WO2021145463A1 - 차량에 탑재되는 안테나 시스템 - Google Patents

차량에 탑재되는 안테나 시스템 Download PDF

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WO2021145463A1
WO2021145463A1 PCT/KR2020/000564 KR2020000564W WO2021145463A1 WO 2021145463 A1 WO2021145463 A1 WO 2021145463A1 KR 2020000564 W KR2020000564 W KR 2020000564W WO 2021145463 A1 WO2021145463 A1 WO 2021145463A1
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patch
vehicle
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김용곤
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엘지전자 주식회사
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    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems

Definitions

  • the present invention relates to an antenna system mounted on a vehicle. Certain implementations relate to antenna systems with broadband antennas to be operable in a variety of communication systems and vehicles having the same.
  • Electronic devices may be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether they can be moved.
  • a wireless communication system using LTE communication technology has been commercialized for electronic devices to provide various services.
  • a wireless communication system using 5G communication technology will be commercialized in the future to provide various services.
  • some of the LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
  • the mobile terminal may be configured to provide 5G communication services in various frequency bands. Recently, attempts have been made to provide a 5G communication service using the Sub6 band below the 6GHz band. However, in the future, it is expected that 5G communication service will be provided using millimeter wave (mmWave) band other than Sub6 band for faster data rate.
  • mmWave millimeter wave
  • a broadband antenna operating in both the LTE frequency band and the 5G Sub6 frequency band needs to be disposed in the vehicle other than the electronic device.
  • a wideband antenna such as a cone antenna has problems in that a vertical profile increases and weight increases as the overall antenna size, particularly, a height increases.
  • the broadband antenna may be implemented in a three-dimensional structure compared to a conventional planar antenna.
  • MIMO multiple input/output
  • an antenna operating in a low band (LB) of 600 MHz to 960 MHz has a problem in that it is difficult to satisfy performance in the corresponding band. . Therefore, there is a need for an optimal antenna design that allows an antenna operating in the low band (LB) to operate in a wide band.
  • the present invention aims to solve the above and other problems.
  • another object is to improve the antenna performance while maintaining the height of the antenna system mounted in the vehicle below a certain level.
  • Another object of the present invention is to propose a structure for mounting an antenna system operable in a broadband in a vehicle to support various communication systems.
  • Another object of the present invention is to provide an antenna having various structures capable of operating in a low band (LB).
  • LB low band
  • Another object of the present invention is to provide an antenna structure optimized for an antenna element to operate in a wide band other than the low band (LB).
  • LB low band
  • Another object of the present invention is to provide an optimal arrangement structure in which isolation characteristics between the antenna elements are secured when provided with a plurality of antennas while operating in a wide band other than the low band (LB).
  • LB low band
  • the antenna system mounted on a vehicle according to the present invention.
  • the antenna system may include a circuit board disposed on a roof of the vehicle or a metal frame disposed inside a roof frame.
  • the antenna system may further include a first antenna connected to the first feeding part of the circuit board and configured to radiate a first signal through a first metal patch disposed on the front surface and one side surface of the dielectric carrier.
  • the antenna system may further include a second antenna connected to the second feeding part of the circuit board and configured to radiate a second signal through a second metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier.
  • the first antenna is disposed in an antenna area corresponding to a central area of the circuit board, and the second antenna is disposed in a remote keyless entry (RKE) area disposed on one side of the circuit board.
  • RKE remote keyless entry
  • the other side of the dielectric carrier of the first antenna may be disposed on the circuit board, and the rear surface of the dielectric carrier of the second antenna may be disposed on the circuit board.
  • the first antenna may include a radiation patch and a side surface patch disposed on the front surface of the dielectric carrier.
  • the first antenna may further include a parasitic patch disposed on the rear surface of the dielectric carrier.
  • the radiation patch may be formed as a circular patch, and the side patch may be formed on the entire area of the side surface.
  • the diameter of the circular patch may be formed to be the same length as the length of the side patch.
  • the radiation patch in the first antenna, may be formed as a square patch, and the side patch may be formed on the entire area of the side surface.
  • the length of the square patch at the point connected to the side patch may be formed to be shorter than the length of the side patch.
  • it may further include a third antenna connected to the third feeding part of the circuit board and configured to radiate a third signal through a third metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier.
  • the circuit board may further include a fourth antenna connected to the fourth power supply unit and configured to radiate a fourth signal through a fourth metal patch disposed on the front surface and one side surface of the dielectric carrier.
  • the third antenna may be disposed in an antenna area corresponding to a central area of the circuit board.
  • the fourth antenna may be disposed in a remote keyless entry (RKE) area disposed on the other side of the circuit board.
  • RKE remote keyless entry
  • it may further include a fifth antenna connected to the fifth feeding part of the circuit board and configured to radiate a fifth signal through a fifth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier.
  • it may further include a sixth antenna connected to the sixth feed part of the circuit board and configured to radiate a sixth signal through a fifth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier.
  • the fifth antenna and the sixth antenna may be disposed in an antenna area corresponding to a central area of the circuit board.
  • the circuit board may further include a transceiver circuit configured to control to radiate a signal through at least one of the first antenna and the second antenna.
  • a baseband processor connected to the transceiver circuit and configured to perform multiple input/output (MIMO) by radiating the first signal and the second signal through the first antenna and the second antenna ( baseband process) may be further included.
  • MIMO multiple input/output
  • the first antenna may be disposed on one side of the antenna area, and the third antenna may be disposed on the other side of the antenna area. Meanwhile, the fifth antenna may be disposed below the antenna area, and the sixth antenna may be disposed above the antenna area.
  • the fifth antenna may be disposed at a predetermined angle, for example, substantially rotated by 90 degrees with respect to the first antenna.
  • the sixth antenna may be disposed at a predetermined angle, for example, substantially rotated by 90 degrees with respect to the third antenna.
  • the second antenna may be disposed in a first remote keyless entry (RKE1) area disposed on one side of the circuit board.
  • the fourth antenna may be disposed in a second remote keyless entry (RKE2) area disposed on the other side of the circuit board.
  • the first antenna, the third antenna, the fifth antenna, and the sixth antenna may be disposed perpendicular to the circuit board.
  • the second antenna and the fourth antenna may be disposed parallel to the circuit board so that a signal is radiated to the front part through a radiation patch on the front surface of the dielectric carrier.
  • the first antenna and the third antenna may be disposed in a left-right symmetrical form with respect to the center of the circuit board.
  • the fifth antenna and the sixth antenna may be disposed vertically symmetrically with respect to the center of the circuit board.
  • the second antenna may be disposed on the lower left side of the first REK area disposed on one side of the circuit board, and the first RKE antenna may be disposed on the upper left side of the first RKE area.
  • the fourth antenna may be disposed on the upper right side of the second RKE area disposed on the other side of the circuit board, and the second RKE antenna may be disposed on the lower right side of the second RKE area.
  • the radiation patch of the second antenna and the fourth antenna may be formed as a circular patch, and the side patch disposed on the dielectric carrier may be formed on the entire area of the side surface.
  • the diameter of the circular patch may be formed to have the same length as the length of the side patch.
  • the baseband processor may control the transceiver circuit to perform 4x4 MIMO through the first antenna, the second antenna, the fifth antenna, and the sixth antenna.
  • the baseband processor may control the transceiver circuit to perform 2x2 dual sim dual active (DSDA) through the third antenna and the fourth antenna.
  • DSDA dual sim dual active
  • the first to fourth antennas operate in the low band (LB) corresponding to the 617 MHz to 960 MHz band, the middle band (MB) and the high band (HB) corresponding to the 1400 MHz to 3800 Hz band.
  • LB low band
  • MB middle band
  • HB high band
  • the fifth antenna and the sixth antenna may be configured to operate in the corresponding middle band (MB) and high band (HB).
  • the baseband processor may perform 2x2 MIMO through the first antenna and the second antenna in the low band LB.
  • the baseband processor performs 4x4 MIMO through the first antenna, the second antenna, the fifth antenna, and the sixth antenna in the middle band (MB) and high band (HB). can do.
  • a vehicle having an antenna system may include: a circuit board disposed on a roof of the vehicle or a metal frame disposed inside a roof frame; a first antenna connected to the first feeding part of the circuit board and configured to radiate a first signal through a first metal patch disposed on a front surface and one side surface of the dielectric carrier; and a second antenna connected to the second feeding part of the circuit board and configured to radiate a second signal through a second metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier.
  • the vehicle may further include a transceiver circuit that controls to radiate a signal through at least one of the first antenna and the second antenna.
  • the vehicle may further include a baseband processor configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a Road Side Unit (RSU), and a base station through the transceiver circuit.
  • a baseband processor configured to communicate with at least one of an adjacent vehicle, a Road Side Unit (RSU), and a base station through the transceiver circuit.
  • RSU Road Side Unit
  • the antenna performance can be improved while maintaining the height of the antenna system mounted in the vehicle below a certain level.
  • Another object of the present invention is to use a parasitic patch and a radiation patch implemented on a carrier to provide a planar antenna structure of various structures capable of wideband operation.
  • the antenna system can be optimized with different antennas in the low band (LB) and other bands, and the antenna system can be arranged in an optimal configuration and performance within the roof frame of the vehicle.
  • LB low band
  • MIMO multiple input/output
  • diversity operations can be implemented in an antenna system of a vehicle using a plurality of antennas in a specific band.
  • an antenna printed on a dielectric carrier capable of wideband operation is implemented in an optimal arrangement structure, thereby improving antenna efficiency and securing mutual isolation.
  • FIG. 1A is a configuration diagram for explaining the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram of the interior of a vehicle viewed from the side according to an example.
  • FIG. 1 shows the type of V2X application.
  • FIG. 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • 3A to 3C show a structure in which the antenna system can be mounted in the vehicle in the vehicle including the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention.
  • 4A is a block diagram referenced for explaining a vehicle and an antenna system mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B shows the configuration of a wireless communication unit of a vehicle operable in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • 5A shows an arrangement structure of an antenna system according to an embodiment.
  • FIG. 5B shows an internal structure in a height direction of an antenna system including a plurality of antennas in the structure of FIG. 5A .
  • 6A shows an arrangement structure of an antenna system according to another embodiment.
  • FIG. 6B shows an internal structure in a height direction of an antenna system including a plurality of antennas in the structure of FIG. 6A .
  • FIG. 7A illustrates a circuit board on which a plurality of antennas are disposed and a configuration for controlling the antennas according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7B shows a configuration in which an antenna system including a plurality of antennas is coupled to an external instrument structure.
  • FIG. 7C shows functions and operating frequency bands of the plurality of antennas of FIG. 7A .
  • FIG 8A shows a first type antenna printed on a dielectric carrier (DC) according to an example.
  • 8B shows a second type antenna printed on a dielectric carrier DC according to an example.
  • FIG. 9 is an enlarged view of an area in which an RKE antenna and a second antenna disposed on one side of the antenna system are disposed.
  • 10A is a graph illustrating isolation characteristics between an RKE antenna and a second antenna.
  • 10B shows the isolation characteristics between the RKE antenna and the second antenna for each frequency.
  • FIG. 11A shows reflection coefficients for a plurality of antennas in units of dB. Also, FIG. 11B shows gain characteristics for a plurality of antennas.
  • 12A shows the isolation characteristics between a plurality of antennas.
  • CDF Cumulative Density Function
  • FIG. 13 is a block diagram of a broadband antenna system according to the present invention and a vehicle on which the antenna system is mounted.
  • FIG. 14 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • Electronic devices described herein include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation systems, and slate PCs.
  • PDAs personal digital assistants
  • PMPs portable multimedia players
  • slate PCs slate PCs.
  • tablet PCs ultrabooks
  • wearable devices for example, watch-type terminals (smartwatch), glass-type terminals (smart glass), HMD (head mounted display), etc. may be included. there is.
  • the electronic device described herein may include a vehicle other than a mobile terminal. Accordingly, wireless communication through an electronic device described herein includes wireless communication through a vehicle in addition to wireless communication through a mobile terminal.
  • the configuration and operation according to the embodiment described in this specification may be applied to a vehicle in addition to the mobile terminal.
  • the configuration and operation according to the embodiments described in this specification may be applied to a communication system mounted on a vehicle, that is, an antenna system.
  • the antenna system mounted on the vehicle may include a plurality of antennas, a transceiver circuit and a processor for controlling them.
  • the vehicle-mounted antenna system referred to in this specification mainly refers to an antenna system disposed outside the vehicle, but may include a mobile terminal (electronic device) disposed inside the vehicle or possessed by a user riding in the vehicle. .
  • FIG. 1A is a configuration diagram for explaining the interior of a vehicle according to an example.
  • FIG. 1B is a configuration diagram of the interior of a vehicle viewed from the side according to an example.
  • the present invention relates to an antenna unit (ie, an internal antenna system) 300 capable of transmitting and receiving signals such as GPS, 4G wireless communication, 5G wireless communication, Bluetooth, or wireless LAN.
  • an antenna unit (ie, an internal antenna system) 300 capable of supporting these various communication protocols may be referred to as an integrated antenna module 300 .
  • the invention also relates to a vehicle 500 having such an antenna unit (ie an internal antenna system) 300 .
  • the vehicle 500 may be configured to include a housing including a dashboard 100 and an antenna unit 300 .
  • the vehicle 500 may be configured to include a mounting bracket for mounting the antenna unit 300 .
  • the vehicle 500 includes an antenna module 300 corresponding to an antenna unit (ie, an internal antenna system) and a telematics module (TCU) 600 configured to be connected thereto.
  • the telematics module 600 may be configured to include the antenna module 300 .
  • the telematics module 600 may be configured to include a display 610 and an audio unit 620 .
  • V2X communication is V2V (Vehicle-to-Vehicle), which refers to communication between vehicles, V2I (Vehicle to Infrastructure), which refers to communication between a vehicle and an eNB or RSU (Road Side Unit), vehicle and individual It includes communication between the vehicle and all entities, such as V2P (Vehicle-to-Pedestrian) and V2N (vehicle-to-network), which refers to communication between terminals possessed by (pedestrian, cyclist, vehicle driver, or passenger).
  • V2V Vehicle-to-Vehicle
  • V2I Vehicle to Infrastructure
  • eNB or RSU Raad Side Unit
  • vehicle and individual It includes communication between the vehicle and all entities, such as V2P (Vehicle-to-Pedestrian) and V2N (vehicle-to-network), which refers to communication between terminals possessed by (pedestrian, cyclist, vehicle driver, or passenger).
  • V2X communication may represent the same meaning as V2X sidelink or NR V2X, or may represent a broader meaning including V2X sidelink or NR V2X.
  • V2X communication is, for example, forward collision warning, automatic parking system, cooperative adaptive cruise control (CACC), loss of control warning, traffic queue warning, traffic vulnerable safety warning, emergency vehicle warning, when driving on a curved road. It can be applied to various services such as speed warning and traffic flow control.
  • CACC cooperative adaptive cruise control
  • V2X communication may be provided through a PC5 interface and/or a Uu interface.
  • specific network entities for supporting communication between the vehicle and all entities may exist.
  • the network entity may be a base station (eNB), a road side unit (RSU), a terminal, or an application server (eg, a traffic safety server).
  • the terminal performing V2X communication is not only a general portable terminal (handheld UE), but also a vehicle terminal (V-UE (Vehicle UE)), a pedestrian terminal (pedestrian UE), an RSU of a base station type (eNB type), or a terminal It may mean an RSU of a UE type, a robot equipped with a communication module, and the like.
  • V2X communication may be performed directly between terminals, or may be performed through the network entity (s).
  • a V2X operation mode may be divided according to a method of performing such V2X communication.
  • RSU Road Side Unit
  • RSU is a V2X service-capable device that can transmit and receive with a mobile vehicle using V2I service.
  • RSU is a fixed infrastructure entity that supports V2X applications, and can exchange messages with other entities that support V2X applications.
  • RSU is a term frequently used in the existing ITS specification, and the reason for introducing this term to the 3GPP specification is to make the document easier to read in the ITS industry.
  • the RSU is a logical entity that combines V2X application logic with the function of an eNB (referred to as an eNB-type RSU) or a UE (referred to as a UE-type RSU).
  • V2I Service is a type of V2X service, where one side is a vehicle and the other side is an entity belonging to infrastructure.
  • V2P Service is also a V2X service type. One side is a vehicle and the other side is a device carried by an individual (eg, a portable terminal carried by a pedestrian, a cyclist, a driver or a passenger).
  • V2X Service is a 3GPP communication service type in which a transmission or reception device is related to a vehicle. It can be further divided into V2V service, V2I service, and V2P service according to the counterpart participating in communication.
  • V2X enabled (enabled) UE is a UE supporting the V2X service.
  • V2V Service is a type of V2X service, where both sides of communication are vehicles.
  • the V2V communication range is the direct communication range between two vehicles participating in the V2V service.
  • V2X applications called V2X are, as described above, (1) vehicle-to-vehicle (V2V), (2) vehicle-to-infrastructure (V2I), (3) vehicle-to-network (V2N), (4) )
  • V2P vehicle-to-pedestrian
  • Figure 2a shows the type of V2X application.
  • the four types of V2X applications can use "co-operative awareness" that provides a more intelligent service for the end user.
  • Vehicle Platooning allows vehicles to dynamically form platoons that move together. All vehicles in the Platoon get information from the lead vehicle to manage this Platoon. This information allows vehicles to drive more harmoniously than normal, go in the same direction and drive together.
  • extended sensors are raw or processed raw or processed through a local sensor or live video image from a vehicle, a road site unit, a pedestrian device, and a V2X application server allow data to be exchanged.
  • Vehicles can increase their environmental awareness beyond what their sensors can detect, and provide a broader and holistic picture of local conditions.
  • a high data rate is one of the main characteristics.
  • Each vehicle and/or RSU shares self-awareness data obtained from local sensors with nearby vehicles, allowing the vehicle to synchronize and coordinate its trajectory or maneuver.
  • Each vehicle shares driving intent with the proximity-driving vehicle.
  • Remote driving enables remote drivers or V2X applications to drive remote vehicles on their own or for passengers who cannot drive with remote vehicles in hazardous environments.
  • variability is limited and routes can be predicted, such as in public transport, driving based on cloud computing can be used.
  • High reliability and low latency are key requirements.
  • FIG. 2b shows a standalone scenario supporting V2X SL communication and an MR-DC scenario supporting V2X SL communication.
  • the gNB provides control/configuration for V2X communication of the UE in both LTE SL and NR SL.
  • ng-eNB provides control/configuration for V2X communication of the UE in both LTE SL and NR SL.
  • the eNB provides control/configuration for V2X communication of the UE in both LTE SL and NR SL.
  • V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is set to EN-DC.
  • V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is configured in NE-DC.
  • V2X communication of the terminal in LTE SL and NR SL is controlled / configured by Uu while the terminal is set to NGEN-DC.
  • the vehicle may perform wireless communication with an eNB and/or gNB through an antenna system.
  • FIGS. 3A to 3C show a structure in which the antenna system can be mounted in the vehicle in the vehicle including the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention.
  • FIGS. 3A and 3B illustrate a configuration in which the antenna system 1000 is mounted on or within a roof of a vehicle.
  • FIG. 3C shows a structure in which the antenna system 1000 is mounted in a roof frame of a vehicle roof and a rear mirror.
  • the present invention in order to improve the appearance of a vehicle (vehicle) and preserve telematics performance in case of a collision, the existing Shark Fin antenna is replaced with a non-protruding flat antenna.
  • the present invention intends to propose an antenna in which an LTE antenna and a 5G antenna are integrated in consideration of 5G (5G) communication, along with the existing mobile communication service (LTE) provision.
  • the antenna system 1000 is disposed on the roof of the vehicle.
  • a radome 2000a for protecting the antenna system 1000 from external impact when driving in an external environment and a vehicle may surround the antenna system 1000 .
  • the radome 2000a may be made of a dielectric material through which a radio wave signal transmitted/received between the antenna system 1000 and the base station may be transmitted.
  • the antenna system 1000 may be disposed within a roof structure of a vehicle, and may be configured such that at least a portion of the roof structure is made of a non-metal.
  • at least a part of the roof structure 2000b of the vehicle may be made of a non-metal, and may be made of a dielectric material through which a radio signal transmitted/received between the antenna system 1000 and the base station may be transmitted.
