KR101415669B1 - Device for vehicle communication and method thereof - Google Patents
Device for vehicle communication and method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101415669B1 KR101415669B1 KR1020120091389A KR20120091389A KR101415669B1 KR 101415669 B1 KR101415669 B1 KR 101415669B1 KR 1020120091389 A KR1020120091389 A KR 1020120091389A KR 20120091389 A KR20120091389 A KR 20120091389A KR 101415669 B1 KR101415669 B1 KR 101415669B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- vehicle
- communication
- cell
- adaptive
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
- H04W16/24—Cell structures
- H04W16/28—Cell structures using beam steering
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
- H04W72/046—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being in the space domain, e.g. beams
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
- H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
- H04W72/541—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using the level of interference
Abstract
본 발명은 차량 통신용 장치 및 그 통신 방법에 관한 것으로, 하나의 인프라가 존재하는 스마트 안테나 기반의 통신 시스템에서 적응형 빔 기반의 빔 분할 다중 접속 방식을 사용하고, 한 차량을 향해 형성된 빔이 다른 차량에게 영향을 미치는 셀 내부의 간섭을 완화시켜 통신 시스템의 용량을 증가시킬 수 있는 빔 및 빔 파워 할당하는 방법을 제공하는 스마트 안테나를 사용하는 차량 통신용 장치 및 그 통신 방법에 관한 기술이다.The present invention relates to an apparatus for communicating with a vehicle and a communication method thereof, and more particularly to an adaptive beam-based beam-division multiple access scheme in a smart antenna-based communication system in which an infrastructure exists, And a method of allocating beam and beam power capable of increasing the capacity of a communication system by mitigating interference within cells affecting the communication system.
Description
본 발명은 차량 통신용 장치 및 그 통신 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 하나의 인프라가 존재하는 스마트 안테나 기반의 통신 시스템에서 적응성 빔 기반의 빔 분할 다중 접속 방식을 사용하고, 한 차량을 향해 형성된 빔이 다른 차량에게 영향을 미치는 셀 내의 통신 간섭을 완화시켜 통신 시스템의 용량을 증가시킬 수 있는 빔 및 빔 파워를 할당하는 방법을 제공하는 스마트 안테나를 사용하는 차량 통신용 장치 및 그 통신 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a vehicle communication device and a communication method thereof. More specifically, an adaptive beam-based beam division multiple access scheme is used in a smart antenna-based communication system in which an infrastructure exists, and a beam formed toward a vehicle mitigates communication interference in a cell affecting another vehicle To a vehicle communication apparatus using a smart antenna that provides a method of allocating beam and beam power capable of increasing the capacity of a communication system and a communication method thereof.
자동차 산업이 급격히 발전되면서 자동차와 무선통신을 결합한 차량 무선 인터넷 서비스인 탤레메틱스(TELEMATICS) 기술이 개발되어 무선 차량 통신에 대한 수요가 증가하고 있다.With the rapid development of the automobile industry, the development of TELEMATICS technology, which is a vehicle wireless Internet service that combines automobile and wireless communication, has increased the demand for wireless vehicle communication.
차량 통신 시스템은 차량과 주변 도로의 인프라(infrastructure)로 구성되어, 차량 및 운전자의 안전과 교통 흐름의 개선을 위한 실시간 교통 정보 및 차량 통신 어플리케이션을 제공한다. 여기서, 차량 통신 어플리케이션은 긴급한 상황에 처한 차량에 대한 정보를 제공하는 도로 안전 어플리케이션, 교통 흐름에 대한 정보를 제공하는 교통 관리 어플리케이션 및 인터넷 접속을 통해 엔터테인먼트 정보를 제공하는 사용자 인포테이먼트(infotainment) 어플리케이션 등을 포함한다.The vehicle communication system consists of the infrastructure of the vehicle and the surrounding roads to provide real-time traffic information and vehicle communication applications for the safety of the vehicle and the driver and the improvement of the traffic flow. Here, the vehicle communication application may include a road safety application that provides information about a vehicle in an emergency, a traffic management application that provides information about the traffic flow, and a user infotainment application that provides entertainment information through an Internet connection And the like.
일반적으로 차량 통신 시스템은 인프라와 차량 간에 무선 통신을 통해 제공되는 V2I(Vehicle to infrastructure) 통신 시스템, 차량들 간의 무선 통신을 통해 제공되는 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신 시스템 등이 있다.Generally, a vehicle communication system includes a V2I (Vehicle to Infrastructure) communication system provided through wireless communication between an infrastructure and a vehicle, and a V2V (Vehicle to Vehicle) communication system provided through wireless communication between vehicles.
