KR20230005103A - 자율 주행 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 기저 대역 모뎀을 포함하는 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)의 제어 방법은, 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계; 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계; 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계; 및 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

자율 주행 차량 및 그 제어 방법
본 명세서는 자율 주행 시스템에서 차량의 무선 통신을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 다수의 안테나를 통해 무선 통신을 수행하기 위한 자율 주행 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
자동차는 사용되는 원동기의 종류에 따라, 내연기관(internal combustion engine) 자동차, 외연기관(external combustion engine) 자동차, 가스터빈(gas turbine) 자동차 또는 전기자동차(electric vehicle) 등으로 분류될 수 있다.
자율 주행차량(autonomous vehicle)이란 운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차를 말하며, 자율 주행 시스템(autonomous driving system)은 이러한 자율 주행자동차가 스스로 운행될 수 있도록 모니터링하고 제어하는 시스템을 말한다.
한편, 분산 안테나 구조의 자율 주행 차량 내의 메인 컨트롤러는 복수의 분산된 안테나 모듈과 정상적인 데이터 송수신을 위해 서로 동작 클록(Clock)을 공유하여야 한다. 또한, 단말은 기지국의 동작 클록과 동기화되어야 한다.
다만, 분산 안테나 구조에서는 각 안테나 모듈과 메인 컨트롤러가 분산 유닛(Distributed Unit)과 중앙 유닛(Central Unit)으로 분리되기 때문에, 이러한 연결 구조에서 각 유닛의 클록을 서로 동기화하는 방법이 필요하다.
본 명세서는 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서는, 자율 주행 차량에 구비된 분산 안테나 구조에서 메인 컨트롤러와 각 안테나 유닛 사이의 클록을 동기화하기 위한 구조를 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서는, 자율 주행 차량에 구비된 분산 안테나 구조에서 및 기지국과 자율 주행 차량의 클록을 동기화시키기 위한 자율 주행 차량 및 그 제어 방법을 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서는, 자율 주행 차량에 구비된 분산 안테나 구조에서 각각의 분산 유닛 간의 클록 오차를 보상하기 위한 자율 주행 차량 및 그 제어 방법을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 기저 대역 모뎀을 포함하는 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)의 제어 방법은, 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계; 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계; 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계; 및 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 추적 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어되고, 상기 탐지 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 동일한 값으로 공통으로 제어될 수 있다.
또한, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계 이후, 상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계; 상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계에서, 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어될 수 있다. 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계 이후, 상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기지국의 무선 신호를 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계 이후, 상기 기지국의 무선 신호를 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계를 더 수행할 수 있다.
또한, 상기 주파수 오프셋을 계산하는 단계는, 상기 RF 경로 별로 수신된 신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분에 기반하여 상기 기지국 클록과 주파수 오프셋을 계산할 수 있다.
또한, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계는, 상기 기저대역 모뎀이 셀 탐색(Cell search)을 수행한 것으로 판단되면, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단하고, 상기 기저대역 모뎀의 동작 모드가 상기 셀 탐색을 수행하기 이전이라고 판단되면, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계에서, PBCH (phsycal broadcasting channel)가 성공적으로 수신되었는지 여부를 판단하고, 상기 PBCH가 성공적으로 수신된 경우, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단하고, 상기 PBCH가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 기저 대역 모뎀 및 복수의 분산 안테나를 포함하는 분산 안테나 시스템은 복수의 분산 유닛(distributed unit, DU); 및 상기 복수의 분산 유닛과 동작 가능하게 결합되고, 상기 복수의 분산 유닛을 제어하도록 구성된 중앙 유닛(central unit, CU)을 포함하고, 상기 중앙 유닛은 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고, 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다.
또한, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하고, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 자율 주행 차량은 상기 차량의 기능을 제어하는 프로세서; 상기 프로세서와 결합되고, 상기 차량의 제어를 위한 데이터를 저장하는 메모리; 및 상기 프로세서와 결합되고, 상기 차량의 제어를 위한 데이터를 송수신하는 통신 장치를 포함하고, 상기 통신 장치는 중앙 유닛(CU) 및 상기 중앙 유닛(CU)과 동작 가능하게 결합되는 복수의 분산 유닛(DU)을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 통신 장치의 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고, 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다.
또한, 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하고, 상기 차량의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하고, 상기 차량의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량 및 자율 주행 차량의 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서는 분산 안테나 구조를 포함하는 자율 주행 차량 내에서 중앙 유닛(제어부)과 분산 유닛(안테나)들의 클록을 동기화하는 방법을 제시함으로써, 데이터 클록 리커버리(recovery)를 이용한 저비용의 설계가 가능하다.
또한, 본 명세서는 중앙 유닛과 분산 유닛 사이의 HSSI(High Speed Serial Interface)를 통해 기존의 아날로그 인터페이스에 대비하여 보다 빨느 빠른 속도의 데이터 송수신 성능을 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서는 분산 안테나 구조에 대한 확장성을 향상시킴으로써 자율 주행 시스템의 무선 통신 성능을 개선할 수 있다.
또한, 본 명세서는 분산안테나 시스템에서 각 RF 경로의 클록 오프셋과 시간 추적 오차를 최소화하여 모뎀의 수신성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서는 분산안테나 시스템에서 각 RF 경로의 클록 오프셋과 시간 추적 오차를 최소화하여 높은 MCS 상황에서 발생되는 성능저하를 개선할 수 있다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸다.
도 3은 5G 통신 시스템에서 자율 주행 차량과 5G 네트워크의 기본 동작의 일 예를 나타낸다.
도 4는 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 기본 동작의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 명세서의 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 6은 본 명세서의 실시예에 따른 차량의 제어 블럭도이다.
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 장치의 제어 블럭도이다.
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 신호 흐름도이다.
도 9는 본 명세서의 실시예에 따라 사용자의 이용 시나리오를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 10는 본 명세서가 적용될 수 있는 V2X 통신의 예시이다.
도 11은 V2X가 사용되는 사이드링크에서의 자원 할당 방법을 예시한다.
도 12는 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 명세서의 실시예에 따른 중앙 유닛의 예를 도시한다.
도 14는 본 명세서의 실시예에 따른 통신 모듈의 하나의 예를 도시한다.
도 15는 본 명세서의 실시예에 따른 통신 모듈의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 통신 모듈의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 17은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 클록 동기화 방법의 구체적인 하나의 예를 도시한 흐름도이다.
도 18은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 클록 동기화 방법의 구체적인 하나의 예를 도시한 흐름도이다.
도 19a 및 도 19b는 본 명세서의 실시예에 따른 서로 다른 모드로 동작하는 분산 안테나 시스템의 예를 도시한 블록도이다.
도 20은 본 명세서의 실시 예에 따른 자율 주행 차량의 구성도이다.
도 21a 및 도 21b는 서로 다른 실시 예에 따른 SNR(signal-noise ratio) 대비 BLER을 비교한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
A. UE 및 5G 네트워크 블록도 예시
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 1을 참조하면, 자율 주행 모듈을 포함하는 장치(자율 주행 장치)를 제1 통신 장치로 정의(도 1의 910)하고, 프로세서(911)가 자율 주행 상세 동작을 수행할 수 있다.
자율 주행 장치와 통신하는 다른 차량을 포함하는 5G 네트워크를 제2 통신 장치로 정의(도 1의 920)하고, 프로세서(921)가 자율 주행 상세 동작을 수행할 수 있다.
5G 네트워크가 제 1 통신 장치로, 자율 주행 장치가 제 2 통신 장치로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제 1 통신 장치 또는 상기 제 2 통신 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 자율 주행 장치 등일 수 있다.
예를 들어, 단말 또는 UE(User Equipment)는 차량(vehicle), 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 예를 들어, HMD는 VR, AR 또는 MR을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 1을 참고하면, 제 1 통신 장치(910)와 제 2 통신 장치(920)은 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. Tx/Rx 모듈은 트랜시버라고도 한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(915)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 전송한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층(즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 수신(RX) 프로세서는 L1(즉, 물리 계층)의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다.
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
B. 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법
도 2는 3GPP 시스템에 이용되는 물리 채널들 및 일반적인 신호 전송을 예시한다.
무선 통신 시스템에서 단말은 기지국으로부터 하향링크(Downlink, DL)를 통해 정보를 수신하고, 단말은 기지국으로 상향링크(Uplink, UL)를 통해 정보를 전송한다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 데이터 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.
단말은 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(Initial cell search) 작업을 수행한다(S201). 이를 위해, 단말은 기지국으로부터 주 동기 신호(Primary Synchronization Signal, PSS) 및 부 동기 신호(Secondary Synchronization Signal, SSS)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. 그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(Downlink Reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다.
초기 셀 탐색을 마친 단말은 물리 하향링크 제어 채널(Physical Downlink Control Channel, PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(Physical Downlink Control Channel; PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S202).
한편, 기지국에 최초로 접속하거나 신호 송신을 위한 무선 자원이 없는 경우, 단말은 기지국에 대해 임의 접속 과정(Random Access Procedure, RACH)을 수행할 수 있다(S203 내지 S206). 이를 위해, 단말은 물리 임의 접속 채널(Physical Random Access Channel, PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로 송신하고(S203 및 S205), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 응답 메시지((RAR(Random Access Response) message)를 수신할 수 있다. 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 절차(Contention Resolution Procedure)를 수행할 수 있다(S206).
상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 송신 절차로서 PDCCH/PDSCH 수신(S207) 및 물리 상향링크 공유 채널(Physical Uplink Shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(Physical Uplink Control Channel; PUCCH) 송신(S208)을 수행할 수 있다. 특히 단말은 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(Downlink Control Information, DCI)를 수신할 수 있다. 여기서, DCI는 단말에 대한 자원 할당 정보와 같은 제어 정보를 포함하며, 사용 목적에 따라 포맷이 서로 다르게 적용될 수 있다.
한편, 단말이 상향링크를 통해 기지국에 송신하는 또는 단말이 기지국으로부터 수신하는 제어 정보는 하향링크/상향링크 ACK/NACK 신호, CQI(Channel Quality Indicator), PMI(Precoding Matrix 인덱스), RI(Rank Indicator) 등을 포함할 수 있다. 단말은 상술한 CQI/PMI/RI 등의 제어 정보를 PUSCH 및/또는 PUCCH를 통해 송신할 수 있다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 초기 접속 (Initial Access, IA) 절차에 대해 추가적으로 살펴본다.
UE는 SSB에 기반하여 셀 탐색 (search), 시스템 정보 획득, 초기 접속을 위한 빔 정렬, DL 측정 등을 수행할 수 있다. SSB는 SS/PBCH (Synchronization Signal/Physical Broadcast channel) 블록과 혼용된다.
SSB는 PSS, SSS와 PBCH로 구성된다. SSB는 4개의 연속된 OFDM 심볼들에 구성되며, OFDM 심볼별로 PSS, PBCH, SSS/PBCH 또는 PBCH가 전송된다. PSS와 SSS는 각각 1개의 OFDM 심볼과 127개의 부반송파들로 구성되고, PBCH는 3개의 OFDM 심볼과 576개의 부반송파들로 구성된다.
셀 탐색은 UE가 셀의 시간/주파수 동기를 획득하고, 상기 셀의 셀 ID (Identifier) (예, Physical layer Cell ID, PCI)를 검출하는 과정을 의미한다. PSS는 셀 ID 그룹 내에서 셀 ID를 검출하는데 사용되고, SSS는 셀 ID 그룹을 검출하는데 사용된다. PBCH는 SSB (시간) 인덱스 검출 및 하프-프레임 검출에 사용된다.
336개의 셀 ID 그룹이 존재하고, 셀 ID 그룹 별로 3개의 셀 ID가 존재한다. 즉, 총 1008개의 셀 ID가 존재한다. 셀의 셀 ID가 속한 셀 ID 그룹에 관한 정보는 상기 셀의 SSS를 통해 제공/획득되며, 상기 셀 ID 내 336개 셀들 중 상기 셀 ID에 관한 정보는 PSS를 통해 제공/획득된다
SSB는 SSB 주기 (periodicity)에 맞춰 주기적으로 전송된다. 초기 셀 탐색 시에 UE가 가정하는 SSB 기본 주기는 20ms로 정의된다. 셀 접속 후, SSB 주기는 네트워크 (예, BS)에 의해 {5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms} 중 하나로 설정될 수 있다.
다음으로, 시스템 정보 (system information; SI) 획득에 대해 살펴본다.
SI는 마스터 정보 블록 (master information block, MIB)과 복수의 시스템 정보 블록 (system information block, SIB)들로 나눠진다. MIB 외의 SI는 RMSI (Remaining Minimum System Information)으로 지칭될 수 있다. MIB는 SIB1 (SystemInformationBlock1)을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH의 모니터링을 위한 정보/파라미터를 포함하며 SSB의 PBCH를 통해 BS에 의해 전송된다. SIB1은 나머지 SIB들(이하, SIBx, x는 2 이상의 정수)의 가용성 (availability) 및 스케줄링(예, 전송 주기, SI-윈도우 크기)과 관련된 정보를 포함한다. SIBx는 SI 메시지에 포함되며 PDSCH를 통해 전송된다. 각각의 SI 메시지는 주기적으로 발생하는 시간 윈도우(즉, SI-윈도우) 내에서 전송된다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 임의 접속 (Random Access, RA) 과정에 대해 추가적으로 살펴본다.
임의 접속 과정은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 임의 접속 과정은 네트워크 초기 접속, 핸드오버, UE-트리거드 (triggered) UL 데이터 전송에 사용될 수 있다. UE는 임의 접속 과정을 통해 UL 동기와 UL 전송 자원을 획득할 수 있다. 임의 접속 과정은 경쟁 기반 (contention-based) 임의 접속 과정과 경쟁 프리 (contention free) 임의 접속 과정으로 구분된다. 경쟁 기반의 임의 접속 과정에 대한 구체적인 절차는 아래와 같다.
UE가 UL에서 임의 접속 과정의 Msg1로서 임의 접속 프리앰블을 PRACH를 통해 전송할 수 있다. 서로 다른 두 길이를 가지는 임의 접속 프리앰블 시퀀스들이 지원된다. 긴 시퀀스 길이 839는 1.25 및 5 kHz의 부반송파 간격 (subcarrier spacing)에 대해 적용되며, 짧은 시퀀스 길이 139는 15, 30, 60 및 120 kHz의 부반송파 간격에 대해 적용된다.
BS가 UE로부터 임의 접속 프리앰블을 수신하면, BS는 임의 접속 응답 (random access response, RAR) 메시지 (Msg2)를 상기 UE에게 전송한다. RAR을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH는 임의 접속 (random access, RA) 무선 네트워크 임시 식별자 (radio network temporary identifier, RNTI) (RA-RNTI)로 CRC 마스킹되어 전송된다. RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출한 UE는 상기 PDCCH가 나르는 DCI가 스케줄링하는 PDSCH로부터 RAR을 수신할 수 있다. UE는 자신이 전송한 프리앰블, 즉, Msg1에 대한 임의 접속 응답 정보가 상기 RAR 내에 있는지 확인한다. 자신이 전송한 Msg1에 대한 임의 접속 정보가 존재하는지 여부는 상기 UE가 전송한 프리앰블에 대한 임의 접속 프리앰블 ID가 존재하는지 여부에 의해 판단될 수 있다. Msg1에 대한 응답이 없으면, UE는 전력 램핑 (power ramping)을 수행하면서 RACH 프리앰블을 소정의 횟수 이내에서 재전송할 수 있다. UE는 가장 최근의 경로 손실 및 전력 램핑 카운터를 기반으로 프리앰블의 재전송에 대한 PRACH 전송 전력을 계산한다.
상기 UE는 임의 접속 응답 정보를 기반으로 상향링크 공유 채널 상에서 UL 전송을 임의 접속 과정의 Msg3로서 전송할 수 있다. Msg3은 RRC 연결 요청 및 UE 식별자를 포함할 수 있다. Msg3에 대한 응답으로서, 네트워크는 Msg4를 전송할 수 있으며, 이는 DL 상에서의 경쟁 해결 메시지로 취급될 수 있다. Msg4를 수신함으로써, UE는 RRC 연결된 상태에 진입할 수 있다.
C. 5G 통신 시스템의 빔 관리(Beam Management, BM) 절차
BM 과정은 (1) SSB 또는 CSI-RS를 이용하는 DL BM 과정과, (2) SRS(sounding reference signal)을 이용하는 UL BM 과정으로 구분될 수 있다. 또한, 각 BM 과정은 Tx 빔을 결정하기 위한 Tx 빔 스위핑과 Rx 빔을 결정하기 위한 Rx 빔 스위핑을 포함할 수 있다.
SSB를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
SSB를 이용한 빔 보고(beam report)에 대한 설정은 RRC_CONNECTED에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)/빔 설정 시에 수행된다.
- UE는 BM을 위해 사용되는 SSB 자원들에 대한 CSI-SSB-ResourceSetList를 포함하는 CSI-ResourceConfig IE를 BS로부터 수신한다. RRC 파라미터 csi-SSB-ResourceSetList는 하나의 자원 세트에서 빔 관리 및 보고을 위해 사용되는 SSB 자원들의 리스트를 나타낸다. 여기서, SSB 자원 세트는 {SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, ??}으로 설정될 수 있다. SSB 인덱스는 0부터 63까지 정의될 수 있다.
