KR20170040312A - 버스 시스템용 가입자국 및 광대역 can 통신 방법 - Google Patents

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KR20170040312A
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파트릭 닉켈
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 버스 시스템(1)을 위한 가입자국(11; 12), 그리고 버스 시스템(1)에서의 광대역 통신을 위한 방법에 관한 것이다. 가입자국(11; 12)은, 버스 시스템(1)의 버스 라인(10)에 대한 가입자국(11 내지 19)의 충돌없는 배타적 액세스가 적어도 일시적으로 보장되는 버스 시스템(1)의 하나 이상의 추가 가입자국을 위해/추가 가입자국으로부터 하나 이상의 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)를 생성하거나 판독하기 위한 통신 제어 장치(111; 121)를 포함하고, 통신 제어 장치(111; 121)는, 버스 시스템(1)에서 가입자국(11; 12)을 위해 정의된, 송신을 위한 시간 순서에 따라 채널 상태 정보들을 생성하도록 구성됨으로써, 가입자국(11; 12)은 모든 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)에서 채널 상태 정보들을 송신하지 않아도 되며, 채널 상태 정보들은, 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)가 송신될, 버스 시스템(1)의 가입자국(11; 12)과 추가 가입자국(12 내지 19; 11, 13 내지 19) 사이의 채널 특성의 결정을 위한 정보들을 포함한다.

Description

버스 시스템용 가입자국 및 광대역 CAN 통신 방법{SUBSCRIBER STATION FOR A BUS SYSTEM, AND METHOD FOR WIDEBAND CAN COMMUNICATION}
본 발명은, 버스 시스템을 위한 가입자국 및 광대역 CAN 통신을 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서는 CAN-FD를 능가하는 더 높은 속도를 위해 CAN 버스 시스템에서의 통신이 가능하고, 채널 상태 정보들의 결정을 위해 필요한 시간이 단축된다.
센서들과 제어 유닛들 간의 통신을 위해, CAN 버스 시스템이 널리 보급되었다. 이런 CAN 버스 시스템은 예컨대 자동차에서 이용된다. CAN 버스 시스템의 경우, 메시지는, ISO11898에서 CAN 규격에 기술된 것과 같은 CAN 프로토콜을 이용하여 전송된다. 특히 자동차 버스 시스템들은 더 높은 대역폭, 더 짧은 대기 시간 및 더 정확한 실시간 성능을 위해 부단히 발전하고 있다. 최근에는 이를 위해 추가로, 예컨대 규격 "CAN with Flexible Data-Rate, 규격 버전 1.0"(출처: http://www.semiconductors.bosch.de)에 상응하게 메시지가 전송되는 CAN-FD 등과 같은 기술들도 소개되었다. 상기 기술들의 경우, 데이터 필드들의 영역에서 더 상위의 클록 제어를 이용함으로써, 최대로 가능한 데이터 전송률이 1Mbit/s의 값 이상으로 상승한다.
CAN 표준은, 예컨대 TTCAN과 같이 우선적으로 기능적인 보완 외에도, 최근에는 특히 가능한 (더 높은) 데이터 전송률 및 유효 데이터 패킷 크기와 관련하여 CAN-FD로 확장되었으며, 본래의 CAN 특성들은 특히 중재의 형태로 유지되었다. 그 외에도, 데이터 부분에서 신호 표시는 실질적으로 신호 상태들(high/low = 상위/하위)의 더 높은 스위칭 주파수를 통해 변경되었다.
DE 10 2009 026 961 A1호는, 버스 시스템의 가입자국들 간에 데이터를 전송하기 위한 방법에 관한 것이다. 여기서는, 임의의 형태로, 예컨대 시간적으로 병행하는 형태로 또는 임베딩되어 버스 라인으로 향하는 CAN 데이터 스트림으로 형성되는 고주파 신호들의 이용의 관점에서, 존재하는 CAN 신호 및 관련 통신 장치의 확장이 기술되어 있다. 여기서는, 특히 신호가 동기화 신호냐 아니면 트리거 신호냐와는 무관하게, CAN 신호와 상기 신호의 동기화를 제안한다.
CAN-FD를 능가하는 더 높은 속도로 CAN 버스 시스템을 개량하기 위해, 물리 계층(physical layer)의 상응하는 구성 및 구현을 위한 개념들이 존재한다. 이를 위해, CAN 기반 통신의 경우, 통신 버스 상에서 송신된 정보는 일반적으로 통신 버스의 다양한 위치들에서 라인에 연결되어 있는 복수의 수신기에 의해 동시에 수신된다.
예컨대 CAN 프레임의 중간 프레임 부분, 즉, 프레임 헤드와 프레임 엔드 사이에서처럼 고속 통신의 이용 시, 수신 신호에서 예컨대 심벌 간 간섭(ISI)의 형태로 왜곡이 발생한다.
견고한 수신을 위해, 수신기는, 현재의 임펄스 응답 및 존재하는 교란 변수 형태의 채널 상태 정보를 요구한다. 상기 변수들은 일반적으로 현재의 송신기/수신기 페어링(sender/receiver pairing)에 좌우되며, 그럼으로써 메시지가 등화의 이용을 통해 견고하게, 즉, 충분히 신뢰성 있게 검출될 수 있도록 하기 위해, 예컨대 임펄스 응답이 각각의 수신 경로(상이한 송신기들) 상에서 수신기에 공지되어야 한다. 네트워크 내 가입자(TN) 수가 N인 경우, 일반적으로 N*(N-1)/2개의 상이한 임펄스 응답이 존재한다. 이는, 두 가입자(TN) 간의 각각의 링크가 일반적으로 서로 상이한 임펄스 응답을 가지며, 이들 임펄스 응답은 어느 한 시점에 방향과 무관하게, 즉, 송신기(TN1) -> 수신기(TN2) 및 송신기(TN2) -> 수신기(TN1)에 대해 동일한 형태를 갖는다는 사실에 기초한다(상반성).
