WO2022055275A1 - 차량용 안테나 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

차량용 안테나 장치 및 그의 제어 방법 Download PDF

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WO2022055275A1
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antenna
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김형곤
유승진
이웅
이유선
이재웅
장창원
주승범
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삼성전자 주식회사
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    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to an antenna device for a vehicle and a control method thereof.
  • the disclosed embodiment relates to an antenna device for a vehicle including an array antenna capable of controlling the direction of transmission/reception radio waves, and a method for controlling the same.
  • a device for a vehicle for providing a user with radio, TV, content, and various information necessary for driving is being developed.
  • Information that may be provided to the user may be received by the vehicle through wireless communication. Therefore, in order to provide a variety of information to the user, an antenna for performing wireless communication in the vehicle must be provided.
  • the antenna may be installed inside or outside the vehicle.
  • a vehicle antenna is installed in a vehicle moving at a high speed. Therefore, the vehicle antenna must perform transmission and reception of radio waves so that communication can be seamlessly maintained even when the vehicle moves at a high speed. Therefore, there is a need to provide an antenna device for a vehicle capable of stably transmitting and receiving radio waves even when the vehicle moves at a high speed or when the vehicle moves at a slow speed.
  • the disclosed embodiment aims to provide an antenna device for a vehicle and a control method thereof that enable communication to be maintained seamlessly.
  • an object of the disclosed embodiment is to provide an antenna device for a vehicle capable of stably transmitting and receiving radio waves in response to a change in a moving speed of a vehicle, and a method for controlling the same.
  • An antenna device for a vehicle includes: an array antenna including a plurality of antenna elements for outputting a plurality of beams identified according to an output direction; and a processor that executes at least one instruction.
  • the processor obtains vehicle speed information, selects at least one of the plurality of beams, and selects at least one of the plurality of beams to change a shape of a beam pattern formed by the plurality of beams based on the speed information
  • the array antenna is controlled so that a beam is output.
  • the processor is configured to change a shape of a beam pattern formed by the plurality of beams according to the speed information, so that at least one beam among the plurality of beams is changed based on first information that is information about the radiation power of the array antenna. may be selected, and the array antenna may be controlled to output the selected beam.
  • the first information may be information on Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) of the array antenna.
  • EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power
  • the processor is configured based on the speed information
  • the array antenna may be controlled to be wider than a width of the beam pattern.
  • the processor is configured based on the speed information
  • the array antenna may be controlled to be narrower than the width of the beam pattern.
  • the processor may adjust at least one of a phase and a signal strength applied to each of the plurality of antenna elements included in the array antenna so that at least one of the plurality of beams is selectively output.
  • the processor groups the plurality of beams into a plurality of groups, selects at least one beam from each of the plurality of groups based on first information that is information about the radiation power of the array antenna, and the selected beam is It is possible to control the array antenna to output.
  • each of the plurality of groups may include at least one adjacent beam.
  • the number of beams included in each of the plurality of groups may increase in proportion to the speed of the vehicle.
  • the processor divides the speed section of the vehicle into a first speed section and a second speed section that is a speed section higher than the first speed section, and when the speed of the vehicle is within the first speed section, the plurality of The plurality of beams are grouped so that n beams are included in each group, and when the vehicle speed is within the second speed section, the plurality of beams are grouped such that m beams greater than n are included in each of the plurality of groups. Beams can be grouped.
  • the processor divides the speed section of the vehicle into a first speed section, a second speed section that is a speed section higher than the first speed section, and a third speed section that is a speed section higher than the second speed section,
  • the plurality of beams are grouped such that l beams are included in each of the plurality of groups, and when the speed of the vehicle is within the second speed section, the plurality of groups
  • the plurality of beams are grouped so that each of the m beams greater than 1 is included, and when the speed of the vehicle is within the third speed section, the plurality of groups each include the n beams greater than m.
  • a plurality of beams can be grouped.
  • the processor groups the plurality of beams into a plurality of groups, and selects at least one beam from each of the plurality of groups based on an Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) value of the array antenna, and , the array antenna may be controlled so that the selected beam is output.
  • EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power
  • the processor may select one beam having a maximum value of the equivalent isotropic radiation power from each of the plurality of groups, and control the array antenna to output the selected beam.
  • a method of controlling an antenna device for a vehicle according to the disclosed embodiment is a method of controlling an antenna device for a vehicle including an array antenna including a plurality of antenna elements for outputting a plurality of beams identified according to an output direction.
  • a method of controlling an antenna device for a vehicle according to the disclosed embodiment includes: obtaining speed information of a vehicle; selecting at least one of the plurality of beams so that a shape of a beam pattern formed by the plurality of beams is changed based on the velocity information; and controlling the array antenna to output the selected beam.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle in which an antenna device according to a disclosed embodiment is installed.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an electronic device for a vehicle including the antenna device of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an antenna device according to the disclosed embodiment in more detail.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a beam pattern radiated from an array antenna.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a phase adjustment operation performed in an array antenna.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a phase adjustment operation performed in an array antenna.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a phase adjustment operation performed in an array antenna.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of an array antenna in detail.
  • 11 is a diagram illustrating a beam pattern formed by radio signals output from an array antenna.
  • FIG. 12 is another diagram illustrating a beam pattern formed by radio signals output from an array antenna.
  • FIG. 13 is another flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • FIG. 14 is a view for explaining a change in the shape of a beam pattern in the antenna device according to the disclosed embodiment.
  • 15 is a diagram for describing a plurality of beams output from an array antenna.
  • EIRP equivalent isotropic radiation power
  • 17 is a diagram illustrating an example of a beam code book used to control generation and output of a plurality of beams output from an array antenna.
  • FIG. 18 is another flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • 19 is a diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • 20 is another diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • 21 is another flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • 22 is another diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • 23 is another diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • 24 is a diagram illustrating a neural network for performing at least one operation included in a method for controlling an antenna device for a vehicle according to the disclosed embodiment.
  • 25 is a diagram illustrating communication between an electronic device for a vehicle and a server according to the disclosed embodiment.
  • 26 is a block diagram illustrating a server according to the disclosed embodiment.
  • 27 is a diagram illustrating in detail a processor of a server according to the disclosed embodiment.
  • Some embodiments may be represented by functional block configurations and various processing steps. Some or all of these functional blocks may be implemented in various numbers of hardware and/or software configurations that perform specific functions.
  • the functional blocks of the present disclosure may be implemented by one or more processors or microprocessors, or by circuit configurations to perform an intended function.
  • the functional blocks of the present disclosure may be implemented in various programming or scripting languages.
  • the functional blocks may be implemented as an algorithm running on one or more processors.
  • the present disclosure may employ prior art for electronic configuration, signal processing, and/or data processing, and the like. Terms such as module and configuration may be used broadly, and are not limited to mechanical and physical configurations.
  • connecting lines or connecting members between the components shown in the drawings only exemplify functional connections and/or physical or circuit connections.
  • a connection between components may be represented by various functional connections, physical connections, or circuit connections that are replaceable or added.
  • a description of 'at least one of A, B, and C' means 'A', 'B', 'C', 'A and B', 'A and C', 'B and C', and 'A, It means that it can be any one of B, and C'.
  • the antenna device includes an array antenna including a plurality of antenna elements for transmitting and receiving radio waves, and means an electronic device that generates and controls radio waves so that radio waves are transmitted and received in a desired direction or destination.
  • the vehicle antenna device may be referred to as an antenna device, an antenna, an antenna module, an antenna system, or the like.
  • a position at which the antenna device according to the disclosed embodiment is installed will be described in detail below with reference to FIG. 1 .
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle in which an antenna device according to a disclosed embodiment is installed.
  • the vehicle antenna device according to the disclosed embodiment may be disposed outside or inside the vehicle.
  • the vehicle antenna device may be installed in a shark fin module located on glass or a roof, which is an exterior of the vehicle.
  • the vehicle antenna device may be installed inside the vehicle.
  • the antenna When an antenna is installed on the glass of a vehicle, if the glass is damaged by an external impact, the antenna may also be damaged, and the length of the cable connecting the antenna and the printed circuit board (PCB) module may be increased.
  • PCB printed circuit board
  • the shark pin module since the shark pin module has a shape exposed to the outside of the vehicle, there is also a risk of damage due to an external impact.
  • the size of the antenna is also reduced, so that the radiation capability (or broadcast reception capability) of the antenna may be deteriorated.
  • the number of modules can be increased.
  • an antenna device may be installed under a region 150 on a metal panel 115 forming a body of a vehicle 110 .
  • an antenna device may be disposed inside the vehicle 110 and on the lower portion of the area 150 .
  • the region 150 may not be formed of a metal material.
  • the region 150 on the metal panel eg, 115
  • FIG. 1 an example in which an antenna device (not shown) is installed in an area 150 above the vehicle 110 , which is inside the vehicle 110 , is illustrated, but inside or outside the vehicle 110 . If it is installed in , it will be possible to install it anywhere.
  • the antenna device (not shown) is a vehicle's bonnet panel 121, a door panel 122, a fender panel 123, a wheeler panel 124, a roof ( It may be installed in a lower region or an inner region of at least one of the roof panel 115 , the bumper panel 126 , and the trunk panel 127 .
