车规级V2X芯片- 汽车移动通信功能核心

据中国汽车工业协会数据，今年1-10月，我国新能源汽车产销量分别达978万辆和975万辆，同比增长33%和34%，新能源汽车销量占汽车新车总销量的40%。

随着新能源汽车普及度不断提高，移动性(Mobility)概念正从智能手机领域快速向汽车行业拓展。汽车行业的移动性代表以用户为中心的新出行方式，包括车辆舒适性(信息娱乐)、远程信息处理、行驶安全性/驾驶辅助、环境感知/互联(Vehicleto Everything，V2X)等方面与交通相关产品/服务满足消费者需求和喜好。

在国际标准层面，2020年6月正式冻结的3GPP 5G Rel-16版本，增加网络新特性和能力，如超高可靠性和超低时延的移动宽带连接，还拓展垂直行业的技术支持，包括支持C-V2X通信技术的NR Sidelink（New Radio Sidelink），都为V2X应用场景提供技术支持。NR Sidelink是蜂窝通信网络技术的一个重要分支，即物物通信（Device to Device Communication）。Sidelink是一种点到点通信直连新模式，一般用作授权的公共安全通信。传统蜂窝通信系统以基站调度为核心，同时为避免终端之间干扰，通信时终端与基站上下行同步，而Sidelink技术只有下行同步，即一个终端上行发射发送的是另一终端下行同步信道和信号，基站辅助调度资源。授权终端之间也可按预置时频资源互联。相比蓝牙、Zigbee等物物直连技术，Sidelink复用LTE蜂窝通信网络物理层架构连接终端-基站，大大降低通过基站调度/中转导致信息交互时延，极大促进V2X应用。

2022年6月正式冻结的3GPP 5G Rel-17版本，侧重V2X中弱势道路参与者（行人）的应用场景（Vehicle to Pedestrian，V2P）、终端节电机制、资源选择/协调机制、提高直连链路可靠性并降低时延。Rel-17还将NR Sidelink直连应用从V2X扩展到公共安全、紧急服务等场景，如增加网络控制的交互服务 (Network Controlled Interactive Services，NCIS)、提高能效和覆盖范围的增强型中继 (Relay Enhancement for Energy Efficiency and Coverage，REFEC)、视听 服务制作 (Audio/Video Production，AVPROD) 等。

2024年6月正式冻结的3GPP 5G Rel-18版本，也是5G-Advanced首个版本，进一步研究Sidelink增强、Sidelink中继增强、LTE V2X与NR V2X共存等更细化落地技术。

在国内标准方面，中国通信标准化协会（China Communications Standards Association， CCSA）已布局并完成了C-V2X总体架构、空中接口、网络层与消息层、多接入边缘计算、安全等相关的标准化工作。

V2X技术为构建智能交通系统（Intelligent  Transportation System，ITS）提供关键支持。例如电子紧急刹车灯预警，下图说明验证远程车辆是否能向主车辆发送/接收消息的功能逻辑。需确保该预警消息通过空中接口沿物理堆栈各层向上传递，接着通过应用层接收后解码返回。即在一辆汽车上发起消息，消息向上经过各层传输至天线，另一辆汽车通过天线接收消息并进行处理和解码再返回。

另一个例子是拥堵控制测试，这项压力测试在拥堵环境中，如车辆密集道路上，在ITS频段上挑战平等共享资源。汽车在1s内感知环境，并确定临近车辆在发送哪些资源块（Resource Block，RB）。检测某个频率/某个信道是否存在空闲RB，然后决定在最空闲或能耗最低频谱部分发送，根据信道占用率和信道繁忙率信息决策并分配和发送资源。

V2X功能由V2X芯片和模组完成，车载射频系统结构如下图所示，分为两大部分，左侧是汽车远程信息处理盒(TelematicsBox，T-BOX)，也称远程信息处理控制单元(Telematics Control Unit，TCU)，右侧是内部复杂射频电路（芯片），系统通过连接车载CAN总线和外部云平台，实现通信和数据交换。确保汽车连接稳定性、可靠性和节能性。

随着V2X等连接技术大量应用，车载V2X射频前端设计也日趋复杂，巨大挑战体现在两方面：一是射频前端非线性在相邻频段干扰，二是射频前端变得更复杂，噪声源随之增加(如数字噪音等)，高阶调制信号(高速率传输的数据)对噪声非常敏感。同时温度变化影响越来越大。目前的手机设计工艺能保证温度稳定水平(85℃以下)，但汽车运行情况更复杂，控温难度更大，如果处理不当会影响汽车连接可靠性。毫米波射频前端需要高集成度、高效率、低功耗和高串扰隔离度，

车规级V2X芯片和模组几乎是全新架构，研发周期大约为2年，从芯片到量产需要更长时间，传统车厂一般需三年，新能源车企也需二至三年。更新速度汽车比智能手机更慢。3GPP标准基本按手机行业模式快速迭代，手机系统硬件基本每年出新机，而汽车通讯系统硬件更新周期更长。

2021年11月，工信部发布《“十四五”信息通信行业发展规划》，明确推动C-V2X与5G网络、智慧交通、智慧城市等统筹建设，加快在主要城市道路的规模化部署，探索在部分高速公路路段试点应用，协同汽车、交通等行业，加速车联网终端用户渗透。

目前国内外多家厂商推出C-V2X芯片，如Qualcomm、华为、宸芯科技、Autotalks等，其中LTE-V2X芯片已较为成熟，5G+LTE-V2X芯片也正逐步拓展。国内汽车C-V2X模组厂商也正在积极布局，并加速进军全球汽车市场，如华为、移远通信、广和通、有方科技、中兴等，未来行业集中度将进一步提升。

面向V2X芯片和模组研发主推热租测试工具：

一，KEYSIGHT N9030B（OP：26.5GHz、44GHz）PXA信号分析仪非常适合航空和商用无线通信领域中的高性能研发应用。具有更宽的信号分析带宽，能降低测量不确定度，还能通过本底噪声扩展（NFE）技术增强信号捕捉，并可通过升级选件添加实时频谱分析功能，对复杂信号进行深入分析。

核心参数：

• 2Hz ~50GHz，

• 最大分析带宽：510MHz，

• 最大实时带宽：510 MHz，

• 1GHz时10KHz频偏处的相位噪声：-136dBc/Hz。

二，KEYSIGHT N5183B MXG X系列微波模拟信号发生器具有快速紧凑型（2U）信号发生器将会替代 PSG，在实验室、仓库或外场测试中发挥重要作用。其频谱纯度可与PSG相媲美，满足雷达模块和系统测试苛刻要求。可补偿系统损耗。

核心参数：

• 频率范围：9 kHz至40 GHz；

• 驱动大功率放大器：+19 dBm；

• 输出功率、-55 dBc谐波和-68 dBc杂散（20 GHz 时）；

• 600 µs的快速开关切换可以减少校准时间。