路侧装置及其通信波束指向调整方法与流程

1.本发明涉及一种通信装置，且特别是涉及一种路侧装置及其通信波束指向调整方法。


背景技术：

2.近年来因为无人驾驶技术与行车安全等考量，车联网(vehicle to everything，v2x)便成为了热门的研究发展项目之一。车联网的核心技术是以无线通信为基础，以实现交通系统中的各种数据传递与沟通，其大部分的应用都是通过车辆与道路设施来与参与者共享信息。
3.毫米波波束成型(beamforming)技术可在不同时间广播传输不同天线波束方向的信号，并接收且估算不同方向下所收到的信号品质指标，来决定最后天线波束通信指向。然而在一般实际状况中，因为车子的移动速度往往高达数十公里，在高速路段甚至可达到百公里等级的移动速度，如此面对通信通道时变的问题就更加严峻，因此如何有效维持通信品质便成为车联网无线技术主要突破的标的之一。
4.一般虽可利用奇异值分解方法来提高车联网的通信品质，然此方法需在车辆上设置较多的天线数量并且需对接收信号进行复杂的数学运算才能得到较好的效果，因此有着硬件成本过高与以及无法即时调整天线的通信波束指向的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种路侧装置的通信波束指向调整方法，可有效降低硬件成本，并提高通信品质。
6.本发明的路侧装置包括第一无线射频辨识读取器以及第一路侧单元。第一无线射频辨识读取器检测第一移动载具的无线辨识标签的第一回应信号，以获取第一信号强度信息，第一信号强度信息对应于第一回应信号的强度。第一路侧单元耦接第一无线射频辨识读取器，依据第一信号强度信息判断第一移动载具的位置，并将第一路侧单元的通信波束指向第一移动载具。
7.在本发明的一实施例中，上述的第一无线射频辨识读取器还依据第一回应信号获取第一移动载具的辨识信息，第一路侧单元还依据第一移动载具的辨识信息辨识第一移动载具。
8.在本发明的一实施例中，上述的路侧装置还包括第二无线射频辨识读取器，耦接第一路侧单元，第二无线射频辨识读取器检测第一移动载具的无线辨识标签的第二回应信号，以获取第一移动载具的辨识信息以及第二信号强度信息，第二信号强度信息对应于第二回应信号的强度，第一路侧单元依据第一移动载具的辨识信息、第一信号强度信息与第二信号强度信息辨识第一移动载具并判断第一移动载具的位置。
9.在本发明的一实施例中，上述的第一路侧单元更依据第一信号强度信息获得移动载具状态信息，移动载具状态信息包括第一移动载具的位置以及移动速度至少其中之一，
移动速度为将第一移动载具的位置变化除以经过时间而获得，路侧装置还包括第二路侧单元，其耦接第一路侧单元。第一路侧单元还将第一移动载具的辨识信息与移动载具状态信息传送给第二路侧单元，第二路侧单元依据第一移动载具的辨识信息以及移动载具状态信息辨识第一移动载具并预测第一移动载具的移动状态，并依据预测第一移动载具的移动状态的结果将第二路侧单元的通信波束指向第一移动载具。
10.在本发明的一实施例中，上述的第一路侧单元将第一信号强度信息与至少一信号强度预设值进行比较，并依据比较结果判断第一移动载具的位置。
11.在本发明的一实施例中，上述的第一无线射频辨识读取器还检测第二移动载具的无线辨识标签的第二回应信号，以获取第二信号强度信息，第二信号强度信息对应于第二回应信号的强度，第一路侧单元还依据第二信号强度信息判断第二移动载具的位置，将第一路侧单元的通信波束指向第二移动载具，并对第一移动载具与第二移动载具分配通信频宽。
12.本发明还提供一种路侧装置的通信波束指向调整方法，其包括下列步骤。接收第一无线射频辨识读取器检测第一移动载具的无线辨识标签的第一回应信号所获取的第一信号强度信息，第一信号强度信息对应于第一回应信号的强度。依据第一信号强度信息判断第一移动载具的位置，并将通信波束指向第一移动载具。
13.在本发明的一实施例中，上述的路侧装置的通信波束指向调整方法包括下列步骤。接收第一无线射频辨识读取器依据第一回应信号所获取的第一移动载具的辨识信息。依据第一移动载具的辨识信息辨识第一移动载具。
