KR20150082290A - 버스 시스템용 가입자국 및 버스 시스템의 가입자국에서의 메시지 수신 품질을 개선하기 위한 방법 - Google Patents

버스 시스템용 가입자국 및 버스 시스템의 가입자국에서의 메시지 수신 품질을 개선하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 버스 시스템용 가입자국과, 상기 버스 시스템의 가입자국에서의 메시지 수신 품질을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다. 가입자국은, 버스 시스템의 단 하나의 추가 가입자국이 버스 시스템으로 메시지를 송신할 때, 그리고/또는 송신한 후에 채널 임펄스 응답을 추정하거나, 가입자국에 의해 수신된 신호로부터 직접 필요한 필터의 기능을 결정하기 위한 추정 장치와 이 추정 장치에 의해 추정된 채널 임펄스 응답을 토대로 하여 가입자국에 의해 수신된 신호를 보정하기 위한 보정 장치를 포함한다.

Description

CAN 버스 시스템에서의 메시지 수신 품질을 개선하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR IMPROVING THE RECEPTION QUALITY OF MESSAGES IN A CAN BUS SYSTEM}
본 발명은, 예를 들어 버스 시스템 내에서 분기, 종료 오류, 부정합(mismatching), 눌린 선로로 인해 발생하는 불리한 조건들 하에서도, 특히 CAN 버스 시스템을 통한 정보 전달 시 수신 품질이 개선되는, 버스 시스템용 가입자국 및 버스 시스템의 가입자국에서의 메시지 수신 품질을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다.
센서와 제어 장치 간의 통신을 위해, CAN 버스 시스템이 폭넓게 보급되었다. CAN 버스 시스템에서는, ISO 11898의 CAN 사양에 기재되어 있는 바와 같은 CAN 프로토콜을 이용해서 메시지가 전송된다. 최근에는 이를 위해, 예를 들어 사양서 "CAN with Flexible Data-Rate, Specification Version 1.0" (출처: http://www.semiconductors.bosch.de)에 상응하게 메시지가 전송되는 CAN FD 등과 같은 기술들이 추가로 제안되었다. 이와 같은 기술들에서는, 데이터 필드(data field)의 영역에서 상대적으로 더 높은 클록킹(pulsing)을 사용함으로써, 최대로 가능한 데이터 전송 속도가 1MBit/s의 값 이상으로 상승한다. 이는 일반적으로, 실제로 존재하는 버스 토폴로지(Bus topology)에 원인이 있는 한, 예를 들어 상대적으로 더 높은 비트 에러율 형태로 전송 품질에 불리하게 작용한다.
실제로 존재하는 버스 토폴로지는 일반적으로, 버스 라인에서 이 버스 라인이 이론과는 상이한 조파 저항을 갖는 장소에서는 반사가 발생한다는 점에서 이론과 차이가 있다. 그러한 장소의 예는, 실제의 실시예들에서 예컨대 분기선(branch line), 수동 성형점 등에서 종종 대면할 수 있는 분기, 종료 오류, 부정합, 눌린 선로이다. 이로 인해 발생하는 반사는, 송신된 심볼 혹은 비트가 시간상 후속하는 심볼에 대하여 누화되어 이 심볼의 검출이 경우에 따라서는 위조되는 형태로, 버스 라인 상에서의 상태들의 일시적인 누화를 야기한다.
ISO 11898의 CAN 사양서에 따르면, 버스 라인이 양측에서 라인 임피던스(line impedance)로 종료됨에 따라, 송신된 심볼 내부에서 명시된 최대 케이블 길이에 대해 과도 응답 과정들이 나타나게 된다. 하지만, 실제로는 2개 또는 그 이상의 CAN 심볼들 간의 누화를 피할 수 없는 경우가 빈번하다.
CAN 버스 시스템의 수신기는, 대부분 마이크로컨트롤러 내에 통합된 통신 프로세서와, 트랜스시버라고도 불리고 대부분 버스 라인에 대한 직접적인 접속부를 갖는 별도의 칩으로서 구현되는 송/수신기로 구성된다. 이와 같은 트랜스시버의 경우, 수신 경로는 대부분 버스 레벨의 바이어스 매칭(Bias matching)을 위해 직렬 접속된 전압 분배기를 구비한 단 하나의 비교기만을 포함한다. 이 비교기는 우성 및 열성 비트 상태들의 버스 레벨을 직접 추정하여 출력에서 결정(decision)을 형성한다.
하지만, 신호 결정의 직접적인 형성 및 출력이 갖는 단점은, 버스 라인 상에서의 반사 효과가 상기 결정에 부정적인 영향을 미쳐, 신호 전송 시 오결정을 야기할 수 있다는 것이다. 이는 특히, 예를 들어 CAN FD에서 나타나는 것과 같이, 데이터 필드들의 영역에서 클록킹이 1MBit/s의 값을 초과할 정도로 더 높은 경우이다. 이 경우에는, 단축된 비트 기간으로 인해 이미, 클록 속도가 낮은 종래의 CAN 버스 시스템에서도 계속해서 구조적으로 결정에 기여하는 반사가 부정적으로 작용을 한다.