  • the door panel 122 may include not only the driver's seat-side front door panel shown in FIG. 1 , but also a driver's seat-side rear door panel, a passenger-side front door panel, and a passenger-side rear door panel.
  • the fender panel 123 may include not only the driver's seat-side front flip-panel panel shown in FIG. 1 , but also a driver's seat-side rear flip-panel panel, a passenger-side front flip-panel panel, and a passenger's seat-side rear flip-panel panel.
  • the wheeler panel 124 may include not only the driver's seat-side front wheeler panel illustrated in FIG.
  • the bumper panel 126 may include a rear bumper panel as well as the front bumper panel illustrated in FIG. 1 .
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an antenna device according to the disclosed embodiment. As described with reference to FIG. 1 , the antenna device 200 shown in FIG. 2 may be installed in an area inside or outside the vehicle.
  • the vehicle antenna device 200 is an antenna device installed in a vehicle for wireless communication between the vehicle and an external device, and transmits and receives radio waves through at least one antenna element.
  • the vehicle antenna device 200 may be an antenna device for performing wireless communication in a predetermined frequency band.
  • a frequency band used for wireless communication may vary depending on a communication standard or communication type to be used.
  • the vehicle antenna device 200 may be a directional antenna device supporting millimeter wave (mmWAVE).
  • the millimeter wave is a radio signal having a frequency band between 30 GHz and 300 GHz and has a wavelength in the range of 1 to 10 mm.
  • the vehicle antenna device according to the disclosed embodiment can precisely control the shape and direction of the transmitted and received radio signals by transmitting and receiving millimeter wave radio waves.
  • the vehicle antenna device may be integrated with a vehicle communication module (not shown) to be formed.
  • the vehicle communication module (not shown) may be referred to as a transmission control unit (TCU).
  • TCU transmission control unit
  • the TCU is a component that controls transmission and reception of data through wireless communication within the vehicle, and may be in charge of communication between the vehicle and an external electronic device (eg, a server, a mobile device, etc.).
  • the antenna device according to the disclosed embodiment may be installed in the vehicle communication module or formed in a form integrated with the vehicle communication module.
  • the vehicle antenna device 200 includes an array antenna 210 and a processor 220 .
  • the array antenna 210 includes a plurality of antenna elements that output a plurality of beams identified according to an output direction.
  • each of the plurality of antenna elements may transmit and/or receive a radio signal.
  • a radio signal output from each of the plurality of antenna elements included in the array antenna 210 may be transmitted or received in a desired direction.
  • an output radio signal having directivity may be referred to as a beam.
  • a plurality of antenna elements included in the array antenna 210 may output a plurality of beams.
  • the shape of the radio wave formed by the plurality of beams output from the array antenna 210 may be referred to as a beam pattern.
  • the array antenna 210 may transmit/receive a radio signal, which is a radio signal of a predetermined frequency band, under the control of the processor 220 .
  • the array antenna 210 may transmit/receive a radio signal having a frequency band of 30 GHz to 300 GHz and a millimeter wave having a wavelength of 1 to 10 mm.
  • a case in which the array antenna 210 transmits and receives a millimeter wave radio signal will be described as an example.
  • the array antenna 210 may be formed as a phased array antenna.
  • each of the plurality of antenna elements included in the array antenna 210 is arranged in a straight direction, and a radio wave signal output from each of the plurality of antenna elements according to a desired direction It may mean an antenna that can adjust the phase of.
  • the processor 220 performs at least one instruction to perform operations according to the disclosed embodiment. That is, the processor 220 may perform at least one instruction to control an intended operation to be performed.
  • the processor 220 obtains vehicle speed information by performing at least one instruction. Then, at least one of the plurality of beams is selected such that the shape of the beam pattern formed by the plurality of beams output from the plurality of antenna elements included in the array antenna 210 is changed based on the obtained speed information. choose Then, the array antenna 210 is controlled so that the selected beam is output. Beam selection and beam output operations performed by the processor 220 will be described in detail below with reference to FIGS. 13 to 23 .
  • the processor 220 may include an internal memory (not shown) and at least one processor (not shown) executing at least one stored program.
  • the internal memory (not shown) of the processor 220 may store one or more instructions.
  • the processor 220 may execute at least one of one or more instructions stored in an internal memory (not shown) to execute a predetermined operation.
  • the processor 220 stores signals or data input from the outside, or a RAM (not shown) used as a storage area corresponding to various operations performed by the antenna device 200 , and controls the antenna device 200 . It may include a ROM (not shown) in which a control program and/or a plurality of instructions are stored and at least one processor (not shown).
  • the processor 220 may be implemented as a system on chip (SoC) in which a core (not shown) and a GPU (not shown) are integrated.
  • SoC system on chip
  • the processor 220 may include a single core or more multi-cores.
  • the processor 220 may include a dual-core, triple-core, quad-core, hexa-core, octa-core, deca-core, dodeca-core, hexa-dash-vale core, and the like.
  • the processor 220 includes components (eg, an application processor (AP), memory, etc.) for implementing a hardware platform and components (OS: Operating system) for implementing a software platform. , software (Automotive safety software, application, etc.) for controlling the phase of the radio signal output from the array antenna 210 .
  • components eg, an application processor (AP), memory, etc.
  • OS Operating system
  • software Automotive safety software, application, etc.
  • At least one of the operations performed by the processor 220 may be performed using an artificial intelligence (AI) technology.
  • AI artificial intelligence
  • At least one operation performed using artificial intelligence (AI) technology is described in detail below with reference to 24 .
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an electronic device for a vehicle including the antenna device of FIG. 2 .
  • the vehicle electronic device 300 of FIG. 3 may include the vehicle antenna device 200 described with reference to FIG. 2 . Also, the vehicle electronic device 300 may represent a computing device that is integrated with the vehicle antenna device 200 and is installed in a vehicle. Therefore, in the description of the vehicle electronic device 300 , a portion overlapping with the description of the vehicle antenna device 200 will be omitted. In addition, in the electronic device 300 for a vehicle shown in FIG. 3 , the same components as those described in FIG. 2 are described with the same reference numerals and terms.
  • the vehicle electronic device 300 may include a processor 220 , an input/output unit 230 , and a communication unit 240 .
  • the vehicle electronic device 300 includes the vehicle antenna device 200, and the vehicle antenna device 200 is integrated with the communication unit 240, which is a TCU (Transmission Control Unit) that performs communication within the vehicle. can be formed.
  • TCU Transmission Control Unit
  • the vehicle electronic device 300 may be an electronic device for implementing an in-vehicle infotainment (IVI) technology.
  • the vehicle electronic device 300 may provide a service, information, and/or content customized to a specific user based on user location information.
  • the vehicle electronic device 300 may perform communication between the vehicle and an external device, and may be used to obtain information necessary for driving or using the vehicle.
  • the vehicle electronic device 300 may provide a service, information, and/or content to a user by performing communication between the vehicle and an external device.
  • the processor 220 and the input/output unit 230 included in the vehicle electronic device 300 may be collectively referred to as an IVI head unit.
  • the electronic device 300 for a vehicle may be disposed between the center front portion of the driver's seat and the passenger seat in the vehicle.
  • the array antenna 210 included in the vehicle electronic device 300 may be installed at a location spaced apart from other components included in the vehicle electronic device 300 , and the array antenna 210 is the vehicle electronic device ( 300) and may be connected to each other through a wired communication interface such as a wired cable, or may be interconnected through a wireless communication interface.
  • the communication unit 240 may be referred to as a transmission control unit (TCU).
  • TCU transmission control unit
  • the TCU is a configuration that controls transmission and reception of data within the vehicle, and may be in charge of communication between the vehicle and an external electronic device (eg, a server, a mobile device, etc.).
  • an external electronic device eg, a server, a mobile device, etc.
  • the processor 220 includes components 341 (eg, an application processor (AP), memory, etc.) for implementing a hardware platform and components 350 (operating system (OS)) for implementing a software platform.
  • components 341 eg, an application processor (AP), memory, etc.
  • AP application processor
  • OS operating system
  • Operating system operating system
  • automotive safety software application, etc.
  • the components 341 implementing the hardware platform may include at least one application processor (AP) 341 and a memory 342 .
  • AP application processor
  • the memory 342 is included in the processor 220 has been described as an example.
  • the memory 420 may be included as a separate component included in the vehicle electronic device 300 instead of being included in the processor 220 .
  • a USB module (not shown), an FM/DMB tuner (not shown), and the like may be further included.
  • the USB module (not shown) may read data from the inserted USB including the USB insertion unit (not shown).
  • an FM/DMB tuner (not shown) may selectively receive an FM/DMB broadcast signal.
  • the FM/DMB tuner uses a vehicle electronic device 300 to receive a wirelessly received broadcast signal from among many radio wave components through amplification, mixing, resonance, etc. It can be selected by tuning only the frequency of the channel.
  • the broadcast signal received by the FM/DMB tuner (not shown) may include audio, video, and additional information (eg, Electronic Program Guide (EPG)).
  • EPG Electronic Program Guide
  • the components 350 for implementing the software platform may include an operating system (OS) program, automotive safety software, applications, etc.).
  • the operating system program may include an operating system program based on QNX, Linux, or Android.
  • the input/output unit 230 is configured to provide data to a user or receive a user's request, and includes at least one of a display 331 , a camera module 335 , an audio output unit 338 , and a user interface 339 . can do.