  • the antenna system 1000 may be disposed inside a roof frame of a vehicle, and at least a portion of the roof frame 2000c may be configured to be implemented with a non-metal.
  • at least a part of the roof frame 2000c of the vehicle 500 may be made of a non-metal, and may be made of a dielectric material through which a radio signal transmitted/received between the antenna system 1000 and the base station may be transmitted.
  • the beam pattern by the antenna provided in the antenna system 1000 mounted on the vehicle needs to be formed in the upper region by a predetermined angle from the horizontal region. there is.
  • the peak of the elevation beam pattern of the antenna provided in the antenna system 1000 does not need to be formed at the bore site. Therefore, the peak of the elevation beam pattern of the antenna needs to be formed in the upper region by a predetermined angle in the horizontal region.
  • the elevation beam pattern of the antenna may be formed in a hemisphere shape as shown in FIGS. 2A to 2C .
  • the antenna system 1000 may be installed on the front or rear of the vehicle depending on the application in addition to the roof structure or roof frame of the vehicle.
  • the antenna system 1000 corresponds to an external antenna.
  • the vehicle 500 may not include the antenna system 1000 corresponding to the external antenna, but may include the antenna unit (ie, the internal antenna system) 300 corresponding to an internal antenna.
  • both the antenna system 1000 corresponding to the external antenna and the antenna unit (ie, the internal antenna system) 300 corresponding to the internal antenna may be provided.
  • FIG. 4A is a block diagram referenced to describe a vehicle and an antenna system mounted on the vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 500 may be an autonomous driving vehicle.
  • the vehicle 500 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode (pseudo driving mode) based on a user input.
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on a user input received through the user interface device 510 .
  • operations such as object detection, wireless communication, navigation, and vehicle sensors and interfaces may be performed by the telematics module mounted on the vehicle 500 .
  • the telematics module mounted on the vehicle 500 may perform a corresponding operation in cooperation with the antenna module 300 , the object detection device 520 , and other interfaces.
  • the communication device 400 may be disposed in the telematics module separately from the antenna system 300 , or may be disposed in the antenna system 300 .
  • the vehicle 500 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode based on driving situation information.
  • the driving situation information may be generated based on the object information provided by the object detection apparatus 520 .
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on driving situation information generated by the object detection device 520 .
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on driving situation information received through the communication device 400 .
  • the vehicle 500 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on information, data, and signals provided from an external device.
  • the autonomous driving vehicle 500 may be operated based on a driving system.
  • the autonomous vehicle 500 may be operated based on information, data, or signals generated by the driving system, the taking-out system, and the parking system.
  • the autonomous driving vehicle 500 may receive a user input for driving through the driving manipulation device. Based on the user input received through the driving manipulation device, the vehicle 500 may be driven.
  • the vehicle 500 may include a user interface device 510 , an object detection device 520 , a navigation system 550 , and a communication device 400 .
  • the vehicle may further include a sensing unit 561 , an interface unit 562 , a memory 563 , a power supply unit 564 , and a vehicle control unit 565 in addition to the above-described device.
  • the vehicle 500 may further include other components in addition to the components described herein, or may not include some of the components described herein.
  • the user interface device 510 is a device for communicating between the vehicle 500 and a user.
  • the user interface device 510 may receive a user input and provide information generated in the vehicle 500 to the user.
  • the vehicle 500 may implement User Interfaces (UIs) or User Experiences (UXs) through the user interface device 510 .
  • UIs User Interfaces
  • UXs User Experiences
  • the object detecting device 520 is a device for detecting an object located outside the vehicle 500 .
  • the object may be various objects related to the operation of the vehicle 500 . Meanwhile, the object may be classified into a moving object and a fixed object.
  • the moving object may be a concept including other vehicles and pedestrians.
  • the fixed object may be a concept including a traffic signal, a road, and a structure.
  • the object detection apparatus 520 may include a camera 521 , a radar 522 , a lidar 523 , an ultrasonic sensor 524 , an infrared sensor 525 , and a processor 530 .
  • the object detecting apparatus 520 may further include other components in addition to the described components, or may not include some of the described components.
  • the processor 530 may control the overall operation of each unit of the object detection apparatus 520 .
  • the processor 530 may detect and track the object based on the acquired image.
  • the processor 530 may perform operations such as calculating a distance to an object and calculating a relative speed with respect to an object through an image processing algorithm.
  • the object detecting apparatus 520 may include a plurality of processors 530 or may not include the processors 530 .
  • each of the camera 521 , the radar 522 , the lidar 523 , the ultrasonic sensor 524 , and the infrared sensor 525 may individually include a processor.
  • the object detection apparatus 520 may be operated under the control of the processor or the controller 570 of the apparatus in the vehicle 500 .
  • the navigation system 550 may provide location information of the vehicle based on information obtained through the communication device 400 , in particular, the location information unit 420 . Also, the navigation system 550 may provide a route guidance service to a destination based on current location information of the vehicle. In addition, the navigation system 550 may provide guide information about a surrounding location based on information obtained through the object detection device 520 and/or the V2X communication unit 430 . Meanwhile, it is possible to provide guidance information, autonomous driving service, etc. based on V2V, V2I, and V2X information obtained through the wireless communication unit 460 operating together with the antenna system 1000 according to the present invention.
  • the communication apparatus 400 is an apparatus for performing communication with an external device.
  • the external device may be another vehicle, a mobile terminal, or a server.
  • the communication device 400 may include at least one of a transmit antenna, a receive antenna, a radio frequency (RF) circuit capable of implementing various communication protocols, and an RF element to perform communication.
  • the communication device 400 may include a short-range communication unit 410 , a location information unit 420 , a V2X communication unit 430 , an optical communication unit 440 , a broadcast transceiver 450 , and a processor 470 .
  • the communication device 400 may further include other components in addition to the described components, or may not include some of the described components.
  • the short-range communication unit 410 is a unit for short-range communication.
  • the short-range communication unit 410 may form wireless area networks to perform short-range communication between the vehicle 500 and at least one external device.
  • the location information unit 420 is a unit for obtaining location information of the vehicle 500 .
  • the location information unit 420 may include a Global Positioning System (GPS) module or a Differential Global Positioning System (DGPS) module.
  • GPS Global Positioning System
  • DGPS Differential Global Positioning System
  • the V2X communication unit 430 is a unit for performing wireless communication with a server (V2I: Vehicle to Infra), another vehicle (V2V: Vehicle to Vehicle), or a pedestrian (V2P: Vehicle to Pedestrian).
  • the V2X communication unit 430 may include an RF circuit capable of implementing protocols for communication with infrastructure (V2I), vehicle-to-vehicle communication (V2V), and communication with pedestrians (V2P).
  • the optical communication unit 440 is a unit for performing communication with an external device via light.
  • the optical communication unit 440 may include an optical transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal, and an optical receiver that converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the light transmitter may be formed to be integrated with a lamp included in the vehicle 500 .
  • the wireless communication unit 460 is a unit that performs wireless communication with one or more communication systems through one or more antenna systems.
  • the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive a signal to a device in the first communication system through the first antenna system.
  • the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive a signal to a device in the second communication system through the second antenna system.
  • the first communication system and the second communication system may be an LTE communication system and a 5G communication system, respectively.
  • the first communication system and the second communication system are not limited thereto and can be extended to any different communication systems.
  • the antenna module 300 disposed inside the vehicle 500 may be configured to include a wireless communication unit.
  • the vehicle 500 may be an electric vehicle (EV) or a vehicle that can be connected to a communication system independently of an external electronic device.
  • the communication device 400 includes a short-range communication unit 410, a location information module 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a 4G wireless communication module 450, a 5G wireless communication module 460. may include at least one of
  • the 4G wireless communication module 450 may transmit and receive a 4G signal with a 4G base station through a 4G mobile communication network. In this case, the 4G wireless communication module 450 may transmit one or more 4G transmission signals to the 4G base station. In addition, the 4G wireless communication module 450 may receive one or more 4G reception signals from the 4G base station.
  • Up-Link (UL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to the 4G base station.
  • Down-Link (DL) Multi-Input Multi-Output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 460 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a Non-Stand-Alone (NSA) structure.
  • the 4G base station and the 5G base station may be arranged in a non-stand-alone (NSA) structure.
  • the 5G base station may be disposed in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 460 may transmit and receive a 5G signal with a 5G base station through a 5G mobile communication network. In this case, the 5G wireless communication module 460 may transmit one or more 5G transmission signals to the 5G base station.
  • the 5G wireless communication module 460 may receive one or more 5G reception signals from the 5G base station.
  • the 5G frequency band may use the same band as the 4G frequency band, and this may be referred to as LTE re-farming.
  • the 5G frequency band the Sub6 band, which is a band of 6 GHz or less, may be used.
  • a millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band to perform broadband high-speed communication.
  • mmWave millimeter wave
  • the electronic device 100 may perform beam forming for communication coverage expansion with a base station.
  • the 5G communication system may support a larger number of Multi-Input Multi-Output (MIMO) in order to improve transmission speed.
  • MIMO Multi-Input Multi-Output
  • UL MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • DL MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 may be in a dual connectivity (DC) state with the 4G base station and the 5G base station.
  • DC dual connectivity
  • the dual connection with the 4G base station and the 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EN-DC EUTRAN NR DC
  • the 4G base station and the 5G base station have a co-located structure, throughput improvement is possible through inter-CA (Carrier Aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station In the EN-DC state, a 4G reception signal and a 5G reception signal can be simultaneously received through the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460.
  • the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication Short-range communication between electronic devices may be performed using the module 460.
  • wireless communication may be performed between vehicles by a V2V method without going through a base station.
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 450 and the 5G wireless communication module 460 and the Wi-Fi communication module 113
  • 4G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 4G wireless communication module 450 and the Wi-Fi communication module 113
  • 5G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 5G wireless communication module 460 and the Wi-Fi communication module 113 .
  • the communication device 400 may implement a vehicle display device together with the user interface device 510 .
  • the vehicle display device may be referred to as a telematics device or an AVN (Audio Video Navigation) device.
  • the vehicle includes a first power amplifier 210 , a second power amplifier 220 , and an RFIC 1250 .
  • the vehicle may further include a modem (Modem, 1400) and an application processor (AP: Application Processor, 1450).
  • the modem (Modem, 1400) and the application processor (AP, 1450) are physically implemented on one chip, and may be implemented in a logically and functionally separated form.
  • the present invention is not limited thereto and may be implemented in the form of physically separated chips depending on the application.
  • the vehicle includes a plurality of low noise amplifiers (LNAs) 210a to 240a in the receiver.
  • LNAs low noise amplifiers
  • the first power amplifier 210 , the second power amplifier 220 , the RFIC 1250 , and the plurality of low-noise amplifiers 210a to 240a are all operable in the first communication system and the second communication system.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
  • the RFIC 1250 may be configured as a 4G/5G integrated type, but is not limited thereto and may be configured as a 4G/5G separate type according to an application.
  • the RFIC 1250 is configured as a 4G/5G integrated type, it is advantageous in terms of synchronization between 4G/5G circuits, as well as the advantage that control signaling by the modem 1400 can be simplified.
  • the RFIC 1250 when the RFIC 1250 is configured as a 4G/5G separate type, it may be referred to as a 4G RFIC and a 5G RFIC, respectively.
  • the RFIC 1250 when the difference between the 5G band and the 4G band is large, such as when the 5G band is configured as a millimeter wave band, the RFIC 1250 may be configured as a 4G/5G separate type.
  • the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated, and it is also possible to be physically implemented as a Soc (System on Chip) on one chip.
  • the application processor (AP) 1450 is configured to control the operation of each component of the electronic device. Specifically, the application processor (AP) 1450 may control the operation of each component of the electronic device through the modem 1400 .
  • the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 may operate in at least one of the first and second communication systems.
  • the first and second power amplifiers 220 may operate in both the first and second communication systems.
  • the 5G communication system operates in the millimeter wave (mmWave) band
  • one of the first and second power amplifiers 210 and 220 operates in the 4G band, and the other operates in the millimeter wave band. there is.
  • mmWave millimeter wave
  • 4x4 MIMO can be implemented using four antennas as shown in FIG. 2 .
  • 4x4 DL MIMO may be performed through the downlink (DL).
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in both the 4G band and the 5G band.
  • the 5G band is a millimeter wave (mmWave) band
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in any one of the 4G band and the 5G band.
  • each of a plurality of separate antennas may be configured as an array antenna in the millimeter wave band.
  • 2x2 MIMO implementation is possible using two antennas connected to the first power amplifier 210 and the second power amplifier 220 among the four antennas.
  • 2x2 UL MIMO (2 Tx) may be performed through the uplink (UL).
  • a vehicle capable of operating in a plurality of wireless communication systems may further include a duplexer 231 , a filter 232 , and a switch 233 .
  • the duplexer 231 is configured to mutually separate signals of a transmission band and a reception band. At this time, the signals of the transmission band transmitted through the first and second power amplifiers 210 and 220 are applied to the antennas ANT1 and ANT4 through the first output port of the duplexer 231 . On the other hand, signals of the reception band received through the antennas ANT1 and ANT4 are received by the low noise amplifiers 210a and 240a through the second output port of the duplexer 231 .
  • the filter 232 may be configured to pass a signal of a transmission band or a reception band and block a signal of the remaining band.
  • the switch 233 is configured to transmit either only a transmit signal or a receive signal.
  • the vehicle according to the present invention may further include a modem 1400 corresponding to a control unit.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be referred to as a first controller (or first processor) and a second controller (second processor), respectively.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be implemented as physically separate circuits.
  • the RFIC 1250 and the modem 1400 may be physically or logically divided into one circuit.
  • the modem 1400 may control and process signals for transmission and reception of signals through different communication systems through the RFIC 1250 .
  • the modem 1400 may be obtained through control information received from the 4G base station and/or the 5G base station.
  • the control information may be received through a physical downlink control channel (PDCCH), but is not limited thereto.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the modem 1400 may control the RFIC 1250 to transmit and/or receive a signal through the first communication system and/or the second communication system in a specific time and frequency resource. Accordingly, the vehicle may be allocated resources or maintain a connected state through the eNB or gNB. In addition, the vehicle may perform at least one of V2V communication, V2I communication, and V2P communication with other entities through the allocated resource.
  • FIGS. 1A to 4B the antenna system mounted on the vehicle and the vehicle may be disposed on the roof, inside the roof, or inside the roof frame.
  • FIG. 5A shows an arrangement structure of an antenna system according to an embodiment.
  • FIG. 5B shows an internal structure in a height direction of an antenna system including a plurality of antennas in the structure of FIG. 5A .
  • the antenna system 1000 may be disposed inside the radome 2000 . Meanwhile, a metal vehicle roof or an internal structure of the vehicle roof may be formed under the antenna system 1000 . That is, the TCU having a flat antenna structure may be directly mounted on the plastic cover of the vehicle roof.
  • a plurality of antennas 1100 may be disposed on the circuit board, and a 4G/5G network access device (NAD) 1400 may be disposed on the bottom of the circuit board. Meanwhile, an application processor (AP) 1450 may be disposed under another circuit board.
  • the heights of the plurality of antennas 1100 may be limited to h1.
  • FIG. 6A shows an arrangement structure of an antenna system according to another embodiment.
  • FIG. 6B shows an internal structure in a height direction of an antenna system including a plurality of antennas in the structure of FIG. 6A .
  • the antenna system 1000 may be disposed inside the radome 2000 .
  • a metal cradle (CR) made of a metal may be formed under the antenna system 1000 .
  • the metal cradle CR may be formed to be connected to the roof of the vehicle. Accordingly, heat generated in the antenna system 1000 may be radiated to the outside through the metal cradle CR.
  • a TCU having a flat antenna structure may be mounted on a metal cradle CR under the roof of the vehicle.
  • a plurality of antennas 1100 may be disposed on the circuit board, and a 4G/5G network access device (NAD) 1400 and an application processor (AP) 1450 may be disposed on a heat sink.
  • NAD 4G/5G network access device
  • AP application processor
  • the height of the plurality of antennas 1100 in the antenna system 1000b having an overall height h is expandable up to h2. Accordingly, in the structure of FIG. 5B , the heights of the plurality of antennas 1100 are limited to h1 , whereas in the structure of FIG. 6B , the heights of the plurality of antennas 1100 may be extended to h2 .
  • the height h1 of the plurality of antennas 1100 may be limited to 5 to 7 mm.
  • the height h1 of the plurality of antennas 1100 may be extended to 16 to 18 mm.
  • the first type antenna may perform a pattern and matching operation for optimizing antenna performance based on open space.
  • the antenna radiation pattern may be measured.
  • it may be aimed at securing a radiation pattern having a shape close to a sphere for the first type antenna.
  • the antenna can be designed aiming at the optimal antenna gain in the range of 60 to 70 degrees of elevation.
  • the second type antenna may optimize the antenna performance by designing and matching the antenna pattern on the assumption that the antenna system 1000 is coupled to the metal structure.
  • the radiation pattern of the antenna system 1000 including the metal cradle may be configured to have a more improved reception performance at a low elevation angle in a spherical radiation pattern.
  • Such a radiation pattern of the second type antenna may be referred to as a hemi-sphere radiation pattern.
  • the radiation pattern of the first type antenna may be referred to as an omni-directional radiation pattern. Accordingly, a new antenna structure and method can be applied to the radiation pattern of the second type antenna with the goal of securing an optimal antenna gain at an elevation angle of about 70 to 90 degrees.
  • an antenna system including a plurality of antennas will be described as follows.
  • one object of the present invention is to improve antenna performance while maintaining the height of an antenna system mounted in a vehicle below a certain level.
  • Another object of the present invention is to propose a structure for mounting an antenna system operable in a broadband in a vehicle to support various communication systems.
  • Another object of the present invention is to provide an antenna having various structures capable of operating in a low band (LB).
  • Another object of the present invention is to provide an antenna structure optimized for an antenna element to operate in a wide band other than the low band (LB).
  • another object of the present invention is to provide an optimal arrangement structure in which an isolation characteristic between the antenna elements is secured when provided with a plurality of antennas while operating in a wide band other than the low band (LB).
  • FIG. 7A shows a circuit board on which a plurality of antennas are disposed and a configuration for controlling the antennas according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7B shows a configuration in which an antenna system including a plurality of antennas is coupled to an external mechanical structure.
  • FIG. 7C shows functions and operating frequency bands of the plurality of antennas of FIG. 7A.
  • the antenna system 1000 may be configured to include a circuit board S1 and a plurality of antennas 1100 .
  • the circuit board S1 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance from the roof of the vehicle or a metal frame disposed inside the roof frame.
  • the metal frame may correspond to the lower end of the antenna system 1000 and may be implemented as a heat sink.
  • the plurality of antennas 1100 may be configured to include a first antenna ANT1 or a second antenna ANT2 .
  • FIG. 8A illustrates a first type antenna printed on a dielectric carrier (DC) according to an example.
  • FIG. 8B shows a second type antenna printed on a dielectric carrier DC according to an example.
  • the first antenna ANT1 is connected to the first feeding part of the circuit board S1 and is formed through a first metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC. 1 may be configured to emit a signal.
  • the second antenna ANT2 is connected to the second feeding part of the circuit board S1 and is configured to radiate a second signal through a second metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the first antenna ANT1 may be disposed in an antenna area corresponding to the central area of the circuit board S1 .
  • the other side of the dielectric carrier DC of the first antennas ANT1 and 1100a may be disposed on the circuit board S1 .
  • the second antenna ANT2 may be disposed in a remote keyless entry (RKE) area disposed on one side of the circuit board S1 .
  • RKE remote keyless entry
  • the rear surface of the dielectric carrier of the second antenna ANT2 may be disposed on the circuit board S1 .
  • the antenna system 1000 may be configured such that internal components are protected by a cover.
  • the cover may include a flat cover (CV_F) area that is coupled to the antenna area that is the central area of the circuit board and is formed in a flat shape.
  • CV_F flat cover
  • the cover may further include a slated cover (CV_S) region that is fastened to the RKE region, which is a side region of the circuit board, and is formed in a slanted shape.
  • the cover may further cover a connected cover (CV_C) area formed between the flat cover (CV_F) area and the inclined cover (CV_S) area.
  • antenna technologies optimized to support low elevation radiation may be applied.
  • it may be implemented in a low profile structure using a metal patch disposed on a dielectric carrier for a wide band operation of 615 MHz to 3800 MHz.