V2I 통신 시스템의 경우 종래에는 인프라가 전방향 안테나를 이용한 무선 통신을 통해 정보를 제공하는 방식을 적용하여, 차량의 위치 및 이동 속도를 고려한 자원 할당이 어려워 차량이 밀집된 공간에서는 통신 용량 및 QoS를 저하시키고, 차량이 없는 공간에서는 불필요한 자원의 낭비를 초래하는 문제가 있었다.In the case of the V2I communication system, it is difficult to allocate resources in consideration of the location and the moving speed of the vehicle by applying a method of providing information through radio communication using an omnidirectional antenna in the past, so that communication capacity and QoS are lowered And there is a problem that unnecessary resources are wasted in a space without a vehicle.
이를 해결하기 위해, 차량의 위치 및 이동 속도를 고려하여 생성된 적응성 빔을 형성하여 정보를 제공함으로써 불필요한 통신 자원의 낭비를 방지하여 통신 시스템의 용량을 최대화하는 적응성 빔 기반의 빔 분할 다중 접속 방식이 적용되고 있다.In order to solve this problem, an adaptive beam-based beam division multiple access (OFDM) scheme, which maximizes a capacity of a communication system by preventing an unnecessary waste of communication resources by forming an adaptive beam in consideration of a vehicle position and a moving speed, .
빔 분할 다중 접속 방식은 동일한 주파수 대역에서 동시에 다수의 차량에 적응성 빔을 형성하는 공간 재사용 방식으로, 많은 데이터의 전송이 가능한 장점이 있다. 그러나, 최근 스마트 기기의 보급이 증가하면서 사용자 인포테이먼트 어플리케이션에 대한 수요가 커짐에 따라 데이터 트래픽(traffic) 및 네트워크 불안정이 발생하고, 동일한 주파수를 사용하여 데이터를 전송하기 때문에 한 차량을 향해 형성된 빔이 인접한 위치에 있는 다른 차량에게 영향을 미치는 현상이 발생할 수 있다.The beam division multiple access scheme is a space reuse scheme for forming an adaptive beam in a plurality of vehicles simultaneously in the same frequency band, and is advantageous in that a large amount of data can be transmitted. However, as the spread of smart devices has increased in recent years, demand for user information applications has increased, data traffic and network instability have occurred, and data is transmitted using the same frequency, A phenomenon may occur that affects other vehicles in this adjacent location.
도 1은 종래의 차량 통신용 장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a problem of a conventional vehicular communication apparatus.
도 1을 참조하면, 종래의 차량 통신용 장치는, 인프라(100)가 차량(21)과 차량(22)이 동일한 차선에서 서로 동일한 방향으로 주행하고, 서로 간의 거리가 가까운 상태에서 차량(21) 및 차량(22)를 향해 동시에 적응성 빔(B1, B2)을 형성하는 경우 차량(22)는 차량(21)의 적응성 빔(B1)에 의해 셀 내의 통신 간섭을 받는다. 1, the conventional vehicle communication device is configured such that the
또한, 차량(23)과 차량(24)가 인접한 차선에서 서로 동일한 방향으로 주행하는 상태에서 차량(23)을 향해 형성한 적응성 빔(B3)의 방향과 차량(24)를 향해 형성한 적응성 빔(B4)의 방향이 동일한 경우, 차량(23)과 차량(24) 각각이 적응성 빔(B4, B3)에 의해 셀 내의 통신 간섭을 받을 수 있다.
The direction of the adaptive beam B3 formed toward the
(특허문헌)(Patent Literature)
한국공개특허 제2011-0135030호(공개일자 2011년 07월 07일)
Korean Published Patent No. 2011-0135030 (Published on July 07, 2011)
즉, 종래에는 한 차량을 향해 형성된 적응성 빔이 다른 차량에게 영향을 미치는 셀 내의 통신 간섭을 유발하여 통신 시스템의 용량이 감소하는 문제점이 있다.That is, conventionally, there is a problem that the adaptive beam formed toward a vehicle induces communication interference in a cell affecting another vehicle, thereby reducing the capacity of the communication system.
따라서, 본 발명은 하나의 인프라가 존재하는 스마트 안테나 기반의 차량 통신 장치에서 적응성 빔 기반의 빔 분할 다중 접속 방식을 적용하고, 한 차량을 향해 형성된 빔이 다른 차량에게 영향을 미치는 셀 내부의 간섭을 완화시키기 위한 빔 할당 및 빔 파워를 제어하여 통신 시스템의 용량을 최대화시킬 수 있는 차량 통신용 장치 및 그 통신 방법을 제공하고자 한다.
Therefore, the present invention applies an adaptive beam-based beam-division multiple access scheme in a smart antenna-based vehicle communication apparatus in which an infrastructure exists, and detects an interference within a cell in which a beam formed toward a vehicle affects another vehicle And to provide a vehicle communication device capable of maximizing the capacity of a communication system by controlling a beam allocation and beam power for mitigating the above-mentioned problems, and a communication method therefor.