  • the camera module 335 is a component for acquiring image and/or audio data, and may include a camera 336 and a microphone 337 .
  • the camera module 335 may include a speaker (not shown) to output the operation sound of the camera 336 .
  • the operation sound of the camera 336 may be output through the audio output unit 338 .
  • the camera module 335 may operate as a detection sensor for recognizing a user's gesture and voice.
  • the camera 336 may receive an image (eg, a continuous frame) corresponding to the user's motion including the gesture in the camera recognition range.
  • the recognition range of the camera 336 may be within 0.1 to 5 m from the camera 336 to the user.
  • the user motion may include, for example, the user's face, facial expression, hand, fist, or a motion of a part of the user's body, such as a finger, or the like.
  • the camera 336 converts and recognizes the received image into an electric signal under the control of the processor 220 , selects a menu displayed on the vehicle electronic device 300 or uses the recognition result corresponding to the user's motion or motion Control corresponding to the recognition result can be performed.
  • the processor 220 may use the recognition result obtained from the camera 336 to control channel selection in FM/DMB, channel change, volume adjustment, execution of available services, and the like.
  • the camera 336 may be implemented integrally with the vehicle electronic device 300 or as a separate type.
  • the separated camera 336 may be electrically connected to the processor 220 of the vehicle electronic device 300 through the communication unit 240 or the input/output unit 230 .
  • the camera 336 corresponds to the front of the driver's face and upper body so as to capture an image corresponding to the driver's face and upper body. may be placed in position.
  • the microphone 337 may receive an audio signal, such as a voice signal.
  • the microphone 337 may receive a user's voice signal, and the processor 220 may recognize a control command corresponding to the voice received from the microphone 337 and control an operation corresponding thereto to be executed.
  • the microphone 337 may be included in the vehicle electronic device 300 as a separate module instead of being included in the camera module 335 .
  • the user interface 339 may receive a user input for controlling the vehicle electronic device 300 .
  • the user interface 339 may include a push button, a wheel, a keyboard, a jog dial, a touch panel, and a haptic sensor for receiving a user's input.
  • the communication unit 240 may include at least one communication module for performing wireless communication.
  • the communication unit 240 may include an array antenna 210 .
  • the communication unit 240 includes an array antenna 210 , a Bluetooth module 361 , a Wi-Fi module 362 , a GPS module 363 , an RF module 364 , and a CP module (Communication Processor module) 365 among It may include at least one.
  • the CP module is a modem chipset, and the network may communicate with an external electronic device through a communication network conforming to 3G, 4G, 5G, or 6G communication standards.
  • the communication unit 240 is BLE (Bluetooth Low Energy), NFC / RFID, Wifi Direct (Wifi Direct), UWB, and / or at least one communication module for performing communication according to a communication standard such as ZIGBEE (not shown) may further include.
  • the array antenna 210 may be included in at least one of the RF module 364 and the CP module 365 to be responsible for transmitting and receiving radio waves of the RF module 364 and the CP module 365 , respectively.
  • each component included, for example, the processor 220 , the input/output unit 230 , and the communication unit 240 may communicate with each other through a vehicle network.
  • the vehicle electronic device 300 and other components included in the vehicle may communicate with each other through a vehicle network.
  • the vehicle network may be a network according to a Controller Area Network (CAN) and/or a media Oriented Systems Transport (MOST).
  • CAN Controller Area Network
  • MOST media Oriented Systems Transport
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 may be a flowchart illustrating operations performed by the vehicle antenna device 200 or the vehicle electronic device 300 according to the disclosed embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3 .
  • the control method 400 of the vehicle antenna device may be performed through the vehicle antenna device 200 or the vehicle electronic device 300 . Therefore, in explaining the control method 400 of the vehicle antenna device for the vehicle shown in FIG. 4, the description of the vehicle antenna device 200 or the vehicle electronic device 300 described in FIGS. 1 to 3 overlaps with the description. A description is omitted.
  • control method 400 of the vehicle antenna device shown in FIG. 4 is performed by the vehicle antenna device 200 shown in FIG. 2 will be described as an example.
  • the control method 400 of the vehicle antenna apparatus 200 includes an array antenna 210 including a plurality of antenna elements for outputting a plurality of beams identified according to an output direction of the vehicle antenna apparatus 200 . control method.
  • the vehicle antenna device 200 obtains vehicle speed information (S410). The operation of step S410 will be described in more detail below with reference to FIG. 5 .
  • control method 400 of the vehicle antenna device selects at least one of the plurality of beams so that the shape of the beam pattern formed by the plurality of beams is changed based on the speed information obtained in step S410. (S420).
  • the operation of step S420 may be performed by the processor 220 .
  • control method 400 of the vehicle antenna device controls the array antenna 210 to output the beam selected in step S420 (S430).
  • the operation of step S430 may be performed by the processor 220 .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an antenna device according to the disclosed embodiment in more detail.
  • the vehicle antenna device 500 shown in FIG. 5 may correspond to the vehicle antenna device 200 of FIG. 2 .
  • the same components as those in FIG. 2 are illustrated using the same reference numerals, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the control method 400 of the vehicle antenna device described with reference to FIG. 4 may be performed through the vehicle antenna device 500 .
  • the array antenna 210 includes an array 205 including a plurality of antenna elements and a radio wave transceiver for generating, processing, and/or outputting a signal transmitted and received through the array 205 . (215). Also, the array antenna 210 may be referred to as an antenna module.
  • the array 205 refers to a set in which a plurality of antenna elements for transmitting or receiving radio signals are arranged.
  • the array 205 is a set of antenna elements in which a plurality of antenna elements are arranged, it may be referred to as an array antenna.
  • Each of the plurality of antenna elements included in the array 205 receives a radio signal having a predetermined signal magnitude (or gain), a predetermined phase, and a predetermined frequency from the radio wave transceiver 215 , and receives a radio signal corresponding to the input radio signal.
  • each of the plurality of antenna elements may output at least one beam that is mutually identified according to an output direction.
  • each of the plurality of antenna elements included in the array 205 receives a radio wave corresponding to a predetermined signal magnitude (or gain), a predetermined phase, and a predetermined frequency, and transmits a radio wave signal corresponding to the received radio wave to the radio wave transceiver (215).
  • the array 205 may include a plurality of the aforementioned antenna element groups.
  • the radio wave transceiver 215 may generate, process, and/or output a signal transmitted/received through the array 205 . Specifically, the radio wave transceiver 215 may generate a radio signal having a predetermined phase and a predetermined frequency. The radio signal generated by the radio wave transceiving unit 215 may be output through the array 205 . Also, when a radio wave having a predetermined phase and a predetermined frequency is received by the array 205 , the radio wave transceiver 215 may receive and process a signal corresponding to the radio wave received from the array 205 .
  • the radio wave transceiver 215 may process the radio signal to have a predetermined phase and frequency. Specifically, the radio wave transceiver 215 may perform Tx beamforming for generating the radio signal to have a predetermined gain, a predetermined phase, and a predetermined frequency for transmission of the radio signal. In addition, the radio wave transceiver 215 may perform Rx beamforming for receiving and processing radio waves corresponding to a predetermined phase and frequency in order to receive radio signals.
  • beamforming may refer to an operation in which a beam having a specific shape is emitted or received. Specifically, beamforming may refer to an operation of outputting or receiving a beam having a specific direction and gain (or signal strength).
  • beamforming may refer to an operation of adjusting the radiation direction of all beams by adjusting a phase of a signal applied to the arranged antenna elements.
  • a distribution pattern of radio waves formed by 'overall beams' may be referred to as a beam pattern.
  • the radio wave transceiver 215 may generate a phase-adjusted radio signal under the control of the processor 220 .
  • the processor 220 may determine the phase of the radio signal and control the array antenna 210 including the radio wave transceiver 215 to transmit/receive the radio signal having the determined phase.
  • the vehicle antenna device 500 may further include the communication unit 240 described with reference to FIG. 3 . Since the communication unit 240 has been described in detail with reference to FIG. 3 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the vehicle antenna device 500 may further include a sensor 250 compared to the vehicle antenna device 200 .
  • the sensor 250 may include a sensor for detecting the speed of the vehicle.
  • the sensor 250 may be a speed sensor, such as a speed meter.
  • the operation of step S410 may be performed by the processor 220 based on the detection result of the sensor 250 .
  • the processor 220 may receive a detection result obtained in real time from the sensor 250 and calculate the vehicle speed based on the received detection result.
  • the vehicle speed information obtained from the sensor 250 may be transmitted to the processor 220 .
  • the sensor 250 may monitor the speed of the vehicle in real time, and transmit the monitored detection result to the processor 220 .
  • the sensor 250 may monitor the speed change amount of the vehicle in real time and transmit the monitored speed change amount to the processor 220 .
  • the processor 220 receiving the detection result of the sensor 250 may acquire information on the vehicle speed.
  • vehicle speed information may be transmitted from the outside to the processor 220 through the communication unit 240 of the vehicle antenna device 500 .
  • a GPS server (not shown) that provides a navigation service may transmit vehicle speed information to the GPS module 363 .
  • the processor 220 may perform the operation of step S420 by receiving vehicle speed information through the GPS module 363 .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a beam pattern radiated from an array antenna.
