ETC整体介绍(new staff training)

‹#›为了安全总是握奇ETC系统概况介绍2020年1月17日智能设备开发中心：裴世兵‹#›为了安全总是握奇目录一．ETC系统简介二．ETC相关产品三．国标物理参数四．DSRC主流设计方案五．ETC系统中存在的问题‹#›为了安全总是握奇一.ETC系统简介高速路：传统人工发卡、收费‹#›为了安全总是握奇一.ETC系统简介高速路：自动发卡、收费‹#›为了安全总是握奇一.ETC系统简介高速路收费站=拥堵节点‹#›为了安全总是握奇一.ETC系统简介ElectronicTollCollection‹#›为了安全总是握奇OnBoardUnitRoadSideUnit一.ETC系统简介‹#›为了安全总是握奇ETC系统工作原理OBURSU车道控制器网络地感线圈车道栏杆一.ETC系统简介‹#›为了安全总是握奇二.ETC相关产品PSAM卡CPU卡ESAM卡RSUOBU‹#›为了安全总是握奇二.ETC相关产品手持发行设备台式发行设备‹#›为了安全总是握奇ITS团队的主要产品OBURSU台式发行设备手持发行设备ETC通信信号监听工具MLFF产品二.ETC相关产品‹#›为了安全总是握奇三.国标物理参数1载波频率5.830GHz、5.84GHz2占用带宽≤5MHz3频率容限±10×10-64E.I.R.P≤+33dBm5杂散发射6邻道泄露功率比-30dB7天线半功率波瓣宽度水平面＜38°垂直面＜45°8天线极化右旋圆极化9XPD最大增益方向RSUt≥15dB-3dB区域RSUt≥10dB10调制方式ASK11调制系数调制系数：0.5～0.912编码方式FM013位速率256kbps14位时钟精度±100×10-615OBU唤醒时间＜5ms16OBU唤醒灵敏度≤-40dBm17OBU接收灵敏度≤-50dBm18OBU接收带宽5.825GHz～5.845GHz19BER10×10-6以内1载波频率5.790GHz、5.800GHz2占用带宽≤5MHz3频率容限±100×10-64E.I.R.P≤+10dBm5杂散发射6邻道泄露功率比-30dB7天线半功率波瓣宽度＜70°8天线极化线极化或右旋圆极化9XPD最大增益方向RSUt≥15dB-3dB区域RSUt≥10dB10调制方式ASK11调制系数0.5～0.912编码方式FM013位速率512kbps14位时钟精度±1×10-315RSU接收灵敏度≤-70dBm16RSU接收带宽f0±5MHz17BER10×10-6以内下行链路参数上行链路参数‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数载波频率：5.79GHz、5.80GHz频率容限：≤100ppm调制方式：ASK调制系数：0.5～0.9发射功率：≤10dBm占用带宽：≤5MHz杂散发射：≤-40dBm调制速率：512kbps发射三.国标物理参数‹#›OBU主要物理参数——载波频率国标规定的两个发射信道，相邻的两个车道可以设置不同的工作频点，从频率上相互独立，减少相互干扰。要求OBU能够产生对应的两个频率载波信号。RSURSUOBUOBU5.83GHz5.84GHz5.79GHz5.80GHz三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——频率容限发射频率偏移标准频率的范围，若偏移过大可能会造成接收方无法接收，也可能对其它通信频道造成干扰。对OBU产生载波的频率源稳定度有一定要求。100ppm5.8GHz0.58MHz三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——调制方式与调制系数在数据率不大的情况下，采用ASK调制方式可以满足通信传输的需要。且信号占用带宽小，调制和解调的电路比较简单，容易实现。1010ab调制系数=a-ba+b三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——调制方式与调制系数唤醒信号包络三.国标物理参数f=14kHz17个周期‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——调制方式与调制系数FM0调制三.