  • such a broadband antenna structure may be disposed in a vehicle with a smaller number of antennas compared to other antenna systems.
  • this is because one antenna element can operate as a radiator in the middle band (MB) and the high band (HB) in addition to the low band (LB).
  • the low profile antenna implemented on the dielectric carrier is arranged in a small size on the circuit board S1, the ground cut is minimized in the ground area, so that the TCU circuit components are easily mounted.
  • the first antennas ANT1 and 1100a may include a radiation patch (RP) and a side surface patch (SSP). Also, the first antennas ANT1 and 1100a may further include a parasitic patch (PP).
  • the shape of the radiation patch RP of the first antennas ANT1 and 1100a is not limited to the circular patch and may be changed into various shapes.
  • the shape of the radiation patch RP of the first antennas ANT1 and 1100a may be implemented as a square patch RP2 as shown in FIG. 8B .
  • the radiation patch RP may be configured to be disposed on the front surface of the dielectric carrier DC, and the side patch SSP may be configured to be disposed on the side surface of the dielectric carrier DC.
  • the side patch (SSP) may be configured to be connected to the radiation patch (RP).
  • the present invention is not limited thereto, and the side patch SSP may be spaced apart to be coupled to the radiation patch RP.
  • the parasitic patch PP may be configured to be disposed on the rear surface of the dielectric carrier DC.
  • the broadband antenna element according to the present invention may be referred to as a Shaped Monopole with parasitic element.
  • the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC it may be referred to as a Half Circle Shaped Monopole with parasitic element.
  • the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC is not limited thereto, and may be implemented in the form of a square patch as shown in FIG. 8B .
  • the radiation patches RP and RP2 and the parasitic patch PP may be configured to be interconnected to operate as a monopole antenna.
  • the radiation patch (RP, RP2) may be disposed with a plurality of screws (screw, SC) spaced apart from each other at a predetermined interval. Some of the plurality of screws SC may be fastened to connect the radiation patches RP and RP2 and the parasitic patch PP. Meanwhile, some of the plurality of screws SC may not be coupled to be directly connected to the parasitic patch PP. In this case, some of the plurality of screws SC may be inserted into the dielectric carrier DC by adjusting the depth to perform impedance matching for each corresponding band.
  • a plurality of screws SC may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance even on the side surface of the dielectric carrier.
  • the depth into which the plurality of screws SC inserted into the side surface of the dielectric carrier are inserted may be adjusted so that impedance matching may be performed for each corresponding band.
  • the dielectric carrier may be configured such that the dielectric in a portion of the region is removed.
  • the dielectric carrier DC may include slot regions slot1 and slot2 in which the dielectric is removed to a predetermined thickness and length.
  • radiation efficiency of the antenna elements 1100a and 1100b may be improved by the slot regions slot1 and slot2 from which the dielectric is removed.
  • dielectric loss caused by the current induced in the antenna elements 1100a and 1100b may be reduced by the slot regions slot1 and slot2 from which the dielectric is removed.
  • a feeder (F) connected to the radiation patch (RP, RP2) and formed to feed a signal may be disposed on the front surface of the dielectric carrier (DC).
  • the power feeding unit F of the antenna elements 1100a and 1100b may be connected to a signal line of the transceiver circuit 1250 . Accordingly, the transceiver circuit 1250 may transmit a signal to at least one of the plurality of antennas.
  • the broadband antenna element according to an embodiment may operate effectively in a frequency band of 0.6 GH to 3.8 GHz.
  • the broadband antenna element according to the present invention has a low elevation radiation characteristic.
  • PP parasitic patch
  • some of the plurality of antenna elements ANT1 to ANT4 in the antenna system 1000 may be configured to operate in an LB band of 617 MHz to 960 MHz.
  • the plurality of antenna elements ANT1 to ANT6 may be configured to operate in the MB/HB band of 1400 MHz to 3800 MHz.
  • the radiation patch RP may be formed as a circular patch, and the side patch SSP may be formed over the entire area of the side surface.
  • the diameter of the circular patch RP may be formed to have the same length as the length of the side patch SSP. Accordingly, the size of the entire antenna is increased to improve low-band impedance matching characteristics and increase antenna efficiency.
  • the radiation patch RP2 may be formed as a square patch, and the side patch SSP may be formed over the entire area of the side surface.
  • the length of the square patch at the point connected to the side patch SSP may be shorter than the length of the side patch.
  • the length of the square patch since the effective area of the square patch is larger than that of the circular patch, the length of the square patch may be smaller than the length of the side patch SSP.
  • the parasitic patch PP is not disposed on the rear surface of the dielectric carrier DC in FIG. 8B , the present invention is not limited thereto, and the parasitic patch PP may be disposed for bandwidth expansion and radial direction control. .
  • the second antenna ANT2 disposed in the RKE area disposed on one side of the circuit board S1 may be implemented as a first type antenna as shown in FIG. 8A .
  • the configuration of the second antenna ANT2 is not limited thereto, and may be implemented as a second type antenna as shown in FIG. 8B .
  • the plurality of antennas 1100 may be configured to include a third antenna ANT3 or a fourth antenna ANT4.
  • the third antenna ANT3 may be connected to the third feeding part of the circuit board S1 and may be configured to radiate a third signal through a third metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the fourth antenna ANT4 is connected to the fourth power supply of the circuit board S1 and is configured to radiate a fourth signal through a fourth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the third antenna ANT3 may be disposed in an antenna area corresponding to the central area of the circuit board S1 .
  • the fourth antenna ANT4 may be disposed in a remote keyless entry (RKE) area disposed on the other side of the circuit board S1 .
  • RKE remote keyless entry
  • the third antenna ANT3 disposed in the antenna area of the central area of the circuit board S1 may be implemented as a first type antenna as shown in FIG. 8A .
  • the configuration of the third antenna ANT3 is not limited thereto, and may be implemented as a second type antenna as shown in FIG. 8B .
  • the fourth antenna ANT4 disposed in the RKE area disposed on the other side of the circuit board S1 may be implemented as a first type antenna as shown in FIG. 8A .
  • the configuration of the fourth antenna ANT4 is not limited thereto, and may be implemented as a second type antenna as shown in FIG. 8B .
  • the plurality of antennas 1100 may be configured to include a fifth antenna ANT5 or a sixth antenna ANT6.
  • the fifth antenna ANT5 may be connected to a fifth power supply unit of the circuit board S1 and may be configured to radiate a fifth signal through a fifth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the sixth antenna ANT6 is connected to the sixth feed part of the circuit board S1 and is configured to radiate the sixth signal through the sixth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 may be disposed in an antenna area corresponding to the central area of the circuit board S1 .
  • the plurality of antennas 1100 disposed on the circuit board S1 in the antenna system 1100 may be controlled by a transceiver circuit 1250 and/or a baseband process 1400 .
  • the antenna system 1100 may be configured to include the transceiver circuit 1250 and/or the baseband processor 1400 .
  • the transceiver circuit 1250 may be disposed on the circuit board S1 or another circuit board.
  • the transceiver circuit 1250 may control to radiate a signal through at least one of the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 .
  • the baseband processor 1400 may be disposed on the circuit board S1 or another circuit board, and may be operatively connected to the transceiver circuit 1250 .
  • the baseband processor 1400 may be disposed on the rear surface of the circuit board S1 .
  • the baseband processor 1400 may be configured to radiate the first signal and the second signal through the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 to perform multiple input/output (MIMO).
  • MIMO multiple input/output
  • the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may be configured to perform MIMO in the LB band. Meanwhile, the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may be configured to perform MIMO in the MB/HB band. In this case, the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 may be configured to perform MIMO in the MB/HB band.
  • the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4 may operate as DSDA antennas in the LB/MB/HB band.
  • the first antenna ANT1 may be disposed on one side of the antenna area of the circuit board S1 , and the third antenna ANT3 may be disposed on the other side of the antenna area. Also, the fifth antenna ANT5 may be disposed below the antenna area, and the sixth antenna ANT6 may be disposed above the antenna area.
  • the fifth antenna ANT5 may be disposed at an angle rotated by a predetermined angle with respect to the first antenna ANT1 .
  • the fifth antenna ANT5 may be disposed at an angle rotated by 90 degrees with respect to the first antenna ANT1 .
  • the third antenna ANT3 may be disposed at an angle rotated by a predetermined angle with respect to the fifth antenna ANT5 .
  • the third antenna ANT3 may be disposed at an angle rotated by 90 degrees with respect to the fifth antenna ANT5 .
  • the sixth antenna ANT6 may be disposed at an angle rotated by a predetermined angle with respect to the third antenna ANT3 .
  • the sixth antenna ANT6 may be disposed at an angle rotated by 90 degrees with respect to the third antenna ANT3 .
  • a plurality of antennas ANT2 and ANT4 may be disposed around the RKE antennas RKE1 and RKE2.
  • the second antenna ANT2 may be disposed in the first remote keyless entry RKE1 area disposed on one side of the circuit board S1 .
  • the fourth antenna ANT4 may be disposed in the second remote keyless entry RKE2 area disposed on the other side of the circuit board S1 .
  • FIG. 9 is an enlarged view of an area in which an RKE antenna and a second antenna disposed in one area of the antenna system are disposed.
  • the second antenna ANT2 may be disposed on the lower left side of the first REK area disposed on one side of the circuit board S1 .
  • the first RKE antenna RKE1 may be disposed on the upper left side of the first RKE area. Accordingly, interference may occur between a signal radiated by the first RKE antenna RKE1 and a signal radiated by the second antenna ANT2 .
  • the fourth antenna ANT4 may be disposed on the upper right side of the second RKE region disposed on the other side of the circuit board S1 . Accordingly, the second RKE antenna RKE2 may be disposed on the lower right side of the second RKE area.
  • the second antenna ANT2 may be configured such that the parasitic patch PP is disposed on the rear surface of the dielectric carrier DC. Accordingly, the second antenna ANT2 may be referred to as a Shaped Monopole with parasitic element. In particular, in consideration of the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC, it may be referred to as a Half Circle Shaped Monopole with parasitic element. However, the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC is not limited thereto, and may be implemented in the form of a square patch as shown in FIG. 8B .
  • the second antenna ANT2 may operate effectively in a frequency band of 0.6 GH to 3.8 GHz.
  • the second antenna ANT2 has a low elevation radiation characteristic. Accordingly, the second antenna ANT2 may adjust the radiation direction by expanding the frequency band and at low elevation using a parasitic patch (PP). Accordingly, the level of interference between the second antenna ANT2 and the first RKE antenna RKE1 radiated in the low elevation direction may be reduced.
  • PP parasitic patch
  • the fourth antenna ANT4 may be configured such that the parasitic patch PP is disposed on the rear surface of the dielectric carrier DC.
  • the second antenna ANT2 may be referred to as a Shaped Monopole with parasitic element.
  • the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC it may be referred to as a Half Circle Shaped Monopole with parasitic element.
  • the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC is not limited thereto, and may be implemented in the form of a square patch as shown in FIG. 8B .
  • the fourth antenna ANT4 may operate effectively in a frequency band of 0.6 GH to 3.8 GHz.
  • the fourth antenna ANT4 has a low elevation radiation characteristic. Accordingly, the fourth antenna ANT4 may adjust the radiation direction by expanding the frequency band and at low elevation using a parasitic patch (PP). Accordingly, the level of interference between the fourth antenna ANT4 and the second RKE antenna RKE2 radiated in the low elevation direction may be reduced.
  • PP parasitic patch
  • the first BT/WiFi antenna BT/WiFi 1 may be disposed under the first RKE area of the antenna system 1000 .
  • a second BT/WiFi antenna BT/WiFi 2 may be disposed above the second RKE area of the antenna system 1000 .
  • the first BT/WiFi antenna (BT/WiFi 1) and the second BT/WiFi antenna (BT/WiFi 2) are formed in a symmetrical structure to reduce mutual interference.
  • the first RKE antenna RKE1 disposed in the first RKE area and the second RKE antenna RKE2 disposed in the second RKE area are also formed in a symmetrical structure to reduce mutual interference.
  • the second antenna ANT2 disposed in the first RKE area and the fourth antenna ANT4 disposed in the second RKE area are also formed in a symmetrical structure to reduce mutual interference.
  • the isolation degree between all antennas by 10 dB or more by adjusting the antenna gain value within the allowable performance between the plurality of antennas disposed in the antenna system 100 .
  • the RKE antenna in the 300MHz band, which has a longer wavelength than 600MHz, and the antenna isolation of 10dB or more.
  • an RKE antenna design in consideration of a radiation direction and a radiation direction adjustment mechanism of an LTE antenna utilizing a parasitic element may be used.
  • FIG. 10A is a graph showing the isolation characteristics between the RKE antenna and the second antenna.
  • FIG. 10B shows the isolation characteristics between the RKE antenna and the second antenna for each frequency.
  • the isolation characteristic between the RKE antenna and the second antenna has an isolation value of -30 dB or less in the 300 MHz band.
  • the isolation characteristic between the RKE antenna and the second antenna has an isolation degree of -20 dB or less in a 600 MHz band.
  • the plurality of antennas 1100 may be arranged such that mutual interference characteristics and mutual isolation characteristics are optimized.
  • the first antenna ANT1 , the third antenna ANT3 , the fifth antenna ANT5 , and the sixth antenna ANT6 may be disposed perpendicular to the circuit board S1 .
  • the second antenna ANT2 and the fourth antenna ANT4 may be disposed with the circuit board S1 so that a signal is radiated to the front surface through the radiation patch on the front surface of the dielectric carrier DC.
  • the first antenna ANT1 and the third antenna ANT3 may be disposed in a left-right symmetrical form with respect to the center of the circuit board S1 .
  • the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 may be vertically symmetrical with respect to the center of the circuit board S1 . That is, the plurality of antennas 1100 may be formed such that different metal patterns face each other while increasing the spacing between the antennas 1100 . Accordingly, the level of interference between adjacent elements among the plurality of antennas 1100 may be reduced.
  • the radiation patch RP of the second antenna ANT2 and the fourth antenna ANT4 may be formed as a circular patch, and the side patch SSSP disposed on the dielectric carrier DC may be formed on the entire side surface area. .
  • the diameter of the circular patch may be formed to have the same length as the length of the side patch SSSP.
  • multiple input/output may be performed using a plurality of antennas 1100 in the antenna system 1000 .
  • the antenna system 1000 may be configured to include the transceiver circuit 1250 and the baseband processor 1400 as described above.
  • the baseband processor 1400 may perform 2x2 MIMO or 4x4 MIMO using some of the plurality of antennas 1100 .
  • the baseband processor 1400 is configured to 4x4 through the first antenna ANT1 , the second antenna ANT2 , the fifth antenna ANT5 , and the sixth antenna ANT6 .
  • the transceiver circuit 1250 may be controlled to perform MIMO. Accordingly, the isolation characteristic may be improved by maintaining a separation distance between the antenna area and the RKE area of the circuit board S1 . In addition, the isolation characteristic may be improved by using antennas disposed in the antenna area of the circuit board S1 in a state of being rotated at a predetermined angle to each other. Meanwhile, the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform 2x2 dual sim dual active (DSDA) through the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4 .
  • DSDA 2x2 dual sim dual active
  • the baseband processor 1400 may include the transceiver circuit 1250 to perform 4x4 MIMO through the first antenna ANT1 , the second antenna ANT2 , the third antenna ANT3 , and the fourth antenna ANT4 . ) can be controlled. Accordingly, the isolation characteristic may be improved by maintaining a separation distance between the antenna area and the RKE area of the circuit board S1 . In addition, the isolation characteristic may be improved by using antennas disposed in the antenna area of the circuit board S1 in a state of being rotated at a predetermined angle to each other. Meanwhile, the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform 2x2 dual sim dual active (DSDA) through the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 .
  • DSDA 2x2 dual sim dual active
  • the first antenna ANT1 to the fourth antenna ANT4 may be configured to operate in the low band LB corresponding to the 617 MHz to 960 MHz band. Also, the first antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in a middle band MB and a high band HB corresponding to 1400 MHz to 3800 Hz bands.
  • the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 may be configured to operate in a middle band MB and a high band HB. Accordingly, the baseband processor 1400 may perform 2x2 MIMO through the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 in the low band LB. On the other hand, the baseband processor 1400 performs the first antenna, the first antenna ANT1, the second antenna ANT2, the fifth antenna ANT5, and the sixth antenna in the middle band (MB) and the high band (HB). 4 x 4 MIMO can be performed through the antenna ANT6.
  • FIGS. 10A and 10B shows reflection coefficients for a plurality of antennas in units of dB. Also, FIG. 11B shows gain characteristics for a plurality of antennas.
  • the RKE antenna, the plurality of antennas ANT1 to ANT6 operating from the low band LB to the high band HB, and the BT/WiFi antennas have reflection coefficient characteristics of -7dB or less.
  • the plurality of antennas ANT1 to ANT6 operating from the low band LB to the high band HB have gain characteristics of -2 dBi or more in most bands.
  • the gains of the plurality of antennas ANT1 to ANT6 are gain values in a range of 70 degrees to 90 degrees with respect to the boresight at 0 degrees, that is, in a low elevation area.
  • FIG. 12A shows isolation characteristics between a plurality of antennas. Referring to FIG. 12A , it has an isolation characteristic of -10 dB or less for a combination of a plurality of antennas. In particular, it has an isolation characteristic of -10 dB or less between the first RKE antenna RKE1 and the second antenna ANT2 disposed in an adjacent area. In addition, the second RKE antenna RKE2 and the fourth antenna ANT2 disposed in an adjacent area have an isolation characteristic of -10 dB or less.
  • FIG. 12B shows the characteristics of the CDF (Cumulative Density Function) in the cellular band and the Bluetooth/WiFi band.
  • CDF Cumulative Density Function
  • FIG. 12B it can be seen that both the values of P10 and P90-P10 satisfy the requirements for each corresponding band.
  • P10 and P90 mean power values corresponding to 10% and 90% probability values in the cumulative detection (reception) probability graph according to the power level in the corresponding band.
  • an antenna system having a plurality of antennas according to an embodiment has been described.
  • a vehicle equipped with an antenna system including a plurality of antennas according to another embodiment will be described.
  • the above description is also applicable to a vehicle equipped with the following antenna system.
  • the broadband antenna system according to the present invention may be mounted on a vehicle in the structure shown in FIGS. 3A to 3C . That is, the vehicle on which the broadband antenna system is mounted may be mounted on the vehicle roof, inside the roof, or inside the roof frame as shown in FIGS. 3A to 3C .
  • FIG. 13 is a block diagram of a broadband antenna system according to the present invention and a vehicle on which the antenna system is mounted.
  • the broadband antenna system 1000 is mounted on a vehicle, and the antenna system 1000 may perform short-range communication, wireless communication, and V2X communication by itself or through the communication device 400 .
  • the baseband processor 1400 may control the antenna system 1000 to receive signals from, or transmit signals to, adjacent vehicles, RSUs, and base stations through the antenna system 1000 .
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 to receive signals from or transmit signals to adjacent vehicles, RSUs, adjacent things, and base stations.
  • the information on the adjacent object may be acquired through an object detection device such as the camera 331 , the radar 332 , the lidar 333 , and the sensors 334 and 335 of the vehicle 300 .
  • the baseband processor 1400 may control the communication device 400 and the antenna system 1000 to receive signals from, or transmit signals to, adjacent vehicles, RSUs, adjacent objects, and base stations.
  • a vehicle 500 having an antenna system 1000 may be configured to include a plurality of antennas 1100 , a transceiver circuit 1250 , and a baseband processor 1400 . do. Meanwhile, the vehicle 500 may further include an object detection device 320 . Also, the vehicle 500 may further include a communication device 400 . Here, the communication device 400 may be configured to perform wireless communication through an indoor antenna unit.
  • the vehicle 500 may be provided with the antenna system 1000 .
  • the antenna system 1000 may include a circuit board S1 and a plurality of antennas 1100 . Also, the antenna system 1000 may further include a transceiver circuit 1250 and a baseband processor 1400 .
  • the circuit board S1 may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance from the roof of the vehicle or a metal frame disposed inside the roof frame.
  • the metal frame may correspond to the lower end of the antenna system 1000 and may be implemented as a heat sink.
  • the plurality of antennas 1100 may be configured to include a first antenna ANT1 or a second antenna ANT2 .