  • a beam pattern that is a distribution form of beams output from the array antenna 210 described with reference to FIGS. 2 and 5 may vary depending on the number of antenna elements included in the array antenna 210 .
  • the beam pattern may include at least one beam that is mutually identified by an output direction.
  • the beams output from the array antenna 210 may include beams 603 formed in a direction in which radio waves should be transmitted and beams 604 formed in an opposite direction thereof.
  • a reference point that is an intersection of the X-axis 601 and the Y-axis 602 may be the center position of the array antenna 210 .
  • the Y-axis 602 may indicate a vertical direction in front of the plane on which the array 205 of the array antenna 210 is disposed.
  • the Y-axis 602 may represent an output value or a gain value of the beam.
  • the beam pattern 610 indicates a distribution of beams output when the number of antenna elements included in the array antenna 210 is one.
  • the beam pattern 620 represents a distribution of beams output when the number of antenna elements included in the array antenna 210 is two.
  • the beam pattern 630 indicates a distribution of beams output when the number of antenna elements included in the array antenna 210 is four.
  • the beam pattern 640 indicates a distribution of output beams when the number of antenna elements included in the array antenna 210 is eight.
  • the beam pattern 650 indicates a distribution of beams output when the number of antenna elements included in the array antenna 210 is 8.
  • the shape of the beam becomes sharp, and the shape of the beam pattern formed by at least one beam is also It may have a pointed shape. Also, as the number of antenna elements included in the array antenna 210 increases, the maximum output value or gain value of the beam increases.
  • the directivity capable of transmitting and receiving a strong radio wave having a greater gain in a specific direction may be increased.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a phase adjustment operation performed in an array antenna.
  • the array 205 included in the array antenna 210 may include a plurality of antenna elements 501 , 502 , 503 , and 504 .
  • An arrangement interval of each of the antenna elements 501 , 502 , 503 , and 504 may have a d value.
  • the output direction of the array antenna 210 may be expressed as a value of 720 based on a direction 730 perpendicular to the plane in which the array 205 is disposed. That is, when the direction of beams output from each of the antenna elements 501 , 502 , 503 , and 504 is a direction expressed by a value of 720 , a wave front of the radio wave may be expressed as a 710 plane. .
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a phase adjustment operation performed in an array antenna.
  • FIG. 8 it is a diagram for explaining a phase or delay value applied to each of the plurality of antenna elements included in the array 205 illustrated in FIGS. 2 and 5 .
  • the processor 220 may control to generate a plurality of radio signals corresponding to each of the plurality of antenna elements included in the array 205 . Also, the processor 220 may individually control phase values of each of the plurality of radio signals corresponding to each of the plurality of antenna elements. In FIG. 8, for convenience of description, only the radio signals 801 and 802 respectively applied to the antenna element 501 and the antenna element 502 illustrated in FIG. 5 are illustrated as examples.
  • an x-axis of a graph indicating a propagation signal may indicate time, and a y-axis may indicate a magnitude or a gain of a signal.
  • the processor 220 determines the phase of the propagation signal 801 applied to the antenna element 501 and the radio signal 802 applied to the antenna element 502 arranged adjacent to the antenna element 501 . can be adjusted differently. Specifically, the phase value of the propagation signal 802 may be set by giving the phase delay 803 set to the phase of the propagation signal 601 .
  • the processor 220 controls the plurality of radio signals applied to the plurality of antenna elements (eg, 501 and 502 ) arranged in the same direction so that the beams output from the array 205 are output in a desired direction.
  • the array antenna 210 may be controlled so that each of them has a phase value that is different by the set phase delay 803 .
  • the processor 220 may be configured such that the phase of the radio signal 601 applied to the antenna element 501 and the phase of the radio signal 801 applied to the antenna element 501 have a set phase delay 803 difference. , phase values can be set.
  • the processor 220 is configured such that the phase of the radio signal 802 applied to the antenna element 502 and the phase of the radio signal (not shown) applied to the antenna element 503 have a set phase delay 803 difference, You can set the phase values.
  • the processor 220 is configured such that the phase of the radio signal (not shown) applied to the antenna element 503 and the phase of the radio signal (not shown) applied to the antenna element 504 have a set phase delay 803 difference. , phase values can be set.
  • the processor 220 sets each of a plurality of propagation signals applied to a plurality of antenna elements (eg, 501, 502) arranged in the same direction a phase delay (eg, 803) individually.
  • the array antenna 210 may be controlled to have a phase value that is different by the same. That is, the phase difference between the plurality of propagation signals applied to the plurality of antenna elements (eg, 501 and 502 ) arranged in the same direction may have different values.
  • the plurality of propagation signals applied to the plurality of antenna elements may have a predetermined phase delay (eg, 803 ).
  • each of the plurality of radio signals may be a radio frequency carrier (RF carrier) signal. That is, it is possible to generate a 'phase coherent signal' in which the plurality of high frequency carrier signals have a stable phase relationship by having a constant phase delay between the plurality of high frequency carrier signals.
  • RF carrier radio frequency carrier
  • the direction of all beams output from the plurality of antenna elements may be adjusted to a desired direction. In this way, adjusting the direction of the entire beam in a desired direction may be referred to as 'beam steering'.
  • the beam steering operation will be described in detail below with reference to FIGS. 9 and 10 .
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a phase adjustment operation performed in an array antenna.
  • phase delay values set for each of a plurality of propagation signals applied to a plurality of antenna elements (eg, 501 and 502 ) arranged in the same direction are applied so that the direction of the entire beam becomes a desired direction.
  • a table representing is shown.
  • a beam angle may correspond to 720 described in FIG. 7
  • a phase shifter value corresponds to a phase delay 803 between antenna elements described in FIG. 8
  • the array antenna 210 having directivity may adjust the phase delay value applied to the plurality of antenna elements to precisely adjust the output direction of the beam to a desired direction.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of an array antenna in detail.
  • FIG. 10 the configuration of the array antenna 210 is shown.
  • the same components as those shown in FIGS. 2, 5, and 7 are illustrated using the same reference numerals.
  • FIG. 10 among the plurality of antenna elements included in the array 205 , only the antenna elements disposed in the same array are illustrated as examples. Specifically, eight antenna elements included in the array 205 illustrated in FIG. 10 may correspond to the eight antenna elements included in one row 515 illustrated in FIG. 5 .
  • the radio wave transceiving unit 215 may include a phase control unit 1020 and a transmission beamformer 1010 .
  • the transmit beamformer 1010 may generate radio signals to be applied to each of the plurality of antenna elements.
  • the transmission beamformer 1010 may generate a propagation signal to have a predetermined gain and a predetermined frequency.
  • the phase controller 1020 may control the phases of radio signals to be applied to each of the plurality of antenna elements included in the array 205 to have a predetermined value.
  • Each of the propagation signals generated by the transmission beamformer 1010 is applied to a plurality of antenna elements 501, 502, 503, and 504, and the phase of each of the plurality of antenna elements 501, 502, 503, 504 is It may be adjusted by the phase controller 1020 . Accordingly, the phase of each of the plurality of antenna elements 501 , 502 , 503 , and 504 may output a radio signal having a constant phase difference.
  • the radiation direction of the main beam becomes a straight-line direction 730 as shown.
  • the phase of each of the plurality of antenna elements 501, 502, 503, 504 has a phase difference by a constant phase delay 803 as described in FIGS. 8 and 9, the radiation direction of the main beam is shown
  • the direction 1050 may be curved by a predetermined angle in the straight direction 730 .
  • the degree of bending of the direction 1050 may vary according to a phase value applied to radio signals applied to the plurality of antenna elements 501 , 502 , 503 , and 504 .
  • the processor 220 based on the vehicle speed information obtained in step S410, of the phase and gain of each of the plurality of radio signals to be output from each of the plurality of antenna elements included in the array antenna 210 By adjusting at least one, the shape of the beam pattern formed by the beams output from the array antenna 210 may be controlled to change.
  • a plane 1110 represents a plane on which the array antenna 210 is disposed, and a gain value of at least one beam output from the array antenna 210 has a dB unit and is distinguished by color. expressed. Specifically, the table of FIG. 1101 shows color indications corresponding to gain values.
  • a beam pattern indicating a distribution of a plurality of beams output from the array antenna 210 is exemplified. At least one beam may be included in each of the sub-beam patterns 1120 , 1130 , 1140 , 1150 , and 1160 included in the beam pattern 1100 .
  • FIG. 12 is another diagram illustrating a beam pattern formed by radio signals output from an array antenna. Specifically, FIG. 12 is a view showing a vertical section 1102 of the beam pattern 1100 shown in FIG. 11 .
  • the gain value 1210 of the sub-beam pattern 1120 output in the same direction as the direction 1105 of the desired beam radiation may be the maximum gain value.
  • the width 1220 of the sub-beam pattern 1120 may become narrower. Specifically, if the number of output beams is increased by increasing the number of antenna elements included in the array antenna 210 , a gain value (eg, 1210 ) of a beam pattern formed by the output beams increases and the beam The width of the pattern (eg, 1120 ) becomes narrower.