통상, 채널 특성화를 위해 필요한 변수들, 특히 채널 임펄스 응답들은 초기에는 알려지지 않고 각각의 수신기의 측에 존재한다. 그러므로 상기 변수들은 특히 온도 효과들을 기반으로 규칙적인 간격으로 다시 추정되거나 매칭되어야 한다. 추정을 위해, 가입자는 예컨대 모든 측에 알려진 훈련 시퀀스(training sequence)를 송신하며, 이들 훈련 시퀀스의 수신 신호로부터 상응하는 채널 임펄스 응답이 추정될 수 있다. 이는 복수의 수신 위치에서 동시에 수행될 수 있으며, 그럼으로써 일반적으로 N개의 (직교하는) 열의 송출만으로도 충분히 전체 네트워크를 특성화할 수 있다.
예컨대 CAN 프레임의 프레임 헤드 내에 훈련 시퀀스를 포함시키는 점도 생각해볼 수 있다. 그러나 이 경우, 훈련 시퀀스의 송출이 CAN 프레임의 지속 시간의 약 5 내지 25%를 필요로 한다는 문제가 있다. 그로 인해, 총 데이터 전송률(gross data rate)에 비해 전체 시스템의 순수 데이터 전송률(net data rate)이 그에 상응하게 감소하는데, 그 이유는 훈련 시퀀스의 송출을 위해 이용된 시간은 데이터 전송을 위해서는 이용될 수 없기 때문이다. 이런 문제는 특히 가입자 또는 가입자국의 수가 적은 시스템들에서 특히 두드러진다.
그러므로 본 발명의 과제는, 앞에서 언급한 문제들을 해결하는, 버스 시스템용 가입자국 및 대응 방법을 제공하는 것이다. 특히, 더 높은 데이터 전송률로 CAN 신호 구조들 및 필요한 통신 장치들의 개량을 가능하게 하면서, 채널 상태 정보들의 결정을 위해 필요한 시간을 최소화하는, 버스 시스템용 가입자국 및 대응 방법을 제공해야 한다.
상기 과제는, 청구항 제1항의 특징들을 갖는 버스 시스템용 가입자국을 통해 해결된다. 이 가입자국은, 버스 시스템의 버스 라인에 대한 가입자국의 충돌없는 배타적 액세스가 적어도 일시적으로 보장되는 버스 시스템의 하나 이상의 추가 가입자국을 위해/추가 가입자국으로부터 하나 이상의 메시지를 생성하거나 판독하기 위한 통신 제어 장치를 포함하며, 상기 통신 제어 장치는, 버스 시스템에서 가입자국을 위해 정의된, 송신을 위한 시간 순서에 따라 채널 상태 정보들을 생성하도록 구성됨으로써, 가입자국이 모든 메시지에서 채널 상태 정보들을 송신하지 않아도 되며, 상기 채널 상태 정보들은, 메시지가 송신될 버스 시스템의 가입자국과 추가 가입자국 사이의 채널 특성의 결정을 위한 정보들을 포함한다.
본원의 가입자국에 의해, CAN 프레임의 중간 세그먼트 내에서 신종 통신 포맷들의 사용이 가능하며, 그 밖에도 채널 상태 정보들의 결정을 위해 필요한 시간이 최소화된다.
특히 단지 소수의 가입자국 또는 가입자만을 포함하는 네트워크에서는, 가입자국에 의해 수행되는 방법에 의해, 채널 임펄스 응답들의 추정에 필요한 시간이 현저히 단축된다. 특히 훈련 시퀀스들의 송출은 가입자국에 따라 전송될 수 있고, 더 이상 메시지에 따라서는 전송될 수 없다.
그 밖에도, 본원의 가입자국에 의해 CAN 버스 시스템은 CAN-FD를 능가하는 더 높은 속도를 위해, 주요 응용 특징들이 기존 CAN 원리들에 따르도록 개량된다. 그 결과, 더 높은 속도에 부합하게 설계된 가입자국들이 기존 CAN 가입자국들 또는 CAN 노드들을 포함한 혼합 네트워크들에서 구동되는 비동기 평형 모드(asynchronous balanced mode)가 가능하다.
전술한 가입자국은 필요에 따라 CAN-FD를 능가하는 데이터 전송률을 처리할 수 있는 시스템들에서도 사용하기에 적합하다.
본원의 가입자국의 바람직한 추가 구현예들은 특허 종속 청구항들에 명시되어 있다.
정의되는 시간별 순서는 사전 결정된 주기 시간이고, 이 주기 시간의 경과 후 통신 제어 장치는 채널 상태 정보들을 송출하도록 구성되며, 사전 결정된 주기 시간의 길이는, 상기 사전 결정된 주기 시간 이내에 버스 시스템의 모든 가입자국이 채널 상태 정보들을 한 번은 송신했을 수 있는 방식으로 선택되거나; 정의되는 시간별 순서가 사전 결정된 주기 시간에 추가로, 버스 시스템의 하나 이상의 가입자국이 채널 상태 정보들을 산발적으로 송신하도록 구성되는 점을 포함하는; 것도 고려될 수 있다.