  • the first antenna ANT1 may be connected to the first feeding part of the circuit board S1 and may be configured to radiate a first signal through a first metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the second antenna ANT2 is connected to the second feeding part of the circuit board S1 and is configured to radiate a second signal through a second metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the first antenna ANT1 may be disposed in an antenna area corresponding to the central area of the circuit board S1 .
  • the other side of the dielectric carrier DC of the first antennas ANT1 and 1100a may be disposed on the circuit board S1 .
  • the second antenna ANT2 may be disposed in a remote keyless entry (RKE) area disposed on one side of the circuit board S1 .
  • RKE remote keyless entry
  • the rear surface of the dielectric carrier of the second antenna ANT2 may be disposed on the circuit board S1 .
  • the first antennas ANT1 and 1100a may include a radiation patch (RP) and a side surface patch (SSP). Also, the first antennas ANT1 and 1100a may further include a parasitic patch (PP).
  • the shape of the radiation patch RP of the first antennas ANT1 and 1100a is not limited to the circular patch and may be changed into various shapes.
  • the shape of the radiation patch RP of the first antennas ANT1 and 1100a may be implemented as a square patch RP2 as shown in FIG. 8B .
  • the radiation patch RP may be configured to be disposed on the front surface of the dielectric carrier DC, and the side patch SSP may be configured to be disposed on the side surface of the dielectric carrier DC.
  • the side patch (SSP) may be configured to be connected to the radiation patch (RP).
  • the present invention is not limited thereto, and the side patch SSP may be spaced apart to be coupled to the radiation patch RP.
  • the parasitic patch PP may be configured to be disposed on the rear surface of the dielectric carrier DC.
  • the broadband antenna element may be referred to as a Shaped Monopole with parasitic element.
  • the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC it may be referred to as a Half Circle Shaped Monopole with parasitic element.
  • the shape of the radiation patch RP disposed on the front surface of the dielectric carrier DC is not limited thereto and may be implemented in the form of a square patch.
  • the radiation patch RP may be formed as a circular patch, and the side patch SSP may be formed over the entire area of the side surface.
  • the diameter of the circular patch RP may be formed to have the same length as the length of the side patch SSP. Accordingly, the size of the entire antenna is increased to improve low-band impedance matching characteristics and increase antenna efficiency.
  • the radiation patch RP2 may be formed as a square patch, and the side patch SSP may be formed on the entire area of the side surface.
  • the length of the square patch at the point connected to the side patch SSP may be shorter than the length of the side patch.
  • the length of the square patch since the effective area of the square patch is larger than the effective area of the circular patch, the length of the square patch may be smaller than the length of the side patch SSP.
  • the parasitic patch PP is not disposed on the rear surface of the dielectric carrier DC, the present invention is not limited thereto, and the parasitic patch PP may be disposed for bandwidth expansion and radial direction control.
  • the plurality of antennas 1100 may be configured to include a third antenna ANT3 or a fourth antenna ANT4.
  • the third antenna ANT3 may be connected to the third feeding part of the circuit board S1 and may be configured to radiate a third signal through a third metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the fourth antenna ANT4 is connected to the fourth power supply of the circuit board S1 and is configured to radiate a fourth signal through a fourth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the third antenna ANT3 may be disposed in an antenna area corresponding to the central area of the circuit board S1 .
  • the fourth antenna ANT4 may be disposed in a remote keyless entry (RKE) area disposed on the other side of the circuit board S1 .
  • RKE remote keyless entry
  • the third antenna ANT3 disposed in the antenna area of the central area of the circuit board S1 may be implemented as the same first type antenna. Meanwhile, the configuration of the third antenna ANT3 is not limited thereto, and may be implemented as a second type antenna.
  • the fourth antenna ANT4 disposed in the RKE area disposed on the other side of the circuit board S1 may be implemented as a first type antenna. Meanwhile, the configuration of the fourth antenna ANT4 is not limited thereto, and may be implemented as a second type antenna.
  • the plurality of antennas 1100 may be configured to include a fifth antenna ANT5 or a sixth antenna ANT6.
  • the fifth antenna ANT5 may be connected to a fifth power supply unit of the circuit board S1 and may be configured to radiate a fifth signal through a fifth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the sixth antenna ANT6 is connected to the sixth feed part of the circuit board S1 and is configured to radiate the sixth signal through the sixth metal patch disposed on the front surface and one side of the dielectric carrier DC.
  • the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 may be disposed in an antenna area corresponding to the central area of the circuit board S1 .
  • the plurality of antennas 1100 disposed on the circuit board S1 in the antenna system 1100 may be controlled by a transceiver circuit 1250 and/or a baseband process 1400 .
  • the antenna system 1100 may be configured to include the transceiver circuit 1250 and/or the baseband processor 1400 .
  • the transceiver circuit 1250 may be disposed on the circuit board S1 or another circuit board.
  • the transceiver circuit 1250 may control to radiate a signal through at least one of the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 .
  • the baseband processor 1400 may be disposed on the circuit board S1 or another circuit board, and may be operatively connected to the transceiver circuit 1250 .
  • the baseband processor 1400 may be disposed on the rear surface of the circuit board S1 .
  • the baseband processor 1400 may be configured to radiate the first signal and the second signal through the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 to perform multiple input/output (MIMO).
  • MIMO multiple input/output
  • the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may be configured to perform MIMO in the LB band. Meanwhile, the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 may be configured to perform MIMO in the MB/HB band. In this case, the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 may be configured to perform MIMO in the MB/HB band.
  • the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4 may operate as DSDA antennas in the LB/MB/HB band.
  • the first antenna ANT1 may be disposed on one side of the antenna area of the circuit board S1 , and the third antenna ANT3 may be disposed on the other side of the antenna area.
  • the fifth antenna ANT5 may be disposed below the antenna area, and the sixth antenna ANT6 may be disposed above the antenna area.
  • the fifth antenna ANT5 may be disposed at an angle rotated by a predetermined angle with respect to the first antenna ANT1 .
  • the fifth antenna ANT5 may be disposed at an angle rotated by 90 degrees with respect to the first antenna ANT1 .
  • the third antenna ANT3 may be disposed at an angle rotated by a predetermined angle with respect to the fifth antenna ANT5 .
  • the third antenna ANT3 may be disposed at an angle rotated by 90 degrees with respect to the fifth antenna ANT5 .
  • the sixth antenna ANT6 may be disposed at an angle rotated by a predetermined angle with respect to the third antenna ANT3 .
  • the sixth antenna ANT6 may be disposed at an angle rotated by 90 degrees with respect to the third antenna ANT3 .
  • multiple input/output may be performed using a plurality of antennas 1100 in the antenna system 1000 .
  • the antenna system 1000 may be configured to include the transceiver circuit 1250 and the baseband processor 1400 as described above.
  • the baseband processor 1400 may perform 2x2 MIMO or 4x4 MIMO using some of the plurality of antennas 1100 .
  • the baseband processor 1400 is configured to perform 4x4 MIMO through the first antenna ANT1 , the second antenna ANT2 , the fifth antenna ANT5 , and the sixth antenna ANT6 , the transceiver circuit 1250 . ) can be controlled. Accordingly, by maintaining a separation distance between the antenna region and the RKE region of the circuit board S1 , the isolation characteristic may be improved. In addition, the isolation characteristic may be improved by using antennas disposed in the antenna area of the circuit board S1 in a state of being rotated at a predetermined angle to each other. Meanwhile, the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform 2x2 dual sim dual active (DSDA) through the third antenna ANT3 and the fourth antenna ANT4 .
  • DSDA 2x2 dual sim dual active
  • the baseband processor 1400 may include the transceiver circuit 1250 to perform 4x4 MIMO through the first antenna ANT1 , the second antenna ANT2 , the third antenna ANT3 , and the fourth antenna ANT4 . ) can be controlled. Accordingly, the isolation characteristic may be improved by maintaining a separation distance between the antenna area and the RKE area of the circuit board S1 . In addition, the isolation characteristic may be improved by using antennas disposed in the antenna area of the circuit board S1 in a state of being rotated at a predetermined angle to each other. Meanwhile, the baseband processor 1400 may control the transceiver circuit 1250 to perform 2x2 dual sim dual active (DSDA) through the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6 .
  • DSDA 2x2 dual sim dual active
  • the present invention when it is necessary to simultaneously receive information from various entities such as an adjacent vehicle, RSU, and base station for autonomous driving, etc., there is an advantage that broadband reception is possible through MIMO. Accordingly, the vehicle can receive different information from various entities at the same time to improve the communication capacity. Accordingly, the communication capacity can be improved through the MIMO operation without extending the bandwidth in the vehicle.
  • the vehicle may simultaneously receive the same information from various entities at the same time, improving reliability for surrounding information and reducing latency.
  • URLLC Ultra Reliable Low Latency Communication
  • a base station performing scheduling may preferentially allocate a time slot for a vehicle operating as a URLLC UE. For this, some of the specific time-frequency resources already allocated to other UEs may be punctured.
  • the plurality of antenna elements ANT1 to ANT6 implemented on the dielectric carrier may operate in all bands of the low band LB, the middle band MB, and the high band HB.
  • the low band LB may be referred to as a first frequency band
  • the middle band MB and the high band HB may be referred to as a second frequency band.
  • the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) through some of the plurality of antenna elements ANT1 to ANT6 in the first frequency band.
  • the baseband processor 1400 may perform multiple input/output (MIMO) through some of the plurality of antenna elements ANT1 to ANT6 in the second frequency band.
  • MIMO multiple input/output
  • multiple input/output may be performed using antenna elements that are spaced apart from each other by a sufficient distance and rotated at a predetermined angle. Accordingly, there is an advantage in that the isolation between the first signal and the second signal within the same band can be improved.
  • the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 of the antenna system 1000 may operate as radiators in the low band LB, which is the first frequency band.
  • the first antenna ANT1 to the fourth antenna ANT4 may operate as radiators in the low band LB, which is the first frequency band.
  • the first antenna ANT1 , the second antenna ANT2 , the fifth antenna ANT5 , and the sixth antenna ANT6 serve as radiators in the middle band MB and the high band HB which are the second frequency bands. can work
  • the baseband processor 1400 receives the first signal of the first band through any one of the first antenna ANT1 to the fourth antenna ANT4 while receiving the second signal of the second band.
  • the circuit 1250 may be controlled. In this case, there is an advantage that carrier aggregation (CA) can be performed through one antenna.
  • CA carrier aggregation
  • the baseband processor 1400 receives the first signal of the first band through one of the first antenna ANT1 and the second antenna ANT2 while receiving the fifth antenna ANT5 and the sixth antenna ANT6. ) may control the transceiver circuit 1250 to receive the second signal of the second band through any one of.
  • each antenna can be designed to be optimized in a corresponding band and implemented to operate.
  • the baseband processor 1400 may perform carrier aggregation (CA) through a band in which the first frequency band and the second frequency band are combined. Accordingly, in the present invention, when it is necessary to receive a large amount of data for autonomous driving, there is an advantage that broadband reception is possible through carrier aggregation.
  • CA carrier aggregation
  • the vehicle may perform Enhanced Mobile Broad Band (eMBB) communication and the vehicle may operate as an eMBB UE.
  • eMBB Enhanced Mobile Broad Band
  • a base station performing scheduling may allocate a wideband frequency resource for a vehicle operating as an eMBB UE.
  • carrier aggregation (CA) may be performed on spare frequency bands except for the frequency resources already allocated to other UEs.
  • FIG. 14 illustrates a block diagram of a wireless communication system to which the methods proposed in the present specification can be applied.
  • the wireless communication system includes a first communication device 910 and/or a second communication device 920 .
  • 'A and/or B' may be interpreted as having the same meaning as 'including at least one of A or B'.
  • the first communication device may represent the base station, and the second communication device may represent the terminal (or the first communication device may represent the terminal or vehicle, and the second communication device may represent the base station).
  • Base station is a fixed station (fixed station), Node B, evolved-NodeB (eNB), gNB (Next Generation NodeB), BTS (base transceiver system), access point (AP: Access Point), gNB (general) NB), 5G system, network, AI system, RSU (road side unit), may be replaced by terms such as robot.
  • the terminal may be fixed or have mobility
  • UE User Equipment
  • MS Mobile Station
  • UT user terminal
  • MSS Mobile Subscriber Station
  • SS Subscriber Station
  • AMS Advanced Mobile
  • WT Wireless terminal
  • MTC Machine-Type Communication
  • M2M Machine-to-Machine
  • D2D Device-to-Device
  • vehicle robot
  • AI module may be replaced by terms such as
  • the first communication device and the second communication device include a processor 911,921, a memory 914,924, one or more Tx/Rx radio frequency modules 915,925, Tx processors 912,922, Rx processors 913,923 , including antennas 916 and 926 .
  • the processor implements the functions, processes and/or methods salpinned above. More specifically, in DL (communication from a first communication device to a second communication device), an upper layer packet from the core network is provided to the processor 911 .
  • the processor implements the functions of the L2 layer.
  • the processor provides multiplexing between logical channels and transport channels, allocation of radio resources to the second communication device 920, and is responsible for signaling to the second communication device.
  • a transmit (TX) processor 912 implements various signal processing functions for the L1 layer (ie, the physical layer).
  • the signal processing function facilitates forward error correction (FEC) in the second communication device, and includes coding and interleaving.
  • FEC forward error correction
  • the coded and modulated symbols are divided into parallel streams, each stream mapped to OFDM subcarriers, multiplexed with a reference signal (RS) in the time and/or frequency domain, and using Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) are combined together to create a physical channel carrying a stream of time domain OFDMA symbols.
  • RS reference signal
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the OFDM stream is spatially precoded to generate multiple spatial streams.
  • Each spatial stream may be provided to a different antenna 916 via a separate Tx/Rx module (or transceiver) 915 .
  • Each Tx/Rx module may modulate an RF carrier with a respective spatial stream for transmission.
  • each Tx/Rx module (or transceiver) 925 receives a signal via each antenna 926 of each Tx/Rx module.
  • Each Tx/Rx module recovers information modulated with an RF carrier and provides it to a receive (RX) processor 923 .
  • the RX processor implements the various signal processing functions of layer 1.
  • the RX processor may perform spatial processing on the information to recover any spatial streams destined for the second communication device. If multiple spatial streams are destined for the second communication device, they may be combined into a single OFDMA symbol stream by multiple RX processors.
  • the RX processor uses a Fast Fourier Transform (FFT) to transform the OFDMA symbol stream from the time domain to the frequency domain.
  • the frequency domain signal includes a separate OFDMA symbol stream for each subcarrier of the OFDM signal.
  • the symbols and reference signal on each subcarrier are recovered and demodulated by determining the most probable signal placement points transmitted by the first communication device. These soft decisions may be based on channel estimate values.
  • the soft decisions are decoded and deinterleaved to recover the data and control signal originally transmitted by the first communication device on the physical channel. Corresponding data and control signals are provided to the processor 921 .
  • the UL (second communication device to first communication device) is handled in the first communication device 910 in a manner similar to that described with respect to the receiver function in the second communication device 920 .
  • Each Tx/Rx module 925 receives a signal via a respective antenna 926 .
  • Each Tx/Rx module provides an RF carrier and information to the RX processor 923 .
  • the processor 921 may be associated with a memory 924 that stores program code and data. Memory may be referred to as a computer-readable medium.
  • the second communication device is not limited to the base station.
  • the second communication device may be another vehicle, and V2V communication may be performed between the first communication device and the second communication device.
  • the second communication device may be a pedestrian, and V2P communication may be performed between the first communication device and the second communication device.
  • the second communication device may be a road side unit (RSU), and V2I communication between the first communication device and the second communication device may be performed.
  • the second communication device may be an application server, and V2N communication between the first communication device and the second communication device may be performed.
  • the base station may allocate resources for communication between the first communication device and the second communication device.
  • a communication device configured to allocate resources for communication between the first communication device and the second communication device may be referred to as a third communication device.
  • the aforementioned series of communication procedures may be performed between the first communication device and the third communication device.
  • the antenna performance can be improved while maintaining the height of the antenna system mounted in the vehicle below a certain level.
  • Another object of the present invention is to use a parasitic patch and a radiation patch implemented on a carrier to provide a planar antenna structure of various structures capable of wideband operation.
  • the antenna system can be optimized with different antennas in the low band (LB) and other bands, and the antenna system can be arranged in an optimal configuration and performance within the roof frame of the vehicle.
  • LB low band
  • MIMO multiple input/output
  • diversity operations can be implemented in an antenna system of a vehicle using a plurality of antennas in a specific band.
  • an antenna printed on a dielectric carrier capable of wideband operation is implemented in an optimal arrangement structure, thereby improving antenna efficiency and securing mutual isolation.
  • an antenna system mounted on a vehicle and a control operation therefor may be implemented by software, firmware, or a combination thereof.
  • the computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc.
  • the computer may include a terminal or a control unit of the vehicle, that is, a processor. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

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Abstract

일 실시예에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템이 제공된다. 상기 안테나 시스템은 상기 차량의 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 배치되는 금속 프레임에 배치되는 회로 기판(circuit board)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 시스템은 상기 회로 기판의 제1 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제1 금속 패치를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성된 제1 안테나를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 시스템은 상기 회로 기판의 제2 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제2 금속 패치를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성된 제2 안테나를 더 포함할 수 있다.

Description

차량에 탑재되는 안테나 시스템
본 발명은 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 관한 것이다. 특정 구현은 다양한 통신 시스템에서 동작 가능하도록 광대역 안테나를 구비한 안테나 시스템 및 이를 구비하는 차량에 관한 것이다.
전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 한편, 최근 전자기기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
이와 관련하여, 이동 단말기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 향후에는 보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다.
최근에는, 이러한 통신 서비스를 차량을 통해 제공할 필요성이 증대되고 있다. 한편, 통신 서비스에 관련하여 LTE(Long Term Evolution) 등의 기존 통신 서비스뿐만 아니라, 차세대 통신 서비스인 5세대 통신 서비스(5G communication service)에 대한 필요성도 대두되고 있다.
이에 따라, LTE 주파수 대역과 5G Sub6 주파수 대역에서 모두 동작하는 광대역 안테나가 전자 기기 이외에 차량에 배치될 필요가 있다. 하지만, 콘 안테나와 같은 광대역 안테나는 전체 안테나 크기, 특히 높이 증가에 따른 수직 프로파일(vertical profile)이 증가하고 무게가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 광대역 안테나는 기존의 평면형 안테나(planar antenna)에 비해 입체 구조로 구현될 수 있다. 또한, 전자 기기 또는 차량에서 통신 신뢰성 향상 및 통신 용량 향상을 위해서 다중 입출력(MIMO)을 구현할 필요가 있다. 이를 위해, 전자 기기 또는 차량에 다수의 광대역 안테나들을 배치할 필요가 있다.
따라서, 이러한 입체 구조의 안테나들을 상호 간 낮은 간섭을 수준을 유지하면서 어떠한 방식으로 전자 기기 또는 차량에 배치할 지 구체적인 배치 구조가 제시된 바 없다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 입체 구조의 안테나 시스템에서 로우 프로파일(low profile) 구조를 유지하면서, 안테나 성능을 향상시킬 필요가 있다. 하지만, 입체 구조의 안테나 시스템에서 안테나 자체의 높이 이외에도 안테나를 차량에 탑재하여 고정시키기 위한 기구 구조가 필요하다. 따라서, 이러한 기구 구조를 일정 높이 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시켜야 한다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 안테나 시스템이 차량에 배치되는 경우, 복수의 안테나들이 배치될 수 있는데, 이러한 안테나들 중 600MHz 내지 960MHz의 저대역(LB)에서 동작하는 안테나가 해당 대역에서 성능을 만족시키기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 저대역(LB)에서 동작하는 안테나가 광대역 동작하도록 하는 최적의 안테나 설계가 필요하다.