일반적으로, 임피던스가 상대적으로 더 높은 쪽으로의 케이블 전환부에서의 반사는 양(+)의 부호를 갖는 반사를 유도한다. 그에 비해, 임피던스가 상대적으로 더 낮은 쪽으로의 케이블 전환부에서의 반사는 음(-)의 부호를 갖는 반사를 유도한다. 거리가 상이한 두 가지 반사로 인해, 일시적인 변위가 나타난다.
관찰된 반사들은, 예를 들어 가능한 토폴로지, 케이블 길이 등과 관련해서, CAN FD 등과 같이 더 높은 데이터 전송 클록킹을 갖는 실제로 관찰된 기술들의 사용 분야를 크게 좁힌다.
수신기에서의 검출 품질을 개선하기 위한 등화(equalization) 방법은 통신 기술 분야에서 일반적으로 공지되어 있음에도, CAN 통신 시스템을 위한 적용은 지금까지 공지되지 않았다. 또한, 공지된 등화 방법을 CAN 통신 시스템에 사용하기 위해서는 특별한 조치들이 필요한데, 그 이유는 시스템 설계 시 이와 같은 조치들이 고려되지 않았기 때문이다.
본 발명의 과제는, 앞에서 언급된 문제점들을 해결하는 버스 시스템용 가입자국 및 방법을 제공하는 것이다. 특히 CAN 버스 시스템인 버스 시스템에서 정보 전송 시, 실제 버스 라인의 전술한 불리한 조건들 하에서도 수신 품질을 개선하는 버스 시스템용 가입자국 및 방법을 제공해야 한다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징들을 갖는 버스 시스템용 가입자국에 의해 해결된다. 가입자국은, 버스 시스템의 단 하나의 추가 가입자국이 버스 시스템으로 메시지를 송신할 때, 그리고/또는 송신한 후에 채널 임펄스 응답을 추정하거나, 또는 가입자국에 의해 수신된 신호로부터 직접 필요한 필터의 기능을 결정하기 위한 추정 장치, 및 이 추정 장치에 의해 추정된 채널 임펄스 응답을 토대로 해서, 가입자국에 의해 수신된 신호를 보정하기 위한 보정 장치를 포함한다.
가입자국은, 예를 들어 CAN FD 등과 같이 상대적으로 더 높게 클록킹된 시스템에서 사용하기에도 적합하다. 수신된 신호와 관련된 가입자국의 기능은 일 실시예에서도 특히, 송/수신기 혹은 트랜스시버 또는 CAN 트랜스시버 또는 트랜스시버 칩 세트 또는 CAN 트랜스시버 칩 세트 내 예비 처리부로서 구현될 수 있다. 특히, 관찰된 기능을 트랜스시버 내 별도의 전자 모듈(칩)로서 내장하거나, 단 하나의 전자 모듈(칩)이 존재하는 통합된 전체 솔루션 내에 내장하는 것이 가능하다.
가입자국은 CAN 통신 시스템에서의 수신을 개선할 수 있고, 그렇기 때문에 상대적으로 더 높은 신뢰성을 제공한다. 이 경우 버스 신호는, 지금까지와 같이 비교기 또는 그와 유사한 장치에 의해 직접 결정되지 않고, 오히려 (그 이전에) 예를 들어 사전에 결정된 수신 값들의 추가 필터링 및 피드백에 의해 보정된다. 가설에 의해 결정을 구현하고, 결정된 수신 값들을 또한 추가로 처리하는 것도 가능하다.
가입자국의 바람직한 추가의 실시예들은 종속 특허 청구항들에 기재되어 있다.
추정 장치는 가급적, LMS 알고리즘 또는 RLS 알고리즘을 토대로 해서 채널 임펄스 응답의 추정을 실시하도록, 또는 채널 임펄스 응답을 직접 결정하도록 형성된다.
추정 장치는, 채널 임펄스 응답의 추정 시, 메시지 식별자에 의해서 상응하는 송신국에 할당되는, 앞서 수신된 메시지의 매개변수 및/또는 계수를 사용하도록 형성될 수 있다.
추정 장치는 또한, 자신의 추정 결과를 먼저 가설에 의해 표현하도록 형성될 수도 있다. 보정 장치는, 예컨대 DDFSE-알고리즘에 따라 결정된 수신 값들을 추가 처리 하도록 형성될 수 있다.
또한, 보정 장치는, 가입자국에 의해 수신된 신호를 DFE 알고리즘 또는 BCJR-알고리즘 또는 DDFSE-알고리즘에 따라 보정하도록 형성될 수도 있다.
보정 장치는, 가입자국에 의해 수신된 신호를 보정하기 위한 필터도 포함할 수 있으며, 이 경우 필터의 입력에서는 예컨대 개별 결정 시점에 신호 대 간섭 전력비가 최대로 되거나, 그 정도로 최적화된다. 이 경우, 이전에 DDFSE-알고리즘에 따라 결정된 수신 값들을 필터링하기 위한 추가 필터가 사용될 수 있으며, 보정 장치는 이 필터의 출력을 피드백하도록 형성될 수 있다.
