隨著我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)逐步朝著“軟件定義汽車(chē)”的方向發(fā)展，整車(chē)開(kāi)發(fā)逐步圍繞以中間集成OIB和分域控制VIU為中心的SOA電子電氣架構(gòu)進(jìn)行，具有豐富的數(shù)據(jù)處理能力。高效的硬件系統(tǒng)可以接管車(chē)輛的主動(dòng)操作。在巨大計(jì)算能力的支持下，不僅提高了整車(chē)控制的平穩(wěn)性，而且促進(jìn)了整個(gè)生命周期的硬件升級(jí)和演變。由于信息量的增加，EMC高速數(shù)據(jù)連接已成為智能駕駛的必要選擇。

圖1、新型電子和電氣架構(gòu)

汽車(chē)和整個(gè)社會(huì)的電氣化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，現(xiàn)代汽車(chē)環(huán)境中出現(xiàn)了各種與EMI相關(guān)的問(wèn)題。這種EMI效應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)減弱或損壞；傳輸信號(hào)解決方案包括各種連接。一旦信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致重要傳感器和ADAS系統(tǒng)出現(xiàn)異常，有時(shí)甚至?xí)斐蓺缧院蠊?/p>

EMC面臨的挑戰(zhàn)

嚴(yán)格管理車(chē)輛干擾信號(hào)（EMI）是所有車(chē)載設(shè)備面臨的最嚴(yán)重挑戰(zhàn)之一。隨著數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑黾樱瑢?duì)信號(hào)傳輸速率的需求也在增加。該領(lǐng)域的第一項(xiàng)測(cè)試是設(shè)置快速連接技術(shù)的限制和帶寬。汽車(chē)工業(yè)和汽車(chē)企業(yè)的目的是實(shí)現(xiàn)相關(guān)的電磁兼容性（EMC）要求，主要分為兩類(lèi)：

首先，我們必須確保電子產(chǎn)品本身不會(huì)發(fā)出過(guò)多的干擾信號(hào)噪聲（EMI）；

其次，它不受其他軟件噪聲（EMS）的影響。

目前，通過(guò)采用傳統(tǒng)技術(shù)的車(chē)載連接解決方案來(lái)減少電子噪聲危害的關(guān)鍵方法包括：減少帶寬、減少電纜長(zhǎng)度以及增加昂貴的屏蔽電纜。然而，上述所有處理方法都不是最佳解決方案，但它們將對(duì)下一代智能駕駛的高速通信造成重大障礙。

● 減少帶寬

減少電子干擾和提高信噪比（SNR）的最簡(jiǎn)單有效的方法之一是減少帶寬。

然而，隨著優(yōu)秀認(rèn)知傳感器（如相機(jī)、雷達(dá)和激光雷達(dá)）數(shù)量的增加和傳輸質(zhì)量的提高，帶寬需求將快速增加。

在這里，我們可以看到，所有設(shè)計(jì)的目標(biāo)都是不斷提高EE架構(gòu)的連接帶寬，因此我們將在技術(shù)層面遇到許多困難。隨著車(chē)輛邊緣計(jì)算的改進(jìn)，必須在理論速度上提高軟件的附加傳輸要求。這需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中提高芯片的水平。如果EMC希望滿足這些要求，它應(yīng)該基于高速傳輸和高帶寬。

圖2、增加車(chē)輛帶寬

● 限制電纜長(zhǎng)度

減少信號(hào)傳輸之間的間隔也大大減少了干擾信號(hào)的影響，因?yàn)樗拗屏怂行诺乐械男盘?hào)損失并保持了初始強(qiáng)度。然而，汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)將分布式E/E架構(gòu)替換為域和集中式E/E架構(gòu)，以幫助促進(jìn)傳感器集成和“軟件定義車(chē)輛”（SDV），但這些新的汽車(chē)架構(gòu)必須更長(zhǎng)（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接）。

可以看出，在所有集中式架構(gòu)中，雖然總電纜長(zhǎng)度減少了，但信號(hào)傳輸長(zhǎng)度對(duì)于單個(gè)信號(hào)是延長(zhǎng)的，因?yàn)樗赡苄枰采w整個(gè)車(chē)輛，特別是對(duì)于不希望直接傳輸?shù)母咚傩盘?hào)。

圖3、分布式（邊緣）、分區(qū)和集中式E/E架構(gòu)

●提升頻率

頻率的增加可以支持信道推動(dòng)更高的帶寬，這是一些滿足當(dāng)前要求的車(chē)輛連接解決方案。然而，隨著頻率的增加，信號(hào)衰減會(huì)增加，遠(yuǎn)程傳輸效果會(huì)受到影響，連接電纜極易受到EMI的影響。