14.在本发明的一实施例中，上述的路侧装置的通信波束指向调整方法包括下列步骤。依据信号强度信息获得移动载具状态信息，移动载具状态信息包括第一移动载具的位置以及移动速度至少其中之一，移动速度为将第一移动载具的位置变化除以经过时间而获得。将第一移动载具的辨识信息与移动载具状态信息传送给路侧单元。路侧单元依据第一移动载具的辨识信息以及移动载具状态信息辨识第一移动载具并预测第一移动载具的移动状态，并依据预测第一移动载具的移动状态的结果将路侧单元的通信波束指向第一移动载具。
15.在本发明的一实施例中，上述的路侧装置的通信波束指向调整方法包括下列步骤。接收第二无线射频辨识读取器检测第一移动载具的无线辨识标签的第二回应信号而获取的第一移动载具的辨识信息及第二信号强度信息，第二信号强度信息对应于第二回应信号的强度。依据第一移动载具的辨识信息、第一信号强度信息与第二信号强度信息辨识第一移动载具并判断第一移动载具的位置。
16.在本发明的一实施例中，上述的路侧装置的通信波束指向调整方法包括，将第一信号强度信息与至少一信号强度预设值进行比较，并依据比较结果判断第一移动载具的位置。
17.在本发明的一实施例中，上述的路侧装置的通信波束指向调整方法包括下列步骤。接收第一无线射频辨识读取器检测第二移动载具的无线辨识标签的第二回应信号而获取的第二信号强度信息，第二信号强度信息对应于第二回应信号的强度。依据第二信号强度信息判断第二移动载具的位置，并将通信波束指向第二移动载具。对第一移动载具与第二移动载具分配通信频宽。
18.基于上述，本发明实施例通过无线射频辨识读取器检测移动载具的无线辨识标签的回应信号，路侧单元可依据回应信号的信号强度信息来判断移动载具的位置，而即时地将通信波束指向移动载具，如此可有效降低硬件成本，并大幅地提高通信品质。
19.为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
20.图1是依照本发明的实施例的一种路侧装置的示意图。
21.图2是依照本发明另一实施例的路侧装置的示意图。
22.图3是依照本发明的另一实施例的路侧装置的示意图。
23.图4是依照本发明的另一实施例的路侧装置的示意图。
24.图5是依照本发明的另一实施例的路侧装置的示意图。
25.图6是依照本发明的实施例的一种路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。
26.图7是依照本发明另一实施例的路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。
27.图8是依照本发明另一实施例的路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。
28.图9是依照本发明另一实施例的路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。
29.其中，附图标记说明如下：
30.102：第一rfid读取器
31.302：第二rfid读取器
32.402：第二rfid读取器
33.104：第一路侧单元
34.404：第二路侧单元
35.v1：第一移动载具
36.v2：第二移动载具
37.s1：第一回应信号
38.s2：第二回应信号
39.ds1：第一信号强度信息
40.ds2：第二信号强度信息
41.di1、di2：辨识信息
42.a1、a2：感测范围
43.dl1：移动载具状态信息
44.s602～s604、s702～s708、s802～s808、s902～s906：路侧装置的通信波束指向调整方法的步骤
具体实施方式
45.为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，是代表相同或类似部件。另外，说明书中使用的术语“耦接”可为“间接耦接”或是“直接耦接”。