  • the array antenna 210 including a plurality of antenna elements When the array antenna 210 including a plurality of antenna elements is used to transmit and receive a strong radio signal in a desired direction by increasing the radio wave directivity of the antenna, radio wave transmission and reception is unstable when the vehicle speed is rapidly changed. can get Specifically, the array antenna 210 may output a beam pattern having a narrow beam width with a large gain value to have directivity. In this case, when the moving speed of the vehicle is high, the output direction of the beam transmitted and received by the other device communicating with the vehicle and the output direction corresponding to the beam pattern of the array antenna 210 may not match. In this case, an obstacle may occur in transmission and reception of radio waves.
  • FIG. 13 is another flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • the same steps as those in FIG. 4 are shown using the same reference numerals.
  • the control method 1300 of the vehicle antenna device represents a method of controlling the vehicle antenna device 200 or 500 and the vehicle electronic device 300 described with reference to FIGS. 1 to 12 .
  • control method 1300 of the vehicle antenna device may further include step S415.
  • step S421 included in the control method 1300 of the vehicle antenna device may correspond to step S420 included in the control method 400 of the vehicle antenna device.
  • the method 1300 of controlling the vehicle antenna device is a method of controlling the vehicle antenna device 500 illustrated in FIG. 5 will be described as an example.
  • radio waves transmitted and received by the array antenna 210 may be millimeter waves.
  • millimeter wave beamforming is performed based on first information that is information about the radiated power of the array antenna 210 . Optimization of wave beamforming (mmWAVE beamforming) is possible. Accordingly, it is possible to constantly and seamlessly maintain radio wave transmission and reception required for communication according to a change in vehicle speed.
  • the control method 1300 of the vehicle antenna device may obtain first information that is information about the radiated power of the array antenna ( S415 ).
  • the first information may be information indicating power radiated in a propagation direction of a beam having the maximum intensity among output beams.
  • Information indicating the power radiated from the antenna includes equivalent isotropic radiated power (EIRP), effective radiated power (ERP), and the like.
  • the first information may be information on Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) of the array antenna 210 .
  • EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power
  • the first information is output from each of the plurality of antenna elements included in the array antenna 210 and includes equivalent isotropic radiation power (EIRP) values corresponding to a plurality of beams that are mutually identified according to an output direction.
  • EIRP equivalent isotropic radiation power
  • the first information is information on equivalent isotropic radiated power (EIRP)
  • EIRP equivalent isotropic radiated power
  • Equivalent isotropic radiated power may be expressed as a value obtained by multiplying the antenna supply power and the antenna absolute gain. That is, the equivalent isotropic radiated power (EIRP) may be expressed as the product of the equipment output (Pt) and the antenna gain (Gt) as follows.
  • the antenna gain (Gt) may be expressed as Antenna gain + Chain gain + Array gain.
  • EIRP loss occurring in radiant power
  • EIRP Pout + Antenna gain + Chain gain + Array gain + Total Loss
  • Pout represents the total output of the device
  • Antenna gain is the gain of the antenna element
  • Chain gain is the gain of Chain which is an array of antenna elements arranged in the same column
  • Array gain is the array 205 included in the array antenna 210 It may mean its own benefit.
  • Total Loss may represent an overall loss occurring in the output of the antenna device.
  • EIRP equivalent isotropic radiation power
  • step S415 an equivalent isotropic radiation power value corresponding to each of a plurality of beams output from the array antenna 210 can be obtained.
  • EIRP equivalent isotropic radiation power
  • step S415 may be performed before step S421. Accordingly, step S415 may be performed simultaneously with or before step S410. Also, step S415 may be performed by the processor 220 .
  • the control method 1300 of the vehicle antenna device is based on the radiation power of the array antenna 210 so that the shape of the beam pattern formed by the plurality of beams output from the array antenna 210 is changed according to the speed information obtained in step S410 .
  • At least one of the plurality of beams may be selected based on the first information, which is the information on the information (S421).
  • step S421 may be performed by the processor 220 .
  • the control method 1300 of the vehicle antenna device may control the array antenna 210 to output the beam selected in step S421 ( S430 ).
  • step S430 may be performed by the processor 220 .
  • the processor 220 selects among the phase and signal strength applied to each of the plurality of antenna elements included in the array antenna 210 so that at least one of the plurality of mutually identified beams is selectively output according to the output direction. At least one can be adjusted. The above-described operation of adjusting the phase and signal strength will be described in detail below with reference to FIG. 17 .
  • FIG. 14 is a view for explaining a change in the shape of a beam pattern in the antenna device according to the disclosed embodiment.
  • the processor 220 determines, based on the speed information obtained in step S410, the width of the beam pattern when the speed of the vehicle corresponds to the first speed value, the width of the vehicle speed is greater than the first speed value.
  • the array antenna 210 may be controlled to be wider than the width of the beam pattern in the case of a small second velocity value. Specifically, the processor 220 determines the width of the beam pattern when the vehicle speed corresponds to the first speed value on the basis of the speed information obtained in step S410, the second speed value of the vehicle being smaller than the first speed value. At least one of the plurality of beams may be selected to be wider than the width of the beam pattern in the case of the 2 speed value, and the array antenna 210 may be controlled to output the selected beam.
  • the processor 220 determines that the width of the beam pattern when the vehicle speed corresponds to the first speed value is greater than the third speed value in which the vehicle speed is greater than the first speed value.
  • the array antenna 210 may be controlled to be narrower than the width of the beam pattern in the case of the velocity value.
  • the vehicle speed may be divided into a plurality of sections.
  • the speed of the vehicle may increase in the first direction 1405
  • the speed of the vehicle may be a first speed section ⁇ a second speed section ⁇ a third speed section.
  • a first speed section and a second speed section may be distinguished based on a first reference value.
  • the first reference value may be set differently according to the driving environment of the vehicle.
  • the first reference value may be a reference value for discriminating between a case in which the vehicle travels in a city center and a case in which the vehicle travels on a suburban road (eg, a national road).
  • the first reference value may be a reference value for discriminating between a case in which an area in which traffic traffic exists and a case in which a road in which traffic traffic does not exist is driven.
  • the first reference value may be a reference value for discriminating between a school zone and a non-school zone.
  • the first reference value may be set to 30 km/h, 50 km/h, or 60 km/h.
  • the second speed section and the third speed section may be distinguished based on the second reference value.
  • the second reference value may be set differently according to the driving environment of the vehicle.
  • the first reference value may be a reference value for discriminating between a case in which the vehicle travels on a suburban road (eg, a national road) and a case in which the vehicle operates on a highway or an exclusive road for automobiles.
  • the second reference value may be a reference value that divides a case of driving an area in which little traffic is present and a case of driving a road in which traffic traffic is completely absent.
  • the second reference value may be set to 80 km/h, 100 km/h, or 120 km/h.
  • the first reference value is 60 km/h and the second reference value is 100 km/h will be described as an example.
  • a beam pattern 1410 that is a distribution form of a plurality of beams output from the array antenna 210 when the vehicle speed corresponds to the first speed section
  • the vehicle speed is the second
  • a beam pattern 1420 that is a distribution form of a plurality of beams output from the array antenna 210 when corresponding to the second speed section
  • a beam pattern 1430 in the form of a distribution of a plurality of beams is exemplified.
  • the beam pattern when the vehicle travels slowly, the beam pattern may be formed to have a narrow beam width and high gain as in the beam pattern 1410 .
  • the beam width of the beam pattern 1430 becomes wider than that of the beam pattern 1410 , and the gain value of the beam pattern 1430 decreases compared to the gain value of the beam pattern 1410 . It can be formed in the form
  • the width 1421 of the beam pattern 1420 has a larger value than the width 1411 of the beam pattern 1410, and the width 1430 of the beam pattern 1430 is greater than the width 1421 of the beam pattern 1420. 1431) may have a larger value. Also, as the width of the beam pattern increases, the maximum output gain of the beams included in the beam pattern 1410 may decrease. Specifically, the maximum output gain of the beam pattern 1410 output in the first speed section may be the largest, and the maximum output gain of the beam pattern 1430 output in the second speed section may be the smallest.
  • 15 is a diagram for describing a plurality of beams output from an array antenna.
  • Each of the plurality of antenna elements included in the array antenna 210 receives a plurality of radio wave signals and radiates radio waves corresponding thereto.
  • Radio waves radiated from each of the plurality of antenna elements may have a shape of a beam output in a predetermined direction, and accordingly, the plurality of antenna elements may be regarded as outputting a plurality of output beams.
  • a plurality of beams radiated from the array antenna 210 may be mutually identified according to an output direction, and may be represented by an identification number that is distinguished according to an output direction.
  • the identification number of the beam may be referred to as a beam ID (beam ID).
  • a plurality of beams output from the array antenna 210 are expressed as beam IDs.
  • a table representing a plurality of beams output from the array antenna 210 as a beam ID will be referred to as a beam ID map 1500 .
  • the beam ID map 1500 may indicate the distribution of beams viewed in a cross section perpendicular to the target transmission/reception direction of the radio wave.
  • the beam ID map 1500 may indicate a distribution of beams viewed from the 710 plane of FIG. 7 .
  • an adjacent area in the beam ID map 1500 may be viewed as representing beams output from the adjacent area.
  • the X axis and the Y axis of the beam ID map 1500 are for defining an area in which beams are distributed, respectively, and may be expressed as a value of an angle (degree).
  • a point having a value of 90 degrees on the X axis and a value of 90 degrees on the Y axis is a center point of the radiation region and may correspond to the origin 1190 illustrated in FIG. 11 .