- UE는 상기 CSI-SSB-ResourceSetList에 기초하여 SSB 자원들 상의 신호들을 상기 BS로부터 수신한다.
- SSBRI 및 참조 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)에 대한 보고와 관련된 CSI-RS reportConfig가 설정된 경우, 상기 UE는 최선(best) SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 BS에게 보고한다. 예를 들어, 상기 CSI-RS reportConfig IE의 reportQuantity가 'ssb-Index-RSRP'로 설정된 경우, UE는 BS으로 최선 SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 보고한다.
UE는 SSB와 동일한 OFDM 심볼(들)에 CSI-RS 자원이 설정되고, 'QCL-TypeD'가 적용 가능한 경우, 상기 UE는 CSI-RS와 SSB가 'QCL-TypeD' 관점에서 유사 동일 위치된(quasi co-located, QCL) 것으로 가정할 수 있다. 여기서, QCL-TypeD는 공간(spatial) Rx 파라미터 관점에서 안테나 포트들 간에 QCL되어 있음을 의미할 수 있다. UE가 QCL-TypeD 관계에 있는 복수의 DL 안테나 포트들의 신호들을 수신 시에는 동일한 수신 빔을 적용해도 무방하다.
다음으로, CSI-RS를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
CSI-RS를 이용한 UE의 Rx 빔 결정(또는 정제(refinement)) 과정과 BS의 Tx 빔 스위핑 과정에 대해 차례대로 살펴본다. UE의 Rx 빔 결정 과정은 반복 파라미터가 'ON'으로 설정되며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정은 반복 파라미터가 'OFF'로 설정된다.
먼저, UE의 Rx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 세팅되어 있다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원(들) 상에서의 신호들을 BS의 동일 Tx 빔(또는 DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 서로 다른 OFDM 심볼에서 반복 수신한다.
- UE는 자신의 Rx 빔을 결정한다.
- UE는 CSI 보고를 생략한다. 즉, UE는 상가 RRC 파라미터 'repetition'이 'ON'으로 설정된 경우, CSI 보고를 생략할 수 있다.
다음으로, BS의 Tx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'repetition'에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 세팅되어 있으며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정과 관련된다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 'repetition'이 'OFF'로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원들 상에서의 신호들을 BS의 서로 다른 Tx 빔(DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 수신한다.
- UE는 최상의(best) 빔을 선택(또는 결정)한다.
- UE는 선택된 빔에 대한 ID(예, CRI) 및 관련 품질 정보(예, RSRP)를 BS으로 보고한다. 즉, UE는 CSI-RS가 BM을 위해 전송되는 경우 CRI와 이에 대한 RSRP를 BS으로 보고한다.
다음으로, SRS를 이용한 UL BM 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 'beam management'로 설정된 (RRC 파라미터) 용도 파라미터를 포함하는 RRC 시그널링(예, SRS-Config IE)를 BS로부터 수신한다. SRS-Config IE는 SRS 전송 설정을 위해 사용된다. SRS-Config IE는 SRS-Resources의 리스트와 SRS-ResourceSet들의 리스트를 포함한다. 각 SRS 자원 세트는 SRS-resource들의 세트를 의미한다.
- UE는 상기 SRS-Config IE에 포함된 SRS-SpatialRelation Info에 기초하여 전송할 SRS 자원에 대한 Tx 빔포밍을 결정한다. 여기서, SRS-SpatialRelation Info는 SRS 자원별로 설정되고, SRS 자원별로 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용할지를 나타낸다.
- 만약 SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되면 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용하여 전송한다. 하지만, SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되지 않으면, 상기 UE는 임의로 Tx 빔포밍을 결정하여 결정된 Tx 빔포밍을 통해 SRS를 전송한다.
다음으로, 빔 실패 복구(beam failure recovery, BFR) 과정에 대해 살펴본다.
빔포밍된 시스템에서, RLF(Radio Link Failure)는 UE의 회전(rotation), 이동(movement) 또는 빔포밍 블로키지(blockage)로 인해 자주 발생할 수 있다. 따라서, 잦은 RLF가 발생하는 것을 방지하기 위해 BFR이 NR에서 지원된다. BFR은 무선 링크 실패 복구 과정과 유사하고, UE가 새로운 후보 빔(들)을 아는 경우에 지원될 수 있다. 빔 실패 검출을 위해, BS는 UE에게 빔 실패 검출 참조 신호들을 설정하고, 상기 UE는 상기 UE의 물리 계층으로부터의 빔 실패 지시(indication)들의 횟수가 BS의 RRC 시그널링에 의해 설정된 기간(period) 내에 RRC 시그널링에 의해 설정된 임계치(threshold)에 이르면(reach), 빔 실패를 선언(declare)한다. 빔 실패가 검출된 후, 상기 UE는 PCell 상의 임의 접속 과정을 개시(initiate)함으로써 빔 실패 복구를 트리거하고; 적절한(suitable) 빔을 선택하여 빔 실패 복구를 수행한다(BS가 어떤(certain) 빔들에 대해 전용 임의 접속 자원들을 제공한 경우, 이들이 상기 UE에 의해 우선화된다). 상기 임의 접속 절차의 완료(completion) 시, 빔 실패 복구가 완료된 것으로 간주된다.
D. URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication)
NR에서 정의하는 URLLC 전송은 (1) 상대적으로 낮은 트래픽 크기, (2) 상대적으로 낮은 도착 레이트(low arrival rate), (3) 극도의 낮은 레이턴시 요구사항(requirement)(예, 0.5, 1ms), (4) 상대적으로 짧은 전송 지속기간(duration)(예, 2 OFDM symbols), (5) 긴급한 서비스/메시지 등에 대한 전송을 의미할 수 있다. UL의 경우, 보다 엄격(stringent)한 레이턴시 요구 사항(latency requirement)을 만족시키기 위해 특정 타입의 트래픽(예컨대, URLLC)에 대한 전송이 앞서서 스케줄링된 다른 전송(예컨대, eMBB)과 다중화(multiplexing)되어야 할 필요가 있다. 이와 관련하여 한 가지 방안으로, 앞서 스케줄링 받은 UE에게 특정 자원에 대해서 프리엠션(preemption)될 것이라는 정보를 주고, 해당 자원을 URLLC UE가 UL 전송에 사용하도록 한다.
NR의 경우, eMBB와 URLLC 사이의 동적 자원 공유(sharing)이 지원된다. eMBB와 URLLC 서비스들은 비-중첩(non-overlapping) 시간/주파수 자원들 상에서 스케줄될 수 있으며, URLLC 전송은 진행 중인(ongoing) eMBB 트래픽에 대해 스케줄된 자원들에서 발생할 수 있다. eMBB UE는 해당 UE의 PDSCH 전송이 부분적으로 펑처링(puncturing)되었는지 여부를 알 수 없을 수 있고, 손상된 코딩된 비트(corrupted coded bit)들로 인해 UE는 PDSCH를 디코딩하지 못할 수 있다. 이 점을 고려하여, NR에서는 프리엠션 지시(preemption indication)을 제공한다. 상기 프리엠션 지시(preemption indication)는 중단된 전송 지시(interrupted transmission indication)으로 지칭될 수도 있다.
프리엠션 지시와 관련하여, UE는 BS로부터의 RRC 시그널링을 통해 DownlinkPreemption IE를 수신한다. UE가 DownlinkPreemption IE를 제공받으면, DCI 포맷 2_1을 운반(convey)하는 PDCCH의 모니터링을 위해 상기 UE는 DownlinkPreemption IE 내 파라미터 int-RNTI에 의해 제공된 INT-RNTI를 가지고 설정된다. 상기 UE는 추가적으로 servingCellID에 의해 제공되는 서빙 셀 인덱스들의 세트를 포함하는 INT-ConfigurationPerServing Cell에 의해 서빙 셀들의 세트와 positionInDCI에 의해 DCI 포맷 2_1 내 필드들을 위한 위치들의 해당 세트를 가지고 설정되고, dci-PayloadSize에 의해 DCI 포맷 2_1을 위한 정보 페이로드 크기를 가지고 설졍되며, timeFrequencySect에 의한 시간-주파수 자원들의 지시 입도(granularity)를 가지고 설정된다.
상기 UE는 상기 DownlinkPreemption IE에 기초하여 DCI 포맷 2_1을 상기 BS로부터 수신한다.
UE가 서빙 셀들의 설정된 세트 내 서빙 셀에 대한 DCI 포맷 2_1을 검출하면, 상기 UE는 상기 DCI 포맷 2_1이 속한 모니터링 기간의 바로 앞(last) 모니터링 기간의 PRB들의 세트 및 심볼들의 세트 중 상기 DCI 포맷 2_1에 의해 지시되는 PRB들 및 심볼들 내에는 상기 UE로의 아무런 전송도 없다고 가정할 수 있다. 예를 들어, UE는 프리엠션에 의해 지시된 시간-주파수 자원 내 신호는 자신에게 스케줄링된 DL 전송이 아니라고 보고 나머지 자원 영역에서 수신된 신호들을 기반으로 데이터를 디코딩한다.
E. mMTC (massive MTC)
mMTC(massive Machine Type Communication)은 많은 수의 UE와 동시에 통신하는 초연결 서비스를 지원하기 위한 5G의 시나리오 중 하나이다. 이 환경에서, UE는 굉장히 낮은 전송 속도와 이동성을 가지고 간헐적으로 통신하게 된다. 따라서, mMTC는 UE를 얼마나 낮은 비용으로 오랫동안 구동할 수 있는지를 주요 목표로 하고 있다. mMTC 기술과 관련하여 3GPP에서는 MTC와 NB(NarrowBand)-IoT를 다루고 있다.
mMTC 기술은 PDCCH, PUCCH, PDSCH(physical downlink shared channel), PUSCH 등의 반복 전송, 주파수 호핑(hopping), 리튜닝(retuning), 가드 구간(guard period) 등의 특징을 가진다.
즉, 특정 정보를 포함하는 PUSCH(또는 PUCCH(특히, long PUCCH) 또는 PRACH) 및 특정 정보에 대한 응답을 포함하는 PDSCH(또는 PDCCH)가 반복 전송된다. 반복 전송은 주파수 호핑(frequency hopping)을 통해 수행되며, 반복 전송을 위해, 제 1 주파수 자원에서 제 2 주파수 자원으로 가드 구간(guard period)에서 (RF) 리튜닝(retuning)이 수행되고, 특정 정보 및 특정 정보에 대한 응답은 협대역(narrowband)(ex. 6 RB (resource block) or 1 RB)를 통해 송/수신될 수 있다.
F. 5G 통신을 이용한 자율 주행 차량 간 기본 동작
도 3은 5G 통신 시스템에서 자율 주행 차량과 5G 네트워크의 기본 동작의 일 예를 나타낸다.
자율 주행 차량(Autonomous Vehicle)은 특정 정보 전송을 5G 네트워크로 전송한다(S1). 상기 특정 정보는 자율 주행 관련 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 차량의 원격 제어 여부를 결정할 수 있다(S2). 여기서, 상기 5G 네트워크는 자율 주행 관련 원격 제어를 수행하는 서버 또는 모듈을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 원격 제어와 관련된 정보(또는 신호)를 상기 자율 주행 차량으로 전송할 수 있다(S3).
G. 5G 통신 시스템에서 자율 주행 차량과 5G 네트워크 간의 응용 동작
이하, 도 1 및 도 2와 앞서 살핀 무선 통신 기술(BM 절차, URLLC, Mmtc 등)을 참고하여 5G 통신을 이용한 자율 주행 차량의 동작에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법과 5G 통신의 eMBB 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 S1 단계 및 S3 단계와 같이, 자율 주행 차량이 5G 네트워크와 신호, 정보 등을 송/수신하기 위해, 자율 주행 차량은 도 3의 S1 단계 이전에 5G 네트워크와 초기 접속(initial access) 절차 및 임의 접속(random access) 절차를 수행한다.
보다 구체적으로, 자율 주행 차량은 DL 동기 및 시스템 정보를 획득하기 위해 SSB에 기초하여 5G 네트워크와 초기 접속 절차를 수행한다. 상기 초기 접속 절차 과정에서 빔 관리(beam management, BM) 과정, 빔 실패 복구(beam failure recovery) 과정이 추가될 수 있으며, 자율 주행 차량이 5G 네트워크로부터 신호를 수신하는 과정에서 QCL(quasi-co location) 관계가 추가될 수 있다.
또한, 자율 주행 차량은 UL 동기 획득 및/또는 UL 전송을 위해 5G 네트워크와 임의 접속 절차를 수행한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 자율 주행 차량으로 특정 정보의 전송을 스케쥴링하기 위한 UL grant를 전송할 수 있다. 따라서, 상기 자율 주행 차량은 상기 UL grant에 기초하여 상기 5G 네트워크로 특정 정보를 전송한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 자율 주행 차량으로 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱 결과의 전송을 스케쥴링하기 위한 DL grant를 전송한다. 따라서, 상기 5G 네트워크는 상기 DL grant에 기초하여 상기 자율 주행 차량으로 원격 제어와 관련된 정보(또는 신호)를 전송할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법과 5G 통신의 URLLC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 자율 주행 차량은 5G 네트워크와 초기 접속 절차 및/또는 임의 접속 절차를 수행한 후, 자율 주행 차량은 5G 네트워크로부터 DownlinkPreemption IE를 수신할 수 있다. 그리고, 자율 주행 차량은 DownlinkPreemption IE에 기초하여 프리엠션 지시(pre-emption indication)을 포함하는 DCI 포맷 2_1을 5G 네트워크로부터 수신한다. 그리고, 자율 주행 차량은 프리엠션 지시(pre-emption indication)에 의해 지시된 자원(PRB 및/또는 OFDM 심볼)에서 eMBB data의 수신을 수행(또는 기대 또는 가정)하지 않는다. 이후, 자율 주행 차량은 특정 정보를 전송할 필요가 있는 경우 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법과 5G 통신의 mMTC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 단계들 중 mMTC 기술의 적용으로 달라지는 부분 위주로 설명하기로 한다.
도 3의 S1 단계에서, 자율 주행 차량은 특정 정보를 5G 네트워크로 전송하기 위해 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신한다. 여기서, 상기 UL grant는 상기 특정 정보의 전송에 대한 반복 횟수에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 정보는 상기 반복 횟수에 대한 정보에 기초하여 반복하여 전송될 수 있다. 즉, 상기 자율 주행 차량은 상기 UL grant에 기초하여 특정 정보를 5G 네트워크로 전송한다. 그리고, 특정 정보의 반복 전송은 주파수 호핑을 통해 수행되고, 첫 번째 특정 정보의 전송은 제 1 주파수 자원에서, 두 번째 특정 정보의 전송은 제 2 주파수 자원에서 전송될 수 있다. 상기 특정 정보는 6RB(Resource Block) 또는 1RB(Resource Block)의 협대역(narrowband)을 통해 전송될 수 있다.
F. 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 자율 주행 동작
도 4는 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 기본 동작의 일 예를 예시한다.
제1 차량은 특정 정보를 제2 차량으로 전송한다(S61). 제2 차량은 특정 정보에 대한 응답을 제1 차량으로 전송한다(S62).
한편, 5G 네트워크가 상기 특정 정보, 상기 특정 정보에 대한 응답의 자원 할당에 직접적(사이드 링크 통신 전송 모드 3) 또는 간접적으로(사이드링크 통신 전송 모드 4) 관여하는지에 따라 차량 대 차량 간 응용 동작의 구성이 달라질 수 있다.
다음으로, 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 응용 동작에 대해 살펴본다.
먼저, 5G 네트워크가 차량 대 차량 간의 신호 전송/수신의 자원 할당에 직접적으로 관여하는 방법을 설명한다.
5G 네트워크는, 모드 3 전송(PSCCH 및/또는 PSSCH 전송)의 스케줄링을 위해 DCI 포맷 5A를 제1 차량에 전송할 수 있다. 여기서, PSCCH(physical sidelink control channel)는 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 5G 물리 채널이고, PSSCH(physical sidelink shared channel)는 특정 정보를 전송하는 5G 물리 채널이다. 그리고, 제1 차량은 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 SCI 포맷 1을 PSCCH 상에서 제2 차량으로 전송한다. 그리고, 제1 차량이 특정 정보를 PSSCH 상에서 제2 차량으로 전송한다.
다음으로, 5G 네트워크가 신호 전송/수신의 자원 할당에 간접적으로 관여하는 방법에 대해 살펴본다.
제1 차량은 모드 4 전송을 위한 자원을 제1 윈도우에서 센싱한다. 그리고, 제1 차량은, 상기 센싱 결과에 기초하여 제2 윈도우에서 모드 4 전송을 위한 자원을 선택한다. 여기서, 제1 윈도우는 센싱 윈도우(sensing window)를 의미하고, 제2 윈도우는 선택 윈도우(selection window)를 의미한다. 제1 차량은 상기 선택된 자원을 기초로 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 SCI 포맷 1을 PSCCH 상에서 제2 차량으로 전송한다. 그리고, 제1 차량은 특정 정보를 PSSCH 상에서 제2 차량으로 전송한다.