또한, 이러한 안테나들이 저대역(LB) 이외에 중대역(MB)과 고대역(HB)에서도 광대역 동작할 수 있는 로우 프로파일(low-profile) 안테나 구조를 구현하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 이러한 광대역 로우 프로파일 안테나가 복수의 안테나로 구현되는 경우 이들 간에 격리도 확보가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 차량 내에 탑재되는 안테나 시스템의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시키기 위한 것이다
본 발명의 다른 일 목적은, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 저대역(LB)에서 동작할 수 있는 다양한 구조의 안테나를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 안테나 소자가 저대역(LB) 이외에 광대역 동작하도록 최적화된 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 안테나 소자가 저대역(LB) 이외에 광대역 동작하면서도, 복수의 안테나로 제공되는 경우 이들 간의 격리도 특성이 확보되는 최적 배치 구조를 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템이 제공된다. 상기 안테나 시스템은 상기 차량의 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 배치되는 금속 프레임에 배치되는 회로 기판(circuit board)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 시스템은 상기 회로 기판의 제1 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제1 금속 패치를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성된 제1 안테나를 더 포함할 수 있다. 상기 안테나 시스템은 상기 회로 기판의 제2 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제2 금속 패치를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성된 제2 안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치되고, 상기 제2 안테나는 상기 회로 기판의 일 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나의 상기 유전체 캐리어의 타 측면은 상기 회로 기판 위에 배치되고, 상기 제2 안테나의 상기 유전체 캐리어의 배면은 상기 회로 기판 위에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 상기 유전체 캐리어의 전면에 배치되는 방사 패치(radiation patch) 및 측면 패치(side surface patch)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 안테나는 상기 유전체 캐리어의 배면에 배치되는 기생 패치(parasitic patch)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 상기 방사 패치가 원형 패치로 형성되고, 상기 측면 패치는 상기 측면 전체 영역에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 원형 패치의 직경은 상기 측면 패치의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 상기 방사 패치가 사각 패치로 형성되고, 상기 측면 패치는 상기 측면 전체 영역에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 측면 패치와 연결되는 지점에서 상기 사각 패치의 길이는 상기 측면 패치의 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판의 제3 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제3 금속 패치를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성된 제3 안테나를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 회로 기판의 제4 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제4 금속 패치를 통해 제4 신호를 방사하도록 구성된 제4안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다. 한편, 상기 제4 안테나는 상기 회로 기판의 타 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판의 제5 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제5 신호를 방사하도록 구성된 제5 안테나르 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 회로 기판의 제6 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제6 신호를 방사하도록 구성된 제6 안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제5 안테나와 상기 제6 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판에 배치되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 송수신부 회로와 연결되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 방사하여 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband process)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나는 상기 안테나 영역의 일 측에 배치되고, 상기 제3 안테나는 상기 안테나 영역의 타 측에 배치될 수 있다. 한편, 상기 제5 안테나는 상기 안테나 영역의 하부에 배치되고, 상기 제6 안테나는 상기 안테나 영역의 상부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제5 안테나는 상기 제1 안테나에 대해 소정 각도, 예컨대 실질적으로 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 한편, 상기 제6 안테나는 상기 제3 안테나에 대해 소정 각도, 예컨대 실질적으로 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나는 상기 회로 기판의 일 측에 배치되는 제1 remote keyless entry(RKE1) 영역에 배치될 수 있다. 한편, 상기 제4 안테나는 상기 회로 기판의 타 측에 배치되는 제2 remote keyless entry(RKE2) 영역에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나, 상기 제3 안테나, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나는 상기 회로 기판과 수직하게 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나 및 상기 제4 안테나는 상기 유전체 캐리어 전면의 방사 패치를 통해 신호가 전면부로 방사되도록 상기 회로 기판과 평행하게 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나는 상기 회로 기판의 중심으로 좌우 대칭 형태로 배치될 수 있다. 한편, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나는 상기 회로 기판의 중심으로 상하 대칭 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나는 상기 회로 기판의 일 측에 배치되는 제1 REK 영역의 좌측 하부에 배치되고, 제1 RKE 안테나는 상기 제1 RKE 영역의 좌측 상부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제4 안테나는 상기 회로 기판의 타 측에 배치되는 제2 RKE 영역의 우측 상부에 배치되고, 제2 RKE 안테나는 상기 제2 RKE 영역의 우측 하부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 안테나 및 상기 제4 안테나의 상기 방사 패치는 원형 패치로 형성되고, 상기 유전체 캐리어에 배치되는 측면 패치는 상기 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 한편, 상기 원형 패치의 직경은 상기 측면 패치의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제3 안테나 및 상기 제4 안테나를 통해 2x2 dual sim dual active (DSDA)를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나는 617MHz 내지 960MHz 대역에 해당하는 저대역(LB), 1400MHz 내지 3800Hz 대역에 해당하는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나는 상기 해당하는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 저대역(LB)에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 2x2 MIMO를 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나를 통해 4 x4 MIMO를 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 안테나 시스템을 구비하는 차량이 제공된다. 상기 차량은 상기 차량의 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 배치되는 금속 프레임에 배치되는 회로 기판(circuit board); 상기 회로 기판의 제1 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제1 금속 패치를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성된 제1 안테나; 및 상기 회로 기판의 제2 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제2 금속 패치를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성된 제2 안테나이 구비된 안테나 시스템을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 차량은 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 차량은 상기 송수신부 회로를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 기저대역 프로세서를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 차량 내에 탑재되는 안테나 시스템의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저대역(LB) 안테나와 다른 안테나들을 하나의 안테나 모듈에 구현하여 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 다른 일 목적은, 캐리어 상에 구현되는 기생 패치와 방사 패치를 이용하여, 광대역 동작할 수 있는 다양한 구조의 평판형 안테나 구조를 제시할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 안테나 시스템을 저대역(LB)과 다른 대역에서 서로 다른 안테나로 최적화하여, 차량의 지붕 프레임 내에 최적의 구성과 성능으로 안테나 시스템을 배치할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 특정 대역에서 다수의 안테나들을 이용하여 다중 입출력(MIMO) 및 다이버시티 동작을 차량의 안테나 시스템에서 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 광대역 동작할 수 있는 유전체 캐리어 상에 프린트된 안테나를 최적 배치 구조로 구현하여, 안테나 효율 향상과 상호 간 격리도를 확보할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 일 예시에 따른 차량 내부를 설명하기 위한 구성도이다. 한편, 도 1b는 일 예시에 따른 차량 내부를 측면에서 본 구성도이다.
도 2a는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다.
도 2b는 V2X SL 통신을 지원하는 독립형(standalone) 시나리오와 V2X SL 통신을 지원하는 MR-DC 시나리오를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 차량의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 안테나 시스템의 배치 구조를 나타낸다.
도 5b는 도 5a의 구조에서 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 시스템의 높이 방향에서의 내부 구조를 나타낸다.
도 6a는 다른 실시 예에 따른 안테나 시스템의 배치 구조를 나타낸다.
도 6b는 도 6a의 구조에서 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 시스템의 높이 방향에서의 내부 구조를 나타낸다.
도 7a는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나들이 배치되는 회로 기판과 안테나들을 제어하는 구성을 나타낸다.
도 7b는 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 시스템이 외부 기구 구조물과 체결된 구성을 나타낸다.
도 7c는 도 7a의 복수의 안테나들의 기능과 동작 주파수 대역을 나타낸다.
도 8a는 일 예시에 따른 유전체 캐리어(dielectric carrier, DC) 상에 프린트된 제1 타입 안테나를 나타낸다.
도 8b는 일 예시에 따른 유전체 캐리어(DC) 상에 프린트된 제2 타입 안테나를 나타낸다.
도 9는 안테나 시스템의 일 측 영역에 배치되는 RKE 안테나와 제2 안테나가 배치된 영역을 확대한 도면이다.
도 10a는 RKE 안테나와 제2 안테나 간의 격리도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 10b는 RKE 안테나와 제2 안테나 간의 격리도 특성을 해당 주파수 별로 나타낸 것이다.
도 11a는 복수의 안테나들에 대한 반사 계수(reflection coefficient)를 dB 단위로 나타낸 것이다. 또한, 도 11b는 복수의 안테나들에 대한 이득 특성을 나타낸 것이다.
도 12a는 복수의 안테나들 상호 간의 격리도(isolation) 특성을 나타낸 것이다.
도 12b는 셀룰러 대역과 블루투스/WiFi 대역에서의 CDF (Cumulative Density Function) 특성을 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 광대역 안테나 시스템과 상기 안테나 시스템이 탑재되는 차량의 구성도를 나타낸다.
도 14는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 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 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 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.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 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)) 등이 포함될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 이동 단말 이외에 차량(vehicle)이 포함될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 설명되는 전자 기기를 통한 무선 통신은 이동 단말을 통한 무선 통신 이외에 차량을 통한 무선 통신을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기재된 실시 예에 따른 구성 및 동작은 이동 단말 이외에 차량(vehicle)에도 적용될 수 있다. 한편, 본 명세서에서 기재된 실시 예에 따른 구성 및 동작은 차량에 탑재되는 통신 시스템, 즉 안테나 시스템에도 적용될 수 있다. 이와 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 복수의 안테나들과 이들을 제어하는 송수신부 회로 및 프로세서를 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 언급되는 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 차량 외부에 배치되는 안테나 시스템을 주로 언급하지만, 차량 내부에 배치되거나 차량에 탑승한 사용자가 소지하는 이동 단말기(전자 기기)를 포함할 수 있다.
도 1a는 일 예시에 따른 차량 내부를 설명하기 위한 구성도이다. 한편, 도 1b는 일 예시에 따른 차량 내부를 측면에서 본 구성도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명은 GPS, 4G 무선 통신, 5G 무선통신, 블루투스, 또는 무선랜 등의 신호를 송수신할 수 있는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)에 관한 것이다. 따라서, 이러한 여러 통신 프로토콜을 지원할 수 있는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)을 통합 안테나 모듈(300)로 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명은 이러한 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)을 구비하는 차량(500)에 관한 것이다. 차량(500)은 대쉬 보드(dash board, 100)와 안테나 유닛(300) 등을 포함하는 하우징을 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 차량(500)은 이러한 안테나 유닛(300)을 장착하기 위한 장착 브라켓을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 차량(500)은 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)에 해당하는 안테나 모듈(300)과 이와 연결되도록 구성된 텔레매틱스 모듈(telematics module, TCU)(600)을 포함한다. 일 예시에 따라, 텔레매틱스 모듈(600)이 안테나 모듈(300)을 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 한편, 텔레매틱스 모듈(600)은 디스플레이(610)와 오디오 유닛(620)을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
< V2X (Vehicle-to-Everything)>
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 단말 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, 기지국(eNB), RSU(road side unit), 단말, 또는 어플리케이션 서버(application server)(예: 교통 안전 서버(traffic safety server)) 등일 수 있다.
또한, V2X 통신을 수행하는 단말은, 일반적인 휴대용 단말(handheld UE)뿐만 아니라, 차량 단말(V-UE(Vehicle UE)), 보행자 단말(pedestrian UE), 기지국 유형(eNB type)의 RSU, 또는 단말 유형(UE type)의 RSU, 통신 모듈을 구비한 로봇 등을 의미할 수 있다.
V2X 통신은 단말들 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 통신에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.
A Road Side Unit (RSU): RSU (Road Side Unit)는 V2I 서비스를 사용하여 이동 차량과 송수신 할 수 있는 V2X 서비스 가능 장치이다. 또한, RSU는 V2X 응용 프로그램을 지원하는 고정 인프라 엔터티로서, V2X 응용 프로그램을 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 application logic을 eNB (eNB- type RSU라고 함) 또는 UE (UE - type RSU라고 함)의 기능과 결합하는 논리적 entity이다.
V2I Service는 V2X 서비스의 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고 다른 쪽은 infrastructure에 속하는 entity이다. V2P Service도 V2X 서비스 타입으로, 한 쪽은 vehicle이고, 다른 쪽은 개인이 휴대하는 디바이스(예: 보행자, 자전거 타는 사람, 운전자 또는 동승자가 휴대하는 휴대용 단말기)이다. V2X Service는 차량에 송신 또는 수신 장치가 관계된 3GPP 통신 서비스 타입이다. 통신에 참여한 상대방에 따라 V2V 서비스, V2I 서비스 및 V2P 서비스로 더 나눌 수 있다.
V2X 가능(enabled) UE는 V2X 서비스를 지원하는 UE이다. V2V Service는 V2X 서비스의 유형으로, 통신의 양쪽 모두 차량이다. V2V 통신 범위는 V2V 서비스에 참여하는 두 차량 간의 직접 통신 범위이다.
V2X (Vehicle-to-Everything)라고 불리는 V2X 어플리케이션은 전술한 바와 같이, (1) 차량 대 차량 (V2V), (2) 차량 대 인프라 (V2I), (3) 차량 대 네트워크 (V2N), (4) 차량 대 보행자 (V2P)의 4가지 타입이 있다. 이와 관련하여, 도 2a는 V2X 어플리케이션의 타입을 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 4가지 타입의 V2X 어플리케이션은 최종 사용자를 위해 보다 지능적인 서비스를 제공하는 "협력적 인식(co-operative awareness)"을 사용할 수 있다.
이는 차량, 길가 기반 시설, 애플리케이션 서버 및 보행자와 같은 entities이 협동 충돌 경고 또는 자율 주행과 같은 보다 지능적인 정보를 제공하기 위해 해당 지식을 처리하고 공유하도록 해당 지역 환경에 대한 지식(예: 근접한 다른 차량 또는 센서 장비로부터 받은 정보)을 수집할 수 있음을 의미한다.
<NR V2X >
3GPP release 14 및 15 동안 자동차 산업으로 3GPP 플랫폼을 확장하기 위해, LTE에서 V2V 및 V2X 서비스에 대한 지원이 소개되었다.
개선된(enhanced) V2X use case에 대한 지원을 위한 요구 사항들은 크게 4개의 use case group들로 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 application server에서 local sensor 또는 live video image를 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 전송률이 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 응용 프로그램이 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.
이하의 설명은 NR SL(sidelink) 또는 LTE SL에 모두 적용 가능하며, RAT(radio access technology)가 표시되지 않으면 NR SL을 의미할 수 있다. NR V2X에서 고려되고 있는 운영 시나리오는 아래와 같이 6가지가 존재할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2b는 V2X SL 통신을 지원하는 독립형(standalone) 시나리오와 V2X SL 통신을 지원하는 MR-DC 시나리오를 나타낸다.
특히, 1) 시나리오 1에서, gNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 2) 시나리오 2에서, ng-eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 3) 시나리오 3에서, eNB는 LTE SL 및 NR SL 모두에서 단말의 V2X 통신에 대한 control/configuration을 제공한다. 한편, 4) 시나리오 4에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 EN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 5) 시나리오 5에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NE-DC에서 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration된다. 또한, 6) 시나리오 6에서, LTE SL 및 NR SL에서의 단말의 V2X 통신은 단말이 NGEN-DC로 설정되는 동안 Uu에 의해 control/configuration 된다.
도 2a 및 도 2b와 같이 V2X 통신을 지원하기 위해 차량은 안테나 시스템을 통해 eNB 및/또는 gNB과 무선 통신을 수행할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 차량에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다. 이와 관련하여, 도 3a 및 도 3b는 안테나 시스템(1000)이 차량의 지붕(roof) 위 또는 지붕 내에 탑재되는 형상을 도시한다. 한편, 도 3c는 안테나 시스템(1000)이 차량의 지붕과 후면 미러의 지붕 프레임 (roof frame) 내에 탑재되는 구조를 도시한다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명에서는 자동차(차량)의 외관 개선 및 충돌 시 텔레매틱스 성능을 보전하기 위해 기존의 샤크 핀(Shark Fin) 안테나를 돌출되지 않은 형태의 평면형(Flat) 안테나로 대체하고자 한다. 또한, 본 발명에서는 기존 이동통신 서비스(LTE) 제공과 함께, 5세대(5G) 통신을 고려한 LTE 안테나와 5G 안테나가 통합된 형태의 안테나를 제안하고자 한다.
도 3a를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕(roof) 위에 배치된다. 도 3a에서 상기 안테나 시스템(1000)을 외부 환경 및 차량 운전 시에 외부 충격으로부터 보호하기 위한 레이돔(radome, 2000a)이 상기 안테나 시스템(1000)을 둘러쌀 수 있다. 상기 레이돔(2000a)은 상기 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 구조물 내에 배치되고, 지붕 구조물의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량의 지붕 구조물(2000b)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 도 3c를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 프레임 내부에 배치되고, 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 차량(500)의 지붕 프레임(2000c)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나에 의한 빔 패턴(beam pattern)은 수평 영역(horizontal region)을 소정 각도만큼 상부 영역에서 형성될 필요가 있다.
이와 관련하여, 안테나 시스템(1000)에 구비되는 안테나의 앙각 빔 패턴(elevation beam pattern)의 피크는 보어 사이트에서 형성될 필요가 없다. 따라서, 안테나의 앙각 빔 패턴의 피크는 수평 영역에서 소정 각도만큼 상부 영역에서 형성될 필요가 있다. 일 예로, 안테나의 앙각 빔 패턴은 도 2a 내지 도 2c와 같은 hemisphere 형태로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 구조물 또는 지붕 프레임 이외에 응용에 따라 차량 전면 또는 후면 위에 설치될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 시스템(1000)은 외부 안테나(external antenna)에 해당한다.
한편, 차량(500)은 외부 안테나에 해당하는 안테나 시스템(1000)을 구비하지 않고 내부 안테나(internal antenna)에 해당하는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)을 구비할 수 있다. 또한, 외부 안테나에 해당하는 안테나 시스템(1000)과 내부 안테나에 해당하는 안테나 유닛(즉, 내부 안테나 시스템)(300)을 모두 구비할 수 있다.
한편, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 차량 및 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
차량(500)은 자율 주행 차량일 수 있다. 차량(500)은 사용자 입력에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드(준(pseudo) 주행 모드)로 전환될 수 있다. 예를 들면, 차량(500)은, 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
이러한 매뉴얼 모드 및 자율 주행 모드와 관련하여 오브젝트 검출, 무선 통신, 내비게이션 및 차량 센서 및 인터페이스 등의 동작은 차량(500)에 탑재되는 텔레매틱스 모듈이 수행할 수 있다. 구체적으로, 차량(500)에 탑재되는 텔레매틱스 모듈이 안테나 모듈(300), 오브젝트 검출 장치(520) 및 다른 인터페이스와 협력하여 해당 동작을 수행할 수 있다. 한편, 통신 장치(400)는 안테나 시스템(300)과 별도로 텔레매틱스 모듈 내에 배치되거나 또는 안테나 시스템(300)에 배치될 수 있다.
차량(500)은 주행 상황 정보에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 주행 상황 정보는, 오브젝트 검출 장치(520)에서 제공된 오브젝트 정보에 기초하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 차량(500)은, 오브젝트 검출 장치(520)에서 생성되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
예를 들면, 차량(500)은 통신 장치(400)를 통해 수신되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 차량(500)은 외부 디바이스에서 제공되는 정보, 데이터, 신호에 기초하여 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(500)이 자율 주행 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운행 시스템에 기초하여 운행될 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 차량(500)은 주행 시스템, 출차 시스템, 주차 시스템에서 생성되는 정보, 데이터 또는 신호에 기초하여 운행될 수 있다. 차량(500)이 메뉴얼 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(500)은 운전 조작 장치를 통해 운전을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운전 조작 장치를 통해 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 차량(500)은 운행될 수 있다.
차량(500)은 사용자 인터페이스 장치(510), 오브젝트 검출 장치(520), 내비게이션 시스템(550), 통신 장치(400)을 포함할 수 있다. 또한, 차량은 전술한 장치 이외에 센싱부(561), 인터페이스부(562), 메모리(563), 전원공급부(564), 차량 제어 장치(565)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 차량(500)은 본 명세서에서 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
사용자 인터페이스 장치(510)는, 차량(500)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(510)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(500)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(500)은 사용자 인터페이스 장치(510)를 통해, UI(User Interfaces) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(500) 외부에 위치하는 오브젝트를 검출하기 위한 장치이다. 오브젝트는 차량(500)의 운행과 관련된 다양한 물체들일 수 있다. 한편, 오브젝트는, 이동 오브젝트와 고정 오브젝트로 분류될 수 있다. 예를 들면, 이동 오브젝트는, 타 차량, 보행자를 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들면, 고정 오브젝트는, 교통 신호, 도로, 구조물을 포함하는 개념일 수 있다. 오브젝트 검출 장치(520)는, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524), 적외선 센서(525) 및 프로세서(530)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
프로세서(530)는, 오브젝트 검출 장치(520)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(530)는, 획득된 영상에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(530)는, 영상 처리 알고리즘을 통해, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출등의 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(520)는, 복수의 프로세서(530)를 포함하거나, 프로세서(530)를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 카메라(521), 레이다(522), 라이다(523), 초음파 센서(524) 및 적외선 센서(525) 각각은 개별적으로 프로세서를 포함할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(520)에 프로세서(530)가 포함되지 않는 경우, 오브젝트 검출 장치(520)는, 차량(500)내 장치의 프로세서 또는 제어부(570)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
내비게이션 시스템(550)은 통신 장치(400), 특히 위치 정보부(420)를 통해 획득된 정보에 기반하여 차량의 위치 정보를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 차량의 현재 위치 정보에 기반하여 목적지로의 길 안내 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템(550)은 오브젝트 검출 장치(520) 및/또는 V2X 통신부(430)를 통해 획득된 정보에 기반하여 주변 위치에 대한 안내 정보를 제공할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 안테나 시스템(1000)과 함께 동작하는 무선 통신부(460)를 통해 획득한 V2V, V2I, V2X 정보에 기반하여 안내 정보 제공, 자율 주행 서비스 등을 제공할 수 있다.