상술한 본 발명은 하나의 셀을 통신 커버리지로 갖는 안테나를 구비한 차량 통신용 장치로서, 상기 셀 내의 다수의 차량과 데이터를 송수신하는 통신부와, 상기 다수의 차량 중 상기 셀 내의 통신 간섭이 가장 적은 하나의 차량을 선택하고, 선택된 차량의 방향으로 적응성 빔을 할당하는 빔 할당부 및 상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭의 크기에 따라 빔 파워의 크기를 제어하는 빔 파워 할당부를 포함한다.The present invention provides a vehicle communication device having an antenna having a single cell as a communication coverage, comprising: a communication unit for transmitting and receiving data to and from a plurality of vehicles in the cell; and a communication unit A beam allocation unit for allocating an adaptive beam in the direction of the selected vehicle, and a beam power allocator for controlling the size of the beam power according to the magnitude of the communication interference in the cell for the selected vehicle.
또한, 상기 빔 할당부는 상기 다수의 차량 중 각 차량에 대한 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비가 가장 큰 차량을 상기 통신 간섭이 가장 적은 차량으로 선택하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 빔 할당부는 상기 적응성 빔 하나 당 2대 이하의 차량을 할당하는 것을 특징으로 한다.Also, the beam allocator selects a vehicle having the largest signal-to-noise interference ratio of the communication link for each vehicle among the plurality of vehicles as the vehicle with the least communication interference. The beam allocation unit allocates two or less vehicles to each adaptive beam.
그리고, 상기 빔 파워 할당부는 상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭이 감소하면 상기 빔 파워를 증가시키는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 빔 파워 할당부는 상기 적응성 빔의 파워가 0보다 크고, 상기 적응성 빔의 총 파워가 최대 빔 파워보다 작게 할당하는 것을 특징으로 한다.The beam power allocator increases the beam power when communication interference in the cell with respect to the selected vehicle decreases. Here, the beam power allocating unit allocates the adaptive beam having a power greater than 0 and the total power of the adaptive beam smaller than a maximum beam power.
또한, 본 발명은 하나의 셀을 통신 커버리지로 갖는 안테나를 구비한 차량 통신용 장치의 통신 방법으로서, 상기 셀 내의 다수의 차량 중 셀 내의 통신 간섭이 가장 적은 하나의 차량을 선택하고, 선택된 차량의 방향으로 적응성 빔을 할당하는 단계 및 상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭의 크기에 따라 빔 파워의 크기를 제어하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a communication method for a vehicle communication apparatus having an antenna having a single cell as a communication coverage, the method comprising: selecting one vehicle among the plurality of vehicles in the cell having the least communication interference; Allocating an adaptive beam to the selected vehicle and controlling the magnitude of the beam power according to the magnitude of communication interference in the cell for the selected vehicle.
그리고, 상기 적응성 빔을 할당하는 단계는, 상기 다수의 차량 중 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비가 가장 큰 차량을 상기 통신 간섭이 가장 적은 차량으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of allocating the adaptive beam may include selecting a vehicle having the largest signal-to-noise interference ratio among the plurality of vehicles as the vehicle with the least communication interference.
또한, 상기 빔 파워의 크기를 제어하는 단계는, 최대 전송 가능한 빔 파워를 상기 적응성 빔의 총 개수로 나누어 상기 빔 파워를 동일하게 할당하는 초기화 단계 및 상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭이 감소하면 상기 빔 파워를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The step of controlling the size of the beam power may include an initializing step of dividing the maximum transmittable beam power by the total number of the adaptive beams so that the beam power is uniformly allocated and the communication interference in the cell for the selected vehicle is reduced And increasing the beam power.
본 발명은 차량 통신용 장치 및 그 통신 방법에 있어서, 하나의 인프라가 존재하는 스마트 안테나 기반의 통신 시스템에서 적응성 빔 기반의 빔 분할 다중 접속 방식을 적용하고, 한 차량을 향해 형성된 빔이 다른 차량에게 영향을 미치는 셀 내의 통신 간섭을 완화시켜 통신 시스템의 용량을 최대화시킬 수 있는 효과가 달성된다.
The present invention relates to a vehicle communication device and a communication method thereof, in which an adaptive beam-based beam-division multiple access scheme is applied to a smart antenna-based communication system in which an infrastructure exists and a beam formed toward a vehicle is influenced It is possible to maximize the capacity of the communication system by mitigating communication interference within the cell.
도 1은 종래의 차량 통신용 장치의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신용 장치를 도시한 개념 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신용 장치의 통신 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a problem of a conventional vehicular communication device.