46.图1是依照本发明的实施例的一种路侧装置的示意图，请参照图1。路侧装置包括第一无线射频辨识(radio frequency identification，rfid)读取器102以及第一路侧单元104(road side unit，rsu)，第一rfid读取器102可以有线或无线的方式耦接第一路侧单元104。第一rfid读取器102可发送射频信号至第一移动载具v1(例如车辆)上的无线辨识标签(未绘示)，并接收来自无线辨识标签的第一回应信号s1，依据第一回应信号s1的信号强度获取第一信号强度信息ds1(例如信号强度对应于(received signal strength indication，rssi)值)。第一路侧单元104可依据第一信号强度信息ds1判断第一移动载具v1的位置，并将第一路侧单元104的通信波束指向第一移动载具v1，以与第一移动载具v1上的进行车载装置(on board unit，obu)(未绘示)进行通信，进而实现车联网的各种应用。
47.其中，第一路侧单元104判断第一移动载具v1的位置的方式可例如为，依据第一信号强度信息ds1将第一回应信号s1的信号强度与信号强度预设值进行比较，当第一回应信号s1的信号强度高于信号强度预设值时，代表第一移动载具v1已移动至于对应第一rfid读取器102的位置，第一路侧单元104可依据比较结果将通信波束指向第一移动载具v1，以与第一移动载具v1进行通信。
48.在部分实施例中，第一路侧单元104可依据第一信号强度信息ds1将第一回应信号s1的信号强度与多个信号强度预设值进行比较，以得知第一移动载具v1相对于第一rfid读取器102的位置远近，且随着时间推移可得知出第一移动载具v1与第一rfid读取器102的位置远近变化情形，而推算出第一移动载具v1的移动速度。举例来说，在图2中，假设第一路侧单元104将第一回应信号s1的信号强度与第一信号强度预设值与第二信号强度预设值进行比较，其中第一信号强度预设值大于第二信号强度预设值。当第一移动载具v1刚进入第一rfid读取器102的感测范围a1时，第一rfid读取器102所接收到的第一回应信号s1的信号强度较小，此时第一回应信号s1的信号强度小于第一信号强度预设值且大于第二信号强度预设值。而当第一移动载具v1完全进入第一rfid读取器102的感测范围a1时(如图2所示)，第一rfid读取器102所接收到的第一回应信号s1的信号强度大于第一信号强度预设值。如此第一路侧单元104可依据第一回应信号s1的信号强度与第一信号强度预设值与第二信号强度预设值的比较结果得知第一移动载具v1的移动载具状态信息，例如第一移动载具v1的位置与移动速度等信息，其中第一移动载具v1的位置可由第一回应信号s1的信号强度与信号强度预设值的比较结果获得，而移动速度可依据随时间推移将第一移动载具v1的位置变化除以经过时间而计算获得。此外，在图2实施例中，第一回应信号s1可包括用于辨识第一移动载具v1的辨识信息di1(例如电子产品码(electronic product code，epc))，第一路侧单元104可依据辨识信息di1辨识第一移动载具v1，以确保将通信波束正确地指向第一移动载具v1。
49.如此依据第一rfid读取器102提供的第一回应信号s1的信号强度信息来判断第一移动载具v1的位置，可不需如现有技术在第一移动载具v1上设置多个天线，且不需进行复杂的数学运算，因此可有效地降低硬件成本，并即时地定位出第一移动载具v1的位置，并将第一路侧单元104的通信波束指向第一移动载具v1，进而大幅地提高通信品质。
50.图3是依照本发明的另一实施例的路侧装置的示意图。在本实施例中，路侧装置除了第一rfid读取器102与第一路侧单元104外，还可包括第二rfid读取器302。类似于第一rfid读取器102，第二rfid读取器302耦接第一路侧单元104，且也可发送射频信号至第一移
动载具v1上的无线辨识标签，并接收来自无线辨识标签的第二回应信号s2，依据第二回应信号s2的信号强度获取第二信号强度信息ds2，并将第二信号强度信息ds2以及第二回应信号s2包括的第一移动载具v1的辨识信息di1传送给第一路侧单元104。如图3所示，当第一移动载具v1同时位于第一rfid读取器102的感测范围a1与第二rfid读取器302的感测范围a2内时，第一路侧单元104可依据第一rfid读取器102与第二rfid读取器302提供的辨识信息di1、第一信号强度信息ds1与第二信号强度信息ds2来判断第一移动载具v1的位置，例如可利用三点定位或粒子滤波器等演算法来判断第一移动载具v1的位置，此外依据在不同时间所判断出的第一移动载具v1的位置，还可通过将位置变化除以经过时间来计算出第一移动载具v1的移动速度。如此可更精确地追踪第一移动载具v1的位置变化，进而更准确地将第一路侧单元104的通信波束指向第一移动载具v1。值得注意的是，在部分实施例中，第一路侧单元104所对应的rfid读取器的数量并不以本实施例为限，第一路侧单元104也可依据更多的rfid读取器提供的辨识信息与信号强度信息来判断第一移动载具v1的位置，从而提高第一移动载具v1的位置判断的精准度。
