用于V2X通信的方法和装置与流程

用于v2x通信的方法和装置
1.技术发展水平提供了v2x通信中的进步。
2.车辆对基础设施（v2i）和车辆对车辆（v2v）通信——统称为车辆对x（v2x）通信——允许车辆和路边单元（rsu）直接“彼此通话”和无线交换信息。传输的信息可以包括例如诸如位置和速度之类的车辆的动态数据或者关于车辆周围环境的信息。


技术实现要素：

3.本说明书的第一方面涉及一种方法，该方法包括：经由至少一个v2x无线电信道传输与v2x服务类型相关联的至少一个第一v2x消息对象；经由至少一个v2x无线电信道接收与至少一个第一v2x消息对象的接收状态相关联的至少一个反馈；基于至少一个反馈，决定是否传输与服务类型相关联的至少一个第二v2x消息对象；以及如果该决定指示将传输至少一个第二v2x消息对象，则经由至少一个v2x无线电信道传输与服务类型相关联的至少一个第二v2x消息对象。
4.v2x通信的有前途的应用包括借助于协作驾驶功能增强驾驶员辅助和自动化驾驶系统。基于未来车辆轨迹的交换，诸如集体感知（即在相邻车辆之间共享车辆车载传感器检测到的对象）和机动协调之类的技术允许车辆彼此合作，从而导致更高水平的安全性、驾驶员舒适度和交通效率。
5.用于协作驾驶的附加v2x消息的传输可以导致v2x无线电信道中的增加负载，因为预留给v2x通信的频谱有限。信道拥塞通常导致下降的通信性能，即更高的分组错误率和通信时延。
6.为了防止信道变得饱和，所提出的方案当通过空中传输消息对象时考虑了来自接收者的反馈，以便维持网络稳定性、吞吐量效率和对网络站的公平资源分配。
7.关于特定v2x服务类型的已接收v2x消息的反馈允许发送器站准确地估计动态信道可靠性。信道可靠性的改进估计允许发送器站更好地使用v2x信道：每当信道可靠性低时，发送器站更频繁地传输数据，并且反之亦然，每当信道可靠性高时，发送器站更不频繁地传输数据，以便减少信道负载。
8.根据有利示例，所述决定包括：基于至少一个接收到的反馈，确定至少一个接收指示符。
9.根据有利示例，所述决定包括：特别是基于先前确定的传输优先级，将至少一个接收指示符映射到至少一个第二v2x消息对象、特别是服务类型的当前传输优先级；以及基于所确定的传输优先级来调度至少一个第二v2x消息对象的传输。
10.有利的是，映射和调度提供了v2x消息对象传输的分布式且自适应的控制。
11.根据有利示例，该方法包括：如果与相应第二v2x消息对象相关联的当前传输优先级高于优先级阈值，则选择多个第二v2x消息对象中的至少一个用于传输。
12.有利的是，该基于阈值的选择允许灵活地将消息对象优先于其他对象。
13.根据有利的示例，该方法包括：基于接收到的反馈、特别是基于至少一个接收指示
符，确定优先级阈值。
14.优先级阈值的动态值允许以分布式方式控制第二v2x消息对象的传输。
15.根据有利示例，该方法包括：从附近的多个可用接收者确定至少一个第一v2x消息对象的意图接收者数量；确定与至少一个第一v2x消息对象或者与至少一个第一v2x消息对象相关联或携带至少一个第一v2x消息对象的所传输v2x消息的接收状态相关联的反馈的数量；以及基于期望接收者的数量和基于反馈的数量来确定至少一个接收指示符。
16.有利的是，可以在接收指示符的意义上确定比率，所述接收指示符提供对于所传输的消息对象的覆盖范围的测量。
17.根据有利示例，至少一个反馈是肯定或否定确认。
18.有利的是，发送器可以向上层发送与相关联过程id相关联的每个ack或nack。在这种情况下，发送器应用层将被告知与第一v2x消息对象相关联的例如来自混合自动重复请求（harq）过程的反馈。
19.根据有利示例，针对多个v2x服务类型进行接收指示符的确定。
20.然后，多个v2x服务类型的传输消息可以用于估计。例如，如果40%的cam、denm和cpm被接收，则发送器假设第一v2x消息对象也以40%的概率被接收。
21.根据有利示例，确定至少一个接收指示符包括：确定肯定确认的数量与否定确认的数量的比较；以及基于该比较来确定至少一个接收指示符。
22.发送器评估成功和不成功的数量，并因此计算harq-ack和harq-nack的百分比。基于该数量，上层调整传输优先级和/或优先级阈值。