国标物理参数11010111100100001256kHz1‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——调制方式与调制系数数据帧结构三.国标物理参数...16个116个07E7E数据8个1‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——调制方式与调制系数三.国标物理参数...16个116个07E7E数据8个1数据帧结构‹#›OBU主要物理参数——发射功率无线通信中，较大的发射功率会给接收方带来更好的信噪比，有利于接收解调。但功率太大就会对其它通信设备形成干扰或对人体造成伤害，因此国标规定了OBU的最大发射功率。≤10dBm三.国标物理参数‹#›OBU主要物理参数——调制速率与占用带宽调制前调制后三.国标物理参数‹#›OBU主要物理参数——调制速率与占用带宽调制速率和调制方式决定了占用带宽，在调制方式固定的情况下，调制速率越大，则占用带宽越大。OBU发射调制速率为512kbps，经过FM0编码后，调制速率为1Mbps。此基带该信号以ASK方式调制到载波上，理论上调制后信号占用带宽不会超过4MHz。由于基带信号是方波信号，包含丰富的谐波分量，实际产生的调制信号频谱宽度可能会大于理论值。因此需要对基带信号首先进行滤波处理，减少谐波分量，可以将调制信号的占用带宽限制在5MHz以内，减少对相邻信道的干扰。信号99%能量占用的频谱宽度三.国标物理参数‹#›OBU主要物理参数——调制速率与占用带宽基带波形基带频谱调制频谱5.8GHz512kHz5.8GHz＋512kHz5.8GHz－512kHz512kHz三.国标物理参数‹#›OBU主要物理参数——杂散发射落在必要带宽之外，但减少其电平不会影响相应的信息传输的一个或多个频率发射，它包括除了带外发射外的谐波发射、寄生发射、互调产物和频率转换产物。二次谐波解决：射频滤波器锁相环本振泄露解决：降低本振电平，减少耦合三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇中心频率：5.83GHz、5.84GHz接收带宽：5.825GHz～5.845GHz调制方式：ASK调制速率：256kbps（FM0编码）唤醒灵敏度：≤-40dBm接收灵敏度：≤-50dBm误码率：≤10ppmOBU主要物理参数接收三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——接收带宽OBU接收分为两个信道，目的是在相邻的两条车道上使用不同的频率通信，减少邻道之间的相互干扰。要达到该目的，OBU接收必须采用窄带接收，能够区分两个信道。5.83GHz5.84GHz5.83GHz5.84GHz5.825GHz5.845GHz宽带接收窄带接收三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——唤醒灵敏度采用二极管检波方式，能够将唤醒信号包络检出，送给处理器进行判断，是否唤醒整个系统工作。检波放大f=14kHz17个周期三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇OBU主要物理参数——接收灵敏度与误码率接收灵敏度是指OBU能够正确接收小信号的能力，即：满足规定误码率情况下，能够接收的最小信号功率。国标规定接收灵敏度要高于唤醒灵敏度，这样OBU被唤醒后，即使接收的信号功率发生波动，也不会造成通信中断，保证交易稳定性。接收灵敏度并非越高越好，容易引入更多的干扰。接收功率≥50dBm的信号时，误码率≤10ppm三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇接收带宽：±5MHz以外衰减≥30dB接收灵敏度：≤-70dBm发射载频：5.83GHz、5.84GHz频率容限：10ppm调制方式：ASK发射功率：≤33dBm占用带宽：≤5MHz杂散发射：≤-40dBm/MHz调制速率：256kbps（FM0编码）天线角度：水平≤38°垂直≤45°RSU主要物理参数三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇10MHz以外衰减≥30dBRSU与OBU物理参数差异——接收带宽RSU接收带宽与OBU不同，要求窄带接收，即：能够区分5.79GHz和5.80GHz两个信道。