  • One antenna element may output a plurality of beams corresponding to a plurality of beam IDs.
  • the output directions of the at least one beam output from the first antenna element and the at least one beam output from the second antenna element are the same or similar, the at least one beam output from the first antenna element and the second antenna element At least one beam output from may be represented by the same beam ID value.
  • the expressed color may correspond to a gain value of a beam having a predetermined beam ID as shown in table 1101 shown in FIG. 11 .
  • 200 beams may mean effective beams that can be substantially used for transmission and reception of radio waves.
  • the number of beam IDs output from an array antenna including a predetermined number of antenna elements may vary according to product specifications of the array antenna. Specifically, as product specifications of the array antenna, there may be a total number of antenna elements, a gain of the array antenna, a frequency band of a radio signal to be transmitted/received by the array antenna, and the like.
  • the number of beam IDs output from the array antenna may vary according to the above-described product specifications, and it will be said that limitation is not possible.
  • the beam ID value may be expressed in various ways using numbers, letters, and the like. In FIG. 15 , a case in which the beam ID is expressed as an integer of 0 to 238 is illustrated as an example.
  • beam IDs are expressed as values of 40, 28, 148, and 147.
  • EIRP equivalent isotropic radiation power
  • an EIRP map 1600 indicating equivalent isotropic radiated power (EIRP) values corresponding to the beam ID map 1500 shown in FIG. 15 is illustrated.
  • the EIRP map 1600 represents an EIRP value corresponding to each beam ID and may be expressed in dB units.
  • the area 1610 corresponds to the area 1510 of FIG. 15 . That is, in the region 1610 , the beam ID shown in the region 1510 represents an EIRP value for each of four mutually distinct beams represented by values of 40, 28, 148, and 147 . Referring to the region 1510 of FIG. 15 and the region 1610 of FIG.
  • the EIRP of a beam having a beam ID of 40 is 38.5
  • the EIRP of a beam having a beam ID of 28 is 38.3
  • that of a beam having a beam ID of 148 The EIRP is 39.3, and the EIRP of a beam having a beam ID of 147 is 39.3.
  • 17 is a diagram illustrating an example of a beam code book used to control generation and output of a plurality of beams output from an array antenna.
  • a beam code book may be used to control a predetermined beam to be output.
  • the processor 220 may use the phase and amplitude values defined in the beam code book when controlling the array antenna 210 to output a predetermined beam.
  • the beam code book may be information defining which phase value and amplitude value are set in a radio signal applied to a certain antenna element in order to output a predetermined beam.
  • An antenna element corresponding to a predetermined beam and phase and amplitude values corresponding to the antenna element defined in the beam code book may be experimentally optimized and set. For example, in order to output a beam in a specific direction, it is possible to optimize the phase and amplitude values of the propagation signals applied to each of the antenna elements through experiments and experiences.
  • an area 1710 indicates a predetermined area included in the beam ID map 1500 . Also, when a plurality of beams are grouped, the region 1710 may indicate a region corresponding to one group.
  • the area A may refer to the area 1510 illustrated in FIG. 15 . That is, the beam ID 1720 included in the area 1510 that is the area A may be 40, 28, 148, and 147.
  • Antenna feed (Ant_Feed) 1730 represents antenna elements that output a beam corresponding to the corresponding beam ID
  • the amplitude 1740 defines the amplitude value of the radio signal applied to the corresponding antenna element
  • the phase 1750 is A phase value of a radio signal applied to a corresponding antenna element is defined.
  • antenna elements used to generate a beam having a beam ID value of 40 included in region 1510 that is region A are antenna elements 1, 2, 3, and 4, and 1, 2, 3, and Amplitude values of the propagation signal corresponding to each of the fourth antenna elements may have values of a25, a26, a27, and a28.
  • the phase values of the propagation signal corresponding to each of the first, second, third, and fourth antenna elements may have values of 25, 26, 27, and 28.
  • the processor 220 uses an antenna element optimized to output a predetermined beam, and a beam codebook in which phase and amplitude values corresponding thereto are defined, so as to output a predetermined beam by using the array antenna 210 can control
  • the processor 220 controls the array antenna ( The array antenna 210 may be controlled to select at least one of the plurality of beams based on the first information, eg, the EIRP value, which is information about the radiated power of the 210 , and to output the selected beam.
  • the first information eg, the EIRP value, which is information about the radiated power of the 210 .
  • the processor 220 may increase the number of beams selected from all beams identified according to the output direction (eg, represented by different beam IDs according to the output direction) as the vehicle speed increases. .
  • the processor 220 may group a plurality of beams into groups corresponding to adjacent regions, and select at least one of at least one beam included in the group. Specifically, the processor 220 groups a plurality of beams into a plurality of groups, and based on an Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) value of the array antenna 210, at least one in each of the plurality of groups. A beam may be selected and the array antenna 210 may be controlled to output the selected beam.
  • EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power
  • the processor 220 may select one beam having a maximum equivalent isotropic radiated power (EIRP) value from each of the plurality of groups, and control the array antenna 210 to output the selected beam.
  • EIRP equivalent isotropic radiated power
  • the processor 220 may control all of the plurality of beams output from the plurality of antenna elements to be output in order to increase directivity and to output the maximum output beam. That is, the processor 220 may select all of the plurality of beams output from the plurality of antenna elements, and control the array antenna 210 to output all selected beams based on the beam code book.
  • the processor 220 selects all beams included in the beam ID map 1500 shown in FIG. 15 and You can control the output.
  • the aforementioned group may correspond to an individual beam.
  • FIG. 18 is another flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • the same steps as in Figs. 4 and 13 are shown using the same reference numerals.
  • the control method 1800 of the vehicle antenna device represents a method of controlling the vehicle antenna device 200 or 500 and the vehicle electronic device 300 described with reference to FIGS. 1 to 17 .
  • step S420 includes dividing the vehicle speed section into a plurality of speed sections (S1820), selecting a beam according to the divided speed section (S1822, S1826), and controlling the selected beam to be output It may include steps S1831 and S1832.
  • FIG. 18 a case in which the speed section is divided into a first speed section and a second speed section that is a speed section having a larger value than the first speed section is illustrated as an example.
  • first speed section of step S1821 and the second speed section of step S1825 of FIG. 18 corresponds to the first speed section and the second speed section shown in FIG. 14 will be described as an example, respectively.
  • one beam may be selected from groups having different sizes according to the divided speed interval.
  • the groups having different sizes may mean that the number of beams included in one beam group is different.
  • the processor 220 may group the plurality of beams such that n beams are included in each of the plurality of groups. And, when the vehicle speed is within the second speed section, the plurality of beams may be grouped so that m beams greater than n are included in each of the plurality of groups. In addition, the processor 220 may select one beam based on the first information in the group grouped differently according to the speed section.
  • Steps (S1822, S1826) of selecting a beam according to the divided speed section will be described in detail with reference to FIGS. 19 to 20 below.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • the same components as in FIGS. 15 and 16 are illustrated using the same reference numerals.
  • FIG. 20 is another diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • the same components as those in FIG. 17 are illustrated using the same reference numerals.
  • an area 1910 which is a partial area included in the beam ID map 1500 , may include 16 beams including the area 1510 described with reference to FIG. 15 .
  • the enlarged area 1930 may include four beam groups grouped into four beams. And, referring to the enlarged area 1930 , the four groups are, for example, illustrated as A, B, C, and D, respectively.
  • IDs of beams included in group A 1931 are 40, 28, 148, and 147, respectively, and IDs of beams included in group B 1932 are 30, 31, and 151, respectively. and 160, IDs of beams included in group C 1933 are 37, 25, 54, and 163, respectively, and IDs of beams included in group D 1934 are 24, 161, 162 and 177, respectively.
  • the region 1920 which is a partial region included in the EIRP map 1600 , corresponds to the region 1910 , and indicates an EIRP value of each of the beams included in the region 1910 .
  • the EIRP value among the beams included in each group is the maximum. You can select one beam with a value.
  • the processor 220 may group the beams to include l beams, and select a beam having the maximum EIRP value for each grouped group (S1822). ). Then, the processor 220 may control the array antenna 210 to output the beam selected in step S1822 (S1831).
  • l can be 1.
  • the processor 220 selects all of the plurality of beams output from the plurality of antenna elements, and arrays all selected beams based on the beam code book to be output.
  • the antenna 210 may be controlled.
  • the processor 220 may group the beams to include m beams greater than l, and select the beam having the maximum EIRP value for each grouped group (S1826) . Then, the processor 220 may control the array antenna 210 to output the beam selected in step S1826 (S1832).
  • m may be 4.
  • the processor 220 selects one beam having the maximum EIRP value among the four beams, and the array antenna 210 so that the selected beam is output based on the beam code book. can control
  • the processor 220 may control beams not selected in each of steps S1822 and S1826 not to be output.
  • amplitude and phase values of the propagation signal corresponding to the beam are used so that unselected beams are not output as 'disable' indicated in the beam code book 2000 of FIG. 20 . It may mean not
  • FIG. 21 is another flowchart illustrating a method of controlling an antenna device according to the disclosed embodiment.
  • the same steps as those in FIG. 18 are shown using the same reference numerals.
  • the control method 1800 of the vehicle antenna device represents a method of controlling the vehicle antenna device 200 or 500 and the vehicle electronic device 300 described with reference to FIGS. 1 to 20 .