통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다. 통신 장치(400)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. 통신 장치(400)는, 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 방송 송수신부(450) 및 프로세서(470)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
근거리 통신부(410)는, 근거리 통신(Short range communication)을 위한 유닛이다. 근거리 통신부(410)는, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 형성하여, 차량(500)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다. 위치 정보부(420)는, 차량(500)의 위치 정보를 획득하기 위한 유닛이다. 예를 들면, 위치 정보부(420)는, GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다.
V2X 통신부(430)는, 서버(V2I: Vehicle to Infra), 타 차량(V2V: Vehicle to Vehicle) 또는 보행자(V2P: Vehicle to Pedestrian)와의 무선 통신 수행을 위한 유닛이다. V2X 통신부(430)는, 인프라와의 통신(V2I), 차량간 통신(V2V), 보행자와의 통신(V2P) 프로토콜이 구현 가능한 RF 회로를 포함할 수 있다. 광통신부(440)는, 광을 매개로 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 유닛이다. 광통신부(440)는, 전기 신호를 광 신호로 전환하여 외부에 발신하는 광발신부 및 수신된 광 신호를 전기 신호로 전환하는 광수신부를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 광발신부는, 차량(500)에 포함된 램프와 일체화되게 형성될 수 있다.
무선 통신부(460)는 하나 이상의 안테나 시스템을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행하는 유닛이다. 무선 통신부(460)는 제1 안테나 시스템을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 무선 통신부(460)는 제2 안테나 시스템을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 이에 한정되는 것은 아니고 임의의 서로 다른 통신 시스템으로 확장 가능하다.
한편, 차량(500) 내부에 배치되는 안테나 모듈(300)은 무선 통신부를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 차량(500)은 전기 자동차(electric vehicle, EV) 또는 외부 전자 기기와 독립적으로 통신 시스템과 접속 가능한 자동차일 수 있다. 이와 관련하여, 통신 장치(400)는 근거리 통신부(410), 위치정보 모듈(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 4G 무선 통신 모듈(450), 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(450)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(450)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 논-스탠드 얼론(NSA: Non Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다. 5G 무선 통신 모듈(460)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(460)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다. 이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다. 반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기(100)는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(450)과 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460)을 이용하여 전자 기기(예컨대, 차량) 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 자원이 할당된 후 기지국을 경유하지 않고 차량들 간에 V2V 방식에 의해 무선 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(450) 및 5G 무선 통신 모듈(460) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(450)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(460)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는, 사용자 인터페이스 장치(510)와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이경우, 차량용 디스플레이 장치는, 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.
도 4b는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 차량의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 4b를 참조하면, 차량은 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(1250)를 포함한다. 또한, 차량은 모뎀(Modem, 1400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 1450)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 1400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)와 물리적으로 하나의 chip에 구현되고, 논리적 및 기능적으로 분리된 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 물리적으로 분리된 chip의 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 차량은 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 210a 내지 240a)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220), RFIC(1250) 및 복수의 저잡음 증폭기(210a 내지 240a)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, RFIC(1250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(1250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(1400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G RFIC 및 5G RFIC로 각각 지칭될 수 있다. 특히, 5G 대역이 밀리미터파 대역으로 구성되는 경우와 같이 5G 대역과 4G 대역의 대역 차이가 큰 경우, RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(1250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 Soc (System on Chip)으로 구현되는 것도 가능하다. 한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 1450)는 모뎀(1400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다. 반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)는 어느 하나는 4G 대역에서 동작하고, 다른 하나는 밀리미터파 대역에서 동작할 수 있다.
한편, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL)를 통해 4x4 DL MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 5G 대역이 Sub6 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 반면에, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 별도의 복수 안테나 각각이 밀리미터파 대역에서 배열 안테나로 구성될 수 있다. 한편, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 차량은 듀플렉서(duplexer, 231), 필터(232) 및 스위치(233)를 더 포함할 수 있다. 듀플렉서(231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(210a, 240a)로 수신된다. 필터(232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 스위치(233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 차량은 제어부에 해당하는 모뎀(1400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(1250)와 모뎀(1400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(1250)와 모뎀(1400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다. 모뎀(1400)은 RFIC(1250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(1400)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)을 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
모뎀(1400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 차량은 eNB 또는 gNB를 통해 자원을 할당받거나 또는 연결 상태를 유지할 수 있다. 또한, 차량은 할당된 자원을 통해 다른 엔티티들과 V2V 통신, V2I 통신 및 V2P 통신 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
한편, 도 1a 내지 도 4b를 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템과 차량의 지붕 위, 지붕 내부 또는 지붕 프레임 내부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 5a는 일 실시 예에 따른 안테나 시스템의 배치 구조를 나타낸다. 한편, 도 5b는 도 5a의 구조에서 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 시스템의 높이 방향에서의 내부 구조를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 안테나 시스템(1000)이 레이돔(2000) 내부에 배치될 수 있다. 한편, 안테나 시스템(1000)의 하부에는 금속 재질의 차량 지붕 또는 차량 지붕의 내부 구조물이 형성될 수 있다. 즉, 차량 지붕의 플라스틱 커버에 flat 안테나 구조의 TCU가 직접 장착될 수 있다.
이와 관련하여, 복수의 안테나들(1100)이 회로 기판의 상부에 배치될 수 있고, 4G/5G NAD(network access device, 1400)이 회로 기판의 하부에 배치될 수 있다. 한편, 다른 회로 기판의 하부에 AP(Application processor, 1450)가 배치될 수 있다. 이러한 구조에서 전체 높이는 h를 갖는 안테나 시스템(1000a)에서 복수의 안테나들(1100)의 높이는 h1으로 제한될 수 있다.
반면에, 도 6a는 다른 실시 예에 따른 안테나 시스템의 배치 구조를 나타낸다. 한편, 도 6b는 도 6a의 구조에서 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 시스템의 높이 방향에서의 내부 구조를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 안테나 시스템(1000)이 레이돔(2000) 내부에 배치될 수 있다. 한편, 안테나 시스템(1000)의 하부에는 금속 재질의 메탈 크래들(metal cradle, CR)이 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 메탈 크래들(CR)은 차량 지붕과 연결되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 안테나 시스템(1000)에서 발생하는 열을 메탈 크래들(CR)을 통해 외부로 방출할 수 있다. 이러한 구조에서, 차량 지붕 하부의 메탈 크래들(CR)에 flat 안테나 구조의 TCU가 장착될 수 있다. 이 경우, 복수의 안테나들(1100)이 회로 기판의 상부에 배치될 수 있고, 4G/5G NAD(network access device, 1400)와 AP(Application processor, 1450)가 히트 싱크에 배치될 수 있다.
이러한 구조에서 전체 높이는 h를 갖는 안테나 시스템(1000b)에서 복수의 안테나들(1100)의 높이는 h2까지 확장 가능하다. 따라서, 도 5b의 구조는 복수의 안테나들(1100)의 높이는 h1으로 제한되는 데 비해, 도 6b의 구조는 복수의 안테나들(1100)의 높이는 h2로 확장될 수 있다. 일 예로, 도 5b의 안테나 시스템의 전체 높이 h가 25mm인 경우 복수의 안테나들(1100)의 높이 h1은 5 내지 7mm로 제한될 수 있다. 반면에, 도 6b의 안테나 시스템의 전체 높이 h가 25mm인 경우 복수의 안테나들(1100)의 높이 h1은 16 내지 18mm로 확장될 수 있다.
한편, 전술한 도 5a 및 도 5b의 제1 타입 flat 안테나와 도 6a 및 도 6b의 제2 타입 flat 안테나의 구조적/기술적 특징과 측정 방법은 다음과 같다. 제1 타입 안테나는 open space 기준으로 안테나 성능 최적화를 위한 패턴 및 매칭 작업을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 주변에 금속이 없는 상태에서 소정 직경의 금속판 중심부에 제1 타입 안테나를 설치 후 안테나 방사 패턴을 측정할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 타입 안테나에 대해 구(sphere)에 가까운 형태의 방사 패턴 확보를 목표로 할 수 있다. 이 경우, elevation 각도 60 내지 70도의 범위에서 최적의 안테나 gain을 목표로 안테나 설계를 할 수 있다.
한편, 제2 타입 안테나는 안테나 시스템(1000)이 금속 기구 구조물에 체결된 상태를 가정하여 안테나 패턴 설계 및 매칭 작업을 하여 안테나 성능을 최적화할 수 있다. 이와 관련하여, 차량에 장착되는 메탈 cradle을 제작하여 안테나 방사 패턴을 측정할 수 있다. 이 경우, 메탈 cradle을 포함하여 안테나 시스템(1000)의 방사 패턴은 구 형태의 방사 패턴에서 low elevation 각도에서 수신 성능이 더 향상된 형태를 갖도록 구성될 수 있다.
이와 같은 제2 타입 안테나의 방사 패턴을 hemi-sphere radiation pattern으로 지칭할 수 있다. 반면에, 제1 타입 안테나의 방사 패턴을 omni-directional radiation pattern으로 지칭할 수 있다. 따라서, 제2 타입 안테나의 방사 패턴은 elevation 각도 약 70 내지 90도에서 최적의 안테나 이득 확보를 목표로 새로운 안테나 구조 및 방식을 적용할 수 있다.
안테나 시스템과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
이와 관련하여, 일 실시 예에 따른 복수의 안테나들을 구비하는 안테나 시스템에 대해 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 본 발명의 일 목적은 차량 내에 탑재되는 안테나 시스템의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명의 다른 일 목적은, 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 저대역(LB)에서 동작할 수 있는 다양한 구조의 안테나를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 안테나 소자가 저대역(LB) 이외에 광대역 동작하도록 최적화된 안테나 구조를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명의 다른 일 목적은, 안테나 소자가 저대역(LB) 이외에 광대역 동작하면서도, 복수의 안테나로 제공되는 경우 이들 간의 격리도 특성이 확보되는 최적 배치 구조를 제공하기 위한 것이다.
이와 관련하여, 도 7a는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나들이 배치되는 회로 기판과 안테나들을 제어하는 구성을 나타낸다. 한편, 도 7b는 복수의 안테나들을 포함하는 안테나 시스템이 외부 기구 구조물과 체결된 구성을 나타낸다. 또한, 도 7c는 도 7a의 복수의 안테나들의 기능과 동작 주파수 대역을 나타낸다.
도 6 내지 도 7c를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 회로 기판(S1)과 복수의 안테나들(1100)을 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 회로 기판(S1)은 차량의 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 배치되는 금속 프레임에서 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 금속 프레임은 안테나 시스템(1000)의 하단에 해당할 수 있고, 히트 싱크(heat sink)로 구현될 수 있다.
한편, 복수의 안테나들(1100)은 제1 안테나(ANT1) 또는 제2 안테나(ANT2)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a는 일 예시에 따른 유전체 캐리어(dielectric carrier, DC) 상에 프린트된 제1 타입 안테나를 나타낸다. 한편, 도 8b는 일 예시에 따른 유전체 캐리어(DC) 상에 프린트된 제2 타입 안테나를 나타낸다.
도 6 내지 도 8b를 참조하면, 제1 안테나(ANT1)는 회로 기판(S1)의 제1 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제1 금속 패치를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 안테나(ANT2)는 회로 기판(S1)의 제2 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제2 금속 패치를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1)는 회로 기판(S1)의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 안테나(ANT1, 1100a)의 유전체 캐리어(DC)의 타 측면은 회로 기판(S1) 위에 배치될 수 있다.
한편, 제2 안테나(ANT2)는 회로 기판(S1)의 일 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 안테나(ANT2)의 유전체 캐리어의 배면은 회로 기판(S1) 위에 배치될 수 있다.
한편, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 안테나 시스템(1000)은 커버(cover)에 내부 컴포넌트들이 보호되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 커버(cover)는 회로 기판의 중앙 영역인 안테나 영역과 체결되고, 평탄(flat)한 형태로 형성되는 플랫 커버(flat cover, CV_F) 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예로, 커버는 회로 기판의 측면 영역인 RKE 영역에 체결되고, 경사진(slanted) 형태로 형성되는 경사 커버(slated cover, CV_S) 영역을 더 포함할 수 있다. 또한, 커버는 플랫 커버(CV_F) 영역과 경사 커버(CV_S) 영역 사이에 형성되는 연결 커버(connected cover, CV_C) 영역을 더 커버할 수 있다. 이와 같이 유선형 형태로 형성된 커버에 의해 안테나 시스템(1000)이 차량 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 장착되는 경우, 차량 내부의 측면 영역에도 안테나들을 배치시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 안테나 시스템에 구비되는 복수의 안테나들(1100)과 관련하여, low elevation radiation 지원에 최적화된 안테나 기술들을 적용할 수 있다. 이와 관련하여, 615MHz 내지 3800MHz의 광대역 동작을 위해 유전체 캐리어에 배치되는 금속 패치를 이용하여 low profile 구조로 구현할 수 있다.
한편, 이러한 광대역 안테나 구조는 다른 안테나 시스템 대비 적은 안테나 개수로 차량에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 하나의 안테나 소자가 저대역(LB) 이외에 중대역(MB)과 고대역(HB)에서도 방사체로서 동작할 수 있기 때문이다. 또한, 유전체 캐리어 상에 구현되는 low profile 안테나가 회로 기판(S1)에 작은 크기로 배치됨에 따라, 그라운드 영역에 Ground Cut을 최소화하여 TCU 회로 부품 장착이 용이하게 된다.
안테나 시스템과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
방사체 구성과 관련하여 도 8a를 참조하면, 제1 안테나(ANT1, 1100a)는 방사 패치(radiation patch, RP) 및 측면 패치(side surface patch, SSP)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 안테나(ANT1, 1100a)는 기생 패치(parasitic patch, PP)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1, 1100a)의 방사 패치(RP)의 형태는 원형 패치에 한정되는 것은 아니고 다양한 형태로 변경 가능하다. 예를 들어, 제1 안테나(ANT1, 1100a)의 방사 패치(RP)의 형태는 도 8b와 같이 사각 패치(RP2)로 구현될 수 있다.
방사 패치(RP)는 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되도록 구성되고, 측면 패치(SSP)는 유전체 캐리어의 측면에 배치되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 측면 패치(SSP)는 방사 패치(RP)와 연결되도록 구성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 측면 패치(SSP)는 방사 패치(RP)와 커플링되도록 이격될 수 있다.
또한, 기생 패치(PP)는 유전체 캐리어(DC)의 배면에 배치되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 광대역 안테나 소자는 Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 특히, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상을 고려하여 Half Circle Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 하지만, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고 도 8b와 같이 사각 패치 형태로 구현될 수 있다.
모노폴 안테나로 동작하도록 방사 패치(RP, RP2)와 기생 패치(PP)가 상호 연결되도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 방사 패치(RP, RP2)에는 소정 간격으로 이격되어 배치되는 복수의 나사(screw, SC)가 배치될 수 있다. 복수의 나사(SC) 중 일부는 방사 패치(RP, RP2)와 기생 패치(PP)를 연결하도록 체결될 수 있다. 한편, 복수의 나사(SC) 중 일부는 기생 패치(PP)와 직접 연결되도록 체결되지 않을 수 있다. 이 경우, 복수의 나사(SC) 중 일부는 유전체 캐리어(DC) 내부로 삽입되는 깊이를 조절하여 해당 대역 별로 임피던스 매칭이 수행되도록 할 수 있다.
일 예시로, 유전체 캐리어의 측면에도 복수의 나사(SC)가 소정 간격 이격되어 배치될 수 잇다. 이 경우, 유전체 캐리어의 측면에 삽입되는 복수의 나사(SC)가 삽입되는 깊이를 조절하여 해당 대역 별로 임피던스 매칭이 수행되도록 할 수 있다.
일 예시로, 유전체 캐리어는 일부 영역의 유전체가 제거되도록 구성될 수 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 유전에 캐리어(DC)에 내부에 소정 두께와 길이로 유전체가 제거된 슬롯 영역(slot1, slot2)이 구비될 수 있다. 이와 같이, 유전체가 제거된 슬롯 영역(slot1, slot2)에 의해 안테나 소자(1100a, 1100b)의 방사 효율(radiation efficiency)이 향상될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 소자(1100a, 1100b)에 유도되는 전류에 의해 발생되는 유전체 손실(dielectric loss)가 유전체가 제거된 슬롯 영역(slot1, slot2)에 의해 감소될 수 있다.
한편, 방사 패치(RP, RP2)와 연결되고, 신호를 급전하도록 형성된 급전부(feeder, F)가 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 소자(1100a, 1100b)의 급전부(F)는 송수신부 회로(1250)의 신호선과 연결될 수 있다. 이에 따라, 송수신부 회로(1250)는 복수의 안테나들 중 적어도 하나로 신호를 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따른 광대역 안테나 소자는 0.6GH 내지3.8GHz 주파수 대역에서 유효하게 동작할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광대역 안테나 소자는 Low elevation 방사 특성을 갖는다. 전술한 기술적 특징과 관련하여, 기생 패치(parasitic patch, PP)를 이용하여 주파수 대역 확대 및 방사 방향을 조절할 수 있다.
이와 관련하여, 도 7c를 참조하면, 안테나 시스템(1000) 내의 복수의 안테나 소자들 중 일부(ANT1 내지 ANT4)은 LB대역인 617 MHz 내지 960MHz 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 복수의 안테나 소자들(ANT1 내지 ANT6)은 MB/HB대역인 1400MHz 내지 3800MHz 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.
일 예시로, 제1 안테나(ANT1)는 도 8a와 같이 방사 패치(RP)는 원형 패치로 형성되고, 측면 패치(SSP)는 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 원형 패치(RP)의 직경은 측면 패치(SSP)의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 전체 안테나 크기가 증가하여 저대역 임피던스 매칭 특성을 개선하고 안테나 효율을 증가시킬 수 있다.
다른 예시로, 제1 안테나(ANT1)는 도 8a와 같이 방사 패치(RP2)는 사각 패치로 형성되고, 측면 패치(SSP)는 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 측면 패치(SSP)와 연결되는 지점에서 사각 패치의 길이는 측면 패치의 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 사각 패치의 유효 면적은 원형 패치의 유효 면적보다 더 크므로, 사각 패치의 길이를 측면 패치(SSP)의 길이보다 적게 구성할 수 있다.
한편, 도 8b에서 유전체 캐리어(DC)의 배면에 기생 패치(PP)가 배치되지 않는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 대역폭 확대 및 방사 방향 조절을 위해 기생 패치(PP)가 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 회로 기판(S1)의 일 측에 배치되는 RKE 영역에 배치되는 제2 안테나(ANT2)는 도 8a와 같은 제1 타입 안테나로 구현될 수 있다. 한편, 제2 안테나(ANT2)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8b와 같은 제2 타입 안테나로 구현될 수 있다.
한편, 일 실시 예에 따른 복수의 안테나들(1100)은 제3 안테나(ANT3) 또는 제4 안테나(ANT4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제3 안테나(ANT3)는 회로 기판(S1)의 제3 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제3 금속 패치를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 제4 안테나(ANT4)는 회로 기판(S1)의 제4 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제4 금속 패치를 통해 제4 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제3 안테나(ANT3)는 회로 기판(S1)의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다. 반면에, 제4 안테나(ANT4)는 회로 기판(S1)의 타 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 회로 기판(S1)의 중앙 영역의 안테나 영역에 배치되는 제3 안테나(ANT3)는 도 8a와 같은 제1 타입 안테나로 구현될 수 있다. 한편, 제3 안테나(ANT3)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8b와 같은 제2 타입 안테나로 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 회로 기판(S1)의 타 측에 배치되는 RKE 영역에 배치되는 제4 안테나(ANT4)는 도 8a와 같은 제1 타입 안테나로 구현될 수 있다. 한편, 제4 안테나(ANT4)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8b와 같은 제2 타입 안테나로 구현될 수 있다.