바람직하게 가입자국은 추가로, 버스 시스템의 버스 라인에 직접 접속하기 위한 송/수신 장치, 및 상기 송/수신 장치에 의해 수신된 신호를 처리하고 송/수신 장치로부터 송신될 메시지를 신호의 형태로 제공하기 위한 통신 제어 장치를 포함하며, 이때 추정 장치 및/또는 보정 장치는 송/수신 장치 또는 통신 제어 장치의 부분이다.
전술한 가입자국은 추가로, 버스 라인 및 상기 버스 라인을 통해 서로 접속되어 상호 통신할 수 있는 2개 이상의 가입자국을 포함하는 버스 시스템의 부분일 수 있다. 이 경우, 2개 이상의 가입자국 중 하나 이상의 가입자국은 전술한 가입자국이다.
전술한 과제는 또한, 버스 시스템의 일 가입자국에서의 메시지 수신 품질을 개선하기 위한, 특허 청구항 9에 따른 방법에 의해서도 해결된다. 상기 방법, 다시 말해 버스 시스템의 일 가입자국에서의 메시지 수신 품질에 영향을 미치기 위한 방법은, 추정 장치를 이용해서, 버스 시스템의 단 하나의 추가 가입자국이 메시지를 버스 시스템으로 송신할 때, 그리고/또는 송신한 후에 채널 임펄스 응답을 추정하거나, 추정 장치를 이용해서 가입자국에 의해 수신된 신호로부터 직접 필요한 필터의 기능을 결정하는 단계와, 보정 장치를 이용해서 상기 추정 장치에 의해 추정된 채널 임펄스 응답을 토대로 하여 가입자국에 의해 수신된 신호를 보정하는 단계를 포함한다.
상기 방법도, 예를 들어 CAN FD 등과 같이 상대적으로 더 높게 클록킹된 시스템에서 사용하기에 특히 적합하며, 일 실시예에서는 특히 가입자국에 있는 예비 처리부로서 구현될 수 있다. 더 나아가, 상기 방법은 예를 들어 FlexRay 등과 유사한 구조를 갖는 다른 시스템에도 적용될 수 있다.
상기 방법은 앞서 가입자국과 관련해서 언급된 것과 동일한 장점들을 제공한다.
본 발명의 추가의 가능한 구현예들은 실시예들과 관련해서 앞서 기술되었거나 앞으로 기술될 특징들 또는 실시예들의 명시되지 않은 조합들도 포함한다. 이때 통상의 기술자는, 본 발명의 개별 기본형에 대한 개선책 또는 보완책으로서의 세부 양태들도 부가하게 될 것이다.
하기에서는 첨부된 도면 및 실시예들에 기초하여 본 발명을 상세히 기술한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 개략적인 블록 회로도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 송/수신 장치의 전기 회로도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 버스 시스템을 통해서 전송되는 송신 신호의 신호 파형이다.
도 4는 도 3에 도시된 신호 파형에 대한 채널 임펄스 응답의 제1 예이다.
도 5는 도 4에 따른 채널 임펄스 응답에서, 도 2의 송/수신 장치에 의해 수신되는 수신 신호의 신호 파형이다.
도 6은 도 3에 도시된 신호 파형에 대한 채널 임펄스 응답의 제2 예이다.
도 7은 도 6에 따른 채널 임펄스 응답에서, 도 2의 송/수신 장치에 의해 수신되는 수신 신호의 신호 파형이다.
도 8은 제1 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 버스 시스템의 개략적인 블록 회로도이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 버스 시스템의 추정 장치 및 보정 장치의 기능을 설명하기 위한 블록 회로도이다.
각각의 도면들에서, 동일한 또는 동일한 기능을 하는 요소들에는, 달리 지시되어 있지 않는 한, 동일한 도면 부호가 부여된다.
도 1은 예를 들어 CAN 버스 시스템, CAN FD 버스 시스템 등일 수 있는 버스 시스템(1)을 보여준다. 버스 시스템(1)은 차량, 특히 자동차, 비행기 등에서 또는 병원 등에서 사용될 수 있다.
도 1에서, 버스 시스템(1)은 각각 하나의 버스 라인(40)에 접속되어 있는 복수의 가입자국(10, 20, 30)을 갖는다. 버스 라인(40)을 통해 메시지(41, 42, 43)가 신호 형태로 개별 가입자국(10, 20, 30) 간에 전송될 수 있다. 메시지(41, 42, 43)는 각각 메시지 식별자(411, 421, 431) 중 하나의 메시지 식별자를 갖는다. 가입자국(10, 20, 30)은 예를 들어 자동차의 제어 장치 또는 디스플레이 장치일 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 가입자국(10)은 통신 제어 장치(11), 추정 장치(12), 보정 장치(13) 및 송/수신 장치(14)를 갖는다. 그와 달리, 가입자국(20)은 통신 제어 장치(11) 및 송/수신 장치(14)를 갖는다. 가입자국(30)은 가입자국(10)과 마찬가지로 통신 제어 장치(11), 추정 장치(12), 보정 장치(13) 및 송/수신 장치(14)를 갖는다. 도 1에 도시되지는 않았지만, 가입자국(10, 20, 30)의 송/수신 장치(14)는 각각 버스 라인(40)에 직접 접속된다.