  • FIG. 21 in the step of dividing the plurality of speed sections ( S1820 ), a case in which the plurality of speed sections are three speed sections is illustrated and described as an example.
  • the vehicle speed section includes a first speed section, a second speed section that is a speed section having a greater value than the first speed section, and a speed section having a larger value than the second speed section.
  • Including the step of dividing into a third speed section (S1820), and the step of selecting a beam according to the divided speed section (S1822, S1826, S1827) and controlling the selected beam to be output (S1831, S1832, S1830) can do.
  • the processor 220 applies n beams greater than m to each of a plurality of groups grouping the plurality of beams.
  • a plurality of beams may be grouped so that they are included.
  • the processor 220 may select one beam based on the first information in the group grouped differently according to the speed section.
  • the values of l, m, and n may be optimized and set according to at least one of the moving speed of the vehicle, the product specification of the array antenna 210 , and the shape of a beam pattern corresponding to the moving speed of the vehicle.
  • l, m, and n values can be set by optimizing them experimentally or through training using AI technology.
  • FIG. 22 is another diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • the same components as those in FIG. 19 are illustrated using the same reference numerals.
  • FIG. 23 is another diagram for explaining a beam selection and output control operation according to the disclosed embodiment.
  • the same components as those in FIG. 17 are illustrated using the same reference numerals.
  • an area 1910 that is a partial area included in the beam ID map 1500 may include 16 beams including the area 1510 described with reference to FIG. 15 .
  • the enlarged area 1930 may include one beam group grouped to include 16 beams. And, referring to the enlarged area 1930, the group is denoted by AA.
  • the processor 220 determines that the plurality of beams are grouped into a group including 16 beams so that the area 1910 is one beam group AA.
  • the processor 220 may control the array antenna 210 to output the beam selected in step S1828 (S1833).
  • the processor 220 may control the beams not selected in each step S1828 not to be output.
  • amplitude and phase values of the propagation signal corresponding to the beam are used so that 'disable' indicated in the beam code book 2300 of FIG. 23 does not output unselected beams. It may mean not
  • 24 is a diagram illustrating a neural network for performing at least one operation included in a method for controlling an antenna device for a vehicle according to the disclosed embodiment.
  • At least one of the operations performed by the processor 220 may be performed using an artificial intelligence (AI) technology.
  • AI artificial intelligence
  • At least one operation performed using artificial intelligence (AI) technology is described in detail below with reference to 24 .
  • the acquisition of the first information specifically the calculation of the EIRP, which is performed by the processor 220, ii) the division of the plurality of speed sections described in FIG. 18 and/or the setting of a reference value for distinguishing the plurality of sections, iii ) prediction of a beam pattern corresponding to the speed of the vehicle, iv) the number of beams included in the beam group corresponding to the speed of the vehicle, v)
  • At least one operation of obtaining the beam code book is performed by using a neural network. It can be performed using artificial intelligence (AI) technology that performs calculations through the
  • Artificial intelligence technology (hereinafter, 'AI technology') is a technology that performs calculations through a neural network and processes input data such as analysis and/or classification to obtain a desired result.
  • Such AI technology can be implemented using algorithms.
  • an algorithm or a set of algorithms for implementing AI technology is called a neural network.
  • the neural network may receive input data, perform the above-described operation for analysis and/or classification, and output result data.
  • 'training' refers to a method of inputting various data into a neural network, analyzing the input data, a method of classifying the input data, and/or extracting features necessary for generating result data from the input data. It may mean training the neural network so that the neural network can discover or learn a method by itself.
  • the neural network may be set by optimizing the weight values inside the neural network by training the learning data (eg, a plurality of different images). Then, the desired result is output by self-learning the input data through the neural network having the optimized weight value.
  • the neural network is classified as a deep neural network when the number of hidden layers that are internal layers for performing the operation is plural, that is, when the depth of the neural network for performing the operation increases.
  • neural networks include Convolutional Neural Network (CNN), Deep Neural Network (DNN), Recurrent Neural Network (RNN), Restricted Boltzmann Machine (RBM), Deep Belief Network (DBN), Bidirectional Recurrent Deep Neural Network (BRDNN), and deep Q-networks (Deep Q-Networks), and the like, are not limited to the above-described example.
  • the neural network can be subdivided.
  • the CNN neural network may be subdivided into a Deep Convolution Neural Network (DCNN) or a Capsnet neural network (not shown).
  • DCNN Deep Convolution Neural Network
  • Capsnet neural network not shown.
  • the 'AI model' may refer to a neural network including at least one layer that receives input data and operates to output a desired result.
  • an 'AI model' is an algorithm or a set of a plurality of algorithms that outputs a desired result by performing an operation through a neural network, a processor for executing such an algorithm or a set thereof, executing this algorithm or a set thereof It may mean software for, or hardware for executing such an algorithm or a set thereof.
  • the neural network 2410 may be trained by receiving training data. Then, the learned neural network 2410 receives the input data 2411 as an input terminal 2420, analyzes the input data 2411 at the output terminal 2440, and performs an operation to output the output data 2415, which is a desired result. can be done Calculation through the neural network may be performed through a hidden layer 2430 .
  • the hidden layer 2430 is simplified to be formed as a single layer for convenience, but the hidden layer 2430 may be formed as a plurality of layers.
  • the neural network 2410 may learn the shape of a beam pattern that allows transmission and reception of radio signals to be continuously maintained in response to the speed of the vehicle. Specifically, when a beam pattern has a shape, it is possible to learn a criterion for maintaining a seamless condition for each vehicle speed, and learn a beam pattern shape corresponding to the vehicle speed. Also, the neural network 2410 may learn a beam pattern corresponding to the output beam. Alternatively, the neural network 2410 may learn a criterion for grouping a beam group in order to output a shape of a desired beam pattern according to the moving speed of the vehicle. Alternatively, the neural network 2410 may learn a criterion for which beam from a beam group should be selected in order to output a desired beam pattern shape.
  • the learned neural network 2410 receives the vehicle speed and a plurality of beams output from a plurality of antenna elements included in the array antenna 210, and selects at least one of the plurality of input beams, The selected result can be printed.
  • the learned neural network 2410 receives a vehicle speed and a plurality of beams output from a plurality of antenna elements included in the array antenna 210 , and selects at least one of the plurality of input beams. and information for controlling the output of the selected beams (eg, in the beam code book, information on the phase and amplitude required to output the selected beam) may be calculated. In addition, the neural network 2410 on which learning is completed may output calculated values.
  • the above-described neural network may be implemented in a processor (eg, 220 in FIG. 2 ).
  • the above-described neural network is a separate electronic device (eg, 300) or a processor (not shown) that is distinct from the vehicle antenna device (eg, 200 or 500) and located in the vehicle (eg, 110 of FIG. 1 ). city) can be implemented.
  • the above-described operation through the neural network may be performed in a server (not shown) capable of communicating with the vehicle antenna device (eg, 200 or 500) through a wireless communication network according to the disclosed embodiment. Communication between the vehicle antenna device (eg, 200 or 500) and the server (not shown) will be described in detail below with reference to FIGS. 25 and 26 .
  • FIG. 25 is a diagram illustrating communication between an electronic device for a vehicle and a server according to the disclosed embodiment.
  • the vehicle antenna device 2500 shown in FIG. 25 may correspond to the vehicle antenna device 200 or 500 or the vehicle electronic device 300 according to the disclosed embodiment described with reference to FIGS. 1 to 24 . Accordingly, overlapping descriptions are omitted.
  • 'beam selection information' information on the beams selected in step S420 described with reference to FIGS. 4, 13 and 18 will be referred to as 'beam selection information'.
  • the beam selection information may be calculated by the server 2510 and then transmitted to the vehicle antenna device 2500 located in the vehicle 110 .
  • the server 2510 may include an electronic device, for example, a server, a server system, and a server-based device that transmits and receives data to and from the vehicle antenna device 2500 and processes data through a communication network.
  • the vehicle antenna device 2500 may be a separate electronic device located in the vehicle 110 and capable of performing wired/wireless communication with the vehicle antenna device (eg, 200 or 500 ).
  • the vehicle antenna device 2500 selects a beam obtained through a neural network The information may be transmitted to the vehicle antenna device (not shown in FIG. 25 ) (eg, 200 or 500 ).
  • the server 2510 may include the neural network 2410 described with reference to FIG. 24 .
  • the neural network 2410 included in the server 2510 may be a neural network that has been trained, and may receive input data and perform an operation through the neural network 2410 to output a desired result.
  • the server 2510 may transmit information obtained by performing an operation through a neural network, for example, at least one of beam selection information, and a beam code book, to the vehicle antenna device 2500 through the wireless network 2501 .
  • the vehicle antenna device (eg, 200 or 500) according to the disclosed embodiment selects at least one of the plurality of beams based on the beam selection information received from the server 2510, and outputs the selected beam.
  • the array antenna 210 may be controlled.
  • the server 2510 may generate a beam code book corresponding to the vehicle speed by performing an operation through a neural network. Then, the obtained beam code book may be transmitted to the vehicle antenna device 2500 . Then, the vehicle antenna device (eg, 200 or 500) according to the disclosed embodiment may control the array antenna 210 to output the beam selected in step S420 based on the beam code book received from the server 2510. .