통신 제어 장치는 추가로, 상기 사전 결정된 주기 시간 이내에 버스 시스템의 모든 가입자국을 위해 한 번은 훈련 시퀀스가 별도의 프레임으로서 송출되는 점을 실현하기 위해, 상기 사전 결정된 주기 시간 이내에 상기 훈련 시퀀스를 생성하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 통신 제어 장치는 추가로, 채널 상태 정보들을 가입자국별로 송신하도록 구성되고, 그리고/또는 상기 채널 상태 정보들은 메시지의 훈련 시퀀스 내에 포함되어 있을 수 있다.
전술한 가입자국은, 메시지가 채널 상태 정보들을 포함하는 경우, 상기 채널 상태 정보들의 저장을 위한 메모리 장치도 포함할 수 있다.
또한, 통신 제어 장치는, 판독된 메시지가 채널 상태 정보들을 포함하는지의 여부를 판단하도록 구성될 수 있으며, 이 경우 메모리 장치는, 판독된 메시지가 채널 상태 정보들을 포함하는 것으로 통신 제어 장치에 의해 판단되면, 상기 채널 상태 정보들을 저장하도록 구성된다.
선택적으로, 전술한 가입자국이 판독된 메시지를 상기 채널 상태 정보들에기초하여 수정하기 위한 수정 장치를 추가로 포함하고, 상기 수정 장치는, 메시지의 훈련 시퀀스로부터, 또는 메시지가 훈련 시퀀스를 포함하지 않는 경우에는 메모리 장치로부터 채널 상태 정보들을 제공하도록 구성되는 점도 고려될 수 있다.
한 구현예에 따라, 메시지가 프레임 헤드 및 프레임 엔드 외에 데이터 부분으로서 훈련 시퀀스만을 포함할 수 있거나, 또 다른 구현예에서 훈련 시퀀스가 메시지로서의 데이터 프레임 내에 임베딩될 수 있다.
전술한 가입자국은, 하나의 병렬 버스 라인과, 이 버스 라인을 통해 서로 통신할 수 있게 서로 연결된 둘 이상의 가입자국을 포함하는 버스 시스템의 부분일 수 있다. 이 경우, 둘 이상의 가입자국 중 적어도 하나의 가입자국은 전술한 가입자국이다.
앞서 언급한 과제는 특허 청구항 제10항에 따른 버스 시스템에서의 광대역 통신을 위한 방법을 통해서도 해결된다. 이 방법은, 통신 제어 장치를 이용하여, 버스 시스템의 버스 라인에 대한 가입자국의 충돌없는 배타적 액세스가 적어도 일시적으로 보장되는 버스 시스템의 하나 이상의 추가 가입자국을 위해/추가 가입자국으로부터 하나 이상의 메시지를 생성하거나 판독하는 단계를 포함하며, 상기 통신 제어 장치는, 버스 시스템에서 가입자국을 위해 정의된, 송신을 위한 시간 순서에 따라 채널 상태 정보들을 생성함으로써, 가입자국이 모든 메시지에서 상기 채널 상태 정보들을 송신하지 않아도 되며, 상기 채널 상태 정보들은, 메시지가 송신될, 버스 시스템의 가입자국과 추가 가입자국 사이의 채널 특성의 결정을 위한 정보들을 포함한다.
상기 방법은 앞에서 가입자국과 관련하여 언급한 것과 동일한 장점들을 제공한다.
본 발명의 또 다른 가능한 구현예들은 전술한 또는 하기에서 실시예들과 관련하여 기술되는 특징들 또는 실시형태들의 명시되지 않은 조합들도 포함한다. 이 경우, 통상의 기술자는 개별 양태들도 개선 또는 보완으로서 본 발명의 각각의 기본 형태에 부가할 것이다.
하기에서 본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 실시예들에 따라 더 상세하게 기재된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 간략한 블록회로도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 버스 시스템에서 메시지의 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 버스 시스템에서 채널 임펄스 응답들의 다양성을 개략적인 도해로 나타낸 행렬 그래프이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 버스 시스템의 가입자국을 간소화하여 도시한 블록회로도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 버스 시스템에서 시간에 걸쳐 개별 가입자국들의 메시지들의 송신을 도해로 나타낸 시간 거동 그래프이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 버스 시스템에서 시간에 걸쳐 개별 가입자국들의 메시지들의 송신을 도해로 나타낸 시간 거동 그래프이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 버스 시스템에서의 메시지 구성의 개략도이다.
도 8은 제2 실시예에 따른 버스 시스템의 가입자국의 간략한 블록회로도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 버스 시스템의 가입자국의 간략한 블록회로도이다.
도면들에서 동일하거나 기능이 동일한 요소들은, 달리 명시되지 않는 한, 동일한 도면부호들을 갖는다.
도 1에는, 예컨대 CAN 버스 시스템, CAN-FD 버스 시스템 등일 수 있는 버스 시스템(1)이 도시되어 있다. 버스 시스템(1)은 차량, 특히 자동차, 항공기 등에서, 또는 병원 등에서 이용될 수 있다.
도 1에서, 버스 시스템(1)은 버스 라인(10)을 갖는 병렬 버스를 포함한다. 본 실시예의 경우, 버스 라인(10)에는 가입자국들(11 내지 19)의 형태로 9개의 가입자가 연결되어 있다. 그러나 버스 시스템(1)은 더 많은, 예컨대 12개 또는 더 적은, 예컨대 5개의 가입자를 가질 수도 있다. 버스 라인(10)을 경유하여, 메시지들(3)은 신호들의 형태로 개별 가입자국들(11 내지 19) 간에 전송될 수 있다. 가입자국들(11 내지 19)은 예컨대 자동차의 제어 유닛들, 센서들, 표시 장치들 등일 수 있다.