三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇RSU与OBU物理参数差异——接收灵敏度由于OBU发射的功率比RSU小23dB，因此要求RSU的接收灵敏度要比OBU高出20dB。OBURSU+10dBm-70dBm+33dBm-50dBm三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇RSU与OBU物理参数差异——发射功率与杂散发射在杂散发射要求相同的情况下，发射功率越大的设备，要求其发射源对二次谐波和相位噪声抑制能力更强。信号杂散10dBm-40dBm信号杂散33dBm-40dBmOBURSU杂散发射30MHz～1000MHz≤-36dBm/100kHz2400MHz～2483.5MHz≤-40dBm/1MHz3400MHz～3530MHz≤-40dBm/1MHz5725MHz～5850MHz1≤-33dBm/100kHz其它1GHz～20GHz≤-30dBm/1MHz三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇RSU天线：水平≤38°垂直≤45°OBU天线：≤70°RSU与OBU物理参数差异——天线天线的口径决定了其波束角度，口径越大，该方向上的波束角度越小。OBU的天线尺寸较小，因此只能做成70°左右的宽波束天线，同时利于OBU的安装和车辆行驶方向的偏转。RSU的天线尺寸较大，可以设计成窄波束，限制发射信号在本车道内，减少对相邻车道的干扰。三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇5.5m4.4m6m0.5mR1R2L3.3m5.4mRSU发射天线覆盖区域RSU与OBU物理参数差异——天线三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇RSU发射天线覆盖区域窄波束天线存在旁瓣，会干扰相邻车道。要求天线设计时，尽量降低旁瓣电平。三.国标物理参数‹#›为了安全总是握奇四.DSRC主流设计方案——OBU1.宽带接收＋介质振荡发射2.宽带接收＋MMIC源发射3.集成IC方案（RFMD、OKI）4.发展趋势‹#›为了安全总是握奇1.宽带接收＋介质振荡发射接收发射四.DSRC主流设计方案——OBU优点：功耗低，体积小，射频电路简单缺点：宽带接收，不区分双信道；发射频率随温度漂移严重‹#›为了安全总是握奇2.宽带接收＋MMIC源发射四.DSRC主流设计方案——OBU接收发射优点：接收功耗低，射频电路较为简单缺点：宽带接收，不区分双信道‹#›为了安全总是握奇3.集成IC方案四.DSRC主流设计方案——OBUML5800（RFMD）ML9636（OKI）优点：区分双信道，频率稳定性好缺点：功耗较大，电路设计相对复杂‹#›为了安全总是握奇四.DSRC主流设计方案——OBU高可靠性，一致性低功耗发射频率稳定窄带接收电路设计简单4.发展趋势集成ICPHYCHIPS——PD5000RFMD......接收发射ASK输入解码输出‹#›为了安全总是握奇四.DSRC主流设计方案——RSURSU设计要求:接收灵敏度高接收带宽小于10MHz发射源相位噪声低发射功率可控‹#›为了安全总是握奇四.DSRC主流设计方案——RSU低噪声放大器射频滤波器中频滤波器中频放大ASK解调RX数据锁相环本振70MHz5.86GHz开关电源收发控制锁相频率源ASK调制可调衰减PA腔体BPF基带控制本振接收电路发射电路方案一‹#›为了安全总是握奇四.DSRC主流设计方案——RSU低噪声放大器射频滤波器RFchipRX数据开关电源收发控制锁相频率源ASK调制可调衰减PA腔体BPF基带控制本振接收电路发射电路方案二‹#›为了安全总是握奇五.ETC系统中存在的问题OBU功耗问题交易速度问题邻道干扰问题跟车干扰问题自由流标签定位问题‹#›为了安全总是握奇五.ETC系统中存在的问题RSURSUOBUOBU5.83GHz5.84GHz5.79GHz5.80GHz邻道干扰问题——信道规划‹#›为了安全总是握奇RSURSUOBUOBU5.83GHz5.84GHz5.79GHz5.80GHz五.ETC系统中存在的问题邻道干扰问题——天线泄露‹#›为了安全总是握奇RSURSUOBUOBU5.83GHz5.84GHz5.79GHz5.80GHz五.ET