面向5G毫米波赋能网联自动驾驶汽车的感知与通信一体化系统设计与性能评估
系统与控制
2021-12-15 v2 系统与控制
摘要
网联自动驾驶汽车（CAVs）的安全性依赖于来自多种类型传感器的可靠且高效的原始数据共享。5G毫米波（mmWave）通信技术可以增强不同孤立车辆的环境感知能力。本文设计了一种感知与通信一体化系统（JSCIS），支持基于5G新空口协议在毫米波频段为感知和通信双功能配置动态帧结构，这可以解决CAVs之间原始感知数据共享的低时延和高数据率问题。为评估原始感知数据传输的时效性，本文通过使用信息年龄（AoI）对M/M/1排队问题进行建模，得出了单辆车感知与通信双功能的最佳时间分配比例。此外，以雷达互信息为关键指标，将多辆CAV之间的资源分配优化问题建模为非合作博弈。我们从理论上证明了纯策略纳什均衡（NE）的可行性和存在性，并提出了一种集中式时间资源分配（CTRA）算法，以实现最佳可行的纯策略NE。最后，设计了仿真和硬件测试平台，结果表明，所提出的CTRA算法可将雷达总互信息提高26%，并且所提出的JSCIS的可行性得到了验证，其雷达测距精度在0.25米以内，同时使用28 GHz毫米波频段实现了2.8 Gbps的稳定数据速率。
引用
@article{arxiv.2108.10535,
title = {Design and Performance Evaluation of Joint Sensing and Communication Integrated System for 5G MmWave Enabled CAVs},
author = {Qixun Zhang and Xinna Wang and Zhenhao Li and Zhiqing Wei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10535},
year = {2021}
}