통신 제어 장치(11)는, 개별 가입자국(10, 20, 30)이 버스 라인(40)을 통해서, 이 버스 라인(40)에 접속된 가입자국(10, 20, 30)의 다른 일 가입자국과 통신하는 것을 제어하는 데 이용된다. 추정 장치(12) 및 보정 장치(13)는, 추후 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 송/수신 장치(14)에 의해 수신된 메시지(41, 42, 43)의 수신 품질을 개선하는 데 이용된다. 통신 제어 장치(11)는 종래의 CAN 컨트롤러와 유사하게 구현될 수 있다. 송/수신 장치(14)는 자신의 송신 기능과 관련하여, 종래의 CAN 트랜스시버와 유사하게 구현될 수 있다. 그에 따라, 2개의 가입자국(10, 30)에 의해서는, 송/수신 장치(14)에 의해 수신되고 메시지(41, 42, 43) 중 하나의 메시지에 기반하는 신호의 품질이 개선될 수 있다. 그와 달리, 가입자국(20)은 자신의 송신 기능과 관련해서뿐만 아니라 자신의 수신 기능과 관련해서도 종래의 CAN 가입자국에 상응한다.
도 2는 가입자국(20)의 송/수신 장치(14)의 구조를 예로서 더 정확하게 보여준다. 송/수신 장치(14)는 메시지(41, 42, 43) 중 하나의 메시지에 기반한 신호를 수신하기 위한 수신 경로(140)를 갖는다. 이 수신 경로 내에는, 제1 및 제2 입력 포트(141, 142), 2개의 저항(143, 144), 비교기(145), 처리 부재(146) 및 출력 포트(147)가 배치되어 있다. 저항(143)은, 양의 전위에 놓이는 비교기(145)의 제1 입력과 제1 입력 포트(141) 사이에 배치되어 있다. 저항(144)은, 음의 전위에 놓이는 비교기(143)의 제2 입력과 제2 입력 포트(142) 사이에 배치되어 있다.
도 3 내지 도 7은 송/수신 장치(14)의 송/수신 신호에 대한 예들을 보여준다. 이들 예에서는, 도 3에 지시되어 있는 바와 같이, 가입자국(10, 20, 30)의 송/수신 장치(14)들 중 하나의 송/수신 장치로부터 메시지(41, 42, 43) 중 하나의 메시지가 신호의 형태로 버스 라인(40)에 공급된다. 이 경우, 도 3 내지 도 7에 있는 수직 축은 각각 메시지의 레벨 차를 도시하며, 이 레벨 차는 시간(수평 축)에 대하여 ㎲ 단위로 기입되어 있다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 예에 따른 채널 임펄스 응답이 울리면, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 가입자국(20)의 통신 제어 장치(11)가 신호를 수신한다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 예에 따른 채널 임펄스 응답이 울리면, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 가입자국(20)의 통신 제어 장치(11)가 신호를 수신한다.
그에 비해, 도 3 내지 도 7에 도시되어 있는 제1 예에서, 가입자국(10, 30)의 통신 제어 장치(11)는 자체 추정 장치(12) 및 보정 장치(13)를 토대로 해서, 도 3의 송신 신호와 매우 유사하거나 그 송신 신호와 거의 동일한 신호를 수신한다.
도 8은, 버스 시스템(1)의 가입자국(10, 30)에서, 메시지(41, 42, 43) 중 하나의 메시지에 기반한 신호의 수신 품질을 개선하기 위한 방법을 보여준다. 이 방법은, 가입자국(10)이 가입자국(30)에 메시지(41)를 송신하는 일례를 참조해서 설명된다.
그에 따라, 가입자국(30)의 추정 장치(12)는, 도 8의 단계 S1에서, 일반적으로 2개 가입자의 전송 채널(채널 임펄스 응답)을 위해 실제로 설치된 버스 라인(40)의 경우에 예상될 수 있는 채널 임펄스 응답(120)을 추정한다. 이를 위해, 추정 장치(12)는, 송신기로서의 가입자국(10)과 수신기로서의 가입자국(30) 사이에서 전송이 진행되는 동안에 만들어지는 경험을 토대로 하는 가설을 설정한다. 이로써, 추정 장치(12)의 가설은 학습 과정의 결과로서도 명명될 수 있다.