도 2에 따라, 메시지들(3)은 각각 프레임 헤드(3-1)와, 데이터 부분(3-2)과, 프레임 엔드(3-3)를 포함한다.
도 3에는, 버스 시스템(1)의 가입자로서의 가입자국들(11 내지 15)에 대한 예시로서 도 1의 병렬 버스의 채널 임펄스 응답들[h(t)]이 도시되어 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 각각의 채널 임펄스 응답[h(t)]은 송신기/수신기 페어링에 따라 결정된다. 그 결과, 가입자국(11)이 송신기이고 가입자국(12)이 수신기인 경우에 대한 채널 임펄스 응답[h(t)]은 일반적으로, 가입자국(11)이 송신기이고 가입자국(13)이 수신기인 경우에서와 다르다. 또 다른 송신기/수신기 페어링들에도 이와 동일하게 적용된다.
이런 이유에서, 가입자국들(11 내지 19)은, 도 4에서 예시로서의 가입자국(11)에 기초하여 도시된 것처럼 구성된다.
도 4에 따라, 가입자국(11)은 통신 제어 장치(111)와, 메모리 장치(112)와, 수정 장치(113)와, 송/수신 장치(114)를 포함한다. 통신 제어 장치(111)는 버스 라인(10)을 위한 신호의 형태인 데이터 프레임(31)으로서의 단일 메시지의 생성을 위한 데이터 프레임 생성 장치(1111)와, 버스 라인(10)을 위한 신호의 형태인 단일 훈련 시퀀스(32)의 생성을 위한 훈련 시퀀스 생성 장치(1112)를 포함한다.
데이터 프레임(31) 및 훈련 시퀀스(32)는 각각 버스 라인(10)으로 전송될 별도의 메시지들(3)로서 생성된다. 적어도 데이터 프레임(31)은, 통상의 메시지(3)의 프레임 헤드 및 프레임 엔드 외에, CAN-FD의 규격에 따라, 또는 훨씬 더 높은 데이터 전송률로 데이터를 전송하기 위해, 고속 데이터 포맷을 갖는 데이터 필드도 포함한다. 데이터 프레임(31)은, 주소 지정된 가입자국의 동작을 위해 계획되었지만, 채널 상태 정보들의 도출 근거가 되는 정보들은 포함하지 않는 데이터만을 포함한다. 이와 달리, 훈련 시퀀스(32)는, 통상의 메시지(3)의 프레임 헤드 및 프레임 엔드 외에, 데이터 프레임(31) 내에 포함되어 있는 것과 같은 데이터는 포함하지 않는다. 다시 말해 훈련 시퀀스(32)는, 채널 상태 정보들의 도출 근거가 되는 데이터 또는 정보들만을 포함할 뿐, 주소 지정된 가입자국의 기타 동작을 위해 계획된 데이터는 포함하지 않는다.
메모리 장치(112) 내에는, 가입자국(11)이 이미 다른 가입자국들(12 내지 19) 중 하나의 가입자국으로부터 수신한, 그리고/또는 가입자국(11)이 이미 자체적으로 생성한 훈련 시퀀스들(32) 및/또는 이 훈련 시퀀스들 내에 포함된 채널 상태 정보들이 저장될 수 있다. 수정 장치(113)는 송/수신 장치(114)에 의해 수신된 신호를 훈련 시퀀스(32)를 이용하여 등화하고 그에 따라 수정할 수 있다. 송/수신 장치(114)는, 도 4에 도시되어 있지는 않더라도, 버스 라인(10)에 직접 연결되어 있다.
통신 제어 장치(111)는, 상기 가입자국(11)과, 버스 라인(10)을 통해 상기 버스 라인(10)에 연결된 가입자국들(12 내지 19) 중 하나의 다른 가입자국의 통신을 제어하는 데 이용된다. 데이터 프레임 생성 장치(1111), 훈련 시퀀스 생성 장치(1112), 메모리 장치(112) 및 수정 장치(113)는, 하기에서 더 상세하게 기술되는 것처럼, CAN 버스 토폴러지를 갖는 버스 라인(10) 상에서 높은 데이터 전송률로 메시지들(3)을 전송하기 위해 이용된다. 그렇지 않으면, 통신 제어 장치(111)는 종래의 CAN 컨트롤러처럼 구현될 수 있다. 송/수신 장치(114)는, 하기에 기술되는 기능들을 제외하고, 자신의 송/수신 기능성과 관련하여 종래의 CAN 트랜시버처럼 구현될 수 있다.
가입자국들(12 내지 19)은, 본 실시예의 경우, 가입자국(11)과 동일한 방식으로 구성된다. 그러므로 가입자국들(11 내지 19)에 의해, CAN-FD보다 더 높은 데이터 전송률로도 메시지들(3)의 형성 및 그에 이은 전송이 실현될 수 있으며, 버스 시스템(1) 내 가입자 수가 적은 경우에도 충분한 순수 데이터 전송률, 또는 CAN 프로토콜에 따른 전송 시보다 더 나은 순수 데이터 전송률이 달성된다.