2 is a conceptual block diagram showing a vehicle communication device according to an embodiment of the present invention;
3 is a diagram for explaining a communication method of a vehicle communication device according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신용 장치를 도시한 개념 블록도이다. 2 is a conceptual block diagram showing a vehicle communication device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 차량 통신용 장치는 인프라(200)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 인프라(200)는 동일한 주파수 대역의 적응적 빔을 서로 다른 위치에 있는 다수의 차량에 동시에 할당하여 데이터를 송수신한다. 여기서, 인프라(200) 하나의 통신 커버리지 영역을 셀로 정의하여 설명한다. 인프라(200)는 통신부(210), 빔 할당부(220) 및 빔 파워 할당부(230)를 포함한다. 통신부(210)는 안테나를 포함하여, 셀 내에 위치한 다수의 차량과 데이터를 송수신한다. 구체적으로, 통신부(210)는 다수의 차량 각각에 포함된 GPS(Global Positioning System)를 통해 각 차량의 위치, 이동 속도, 채널 상태 정보 등을 주기적으로 수신 받고, 각 차량에 선택적으로 도로 안전, 교통 관리, 사용자 인포테이먼트 어플리케이션 등을 송신 한다. Referring to Fig. 2, the vehicle communication apparatus of the present invention includes an
그리고, 빔 할당부(220)는 셀 내에 위치한 다수의 차량 중 통신 간섭이 가장 적은 하나의 차량을 선택하고, 선택된 차량의 방향으로 적응성 빔을 할당한다. 또한, 빔 파워 할당부(230)는 선택된 차량에 대한 셀 내의 통신 간섭의 크기에 따라 빔 파워의 크기를 제어한다.The
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신용 장치의 통신 방법을 도 3을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a communication method of the vehicle communication device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 통신용 장치의 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도 3에 도시된 차량 (k, m)는 동일한 차선에서 한 방향으로 주행하고 있고, 실선으로 표시된 화살표는 신호 채널을 나타내고, 점선으로 표시된 화살표는 간섭 채널을 나타낸다. 3 is a diagram for explaining a communication method of a vehicle communication device according to an embodiment of the present invention. Here, the vehicle (k, m) shown in Fig. 3 runs in one direction in the same lane, arrows indicated by solid lines represent signal channels, and arrows indicated by dotted lines represent interference channels.
먼저, 설명 상의 편의를 위해 인프라(200)를 i로 표현하여 설명한다. 그리고, 셀 내에 위치한 다수의 차량 중 인프라 i에 접속하는 차량은 총 K대가 존재하며, 그 집합을 K={1,…,K}으로 정의하여 설명한다. 그리고, 빔 할당부(220)에서 할당할 수 있는 적응성 빔은 최대 B개이며, 그 집합을 B={1,…,B}으로 정의하여 설명한다. 또한, 한 프레임은 N개의 다운링크 타임 슬롯을 포함하여 구성되며, 그 집합을 N={1,…,N}으로 정의하여 설명한다.First, for convenience of explanation, the
그리고, 타임 슬롯 n에서 인프라 i로부터 차량 k를 향해 적응성 빔 b가 할당된 경우, 차량(k)에 대한 통신 링크 k의 신호 대 잡음 간섭비(SINR; signal to intereference plus noise ratio)(γ)는 아래의 [수학식 1]과 같다. 즉, 차량(k)에 대한 셀의 신호 대 잡음 간섭비(γ)는 다른 차량에 의한 셀 내의 간섭이 작아질수록 그 값이 커진다.And, when adaptive beam b is allocated from infrastructure i to vehicle k in time slot n, the signal to interference plus noise ratio (SINR) of communication link k to vehicle k is (1) " That is, the signal-to-noise interference ratio? Of the cell with respect to the vehicle k increases as the interference in the cell by the other vehicle becomes smaller.
여기서, σ2은 열 잡음 파워를 나타내고, 은 타임 슬롯 n에서 적응성 빔(b)에 할당된 전송 빔 파워를 나타낸다. 또한, 는 차량(k)에 대한 신호 채널 이득을 나타낸다. 여기서, θ(b,k)는 적응성 빔(b)의 방향과 차량(k)의 방향 사이의 각도를 나타낸다. 도 3의 경우, 차량(k)의 방향으로 적응성 빔(b)이 형성되어 있기 때문에, θ(b,k)=0을 만족한다. 여기서, θ(b,m)은 적응성 빔(b)의 방향과 차량(m)의 방향 사이의 각도를 의미하며, θ(b,m)=α를 만족한다. 그리고, 차량 k가 인프라 i를 통해 다른 차량(m)에 형성된 적응성 빔 a에 의해 간섭 채널이 형성되는 경우 간섭 채널 이득은 으로 정의된다. 즉, 차량(m)에 의한 셀 내부에서의 통신 간섭 은 적응성 빔 a의 전송 파워 와 차량 k에서의 간섭 채널 이득 의 곱에 대응하는 크기로 발생할 수 있다. Here,? 2 represents the thermal noise power, Represents the transmit beam power assigned to the adaptive beam b in time slot n. Also, Represents the signal channel gain for vehicle k. Here,? (B, k) represents the angle between the direction of the adaptive beam b and the direction of the vehicle k. In the case of Fig. 3, since the adaptive beam b is formed in the direction of the vehicle k,? (B, k) = 0 is satisfied. Here,? (B, m) means an angle between the direction of the adaptive beam b and the direction of the vehicle m, and satisfies? (B, m) =?. And, when the interference channel is formed by the adaptive beam a formed on the other vehicle m through the infrastructure i, the interference channel gain k . That is, the communication interference in the cell by the vehicle m Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI & And the interference channel gain in the vehicle k As shown in FIG.