앞서 살핀 5G 통신 기술은 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 명세서에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
주행
(1) 차량 외관
도 5는 본 명세서의 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 실시예에 따른 차량(10)은, 도로나 선로 위를 주행하는 수송 수단으로 정의된다. 차량(10)은, 자동차, 기차, 오토바이를 포함하는 개념이다. 차량(10)은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량등을 모두 포함하는 개념일 수 있다. 차량(10)은 개인이 소유한 차량일 수 있다. 차량(10)은, 공유형 차량일 수 있다. 차량(10)은 자율 주행 차량일 수 있다.
(2) 차량의 구성 요소
도 6은 본 명세서의 실시예에 따른 차량의 제어 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 차량(10)은, 사용자 인터페이스 장치(200), 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 운전 조작 장치(230), 메인 ECU(240), 구동 제어 장치(250), 자율 주행 장치(260), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280)를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 운전 조작 장치(230), 메인 ECU(240), 구동 제어 장치(250), 자율 주행 장치(260), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280)는 각각이 전기적 신호를 생성하고, 상호간에 전기적 신호를 교환하는 전자 장치로 구현될 수 있다.
1) 사용자 인터페이스 장치
사용자 인터페이스 장치(200)는, 차량(10)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(200)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(10)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(10)은, 사용자 인터페이스 장치(200)를 통해, UI(User Interface) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다. 사용자 인터페이스 장치(200)는, 입력 장치, 출력 장치 및 사용자 모니터링 장치를 포함할 수 있다.
2) 오브젝트 검출 장치
오브젝트 검출 장치(210)는, 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 오브젝트에 대한 정보는, 오브젝트의 존재 유무에 대한 정보, 오브젝트의 위치 정보, 차량(10)과 오브젝트와의 거리 정보 및 차량(10)과 오브젝트와의 상대 속도 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 차량(10) 외부의 오브젝트를 검출할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 차량(10) 외부의 오브젝트를 검출할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 카메라, 레이다, 라이다, 초음파 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 센서에서 생성되는 센싱 신호에 기초하여 생성된 오브젝트에 대한 데이터를 차량에 포함된 적어도 하나의 전자 장치에 제공할 수 있다.
2.1) 카메라
카메라는 영상을 이용하여 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 카메라는 적어도 하나의 렌즈, 적어도 하나의 이미지 센서 및 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
카메라는, 모노 카메라, 스테레오 카메라, AVM(Around View Monitoring) 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 카메라는, 다양한 영상 처리 알고리즘을 이용하여, 오브젝트의 위치 정보, 오브젝트와의 거리 정보 또는 오브젝트와의 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 카메라는, 획득된 영상에서, 시간에 따른 오브젝트 크기의 변화를 기초로, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 카메라는, 핀홀(pin hole) 모델, 노면 프로파일링 등을 통해, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 카메라는, 스테레오 카메라에서 획득된 스테레오 영상에서 디스패러티(disparity) 정보를 기초로 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.
카메라는, 차량 외부를 촬영하기 위해 차량에서 FOV(field of view) 확보가 가능한 위치에 장착될 수 있다. 카메라는, 차량 전방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서, 프런트 윈드 쉴드에 근접하게 배치될 수 있다. 카메라는, 프런트 범퍼 또는 라디에이터 그릴 주변에 배치될 수 있다. 카메라는, 차량 후방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서, 리어 글라스에 근접하게 배치될 수 있다. 카메라는, 리어 범퍼, 트렁크 또는 테일 게이트 주변에 배치될 수 있다. 카메라는, 차량 측방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서 사이드 윈도우 중 적어도 어느 하나에 근접하게 배치될 수 있다. 또는, 카메라는, 사이드 미러, 휀더 또는 도어 주변에 배치될 수 있다.
2.2) 레이다
레이다는 전파를 이용하여 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 레이다는, 전자파 송신부, 전자파 수신부 및 전자파 송신부 및 전자파 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 레이다는 전파 발사 원리상 펄스 레이다(Pulse Radar) 방식 또는 연속파 레이다(Continuous Wave Radar) 방식으로 구현될 수 있다. 레이다는 연속파 레이다 방식 중에서 신호 파형에 따라 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식 또는 FSK(Frequency Shift Keyong) 방식으로 구현될 수 있다. 레이다는 전자파를 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 레이다는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
2.3) 라이다
라이다는, 레이저 광을 이용하여, 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 라이다는, 광 송신부, 광 수신부 및 광 송신부 및 광 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 라이다는, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식으로 구현될 수 있다. 라이다는, 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있다. 구동식으로 구현되는 경우, 라이다는, 모터에 의해 회전되며, 차량(10) 주변의 오브젝트를 검출할 수 있다. 비구동식으로 구현되는 경우, 라이다는, 광 스티어링에 의해, 차량을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트를 검출할 수 있다. 차량(100)은 복수의 비구동식 라이다를 포함할 수 있다. 라이다는, 레이저 광 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 라이다는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
3) 통신 장치
통신 장치(220)는, 차량(10) 외부에 위치하는 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 통신 장치(220)는, 인프라(예를 들면, 서버, 방송국), 타 차량, 단말기 중 적어도 어느 하나와 신호를 교환할 수 있다. 통신 장치(220)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 통신 장치는 C-V2X(Cellular V2X) 기술을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 예를 들어, C-V2X 기술은 LTE 기반의 사이드링크 통신 및/또는 NR 기반의 사이드링크 통신을 포함할 수 있다. C-V2X와 관련된 내용은 후술한다.
예를 들어, 통신 장치는 IEEE 802.11p PHY/MAC 계층 기술과 IEEE 1609 Network/Transport 계층 기술 기반의 DSRC(Dedicated Short Range Communications) 기술 또는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 표준을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. DSRC (또는 WAVE 표준) 기술은 차량 탑재 장치 간 혹은 노변 장치와 차량 탑재 장치 간의 단거리 전용 통신을 통해 ITS(Intelligent Transport System) 서비스를 제공하기 위해 마련된 통신 규격이다. DSRC 기술은 5.9GHz 대역의 주파수를 사용할 수 있고, 3Mbps~27Mbps의 데이터 전송 속도를 가지는 통신 방식일 수 있다. IEEE 802.11p 기술은 IEEE 1609 기술과 결합되어 DSRC 기술 (혹은 WAVE 표준)을 지원할 수 있다.
본 명세서의 통신 장치는 C-V2X 기술 또는 DSRC 기술 중 어느 하나만을 이용하여 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 또는, 본 명세서의 통신 장치는 C-V2X 기술 및 DSRC 기술을 하이브리드하여 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다.
4) 운전 조작 장치
운전 조작 장치(230)는, 운전을 위한 사용자 입력을 수신하는 장치이다. 메뉴얼 모드인 경우, 차량(10)은, 운전 조작 장치(230)에 의해 제공되는 신호에 기초하여 운행될 수 있다. 운전 조작 장치(230)는, 조향 입력 장치(예를 들면, 스티어링 휠), 가속 입력 장치(예를 들면, 가속 페달) 및 브레이크 입력 장치(예를 들면, 브레이크 페달)를 포함할 수 있다.
5) 메인 ECU
메인 ECU(240)는, 차량(10) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
6) 구동 제어 장치
구동 제어 장치(250)는, 차량(10)내 각종 차량 구동 장치를 전기적으로 제어하는 장치이다. 구동 제어 장치(250)는, 파워 트레인 구동 제어 장치, 샤시 구동 제어 장치, 도어/윈도우 구동 제어 장치, 안전 장치 구동 제어 장치, 램프 구동 제어 장치 및 공조 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 파워 트레인 구동 제어 장치는, 동력원 구동 제어 장치 및 변속기 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 샤시 구동 제어 장치는, 조향 구동 제어 장치, 브레이크 구동 제어 장치 및 서스펜션 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 한편, 안전 장치 구동 제어 장치는, 안전 벨트 제어를 위한 안전 벨트 구동 제어 장치를 포함할 수 있다.
구동 제어 장치(250)는, 적어도 하나의 전자적 제어 장치(예를 들면, 제어 ECU(Electronic Control Unit))를 포함한다.
구종 제어 장치(250)는, 자율 주행 장치(260)에서 수신되는 신호에 기초하여, 차량 구동 장치를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(250)는, 자율 주행 장치(260)에서 수신되는 신호에 기초하여, 파워 트레인, 조향 장치 및 브레이크 장치를 제어할 수 있다.
7) 자율 주행 장치
자율 주행 장치(260)는, 획득된 데이터에 기초하여, 자율 주행을 위한 패스를 생성할 수 있다. 자율 주행 장치(260)는, 생성된 경로를 따라 주행하기 위한 드라이빙 플랜을 생성 할 수 있다. 자율 주행 장치(260)는, 드라이빙 플랜에 따른 차량의 움직임을 제어하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 자율 주행 장치(260)는, 생성된 신호를 구동 제어 장치(250)에 제공할 수 있다.
자율 주행 장치(260)는, 적어도 하나의 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 기능을 구현할 수 있다. ADAS는, 적응형 크루즈 컨트롤 시스템(ACC : Adaptive Cruise Control), 자동 비상 제동 시스템(AEB : Autonomous Emergency Braking), 전방 충돌 알림 시스템(FCW : Foward Collision Warning), 차선 유지 보조 시스템(LKA : Lane Keeping Assist), 차선 변경 보조 시스템(LCA : Lane Change Assist), 타겟 추종 보조 시스템(TFA : Target Following Assist), 사각 지대 감시 시스템(BSD : Blind Spot Detection), 적응형 하이빔 제어 시스템(HBA : High Beam Assist), 자동 주차 시스템(APS : Auto Parking System), 보행자 충돌 알림 시스템(PD collision warning system), 교통 신호 검출 시스템(TSR : Traffic Sign Recognition), 교통 신호 보조 시스템(TSA : Trafffic Sign Assist), 나이트 비전 시스템(NV : Night Vision), 운전자 상태 모니터링 시스템(DSM : Driver Status Monitoring) 및 교통 정체 지원 시스템(TJA : Traffic Jam Assist) 중 적어도 어느 하나를 구현할 수 있다.
자율 주행 장치(260)는, 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로의 전환 동작 또는 수동 주행 모드에서 자율 주행 모드로의 전환 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 장치(260)는, 사용자 인터페이스 장치(200)로부터 수신되는 신호에 기초하여, 차량(10)의 모드를 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환하거나 수동 주행 모드에서 자율 주행 모드로 전환할 수 있다.
8) 센싱부
센싱부(270)는, 차량의 상태를 센싱할 수 있다. 센싱부(270)는, IMU(inertial measurement unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 스티어링 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 페달 포지션 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, IMU(inertial measurement unit) 센서는, 가속도 센서, 자이로 센서, 자기 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
센싱부(270)는, 적어도 하나의 센서에서 생성되는 신호에 기초하여, 차량의 상태 데이터를 생성할 수 있다. 차량 상태 데이터는, 차량 내부에 구비된 각종 센서에서 감지된 데이터를 기초로 생성된 정보일 수 있다. 센싱부(270)는, 차량 자세 데이터, 차량 모션 데이터, 차량 요(yaw) 데이터, 차량 롤(roll) 데이터, 차량 피치(pitch) 데이터, 차량 충돌 데이터, 차량 방향 데이터, 차량 각도 데이터, 차량 속도 데이터, 차량 가속도 데이터, 차량 기울기 데이터, 차량 전진/후진 데이터, 차량의 중량 데이터, 배터리 데이터, 연료 데이터, 타이어 공기압 데이터, 차량 내부 온도 데이터, 차량 내부 습도 데이터, 스티어링 휠 회전 각도 데이터, 차량 외부 조도 데이터, 가속 페달에 가해지는 압력 데이터, 브레이크 페달에 가해지는 압력 데이터 등을 생성할 수 있다.
9) 위치 데이터 생성 장치
위치 데이터 생성 장치(280)는, 차량(10)의 위치 데이터를 생성할 수 있다. 위치 데이터 생성 장치(280)는, GPS(Global Positioning System) 및 DGPS(Differential Global Positioning System) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 위치 데이터 생성 장치(280)는, GPS 및 DGPS 중 적어도 어느 하나에서 생성되는 신호에 기초하여 차량(10)의 위치 데이터를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 위치 데이터 생성 장치(280)는, 센싱부(270)의 IMU(Inertial Measurement Unit) 및 오브젝트 검출 장치(210)의 카메라 중 적어도 어느 하나에 기초하여 위치 데이터를 보정할 수 있다. 위치 데이터 생성 장치(280)는, GNSS(Global Navigation Satellite System)로 명명될 수 있다.
차량(10)은, 내부 통신 시스템(50)을 포함할 수 있다. 차량(10)에 포함되는 복수의 전자 장치는 내부 통신 시스템(50)을 매개로 신호를 교환할 수 있다. 신호에는 데이터가 포함될 수 있다. 내부 통신 시스템(50)은, 적어도 하나의 통신 프로토콜(예를 들면, CAN, LIN, FlexRay, MOST, 이더넷)을 이용할 수 있다.
(3) 자율 주행 장치의 구성 요소
도 7은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 장치의 제어 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 자율 주행 장치(260)는, 메모리(140), 프로세서(170), 인터페이스부(180) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.
메모리(140)는, 프로세서(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 프로세서(170)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 메모리(140)는 프로세서(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 자율 주행 장치(260) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 프로세서(170)와 일체형으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는, 프로세서(170)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.
인터페이스부(180)는, 차량(10) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 장치와 유선 또는 무선으로 신호를 교환할 수 있다. 인터페이스부(280)는, 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 운전 조작 장치(230), 메인 ECU(240), 구동 제어 장치(250), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280) 중 적어도 어느 하나와 유선 또는 무선으로 신호를 교환할 수 있다. 인터페이스부(280)는, 통신 모듈, 단자, 핀, 케이블, 포트, 회로, 소자 및 장치 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
전원 공급부(190)는, 자율 주행 장치(260)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(190)는, 차량(10)에 포함된 파워 소스(예를 들면, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 자율 주행 장치(260)의 각 유닛에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(190)는, 메인 ECU(240)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 동작될 수 있다. 전원 공급부(190)는, SMPS(switched-mode power supply)를 포함할 수 있다.
프로세서(170)는, 메모리(140), 인터페이스부(280), 전원 공급부(190)와 전기적으로 연결되어 신호를 교환할 수 있다. 프로세서(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(170)는, 전원 공급부(190)로부터 제공되는 전원에 의해 구동될 수 있다. 프로세서(170)는, 전원 공급부(190)에 의해 전원이 공급되는 상태에서 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 신호를 생성하고, 신호를 제공할 수 있다.
프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 차량(10) 내 다른 전자 장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 차량(10) 내 다른 전자 장치로 제어 신호를 제공할 수 있다.
자율 주행 장치(260)는, 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. 메모리(140), 인터페이스부(180), 전원 공급부(190) 및 프로세서(170)는, 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
(4) 자율 주행 장치의 동작
도 8은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 신호 흐름도이다.
1) 수신 동작
도 8을 참조하면, 프로세서(170)는, 수신 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280) 중 적어도 어느 하나로부터, 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 오브젝트 검출 장치(210)로부터, 오브젝트 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 통신 장치(220)로부터, HD 맵 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 센싱부(270)로부터, 차량 상태 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 위치 데이터 생성 장치(280)로부터 위치 데이터를 수신할 수 있다.
2) 처리/판단 동작
프로세서(170)는, 처리/판단 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 주행 상황 정보에 기초하여, 처리/판단 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 오브젝트 데이터, HD 맵 데이터, 차량 상태 데이터 및 위치 데이터 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 처리/판단 동작을 수행할 수 있다.
2.1) 드라이빙 플랜 데이터 생성 동작
프로세서(170)는, 드라이빙 플랜 데이터(driving plan data)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(1700는, 일렉트로닉 호라이즌 데이터(Electronic Horizon Data)를 생성할 수 있다. 일렉트로닉 호라이즌 데이터는, 차량(10)이 위치한 지점에서부터 호라이즌(horizon)까지 범위 내에서의 드라이빙 플랜 데이터로 이해될 수 있다. 호라이즌은, 기 설정된 주행 경로를 기준으로, 차량(10)이 위치한 지점에서 기설정된 거리 앞의 지점으로 이해될 수 있다. 호라이즌은, 기 설정된 주행 경로를 따라 차량(10)이 위치한 지점에서부터 차량(10)이 소정 시간 이후에 도달할 수 있는 지점을 의미할 수 있다.
일렉트로닉 호라이즌 데이터는, 호라이즌 맵 데이터 및 호라이즌 패스 데이터를 포함할 수 있다.
2.1.1) 호라이즌 맵 데이터
호라이즌 맵 데이터는, 토폴로지 데이터(topology data), 도로 데이터, HD 맵 데이터 및 다이나믹 데이터(dynamic data) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 호라이즌 맵 데이터는, 복수의 레이어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 호라이즌 맵 데이터는, 토폴로지 데이터에 매칭되는 1 레이어, 도로 데이터에 매칭되는 제2 레이어, HD 맵 데이터에 매칭되는 제3 레이어 및 다이나믹 데이터에 매칭되는 제4 레이어를 포함할 수 있다. 호라이즌 맵 데이터는, 스태이틱 오브젝트(static object) 데이터를 더 포함할 수 있다.
