本文作者 Ali Bawangaonwala，Qorvo 高級營銷經理

圖 1：互聯汽車。

車對萬物 (V2X) 是一種車輛技術的總稱。它允許車輛與周圍的環境進行通信，包括自行車、摩托車和其它車輛。為將其實現，無論是車內還是車外，來自傳感器和其他來源的信息都通過低延遲、高可靠性的鏈路傳播，這最終將有助于實現完全自動駕駛。參見圖 1。

V2X 通信的一個主要賣點是安全性。V2X 通信技術有望降低車輛事故的數量，從而減少相關傷亡事件的發生。美國國家公路交通安全管理局 (NHTSA) 的一項研究發現，對于未對駕駛員造成損害的碰撞事故，互聯汽車技術有望將事故率減少 80%。事實上，到 2024 年，汽車行業機構（比如：美國國家公路交通安全管理局和汽車工程師協會）預計將要求車輛提供某些 V2X 功能，以獲得完整的五星安全評級。這項技術還將顯著改善交通管理。利用路邊單元 (RSU) 和車載單元 (OBU) 提供的數據，V2X 技術可以在汽車之間建立連接，并將駕駛員、行人和騎車人與交通信號燈相連接。有關流量模式、信號燈和其它車輛的信息，可以通過連接 Wi-Fi 或蜂窩網絡的車輛信息娛樂系統，甚至通過駕駛員手機上的應用傳送到汽車上，使駕駛員能夠調整到更安全、更高效的駕駛模式。這樣可以減少有害二氧化碳氣體排放和降低燃油成本，從而提高車輛的環保性能。

V2X 包含多個組成部分（請參閱邊欄內 “車輛通信縮略語及含義”）。考慮到諸多的安全效益以及給消費者通信帶來的其它效益，增強 V2X 并將其推向市場通常是許多汽車制造商的首要策略。然而，要設計一個穩健的系統解決方案，我們首先要了解 V2X 的復雜性和技術挑戰。

Cellular-V2X (C-V2X) 技術向車輛工程提出了挑戰，例如車輛內外多個無線電設備導致的無線共存問題。未來的新型汽車內將配備大量的無線電，滿足安全、安防和娛樂的發展趨勢。這些無線電將帶來共存問題。一個明顯的共存挑戰是專用短距離通信 (DSRC) 和 C-V2X（基站運營商授權的載波）都使用相同的 5.9GHz 頻段進行通信。此外，4G LTE、5G 和 Wi-Fi 的頻段都與 5.9GHz 的頻率范圍密切相連。

汽車的未來發展趨勢

互聯汽車采用了許多獨特的連接技術，這些技術必須互不干擾信號質量，這樣才能實現無縫通信。這些技術包括：

• 用于汽車安全的 V2X（DSRC 和 C-V2X）

• 用于提供遠程診斷、軟件無線更新、遠程操作等車載 OEM 服務的 4G/5G 云連接

• 車載 4G/5G 云連接娛樂

• Wi-Fi

• Bluetooth

• 衛星數字音頻廣播服務 (SDARS)

車輛通信縮略語及含義

車對萬物 (V2X)：一種允許車輛與周圍交通系統中的運動部件進行通信的技術。

車對基礎設施 (V2I)：這種通信允許車輛與頭頂的 RFID 讀卡器和攝像頭、交通信號燈、車道標記、路燈、標牌和停車計時器等交通系統組件共享信息。

車對行人 (V2P)：車輛與附近一位行人或多位行人之間的通信。

車對網絡 (V2N)：訪問基于云的服務網絡，并與之進行通信。

蜂窩車對萬物 (C-V2X)：使車輛能通過移動蜂窩連接，與周圍其它車輛、行人或交通燈等固定物體進行通信，相互收發信號。

專用短距離通信 (DSRC)：單向或雙向的中短距離無線通信通道，專為汽車用途及一系列相應協議和標準設計。

V2X 通信技術有望降低車輛事故的數量，從而減少相關傷亡事件的發生。

視頻鏈接：https://resources.mouser.com/brightcove-mouser-webinars/why-qorvo-should-be-your-automotive-design-partner

高選擇性濾波器解決方案如何應對共存挑戰

讓我們共同了解濾波器技術解決方案幫助解決 V2X 與 Wi-Fi 和蜂窩頻譜共存問題的方法。以下是三個主要挑戰：

• V2X 與 5GHz Wi-Fi

• Wi-Fi 2.4GHz 與蜂窩頻段 7、40 和 41 共存

• 電子收費 (ETC) 與 V2X 共存

V2X 與 5GHz Wi-Fi 的共存挑戰

如圖 2所示，Wi-Fi 5GHz非授權的國家信息基礎設施 3 (UNII 3) 頻段與 5.9GHz V2X 頻段重疊。要使這兩個無線電在工作時不互相干擾，需要采用濾波器。該濾波器需要在 5.855GHz 區域附近具有非常陡峭的衰減帶外邊緣，以確保 V2X 和 Wi-Fi UNII 3 信號不會產生通信干擾。此外，UNII 2C 接收頻段噪聲會引起接收信號靈敏度劣化。在這種情況下，無線設備的多個無線電同時工作會導致互相干擾，帶來的設計挑戰是靈敏度劣化。這些信號可能會干擾甚至破壞接收器接收微弱信號的靈敏度。例如，如果發射信號沒有與接收器正確隔離，它可能會干擾接收路徑信號，從而導致靈敏度劣化。因此，需要采用額外的濾波器來降低 5GHz 接收信號中的噪聲。