따라서, 빔 할당부(220)는 셀 내의 통신 간섭이 가장 적은 차량을 신호 대 간섭 잡음비(γ)를 이용하여 판단할 수 있다. 즉, 빔 할당부(220)는 아래 [수학식 2]와 같이, 신호 대 간섭 잡음비(γ)가 가장 큰 차량, 예컨대 차량(k)가 셀 내의 통신 간섭이 가장 적은 경우 차량(k)에 적응성 빔(b)을 할당한다. Therefore, the
이때, 빔 할당부(220)는 아래의 식 (1.1) 및 (1.2)과 같은 제약 조건을 가진다. 즉, 빔 할당부(220)는 하나의 적응성 빔이 1대 이하의 차량에 할당되도록 한다.At this time, the
[식 1.1][Formula 1.1]
[식 1.2][Formula 1.2]
여기서, 는 차량(k)에 대한 적응성 빔(b)의 할당 상태를 나타낸다. 예컨대, 타임 슬롯 n에서 적응성 빔(b)이 차량(k)에 할당되어 있으면, 는 1을 만족하고, 아니면 0을 만족한다. here, Represents the allocation state of the adaptive beam b to the vehicle k. For example, if adaptive beam b in time slot n is assigned to vehicle k, Satisfies 1, or 0 otherwise.
한편, 빔 파워 할당부(230)는 아래의 [수학식 3]과 같이, 전송 빔 파워(p)를 할당한다. Meanwhile, the beam
여기서, 함수 을 의미하고, 은 타임 슬롯 n에서 적응성 빔(b)이 다른 통신 링크들을 발생시키는 셀 내 간섭의 양에 비례하는 누적 값을 나타내며, 아래의 [수학식 4]에 의해 정의된다. Here, Lt; / RTI > Represents an accumulated value proportional to the amount of intra-cell interference in which the adaptive beam b in time slot n generates other communication links, and is defined by Equation (4) below.
그리고, λ는 단위 시간 당 도착하는 차량의 비율을 의미하며, 0이상의 값을 가진다. 여기서, [수학식 3]은 water-filling 알고리즘을 이용하여, 첫번째 항은 전송 파워의 기준 값, 즉 water level을 의미하고, 두번째 항은 차량(k)에 대한 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비(γ)의 역수를 포함한다. 즉, water-filling 알고리즘은 전송 파워의 기준 값과 차량(k)에 대한 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비(γ)의 역수 간의 차이에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 적응성 빔(b)에 대한 셀 내의 간섭이 감소하거나, 차량(k)에 대한 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비(γ)가 증가하는 경우 빔 파워 할당부(230)는 적응성 빔(b)의 전송 파워 할당을 증가시킨다.Further,? Denotes a ratio of vehicles arriving per unit time, and has a value of 0 or more. Equation (3) uses a water-filling algorithm, where the first term refers to the reference value of the transmission power, i.e., the water level, and the second term refers to the signal-to-noise interference ratio y). That is, the water-filling algorithm can be defined by the difference between the reference value of the transmission power and the reciprocal of the signal-to-noise interference ratio? Of the communication link to the vehicle k. Accordingly, when the interference in the cell for the adaptive beam b decreases, or when the signal-to-noise interference ratio gamma of the communication link for the vehicle k increases, the
이때, 빔 파워 할당부(230)는 최대 빔 파워에 대한 아래 식 (1.3) 및 (1.4)와 같은 제약 조건을 만족해야 한다.At this time, the beam
[식 1.3][Formula 1.3]
[식 1.4][Formula 1.4]
여기서, 식 (1.3)은 각 적응성 빔의 전송 파워가 적어도 0 이상이어야 한다는 것이고, 식 (1.4)는 적응성 빔에 할당된 총 전송 파워가 인프라(200)의 최대 빔 파워(Pmax)보다 크지 않아야 한다는 것이다.