토폴로지 데이터는, 도로 중심을 연결해 만든 지도로 설명될 수 있다. 토폴로지 데이터는, 차량의 위치를 대략적으로 표시하기에 알맞으며, 주로 운전자를 위한 내비게이션에서 사용하는 데이터의 형태일 수 있다. 토폴로지 데이터는, 차로에 대한 정보가 제외된 도로 정보에 대한 데이터로 이해될 수 있다. 토폴로지 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 토폴로지 데이터는, 차량(10)에 구비된 적어도 하나의 메모리에 저장된 데이터에 기초할 수 있다.
도로 데이터는, 도로의 경사 데이터, 도로의 곡률 데이터, 도로의 제한 속도 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도로 데이터는, 추월 금지 구간 데이터를 더 포함할 수 있다. 도로 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초할 수 있다. 도로 데이터는, 오브젝트 검출 장치(210)에서 생성된 데이터에 기초할 수 있다.
HD 맵 데이터는, 도로의 상세한 차선 단위의 토폴로지 정보, 각 차선의 연결 정보, 차량의 로컬라이제이션(localization)을 위한 특징 정보(예를 들면, 교통 표지판, Lane Marking/속성, Road furniture 등)를 포함할 수 있다. HD 맵 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초할 수 있다.
다이나믹 데이터는, 도로상에서 발생될 수 있는 다양한 동적 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 다이나믹 데이터는, 공사 정보, 가변 속도 차로 정보, 노면 상태 정보, 트래픽 정보, 무빙 오브젝트 정보 등을 포함할 수 있다. 다이나믹 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초할 수 있다. 다이나믹 데이터는, 오브젝트 검출 장치(210)에서 생성된 데이터에 기초할 수 있다.
프로세서(170)는, 차량(10)이 위치한 지점에서부터 호라이즌까지 범위 내에서의 맵 데이터를 제공할 수 있다.
2.1.2) 호라이즌 패스 데이터
호라이즌 패스 데이터는, 차량(10)이 위치한 지점에서부터 호라이즌까지의 범위 내에서 차량(10)이 취할 수 있는 궤도로 설명될 수 있다. 호라이즌 패스 데이터는, 디시전 포인트(decision point)(예를 들면, 갈림길, 분기점, 교차로 등)에서 어느 하나의 도로를 선택할 상대 확률을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 상대 확률은, 최종 목적지까지 도착하는데 걸리는 시간에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들면, 디시전 포인트에서, 제1 도로를 선택하는 경우 제2 도로를 선택하는 경우보다 최종 목적지에 도착하는데 걸리는 시간이 더 작은 경우, 제1 도로를 선택할 확률은 제2 도로를 선택할 확률보다 더 높게 계산될 수 있다.
호라이즌 패스 데이터는, 메인 패스와 서브 패스를 포함할 수 있다. 메인 패스는, 선택될 상대적 확률이 높은 도로들을 연결한 궤도로 이해될 수 있다. 서브 패스는, 메인 패스 상의 적어도 하나의 디시전 포인트에서 분기될 수 있다. 서브 패스는, 메인 패스 상의 적어도 하나의 디시전 포인트에서 선택될 상대적 확률이 낮은 적어도 어느 하나의 도로를 연결한 궤도로 이해될 수 있다.
3) 제어 신호 생성 동작
프로세서(170)는, 제어 신호 생성 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 일렉트로닉 호라이즌 데이터에 기초하여, 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 일렉트로닉 호라이즌 데이터에 기초하여, 파워트레인 제어 신호, 브라이크 장치 제어 신호 및 스티어링 장치 제어 신호 중 적어도 어느 하나를 생성할 수 있다.
프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 생성된 제어 신호를 구동 제어 장치(250)에 전송할 수 있다. 구동 제어 장치(250)는, 파워 트레인(251), 브레이크 장치(252) 및 스티어링 장치(253) 중 적어도 어느 하나에 제어 신호를 전송할 수 있다.
자율 주행 차량 이용 시나리오
도 9는 본 명세서의 실시예에 따라 사용자의 이용 시나리오를 설명하는데 참조되는 도면이다.
1) 목적지 예측 시나리오
제1 시나리오(S111)는, 사용자의 목적지 예측 시나리오이다. 사용자 단말기는 캐빈 시스템(300)과 연동 가능한 애플리케이션을 설치할 수 있다. 사용자 단말기는, 애플리케이션을 통해, 사용자의 컨텍스트추얼 정보(user's contextual information)를 기초로, 사용자의 목적지를 예측할 수 있다. 사용자 단말기는, 애플리케이션을 통해, 캐빈 내의 빈자리 정보를 제공할 수 있다.
2) 캐빈 인테리어 레이아웃 준비 시나리오
제2 시나리오(S112)는, 캐빈 인테리어 레이아웃 준비 시나리오이다. 캐빈 시스템(300)은, 차량(300) 외부에 위치하는 사용자에 대한 데이터를 획득하기 위한 스캐닝 장치를 더 포함할 수 있다. 스캐닝 장치는, 사용자를 스캐닝하여, 사용자의 신체 데이터 및 수하물 데이터를 획득할 수 있다. 사용자의 신체 데이터 및 수하물 데이터는, 레이아웃을 설정하는데 이용될 수 있다. 사용자의 신체 데이터는, 사용자 인증에 이용될 수 있다. 스캐닝 장치는, 적어도 하나의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는, 가시광 대역 또는 적외선 대역의 광을 이용하여 사용자 이미지를 획득할 수 있다.
시트 시스템(360)은, 사용자의 신체 데이터 및 수하물 데이터 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 캐빈 내 레이아웃을 설정할 수 있다. 예를 들면, 시트 시스템(360)은, 수하물 적재 공간 또는 카시트 설치 공간을 마련할 수 있다.
3) 사용자 환영 시나리오
제3 시나리오(S113)는, 사용자 환영 시나리오이다. 캐빈 시스템(300)은, 적어도 하나의 가이드 라이트를 더 포함할 수 있다. 가이드 라이트는, 캐빈 내 바닥에 배치될 수 있다. 캐빈 시스템(300)은, 사용자의 탑승이 감지되는 경우, 복수의 시트 중 기 설정된 시트에 사용자가 착석하도록 가이드 라이트를 출력할 수 있다. 예를 들면, 메인 컨트롤러(370)는, 오픈된 도어에서부터 기 설정된 사용자 시트까지 시간에 따른 복수의 광원에 대한 순차 점등을 통해, 무빙 라이트를 구현할 수 있다.
4) 시트 조절 서비스 시나리오
제4 시나리오(S114)는, 시트 조절 서비스 시나리오이다. 시트 시스템(360)은, 획득된 신체 정보에 기초하여, 사용자와 매칭되는 시트의 적어도 하나의 요소를 조절할 수 있다.
5) 개인 컨텐츠 제공 시나리오
제5 시나리오(S115)는, 개인 컨텐츠 제공 시나리오이다. 디스플레이 시스템(350)은, 입력 장치(310) 또는 통신 장치(330)를 통해, 사용자 개인 데이터를 수신할 수 있다. 디스플레이 시스템(350)은, 사용자 개인 데이터에 대응되는 컨텐츠를 제공할 수 있다.
6) 상품 제공 시나리오
제6 시나리오(S116)는, 상품 제공 시나리오이다. 카고 시스템(355)은, 입력 장치(310) 또는 통신 장치(330)를 통해, 사용자 데이터를 수신할 수 있다. 사용자 데이터는, 사용자의 선호도 데이터 및 사용자의 목적지 데이터 등을 포함할 수 있다. 카고 시스템(355)은, 사용자 데이터에 기초하여, 상품을 제공할 수 있다.
7) 페이먼트 시나리오
제7 시나리오(S117)는, 페이먼트 시나리오이다. 페이먼트 시스템(365)은, 입력 장치(310), 통신 장치(330) 및 카고 시스템(355) 중 적어도 어느 하나로부터 가격 산정을 위한 데이터를 수신할 수 있다. 페이먼트 시스템(365)은, 수신된 데이터에 기초하여, 사용자의 차량 이용 가격을 산정할 수 있다. 페이먼트 시스템(365)은, 산정된 가격으로 사용자(예를 들면, 사용자의 이동 단말기)에 요금 지불을 요청할 수 있다.
8) 사용자의 디스플레이 시스템 제어 시나리오
제8 시나리오(S118)는, 사용자의 디스플레이 시스템 제어 시나리오이다. 입력 장치(310)는, 적어도 어느 하나의 형태로 이루어진 사용자 입력을 수신하여, 전기적 신호로 전환할 수 있다. 디스플레이 시스템(350)은, 전기적 신호에 기초하여, 표시되는 컨텐츠를 제어할 수 있다.
9) AI 에이전트 시나리오
제9 시나리오(S119)는, 복수의 사용자를 위한 멀티 채널 인공지능(artificial intelligence, AI) 에이전트 시나리오이다. 인공 지능 에이전트(372)는, 복수의 사용자 별로 사용자 입력을 구분할 수 있다. 인공 지능 에이전트(372)는, 복수의 사용자 개별 사용자 입력이 전환된 전기적 신호에 기초하여, 디스플레이 시스템(350), 카고 시스템(355), 시트 시스템(360) 및 페이먼트 시스템(365) 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
10) 복수 사용자를 위한 멀티미디어 컨텐츠 제공 시나리오
제10 시나리오(S120)는, 복수의 사용자를 대상으로 하는 멀티미디어 컨텐츠 제공 시나리오이다. 디스플레이 시스템(350)은, 모든 사용자가 함께 시청할 수 있는 컨텐츠를 제공할 수 있다. 이경우, 디스플레이 시스템(350)은, 시트별로 구비된 스피커를 통해, 동일한 사운드를 복수의 사용자 개별적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 시스템(350)은, 복수의 사용자가 개별적으로 시청할 수 있는 컨텐츠를 제공할 수 있다. 이경우, 디스플레이 시스템(350)는, 시트별로 구비된 스피커를 통해, 개별적 사운드를 제공할 수 있다.
11) 사용자 안전 확보 시나리오
제11 시나리오(S121)는, 사용자 안전 확보 시나리오이다. 사용자에게 위협이되는 차량 주변 오브젝트 정보를 획득하는 경우, 메인 컨트롤러(370)는, 디스플레이 시스템(350)을 통해, 차량 주변 오브젝트에 대한 알람이 출력되도록 제어할 수 있다.
12) 소지품 분실 예방 시나리오
제12 시나리오(S122)는, 사용자의 소지품 분실 예방 시나리오이다. 메인 컨트롤러(370)는, 입력 장치(310)를 통해, 사용자의 소지품에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 메인 컨트롤러(370)는, 입력 장치(310)를 통해, 사용자의 움직임 데이터를 획득할 수 있다. 메인 컨트롤러(370)는, 소지품에 대한 데이터 및 움직임 데이터에 기초하여, 사용자가 소지품을 두고 하차하는지 여부를 판단할 수 있다. 메인 컨트롤러(370)는, 디스플레이 시스템(350)을 통해, 소지품에 관한 알람이 출력되도록 제어할 수 있다.
13) 하차 리포트 시나리오
제13 시나리오(S123)는, 하차 리포트 시나리오이다. 메인 컨트롤러(370)는, 입력 장치(310)를 통해, 사용자의 하차 데이터를 수신할 수 있다. 사용자 하차 이후, 메인 컨트롤러(370)는, 통신 장치(330)를 통해, 사용자의 이동 단말기에 하차에 따른 리포트 데이터를 제공할 수 있다. 리포트 데이터는, 차량(10) 전체 이용 요금 데이터를 포함할 수 있다.
V2X (Vehicle-to-Everything)
도 10는 본 명세서가 적용될 수 있는 V2X 통신의 예시이다.
V2X 통신은 차량 사이의 통신(communication between vehicles)을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 UE 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to-network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.
V2X 통신은 V2X 사이드링크 또는 NR V2X와 동일한 의미를 나타내거나 또는 V2X 사이드링크 또는 NR V2X를 포함하는 보다 넓은 의미를 나타낼 수 있다.
V2X 통신은 예를 들어, 전방 충돌 경고, 자동 주차 시스템, 협력 조정형 크루즈 컨트롤(Cooperative adaptive cruise control: CACC), 제어 상실 경고, 교통행렬 경고, 교통 취약자 안전 경고, 긴급 차량 경보, 굽은 도로 주행 시 속도 경고, 트래픽 흐름 제어 등 다양한 서비스에 적용 가능하다.
V2X 통신은 PC5 인터페이스 및/또는 Uu 인터페이스를 통해 제공될 수 있다.이 경우, V2X 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에는, 상기 차량과 모든 개체들 간의 통신을 지원하기 위한 특정 네트워크 개체(network entity)들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크 개체는, BS(eNB), RSU(road side unit), UE, 또는 어플리케이션 서버(application server)(예, 교통 안전 서버(traffic safety server)) 등일 수 있다.
또한, V2X 통신을 수행하는 UE는, 일반적인 휴대용 UE(handheld UE)뿐만 아니라, 차량 UE(V-UE(Vehicle UE)), 보행자 UE(pedestrian UE), BS 타입(eNB type)의 RSU, 또는 UE 타입(UE type)의 RSU, 통신 모듈을 구비한 로봇 등을 의미할 수 있다.
V2X 통신은 UE들 간에 직접 수행되거나, 상기 네트워크 개체(들)를 통해 수행될 수 있다. 이러한 V2X 통신의 수행 방식에 따라 V2X 동작 모드가 구분될 수 있다.
V2X 통신은, 사업자(operator) 또는 제3자가 V2X가 지원되는 지역 내에서 UE 식별자를 트랙킹할 수 없도록, V2X 어플리케이션의 사용 시에 UE의 익명성(pseudonymity) 및 개인보호(privacy)를 지원할 것이 요구된다.
V2X 통신에서 자주 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.
- RSU (Road Side Unit): RSU는 V2I 서비스를 사용하여 이동 차량과 전송/수신할 수 있는 V2X 서비스 가능 장치이다. 또한, RSU는 V2X 어플리케이션을 지원하는 고정 인프라 엔터티로서, V2X 어플리케이션을 지원하는 다른 엔터티와 메시지를 교환할 수 있다. RSU는 기존 ITS 스펙에서 자주 사용되는 용어이며, 3GPP 스펙에 이 용어를 도입한 이유는 ITS 산업에서 문서를 더 쉽게 읽을 수 있도록 하기 위해서이다. RSU는 V2X 어플리케이션 로직을 BS(BS-타입 RSU라고 함) 또는 UE(UE-타입 RSU라고 함)의 기능과 결합하는 논리적 엔티티이다.
- V2I 서비스: V2X 서비스의 일 타입으로, 한 쪽은 차량(vehicle)이고 다른 쪽은 기반시설(infrastructure)에 속하는 엔티티.
- V2P 서비스: V2X 서비스의 일 타입으로, 한 쪽은 차량이고, 다른 쪽은 개인이 휴대하는 기기(예, 보행자, 자전거 타는 사람, 운전자 또는 동승자가 휴대하는 휴대용 UE).
- V2X 서비스: 차량에 전송 또는 수신 장치가 관계된 3GPP 통신 서비스 타입.
- V2X 가능(enabled) UE: V2X 서비스를 지원하는 UE.
- V2V 서비스: V2X 서비스의 타입으로, 통신의 양쪽 모두 차량이다.
- V2V 통신 범위: V2V 서비스에 참여하는 두 차량 간의 직접 통신 범위.
V2X(Vehicle-to-Everything)라고 불리는 V2X 어플리케이션은 살핀 것처럼, (1) 차량 대 차량 (V2V), (2) 차량 대 인프라 (V2I), (3) 차량 대 네트워크 (V2N), (4) 차량 대 보행자 (V2P)의 4가지 타입이 있다.
도 11은 V2X가 사용되는 사이드링크에서의 자원 할당 방법을 예시한다.
사이드링크에서는 도 11(a)와 같이 서로 다른 사이드링크 제어 채널(physical sidelink control channel, PSCCH)들이 주파수 도메인에서 이격되어 할당되고 서로 다른 사이드링크 공유 채널(physical sidelink shared channel, PSSCH)들이 이격되어 할당될 수 있다. 또는, 도 11(b)와 같이 서로 다른 PSCCH들이 주파수 도메인에서 연속하여 할당되고, PSSCH들도 주파수 도메인에서 연속하여 할당될 수도 있다.
NR V2X
3GPP 릴리즈 14 및 15 동안 자동차 산업으로 3GPP 플랫폼을 확장하기 위해, LTE에서 V2V 및 V2X 서비스에 대한 지원이 소개되었다.
개선된(enhanced) V2X 사용 예(use case)에 대한 지원을 위한 요구사항(requirement)들은 크게 4개의 사용 예 그룹들로 정리된다.
(1) 차량 플래투닝 (vehicle Platooning)은 차량들이 함께 움직이는 플래툰(platoon)을 동적으로 형성할 수 있게 한다. 플래툰의 모든 차량은 이 플래툰을 관리하기 위해 선두 차량으로부터 정보를 얻는다. 이러한 정보는 차량이 정상 방향보다 조화롭게 운전되고, 같은 방향으로 가고 함께 운행할 수 있게 한다.