23.根据有利示例，至少一个反馈是否定确认，并且至少一个接收指示符的确定包括：在从相关联的第一v2x消息对象的传输开始的一段时间过去之后，确定肯定确认。
24.有利的是，发送器向上层传输不成功/否定确认nack。因此，如果上层在一段时间内没有接收到nack，则发送器假设其间有ack。
25.根据有利示例，该方法包括：基于与同至少一个第一v2x消息对象相关联的传输消息的至少一个第一v2x消息对象相关联的至少一个反馈、特别是基于至少一个接收指示符，确定至少一个v2x通道的降低的可靠性；以及增加与至少一个第二v2x消息对象相关联的传输优先级。
26.有利的是，增加了至少一个第二v2x消息对象的传输频率。
27.根据有利示例，该方法包括：基于与至少一个第一v2x消息对象相关的至少一个反馈、特别是基于至少一个接收指示符，确定至少一个v2x通道的增加的可靠性；以及在确定增加的可靠性时，降低与至少一个第二v2x消息对象相关联的传输优先级。
28.有利的是，降低了至少一个第二v2x消息对象的传输频率。
29.根据有利示例，第一和第二v2x消息对象包括以下各项中的至少一项：相关联车辆的计划轨迹；在相关联车辆或另一车辆附近检测到的物理对象信息；和经由卫星信号接收的信息。
30.根据有利示例，用于传输至少一个第一v2x消息对象和传输至少一个第二v2x消息对象的至少一个v2x无线电信道是v2x广播无线电信道或v2x多播无线电信道。
31.有利的是，为经由广播v2x消息传输的v2x消息对象提供反馈。例如，反馈可以包括指示如反馈发送器测量的当前信道负载或信道可靠性的度量的标志。该反馈可以帮助发送
器改进其对当前信道状态的估计。
附图说明
32.图1描绘了示意性序列图；图2描绘了装置的示意性框图；图3和图4各自示意性地描绘了道路情形；图5示意性地描绘了传输优先级的时间改变；和图6和图7各自描绘了示意性流程图。
具体实施方式
33.图1描绘了示意性序列图。装置100包括接收构件102，该接收构件102被配置为从装置100附近的装置200、300、400接收v2x消息ma2、ma3、ma4。确定构件104检查消息ma2、ma3、ma4的报头，并确定装置100附近的装置数量，目前是三个装置。
34.确定或处理构件106至少确定服务类型的第一v2x消息对象obj#a。取决于服务类型，消息对象obj#a是车辆v_100的计划轨迹、检测到的物理对象的表示或用于v2x通信的另一v2x有效载荷数据。
35.传输构件108经由至少一个v2x无线电信道传输与v2x服务类型相关联的至少一个第一v2x消息对象obj#a；装置300的接收构件308经由至少一个v2x无线电信道接收至少一个第一v2x消息对象obj#a。接收构件308能够确定接收状态。也就是说，接收构件308可以经由反馈f#a3肯定地确认和/或否定地确认第一v2x消息对象obj#a或相关联v2x消息的接收。装置300的传输构件316经由至少一个v2x无线电信道传输与至少一个第一v2x消息对象obj#a的接收状态相关联的至少一个反馈f#a3。例如，代替在其上传输第一消息对象obj#a的v2x无线电信道，可以使用另外的专用v2x控制信道来传输反馈f#。
36.接收构件114、116经由至少一个v2x无线电信道接收与至少一个第一v2x消息对象obj#a的接收状态相关联的至少一个反馈f#a2、f#a3。
37.确定或处理构件118将服务类型的至少第二v2x消息对象obj#b确定为第一v2x消息对象。
38.决定或处理构件120基于所述至少一个反馈f#a2、f#a3，决定是否传输与服务类型相关联的至少一个第二v2x消息对象obj#b。
39.在所示情况下，装置400不能接收第一v2x消息对象obj#a。也就是说，决定构件120检测到附近的已知接收者之一不能接收第一v2x消息对象。因此，如下文中所示，触发与第一v2x消息obj#1的类型相关联的信息的重传。
40.换言之，v2x消息生成规则基于与第一v2x消息对象相关联的接收到的反馈f#而改变。当然，反馈f#也可以与相应传输的v2x消息相关联。然而，由于传输的v2x消息传输第一v2x消息对象。因此，在第一v2x消息对象和经由传输介质的反馈f#（即传输的v2x消息）之间存在关联。