CAN 버스 시스템 내에서는, 메시지 식별자(411, 421, 431)를 이용해서 자신의 메시지(41, 42, 43)를 발송하는 복수의 가입자국(10, 20, 30)이 활성화된다. 이들 메시지 식별자(411, 421, 431)는 중재 단계에서 중재를 위해 이용된다. 중재 후에는, 단지 가입자국(10, 20, 30)의 또 하나의 가입자국만 신호를 하나 또는 복수의 메시지(41, 42, 43)의 형태로 버스 라인(40)으로 송신한다. 이 순간부터, 각각의 청취하는 가입자국(10, 20, 30)은 버스 신호 혹은 메시지(41, 42, 43)를 관찰할 수 있고, 이를 토대로 해서 자신의 추정 장치(12)를 이용하여 채널 임펄스 응답(120)을 추정한다. 이 과정은 적응에 의해서도, 그리고 검출 혹은 측정 중에도 실시될 수 있다. 본 경우에는 학습형 시스템이 존재한다.
그 다음에, 가입자국(30)의 추정 장치(12)는 추정된 채널 임펄스 응답(120)을 보정 장치(13)에 제공한다.
그 후에 이어서, 보정 장치(13)는 단계 S2에서, 추정 장치(12)에 의해 추정된 채널 임펄스 응답(120)을 토대로 하여, 가입자국(30)에 의해 수신된, 메시지(41)에 기반하는 신호를 보정한다. 그 다음에 방법이 종료된다.
신호 혹은 메시지(41, 42, 43)의 지연은 기본적으로 존재하지 않는데, 그 이유는 지연이 CAN 프로토콜에 의해 허용된 시간 프레임 안에 놓여 있지만, 예컨대 가설 및 지연된 결정을 이용하는 방법에서는, 적용에 의해 허용될 수 있는 한, 최적화 조치들에 의해서 이용될 수 있기 때문이다. 이 경우에는 1개 내지 2개의 심볼 클록 지연으로도 이미 충분할 수 있다.
가입자국(30)의 추정 장치(12)는, 가입자국(20)이 가입자국(30)에 메시지(41, 42, 43) 중 하나의 메시지를 송신할 때와 유사한 방식으로 동작한다. 또한, 가입자국(10)의 추정 장치(12)도, 이 추정 장치가 가입자국(20, 30) 중 하나의 가입자국에 의해서 메시지(41, 42, 43) 중 하나의 메시지를 수신할 때와 유사한 방식으로 동작한다.
따라서, 버스 시스템(1)에서 정보를 전달할 때의 수신 품질은, 예를 들어 버스 시스템(1) 내에서의 분기, 종료 오류, 부정합, 눌린 선로와 같은 불리한 조건들 하에서도 개선될 수 있다.
도 9는 제2 실시예에 따른 버스 시스템(2)을 보여준다. 버스 시스템(2)은, 제1 실시예에서 구성되어 있는 바와 같은 하나 이상의 가입자국(10) 이외에 하나 이상의 가입자국(50) 및 하나 이상의 가입자국(60)을 포함한다. 이들 가입자국(10, 50, 60)은 각각 제1 실시예에서와 마찬가지로 버스 라인(40)에 접속되어 있다. 버스 라인(40)을 통해서는, 제1 실시예에서와 마찬가지로, 신호 형태의 메시지(41, 42, 43)가 개별 가입자국(10, 50, 60) 사이에서 전송될 수 있다. 이 경우에도, 메시지(41, 42, 43)는 각각 메시지 식별자(411, 421, 431) 중 하나의 메시지 식별자를 갖는다. 가입자국(50, 60)도 예를 들어 자동차의 제어 장치 또는 디스플레이 장치 등일 수 있다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 가입자국(10, 50, 60)은 추정 장치(12) 및 보정 장치(13)를 갖는다. 하지만, 가입자국(50)에서는, 추정 장치(12) 및 보정 장치(13)가 송/수신 장치(54)의 부분이다. 하지만, 가입자국(60)에서는, 추정 장치(12) 및 보정 장치(13)가 통신 제어 장치(61)의 부분이다. 그 외에는, 가입자국(50)의 통신 제어 장치(11)가 가입자국(10)의 통신 제어 장치(11)와 동일하다. 또한, 그 외에는, 가입자국(50)의 송/수신 장치(54)도 가입자국(10)의 송/수신 장치(14)와 동일하다.
도 10은, 비교기(145)(도 2) 대신에 사용된 송/수신 장치(54)의 추정 장치(12) 및 보정 장치(13)의 구조를 보여준다. 이 경우, 보정 장치(13)는 예를 들어 이하에서 DFE 구조물로도 언급되는, 도 10에 도시되어 있는 바와 같은 결정 궤환 등화 구조물(Desicion Feedback Equalization Structure)을 형성한다. 이때, 추정 장치(12)는 보정을 위해 필요한, 신호[b(k)]에 의해서 나타날 수 있는 채널 임펄스 응답(120)을 제공한다.