Equation (1.3) indicates that the transmission power of each adaptive beam must be at least 0, and Equation (1.4) indicates that the total transmission power allocated to the adaptive beam should not be greater than the maximum beam power Pmax of the
이하, 위에서 설명한 수학식을 기반으로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 빔 및 빔 파워의 할당 절차에 대해 각각의 단계로 구분하여 설명한다. Hereinafter, the procedure of beam and beam power allocation according to the embodiment of the present invention will be described in each step on the basis of the above-described equations.
초기화 단계Initialization phase
먼저, 빔 파워 p의 할당을 초기화시킨다. 그 다음, [수학식 2]에 따라 다수의 차량 중 신호 대 잡음 선택비가 가장 높은 차량에 빔 할당을 한다. First, the allocation of the beam power p is initialized. Then, beam allocation is performed to the vehicle having the highest signal-to-noise selection ratio among a plurality of vehicles in accordance with Equation (2).
그 다음, 초기 빔 파워와 빔 할당에 기초하여 [수학식 4]에 따라 t를 계산한다.
Next, t is calculated according to Equation (4) based on the initial beam power and beam allocation.
빔 파워 및 빔 할당 Beam power and beam allocation 업데이트update 단계 step
먼저, [수학식 3]에 따라 빔 파워 할당 p을 업데이트한다.First, the beam power allocation p is updated according to Equation (3).
그 다음, 업데이트 된 빔 파워 p에 기초하여 적응성 빔(b)의 할당을 업데이트 한다. 그리고, 빔 파워 및 빔 할당이 업데이트되면, t를 업데이트한다. 이와 같은 방법으로 초기화 및 업데이트 과정을 반복한다.
And then updates the allocation of the adaptive beam b based on the updated beam power p. Then, when beam power and beam allocation are updated, t is updated. In this way, the initialization and updating process is repeated.
그러나, 위의 과정은 복잡한 수학적 계산이 필요하기 때문에 아래와 같은 경험적(Heuristic) 방법에 의해 빔 및 빔 파워를 할당하는 것이 바람직하다.However, since the above process requires a complicated mathematical calculation, it is preferable to allocate the beam and beam power by the following heuristic method.
초기화 단계Initialization phase
먼저, 빔 파워 p의 할당을 초기화시키고, 최대 전송 가능한 파워(Pmax)를 적응성 빔의 총 개수로 나누어 빔 파워 p을 동일하게 할당한다.
First, the allocation of the beam power p is initialized, and the beam power p is equally allocated by dividing the maximum transmittable power Pmax by the total number of the adaptive beams.
빔 할당 단계Beam allocation step
초기화된 빔 파워 p에 기초하여 [수학식 2]에 따라 다수의 차량 중 신호 대 잡음 선택비가 가장 높은 차량에 빔 할당을 한다.
Based on the initialized beam power p, beam allocation is performed to a vehicle having the highest signal-to-noise selection ratio among a plurality of vehicles according to Equation (2).
빔 파워 할당 단계Beam power allocation step
[수학식 3]에 따라 빔 파워를 할당한다.
The beam power is allocated according to Equation (3).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신용 장치 및 그 통신 방법은, 스마트 안테나 기반의 통신 시스템에서 적응성 빔 기반의 빔 분할 다중 접속 방식을 사용하고, 다수의 차량 중 신호 대 잡음 간섭비가 가장 높은 차량을 선택하여 데이터를 전송하는 빔 할당 방법을 적용한다. 또한, 선택된 차량을 향해 형성된 빔이 다른 차량에게 영향을 미치는 셀 내의 간섭 또는 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비에 따라 빔 파워를 제어하는 방법을 적용한다. 이에 따라, 한 차량을 향해 형성된 빔이 다른 차량들에게 영향을 미치는 셀 내의 간섭을 완화시키고, 통신 시스템의 용량을 최대화시킬 수 있다.As described above, the vehicular communication device and the communication method according to the present invention use adaptive beam-based beam division multiple access (ICA) in a smart antenna-based communication system, And the beam allocation method for selecting the vehicle with the highest ratio and transmitting the data is applied. Further, a method of controlling the beam power in accordance with a signal-to-noise interference ratio of a communication link or a cell in which a beam formed toward a selected vehicle affects another vehicle is applied. Thus, the beam formed toward one vehicle can mitigate the interference within the cell affecting other vehicles, and maximize the capacity of the communication system.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.