41.例如，对于给定的所传输的v2x消息和与其相关联的至少一个第一v2x消息对象，所接收的确认的数量允许发送器装置100计算所传输的第一v2x消息或相关联的第一v2x消
息对象的节点覆盖范围比率，这提供了对信道可靠性的估计。发送器装置100然后在所传输的v2x消息类型的生成规则中考虑该估计的信道可靠性。例如，如果估计的信道可靠性降低，则该消息类型的传输优先级增加（即消息传输频率增加），并且反之亦然。因此，所提供的方案考虑了由v2x消息对象或相关联类型的意图接收器装置200、300、400提供的反馈，以确定相同类型的消息对象应该何时被生成和传输以及多久被生成和传输一次。
42.如果决定指示将传输至少一个第二v2x消息对象obj#b，则传输构件122经由至少一个v2x无线电信道上的传输机会传输与服务类型相关联的至少一个第二v2x消息对象obj#b。
43.接收构件124、126、128接收响应于所传输的第二消息对象obj#b的相应反馈f#b2、f#b3、f#b4。如果所有反馈f#b2、f#b3、f#b4指示接收的肯定确认，则装置100将降低v2x服务类型的消息对象的传输优先级，作为第一和第二消息对象obj#1、obj#b的传输优先级。
44.装置100、200、300、400与对应的车辆v_100、v_200、v_300、v_400相关联或为其的部分。尽管在本说明书中解释了车辆间通信，但是该通信方案也适用于像易受攻击的道路用户或基础设施节点之类的其他通信伙伴。
45.车辆对车辆v2v和车辆对基础设施的通信在车辆对一切v2x通信之下被总结。v2x消息对象可以是通过相关联v2x无线电信道传输的v2x消息的部分。为了建立v2x无线电信道，存在不同的可用技术，像ieee 802.11p或像5g（nr）v2x和4g（lte）v2x之类的蜂窝v2x。针对v2x的ieee 801.11p as 11bd扩展也是可用的。
46.根据示例，第一和第二v2x消息对象obj#1、obj#2包括以下各项中的至少一项：相关联车辆的计划轨迹；在相关联车辆或另一车辆附近检测到的物理对象信息；经由卫星信号接收的信息。
47.根据示例，用于传输至少一个第一v2x消息对象和传输至少一个第二v2x消息对象的至少一个v2x无线电信道是v2x广播无线电信道。其他示例使用单播或组播v2x无线电信道来代替。
48.为了向上层提供反馈f#，存在几个选项供考虑。例如，一旦第一v2x消息被传输并被适当的接收器接收，ack或nack就被再次反馈，即，从rx装置300到tx装置100。因此，tx装置100在成功接收到确认时，将进行以下选项中的一个或多个：tx装置100向其上层传递用于上层反馈的字段，该字段可以是：一位，例如，如果“0
ꢀ”
，则无nack，如果一，则接收到至少1个或多个nack；切换（toggling）位，例如，如果“0”并且在下一次传输时保持“0”不改变；如果切换到“1”，则指示nack；更多位，例如2，“00”无nack，“01”25% nack。
49.装置100、200、300、400包括至少一个处理器、包括计算机程序代码的至少一个存储器和与至少一个天线耦合的至少一个通信模块。至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器和至少一个通信模块一起使得装置100、200、300、400至少根据本说明书进行操作。
50.图2描绘了装置100的示意性框图。接收器rx提供接收的v2x消息或其部分。传输器或发送器tx通过至少一个v2x无线电信道传输被封装在v2x消息中的v2x消息对象。v2x消息对象的内容由确定构件118提供。
51.确定或处理构件142从附近的多个可用接收者r#中确定至少一个第一v2x消息对象obj#1的预期接收者的数量nrcv。换言之，对于传输的第一v2x消息对象，发送器装置100