도 10은, 채널 모델이 앞에 접속되어 있는 DFE 구조물의 기본적인 구조를 보여준다. 채널 또는 버스 라인(40) 상에서의 방해는 신호[n(k)] 및 전송 함수[G(z)]를 갖는 필터(541)에 의해서 나타나며, 이 전송 함수는 시간 이산적인 시퀀스[g(k)]의 z-변환부에 상응한다. 가입자국(10, 50, 60)에서의 수신 신호는 하나의 채널을 통과한 후의 송신 신호[a(k)]로부터 얻어지며, 이 채널은 전송 함수[H(z)]를 갖는 필터(542)에 의해서 모델링된다. 점(543)에서는, 나타나는 신호들이 가산된 후에 필터(544)에 제공된다. 다시 말해, 필터(544)는 자신의 입력에서 가입자국(50)에 의해 수신된 신호를 수신한다. 필터(544)는 전송 함수[F(z)]를 갖는 송/수신 장치(54) 내에서 가능한 추가의 필터이며, 이 필터는 신호 에너지를 집중시키기 위해서 이용될 수 있지만, 예를 들어 F(z) = 1과 같은 일정한 전송 함수를 갖는 간소화된 관찰을 위해서 가정될 수 있다. 그 다음에 이어서, 점(545)에서는, 필터(544)에 의해 출력된 신호로부터 모델링된 방해가 감산된다. 정규화된 채널 임펄스 응답(120)은 결과적으로 나타나는 전체 채널로서, 필터(542)에 의해 변조된 채널 및 필터(544)의 출력으로 이루어진다. 런 타임(run time) 보상된 전체 채널은, b(k)의 z-변환부의 B(z)에 의해서 도 10에 도시된다. k = 0의 지점에서의 값은, 결정을 위해 관찰된 메인 탭(main tap)을 나타내고, 후속하는 k > 0 지점에서의 값은 선행하는 심볼의 탭에 상응한다. 채널 임펄스 응답(120)의 계수[b(k)]에 대하여 b(k) = 0이 적용됨으로써, 결과적으로 필터(547)의 메인 탭은 제거되며, 이와 같은 상황은 B(z)-1에 의해 제시된 필터(547)의 항 "-1"에 의해서 도시된다. 그 다음에는, 보정 신호에 의한 보상으로부터 가산 단계(545) 후에 결과적으로 나타나는 신호[
Figure pct00001
(k-k0)]가 결정 모듈(546)에 제공되며, 이 결정 모듈은 제1 실시예의 비교기(145)에 상응한다. 그 다음에 이어서, 보정 장치(13)에 의해서 보정된 수신 신호가 통신 제어 장치(11)를 위한 추가 처리를 위해 제공된다. 도 10에서, 항 k0은 필터(544) 뒤에서 필터링 된 신호의 지연(k0)에 의한 결정 지연을 나타내며, 이 결정 지연은 전송 함수[F(z)]를 갖는 필터(544)에 의해서 최적화될 수 있고, 본 경우에는 간소화된 관찰에 의해 k0 = 0으로 가정된다.
예를 들면 다음과 같은 내용이 적용된다:
- 예시 채널 임펄스 응답 h(k) = δ(k) + 0.5δ(k-1) + 0.2δ(k-2)
- 예비 필터 임펄스 응답 f(k) = δ(k) => F(z) = 일정
- 결정 지연 k0 = 0
이 경우를 위해서는, b(k) = h(k)가 타당한 해결책이며, B(z)-1은 채널 임펄스 응답 b(k) - δ(k) = h(k) - δ(k) = 0.5δ(k-1) + 0.2δ(k-2)에 상응한다. 이 식에서 쉽게 알 수 있는 사실은, 단지 이전에 결정되고 공지된 심볼만이 피드백을 위해서 사용될 수 있다는 것인데, 그 이유는 현재의 결정 시점이 k에 상응하고, 이 임펄스 응답이 단지 과거에 놓인 수신 값들(k-1, k-2)과 관련된 항들만을 고려하기 때문이다.
추정 장치(12) 및 보정 장치(13)가 송/수신 장치(54) 내에서 매우 간단하게 구현될 수 있다 하더라도, 통신 제어 장치(11) 내에서 이들 장치의 구현은 통신 제어 장치(61)에 의해 도시되어 있는 바와 같이 변환될 수도 있다.
본 실시예에 따른 방법은 전송 중에 CAN 버스 신호를 관찰하고, 전술한 DFE 구조물에 의해서 이 신호를 보정한다. 이 경우에는, 제1 실시예에 기술되어 있는 바와 같이 송신기 및 수신기 쌍에 의존하는 채널 임펄스 응답의 지식이 장점이 된다. 채널 임펄스 응답은 제1 실시예에서 기술된 바와 같이 결정될 수 있다.
버스 시스템(1), 가입자국(10, 20, 30) 및 방법과 관련해서 전술한 모든 실시예들은 개별적으로 또는 가능한 모든 조합 형태로 사용될 수 있다. 추가로는, 특히 다음과 같은 변형 예들도 생각할 수 있다.
