行車的人和騎摩托車的人）以及包括交通標志、施工區等在內的路邊基礎設施進行直接通信。

高速蜂窩通信平臺繞過了通過SIM卡或蜂窩網絡訂閱進行蜂窩網絡連接的需要。它在全球統一的5.9GHz智能交通系統（ITS）頻段運行，用于車輛對車輛（V2V）、車輛到基礎設施（V2I）和車輛到行人（V2P）通信。

需要注意的是，C-V2X有兩種傳輸模式：直接通信和基于網絡的通信。基于PC5的直接通信處理位置、速度和本地危險，而在移動運營商許可頻譜中運行的公共蜂窩網絡為路邊安全提供補充服務。

以高通公司9150芯片組為例，該芯片組設計用于基于PC5的直接通信，該芯片組運行用于V2X通信的ITS堆棧，以及一個硬件安全模塊（HSM），通過運行在1.5GHz的A7應用處理器提高網絡安全性。

Danlaw的AutoLink車載單元（OBU）和RouteLink路邊單元（RSU）基于高通公司用于C-V2X通信的9150芯片組。

9150芯片組還集成了全球導航衛星系統（GNSS）功能，方便了GPS時間以及高精度定位服務的位置和速度信息。高通公司的航位推算軟件在最具挑戰性的環境中為其提供精確的定位和時間信息。

9150芯片組的設計勝利證明了C-V2X技術正在獲得發展勢頭。例如，射頻芯片制造商Qorvo專門設計了QPF1002Q前端模塊（FEM），以配合高通公司的9150芯片組。在此，必須指出的是，智能車載系統在聯網汽車和自動駕駛設計中要求與其他車輛、基礎設施甚至手機的射頻通信具有更高的精確度。

Qorvo的射頻模塊包括一個HBT功率放大器（PA）、PHEMT低噪聲放大器（LNA）和PHEMT開關。此外，射頻前端和C-V2X芯片組的組合已經在試驗中，參與者包括奧迪、福特、日產和PSA等汽車制造商。

同樣，Quectel Wireless Solutions在其AG15模塊中集成了9150芯片組，目標是用于道路安全和自動駕駛的遠程信息處理和V2X應用。它能夠在車輛和周圍環境之間實現低延遲和高密度的數據交換。道路使用者之間的信息共享，反過來又避免了交通擁堵和防止碰撞。

該模塊配備了一個多星座接收機，覆蓋全球導航衛星系統、全球定位系統、全球導航衛星系統、北斗、伽利略和QZSS衛星。它集成了基于衛星的增強系統（SBAS）和高通公司的3D航位推算技術，以提高定位精度和速度。

V2X增強了自動駕駛功能

C-V2X通信的發展與5G如何服務于自主汽車項目有著內在的聯系。高通公司的9150芯片組就是一個很好的例子：它為ADA、傳感器、攝像頭、雷達和激光雷達提供有關車輛周圍環境的額外輸入。

例如，高通公司于2017年推出的C-V2X芯片組提供了非視距（NLOS）傳感能力，支持高速移動和高車輛密度部署，從而為安全自主駕駛鋪平了道路。

換句話說，C-V2X技術提供車輛周圍環境信息和識別物體的能力是汽車制造商尋求安全意識的自動駕駛解決方案的關鍵因素。

以激光雷達掃描儀為例，它的工作半徑只有幾十米。在這里，無處不在的蜂窩覆蓋比像DSRC連接這樣的短程通信機制更有可能為LiDAR服務。

高通公司與美國電話電報公司（AT&T）、福特汽車公司（Ford）和諾基亞公司（Nokia）聯手開展基于C-V2X技術的自主汽車試驗。（資料圖：福特）

Savari為高通公司的9150 C-V2X芯片組優化了V2X軟件包，最近在華盛頓特區的奧迪和福特汽車上演示了有障礙或無能見度情況下的自動駕駛。該試驗涉及行人和易受傷害的道路使用者，并向其他車輛發出緊急電子剎車燈警報激活并與交通信號控制器通信。

5G新無線（NR）標準提供了一個統一的連接結構，以擴展到新的行業。而ADAS傳感器技術，以及自主車輛，將成為5G高吞吐量的主要受益者，即基于攝像頭和傳感器數據構建動態地圖，然后將其分發到街道交叉口。

低延遲和超可靠的5G通信鏈路對于提高自主駕駛高級路徑規劃所需的可預測性水平也至關重要。例如，高吞吐量傳感器數據的感知共享有助于創建真實世界模型，從而實現路徑規劃意圖和軌跡共享，從而實現更快、更安全的機動。

智能城市中的5G

事實上，C-V2X擁有一條清晰且向前兼容的5G NR演進道路，這一事實也最終導致了汽車和運輸行業之間雄心勃勃的交叉。在智能城市尋求協調駕駛和實時本地更新的過程中，C-V2X在無需網絡輔助的情況下為直接通信提供更大范圍和可靠性的能力至關重要。

2019年初在拉斯維加斯進行的C-V2X試驗就是一個很好的例子。9150 C-V2X芯片組供應商高通公司與內華達州南部地區運輸委員會拉斯維加斯市和RSU供應商Commsignia攜手演示C-V2X使用案例。

Commsignia的RSU被放置在全市近100個十字路口，以及配備了該公司C-V2X售后OBU的車輛，以在公共場合演示聯網汽車。

智能城市試驗正在進行中，5G重塑聯網汽車、自動駕駛和智能交通計劃的能力也在進行中，并增強了范圍和可靠性。激動人心的時刻就在前方。
責任編輯:tzh