200: 인프라
210: 통신부
220: 빔 할당부
230: 빔 파워 할당부200: Infrastructure
210:
220: beam allocation unit
230: beam power allocation unit
Claims (8)
상기 셀 내의 다수의 차량과 데이터를 송수신하는 통신부;
상기 다수의 차량 중 상기 셀 내의 통신 간섭이 가장 적은 하나의 차량을 선택하고, 선택된 차량의 방향으로 적응성 빔을 할당하는 빔 할당부; 및
상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭의 크기에 따라 빔 파워의 크기를 제어하는 빔 파워 할당부를 포함하며,
상기 빔 할당부는 상기 다수의 차량 중 각 차량에 대한 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비가 가장 큰 차량을 상기 통신 간섭이 가장 적은 차량으로 선택하며,
상기 신호 대 잡음 간섭비는, 아래의 수학식
(여기서, 은 열 잡음 파워, b는 상기 적응성 빔, k는 상기 안테나에 접속하는 차량, 은 타임 슬롯 n에서 적응성 빔 b 에 할당된 전송 빔 파워, (b,k)는 적응성 빔 b의 방향과 차량 k의 방향 사이의 각도, 는 차량 k에 대한 신호 채널 이득, 은 상기 셀 내부에서의 통신 간섭)
으로 정의되는 것을 특징으로 하는 차량 통신용 장치.
An apparatus for communicating with a vehicle having an antenna having one cell as a communication coverage,
A communication unit for transmitting and receiving data with a plurality of vehicles in the cell;
A beam allocator for selecting one of the plurality of vehicles having the least communication interference in the cell and allocating an adaptive beam in a direction of the selected vehicle; And
And a beam power allocator for controlling the size of the beam power according to the magnitude of the communication interference in the cell for the selected vehicle,
Wherein the beam allocator selects a vehicle having the largest signal-to-noise interference ratio of the communication link for each vehicle among the plurality of vehicles as the vehicle with the least communication interference,
The signal-to-noise interference ratio may be expressed by the following equation
(here, B is the adaptive beam, k is the vehicle connecting to the antenna, Is the transmit beam power assigned to the adaptive beam b in time slot n, (b, k) is the angle between the direction of the adaptive beam b and the direction of the vehicle k, Is the signal channel gain for vehicle k, Communication interference within the cell)
Is defined as < RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
상기 빔 할당부는 상기 적응성 빔 하나 당 1대 이하의 차량을 할당하는 것을 특징으로 하는 차량 통신용 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the beam allocating unit allocates one or more vehicles for each adaptive beam.
상기 빔 파워 할당부는 상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭이 감소하면 상기 빔 파워를 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량 통신용 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the beam power allocating unit increases the beam power when communication interference in the cell for the selected vehicle decreases.
상기 빔 파워 할당부는 상기 적응성 빔의 파워가 0보다 크고, 상기 적응성 빔의 총 파워가 최대 빔 파워보다 작게 할당하는 것을 특징으로 하는 차량 통신용 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the beam power allocating unit assigns the power of the adaptive beam to be larger than 0 and the total power of the adaptive beam to be smaller than the maximum beam power.
상기 셀 내의 다수의 차량 중 셀 내의 통신 간섭이 가장 적은 하나의 차량을 선택하고, 선택된 차량의 방향으로 적응성 빔을 할당하는 단계; 및
상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭의 크기에 따라 빔 파워의 크기를 제어하는 단계를 포함하며,
상기 적응성 빔을 할당하는 단계는, 상기 다수의 차량 중 통신 링크의 신호 대 잡음 간섭비가 가장 큰 차량을 상기 통신 간섭이 가장 적은 차량으로 선택하는 단계를 포함하고,
상기 신호 대 잡음 간섭비는, 아래의 수학식
(여기서, 은 열 잡음 파워, b는 상기 적응성 빔, k는 상기 안테나에 접속하는 차량, 은 타임 슬롯 n에서 적응성 빔 b 에 할당된 전송 빔 파워, (b,k)는 적응성 빔 b의 방향과 차량 k의 방향 사이의 각도, 는 차량 k에 대한 신호 채널 이득, 은 상기 셀 내부에서의 통신 간섭)
으로 정의되는 것을 특징으로 하는 차량 통신용 장치의 통신 방법.
A communication method of a vehicle communication apparatus having an antenna having one cell as a communication coverage,
Selecting one of the plurality of vehicles in the cell with the least communication interference in the cell and allocating the adaptive beam in the direction of the selected vehicle; And
Controlling the magnitude of the beam power according to the magnitude of communication interference in the cell for the selected vehicle,
Wherein the step of allocating the adaptive beam includes selecting a vehicle having the largest signal-to-noise interference ratio of the communication links among the plurality of vehicles as the vehicle with the least communication interference,
The signal-to-noise interference ratio may be expressed by the following equation
(here, B is the adaptive beam, k is the vehicle connecting to the antenna, Is the transmit beam power assigned to the adaptive beam b in time slot n, (b, k) is the angle between the direction of the adaptive beam b and the direction of the vehicle k, Is the signal channel gain for vehicle k, Communication interference within the cell)
Of the vehicle communication device.