제1 및 제 2 실시예에 따른 전술한 버스 시스템(1, 2)은 CAN 프로토콜에 기반을 두고 있는 버스 시스템을 참조해서 기술되어 있다. 하지만, 제1 및 제2 실시예에 따른 버스 시스템(1)은 다른 형태의 통신 네트워크일 수도 있다. 버스 시스템(1, 2)에서 적어도 특정의 기간 동안에는, 공통의 채널에 대한 가입자국(10, 20, 30, 50, 60)의 배타적이고 충돌없는 액세스가 보정되었다는 사실은 바람직하지만, 필연적인 전제 조건은 아니다.
제1 및 제2 실시예에 따른 버스 시스템(1, 2)은 특히 CAN 네트워크 또는 TTCAN 네트워크 또는 CAN FD 네트워크이다.
제1 및 제2 실시예의 버스 시스템(1, 2)에서 가입자국(10, 20, 30, 50, 60)의 개수 및 배열은 임의적이다. 특히, 단지 가입자국(10) 또는 가입자국(50) 또는 가입자국(60)만 제1 및 제2 실시예의 버스 시스템(1, 2) 내에 존재할 수도 있다.
제1 실시예에 기술된, 추정 장치(12) 및 보정 장치(13)를 위한 결정 궤환 등화 구조물(DFE 구조물) 대신에, 예를 들어 BCJR-알고리즘('BCJR'이라는 용어에는 개발자들의 이니셜에 해당하는 개별 철자들이 기재되어 있다: L. Bahl에 해당하는 B , J. Cocke에 해당하는 C , F. Jelinek에 해당하는 J , J. Raviv에 해당하는 R ) 및/또는 DDFSE-알고리즘(DDFSE = D elayed D ecision- F eedback S equence E stimation)과 같은 임의의 트렐리스(trellis) 기반의 등화 방법도 적용될 수 있다.
가입자국의 그리고 이 가입자국에 의해 실행된 방법의 다양한 사용 분야를 생각할 수 있다. 특히, CAN 및 CAN FD를 위해서 사용하는 것 이외에 FlexRay에 적용하는 것도 생각할 수 있다. 이 시스템은 지금까지 수신기 내에서, 즉 수신하는 가입자국 내에서 등화 방법을 전혀 사용하지 않았다.
이 방법은 각각의 특별한 적용예를 위해서, 예를 들면 CAN FD, FlexRay 등을 위해서 별도로 최적화될 수 있다. 다수의 사용 분야를 위해, 적용 예는 또한 자동으로 인식되어 상응하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 이 방법이 CAN에서보다는 CAN FD에서 더 신속하게 실행될 수 있음으로써, 결과적으로 개별 프로토콜에 의해 허용된 것보다 더 긴 지연은 생성되지 않는다.
이 방법을 위한 한 가지 기준은, 등화를 위해 사용되는 채널 임펄스 응답(120)을 결정하는 것이다. 이와 같은 결정은, 버스 라인(40)의 전송 채널의 채널 임펄스 응답(120)을 추정함으로써 획득된다. 대안적으로는, 신호[(b(k))] 형태의 채널 임펄스 응답(120)도 직접 결정되거나 최적화될 수 있다. 채널 임펄스 응답(120)의 추정은 모든 적합한 방법에 의해서 실시될 수 있다. 트레이닝 시퀀스가 전혀 제공되지 않기 때문에, 예를 들어 LMS 알고리즘(LMS = L east M ean S quares; 최소 평균 제곱) 및/또는 RLS 알고리즘(RLS = Re cursive L east Sq uares Filter; 순환 최소 제곱 필터)과 같은 특히 적응적인 방법이 적합하다.
추정을 안정화시키고 채널 임펄스 응답(120)의 정확성을 높이기 위하여, 앞서 수신된 메시지(41, 42, 43)의 매개변수 및 계수, 또는 수신 버스트(receiving burst)로서도 언급될 수 있는 메시지(41, 42, 43) 패킷이 메시지 식별자 또는 송신하는 가입자국에 할당될 수 있고, 시간상 후속적으로 수신된 메시지(41, 42, 43) 또는 메시지(41, 42, 43) 패킷을 위해 이용될 수 있다.
채널 혹은 이 채널의 채널 임펄스 응답(120)을 추정하는 것에 대하여 추가로 또는 대안적으로, 필터(541, 542, 544)는 송/수신 장치(14, 54, 61) 내에서 최적화될 수 있다. 이 목적을 위하여, 필터(544){전송 함수 [F(z)]} 및 필터(547){전송 함수 [B(z)-1]} 그리고 결정 지연(k0)이 관찰된다. 최적화를 위하여, 예를 들어 결정 모듈(546)의 입력에서 이루어지는 신호 대 간섭 전력 비의 최대화와 같은 다양한 기준들이 이용될 수 있다.
대안적으로, 필요한 필터 계수(544, 547)는 추정 장치에 의해서 채널 임펄스 응답(120)의 명시적인 추정 없이 설정되며, 오히려 가입자국(10, 50, 60)에 의해 수신된 신호로부터 직접 결정된다.
가입자국(10, 30, 50)은 특히 CAN FD를 위해, 훨씬 더 높은 데이터 전송 속도를 이용하여, 통상적인 CAN 전송 범위 내에서 CAN FD의 수신 품질을 높일 수 있는 한 가지 가능성을 제공해준다.