도 3에 따른 채널 임펄스 응답[h(t)]의 추정을 위해, 예컨대 가입자국(11)은 훈련 시퀀스 생성 장치(1112)에 의해 생성된 훈련 시퀀스(32)를 모든 가입자국(12 내지 19)으로 송신한다. 가입자국들(12 내지 19) 중 수신 측 가입자국은, 훈련 시퀀스(32)의 수신 신호로부터, 특히 통신 제어 장치(111)를 이용하여, 예컨대 채널 임펄스 응답[h(t)]과 같은 상응하는 채널 상태 정보들을 결정하거나 추정할 수 있고, 그에 이어서 메모리 장치(112) 내에 저장할 수 있다. 이는, 가입자국들(12 내지 19) 중 복수의 수신 위치 및 그에 따른 복수의 가입자국들에서 동시에 수행될 수 있음으로써, 일반적으로 N개의 (직교) 훈련 시퀀스(32)의 송출만으로도 전체 버스 시스템(1)을 특성화하는 데 충분하다.
본 실시예에 따라, 채널 상태 정보들, 특히 채널 임펄스 응답[h(t)]은 각각의 CAN 메시지(3)에 의해서는 다시 결정되지 않는다. 이는, 채널 특성들 및 그와 더불어 채널 상태들이 서서히 변동하기 때문에 가능하다. 그러므로 본 실시예의 경우, 선행 메시지(3), 특히 훈련 시퀀스(32)로부터도 제공된, 훈련 시퀀스(32) 내에 포함된 채널 상태 정보들이 재사용된다. 이를 위해, 선행하는 수신 훈련 시퀀스들(32) 및/또는 이 훈련 시퀀스들에서 검출된 채널 상태 정보들, 특히 채널 임펄스 응답[h(t)]이 저장되어 있는 메모리 장치(112)에 액세스된다. 또한, 가입자국들(11 내지 19) 각각이 관여하는 정보들이 각각 저장된다. 그 결과, 훈련 시퀀스(32)의 재송출의 생략을 통해 버스 시스템(1)의 시간별 용량이 절약될 수 있다.
그러므로 도 5에 따라 본 실시예의 경우 개별 가입자국들(11 내지 19)에 의해 규칙적으로 훈련 시퀀스들(32)이 송출된다. 도 5에는, 가입자국들(11, 12, 13 ... N)을 위한 훈련 시퀀스들(32) 및 데이터 프레임들(31)의 시간별 송출 순서가 예시로서 도시되어 있다. 그에 따라, 규칙적으로 복원되는 시간 간격들로, 다시 말해 주기적으로, 모든 가입자국(11 내지 19)의 훈련 시퀀스들(32)은 별도의 프레임들 또는 메시지들(3)의 형태로 송출된다. 이와 반대로, 데이터 프레임들(31)의 송출은 관련 훈련 시퀀스(32)의 정보들로부터 독립적으로 수행된다. 그러므로 데이터 프레임들(31)의 송출은 훈련 시퀀스(32) 내에 포함되어 있는 프레임 내의 추가 정보들 없이 수행된다. 도 5에서 합산 표시(Σ)는 버스 시스템(1)의 버스 라인(10) 상에서 병렬 버스의 총 점유분을 나타낸다.
특히, 버스 시스템(1)의 경우처럼 단지 소수의 가입자 또는 가입자국만을 포함하는 네트워크에서는, 상기 방법을 통해, 채널 임펄스 응답들[h(t)]의 추정을 위해 요구되는 시간이 분명히 단축되며, 그에 따라 전체 시스템의 순수 데이터 전송률은 증가한다.
추가 장점은, 본 실시예의 경우, 훈련 시퀀스들(32)의 송출이 가입자에 따라 전송될 수 있고 메시지에 따라서는 더 이상 전송될 수 없다는 점에 있다.
도 6에는, 제2 실시예에 따른 버스 시스템(1)에서의 데이터 트래픽이 도시되어 있다. 여기서, 각각의 수신기 내에서 어느 때고 현재의 채널 상태 정보들의 보장을 위해, 도 7에 도시된 것처럼, 훈련 시퀀스(332)만큼 보충된 데이터 프레임(33)을 포함하는 보충된 데이터 프레임들(33)의 산발적인 송신이 실행된다. 이 경우, 훈련 시퀀스(332)는 프레임 헤드(331) 이후 및 데이터 부분(333) 이전에 삽입될 수 있거나, 데이터 프레임(31)의 데이터 부분(333) 내 임의의 위치에 삽입될 수 있다. 데이터 부분(333) 다음에 프레임 엔드(334)가 뒤따른다.
도 6에 도시된 것처럼, 가입자국, 예컨대 가입자국(12)을 통한 보충된 데이터 프레임들(33)의 산발적인 송신은, 다른 가입자국들(11 및 13 내지 N)을 통한 별도의 훈련 시퀀스(32) 및 별도의 데이터 프레임(31)의 주기적인 송신을 통해 보충될 수 있다. 그러나 여기서도 가입자국(12)이 모든 메시지(3)에서 채널 상태 정보들을 송신하지 않아도 된다는 점이 적용된다. 그러므로 이미 사전 결정된 시간 이전에 보충된 데이터 프레임(33)이 메시지(3)로서 송출되었다면, 가입자국(12)은 다음 순서로서 첫 번째로 다시 데이터 프레임(31), 다시 말해 훈련 시퀀스(332)를 포함하지 않은 데이터를 송출할 수 있다.
