Test riproducibili sui ricevitori per comunicazioni tra veicoli in condizioni di fading

Introduzione

Negli scenari di comunicazioni tra veicoli, le automobili scambiano tra loro in modalità wireless informazioni e messaggi di avviso. Le informazioni dal veicolo vengono solo trasmesse e non vi è un meccanismo di retroazione. Attualmente uno buon candidato per definire le caratteristiche dei collegamenti per la comunicazioni tra i veicoli è lo standard WLAN IEEE 802.11p. I vari sensori da tempo montati abitualmente sui veicoli, come radar, videocamere e tachimetri, rilevano già le informazioni sulle distanze dagli oggetti circostanti e sulle loro velocità. Grazie alla condivisione delle informazioni, è possibile rilevare situazioni critiche per il traffico, quali ad esempio le collisioni. I veicoli hanno la capacità di visualizzare messaggi di avviso ai conducenti, in modo che possano reagire tempestivamente per prevenire gli incidenti o per evitare di ostacolare il traffico. Di conseguenza, è possibile ridurre notevolmente il numero di persone ferite, i danni materiali e le congestioni.

Attività da eseguire

I sistemi di comunicazioni tra veicolo richiedono la presenza di un collegamento wireless stabile per massimizzare la capacità di trasmissione delle informazioni, onde aumentare la sicurezza dei passeggeri. Per assicurare un buon collegamento wireless, i ricevitori devono essere in grado di rilevare segnali quali IEEE 802.11p anche nelle condizioni peggiori, ad es. basso rapporto segnale-rumore (SNR), scarsa qualità della modulazione (basso EVM) e condizioni di propagazione afflitte da notevole fading. Negli scenari di comunicazioni tra veicoli, il fading di Rayleigh, dovuto ai movimenti relativi tra ricevitori e trasmettitori, è una delle principale cause di degrado delle prestazioni dei ricevitori. In generale, il fading è causato dalla propagazione multicammino di un segnale trasmesso. Il segnale ricevuto è la somma di tutti i segnali che viaggiano su cammini multipli. Ciascun cammino può influenzare l'ampiezza, la fase, lo spostamento di frequenza Doppler e il ritardo temporale del segnale. La principale sfida che i progettisti devono affrontare in laboratorio è l'applicazione ai segnali dei modelli di fading che meglio caratterizzano il comportamento di propagazione multicammino tipico degli scenari di comunicazioni tra veicoli. Solo allora i ricevitori possono essere correttamente provati in laboratorio durante il ciclo di sviluppo e verifica per determinare quanto bene possano ricevere i segnali nelle condizioni di fading tipiche delle comunicazioni tra veicoli.

Soluzione di misura

Il generatore di segnali vettoriali R&S^®SMW200A, dotato del simulatore di fading R&S^®SMW-B14 e delle opzioni avanzate dei modelli di fading R&S^®SMW-K72, è uno strumento ideale per applicare le condizioni di fading tipiche delle comunicazioni tra veicoli a segnali quali IEEE 802.11p per effettuare le prove più accurate e riproducibili sui ricevitori. L'opzione dei modelli di fading avanzati R&S^®SMW-K72 supporta tutti i modelli di canali radio tra veicoli specificati nei documenti di CAR 2 CAR Communication

Consortium:

• Visibilità ottica in ambiente rurale
• Visibilità ottica avvicinandosi all'ambiente urbano
• Incrocio stradale senza visibilità ottica
• Visibilità ottica autostradale
• Ambiente autostradale senza visibilità ottica

Come esempio, verrà descritto in maggior dettaglio il modello di canale radio riferita a un ambiente rurale con propagazione in visibilità ottica.

Modello di canale radio per ambiente rurale in visibilità ottica

Sono stati eseguiti test sul campo indipendenti da parte di università e aziende per determinare i modelli statistici applicabili a diversi canali radio utilizzabili nelle comunicazioni tra veicolo, ad esempio lo scenario riportato in seguito riferito a un ambiente rurale con propagazione in visibilità ottica.

Lo scenario rurale in visibilità ottica di riferisce a un ambiente completamente aperto, privo di edifici, oggetti di grandi dimensioni e altri veicoli. La configurazione specificata da CAR 2 CAR Communication Consortium per il modello del canale radio rurale in visibilità ottica è mostrata nella tabella seguente.

La configurazione si basa su tre cammini di propagazione. Ciascun cammino è definito da un'attenuazione specificata, un ritardo, la frequenza Doppler fd e un profilo di distribuzione dello spettro Doppler. CAR 2 CAR Communication Consortium ha definito che considerare la metà dello spettro classico solitamente usato per la descrizione dell'effetto Doppler Rayleigh sia una soluzione più adatta a rappresentare i modelli di canali radio per comunicazioni tra veicoli rispetto all'intero spettro Doppler Rayleigh. Un tipico profilo di distribuzione della metà positiva dello spettro Doppler Rayleigh del cammini 2 per lo scenario rurale in visibilità ottica è riportato nel seguito.

Grazie alle potenti caratteristiche per simulare fading integrate nel generatore di segnali vettoriali R&S^®SMW200A, i progettisti possono sfruttare l'opzione di modelli di fading avanzati R&S^®SMW-K72 durante tutte le fasi dei test dei ricevitori per gli scenari di comunicazioni tra veicolo. Tutti i cinque modelli di canali radio per comunicazioni tra veicoli possono essere facilmente applicati a segnali quali IEEE 802.11p. Ci si può pertanto concentrare completamente sull'esecuzione dei test sui ricevitori senza dedicare tempo prezioso nella definizione e applicazione dei canali radio per comunicazioni tra veicoli. Si tratta di un modo rapido e comodo per simulare realisticamente in laboratorio gli scenari di comunicazione tra veicoli in condizioni controllate. La creazione di procedure di test sui ricevitori nelle condizioni reali di fading tipiche delle comunicazioni tra veicoli diventa più semplice che mai.

Principali vantaggi

• Supporta tutti i cinque modelli di canali radio definiti per le comunicazioni tra veicoli
• Ricrea in laboratorio le condizioni di propagazione reali delle comunicazioni radio tra veicoli
• Consente di creare procedure di test riproducibili per il collaudo di ricevitori in condizioni di fading controllate in scenari di comunicazione tra veicoli
• Semplifica la generazione di segnali afflitti da fading nelle comunicazioni tra veicoli
• Consente ai progettisti di concentrarsi completamente sui test dei ricevitori