(2) 확장된 센서(extended sensor)들은 차량, 도로 사이트 유닛(road site unit), 보행자 장치(pedestrian device) 및 V2X 어플리케이션 서버에서 로컬 센서 또는 동영상 이미지(live video image)를 통해 수집된 원시(raw) 또는 처리된 데이터를 교환할 수 있게 한다. 차량은 자신의 센서가 감지할 수 있는 것 이상으로 환경에 대한 인식을 높일 수 있으며, 지역 상황을 보다 광범위하고 총체적으로 파악할 수 있다. 높은 데이터 전송 레이트가 주요 특징 중 하나이다.
(3) 진화된 운전(advanced driving)은 반-자동 또는 완전-자동 운전을 가능하게 한다. 각 차량 및/또는 RSU는 로컬 센서에서 얻은 자체 인식 데이터를 근접 차량과 공유하고, 차량이 궤도(trajectory) 또는 기동(manoeuvre)을 동기화 및 조정할 수 있게 한다. 각 차량은 근접 운전 차량과 운전 의도를 공유한다.
(4) 원격 운전(remote driving)은 원격 운전자 또는 V2X 어플리케이션이 스스로 또는 위험한 환경에 있는 원격 차량으로 주행할 수 없는 승객을 위해 원격 차량을 운전할 수 있게 한다. 변동이 제한적이고, 대중 교통과 같이 경로를 예측할 수 있는 경우, 클라우드 컴퓨팅을 기반으로 한 운전을 사용할 수 있다. 높은 신뢰성과 낮은 대기 시간이 주요 요구 사항이다.
앞서 살핀 5G 통신 기술은 후술할 본 명세서에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 명세서에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
도 12는 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12에 도시된 자율 주행 차량의 제어 방법은 도 1의 제1 통신 장치(910), 제2 통신 장치(920), 도 3의 Autonomous Vehicle, 도 4의 Autonomous Vehicle 1, Autonomous Vehicle 2, 도 5 및 도 6의 차량(10), 자율 주행 장치(260), 도 7 및 도 8의 프로세서(170) 또는 도 10의 Vehicle에 의해 수행될 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해 자율 주행 차량이 본 명세서의 자율 주행 차량의 제어 방법을 수행하는 것으로 설명하겠으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 이와 관련하여, 분산 안테나 시스템을 구비하는 임의의 전자 기기(electronic device)가 본 명세서의 전자 기기의 제어 방법을 수행할 수 있다. 일 예로, 분산 안테나 시스템을 구비하는 임의의 이동 단말기(mobile terminal) 또는 사용자 단말(user equipment, UE)이 본 명세서의 이동 단말기의 제어 방법을 수행할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 제어 방법(S100)은 S110 단계 내지 S190 단계를 포함하며, 상세한 설명은 하기와 같다. 여기서, 자율 주행 차량은 기지국으로부터 데이터를 수신하기 위한 복수의 분산 유닛들 및 복수의 분산 유닛들을 제어하기 위한 중앙 유닛을 포함할 수 있다.
먼저, 자율 주행 차량은 중앙 유닛의 클록을 초기화할 수 있다(S110). 즉, 전원 ON된 이후, 자율 주행 차량은 중앙 유닛에 포함된 클록을 미리 설정된 값으로 초기화할 수 있다. 즉, 자율 주행 차량은 중앙 유닛의 클록에 초기 클록을 적용할 수 있다. 즉, 자율 주행 차량은 중앙 유닛의 클록에 초기 클록을 설정할 수 있다.
이어서, 자율 주행 차량은 중앙 유닛에 적용/설정된 초기 클록을 복수의 분산 유닛들의 클록에 적용할 수 있다(S130). 즉, 자율 주행 차량은 중앙 유닛에 적용/설정된 초기 클록을 복수의 분산 유닛들로 전송할 수 있고, 각 분산 유닛은 중앙 유닛으로부터 전송된 초기 클록을 각 분산 유닛에 포함된 클록에 적용할 수 있다.
그 다음, 자율 주행 차량은 초기 클록이 적용된 복수의 분산 유닛들을 통해 기지국으로부터 데이터를 수신할 수 있다(S150). 즉, 자율 주행 차량은 초기 클록이 적용/설정된 복수의 분산 유닛들 각각에 포함된 복수의 안테나들을 이용하여 외부의 통신 장치인 기지국으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, 기지국의 클록과 복수의 분산 유닛들의 클록은 동기화되지 않은 상태일 수 있다. 또한, 기지국의 클록과 중앙 유닛의 클록은 동기화되지 않은 상태일 수 있다. 즉, 자율 주행 차량의 복수의 클록들(중앙 유닛의 클록과 복수의 분산 유닛들의 클록)은 초기 클록으로 동기화되어 있으나, 자율 주행 차량의 복수의 클록들과 기지국의 클록은 동기화되지 않은 상태일 수 있다.
이어서, 자율 주행 차량은 복수의 분산 유닛들을 통해 수신된 기지국 데이터에 기반하여 중앙 유닛의 클록을 기지국의 클록과 동기화할 수 있다(S170). 여기서, 자율 주행 차량은 기지국 데이터를 이용하여 기지국과 자율 주행 차량 사이의 주파수 오프셋을 획득하고, 주파수 오프셋을 이용하여 기지국의 클록을 획득할 수 있으며, 기지국의 클록을 자율 주행 차량의 중앙 유닛의 클록에 적용할 수 있다.
그 다음, 자율 주행 차량은 기지국의 클록과 동기화된 중앙 유닛의 클록을 복수의 분산 유닛들의 클록에 적용할 수 있다(S190). 즉, 중앙 유닛은 기지국의 클록과 동기화된 중앙 유닛의 클록을 각 분산 유닛으로 전송하고, 각 분산 유닛은 전송된 중앙 유닛의 클록을 각 분산 유닛의 클록에 적용할 수 있다.
그 다음, 자율 주행 차량은 각각의 분산 유닛에서 중앙 유닛으로 RF 경로 별로 RF 신호를 전달할 수 있다(S210). 이에 따라, 중앙 유닛은 각각의 분산 유닛에서 수신된 RF 신호를 기저 대역 모뎀으로 전달할 수 있다. 따라서, 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산할 수 있다(S230). 기저 대역 모뎀은 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다(S240).
그 다음, 자율 주행 차량은 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단할 수 있다(S250). 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다(S260). 반면에, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 중앙 유닛의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달할 수 있다(S190).
도 13은 본 명세서의 실시예에 따른 중앙 유닛의 예를 도시한다.
자율 주행 차량에서 셀룰러 통신을 위한 시스템을 설치하는 경우, 각각 안테나를 포함하는 복수의 유닛들을 분산시킴으로써, 무선 통신의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
복수의 분산 유닛(분산 안테나)들을 구현한 셀룰러 통신 시스템(자율 주행 시스템)은 구현 위치에 따라 1개의 중앙 유닛(Central Unit, CU)과 복수의 분산 유닛(Distributed Unit, DU)을 포함할 수 있다.
여기서, 분산 유닛은 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 신호를 송수신하는 안테나 및 안테나와 연결된 부가적인 회로로 구성된다. 여기서, 중앙 유닛은 디지털 기저대역 모뎀(Digital Baseband Modem, 기저대역 모뎀 제어부) 및 이와 연결된 부가적인 회로로 구성된다. 예를 들어, 분산 유닛의 안테나 및 중앙 유닛의 디지털 기저대역 모델을 제외하고는, 통신 시스템의 구현 목적에 따라 다양한 구현 방법이 적용될 수 있다.
여기서, 자율 주행 차량은 송수신 음영 지역이 최소화되도록 하는 N개의 분산 유닛으로 구성될 수 있으며, 각각의 분산 유닛은 분산된 위치에 존재할 수 있다. 중앙 유닛 내의 디지털 기저대역 모뎀은 송수신 회로의 구현 비용을 고려하여 M개의 무선 주파수 경로(RF Path)를 지원할 수 있으며, 여기서 N >= M이다.
도 13 내지 도 16에서는 분산 유닛의 개수와 무선 주파수 경로의 수를 최소한으로 구성하면서, 최대의 무선 통신 성능 및 안정성을 달성하도록 하는 자율 주행 차량의 구조가 제안된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 자율 주행 차량의 중앙 유닛(Central Unit, CU)(1300)은 DU 경로 인터페이스(1310), CU 경로 인터페이스(1320) 및 기저대역 모뎀 제어부(1330)를 포함할 수 있다. 여기서, DU 경로 인터페이스, CU 경로 인터페이스 및 기저대역 모뎀 제어부는 서로 정상적인 데이터의 송수신을 위해 서로 동작 클록이 동기화되어야 한다. 또한, 자율 주행 차량(또는 단말)의 클록은 기지국의 클록과 동기화되어야 한다. 즉, 자율 주행 차량은 기지국과 클록 동기화를 수행한 후에, 데이터를 정상적으로 송신 및 수신할 수 있다.
DU 경로 인터페이스는 분산 유닛과 인터페이스 신호를 송수신하는 직렬-병렬 변환부(1311, 1312)를 포함할 수 있다. 또한, DU 경로 인터페이스는 기저대역 모뎀 제어부로부터 CU 경로 인터페이스를 통해 전달된 전송 데이터를 다중화하는 다중화부(1313)를 포함할 수 있다.
CU 경로 인터페이스는 DU 경로 인터페이스를 통해 전달된 수신 데이터를 다중화하는 다중화부(1321)를 포함할 수 있다. 또한, CU 경로 인터페이스는 다중화부에 의해 다중화된 수신 데이터를 디프레임(Deframe)화 하는 CU 디프레이머(1322)를 포함할 수 있다. 또한, CU 경로 인터페이스는 CU 디프레이머로부터 전달된 수신 데이터에 기반하여 클록을 기지국의 클록과 동기화하는 CU 클록(1323)(또는 CU 데이터 복구 블록)을 포함할 수 있다. 또한, CU 경로 인터페이스는 기저대역 모뎀 제어부로부터 전달된 전송 데이터 및 안테나 제어 신호를 프레임화 하는 CU 프레이머(1324)를 포함할 수 있다.
기저대역 모뎀 제어부는 CU 경로 인터페이스로부터 수신 데이터 및 수신 상태를 수신할 수 있다. 기저대역 모뎀 제어부는 전송 데이터 및 안테나 제어 신호를 CU 경로 인터페이스 및 DU 경로 인터페이스를 통해 DU로 전송할 수 있다.
도 14는 본 명세서의 실시예에 따른 통신 모듈의 하나의 예를 도시한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 통신 모듈은 중앙 유닛(1420) 및 N개의 분산 유닛(1410)들을 포함할 수 있다. 여기서, 중앙 유닛과 N개의 분산 유닛으로 구성된 통신 모듈은 앞서 설명한 도 1의 Tx Processor(912), Rx Processor(913), Tx/Rx RF Module(915) 및 안테나(916), Tx Processor(922), Rx Processor(923), Tx/Rx RF Module(925) 및 안테나(926) 중 적어도 하나의 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 통신 모듈은 도 6 및 도 7의 통신 장치(220)가 될 수 있다. 특히, 각 분산 유닛은 도 1의 안테나들을 포함할 수 있다.
중앙 유닛은 N개의 분산 유닛들(1411) 각각과 인터페이스를 교환하는 N개의 DU 경로 인터페이스(1421)(DU Path #1, DU Path #2, ??, DU Path #N)를 포함할 수 있다. 각각의 DU 경로 인터페이스는 각 분산 유닛과 직렬로 연결될 수 있으며, 각각의 DU 경로 인터페이스를 병렬로 연결될 수 있다.
중앙 유닛은 N개의 DU 경로 인터페이스로부터 전송 데이터 및/또는 수신 데이터를 송수신하는 M개의 CU 경로 인터페이스(1422)(CU Path #1, CU Path #2, ??, CU Path #M)를 포함할 수 있다. 각 CU 경로 인터페이스는 기저대역 모뎀(1423)으로부터 전송 데이터를 전달받아 DU 경로 인터페이스를 통해 분산 유닛들로 전송하고, 분산 유닛들로부터 DU 경로 인터페이스를 통해 수신 데이터를 전달받아 기저대역 모뎀(1423)으로 전송할 수 있다.
여기서, 각 분산 유닛은 안테나(RF)를 포함할 수 있으며, 각 안테나의 클록은 VC-TCXO(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)로부터 공급받을 수 있다. 여기서, VC-TCXO는 안테나 또는 기저대역 모뎀으로부터의 제어 신호에 기반하여 기지국의 동작 클록과 동기화될 수 있다.
도 14는 분산 안테나 구조를 나타내는 통신 모듈의 블록도이다. 분산 안테나 시스템에 해당하는 전체 시스템은 1개의 CU와 N개의 DU로 구성될 수 있다. 분산안테나 시스템에서 RF-DU, CU-기저대역 모뎀으로 구성되는 각 블록은 서로 정상적인 데이터 송신/수신을 위해 서로 동작 클록이 공유되어야 한다. 그리고, 단말은 기지국의 동작 클록과 동기화될 필요가 있고, 본 명세서에서는 단말과 기지국의 동작 클록 동기화 방법을 제안하고자 한다. 본 명세서에서 제안된 시스템은 CU 내에 전체 시스템 동작을 위한 클록이 VCXO에 의해 생성되고 VCXO는 기저 대역 모뎀에서 제어될 수 있다. CU와 DU는 고속 직력 통신 인터페이스(High Speed Serial Interface)로 연결되고 이러한 인터페이스를 통해 RF Data, Control Data와 Clock 정보를 교환할 수 있다. 기지국과 정상적인 데이터 송신/수신을 위하여, 단말은 동작 클록을 기지국의 클록에 동기화할 필요가 있다. 동기화된 클록을 기반으로 RF 블록이 동작하면 데이터를 정상적으로 수신 및 송신할 수 있다. 또한 동기화된 클록을 기반으로 RF 블록이 동작하면 데이터 수신 성능을 향상시킬 수 있다.
도 15는 본 명세서의 실시예에 따른 통신 모듈의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 통신 모듈(1500)은 중앙 유닛 및 분산 유닛을 포함할 수 있으며, 중앙 유닛 및 분산 유닛은 안테나(1501), 제어부(1502) 및 클록(1503)을 포함할 수 있다.
먼저, 안테나는 외부의 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 제어부로 전달할 수 있다. 여기서, 안테나는 분산 유닛에 포함될 수 있다.
제어부는 클록을 초기화하거나, 수신된 데이터에 기반하여 클록을 제어할 수 있다. 여기서, 제어부는 중앙 유닛에 포함될 수 있다.
클록은 제어부의 제어 신호에 따라 클록값을 변경/설정하고, 변경/설정된 클록값을 안테나에 제공할 수 있다. 여기서, 클록은 중앙 유닛 및 분산 유닛에 모두 포함될 수 있다.
도 16은 본 명세서의 실시예에 따른 통신 모듈의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 자율 주행 차량의 통신 모듈은 중앙 유닛(1630) 및 제1 분산 유닛(제1 DU)(1610) 및 제2 분산 유닛(제2 DU)(1620)을 포함할 수 있다.
중앙 유닛의 CU I/F 인터페이스(1633)는 각 분산 유닛으로부터 전달된 기지국 데이터를 기저대역 모뎀 제어부(1631)로 전달할 수 있다.
중앙 유닛의 기저대역 모뎀 제어부는 VC-TXCO CU 클록(1632)을 초기화할 수 있다. 기저대역 모뎀 제어부는 각 분산 유닛으로부터 CU I/F 인터페이스를 통해 전달된 기지국 데이터를 이용하여 VC-TXCO CU 클록을 기지국의 클록으로 동기화할 수 있다.
중앙 유닛의 기저대역 모뎀 제어부는 기지국의 클록과 관련된 정보를 CU I/F 인터페이스를 통해 각 분산 유닛으로 전송할 수 있다.
중앙 유닛의 VC-TXCO CU 클록(1632)은 적용된 클록을 CU I/F 인터페이스에 제공할 수 있다.
각 분산 유닛의 DU I/F 인터페이스(1611, 1621)는 전달된 기지국의 클록값을 VC-TXCO DU 클록(1612, 1622)에 적용할 수 있다.
각 분산 유닛의 VC-TXCO DU 클록은 적용된 클록을 각 분산 유닛의 DU 안테나(1613, 1623)에 제공할 수 있다.
각 분산 유닛의 DU 안테나는 기지국과 동기화된 클록에 따라 기지국 데이터를 수신할 수 있다.