한편, 일 실시 예에 따른 복수의 안테나들(1100)은 제5 안테나(ANT5) 또는 제6 안테나(ANT6)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제5 안테나(ANT5)는 회로 기판(S1)의 제5 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제5 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 제6 안테나(ANT6)는 회로 기판(S1)의 제6 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제6 금속 패치를 통해 제6 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제5 안테나(ANT5)와 제6 안테나(ANT6)는 회로 기판(S1)의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다.
이러한 안테나 시스템(1100) 내의 회로 기판(S1)에 배치되는 복수의 안테나들(1100)은 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250) 및/또는 기저대역 프로세서(baseband process, 1400)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 따른 안테나 시스템(1100)은 송수신부 회로(1250) 및/또는 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다.
송수신부 회로(1250)는 회로 기판(S1) 또는 다른 회로 기판에 배치될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2) 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 회로 기판(S1) 또는 다른 회로 기판에 배치되어, 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 연결될 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 회로 기판(S1)의 배면에 배치될 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 제1 신호 및 제2 신호를 방사하여 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 도 7c를 참조하면, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 LB 대역에서 MIMO를 수행하도록 구성될 수 있다. 한편, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 MB/HB 대역에서 MIMO를 수행하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)가 MB/HB 대역에서 MIMO를 수행하도록 구성될 수 있다. 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)는 LB/MB/HB 대역에서 DSDA 안테나로 동작할 수 있다.
도 6 내지 도 8b를 참조하면, 제1 안테나(ANT1)는 회로 기판(S1)의 안테나 영역의 일 측에 배치되고, 제3 안테나(ANT3)는 안테나 영역의 타 측에 배치될 수 있다. 또한, 제5 안테나(ANT5)는 안테나 영역의 하부에 배치되고, 제6 안테나(ANT6)는 안테나 영역의 상부에 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 제5 안테나(ANT5)는 제1 안테나(ANT1)에 대해 소정 각도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 일 예로, 제5 안테나(ANT5)는 제1 안테나(ANT1)에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 한편, 제3 안테나(ANT3)는 제5 안테나(ANT5)에 대해 소정 각도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 일 예로, 제3 안테나(ANT3)는 제5 안테나(ANT5)에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 또한, 제6 안테나(ANT6)는 제3 안테나(ANT3)에 대해 소정 각도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 일 예로, 제6 안테나(ANT6)는 제3 안테나(ANT3)에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다.
한편, RKE 안테나(RKE1, RKE2) 주변에 복수의 안테나들(ANT2, ANT4)가 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 안테나(ANT2)는 회로 기판(S1)의 일 측에 배치되는 제1 remote keyless entry(RKE1) 영역에 배치될 수 있다. 또한, 제4 안테나(ANT4)는 회로 기판(S1)의 타 측에 배치되는 제2 remote keyless entry(RKE2) 영역에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 9는 안테나 시스템의 일 측 영역에 배치되는 RKE 안테나와 제2 안테나가 배치된 영역을 확대한 도면이다.
안테나 시스템 및 복수의 안테나들과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
도 7a 및 도 9를 참조하면, 제2 안테나(ANT2)는 회로 기판(S1)의 일 측에 배치되는 제1 REK 영역의 좌측 하부에 배치될 수 있다. 한편, 제1 RKE 안테나(RKE1)는 제1 RKE 영역의 좌측 상부에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 RKE 안테나(RKE1)에 의해 방사되는 신호와 제2 안테나(ANT2)에 의해 방사되는 신호 간에 간섭이 발생할 수 있다. 또한, 제4 안테나(ANT4)는 회로 기판(S1)의 타 측에 배치되는 제2 RKE 영역의 우측 상부에 배치될 수 있다. 따라서, 제2 RKE 안테나(RKE2)는 제2 RKE 영역의 우측 하부에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2 안테나(ANT2)는 기생 패치(PP)가 유전체 캐리어(DC)의 배면에 배치되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제2 안테나(ANT2)는 Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 특히, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상을 고려하여 Half Circle Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 하지만, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고 도 8b와 같이 사각 패치 형태로 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 제2 안테나(ANT2)는 0.6GH 내지3.8GHz 주파수 대역에서 유효하게 동작할 수 있다. 또한, 제2 안테나(ANT2)는 low elevation 방사 특성을 갖는다. 따라서, 제2 안테나(ANT2)는 기생 패치(parasitic patch, PP)를 이용하여 주파수 대역 확대 및 low elevation으로 방사 방향을 조절할 수 있다. 이에 따라, low elevation 방향으로 방사되는 제2 안테나(ANT2)와 제1 RKE 안테나(RKE1) 간의 간섭 수준을 저감할 수 있다.
이와 유사하게, 제4 안테나(ANT4)도 기생 패치(PP)가 유전체 캐리어(DC)의 배면에 배치되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제2 안테나(ANT2)는 Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 특히, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상을 고려하여 Half Circle Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 하지만, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고 도 8b와 같이 사각 패치 형태로 구현될 수 있다.
이와 관련하여, 제4 안테나(ANT4)는 0.6GH 내지3.8GHz 주파수 대역에서 유효하게 동작할 수 있다. 또한, 제4 안테나(ANT4)는 low elevation 방사 특성을 갖는다. 따라서, 제4 안테나(ANT4)는 기생 패치(parasitic patch, PP)를 이용하여 주파수 대역 확대 및 low elevation으로 방사 방향을 조절할 수 있다. 이에 따라, low elevation 방향으로 방사되는 제4 안테나(ANT4)와 제2 RKE 안테나(RKE2) 간의 간섭 수준을 저감할 수 있다.
한편, 안테나 시스템(1000)의 제1 RKE 영역의 하부에는 제1 BT/WiFi 안테나(BT/WiFi 1)이 배치될 수 있다. 또한, 안테나 시스템(1000)의 제2 RKE 영역의 상부에는 제2 BT/WiFi 안테나(BT/WiFi 2)이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 BT/WiFi 안테나(BT/WiFi 1)와 제2 BT/WiFi 안테나(BT/WiFi 2)는 대칭 구조로 형성되어 상호 간섭을 저감할 수 있다. 한편, 제1 RKE 영역에 배치되는 제1 RKE 안테나(RKE1)와 제2 RKE 영역에 배치되는 제2 RKE 안테나(RKE2)도 대칭 구조로 형성되어 상호 간섭을 저감할 수 있다. 또한, 제1 RKE 영역에 배치되는 제2 안테나(ANT2)와 제2 RKE 영역에 배치되는 제4 안테나(ANT4)도 대칭 구조로 형성되어 상호 간섭을 저감할 수 있다.
전술한 간섭 수준과 관련하여, 615MHz 내지 3800MHz의 광대역에서 안테나 격리도(isolation)확보는 기존의 협대역 대비 기술적 난이도가 높다. 이와 관련하여, 격리도 확보를 위한 안테나간 이격 간격을 고려할 수 있다. 또한, 변위 전류(displacement current)의 PCB 상 이동을 최소화하기 위한 안테나 패턴 배치를 고려할 수 있다.
이에 따라, 안테나 시스템(100) 내 배치되는 복수의 안테나 간 허용 성능내에서 안테나 이득(gain) 값을 조정하는 방식으로 모든 안테나들 간의 격리도를 10dB 이상 확보할 필요가 있다. 특히, 600MHz 보다 파장이 더 긴 300MHz 대역의 RKE 안테나와 10dB이상의 안테나 격리도 확보가 필요하다. 이를 위해, 본 발명에서는 방사 방향을 고려한 RKE 안테나 설계 및 기생 소자(parasitic element)를 활용한 LTE 안테나의 방사 방향 조정 메커니즘이 사용될 수 있다.
안테나 시스템 및 복수의 안테나들과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
한편, 도 10a는 RKE 안테나와 제2 안테나 간의 격리도 특성을 나타낸 그래프이다. 또한, 도 10b는 RKE 안테나와 제2 안테나 간의 격리도 특성을 해당 주파수 별로 나타낸 것이다. 도 10a및 도 10b를 참조하면, RKE 안테나와 제2 안테나 간의 격리도 특성은 300MHz 대역에서 -30dB 이하의 격리도 값을 갖는다. 또한, RKE 안테나와 제2 안테나 간의 격리도 특성은 600MHz 대역에서 -20dB 이하의 격리도를 갖는다.
한편, 전술한 바와 같이 복수의 안테나들(1100)은 상호 간섭이 각각의 안테나 특성과 상호 간 격리도 특성이 최적화되도록 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1), 제3 안테나(ANT3), 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)는 회로 기판(S1)과 수직하게 배치될 수 있다. 반면에, 제2 안테나(ANT2) 및 제4 안테나(ANT4)는 유전체 캐리어(DC) 전면의 방사 패치를 통해 신호가 전면부로 방사되도록 회로 기판(S1)과 배치될 수 있다.
한편, 제1 안테나(ANT1)와 제3 안테나(ANT3)는 회로 기판(S1)의 중심으로 좌우 대칭 형태로 배치될 수 있다. 또한, 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)는 회로 기판(S1)의 중심으로 상하 대칭 형태로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 안테나들(1100) 간 이격 거리를 증가시키면서 상호 간에 서로 다른 금속 패턴이 대향(facing)되도록 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 안테나들(1100) 중 인접한 소자 간에 간섭 수준을 저감할 수 있다.
한편, 제2 안테나(ANT2) 및 제4 안테나(ANT4)의 방사 패치(RP)는 원형 패치로 형성되고, 유전체 캐리어(DC)에 배치되는 측면 패치(SSSP)는 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 원형 패치의 직경은 측면 패치(SSSP)의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 시스템(1000) 내부의 복수의 안테나들(1100)을 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 시스템(1000)은 전술한 바와 같이 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기저대역 프로세서(1400)는 복수의 안테나들(1100) 중 일부를 이용하여 2 x2 MIMO 또는 4x4 MIMO를 수행할 수 있다.
이와 관련하여, 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1), 제2 안테나(ANT2), 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 따라서, 회로 기판(S1)의 안테나 영역과 RKE 영역에 이격 거리를 유지하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회로 기판(S1)의 안테나 영역에 상호 간에 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 안테나들을 이용하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 한편, 기저대역 프로세서(1400)는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 통해 2x2 dual sim dual active (DSDA)를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1), 제2 안테나(ANT2), 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 따라서, 회로 기판(S1)의 안테나 영역과 RKE 영역에 이격 거리를 유지하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회로 기판(S1)의 안테나 영역에 상호 간에 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 안테나들을 이용하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 한편, 기저대역 프로세서(1400)는 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)를 통해 2x2 dual sim dual active (DSDA)를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)는 617MHz 내지 960MHz 대역에 해당하는 저대역(LB)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)는 1400MHz 내지 3800Hz 대역에 해당하는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작하도록 구성될 수 있다.
한편, 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 저대역(LB)에서 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 2x2 MIMO를 수행할 수 있다. 반면에, 기저대역 프로세서(1400)는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 상기 제1 안테나, 제1 안테나(ANT1), 제2 안테나(ANT2), 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)를 통해 4 x4 MIMO를 수행할 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 9에 따른 복수의 안테나들(1100)을 구비하는 안테나 시스템(1000)과 관련하여, 도 10a 및 도 10b에서 RKE 안테나와 인접한 안테나 간의 간섭에 대해 설명하였다. 이와 관련하여, 도 11a는 복수의 안테나들에 대한 반사 계수(reflection coefficient)를 dB 단위로 나타낸 것이다. 또한, 도 11b는 복수의 안테나들에 대한 이득 특성을 나타낸 것이다.
도 11a를 참조하면, RKE 안테나, 저대역(LB)에서 고대역(HB)까지 동작하는 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT6)과 BT/WiFi 안테나들은 -7dB 이하의 반사 계수 특성을 갖는다. 또한, 도 11b를 참조하면, 저대역(LB)에서 고대역(HB)까지 동작하는 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT6)은 대부분의 대역에서 -2dBi 이상의 이득 특성을 갖는다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT6)의 이득은 보어사이트를 0도 기준으로 70도 내지 90도 영역, 즉 low elevation 영역에서의 이득 값이다.
안테나 시스템 및 복수의 안테나들과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
한편, 도 12a는 복수의 안테나들 상호 간의 격리도(isolation) 특성을 나타낸 것이다. 도 12a를 참조하면, 복수의 안테나들의 조합에 대해 -10dB 이하의 격리도 특성을 갖는다. 특히, 인접한 영역에 배치된 제1 RKE 안테나(RKE1)과 제2 안테나(ANT2) 간에 -10dB 이하의 격리도 특성을 갖는다. 또한, 인접한 영역에 배치된 제2 RKE 안테나(RKE2)과 제4 안테나(ANT2) 간에 -10dB 이하의 격리도 특성을 갖는다.
또한, 도 12b는 셀룰러 대역과 블루투스/WiFi 대역에서의 CDF (Cumulative Density Function) 특성을 나타낸 것이다. 도 12b를 참조하면, P10과 P90-P10 값이 모두 해당 대역 별 요구 사항을 만족함을 알 수 있다. 여기서, P10 및 P90의 의미는 해당 대역에서 전력 레벨(power level)에 따른 누적 검출 (수신) 확률 그래프에서 10%와 90% 확률 값에 대응하는 전력 값을 의미한다.
이상에서는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나들을 구비하는 안테나 시스템에 대해 설명하였다. 이하에서는 다른 실시 예에 따른 복수의 안테나들을 구비하는 안테나 시스템이 탑재된 차량에 대해 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 전술된 설명이 이하의 안테나 시스템이 탑재된 차량에도 적용 가능하다.
복수의 안테나들을 구비하는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 광대역 안테나 시스템이 도 3a 내지 도 3c와 같은 구조로 차량에 탑재될 수 있다. 즉, 광대역 안테나 시스템이 탑재되는 차량은 도 3a 내지 도 3c와 같이 차량 지붕 위, 지붕 내부 또는 지붕 프레임 내부에 탑재될 수 있다.
한편, 도 13은 본 발명에 따른 광대역 안테나 시스템과 상기 안테나 시스템이 탑재되는 차량의 구성도를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 차량에 광대역 안테나 시스템(1000)이 탑재되고, 안테나 시스템(1000)은 자체적으로 또는 통신 장치(400)를 통해 근거리 통신, 무선 통신 및 V2X 통신 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 안테나 시스템(1000)을 통해 인접 차량, RSU 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)를 통해 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다. 여기서, 인접 사물에 대한 정보는 차량(300)의 카메라(331), 레이다(332), 라이다(333), 센서(334, 335) 등의 오브젝트 검출 장치를 통해 획득될 수 있다. 또 다른 대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 통신 장치(400)와 안테나 시스템(1000)을 인접 차량, RSU, 인접 사물 및 기지국으로부터 신호를 수신하거나 이들로 신호를 송신하도록 제어할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 13을 참조하면, 안테나 시스템(1000)을 구비하는 차량(500)은 복수의 안테나들(1100), 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성 가능하다. 한편, 차량(500)은 오브젝트 검출 장치(320)를 더 포함할 수 있다. 또한, 차량(500)은 통신 장치(400)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 통신 장치(400)은 실내 안테나 유닛을 통해 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 차량(500)은 안테나 시스템(1000)을 구비할 수 있다. 안테나 시스템(1000)은 회로 기판(circuit board, S1) 및 복수의 안테나들(1100)을 포함할 수 있다. 또한, 안테나 시스템(1000)은 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 더 포함할 수 있다.
회로 기판(S1)은 차량의 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 배치되는 금속 프레임에서 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 금속 프레임은 안테나 시스템(1000)의 하단에 해당할 수 있고, 히트 싱크(heat sink)로 구현될 수 있다. 한편, 복수의 안테나들(1100)은 제1 안테나(ANT1) 또는 제2 안테나(ANT2)를 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 안테나(ANT1)는 회로 기판(S1)의 제1 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제1 금속 패치를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 안테나(ANT2)는 회로 기판(S1)의 제2 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제2 금속 패치를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1)는 회로 기판(S1)의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 안테나(ANT1, 1100a)의 유전체 캐리어(DC)의 타 측면은 회로 기판(S1) 위에 배치될 수 있다. 한편, 제2 안테나(ANT2)는 회로 기판(S1)의 일 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 안테나(ANT2)의 유전체 캐리어의 배면은 회로 기판(S1) 위에 배치될 수 있다.
제1 안테나(ANT1, 1100a)는 방사 패치(radiation patch, RP) 및 측면 패치(side surface patch, SSP)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 안테나(ANT1, 1100a)는 기생 패치(parasitic patch, PP)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1, 1100a)의 방사 패치(RP)의 형태는 원형 패치에 한정되는 것은 아니고 다양한 형태로 변경 가능하다. 예를 들어, 제1 안테나(ANT1, 1100a)의 방사 패치(RP)의 형태는 도 8b와 같이 사각 패치(RP2)로 구현될 수 있다.
방사 패치(RP)는 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되도록 구성되고, 측면 패치(SSP)는 유전체 캐리어의 측면에 배치되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 측면 패치(SSP)는 방사 패치(RP)와 연결되도록 구성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 측면 패치(SSP)는 방사 패치(RP)와 커플링되도록 이격될 수 있다.
또한, 기생 패치(PP)는 유전체 캐리어(DC)의 배면에 배치되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 광대역 안테나 소자는 Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 특히, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상을 고려하여 Half Circle Shaped Monopole with parasitic element로 지칭할 수 있다. 하지만, 유전체 캐리어(DC)의 전면에 배치되는 방사 패치(RP)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고 사각 패치 형태로 구현될 수 있다.
일 예시로, 제1 안테나(ANT1)는 방사 패치(RP)는 원형 패치로 형성되고, 측면 패치(SSP)는 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 원형 패치(RP)의 직경은 측면 패치(SSP)의 길이와 동일한 길이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 전체 안테나 크기가 증가하여 저대역 임피던스 매칭 특성을 개선하고 안테나 효율을 증가시킬 수 있다.
다른 예시로, 제1 안테나(ANT1)는 방사 패치(RP2)는 사각 패치로 형성되고, 측면 패치(SSP)는 측면 전체 영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 측면 패치(SSP)와 연결되는 지점에서 사각 패치의 길이는 측면 패치의 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 사각 패치의 유효 면적은 원형 패치의 유효 면적보다 더 크므로, 사각 패치의 길이를 측면 패치(SSP)의 길이보다 적게 구성할 수 있다. 한편, 유전체 캐리어(DC)의 배면에 기생 패치(PP)가 배치되지 않는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 대역폭 확대 및 방사 방향 조절을 위해 기생 패치(PP)가 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 복수의 안테나들(1100)은 제3 안테나(ANT3) 또는 제4 안테나(ANT4)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제3 안테나(ANT3)는 회로 기판(S1)의 제3 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제3 금속 패치를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 제4 안테나(ANT4)는 회로 기판(S1)의 제4 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제4 금속 패치를 통해 제4 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제3 안테나(ANT3)는 회로 기판(S1)의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다. 반면에, 제4 안테나(ANT4)는 회로 기판(S1)의 타 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치될 수 있다.
이와 관련하여, 회로 기판(S1)의 중앙 영역의 안테나 영역에 배치되는 제3 안테나(ANT3)는 같은 제1 타입 안테나로 구현될 수 있다. 한편, 제3 안테나(ANT3)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 타입 안테나로 구현될 수 있다. 회로 기판(S1)의 타 측에 배치되는 RKE 영역에 배치되는 제4 안테나(ANT4)는 제1 타입 안테나로 구현될 수 있다. 한편, 제4 안테나(ANT4)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 타입 안테나로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따른 복수의 안테나들(1100)은 제5 안테나(ANT5) 또는 제6 안테나(ANT6)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제5 안테나(ANT5)는 회로 기판(S1)의 제5 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제5 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 제6 안테나(ANT6)는 회로 기판(S1)의 제6 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어(DC)의 전면과 일 측면에 배치되는 제6 금속 패치를 통해 제6 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제5 안테나(ANT5)와 제6 안테나(ANT6)는 회로 기판(S1)의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치될 수 있다.
이러한 안테나 시스템(1100) 내의 회로 기판(S1)에 배치되는 복수의 안테나들(1100)은 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250) 및/또는 기저대역 프로세서(baseband process, 1400)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 따른 안테나 시스템(1100)은 송수신부 회로(1250) 및/또는 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다.