● 改進(jìn)屏蔽電纜

改進(jìn)屏蔽電纜，以減少EMI的影響，并減少電纜本身的輻射干擾。這個(gè)計(jì)劃似乎很合適。

然而，最近的一項(xiàng)研究指出，由于屏蔽電纜的老化和應(yīng)力，它們將嚴(yán)重減少，尤其是在涉及必要移動(dòng)的設(shè)備（如車(chē)門(mén)、側(cè)視鏡和行李箱蓋）中。EMI對(duì)老化和磨損的屏蔽電纜有負(fù)面影響，使其失效，風(fēng)險(xiǎn)更大。最嚴(yán)重的是，隨著時(shí)間的推移，屏蔽電纜本身會(huì)因其失效而成為EMI輻射源。

目前，EMC測(cè)試存在缺陷

目前，業(yè)界的EMC測(cè)試方法集中在新的短屏蔽電纜上，而沒(méi)有考慮現(xiàn)實(shí)世界中連接電纜的標(biāo)準(zhǔn)和壓力。如果再次以這種方式進(jìn)行EMC測(cè)試，相關(guān)車(chē)輛將在未來(lái)面臨大規(guī)模返回或其他事故。

解決方案-MIPIA-PHY

為了解決上述許多測(cè)試，MIPIA-PHY規(guī)范于2020年發(fā)布，適用于推動(dòng)先進(jìn)無(wú)人駕駛汽車(chē)的創(chuàng)新。它使用數(shù)字信號(hào)處理（DSP）和其他響應(yīng)方法來(lái)完成高帶寬、長(zhǎng)連接和即時(shí)鏈接，并且具有很強(qiáng)的解決EMI問(wèn)題的能力。

Valens VA7000芯片組使用的DSP符合實(shí)際的MIPIA-PHY型號(hào)芯片組，該芯片組包含三個(gè)主要元件，可以處理EMI：

（1） 立即消除噪聲（JITNC）

為了減少EMI的影響，提出了一種快速自適應(yīng)的噪聲消除方法。解決窄帶影響問(wèn)題。（NBI）非常合理。一般的車(chē)輛連接解決方案無(wú)法處理這種尖銳和突然的噪音。JITNC可以消除高達(dá)36dbm的噪聲。

（2） 高級(jí)脈沖幅度調(diào)制（PAM）

瓦倫斯芯片組可以與PAM16一起工作，PAM16是一種同時(shí)推送大量數(shù)據(jù)的形式，適用于更高的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)保持較低的載波頻率以避免信號(hào)衰減和影響。盡管PAM4確實(shí)應(yīng)用于一些傳統(tǒng)的車(chē)輛連接解決方案，但它仍然無(wú)法支持當(dāng)前ADAS和信息娛樂(lè)系統(tǒng)所需的高帶寬。Valens PAM16不僅滿足當(dāng)前的帶寬要求，還為未來(lái)的需求提供了足夠的空間。

（3） 動(dòng)態(tài)PHY級(jí)重傳

有時(shí)噪音非常大，由于撞擊，數(shù)據(jù)包可能無(wú)法傳輸。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，MIPIA-PHY標(biāo)準(zhǔn)在PHY級(jí)別再次發(fā)送數(shù)據(jù)分組。PHY級(jí)操作允許快速數(shù)據(jù)傳輸。由于原始故障EMI可能尚未消退，實(shí)時(shí)控制的重傳將使用低于原始推送的PAM。例如，如果初始傳輸由PAM16發(fā)送，則重傳將由PAM8推送。這可以減少再次發(fā)生傳輸故障的機(jī)會(huì)，這也是Valensa PHY適應(yīng)芯片組完成行業(yè)中最小錯(cuò)誤率的原因之一。

Valens獨(dú)特的UTP功能

瓦倫斯芯片組中的DSP數(shù)量可以減少干擾信號(hào)的影響，然后使用速度為4Gbps、傳輸距離為10m的非屏蔽雙絞線（UTP）。這使得瓦倫斯芯片組具有許多優(yōu)點(diǎn)，如降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布局效率，以及在設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)提供更多選擇。UTP的應(yīng)用是瓦倫斯芯片組的一大進(jìn)步。

結(jié)果

現(xiàn)代汽車(chē)處于復(fù)雜的信號(hào)環(huán)境中。隨著ADAS組件、數(shù)字座艙和車(chē)輛上的每個(gè)組件的逐漸豐富，設(shè)備的體積只會(huì)越來(lái)越大。在過(guò)去，EMI的影響已被證明會(huì)對(duì)重要系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害，導(dǎo)致幾起汽車(chē)召回甚至致命事故。在各個(gè)領(lǐng)域限制EMI的第一件事是了解問(wèn)題。如果在整車(chē)廠的設(shè)計(jì)中沒(méi)有充分考慮到這一點(diǎn)，ADAS將無(wú)法在V2X通信、信息和娛樂(lè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性的汽車(chē)產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)。