본원 방법은, 예를 들어 트랜스시버 혹은 송/수신 장치(14, 54), 통신 제어 장치(61) 등 내에서의 수신 신호와 관련한 기능의 관점에서 실행될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 상기 방법은 기존의 제품에 통합될 수 있다.

Claims (10)

  1. 버스 시스템(1; 2)용 가입자국(10; 30; 50; 60)으로서,
    버스 시스템(1; 2)의 단 하나의 추가 가입자국(10; 20; 30; 50; 60)이 버스 시스템(1; 2)으로 메시지(41; 42; 43)를 송신할 때, 그리고/또는 송신한 후에 채널 임펄스 응답(120)을 추정하거나, 가입자국(10; 50; 60)에 의해 수신된 신호로부터 직접, 필요한 필터(544; 547)의 기능을 결정하기 위한 추정 장치(12), 및
    상기 추정 장치(12)에 의해 추정된 채널 임펄스 응답(120)을 토대로 해서, 가입자국(10; 50; 60)에 의해 수신된 신호를 보정하기 위한 보정 장치(13)를 포함하는, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  2. 제1항에 있어서, 추정 장치(12)는, LMS 알고리즘 또는 RLS 알고리즘을 토대로 해서 채널 임펄스 응답(120)의 추정을 실행하도록, 또는 송신 신호로부터 직접 채널 임펄스 응답(120)을 결정하도록 형성되는, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추정 장치(12)는, 채널 임펄스 응답(120)의 추정 시, 수신된 메시지(41, 42, 43)를 송신한 가입자국에 메시지 식별자(411, 421, 431)에 의해 할당되어 있는, 앞서 수신된 메시지(41, 42, 43)의 매개변수 및/또는 계수를 사용하도록 형성되는, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 추정 장치(12)는, 자신의 추정 결과를 먼저 가설에 의해 표현하도록 형성되며, 보정 장치(13)는, DDFSE-알고리즘에 따라 결정된 수신 값들을 추가 처리하도록 형성되는, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 보정 장치(13)는 추가로, 가입자국(10; 30; 50; 60)에 의해 수신된 신호를 DFE 알고리즘 또는 BCJR-알고리즘 또는 DDFSE-알고리즘에 따라 보정하도록 형성되는, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 보정 장치(13)는 가입자국(10; 30; 50; 60)에 의해 수신된 신호를 보정하기 위한 필터(546)를 포함하며, 상기 필터(546)의 입력에서는 개별 수신 시점에 신호 대 간섭 전력 비가 최대가 되는, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  7. 제6항에 있어서, 이전에 DDFSE-알고리즘에 따라 결정된 수신 값들을 필터링하기 위해 추가 필터가 사용될 수 있으며, 이 경우 보정 장치(13)는 필터(546)의 출력을 피드백하도록 형성되는, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가입자국(10; 30; 50; 60)은 추가로,
    버스 시스템(1; 2)의 버스 라인(4)에 직접 접속하기 위한 송/수신 장치(14), 및
    송/수신 장치(14)에 의해 수신된 신호를 처리하고, 상기 송/수신 장치로부터 송신될 메시지(41; 42; 43)를 신호 형태로 제공하기 위한 통신 제어 장치(11)를 추가로 구비하며,
    추정 장치(12) 및/또는 보정 장치(13)는 송/수신 장치(14) 또는 통신 제어 장치(11)의 부분인, 버스 시스템용 가입자국(10; 30; 50; 60).
  9. 버스 라인(4)과,
    상기 버스 라인(4)을 통해 서로 접속되어 상호 통신할 수 있는 2개 이상의 가입자국(10; 29; 30; 50; 60)을 구비한 버스 시스템(1; 2)으로서,
    2개 이상의 가입자국(10; 20; 30; 50; 60) 중 하나 이상의 가입자국은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 가입자국(10; 30; 50; 60)인, 버스 시스템(1; 2).
  10. 버스 시스템(1; 2)의 가입자국(10; 30; 50; 60)에서의 메시지(41; 42; 43) 수신 품질을 개선하기 위한 방법으로서,
    추정 장치(12)를 이용해서, 버스 시스템(1; 2)의 단 하나의 추가 가입자국(10; 20; 30; 50; 60)이 메시지(41; 42; 43)를 버스 시스템(1; 2)으로 송신할 때, 그리고/또는 송신한 후에 채널 임펄스 응답(120)을 추정하거나, 추정 장치(12)를 이용해서, 가입자국(10; 50; 60)에 의해 수신된 신호로부터 직접 필요한 필터(544; 547)의 기능을 결정하는 단계, 및
    보정 장치(13)를 이용해서, 추정 장치(12)에 의해 추정된 채널 임펄스 응답(120)을 토대로 하여, 가입자국(10; 30; 50; 60)에 의해 수신된 신호를 보정하는 단계를 포함하는, 메시지 수신 품질의 개선 방법.
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