여기서, DU I/F 인터페이스와 CU I/F 인터페이스는 고속 시리얼 인터페이스(High Speed Serial Interface)로 연결될 수 있다. 예를 들어, 고속 시리얼 인터페이스는 10GbE Ethernet이 될 수 있다. 10GbE Ethernet interface는 Packet 기반의 통신을 하기 때문에 기지국 데이터 및 클록 관련 정보를 패킷에 맵핑하는 것이 용이하다. 또한, 해당 인터페이스는 데이터의 복구 및 클록의 복구가 용이하다. 중앙 유닛은 VC-TCXO CU 클록에서 생성된 10GbE 인터페이스의 기준 클록으로 이용하여 각 분산 유닛으로 전송할 수 있다. 각 분산 유닛에서는 10GbE 인터페이스에서 수신된 클록 정보를 이용하여 분산 유닛 내의 VC-TCXO DU 클록을 중앙 유닛의 클록에 동기화되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 중앙 유닛은 고속 시리얼 인터페이스에 데이터와 클록 관련 정보를 함께 전송할 수 있는 프로토콜을 정의하고, 정의된 프로토콜에 기반하여 데이터 및 클록 관련 정보를 분산 유닛으로 전송할 수 있다. 시스템 구성 상 각 중앙 유닛에는 다수의 분산 유닛이 연결될 수 있고, 중앙 유닛의 기저대역 모뎀 제어부는 다수의 분산 유닛으로부터 수신되는 데이터 신호 중 일부를 선택하며, 선택된 신호를 분석하여 기지국과의 클록 오프셋을 계산할 수 있다. 그 다음, 기저대역 모뎀 제어부는 계산된 클록 오프셋만큼을 중앙 유닛에 포함된 VC-TCXO CU 클록을 조정하고, 중앙 유닛의 클록은 CU I/F 인터페이스 및 DU I/F 인터페이스를 통해 각 분산 유닛으로 전달될 수 있다.
본 명세서에서 제시되는 분산안테나 시스템은 CU 내에 전체 시스템 동작을 위한 클록이 VCXO에 의해 생성되고 VCXO는 기저대역 모뎀(1631)에서 제어한다. CU와 DU는 고속 직렬 인터페이스(High Speed Serial Interface)(DU I/F)로 연결되고 이러한 인터페이스를 통해 RF Data, Control Data 와 Clock 정보를 교환할 수 있다. 본 명세서에서 제시된 시스템은 CU와 DU 사이의 고속 직렬 인터페이스로 10GbE Ethernet을 사용할 수 있다. Ethernet 인터페이스는 패킷 기반의 통신을 하기 때문에 RF 데이터와 control 데이터를 패킷에 매핑하는 것이 용이할 수 있다. 이와 관련하여, Ethernet 인터페이스는 데이터 및 클록의 복구가 용이하기 때문이다.
CU는 VCXO에서 생성된 10GbE Interface의 기준 클록으로 사용해서 DU에 데이터를 전송할 수 있다. 또한, DU에서는 10GbE Interface에서 수신된 클록 정보를 이용하여 DU 내의 자체 VCXO를 제어해 CU의 클록에 동기화되도록 제어한다. 응용에 따라, 고속 직렬 인터페이스에 데이터와 클록 정보를 모두 전송할 수 있는 다양한 프로토콜을 정의하여 사용할 수 있다. 시스템 구성 상 각 CU에는 다수의 DU가 연결될 수 있다. 또한, 기저 대역 모뎀에서는 다수의 DU로부터 수신되는 RF 신호를 선택하여 신호를 분석해 기지국과의 클록 오프셋을 계산할 수 있다. 계산된 클록 오프셋만큼 CU 내의 VCXO를 조정하고 CU 클록 정보는 CU-DU간의 인터페이스를 통해 각 DU로 전달되어 RF 블록의 동작 클록 주파수가 기지국의 동작 클록과 동기화되게 된다.
전술한 클록 동기화 방법을 수행하기 위하여, 도 16을 참조하면, 제1 분산 유닛(제1 DU)(1610), 제2 분산 유닛(제2 DU)(1620) 및 중앙 유닛(1630)을 포함하는 분산 안테나 시스템이 구현될 수 있다.
분산 안테나 시스템에서 RF-DU, CU-기저 대역 모뎀으로 구성되는 각 블록은 서로 정상적인 데이터 송신/수신을 위해 서로 동작 클록이 공유되어야 한다. 이와 관련하여, 단말(UE)은 기지국의 동작 클록과 동기화되어야 하고, 이러한 동기화 방법을 제안하고자 한다. 제안된 시스템에서는 CU 내에 전체 시스템 동작을 위한 클록이 VCXO에 의해 생성되고 VCXO는 기저대역 모뎀에서 제어한다. CU와 DU는 고속 직렬 인터페이스(High Speed Serial Interface)로 연결되고 이러한 인터페이스를 통해 RF Data, Control Data 와 Clock 정보를 교환할 수 있다.
기지국과 정상적인 데이터 송신/수신을 위해서는 단말(UE)은 동작 클록을 기지국의 클록에 동기화할 필요가 있다. 동기화된 클록을 기반으로 RF 블록이 동작하여야 데이터를 정상적으로 수신 및 송신할 수 있다. 또한, 동기화된 클록을 기반으로 RF 블록이 동작하여야 데이터 송신/수신성능을 향상시킬 수 있다.
RF와 기저대역 모뎀이 직접 연결되는 구조에서 각 Rx 데이터는 동일한 RF 기기를 통해 전달될 수 있다. 따라서, Rx Data 경로 간의 클록 오프셋(clock offset)이 발생하지 않는다. 그러나, 분산 안테나 시스템에서는 독립된 각 DU의 RF 기기에서 Rx 데이터가 전달된다. 따라서, 각각의 RF 기기를 구동하는 클록에 순간적인 차이가 발생할 수 있다. 이에 따라, Rx 데이터 경로 간에 샘플링 주파수 오차(smapling equency error) 와 타이밍 오차(timing error)를 발생시켜 기저 대역 모뎀의 수신 성능을 저하시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 분산안테나 시스템에서 독립적인 DU의 클록 동기화 동작에 의해 각 DU 간의 순간적인 클록 오프셋이 발생할 수 있다. 따라서 모뎀 수신 성능을 비교하면, 높은 MCS(modulation coding scheme) 레벨에서 분산안테나 시스템에서 통신 성능 저하가 발생할 수 있다. 이러한 분산안테나 시스템에서 통신 성능 저하는 2개 이상의 DU에서 동작하는 각 RF 유닛의 동작 클록이 순간적으로 정확하게 일치하지 않기 때문이다. 이에 따라, 기저 대역 모뎀에서의 수신 데이터에 각 경로 별로 샘플링 주파수 오차와 시간 추적 오차가 발생할 수 있다.
도 17은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 클록 동기화 방법의 구체적인 하나의 예를 도시한 흐름도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 먼저, 자율 주행 차량은 CU(중앙 유닛)의 VC-TCXO 클록을 초기화할 수 있다(S1701).
이어서, 자율 주행 차량은 CU에서 복수의 DU(분산 유닛)들로 CU 데이터를 전송할 수 있다(S1703). 여기서, CU 데이터는 초기화된 클록과 관련된 데이터를 포함할 수 있다.
그 다음, 자율 주행 차량은 각 DU에서 CU 데이터를 이용하여 CU의 초기 클록을 획득할 수 있다(S1705).
이어서, 자율 주행 차량은 CU의 초기 클록을 DU의 VC-TCXO 클록에 적용할 수 있다(S1707). 예를 들어, 각 DU는 DU 내의 VC-TCXO의 클록과 CU로부터 전송된 클록과의 주파수 오프셋을 계산하고, 계산된 주파수 오프셋을 이용하여 DU 내의 VC-TXCO 클록의 주파수와 CU의 VC-TXCO의 클록의 주파수가 동일해지도록 DU 내의 VC-TXCO 클록의 주파수를 조정할 수 있다.
그 다음, 자율 주행 차량은 CU의 초기 클록을 DU의 안테나에 적용할 수 있다(S1709).
이어서, 자율 주행 차량은 DU의 안테나를 통해 기지국 데이터를 수신할 수 있다(S1711).
그 다음, 자율 주행 차량은 CU에서 기지국 데이터를 이용하여 기지국과의 주파수 오프셋을 획득할 수 있다(S1713).
이어서, 자율 주행 차량은 기지국과의 주파수 오프셋을 이용하여 CU 및 DU의 클록을 기지국의 클록으로 동기화할 수 있다(S1715). 예를 들어, CU의 기저대역 모뎀 제어부는 기지국의 클록 주파수와 CU의 VC-TCXO의 클록 주파수의 차이가 0이 되도록 CU의 VC-TCXO의 클록의 주파수를 조정할 수 있다.
도 18은 본 명세서의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 클록 동기화 방법의 구체적인 하나의 예를 도시한 흐름도이다.
분산안테나 시스템 구조에서 각 RF 유닛과 분산 유닛(DU)의 클록은 동기화될 필요가 있다. 이와 관련하여, 중앙 유닛(CU)로부터 전달된 데이터로부터 클록 정보를 추출해 DU 측의 VCXO를 제어하여 클록이 동기화되도록 동작한다. 이 경우, 독립적인 DU의 클록 동기화 동작에 의해 발생하는 각 DU 간의 미세한 클록 차이가 발생할 수 있고 이는 Rx IQ data에 샘플링 오차를 발생시킬 수 있다.
하나의 RF 기기에서 연결된 안테나를 통해 전달되는 아날로그 입력신호에서 기저 대역 모뎀으로 전달되는 디지털 출력신호의 지연 오프셋(delay offset) 차이는 크지 않다. 하지만, 물리적으로 다른 RF 기기를 사용하는 분산 안테나 시스템에서는 DU 간의 순간적인 클록 오프셋에 의해 Rx 데이터 경로들 간에 시간 오프셋이 발생하면 모뎀 수신 성능 저하의 원인이 된다. 특히 높은 MCS(modulation coding scheme) 상황에서 더 큰 성능 저하를 발생시킬 수 있다.
이러한 이슈를 해결하기 위해, 본 명세서에서 제안하는 자율 주행 차량의 클록 동기화 방법은 다음과 같이 수행될 수 있다.
Rx 데이터 경로 별로 독립적으로 주파수 오차를 계산하고 기저 대역 모뎀의 동작 모드 (동작 단계)에 따라 각 DU 측의 VCXO를 독립적으로 제어할 수 있다.
각 DU의 순간적인 클록 오프셋에 의해 RF 기기 별로 발생되는 시간 오프셋을 해결하기 위해 Rx 데이터 경로 별로 시간 추적을 독립적으로 수행할 수 있다.
이와 관련하여 도 18을 참조하면, 중앙 유닛(CU) 및 분산 유닛(DU)의 클록을 기지국의 클록으로 동기화(S1715)한 이후, 도 18의 각 단계가 수행될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 13 내지 도 18을 참조하면, 자율 주행 차량은 각각의 분산 유닛(DU)에서 중앙 유닛(CU)으로 RF 경로 별로 RF 신호를 전달할 수 있다(S1801). 일 예로, 각각의 분산 유닛(DU)에서 중앙 유닛(CU)으로 RF 경로 별로 RF 신호를 전달하는 단계(S1801)는 도 12의 S210 단계에 대응할 수 있다. 이에 따라, 중앙 유닛(CU)은 각각의 분산 유닛(DU)에서 수신된 RF 신호를 기저 대역 모뎀으로 전달할 수 있다.
자율 주행 차량은 CU에서 각각의 DU에서 수신된 신호, 일 예로 Rx 데이터를 기저 대역 모뎀으로 전달할 수 있다(S1803). 구체적으로, 자율 주행 차량은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 거쳐 기저 대역 모뎀에 전달할 수 있다.
자율 주행 차량은 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산할 수 있다(S1805). 일 예로, RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계(S1805)는 도 12의 S240 단계에 대응할 수 있다. 이를 위해, 기저 대역 모뎀에서 CU를 통해 들어오는 각 DU의 RF 신호를 선택하여 수신할 수 있다. 기저 대역 모뎀에서 Rx 경로 별로 수신된 I/Q 데이터의 위상 변화량을 분석하여 기지국의 클록과 주파수 차이를 계산할 수 있다.
자율 주행 차량은 기저 대역 모뎀에서 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다(S1807). 일 예로, 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계는 도 12의 S240 단계에 대응할 수 있다. 기저 대역 모뎀에서 각 Rx 경로의 주파수 오차(frequency error)를 합산한 값으로 CU의 VCXO를 제어할 수 있다. 도 16을 참조하면, 기저 대역 모뎀(1631)은 각 Rx 경로의 주파수 오차를 합산한 값으로 CU(1630)의 VCXO(1632)를 제어할 수 있다.
자율 주행 차량은 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단할 수 있다(S1809). 일 예로, 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계(S1809)는 도 12의 S250 단계에 대응할 수 있다. 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인지 추적 모드(tracking mode)인지 확인할 수 있다.
기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계(S1809)에서 기저대역 모뎀이 셀 탐색(Cell search)을 수행하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 셀 탐색(Cell search) 수행하였는지 여부는 도 2의 셀 탐색 (S201)을 수행하였는지 여부와 연관될 수 있다.
따라서, 기저대역 모뎀이 셀 탐색(Cell search)을 수행한 것으로 판단되면, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단할 수 있다. 반면에 기저대역 모뎀의 동작 모드가 상기 셀 탐색을 수행하기 이전이라고 판단되면, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계(S1809)는 물리 방송 채널(Physical Broadcast Channel, PBCH)가 성공적으로 수신되었는지 여부와 연관될 수 있다. 여기서, PBCH가 성공적으로 수신되었는지 여부는 도 2의 PBCH 수신 및 시스템 정보 획득 여부와 연관될 수 있다. 따라서, 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계(S1809)에서, PBCH (phsycal broadcasting channel)가 성공적으로 수신되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계(S1809)에서, 시스템 정보가 획득되었는지 여부를 판단할 수 있다.
이와 관련하여, 자율 주행 차량은 PBCH가 성공적으로 수신된 경우, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단할 수 있다. 자율 주행 차량은 PBCH를 통해 새로운 시스템 정보가 획득한 경우, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)로 판단할 수 있다. 반면에, 자율 주행 차량은 PBCH가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단할 수 있다. 자율 주행 차량은 PBCH를 통해 새로운 시스템 정보가 획득하지 못한 경우, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단할 수 있다. 즉, 자율 주행 차량은 PBCH를 통해 새로운 시스템 정보가 획득하기 위해 탐지 모드(acquisition mode)를 수행할 수 있다.
자율 주행 차량은 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다(S1811). 일 예로, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1811)는 도 12의 S260 단계에 대응할 수 있다.
도 14를 참조하면, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N)의 오실레이터(VCXO) 클록을 제어할 수 있다. 따라서, 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N)내의 오실레이터(VCXO)에서 출력되는 주파수는 서로 상이할 수 있다. 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N)내의 오실레이션 주파수(oscillation frequency)를 상이하게 조정하여, 중앙 유닛 내의 다중화기로 입력되는 신호 간의 동기화 오차를 보상할 수 있다.
일 예로, 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N) 내의 오실레이션 주파수를 상이하게 조정하여, 모든 중앙 유닛(CU #1, CU #2 내지 CU #N)을 통해 기저 대멱 모뎀(1423)으로 전달되는 신호 간의 동기화 오차를 보상할 수 있다. 다른 예로, 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N) 내의 오실레이션 주파수를 상이하게 조정하여, M개의 CU 경로 중 일부 경로를 통해 전달되는 신호 간의 동기화 오차를 보상할 수 있다.
M개의 CU 경로 중 일부 경로를 통해 전달되는 신호 스트림의 개수는 다중 입출력(MIMO) 모드와 연관될 수 있다. 한편, N개의 DU 경로 중 일부 경로를 통해 전달되는 신호 스트림의 개수는 다중 입출력(MIMO) 모드 및 다이버시티 모드와 연관될 수 있다. 일 예로, 1개의 중앙 유닛(CU)과 2개의 분산 유닛(DU)을 통해 신호가 수신되는 경우, 분산 안테나 시스템은 동일한 데이터가 서로 다른 신호를 통해 수신되는 다이버시티 모드로 동작할 수 있다. 하지만, 1개의 중앙 유닛(CU)과 2개의 분산 유닛(DU)을 통해 신호가 수신되는 경우, 분산 안테나 시스템은 MIMO 모드로 동작할 수도 있다. MIMO 모드에서 서로 다른 데이터가 서로 다른 신호를 통해 수신될 수 있다. 이 경우, 서로 다른 데이터가 동시에 수신되어 다중화기(multiplexer)로 제공될 수 있다. 다른 예로, 2개의 중앙 유닛(CU)과 2개의 분산 유닛(DU)을 통해 신호가 수신되면, 서로 다른 데이터가 서로 다른 신호를 통해 수신되는 MIMO 모드일 수 있다.
각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N) 내의 오실레이션 주파수를 상이하게 조정하기 위하여 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 추출할 필요가 있다. 이와 관련하여, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1811)에서, 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어될 수 있다. 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계(S1811) 이후, 각각의 분산 시스템 별로 동기화를 위한 일련의 단계가 수행될 수 있다.
각각의 분산 유닛의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1811)가 수행된 후, 자율 주행 차량은 각각의 분산 유닛(DU)에서 중앙 유닛(CU)으로 RF 경로 별로 RF 신호를 전달하는 단계(S1801)를 수행할 수 있다. 이를 위해, 자율 주행 차량은 각 Rx 경로의 주파수 오차를 이용해 기저 대역 모뎀이 CU-DU간 인터페이스를 통해 각 DU의 VCXO를 직접 제어해서 클록을 동기화할 수 있다. 또한, 자율 주행 차량은 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공할 수 있다.