51.图4是依照本发明的另一实施例的路侧装置的示意图。在本实施例中，路侧装置除了第一rfid读取器102与第一路侧单元104外，还可包括第二rfid读取器402与第二路侧单元404，第二路侧单元404可以有线或无线的方式耦接第二rfid读取器402与第一路侧单元104。第二rfid读取器402与第二路侧单元404的动作方式类似于上述实施例的第一rfid读取器102与第一路侧单元104，在此不再赘述。本实施例的第一路侧单元104在依据第一rfid读取器102提供的辨识信息di1与第一信号强度信息ds1得到第一移动载具v1的移动载具状态信息(例如第一移动载具v1的位置以及移动速度等，其第一移动载具v1的位置与移动速度可例如以图2实施例的方式获得，在此不再赘述)后，可将第一移动载具v1的辨识信息di1与移动载具状态信息dl1传送给第二路侧单元404。如此第二路侧单元404可依据第一移动载具v1的辨识信息di1与移动载具状态信息dl1辨识第一移动载具v1并预测第一移动载具v1的移动状态(例如预测第一移动载具v1进入第二rfid读取器402的感测范围a2的时间点与对应的位置)，并依据预测结果将通信波束指向第一移动载具v1。在其它实施例中，第一路侧单元104也可如图3实施例般对应至2个rfid读取器，并依据两个读取器提供的辨识信息与信号强度信息来判断第一移动载具v1的位置与移动速度，其实施方式已于图3实施例说明，在此不再赘述。
52.在部分实施例中，第二路侧单元404除了依据辨识信息di1与移动载具状态信息dl1来调整通信波束指向外，也可依据第二rfid读取器402提供的辨识信息di1与第二信号强度信息ds2来辅助校正第二路侧单元404的通信波束指向。
53.其中，第二路侧单元404可例如为在第一移动载具v1的移动方向上，与第一路侧单元104相邻的下一个或是下下个路侧单元，然不以此为限，第一路侧单元104可依据实际需求以及信号传送能力决定分享辨识信息di1与移动载具状态信息dl1的对象。此外，在部分实施例中，第二路侧单元404可接收多个路侧单元提供的辨识信息di1与移动载具状态信息dl1，并据以判断第一移动载具v1的移动状态，如此可使第二路侧单元404更准确地预测第一移动载具v1的移动状态，而不限于本实施例仅接收来自第一路侧单元104的辨识信息di1与移动载具状态信息dl1。
54.图5是依照本发明的另一实施例的路侧装置的示意图。在本实施例中，第一rfid读
取器102的感测范围a1内包括第一移动载具v1与第二移动载具v2，第一rfid读取器102可并接收来自第一移动载具v1与第二移动载具v2的第一回应信号s1、第二回应信号s2，依据第一回应信号s1、第二回应信号s2的信号强度获取第一信号强度信息ds1、第二信号强度信息ds2，并将第一信号强度信息ds1、第二信号强度信息ds2以及第一回应信号s1、第二回应信号s2包括的第一移动载具v1、第二移动载具v2的辨识信息di1、辨识信息di2传送给第一路侧单元104。第一路侧单元104可依据第一信号强度信息ds1、第二信号强度信息ds2以及辨识信息di1、辨识信息di2判断第一移动载具v1与第二移动载具v2的位置，将第一路侧单元104的通信波束指向第一移动载具v1与第二移动载具v2，并对第一移动载具v1与第二移动载具v2分配通信频宽。
55.图6是依照本发明的实施例的一种路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。由上述实施例可知，路侧装置的通信波束指向调整方法可包括下列步骤。首先，接收第一信号强度信息，第一信号强度信息是由第一无线射频辨识读取器依据第一移动载具的无线辨识标签的第一回应信号获取得到(步骤s602)，其中第一信号强度信息对应于第一回应信号的强度。例如可将第一信号强度信息与至少一信号强度预设值进行比较，并依据比较结果判断第一移动载具的位置而获得移动载具状态信息(例如位置信息以及移动速度信息至少其中之一)，并依据移动载具状态信息将通信波束指向移动载具(步骤s604)。