그에 따라, 본 실시예의 경우, 필요한 훈련 시퀀스(32)는, 가입자국들(11 및 13 내지 N)에 대해 도시된 것처럼, 예컨대 주기적으로 전용 CAN 프레임을 통해 전송될 수 있다. 그러나 이와 달리, 가입자국(12)에 의해 필요한 훈련 시퀀스(332)가 산발적으로 선택적인 보충으로서 CAN 프레임 또는 보충된 데이터 프레임(33) 내로 삽입된다. 그럼으로써, 보충은 필요에 따라 수행되며, 이는 특히 비주기적이다. 이를 위해, 예컨대 CAN 프레임 헤드(331) 내의 플래그(flag)를 통해 상응하는 통지(notice)가 가입자국들(11 및 13 내지 N) 중 수신 측 가입자국으로 제공된다. 도 6에서 합산 표시(Σ)는 버스 시스템(1)의 병렬 버스의 총 점유분을 나타낸다.
또한, 도 7에 따른 훈련 시퀀스(332)는, 본 실시예의 경우, 고유의 프레임 헤드 및 프레임 엔드를 포함한 별도의 메시지(3)가 아니라, 제1 실시예에 따른 훈련 시퀀스(32)의 데이터 부분에서 채널 상태 정보들의 결정을 위해 요구되는 정보들만을 포함한다. 여기서도, 적어도 데이터 필드(331), 그러나 경우에 따라서는 훈련 시퀀스(332)도, CAN-FD에 대한 규격에 따라 또는 훨씬 더 높은 데이터 전송률로 데이터를 전송하기 위해, 고속 데이터 포맷을 갖는다. 훈련 시퀀스(332)도 고속 데이터 포맷을 갖는다면, 버스 시스템에서의 순수 데이터 전송률은 계속 증가할 수 있다.
그 결과에 따른 가입자국(12)의 구성이 도 8에 도시되어 있다. 가입자국(12)은 통신 제어 장치(121)와, 메모리 장치(122)와, 수정 장치(123)와, 송/수신 장치(124)를 포함한다. 통신 제어 장치(121)는 버스 라인(10)을 위한 신호 형태의 보충된 데이터 프레임(33)으로서 단일 메시지(3)의 생성을 위한 데이터 프레임 생성 장치(1211)를 포함한다. 데이터 프레임(33) 내에는, 전술한 것처럼, 훈련 시퀀스 생성 장치(1212)에 의해 생성된 훈련 시퀀스(332)가 임베딩된다.
그 밖의 경우, 본 실시예에 따른 버스 시스템은 제1 실시예에 따른 버스 시스템(1)처럼 구성된다.
그에 따라, 본 실시예에서 가입자국들(11 및 13 내지 N)은 별도의 프레임들의 형태로 주기적인 훈련 시퀀스들(32)을 송출하는 반면, 가입자국(12)은 CAN 프레임, 즉, 보충된 데이터 프레임(33) 내로 산발적인 훈련 시퀀스를 임베딩한다.
본 실시예에 따른 구성도, 제1 실시예에 따른 버스 시스템(1)에서처럼, 소수의 가입자만을 포함하는 네트워크에서 바람직한데, 그 이유는 본원의 방법을 통해 채널 임펄스 응답들[h(t)]의 추정을 위해 요구되는 시간이 분명히 단축되기 때문이다. 여기서도, 적어도 가입자국들(11 및 13 내지 N)을 위해, 또는 가입자국(12)을 위해서도 훈련 시퀀스들(32)의 송출은 가입자에 따라 전송될 수 있고, 메시지에 따라서는 더 이상 전송될 수 없다.
도 9에 따라, 가입자국(12)은 제3 실시예의 경우, 제2 실시예에서 기술한 것처럼, 프레임(33) 내로 산발적인 훈련 시퀀스를 임베딩할 수 있거나, 제1 실시예에서 기술한 것처럼 별도의 프레임들로서 개별 훈련 시퀀스들(32) 및 개별 데이터 프레임들(31)을 산발적으로 송출할 수 있다. 그렇지 않으면, 본 실시예에 따른 버스 시스템은 제1 실시예에 따른 버스 시스템(1)처럼 구성된다.
그 결과, 본 실시예에서도, 제1 실시예의 경우에서처럼, 모든 가입자국(11 내지 N)을 위한 훈련 시퀀스들(32, 332)의 송출은 가입자에 따라 전송될 수 있고, 메시지에 따라서는 전송될 수 없다.
버스 시스템(1), 가입자국들(11 내지 19) 및 방법의 전술한 모든 구현예들은 개별적으로도, 또는 모든 가능한 조합으로도 이용될 수 있다. 특히 전술한 실시예들의 모든 특징은 임의로 조합될 수 있다. 추가로 특히 하기 변형예들을 생각해볼 수 있다.
실시예들에 따른 전술한 버스 시스템(1)은 CAN 프로토콜을 기반으로 하는 버스 시스템에 기초하여 기술된 것이다. 그러나 실시예들에 따른 버스 시스템(1)은 또 다른 유형의 통신 네트워크일 수도 있다. 이 경우, 버스 시스템(1)에서 하나의 공통 채널에 대한 가입자국(11 내지 19)의 충돌없는 배타적 액세스가 적어도 특정 시간 간격 동안 보장되는 점은 바람직하긴 하나 필수 전제조건은 아니다.
실시예들에 따른 버스 시스템(1)은 특히 CAN 네트워크, 또는 TTCAN 네트워크, 또는 CAN-FD 네트워크이다.
훈련 시퀀스들(32)의 주기적인 송출은 차단된 형태로 수행될 수 있으며, 그럼으로써 모든 가입자국(11 내지 19)은 상응하는 프레임들에서, 고정된 기법(fixed scheme)으로 시간에 따라 조정되어, 특히 동기식으로, 그러나 시간적으로 오프셋되어, 자신들의 훈련 시퀀스들(32)을 송신하게 된다.