도 14를 참조하면, 자율 주행 차량 또는 분산 안테나 시스템은 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N) 내의 RF 소자에 제공할 수 있다. 개별적으로 제어된 오실레이터 클록이 DU 내의 오실레이터(VCXO) 이외에 증폭기(LNA, PA)에도 제공될 수 있다. 개별적으로 제어된 오실레이터 클록이 RF 제어 블록(RF Control Block)에도 제공될 수 있다. 또한, 개별적으로 제어된 오실레이터 클록이 DU 데이터 복구 블록(DU data recovery block)에도 제공되어, RF 소자 이외에 디지털 컴포넌트에도 제공될 수 있다.
이와 관련하여, 자율 주행 차량은 개별적으로 제어된 제1 클록을 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고, 개별적으로 제어된 제2 클록을 디지털 컴포넌트에 레퍼런스 클록으로 제공할 수 있다. 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N)의 오실레이션 주파수를 상이하게 조정하기 위하여 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 추출할 수 있다. 각각의 분산 유닛(DU #1, DU #2 내지 DU #N)의 디지털 신호 간 동기화를 위하여 DAC 또는 ADC 후단의 Rx 경로 별로 시간 오프셋을 추출할 수 있다. 이와 관련하여, DAC 또는 ADC 후단의 Rx 경로 별로 시간 오프셋이 기준 치 이하이면, RF 경로 별로 주파수 오프셋만을 고려하여 동기화를 수행할 수 있다. 또는, RF 경로 별로 주파수 오프셋만을 고려하여 동기화를 수행하여 기저 대역 모뎀에서의 통신 성능 (예컨대, BER, BLER)을 판단할 수 있다. 통신 성능이 기준 치 이하이면, RF 경로 별로 주파수 오프셋과 DAC 또는 ADC 후단의 Rx 경로 별로 시간 오프셋을 모두 고려하여 동기화를 수행할 수 있다.
또한, 자율 주행 차량은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계(S1803)를 수행할 수 있다.
기지국의 무선 신호를 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계(S1803) 이후, 자율 주행 차량은 기지국의 무선 신호를 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계(S1807)가 더 수행될 수 있다. 주파수 오프셋을 계산하는 단계(S1807)는 RF 경로 별로 수신된 신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분에 기반하여 기지국 클록과 주파수 오프셋을 계산할 수 있다.
반면에, 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 자율 주행 차량은 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달할 수 있다(S1703a). 즉, CU의 VCXO 클록은 CU-DU간 인터페이스를 통해 각 DU로 전달되고 각 DU의 VCXO 클록을 동기화하여 RF소자에 레퍼런스 클록으로 공급된다. 이와 관련하여, 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계(S1703a)는 도 17의 CU에서 복수의 DU(분산 유닛)들로 CU 데이터를 전송하는 단계(S1703)에 대응할 수 있다.
자율 주행 차량은 추적 모드에서 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 자율 주행 차량은 모든 RF 경로 별로 클록 오차, 주파수 오차, 경로 오차들을 보상하여 각각의 분산 시스템 별로 동기화된 자율 주행 시스템을 제공할 수 있다.
자율 주행 차량은 탐지 모드에서 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 동일한 값으로 공통으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 자율 주행 차량은 전체 분산 시스템을 고려하여 동기화된 자율 주행 시스템을 제공할 수 있다.
자율 주행 차량은 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계(S1703a) 이후, 전체 분산 시스템을 고려하여 동기화 관련된 일련의 단계를 수행할 수 있다.
자율 주행 차량은 각각의 분산 유닛(DU)이 중앙 유닛(CU)으로부터 수신된 데이터에서 클록 정보를 획득하도록 할 수 있다(S1705a). 이에 따라, 각각의 분산 유닛(DU)은 클록 오차가 보정되도록 초기 클록을 복구(recovery)할 수 있다. 중앙 유닛(CU)의 클록 정보를 획득하는 단계(S1705a)는 도 17의 각 DU에서 CU 데이터를 이용하여 CU의 초기 클록을 획득하는 단계(S1705)에 대응할 수 있다. 또한, 자율 주행 차량은 DU의 오실레이터 클록과 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 각각의 분산 유닛(DU)이 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계(S1707a)를 수행할 수 있다. 일 예로, 각각의 분산 유닛(DU)이 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계(S1707a)는 도 17의 CU의 초기 클록을 DU의 VC-TCXO 클록에 적용하는 단계(S1707)에 대응할 수 있다.
자율 주행 차량은 동기화된 오실레이터 클록을 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공할 수 있다(S1801). 또한, 자율 주행 차량은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공할 수 있다(S1803).
일 실시 예에 따르면, 자율 주행 차량은 본 명세서에서 개시되는 탐지 모드(acquisition mode)를 수행한 후, 추적 모드(tracking mode)를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 자율 주행 차량은 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계(S1703, S1703a) 이후 탐지 모드와 추적 모드를 순차적으로 수행할 수 있다. 이를 위해, 자율 주행 차량은 DU의 오실레이터 클록과 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 각각의 분산 유닛(DU)이 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계(S1707, S1707a)를 수행할 수 있다. 자율 주행 차량은 동기화된 오실레이터 클록을 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 자율 주행 차량은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계(S1801)를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 자율 주행 차량은 RF 소자를 통해 RF 경로 별로 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공할 수 있다. 또한, 자율 주행 차량은 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1807)를 수행할 수 있다.
추적 모드와 관련하여, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1807)가 수행될 수 있다.
RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1807)에서, 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어될 수 있다. 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계(S1807) 이후, 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 U의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계(S1811)가 수행될 수 있다. 따라서, 자율 주행 차량은 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 이용하여, 각 RF 경로 별로 주파수 오프셋이 보정되도록 각 DU의 VCXO를 제어할 수 있다. 또한, RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계(S1801)가 수행될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 자율 주행 차량은 본 명세서에서 개시되는 추적 모드(tracking mode)를 수행한 후, 개시되는 탐지 모드(acquisition mode)를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1811)에서, 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어될 수 있다.
각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계(S1811) 이후, 추적 모드와 연관된 일련의 절차가 수행될 수 있다. 자율 주행 차량은 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계(S1801)를 수행할 수 있다. 또한, 자율 주행 차량은 레퍼런스 클록을 제공받은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계(S1803)를 수행할 수 있다.
추적 모드(tracking mode)를 수행한 자율 주행 차량은 탐지 모드(acquisition mode)를 수행할 수 있다. RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계(S1803) 이후, 탐지 모드가 수행될 수 있다. 자율 주행 차량은 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계(S1703)를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록은 각 Rx 경로 별로 주파수 오프셋을 전체적으로 고려하여 주파수 오차를 보정된 클록일 수 있다. 일 예로, 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록은 각 Rx 경로 별로 주파수 오프셋을 평균하여 보정될 수 있다.
자율 주행 차량은 DU의 오실레이터 클록과 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 각각의 분산 유닛(DU)이 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계(S1705, S1705a)를 수행할 수 있다. 자율 주행 차량은 동기화된 오실레이터 클록을 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계(S1801)를 수행할 수 있다. 또한, 자율 주행 차량은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계(S180)를 수행할 수 있다.
도 19a 및 도 19b는 본 명세서의 실시예에 따른 서로 다른 모드로 동작하는 분산 안테나 시스템의 예를 도시한 블록도이다.
도 19a 및 도 19b에 도시된 바와 같이, 분산 안테나 시스템(distributed antenna system(DAS), 1900)은 중앙 유닛(1930) 및 제1 분산 유닛(제1 DU)(1910) 및 제2 분산 유닛(제2 DU)(1920)을 포함할 수 있다.
제1 분산 유닛(제1 DU)(1910)은 DU I/F 인터페이스(1911), VCXO (voltage-controlled crystal oscillator, 1912) 및 RF 유닛(1913)을 포함할 수 있다. 제2 분산 유닛(제2 DU)(1920)은 DU I/F 인터페이스(1921), VCXO (1922) 및 RF 유닛(1923)을 포함할 수 있다.
DU I/F 인터페이스(1911, 1921)는 DU I/F 인터페이스 기능 이외에 DU 제어부로서 동작할 수 있다. 따라서, DU I/F 인터페이스(1911, 1921)를 DU 제어부 또는 DU 프로세서로 지칭할 수 있다. 도 14를 참조하면, DU 프로세서(1911, 1921)는 ADC(analog-digital converter)의 후단에 대응하는 DU 구성(configuration)을 포함할 수 있다. 다른 예로, DU 프로세서(1911, 1921)는 VCXO 후단에 대응하는 DU 구성을 포함할 수 있다. 이 경우, DU 프로세서(1911, 1921)는 1921)는 ADC를 포함할 수도 있다.
RF 유닛(1913, 1923)은 RF 프론트 엔드, RF 송수신부 회로(transceiver circuit)으로 지칭될 수 있다. 도 14를 참조하면, RF 유닛(1913, 1923)은 RF 송신부(RF transimiter)와 RF 수신부(RF receiver)를 포함할 수 있다. RF 유닛(1913, 1923)은 RF switch/duplexer, BPF (band pass filter), LNA (low-noise amplifier) 및 BPF를 포함하는 RF 수신부를 구성할 수 있다. RF 유닛(1913, 1923)은 RF switch/duplexer, BPF, PA (power amplifier) 및 BPF를 포함하는 RF 수신부를 구성할 수 있다.
중앙 유닛(CU) (1930)은 기저 대역 모뎀(1931), VCXO (1932) 및 CU I/F 인터페이스(1933)를 포함할 수 있다.
중앙 유닛의 CU I/F 인터페이스(1933)는 CU I/F 인터페이스 기능 이외에 CU 제어부로서 동작할 수 있다. 따라서, CU I/F 인터페이스(1933)를 CU 제어부 또는 CU 프로세서로 지칭할 수 있다. 도 13 및 도 14를 참조하면, CU 프로세서(1933)는 각 DU 경로 별로 DU I/F 인터페이스를 통해 수신된 데이터를 다중화하는 다중화부(Multiplexer, 1321)를 포함할 수 있다. CU 프로세서(1933)는 CU 디프레이머(CU DeFramer, 1322) 및 CU 데이터 복구 블록(CU Data Recovery Block, 1323)을 더 포함할 수 있다. 이를 통해 기저 대역 모뎀(1330, 1423, 1931)은 Rx 데이터와 수신 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다.
CU I/F 인터페이스(1933)는 각 분산 유닛으로부터 전달된 기지국 데이터를 기저대역 모뎀(1931)으로 전달할 수 있다. 기저대역 모뎀(1931)은 도 16의 기저대역 모뎀 제어부(1631)에 대응할 수 있다. CU 프로세서(1933)는 전송 데이터와 안테나 제어 정보를 수신하여 프레임화하는 CU 프레이머(CU Framer, 1324)를 포함할 수 있다. 복수의 CU 프로세서의 CU 프레이머(CU Framer) 별로 전달된 전송 데이터와 안테나 제어 정보는 DU I/F 인터페이스(1310) 내의 다중화부(1313)로 전달되어 다중화될 수 있다. DU 프로세서(1911, 1921)는 다중화된 전송 데이터와 안테나 제어 정보를 통해 Tx 데이터를 해당 안테나를 통해 송신할 수 있다.
도 19a 및 도 19b의 분산 안테나 시스템(1900)은 도 17 및 도 18에서 설명되는 자율 주행 차량의 클록 동기화 방법을 수행할 수 있다.
중앙 유닛의 기저대역 모뎀은 VC-TXCO CU 클록(1932)을 초기화할 수 있다. 기저대역 모뎀은 각 분산 유닛으로부터 CU I/F 인터페이스를 통해 전달된 기지국 데이터를 이용하여 VC-TXCO CU 클록을 기지국의 클록으로 동기화할 수 있다.
중앙 유닛의 기저대역 모뎀은 기지국의 클록과 관련된 정보를 CU I/F 인터페이스를 통해 각 분산 유닛으로 전송할 수 있다.
중앙 유닛의 VC-TXCO CU 클록(1932)은 적용된 클록을 CU I/F 인터페이스에 제공할 수 있다.
각 분산 유닛의 DU I/F 인터페이스(1911, 1921)는 전달된 기지국의 클록값을 VC-TXCO DU 클록(1912, 1922)에 적용할 수 있다.
각 분산 유닛의 VC-TXCO DU 클록은 적용된 클록을 각 분산 유닛의 DU 안테나(1913, 1923)에 제공할 수 있다.
각 분산 유닛의 DU 안테나는 기지국과 동기화된 클록에 따라 기지국 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, DU I/F 인터페이스와 CU I/F 인터페이스는 고속 시리얼 인터페이스(High Speed Serial Interface)로 연결될 수 있다. DU I/F 인터페이스와 CU I/F 인터페이스에 대한 상세한 설명은 도 16D에서의 설명으로 대체한다.
예를 들어, 중앙 유닛은 고속 시리얼 인터페이스에 데이터와 클록 관련 정보를 함께 전송할 수 있는 프로토콜을 정의하고, 정의된 프로토콜에 기반하여 데이터 및 클록 관련 정보를 다수의 분산 유닛으로 전송할 수 있다. 기저대역 모뎀이 클록 오프셋을 계산하고 VC-TCXO CU 클록을 조정하는 절차에 대한 상세한 설명은 도 16에서의 설명으로 대체한다.
분산 안테나 시스템(1900)은 자율 주행 차량과 같은 차량에 배치될 수 있다. 따라서, 도 2의 차량(10)에 분산 안테나 시스템(1900)이 배치될 수 있다. 분산 유닛의 개수는 도 19a 및 도 19b의 예시에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 분산 안테나 시스템(1900)은 복수의 분산 유닛 및 중앙 유닛을 포함할 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위하여 분산 안테나 시스템(1900)은 복수의 분산 유닛(1910, 1920) 및 중앙 유닛(1930)을 포함하는 것으로 이하에서 설명한다.
중앙 유닛(CU, 1930)은 복수의 분산 유닛(1910, 1920)과 동작 가능하게 결합되고, 복수의 분산 유닛(1910, 1920)을 제어하도록 구성될 수 있다. 중앙 유닛(1930)은 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고, 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(1930)의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다. 중앙 유닛(1930)은 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다. 중앙 유닛(1930)은 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 중앙 유닛(1930)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(1910, 1920)으로 전달할 수 있다.
중양 유닛(1930)은 추적 모드에서 각각의 분산 유닛(1910, 1920)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 각 RF 경로의 주파수 오프셋에 따라 클록 오차를 개별적으로 제어할 수 있다. 중앙 유닛(1930)은 탐지 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 동일한 값으로 모든 분산 유닛(DU)을 공통으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 각 RF 경로의 주파수 오프셋의 평균 값에 기반하여 동일한 값으로 모든 분산 유닛(DU)을 공통으로 제어할 수 있다.
도 19a를 참조하면, 분산 안테나 시스템(1900)은 탐지 모드(acqusistion mode)로 동작할 수 있다.
중앙 유닛(1930)은 중앙 유닛(1930)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(1910, 1920)으로 전달할 수 있다. 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 DU의 오실레이터 클록과 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여 오실레이터 클록을 동기화할 수 있다. 또한, 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀(1931)으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 기저대역 모뎀(1931)은 탐지 모드를 수행할 지 또는 추적 모드를 수행할 지 여부를 판단할 수 있다.
도 19b를 참조하면, 분산 안테나 시스템(1900)은 추적 모드(tracking mode)로 동작할 수 있다.
중앙 유닛(1930)은 각각의 분산 유닛(1910, 1920)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어할 수 있다. 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공할 수 있다. 또한, 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 기저대역 모뎀(1631)으로 제공할 수 있다. 이에 따라, 기저대역 모뎀(1931)은 탐지 모드를 수행할 지 또는 추적 모드를 수행할 지 여부를 판단할 수 있다.
도 17 내지 도 19b를 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 방법은 DU의 VCXO를 기저 대역 모뎀의 동작 모드 (동작 단계)에 따라 적절하게 제어하는 것이다. 기저 대역 모뎀의 동작 모드는 기지국과 연결하는 과정에서 탐지 모드(acquisition mode)와 추적 모드(tracking mode)로 구분할 수 있다.
한편, 4G 및/또는 5G 통신 시스템에서 동작하는 LTE 이후 단말(post-LTE UE)의 기저대역 모뎀(1931)이 기지국과 통신을 하기 위해서는 셀 탐색(Cell Search)과정을 수행할 필요가 있다. 이와 관련하여, UE는 PSS, SSS를 수신하고 PBCH 신호를 수신할 수 있다. UE는 수신된 PSS, SSS 및 PBCH 신호에 포함된 정보를 이용하여 PDCCH, PDSCH를 수신할 수 있다. 본 발명의 구현예로 위와 같은 기저대역 모뎀의 동작을 PBCH를 수신하는 단계까지를 탐지 모드로 구분할 수 있다. 반면에, PBCH 수신 이후의 단계를 추적 모드로 구분할 수 있다.
기지국과의 클록 동기화는 기저대역 모뎀(1931)의 AFC 기능(automatic frequency control function)에 의해 수행될 수 있다. 기저대역 모뎀(1931)은 각 Rx path에서 수신되는 I/Q data로부터 위상 변화량을 측정하여, 기지국과의 주파수 오차를 계산하여 VCXO(1912, 1922, 1932)를 제어하는 방식으로 동작한다.