상기 빔 파워의 크기를 제어하는 단계는,
최대 전송 가능한 빔 파워를 상기 적응성 빔의 총 개수로 나누어 상기 빔 파워를 동일하게 할당하는 초기화 단계; 및
상기 선택된 차량에 대한 상기 셀 내의 통신 간섭이 감소하면 상기 빔 파워를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 통신용 장치의 통신 방법.The method according to claim 6,
The step of controlling the magnitude of the beam power comprises:
Dividing the maximum transmittable beam power by the total number of the adaptive beams and allocating the beam power equally; And
And increasing the beam power when communication interference within the cell for the selected vehicle is reduced.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120091389A KR101415669B1 (en) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Device for vehicle communication and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120091389A KR101415669B1 (en) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Device for vehicle communication and method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140025131A KR20140025131A (en) | 2014-03-04 |
KR101415669B1 true KR101415669B1 (en) | 2014-07-04 |
Family
ID=50640449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120091389A KR101415669B1 (en) | 2012-08-21 | 2012-08-21 | Device for vehicle communication and method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101415669B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110784922B (en) * | 2018-07-27 | 2023-06-16 | 华硕电脑股份有限公司 | Method and apparatus for handling beam sensing of side chain resources in wireless communications |
KR102638957B1 (en) | 2020-12-31 | 2024-02-22 | 건국대학교 글로컬산학협력단 | Starch content enhancer, agricultural composition and plant fertilizer containing the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090116615A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Wireless resource allocating appratus, on-vehicle apparatus, wireless resource allocating system, and wireless resource allocating method |
KR20110078269A (en) * | 2009-12-31 | 2011-07-07 | 재단법인대구경북과학기술원 | Vechile communication system based on infrastructure |
KR20120061316A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-13 | 재단법인대구경북과학기술원 | Adaptive Beam-based Communication System and Scheduling Method Thereof |
KR101286586B1 (en) | 2011-10-18 | 2013-07-22 | 한국과학기술원 | Hybrid communication network system based on Beam Division Multiple Access for efficient resource assignment and providing method thereof |
-
2012
- 2012-08-21 KR KR1020120091389A patent/KR101415669B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20090116615A (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Wireless resource allocating appratus, on-vehicle apparatus, wireless resource allocating system, and wireless resource allocating method |
KR20110078269A (en) * | 2009-12-31 | 2011-07-07 | 재단법인대구경북과학기술원 | Vechile communication system based on infrastructure |
KR20120061316A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-13 | 재단법인대구경북과학기술원 | Adaptive Beam-based Communication System and Scheduling Method Thereof |
KR101286586B1 (en) | 2011-10-18 | 2013-07-22 | 한국과학기술원 | Hybrid communication network system based on Beam Division Multiple Access for efficient resource assignment and providing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140025131A (en) | 2014-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Botsov et al. | Location dependent resource allocation for mobile device-to-device communications | |
EP2670178B1 (en) | Sense aiding method and system for cognitive radio | |
US8483743B2 (en) | Neighboring cell interference management in SC-FDMA | |
US20060205412A1 (en) | System and method for controlling resource allocation in a multicell communication system | |
Masmoudi et al. | A survey on radio resource allocation for V2X communication | |
US8995388B2 (en) | Systems and methods for uplink resource allocation | |
CN105516214B (en) | Information reporting and resource allocation method and device in Internet of vehicles system | |
CN107396293B (en) | V2X resource allocation method and system based on D2D communication | |
CN107659915B (en) | Internet-of-vehicles human-vehicle resource allocation method based on geographic region information | |
KR100920387B1 (en) | Apparatus and method for allocating radio resource in adaptive antenna system | |
EP1962439A2 (en) | Method and apparatus for joint scheduling to increase frequency efficiency and fairness in a multi-channel distributed antenna system using frequency reuse and common power control | |
KR101175612B1 (en) | Adaptive Beam-based Communication System and Scheduling Method Thereof | |
KR20140046518A (en) | Method and apparatus for scheduling management in communication system | |
KR20140090495A (en) | Beamforming device, and method for forming beam cell | |
KR101415669B1 (en) | Device for vehicle communication and method thereof | |
US9253781B2 (en) | Scheduling in consideration of terminal groups in a mobile communication system | |
Pyun et al. | Downlink resource allocation scheme for smart antenna based V2V2I communication system | |
KR101415668B1 (en) | Device for vehicle communication and method thereof | |
JP2016152622A (en) | Resource scheduling method, device and communication system | |
CN107534979B (en) | Wireless communication device and method | |
Rubin et al. | Infrastructure-aided networking for autonomous vehicular systems | |
JP4787218B2 (en) | Communication device | |
US20160021575A1 (en) | Wireless communication methods and apparatus | |
Lazaro et al. | 5G connected vehicles supported by optical fiber access | |
JP2006333405A (en) | Frequency band allocation apparatus and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170530 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180525 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190603 Year of fee payment: 6 |