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圖 2：V2X 與 Wi-Fi 在 5GHz 汽車應用中的共存。

Wi-Fi 2.4GHz 與蜂窩頻段 7、40 和 41 共存

V2X 中存在的另一個共存問題就是蜂窩頻段 7、40 和 41 與 2.4GHz Wi-Fi 頻段之間的干擾。如圖 3所示，Wi-Fi 2.4GHz 位于這些 TDD（B40 和 B41）和 FDD (B7) 信號之間并靠近這些信號。在車內發送和接收 Wi-Fi 2.4 信號時，必須采用濾波器，以確保蜂窩頻段上的某些用戶可以不間斷地繼續通信。同樣，這也是通過 BAW 濾波器技術實現的（既有分立的形式，也有高度集成的 Qorvo 模塊）。

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圖 3：蜂窩與 Wi-Fi 2.4GHz 頻段共存。

V2X 與電子收費無線電的共存挑戰

除了上述共存挑戰之外，還有 V2X 干擾電子收費 (ETC) 服務的問題。中國和歐洲的 ETC 的工作頻段太接近 V2X 頻段。如圖 4所示，歐洲的 V2X 頻段與歐洲 ETC 頻段僅相差 40MHz。如果不在 V2X 前端模塊的輸入端采用陷波濾波器以允許 ETC 與 V2X 共存，則無法滿足歐洲 V2X 頻譜發射規范的要求。

中國的 ETC 應用也存在同樣的問題。中國的 V2X 頻段與 ETC 頻段的下行鏈路僅相差 65MHz。必須在前端輸入部分插入陷波器，以減少頻譜泄露，使其正確共存。在未來，中國 ETC 頻段可能會更接近 V2X 頻段，因為中國運營商正面臨著帶寬可能帶來的容量限制。中國目前正在就這個話題展開討論。

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圖 4：電子收費系統頻段與 V2X 頻段對比。

應對這些 V2X 共存挑戰的最佳濾波器技術是什么？Qorvo 已經幫助許多公司利用體聲波濾波器來應對這些類型的應用，如下文中所述。

體聲波 (BAW) 濾波器

如要避免在上述情況下產生干擾，高性能RF 帶通濾波器就應具備在高頻段工作的能力，BAW 非常適合在這種高頻段工作。BAW 濾波器還提供陡峭的過渡帶，防止信號干擾相鄰頻段，且通帶應具有低插入損耗，以保證輸出功率和覆蓋范圍。

在汽車的整個壽命期內,汽車應用中使用的濾波器必須能夠在極端溫度、濕度和振動條件下運行可靠運行，而石英晶體濾波器在這種環境下無法工作。在汽車應用中的這些嚴苛條件下，采用 BAW 濾波器意味著工程師現在可以淘汰尺寸大，和應用難度大的濾波器技術。

獨特的 BAW 濾波器具備所需的特性，能夠提供 5.9GHz 頻段所需的所有功能。這種濾波器提供必要的陡峭過渡帶，其高品質因數 (Q) 高達 3000，尺寸遠小于傳統陶瓷或介質濾波器。BAW 濾波器選擇性精度高，尺寸小巧，非常適合用于高級汽車 RF 應用。這種濾波器一般用在高于 1.5GHz 且需要高性能的應用中。此外，此技術基本上能夠適應高達 7GHz 以及更高的工作頻率。

一種前端解決方案

Qorvo 提供分立形式和模塊形式的 BAW 濾波技術。Qorvo V2X 前端解決方案套件包括首個 B47 頻段/Wi-Fi BAW 共存濾波器，它可以實現與 V2X 5.9GHz 頻段的 Wi-Fi 共存。這有助于在車輛與周圍環境之間建立可靠的連接。此外，它還包括兩個支持C-V2X 和 DSRC 系統的集成式前端模塊 (FEM)、一個數字步進衰減器、發射/接收開關和低噪聲放大器。該前端解決方案與芯片組無關，可在 Wi-Fi 和 V2X 共存的連接環境中實現穩定的V2X 鏈路、足夠的傳輸線性功率和出色的接收性能。未來，我們會借助道路車輛領域的高科技電子創新以及無線電技術的進步，助力安全駕駛，隨著我們不斷發展，關于該話題的內容也會越來越多。