기저대역 모뎀(1931)이 추적 모드에서 동작하고 있는 경우, 기저대역 모뎀(1931)은 각 Rx Data 경로 별로 계산한 주파수 오차를 합산하여 CU의 VCXO(1632) 클록을 제어한다. 이 경우, CU(1930)에서 DU(1910, 1920)로 전달되는 데이터를 통해 클록 정보가 전달될 수 있다. DU(1910, 1920)는 전달된 클록 정보를 이용하여 자신의 클록 정보를 복구하고 CU(1930)의 VCXO 클록에 동기화되도록 VCXO(1912, 1922)를 제어한다.
도 19a는 분산안테나의 탐지 모드 기반 클록 동기화 구조이다. 도 19a의 탐지 모드에서, 각 DU가 CU의 VCXO 클록에 동기화하도록 독립적으로 동작하기 때문에 DU 들간에는 순간적인 클록 오프셋이 발생할 수 있다.
이러한 이슈를 해결하기 위한 본 명세서의 핵심 동작으로 기저 대역이 추적 모드에서 동작하고 있는 경우, 기저 대역 모뎀(1931)은 각 Rx 데이터 경로 별로 계산한 주파수 오차를 이용하여 각 DU(1910, 1920)의 VCXO를 직접 제어할 수 있다. 따라서, 기저 대역 모뎀(1931)은 기지국 클록에 동기화되도록 VCXO(1912, 1922)를 제어할 수 있다. 이 경우, CU(1930)의 VCXO(1932)는 각 Rx 경로의 주파수 오차를 합산하여 제어할 수 있다.
도 19b를 참조하면, CU(1930)의 VCXO(1932)는 공통으로 제어되지만. 각 DU(1910, 1920)의 VCXO(1912, 1922)는 CU의 VCXO(1932)에 동기화도록 제어되지 않는다. 이 경우, 기저 대역 모뎀(1930)이 CU-DU간의 제어 인터페이스를 통해 각 DU(1910, 1920)의 VCXO(1912, 1922)를직접 제어할 수 있다. 이렇게 추적 모드에서 RF 소자의 클록을 각 경로의 수신신호에 맞게 개별 제어하기 때문에 높은 데이터 레이트로 신호 수신시에 통신 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구현예의 시스템은 CU와 2개의 DU가 연결되는 형태이나 2개 이상의 복수의 DU를 연결하여 구성될 수 있다.
도 20은 본 명세서의 실시 예에 따른 자율 주행 차량의 구성도이다.
도 19a 내지 도 20을 참조하면, 자율 주행 차량은 메모리(140), 프로세서(170) 및 통신 장치(220)를 포함할 수 있다. 통신 장치(220)는 중앙 유닛(CU, 1930) 및 복수의 분산 유닛(DU) 중 일부 구성을 포함할 수 있다. 복수의 분산 유닛(DU)은 제1 분산 유닛(DU1, 1910) 및 제2 분산 유닛(DU2, 1920)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 개수의 분산 유닛으로 확장 가능하다.
프로세서(170)는 차량의 기능을 제어하도록 구성될 수 있다. 메모리(140)는 프로세서와 결합되고, 차량의 제어를 위한 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 통신 장치(220)는 프로세서(170)와 결합되고, 차량의 제어를 위한 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다.
프로세서(170)는 도 16, 도 19a 및 도 19b의 기저 대역 모뎀(1631, 1931)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(170)는 통신 장치(220)의 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고, 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(1930)의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다. 프로세서(170)는 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어할 수 있다. 프로세서(170)는 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 중앙 유닛(1930)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(1910, 1920)으로 전달할 수 있다.
프로세서(170)는 추적 모드에서 각각의 분산 유닛(1910, 1920)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 각 RF 경로의 주파수 오프셋에 따라 클록 오차를 개별적으로 제어할 수 있다. 프로세서(170)는 탐지 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 동일한 값으로 모든 분산 유닛(DU)을 공통으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 각 RF 경로의 주파수 오프셋의 평균 값에 기반하여 동일한 값으로 모든 분산 유닛(DU)을 공통으로 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 자율 주행 차량은 탐지 모드(acqusistion mode)로 동작할 수 있다. 프로세서(170)는 중앙 유닛(1930)의 오실레이터 클록을 각각의 분산 유닛(1910, 1920)으로 전달할 수 있다. 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 DU의 오실레이터 클록과 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여 오실레이터 클록을 동기화할 수 있다. 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공할 수 있다. 또한, 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 프로세서(170)로 제공할 수 있다. 이에 따라 프로세서(170)는 탐지 모드를 수행할 지 또는 추적 모드를 수행할 지 여부를 판단할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 자율 주행 차량은 추적 모드(tracking mode)로 동작할 수 있다. 프로세서(170)는 각각의 분산 유닛(1910, 1920)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어할 수 있다. 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공할 수 있다. 또한, 각각의 분산 유닛(1910, 1920)은 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 프로세서(170)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(170)는 탐지 모드를 수행할 지 또는 추적 모드를 수행할 지 여부를 판단할 수 있다.
도 17 내지 도 19b를 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 방법은 DU의 VCXO를 기저 대역 모뎀의 동작 모드 (동작 단계)에 따라 적절하게 제어하는 것이다. 기저 대역 모뎀의 동작 모드는 기지국과 연결하는 과정에서 탐지 모드(acquisition mode)와 추적 모드(tracking mode)로 구분할 수 있다.
본 명세서의 구현예의 시스템은 CU와 2개의 DU가 연결되는 형태이나 2개 이상의 복수의 DU를 연결하여 구성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 설명되는 분산 안테나 시스템의 동기화 방법을 통해 통신 성능(예컨대, BER(bit error rate) 또는 BLER(block error rate))이 향상될 수 있다. 이와 관련하여, 도 21a 및 도 21b는 서로 다른 실시 예에 따른 SNR(signal-noise ratio) 대비 BLER을 비교한 것이다.
도 21a 및 도 21b을 참조하면, 본 명세서에서 제안하는 분산안테나 시스템의 클록 동기화 구조를 적용하여, 향상될 수 있는 시스템 성능 시험 결과를 나타낸다. 도 21a는 64-QAM(quadrature amplitude modulation)과 OFDM을 사용한 경우, SNR에 따른 BLER 결과를 나타낸다. 도 21b는 256-QAM과 OFDM을 사용한 경우, SNR에 따른 BLER 결과를 나타낸다. 도 21a 및 도 21b 각각의 경우에 대하여, 모든 DU의 오실레이터 클록을 공통으로 제어하는 방식과 모든 DU의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 방식을 비교하였다.
도 21a를 참조하면, 64QAM/OFDM를 사용한 경우 약 0.1dB @10%BLER 성능이 향상되었다. 도 21b를 참조하면, 256QAM/OFDM를 사용한 경우 약 0.65dB @10%BLER 성능이 향상되었다.
시스템 성능과 관련하여, 낮은 MCS에서는 DU 개별 제어 방식에 비해 DU 공통 제어 방식의 성능열화 정도가 작다. 따라서, 본 명세서에서 제안하는 DU 개별 제어 방식은 DU 공통 제어 방식에 비해 약 0.1dB 정도 성능 개선이 되는 것으로 측정되었다. 반면에, 높은 MCS상황에서는 DU 개별 제어 방식에 비해 DU 공통 제어 방식의 성능열화 정도가 크다. 따라서, 본 명세서에서 제안하는 DU 개별 제어 방식은 DU 공통 제어 방식에 비해 약 0.65dB 정도의 성능 개선이 되는 것으로 측정되었다.
이러한 SNR 요구 사항(requirement)의 성능 비교는 5G NR 신호를 AWGN이 있는 채널환경에서 수신시 10%의 BLER가 발생하는 시점에서 비교한 결과이다. 따라서, SNR 요구 사항의 성능 비교는 시험환경에 따라 변경될수 있다.
실시예 1: 기저 대역 모뎀을 포함하는 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)의 제어 방법은, 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계; 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계; 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계; 및 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예 2: 실시예 1에 있어서, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 3: 실시예 1에 있어서, 상기 추적 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어되고, 상기 탐지 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 동일한 값으로 공통으로 제어될 수 있다.
실시예 4: 실시예 2에 있어서, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계 이후, 상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계; 상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 5: 실시예 1에 있어서, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계에서, 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어될 수 있다. 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계 이후, 상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 6: 실시예 4 또는 실시예 5에 있어서, 상기 기지국의 무선 신호를 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계 이후, 상기 기지국의 무선 신호를 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계를 더 수행할 수 있다.
실시예 7: 실시예 6에 있어서, 상기 주파수 오프셋을 계산하는 단계는, 상기 RF 경로 별로 수신된 신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분에 기반하여 상기 기지국 클록과 주파수 오프셋을 계산할 수 있다.
실시예 8: 실시예 1에 있어서, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계는, 상기 기저대역 모뎀이 셀 탐색(Cell search)을 수행한 것으로 판단되면, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단하고, 상기 기저대역 모뎀의 동작 모드가 상기 셀 탐색을 수행하기 이전이라고 판단되면, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단할 수 있다.
실시예 9: 실시예 1에 있어서, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계에서, PBCH (phsycal broadcasting channel)가 성공적으로 수신되었는지 여부를 판단하고, 상기 PBCH가 성공적으로 수신된 경우, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단하고, 상기 PBCH가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단할 수 있다.
실시예 10: 실시예 1에 있어서, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계 이후, 상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계; 상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 11: 실시예 10에 있어서, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계에서, 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어될 수 있다. 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계 이후, 상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 12: 실시예 1에 있어서, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계에서, 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어될 수 있다. 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계 이후, 상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 13: 실시예 12에 있어서, 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계 이후, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계; 상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계; 상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 14: 기저 대역 모뎀 및 복수의 분산 안테나를 포함하는 분산 안테나 시스템은 복수의 분산 유닛(distributed unit, DU); 및 상기 복수의 분산 유닛과 동작 가능하게 결합되고, 상기 복수의 분산 유닛을 제어하도록 구성된 중앙 유닛(central unit, CU)을 포함하고, 상기 중앙 유닛은 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고, 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하고, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하고, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달할 수 있다.
실시예 15: 실시예 14에 있어서, 상기 중앙 유닛(CU)은 상기 추적 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어할 수 있다. 상기 탐지 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 동일한 값으로 공통으로 제어할 수 있다.
실시예 16: 실시 예14에 있어서, 상기 중앙 유닛(CU)은 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하고, 상기 각각의 분산 유닛(DU)은 상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여 오실레이터 클록을 동기화하고, 상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고, 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공할 수 있다.
실시예 17: 실시예 14에 있어서, 상기 중앙 유닛(CU)은 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어하고, 상기 각각의 분산 유닛(DU)은 상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고, 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공할 수 있다.
실시예 18: 자율 주행 차량은 상기 차량의 기능을 제어하는 프로세서; 상기 프로세서와 결합되고, 상기 차량의 제어를 위한 데이터를 저장하는 메모리; 및 상기 프로세서와 결합되고, 상기 차량의 제어를 위한 데이터를 송수신하는 통신 장치를 포함하고, 상기 통신 장치는 중앙 유닛(CU) 및 상기 중앙 유닛(CU)과 동작 가능하게 결합되는 복수의 분산 유닛(DU)을 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 통신 장치의 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고, 상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하고, 상기 차량의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하고, 상기 차량의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달할 수 있다.
실시예 19: 실시예 18에 있어서, 상기 프로세서는 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하고, 상기 각각의 분산 유닛(DU)은 상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하고, 상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고, 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 프로세서로 제공할 수 있다.
실시예 20: 상기 프로세서는 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어하고, 상기 각각의 분산 유닛(DU)은 상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고, 상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 자율 주행 차량 및 자율 주행 차량의 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서는 분산 안테나 구조를 포함하는 자율 주행 차량 내에서 중앙 유닛(제어부)과 분산 유닛(안테나)들의 클록을 동기화하는 방법을 제시함으로써, 데이터 클록 리커버리(recovery)를 이용한 저비용의 설계가 가능하다.
또한, 본 명세서는 중앙 유닛과 분산 유닛 사이의 HSSI(High Speed Serial Interface)를 통해 기존의 아날로그 인터페이스에 대비하여 보다 빠른 속도의 데이터 송수신 성능을 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서는 분산 안테나 구조에 대한 확장성을 향상시킴으로써 자율 주행 시스템의 무선 통신 성능을 개선할 수 있다.
또한, 본 명세서는 분산안테나 시스템에서 각 RF 경로의 클록 오프셋과 시간 추적 오차를 최소화하여 모뎀의 수신성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서는 분산안테나 시스템에서 각 RF 경로의 클록 오프셋과 시간 추적 오차를 최소화하여 높은 MCS 상황에서 발생되는 성능저하를 개선할 수 있다.
전술한 본 명세서는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독?? 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 기저 대역 모뎀을 포함하는 분산 안테나 시스템(distributed antenna system, DAS)의 제어 방법에 있어서, 상기 제어 방법은,
    상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계;
    상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계;
    상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계; 및
    상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계를 포함하는, 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추적 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어되고,
    상기 탐지 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 동일한 값으로 공통으로 제어되는, 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계 이후,
    상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계;
    상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계에서, 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어되고,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계 이후,
    상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 기지국의 무선 신호를 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계 이후, 상기 기지국의 무선 신호를 상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하는 단계를 더 수행하는, 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주파수 오프셋을 계산하는 단계는,
    상기 RF 경로 별로 수신된 신호의 동위상 성분 및 직교위상 성분에 기반하여 상기 기지국 클록과 주파수 오프셋을 계산하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계는,
    상기 기저대역 모뎀이 셀 탐색(Cell search)을 수행한 것으로 판단되면, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단하고,
    상기 기저대역 모뎀의 동작 모드가 상기 셀 탐색을 수행하기 이전이라고 판단되면, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단하는, 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드를 판단하는 단계에서, PBCH (phsycal broadcasting channel)가 성공적으로 수신되었는지 여부를 판단하고,
    상기 PBCH가 성공적으로 수신된 경우, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 것으로 판단하고,
    상기 PBCH가 성공적으로 수신되지 않은 경우, 상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 것으로 판단하는, 제어 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계 이후,
    상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계;
    상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계;
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계; 및
    상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계에서, 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어되고,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계 이후,
    상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하는 단계에서, 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차는 상이한 값으로 개별적으로 제어되고,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 개별적으로 제어하는 단계 이후,
    상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계 이후,
    상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 단계;
    상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하는 단계;
    상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하는 단계; 및
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는 단계를 더 포함하는, 제어 방법.
  14. 기저 대역 모뎀 및 복수의 분산 안테나를 포함하는 분산 안테나 시스템에 있어서,
    복수의 분산 유닛(distributed unit, DU); 및
    상기 복수의 분산 유닛과 동작 가능하게 결합되고, 상기 복수의 분산 유닛을 제어하도록 구성된 중앙 유닛(central unit, CU)을 포함하고,
    상기 중앙 유닛은,
    상기 기저 대역 모뎀에서 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고,
    상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하고,
    상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하고,
    상기 기저 대역 모뎀의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는 것을 특징으로 하는, 분산 안테나 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중앙 유닛(CU)은,
    상기 추적 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어하고,
    상기 탐지 모드에서 상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 동일한 값으로 공통으로 제어하는, 분산 안테나 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 중앙 유닛(CU)은 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하고,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)은,
    상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여 오실레이터 클록을 동기화하고,
    상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고,
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는, 분산 안테나 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 중앙 유닛(CU)은,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어하고,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)은,
    상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고,
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는, 분산 안테나 시스템.
  18. 자율 주행 차량에 있어서,
    상기 차량의 기능을 제어하는 프로세서;
    상기 프로세서와 결합되고, 상기 차량의 제어를 위한 데이터를 저장하는 메모리; 및
    상기 프로세서와 결합되고, 상기 차량의 제어를 위한 데이터를 송수신하는 통신 장치를 포함하고, 상기 통신 장치는 중앙 유닛(CU) 및 상기 중앙 유닛(CU)과 동작 가능하게 결합되는 복수의 분산 유닛(DU)을 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 통신 장치의 RF 경로 별로 주파수 오프셋을 계산하고,
    상기 주파수 오프셋의 평균에 기반하여 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 제어하고,
    상기 차량의 동작 모드가 추적 모드(tracking mode)인 경우, 상기 RF 경로 별로 주파수 오프셋에 기반하여 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록을 제어하고,
    상기 차량의 동작 모드가 탐지 모드(acquisition mode)인 경우, 상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하는, 자율 주행 차량.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 중앙 유닛(CU)의 오실레이터 클록을 상기 각각의 분산 유닛(DU)으로 전달하고,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)은,
    상기 DU의 오실레이터 클록과 상기 CU의 오실레이터 클록과의 차이에 기반하여, 상기 각각의 분산 유닛(DU)이 상기 DU의 오실레이터 클록을 동기화하고,
    상기 동기화된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고,
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 프로세서로 제공하는, 자율 주행 차량.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)의 오실레이터 클록 오차를 상이한 값으로 개별적으로 제어하고,
    상기 각각의 분산 유닛(DU)은,
    상기 개별적으로 제어된 오실레이터 클록을 상기 DU의 RF 소자에 레퍼런스 클록으로 제공하고,
    상기 RF 소자를 통해 기지국의 무선 신호를 DU-CU간 인터페이스를 통해 상기 기저대역 모뎀으로 제공하는, 자율 주행 차량.
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