송수신부 회로(1250)는 회로 기판(S1) 또는 다른 회로 기판에 배치될 수 있다. 송수신부 회로(1250)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2) 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어할 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 회로 기판(S1) 또는 다른 회로 기판에 배치되어, 송수신부 회로(1250)와 동작 가능하게 연결될 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 회로 기판(S1)의 배면에 배치될 수 있다. 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 통해 제1 신호 및 제2 신호를 방사하여 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 LB 대역에서 MIMO를 수행하도록 구성될 수 있다. 한편, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 MB/HB 대역에서 MIMO를 수행하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)가 MB/HB 대역에서 MIMO를 수행하도록 구성될 수 있다. 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)는 LB/MB/HB 대역에서 DSDA 안테나로 동작할 수 있다.
제1 안테나(ANT1)는 회로 기판(S1)의 안테나 영역의 일 측에 배치되고, 제3 안테나(ANT3)는 안테나 영역의 타 측에 배치될 수 있다. 또한, 제5 안테나(ANT5)는 안테나 영역의 하부에 배치되고, 제6 안테나(ANT6)는 안테나 영역의 상부에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제5 안테나(ANT5)는 제1 안테나(ANT1)에 대해 소정 각도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 일 예로, 제5 안테나(ANT5)는 제1 안테나(ANT1)에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 한편, 제3 안테나(ANT3)는 제5 안테나(ANT5)에 대해 소정 각도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 일 예로, 제3 안테나(ANT3)는 제5 안테나(ANT5)에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 또한, 제6 안테나(ANT6)는 제3 안테나(ANT3)에 대해 소정 각도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다. 일 예로, 제6 안테나(ANT6)는 제3 안테나(ANT3)에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 시스템(1000) 내부의 복수의 안테나들(1100)을 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 안테나 시스템(1000)은 전술한 바와 같이 송수신부 회로(1250) 및 기저대역 프로세서(1400)를 포함하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 기저대역 프로세서(1400)는 복수의 안테나들(1100) 중 일부를 이용하여 2 x2 MIMO 또는 4x4 MIMO를 수행할 수 있다.
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1), 제2 안테나(ANT2), 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 따라서, 회로 기판(S1)의 안테나 영역과 RKE 영역에 이격 거리를 유지하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회로 기판(S1)의 안테나 영역에 상호 간에 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 안테나들을 이용하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 한편, 기저대역 프로세서(1400)는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 통해 2x2 dual sim dual active (DSDA)를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1), 제2 안테나(ANT2), 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 따라서, 회로 기판(S1)의 안테나 영역과 RKE 영역에 이격 거리를 유지하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회로 기판(S1)의 안테나 영역에 상호 간에 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 안테나들을 이용하여 격리도 특성을 향상시킬 수 있다. 한편, 기저대역 프로세서(1400)는 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)를 통해 2x2 dual sim dual active (DSDA)를 수행하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 자율 주행 등을 위해 인접 차량, RSU, 기지국 등 다양한 엔티티로부터 동시에 정보를 수신할 필요가 있는 경우, 다중 입출력(MIMO)을 통해 광대역 수신이 가능하다는 장점이 있다. 이에 따라, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 서로 다른 정보를 수신하여 통신 용량을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 대역폭의 확장 없이도 MIMO 동작을 통해 통신 용량을 향상시킬 수 있다.
대안으로, 차량은 다양한 엔티티로부터 동시에 동일한 정보를 동시에 수신하여 주변 정보에 대한 신뢰성을 향상시키고 레이턴시를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 차량에서 URLLC (Ultra Reliable Low Latency Communication) 통신이 가능하고 차량은 URLLC UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 URLLC UE로 동작하는 차량을 위해 시간 슬롯을 우선적으로 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 특정 시간-주파수 자원 중 일부를 펑처링(puncturing)할 수 있다.
전술한 바와 같이, 유전체 캐리어 상에 구현되는 복수의 안테나 소자들(ANT1 내지 ANT6)은 저 대역(LB), 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)의 전 대역에서 동작할 수 있다. 여기서, 저 대역(LB)을 제1 주파수 대역으로 지칭하고 중 대역(MB) 및 고 대역(HB)을 제2 주파수 대역으로 지칭할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역에서 복수의 안테나 소자들(ANT1 내지 ANT6) 중 일부를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 주파수 대역에서 복수의 안테나 소자들(ANT1 내지 ANT6) 중 일부를 통해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상호 간에 충분한 거리로 이격되고 소정 각도로 회전된 상태로 배치된 안테나 소자들을 이용하여 다중 입출력(MIMO)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 동일 대역 내의 제1 신호 및 제2 신호 간의 격리도(isolation)을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 안테나 시스템(1000)의 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체(radiator)로서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)가 제1 주파수 대역인 저대역(LB)에서 방사체로서 동작할 수 있다. 반면에, 제1 안테나(ANT1), 제2 안테나(ANT2), 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)가 제2 주파수 대역인 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 방사체로서 동작할 수 있다.
이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 중 어느 하나를 통해 제1 대역의 제1 신호를 수신하면서 제2 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 하나의 안테나를 통해 반송파 집성(carrier aggregation, CA)을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
대안으로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2) 중 어느 하나를 통해 제1 대역의 제1 신호를 수신하면서 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6) 중 어느 하나를 통해 제2 대역의 제2 신호를 수신하도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이 경우, 각각의 안테나들을 해당 대역에서 최적화되도록 설계하고 동작하도록 구현할 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역이 결합된 대역을 통해 반송파 집성(CA: Carrier Aggregation)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 자율 주행 등을 위해 대용량의 데이터를 수신할 필요가 있는 경우, 반송파 집성을 통해 광대역 수신이 가능하다는 장점이 있다.
이에 따라, 차량은 eMBB (Enhanced Mobile Broad Band) 통신이 가능하고 차량은 eMBB UE로 동작할 수 있다. 이를 위해, 스케줄링을 수행하는 기지국은 eMBB UE로 동작하는 차량을 위해 광대역 주파수 자원을 할당할 수 있다. 이를 위해 이미 다른 UE에게 할당된 주파수 자원을 제외하고 여유 있는 주파수 대역들에 대한 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
복수의 안테나들을 구비하는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량과 이들에 대한 제어 동작과 관련된 전술한 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다. 따라서, 실시예들에 대한 다양한 변경 및 수정은 이하의 청구항들의 권리 범위 내에 속하는 것으로 이해되어 한다.
이상에서는 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량에 대해 살펴보았다. 이러한 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량과 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 14는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 14를 참조하면, 무선 통신 시스템은 제 1 통신 장치(910) 및/또는 제 2 통신 장치(920)을 포함한다. 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나를 포함한다'와 동일한 의미로 해석될 수 있다. 제 1 통신 장치가 기지국을 나타내고, 제 2 통신 장치가 단말을 나타낼 수 있다(또는 제 1 통신 장치가 단말 또는 차량을 나타내고, 제 2 통신 장치가 기지국을 나타낼 수 있다).
기지국(BS: Base Station)은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), gNB(Next Generation NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(general NB), 5G 시스템, 네트워크, AI 시스템, RSU(road side unit), 로봇 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말(Terminal)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치, 차량(vehicle), 로봇(robot), AI 모듈 등의 용어로 대체될 수 있다.
제 1 통신 장치와 제 2 통신 장치는 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. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 코어 네트워크로부터의 상위 계층 패킷은 프로세서(911)에 제공된다. 프로세서는 L2 계층의 기능을 구현한다. DL에서, 프로세서는 논리 채널과 전송 채널 간의 다중화(multiplexing), 무선 자원 할당을 제 2 통신 장치(920)에 제공하며, 제 2 통신 장치로의 시그널링을 담당한다. 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층 (즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 신호 처리 기능은 제 2 통신 장치에서 FEC(forward error correction)을 용이하게 하고, 코딩 및 인터리빙(coding and interleaving)을 포함한다. 부호화 및 변조된 심볼은 병렬 스트림으로 분할되고, 각각의 스트림은 OFDM 부반송파에 매핑되고, 시간 및/또는 주파수 영역에서 기준 신호(Reference Signal, RS)와 멀티플렉싱되며, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)를 사용하여 함께 결합되어 시간 영역 OFDMA 심볼 스트림을 운반하는 물리적 채널을 생성한다. OFDM 스트림은 다중 공간 스트림을 생성하기 위해 공간적으로 프리코딩된다. 각각의 공간 스트림은 개별 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,915)를 통해 상이한 안테나(916)에 제공될 수 있다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 전송을 위해 각각의 공간 스트림으로 RF 반송파를 변조할 수 있다. 제 2 통신 장치에서, 각각의 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,925)는 각 Tx/Rx 모듈의 각 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 캐리어로 변조된 정보를 복원하여, 수신(RX) 프로세서(923)에 제공한다. RX 프로세서는 layer 1의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다. RX 프로세서는 제 2 통신 장치로 향하는 임의의 공간 스트림을 복구하기 위해 정보에 공간 프로세싱을 수행할 수 있다. 만약 다수의 공간 스트림들이 제 2 통신 장치로 향하는 경우, 다수의 RX 프로세서들에 의해 단일 OFDMA 심볼 스트림으로 결합될 수 있다. RX 프로세서는 고속 푸리에 변환 (FFT)을 사용하여 OFDMA 심볼 스트림을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한다. 주파수 영역 신호는 OFDM 신호의 각각의 서브 캐리어에 대한 개별적인 OFDMA 심볼 스트림을 포함한다. 각각의 서브캐리어 상의 심볼들 및 기준 신호는 제 1 통신 장치에 의해 전송된 가장 가능성 있는 신호 배치 포인트들을 결정함으로써 복원되고 복조 된다. 이러한 연 판정(soft decision)들은 채널 추정 값들에 기초할 수 있다. 연판정들은 물리 채널 상에서 제 1 통신 장치에 의해 원래 전송된 데이터 및 제어 신호를 복원하기 위해 디코딩 및 디인터리빙 된다. 해당 데이터 및 제어 신호는 프로세서(921)에 제공된다.
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.
한편, 제 1 통신 장치가 차량인 경우 제 2 통신 장치가 기지국으로 한정되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 도 2a를 참조하면, 제 2 통신 장치는 다른 차량일 수 있고 제1 통신 장치와 제2 통신 장치 간 V2V 통신이 수행될 수 있다. 한편, 제 2 통신 장치는 보행자(pedestrian)일 수 있고 제1 통신 장치와 제2 통신 장치 간 V2P 통신이 수행될 수 있다. 또한, 제 2 통신 장치는 RSU (road side unit)일 수 있고 제1 통신 장치와 제2 통신 장치 간 V2I 통신이 수행될 수 있다. 또한, 제 2 통신 장치는 어플리케이션 서버일 수 있고 제1 통신 장치와 제2 통신 장치 간 V2N 통신이 수행될 수 있다.
이와 관련하여, 제 2 통신 장치가 다른 차량, 보행자, RSU 또는 어플리케이션 서버인 경우에도, 기지국이 제 1 통신 장치와 제 2 통신 장치 간 통신을 위한 자원을 할당할 수 있다. 따라서, 제 1 통신 장치와 제 2 통신 장치 간 통신을 위한 자원을 할당하도록 구성된 통신 장치를 제 3 통신 장치라고 지칭할 수 있다. 한편, 전술한 일련의 통신 절차는 제 1 통신 장치 내지 제 3 통신 장치 간에 수행될 수도 있다.
이상에서는 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량에 대해 살펴보았다. 이와 같은 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 안테나 시스템이 탑재된 차량의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따르면, 차량 내에 탑재되는 안테나 시스템의 높이를 일정 수준 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 저대역(LB) 안테나와 다른 안테나들을 하나의 안테나 모듈에 구현하여 다양한 통신 시스템을 지원하기 위해 광대역에서 동작 가능한 안테나 시스템을 차량에 탑재하기 위한 구조를 제시할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 다른 일 목적은, 캐리어 상에 구현되는 기생 패치와 방사 패치를 이용하여, 광대역 동작할 수 있는 다양한 구조의 평판형 안테나 구조를 제시할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 안테나 시스템을 저대역(LB)과 다른 대역에서 서로 다른 안테나로 최적화하여, 차량의 지붕 프레임 내에 최적의 구성과 성능으로 안테나 시스템을 배치할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 특정 대역에서 다수의 안테나들을 이용하여 다중 입출력(MIMO) 및 다이버시티 동작을 차량의 안테나 시스템에서 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 광대역 동작할 수 있는 유전체 캐리어 상에 프린트된 안테나를 최적 배치 구조로 구현하여, 안테나 효율 향상과 상호 간 격리도를 확보할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 차량에 탑재되는 안테나 시스템과 이에 대한 제어 동작은 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 한편, 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 다수의 안테나와 이들에 대한 제어를 수행하는 구성의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 판독할 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 판독할 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 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. 또한, 상기 컴퓨터는 단말 또는 차량의 제어부, 즉 프로세서를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 있어서,
    상기 차량의 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 배치되는 금속 프레임에 배치되는 회로 기판(circuit board);
    상기 회로 기판의 제1 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제1 금속 패치를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성된 제1 안테나; 및
    상기 회로 기판의 제2 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제2 금속 패치를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성된 제2 안테나를 포함하는, 안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치되고,
    상기 제2 안테나는 상기 회로 기판의 일 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치되고,
    상기 제1 안테나의 상기 유전체 캐리어의 타 측면은 상기 회로 기판 위에 배치되고, 상기 제2 안테나의 상기 유전체 캐리어의 배면은 상기 회로 기판 위에 배치되는, 안테나 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    상기 유전체 캐리어의 전면에 배치되는 방사 패치(radiation patch);
    상기 유전체 캐리어의 배면에 배치되는 기생 패치(parasitic patch); 및
    상기 유전체 캐리어의 측면에 배치되고, 상기 방사 패치와 연결되는 측면 패치(side surface patch)를 포함하는, 안테나 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    상기 방사 패치는 원형 패치로 형성되고, 상기 측면 패치는 상기 측면 전체 영역에 형성되고,
    상기 원형 패치의 직경은 상기 측면 패치의 길이와 동일한 길이로 형성되는, 안테나 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 안테나는,
    상기 방사 패치는 사각 패치로 형성되고, 상기 측면 패치는 상기 측면 전체 영역에 형성되고,
    상기 측면 패치와 연결되는 지점에서 상기 사각 패치의 길이는 상기 측면 패치의 길이보다 짧은 길이로 형성되는, 안테나 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판의 제3 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제3 금속 패치를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성된 제3 안테나; 및
    상기 회로 기판의 제4 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제4 금속 패치를 통해 제4 신호를 방사하도록 구성된 제4안테나를 더 포함하고,
    상기 제3 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치되고,
    상기 제4 안테나는 상기 회로 기판의 타 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치되는, 안테나 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회로 기판의 제5 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제5 신호를 방사하도록 구성된 제5 안테나; 및
    상기 회로 기판의 제6 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제6 신호를 방사하도록 구성된 제6 안테나를 더 포함하고,
    상기 제5 안테나와 상기 제6 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치되는, 안테나 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회로 기판에 배치되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및
    상기 송수신부 회로와 연결되고, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 방사하여 다중 입출력(MIMO)를 수행하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband process)를 더 포함하는, 안테나 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 안테나 영역의 일 측에 배치되고, 상기 제3 안테나는 상기 안테나 영역의 타 측에 배치되고,
    상기 제5 안테나는 상기 안테나 영역의 하부에 배치되고, 상기 제6 안테나는 상기 안테나 영역의 상부에 배치되고,
    상기 제5 안테나는 상기 제1 안테나에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치되고,
    상기 제6 안테나는 상기 제3 안테나에 대해 90도만큼 회전된 각도로 배치되는, 안테나 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 안테나는 상기 회로 기판의 일 측에 배치되는 제1 remote keyless entry(RKE1) 영역에 배치되고,
    상기 제4 안테나는 상기 회로 기판의 타 측에 배치되는 제2 remote keyless entry(RKE2) 영역에 배치되는, 안테나 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 안테나, 상기 제3 안테나, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나는 상기 회로 기판과 수직하게 배치되고,
    상기 제2 안테나 및 상기 제4 안테나는 상기 유전체 캐리어 전면의 방사 패치를 통해 신호가 전면부로 방사되도록 상기 회로 기판과 평행하게 배치되는, 안테나 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 안테나와 상기 제3 안테나는 상기 회로 기판의 중심으로 좌우 대칭 형태로 배치되고,
    상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나는 상기 회로 기판의 중심으로 상하 대칭 형태로 배치되는, 안테나 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 안테나는 상기 회로 기판의 일 측에 배치되는 제1 REK 영역의 좌측 하부에 배치되고, 제1 RKE 안테나는 상기 제1 RKE 영역의 좌측 상부에 배치되고,
    상기 제4 안테나는 상기 회로 기판의 타 측에 배치되는 제2 RKE 영역의 우측 상부에 배치되고, 제2 RKE 안테나는 상기 제2 RKE 영역의 우측 하부에 배치되는, 안테나 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 안테나 및 상기 제4 안테나의 상기 방사 패치는 원형 패치로 형성되고, 상기 유전체 캐리어에 배치되는 측면 패치는 상기 측면 전체 영역에 형성되고,
    상기 원형 패치의 직경은 상기 측면 패치의 길이와 동일한 길이로 형성되는, 안테나 시스템.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 기저대역 프로세서는,
    상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나를 통해 4x4 MIMO를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하고,
    상기 제3 안테나 및 상기 제4 안테나를 통해 2x2 dual sim dual active (DSDA)를 수행하도록 상기 송수신부 회로를 제어하는, 안테나 시스템.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나는 617MHz 내지 960MHz 대역에 해당하는 저대역(LB), 1400MHz 내지 3800Hz 대역에 해당하는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작하도록 구성되고,
    상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나는 상기 해당하는 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 동작하도록 구성되고,
    상기 기저대역 프로세서는 상기 저대역(LB)에서 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 2x2 MIMO를 수행하고,
    상기 기저대역 프로세서는 상기 중대역(MB) 및 고대역(HB)에서 상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나를 통해 4 x4 MIMO를 수행하는, 안테나 시스템.
  17. 안테나 시스템을 구비하는 차량에 있어서,
    상기 차량의 지붕 또는 지붕 프레임 내부에 배치되는 금속 프레임에 배치되는 회로 기판(circuit board);
    상기 회로 기판의 제1 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제1 금속 패치를 통해 제1 신호를 방사하도록 구성된 제1 안테나; 및
    상기 회로 기판의 제2 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제2 금속 패치를 통해 제2 신호를 방사하도록 구성된 제2 안테나;
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중 적어도 하나를 통해 신호를 방사하도록 제어하는 송수신부 회로(transceiver circuit); 및
    상기 송수신부 회로를 통해 인접 차량, RSU (Road Side Unit) 및 기지국 중 적어도 하나와 통신하도록 구성된 기저대역 프로세서를 포함하는, 차량.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치되고,
    상기 제2 안테나는 상기 회로 기판의 일 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치되고,
    상기 제1 안테나의 상기 유전체 캐리어의 타 측면은 상기 회로 기판 위에 배치되고, 상기 제2 안테나의 상기 유전체 캐리어의 배면은 상기 회로 기판 위에 배치되는, 차량.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 회로 기판의 제3 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제3 금속 패치를 통해 제3 신호를 방사하도록 구성된 제3 안테나; 및
    상기 회로 기판의 제4 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제4 금속 패치를 통해 제4 신호를 방사하도록 구성된 제4안테나를 더 포함하고,
    상기 제3 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치되고, 상기 제4 안테나는 상기 회로 기판의 타 측에 배치되는 remote keyless entry(RKE) 영역에 배치되는, 차량.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 회로 기판의 제5 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제5 신호를 방사하도록 구성된 제5 안테나; 및
    상기 회로 기판의 제6 급전부와 연결되고, 유전체 캐리어의 전면과 일 측면에 배치되는 제5 금속 패치를 통해 제6 신호를 방사하도록 구성된 제6 안테나를 더 포함하고,
    상기 제5 안테나와 상기 제6 안테나는 상기 회로 기판의 중앙 영역에 해당하는 안테나 영역에 배치되고,
    상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 안테나, 상기 제2 안테나, 상기 제5 안테나 및 상기 제6 안테나를 통해 4x4 MIMO를 수행하는, 차량.
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