56.图7是依照本发明另一实施例的路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。在本实施例中，第一无线射频辨识读取器还可依据第一回应信号获取用以辨识第一移动载具的辨识信息，通信波束指向调整方法可包括接收第一移动载具的辨识信息，第一移动载具的辨识信息是由第一无线射频辨识读取器依据第一回应信号获取得到(步骤s702)，接着再依据第一移动载具的辨识信息辨识第一移动载具(步骤s704)。之后，可接收第一移动载具的辨识信息以及第二信号强度信息，第一移动载具的辨识信息以及第二信号强度信息是由第二无线射频辨识读取器依据第一移动载具的无线辨识标签的第二回应信号而获取得到(步骤s706)，其中第二信号强度信息对应于第二回应信号的强度。然后再依据第一与第二无线射频辨识读取器所提供的第一移动载具的辨识信息以及第一、第二信号强度信息来判断移动载具的位置而获得移动载具状态信息(步骤s708)。
57.图8是依照本发明另一实施例的路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。首先，接收第一移动载具的辨识信息与第一信号强度信息，第一移动载具的辨识信息与第一信号强度信息是由第一无线射频辨识读取器依据第一移动载具的无线辨识标签的第一回应信号获取得到(步骤s802)。接着，依据第一移动载具的辨识信息与第一信号强度信息辨识第一移动载具并判断第一移动载具的位置，并将通信波束指向第一移动载具(步骤s804)。之后，可将第一移动载具的辨识信息与移动载具状态信息传送给邻近的路侧单元(步骤s806)。如此，邻近的路侧单元可依据接收到的第一移动载具的辨识信息与移动载具状态信息辨识第一移动载具并预测第一移动载具的移动状态，并依据预测第一移动载具的移动状态的结果将邻近的路侧单元的通信波束指向第一移动载具(步骤s808)。值得注意的是，接收到的第一移动载具的辨识信息与移动载具状态信息的路侧单元除了依据接收到的第一移动载具的辨识信息与移动载具状态信息来判断第一移动载具的位置外，也可依据其对应的无第一线射频辨识读取器提供的第一移动载具的辨识信息与第一信号强度信息来辅助校正第一移动载具的位置以及路侧单元的通信波束指向。
58.图9是依照本发明另一实施例的路侧装置的通信波束指向调整方法的流程图。在本实施例中，路侧装置的通信波束指向调整方法可包括下列步骤。首先，接收多个移动载具的辨识信息与信号强度信息，辨识信息与信号强度信息是由无线射频辨识读取器依据多个移动载具的无线辨识标签的回应信号获取得到(步骤s902)。接着，依据所述多个移动载具的辨识信息与信号强度信息辨识所述多个移动载具并判断所述多个移动载具的位置，并将通信波束指向所述多个移动载具(步骤s904)。最后，对所述多个移动载具分配通信频宽(步骤s906)。
59.综上所述，本发明实施例通过无线射频辨识读取器检测移动载具的无线辨识标签的回应信号，路侧单元可依据回应信号的信号强度信息来判断移动载具的位置，并将通信波束指向移动载具。如此依据无线射频辨识读取器提供的回应信号的信号强度信息来判断移动载具的位置，即可有效地对移动载具进行定位，可不需如现有技术般在移动载具上设置多个天线，且不需进行复杂的数学运算，因此可有效降低硬件成本，并可即时地将路侧单元的通信波束指向移动载具，进而大幅地提高通信品质。在部分实施例中，路侧单元可依据多个rfid读取器提供的辨识信息与信号强度信息来判断移动载具的位置，而精确地追踪第一移动载具的位置变化，进而更准确地将路侧单元的通信波束指向移动载具。此外，在其它实施例中，也可通过将辨识信息与移动载具状态信息提供给邻近的路侧单元，如此可使邻近的路侧单元依据辨识信息与移动载具状态信息更精确地预测移动载具的移动状态。
60.虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。