计算期望接收器的数量nrcv。在单播消息的情况下，nrcv = 1。在组播消息的情况下，nrcv从消息报头中获得。在广播消息的情况下，nrcv被估计为在发送器站的环境模型中v2x通信范围内的its站的数量，该消息被估计与该环境模型相关。
52.确定或处理构件144确定与至少一个第一v2x消息对象obj#1的接收状态相关联的反馈f#n的数量nack。
53.确定或处理构件130基于期望接收者的数量nrcv以及基于反馈的数量nack确定至少一个接收指示符ncr_n。例如，发送器装置100为传输的第一v2x消息对象以节点覆盖范围比率ncr的形式将至少一个接收指示符ncr_n估计为ncr_n = nack / nrcv。当然，其他形式的接收指示符和确定方法也是可能的，如在下文中概述的。
54.根据示例，至少一个反馈f#n是肯定或否定确认。也就是说，多个反馈f#n可以包括肯定和否定确认。
55.用于确定至少一个接收指示符ncr_n的确定构件132包括：用于确定多个肯定确认与多个否定确认的比较的确定或处理构件，以及用于基于该比较确定至少一个接收指示符ncr_n的确定或处理构件。
56.根据示例，至少一个反馈f#是否定确认，并且用于确定至少一个接收指示符ncr_n的确定构件132包括：确定或处理构件，用于在从传输相关联的第一v2x消息对象obj#1开始的一段时间过去之后确定肯定确认。
57.决定构件120包括用于基于至少一个接收的反馈f#n确定至少一个接收指示符ncr_n的确定或处理构件130。映射或处理构件132特别是基于存储在存储器134中的先前确定的传输优先级p#x_n-1将至少一个接收指示符ncr_n映射到至少一个第二v2x消息对象obj#b、特别是服务类型的当前传输优先级p#x_n。映射构件可以应用线性函数，即传输优先级随着时间线性增加。当然，不同于线性函数的其他映射函数也是可用的。根据示例，对于不同的v2x服务类型，应用不同的函数。
58.确定或处理构件140基于接收的反馈f#n、特别是基于至少一个接收指示符ncr_n，确定优先级阈值th。根据另一示例，优先级阈值是固定的。
59.调度或处理构件136例如经由队列基于确定的传输优先级p#x_n来调度至少一个第二v2x消息对象obj#2的传输122。调度构件136存储多个v2x消息对象obj#b至obj#x。传输优先级p#2至p#x与v2x消息对象obj#b至obj#x相关联。根据优先级次序，v2x消息对象obj#b至obj#x基于相关联的传输优先级p#2至p#x进行排序。
60.如果与相应的第二v2x消息对象obj#2相关联的当前传输优先级p#1高于优先级阈值th，则选择或处理构件138从调度构件136中选择多个第二v2x消息对象obj#2中的至少一个用于传输。选择构件138选择例如用于传输的消息对象obj#b至obj#c，因为它们的相关联传输优先级p#2至p#4高于阈值th。
61.调度构件136和选择构件138是消息生成规则的部分。基于接收指示符ncr_n，可选地还基于其时间依赖性（例如，当前ncr与过去ncr的比较），发送器装置100根据相应的v2x服务类型来调整消息的生成规则。例如，如果接收指示符ncr_n为高（或者相对于先前值已经增加），则v2x信道具有估计的高（更高）可靠性。然后，该v2x服务类型的传输优先级被减小（即，该类型的消息或消息对象被较不频繁地传输），以便降低由该消息类型的传输引起的信道负载。如果接收指示符ncr_n为低（或者相对于先前值已经减小），则v2x信道具有估
计的低（较低）可靠性。这可能发生在例如城市十字路口，在那里无线信号传播被诸如建筑物和车辆之类的障碍物阻挡。该v2x服务类型和相关联的消息对象的传输优先级然后被增加（即，该类型的消息被更频繁地传输）。这样，增加了期望接收器及时接收v2x消息的概率。
62.图3描绘了示例性高速公路合并场景，其中合并车辆v_100正在广播合作感知消息（cam），这是示例性v2x服务类型。在该示例中，由合并车辆v_100发送的cam被v_200和v_300接收，但是例如由于高速公路匝道附近的墙w引起的信道衰落而没有被v_400接收。