각각의 가입자국들(11 내지 19)은 자신들의 메시지들(3)을 비동기 방식으로도 가입자국들(11 내지 19) 중 다른 가입자국(들)으로 송신할 수 있고, 고유 기법에 따른 시점을, 예컨대 타임아웃 기능을 갖는 타이머를 통해, 결정할 수 있다.
주기적이고 산발적인(또는 CAN 프레임 내에 임베딩된) 훈련 시퀀스들(32, 332)의 이용은 가입자 또는 가입자국에 따라 정의될 수 있으며, 그럼으로써 특히 프레임 헤드(3-1, 331) 및 프레임 엔드(3-3, 334)에 의해 발생하는 오버헤드 비율(overhead ratio)이 최대한 적다는 점에서 전송 효율의 최적화가 달성된다.
훈련 시퀀스들(32, 332)은 채널 상태 정보 또는 채널 임펄스 응답의 결정을 위해 수학적으로, 특히 사용된 시퀀스(32, 332)의 길이의 관점에서 최적화될 수 있다. 그 대안으로, 의사 잡음(pseudo noise), 골드 코드(gold code), 왈시 코드(Walsh code), 카사미 코드(Kasami code), 바커 코드(Barker code) 등과 같은 공지된 시퀀스들이 사용될 수 있다.
추가 데이터 내용을 포함하지 않는 훈련 시퀀스들(32)로서 별도의 또는 전용 프레임들의 송출을 위해, 버스 시스템(1)에서의 우선순위 결정을 위해 지정된 우선순위들이 할당될 수 있다. 특히 훈련 시퀀스(32)의 우선순위가 가입자국(11 내지 19)에 의해 송출되는 모든 메시지(3)의 우선순위보다 더 높게 선택되어야 한다.
훈련 시퀀스들(32, 332)은 채널 임펄스 응답[h(t)]의 결정 외에 교란 변수들의 결정을 위해서도 이용될 수 있다. 이 경우, 특히 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)가 결정될 수 있다. 이 신호 대 잡음비로부터, 수신기는, 경우에 따라 수신이 더 이상 보장될 수 없는 잡음 레벨이 존재하는지의 여부를 판단할 수 있다.
채널 임펄스 응답들[h(t)]에 따른 채널 특성들의 규칙적인 관찰을 통해, 상기 채널 특성들은 버스 시스템(1)의 네트워크 특성들에서의 변동의 검출을 위해 고려될 수 있다. 특히, 예컨대 가입자국들(11 내지 19) 중 추가 가입자국들이 접속됨으로써 버스 시스템(1)의 네트워크에 대한 허용되지 않는 간섭이 검출될 수 있다.
양방향 채널 임펄스 응답들[h(t)]의 이용은, 기밀 보안을 제공하는 메시지 암호화를 위한 키들의 생성을 위해 양측 모두에서 이용될 수 있다. 예컨대 서로 암호화 방식으로 통신하고자 하는 두 가입자국(14, 15)을 가정해보면, 1회의 주기 후 현재 채널 임펄스 응답[h(t)]은 두 가입자국(14, 15) 모두에 존재한다. 현재의 채널 임펄스 응답[h(t)]은, 그 외 다른 가입자국들은 다른 채널 임펄스 응답들[h(t)]을 보고 있기 때문에 이들 가입자국에는 공지되지 않은 키의 생성(Physical Key Generation)을 위해 이용될 수 있다.
실시예들의 버스 시스템(1)에서 가입자국들(11 내지 19)의 개수 및 배치는 임의적이다. 특히, 가입자국들(11)만, 또는 가입자국들(12)만 실시예들의 버스 시스템(1) 내에 존재할 수도 있다.
통신 제어 장치(111)에서 데이터 프레임 생성 장치(1111)와 훈련 시퀀스 생성 장치(1112)의 전술한 기능성의 분할은, 전술한 기능성이 복수의 모듈로 분배되는 방식으로도 실현될 수 있다. 그 결과, 종래의 CAN 컨트롤러들 및 CAN 트랜시버들에 상응하게 최대한 유사한 실시예가 추구될 수 있다. 복수의 모듈의 링크를 위해, 아날로그 인터페이스와 디지털 인터페이스 모두 이용될 수 있다.
가입자국들(11 내지 19)은, 특히 CAN-FD 및 더 높은 데이터 전송률을 갖는 시스템들을 위해, 명백히 더 높은 데이터 전송률의 이용 시 통상의 CAN 전송의 범위 내에서 CAN-FD 및 상기 시스템들의 수신 품질을 향상시킬 수 있는 가능성을 나타낸다.
가입자국들(11 내지 19)에서 실행된 방법은, 예컨대 트랜시버 또는 송/수신 장치(114), 통신 제어 장치(111) 등에서 구현될 수 있다. 이에 추가로 또는 그 대안으로, 본원의 방법은 기존 제품들에 통합될 수 있다.