63.图4示出了图3稍后片刻的场景。车辆v_200和v_300已经向合并车辆v_100发送了已接收到cam的确认，而v_400没有。该cam传输的节点覆盖范围比率计算为2/3。cam与v_400尤其相关，因为它的当前轨迹正朝向合并区域。因此，v_400不能与合并车辆合作以例如通过改变到左侧车道而促进其合并机动。为了使得v_400能够尽可能快地接收cam，合并车辆v_100增加其下一个cam的传输优先级，从而减少未来cam传输之间的时间间隔。一旦合并车辆v_100接收到对传输的cam的确认，它就再次降低其cam传输优先级。因此，所提出的机制允许增加所有期望接收器实际接收消息的概率，同时将附加引起的信道负载保持在降低的水平。
64.如果所传输的v2x消息包括至少一个或多个消息对象（例如，集体感知消息中的检测对象，或机动协调消息中的车辆轨迹），则基于反馈的消息生成规则可以包括以下技术中的至少一个。
65.发送器装置100使用接收到的反馈f#为每个消息对象分配图2的个体传输优先级p#。这可以通过计算每个消息对象的期望接收器的数量来实现，考虑到相应消息对象被估计为相关的站。例如，在集体感知消息cpm中检测到的对象与位于同一道路上或者正朝着该对象行驶的站相关，但是与位于不同道路上并且正远离该对象行驶的站不相关。然后所确定的新优先级被分配给相关联的v2x服务类型的消息对象。
66.发送器装置100使用接收到的反馈f#来调整图2的优先级阈值th，该优先级阈值th确定消息对象必须具有的最低优先级，以便将其包括在通过v2x无线电信道传输的生成的v2x消息中。例如，所提出的方案基于信道繁忙率来设置优先级阈值，作为节点覆盖范围比率的估计。可以基于接收到的反馈来设置优先级阈值，这允许更准确地估计节点覆盖范围比率。
67.所提出的基于反馈的传输优先级不限于分布式系统，并且也可以良好地形成集中式网络的部分。示例是信号相位和定时（spat）服务，其中尤其是由基础设施向交通参与者通知交通灯相位。消息被连续广播给附近的交通参与者。然而，如果基础设施获得关于接收站的肯定接收的反馈，则一旦所有相关站都被成功通知，就可以停止传输，从而降低v2x信道负载。随着环境改变（例如，新的站进入相关区域），新的spat消息将不得不被传输，直到相关信息到达新的地址。
68.图5示意性地描绘了图3和图4示例中传输优先级p#的时间改变。在时间点t1，装置100已经传输了第一v2x消息对象，并且正在期望来自其他装置200至400的反馈。在时间点t2，装置100已经从装置200和300接收到肯定确认形式的反馈。由于缺少来自装置400的反馈，因此装置100将与传输的第一消息对象相关联的v2x服务类型的传输优先级p降低到高于零的值。这导致具有第一v2x消息的v2x服务类型的第二v2x消息对象的较早重传。
69.此外，基于传输优先级p#选择消息对象的阈值th在时间点t2降低。该措施还减小
了相应v2x服务类型的消息对象的传输时间段。
70.在时间点t2和时间点t4之间，传输优先级p随时间t以线性形式增加。在时间点t3，传输优先级p#超过阈值th。因此，在时间点t3之后，选择与传输优先级p#相关联的第二v2x消息对象用于传输。在时间点t4，传输第二v2x消息对象。在时间点t4和时间点t5之间，装置100等待反馈。在时间点t5，装置100基于接收到的反馈确定装置200、300和400形式的预期接收器已经接收到消息，传输优先级p被设置为零。在时间点t5，阈值th增加到时间点t2之前的水平。这些措施增加了与相同v2x服务类型相关联的消息对象的传输之间的时间段。
71.图6描绘了示意性流程图。确定或处理构件602基于与至少一个第一v2x消息对象obj#1相关联的至少一个反馈f#、特别是基于至少一个接收指示符ncr_n，确定至少一个v2x信道的降低的可靠性。如果确定降低的可靠性，则增加或处理构件604增加与至少一个第二v2x消息对象obj#2相关联的传输优先级p#2。
72.图7描绘了示意性流程图。确定或处理构件704基于与至少一个第一v2x消息对象obj#1相关联的至少一个反馈f#、特别是基于至少一个接收指示符ncr_n，确定至少一个v2x信道的增加的可靠性。降低或处理构件706在确定增加的可靠性时，降低与至少一个第二v2x消息对象obj#2相关联的传输优先级p#2。