Claims (10)

  1. 버스 시스템(1)을 위한 가입자국(11; 12)으로서,
    상기 가입자국은, 버스 시스템(1)의 버스 라인(10)에 대한 가입자국(11 내지 19)의 충돌없는 배타적 액세스가 적어도 일시적으로 보장되는 버스 시스템(1)의 하나 이상의 추가 가입자국을 위해/추가 가입자국으로부터 하나 이상의 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)를 생성하거나 판독하기 위한 통신 제어 장치(111; 121)를 가지며,
    상기 통신 제어 장치(111; 121)는, 버스 시스템(1)에서 가입자국(11; 12)을 위해 정의된, 송신을 위한 시간 순서에 따라 채널 상태 정보들을 생성하도록 구성되고, 그럼으로써 가입자국(11; 12)은 모든 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)에서 채널 상태 정보들을 송신하지 않아도 되며,
    상기 채널 상태 정보들은, 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)가 송신될, 버스 시스템(1)의 가입자국(11; 12)과 추가 가입자국(12 내지 19; 11, 13 내지 19) 사이의 채널 특성의 결정을 위한 정보들을 포함하는, 버스 시스템용 가입자국(11; 12).
  2. 제1항에 있어서,
    정의된 시간별 순서는 사전 결정된 주기 시간(TZ)이고, 이 주기 시간의 경과 후 통신 제어 장치(111)는 채널 상태 정보들을 송출하도록 구성되며, 사전 결정된 주기 시간(TZ)의 길이는, 상기 사전 결정된 주기 시간(TZ) 이내에 버스 시스템(1)의 모든 가입자국(11 내지 19)이 상기 채널 상태 정보들을 한 번은 송신했을 수 있는 방식으로 선택되거나,
    정의된 시간별 순서는 상기 사전 결정된 주기 시간(TZ)에 추가로, 버스 시스템(1)의 하나 이상의 가입자국(12)이 상기 채널 상태 정보들을 산발적으로 송신하도록 구성되는 점을 포함하는, 버스 시스템용 가입자국(11; 12).
  3. 제2항에 있어서, 통신 제어 장치(111)는 추가로, 상기 사전 결정된 주기 시간(TZ) 이내에 버스 시스템(1)의 모든 가입자국(11 내지 19)을 위해 한 번은 훈련 시퀀스(32; 332)가 별도의 프레임으로서 송출되는 점을 실현하기 위해, 상기 사전 결정된 주기 시간(TZ) 이내에 상기 훈련 시퀀스(32; 332)를 생성하도록 구성되는, 버스 시스템용 가입자국(11; 12).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 제어 장치(111; 111, 112)는 추가로, 상기 채널 상태 정보들을 가입자국별로 송신하도록 구성되고, 그리고/또는
    상기 채널 상태 정보들은 메시지(3; 32; 33)의 훈련 시퀀스(32; 332) 내에 포함되는, 버스 시스템용 가입자국(11; 12).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)가 채널 상태 정보들을 포함하는 경우, 상기 채널 상태 정보들의 저장을 위한 메모리 장치(112)를 추가로 포함하는, 버스 시스템용 가입자국(11; 12).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    통신 제어 장치(111)는, 판독된 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)가 채널 상태 정보들을 포함하는지의 여부를 판단하도록 구성되며,
    상기 통신 제어 장치(111)에 의해, 판독된 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)가 채널 상태 정보들을 포함하는 것으로 판단되면, 메모리 장치(112)가 상기 채널 상태 정보들을 저장하도록 구성되는, 버스 시스템용 가입자국(11; 12).
  7. 제6항에 있어서, 상기 가입자국은 판독된 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)를 상기 채널 상태 정보들에 기초하여 수정하기 위한 수정 장치(113)를 추가로 포함하며,
    상기 수정 장치(113)는, 메시지(3; 33)의 훈련 시퀀스(32; 332)로부터, 또는 상기 메시지(3; 33)가 훈련 시퀀스(32; 332)를 포함하지 않는 경우에는 메모리 장치(112)로부터, 상기 채널 상태 정보들을 제공하도록 구성되는, 버스 시스템용 가입자국(11; 12).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    메시지(3)가, 프레임 헤드(3-1) 및 프레임 엔드(3-3) 외에 데이터 부분(3-2)으로서 훈련 시퀀스(32)만을 포함하거나,
    훈련 시퀀스(332)가 메시지(3)로서의 데이터 프레임(33) 내에 임베딩되는, 버스 시스템용 가입자국(11).
  9. 병렬 버스 라인(10)과;
    상기 버스 라인(10)을 통해 서로 통신할 수 있게 서로 연결된 둘 이상의 가입자국(11 내지 19);을 포함하는 버스 시스템(1)으로서,
    상기 둘 이상의 가입자국(11 내지 19) 중 적어도 하나는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 가입자국(11; 12)인, 버스 시스템(1).
  10. 버스 시스템(1)에서의 광대역 통신을 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    통신 제어 장치(111; 121)를 이용하여, 버스 시스템(1)의 버스 라인(10)에 대한 가입자국(11 내지 19)의 충돌없는 배타적 액세스가 적어도 일시적으로 보장되는 버스 시스템(1)의 하나 이상의 추가 가입자국을 위해/추가 가입자국으로부터 하나 이상의 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)를 생성하거나 판독하는 단계를 포함하며,
    상기 통신 제어 장치(111; 121)는, 버스 시스템(1)에서 가입자국(11; 12)을 위해 정의된, 송신을 위한 시간 순서에 따라 채널 상태 정보들을 생성함으로써, 가입자국(11; 12)이 모든 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)에서 상기 채널 상태 정보들을 송신하지 않아도 되며,
    상기 채널 상태 정보들은, 메시지(3; 31, 32; 33; 31, 33)가 송신될, 버스 시스템(1)의 가입자국(11; 12)과 추가 가입자국(12 내지 19; 11, 13 내지 19) 사이의 채널 특성의 결정을 위한 정보들을 포함하는, 버스 시스템에서의 광대역 통신 방법.
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