  • the vehicle antenna device eg, 200 or 500
  • 26 is a block diagram illustrating a server according to the disclosed embodiment.
  • the vehicle antenna device 2500 may correspond to the vehicle antenna device (eg, 200 or 500) according to the disclosed embodiment. Also, the vehicle antenna device 2500 may correspond to the vehicle electronic device 300 according to the disclosed embodiment. In the components shown in FIG. 26, the same components as in FIGS. 3, 5, and 25 are illustrated using the same reference numerals. Therefore, a description that overlaps with the above description will be omitted.
  • the vehicle antenna device 2500 may include an array antenna 210 , a processor 220 , and a communication unit 240 . Also, the array antenna 210 may be formed to be integrated with the communication unit 240 .
  • the communication unit 240 communicates with an external device (eg, the server 2510 ) through at least one wireless communication network 2501 .
  • the external device eg, the server 2510
  • the external device is a server (eg, 2510) that can perform at least one of the operations performed in the vehicle antenna device 2500 or transmit and receive data required for the vehicle antenna device 2500, etc. can be
  • the communication unit 240 includes at least one communication module such as a short-range communication module, a wired communication module, a mobile communication module, and a broadcast reception module.
  • the at least one communication module is a tuner that performs broadcast reception, Bluetooth, Wireless LAN (WLAN) (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), CDMA, WCDMA, Internet, 3G , 4G, and/or 5G, refers to a communication module capable of transmitting and receiving data through a network conforming to a communication standard such as a method of performing communication using millimeter wave (mmWAVE).
  • mmWAVE millimeter wave
  • mmWAVE millimeter wave
  • data necessary for vehicle safety eg, data necessary for autonomous driving, data necessary for navigation service, etc.
  • user-use content eg, movies, music, etc.
  • the mobile communication module included in the communication unit 240 communicates with another device (eg, a server (not shown)) located at a remote location through a communication network conforming to a communication standard such as 3G, 4G, and/or 5G. communication can be performed.
  • a communication module that communicates with a server (not shown) located at a remote location may be referred to as a 'distance communication module'.
  • the communication unit 240 and the array antenna 210 are illustrated as separate components in FIG. 3 , the communication unit 240 may include the array antenna 210 . Specifically, at least one communication module included in the communication unit 240 may include an array antenna 210 for transmitting and receiving radio waves.
  • the server 2510 includes a communication unit 2530 that communicates with the vehicle antenna device installed inside the vehicle, and a processor 2550 that performs at least one instruction.
  • the server 2510 may further include a DB 2540 .
  • the communication unit 2530 may include one or more components that allow communication with the vehicle antenna device 2500 . Since the specific configuration of the communication unit 2530 corresponds to the configuration of the above-described communication unit 240 , a detailed description thereof will be omitted.
  • the communication unit 2530 communicates with another device (eg, the vehicle antenna device 2500) located at a remote location through a communication network conforming to a communication standard such as the Internet, 3G, 4G, and/or 5G. It may include at least one communication module that performs the
  • the processor 2550 controls the overall operation of the server 2510 .
  • the processor 2550 may perform at least one instruction of the server 2510 and at least one of programs to perform required operations.
  • the processor 2550 may obtain at least one of the aforementioned beam selection information and a beam code book by performing an operation through the aforementioned neural network.
  • the communication unit 2530 may be controlled so that the obtained information is transmitted to the vehicle antenna device 2500 .
  • the processor 2550 may train a neural network that is an AI model, and store the trained neural network (or a neural network that has been trained). Then, the server 2510 may obtain at least one of the beam selection information and the beam code book described above by using the trained neural network.
  • the vehicle antenna device 2500 may have more limited memory storage capacity, computational processing speed, and collection capability of the learning data set compared to the server 2510 . Therefore, after the operation that requires storage of large data and large amount of computation is performed by the server 2510, necessary data and/or an AI model used through a communication network, or a neural network that has been trained is transferred to the vehicle antenna device 2500. can be transmitted Then, the vehicle antenna device 2500 may perform a necessary operation quickly and easily by receiving and using necessary data and/or an AI model through a server without a processor having a large amount of memory and fast computing power.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating in detail a processor of a server according to the disclosed embodiment.
  • the processor 2700 illustrated in FIG. 27 may correspond to a processor (eg, 220 ) included in the vehicle electronic device or the processor 2550 of the server 2510 described with reference to FIGS. 25 and 26 .
  • the processor 2700 may be a processor that performs an operation through the neural network described with reference to FIG. 24 .
  • the processor 2700 may include a data learning unit 2710 and a data recognition unit 2720 .
  • the data learning unit 2710 may learn a criterion for analyzing or judging input data in order to derive a desired result.
  • the data learning unit 2710 may acquire data to be used for learning, and apply the acquired data to a data recognition model to learn a criterion for determining a situation.
  • the data recognition unit 2720 may determine a situation based on input data.
  • the data recognition unit 2720 may recognize a situation from predetermined data by using the learned data recognition model.
  • the data recognition unit 2720 may determine a predetermined situation based on the predetermined data by acquiring predetermined data according to a preset criterion by learning, and using the data recognition model using the acquired data as an input value. .
  • a result value output by the data recognition model using the obtained data as an input value may be used to update the data recognition model.
  • At least one of the data learning unit 2710 and the data recognition unit 2720 may be manufactured in the form of at least one hardware chip and mounted in an electronic device.
  • at least one of the data learning unit 2710 and the data recognition unit 2720 may be manufactured in the form of a dedicated hardware chip for artificial intelligence (AI), or a conventional general-purpose processor (eg, CPU) Alternatively, it may be manufactured as a part of an application processor) or a graphics-only processor (eg, GPU) and mounted on the various electronic devices described above.
  • AI artificial intelligence
  • a conventional general-purpose processor eg, CPU
  • it may be manufactured as a part of an application processor
  • a graphics-only processor eg, GPU
  • the data learning unit 2710 and the data recognition unit 2720 may be mounted on one electronic device or may be mounted on separate electronic devices, respectively.
  • one of the data learning unit 2710 and the data recognition unit 2720 may be included in the vehicle antenna device, and the other may be included in the server.
  • the data learning unit 2710 and the data recognition unit 2720 may provide model information built by the data learning unit 2710 to the data recognition unit 2720 through wired or wireless communication, and the data recognition unit ( Data input to 2720 may be provided to the data learning unit 2710 as additional training data.
  • At least one of the data learning unit 2710 and the data recognition unit 2720 may be implemented as a software module.
  • the software module is a computer-readable non-transitory It may be stored in a readable recording medium (non-transitory computer readable media).
  • at least one software module may be provided by an operating system (OS) or may be provided by a predetermined application.
  • OS operating system
  • a part of the at least one software module may be provided by an operating system (OS), and the other part may be provided by a predetermined application.
  • control method of the vehicle antenna device may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • an embodiment of the present disclosure may be a computer-readable recording medium in which one or more programs including instructions for executing a control method of an antenna device for a vehicle are recorded.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks.
  • - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not include a signal (eg, electromagnetic wave), and this term is used when data is semi-permanently stored in the storage medium. and temporary storage.
  • the 'non-transitory storage medium' may include a buffer in which data is temporarily stored.
  • the method for controlling the antenna device for a vehicle may be included in a computer program product and provided.
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • the computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (eg Play StoreTM) or on two user devices (eg, It can be distributed (eg downloaded or uploaded) directly or online between smartphones (eg: smartphones).
  • a portion of the computer program product eg, a downloadable app
  • a machine-readable storage medium such as a memory of a manufacturer's server, a server of an application store, or a relay server. It may be temporarily stored or temporarily created.
  • a computer program product including a recording medium in which a program for performing the control method of the vehicle antenna device according to the disclosed embodiment is stored.

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Abstract

개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는 출력 방향에 따라서 식별되는 복수개의 빔들을 출력하는 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나; 및 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 차량의 속도 정보를 획득하고, 상기 속도 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어한다.

Description

차량용 안테나 장치 및 그의 제어 방법
개시된 실시예는 차량용 안테나 장치 및 그의 제어 방법에 대한 것이다.
구체적으로, 개시된 실시예는 송수신 전파의 방향을 제어할 수 있는 어레이 안테나를 포함하는 차량용 안테나 장치 및 그의 제어 방법에 대한 것이다.
차량을 이용하는 사용자의 요구 및 편리성을 더욱 더 증가시킬 수 있도록 하는 다양한 기능들이 개발 및 적용되고 있다.
예를 들어, 라디오, TV, 컨텐츠, 운전 시 필요한 각종 정보 등을 사용자에게 제공하기 위한 차량용 장치 등이 개발되고 있다. 사용자에게 제공될 수 있는 정보들은 무선 통신을 통하여 차량으로 수신될 수 있다. 따라서, 사용자에게 다양한 정보를 제공하기 위해서는 차량 내에 무선 통신을 수행하기 위한 안테나가 필수적으로 구비되어야 한다. 여기서, 안테나는 차량의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.
차량용 안테나는 빠른 속도로 이동하는 차량에 설치된다. 따라서, 차량용 안테나는 차량이 빠른 속도로 이동하더라도 통신이 끊김없이(seamless) 유지될 수 있도록 전파의 송수신을 수행하여야 한다. 그러므로, 차량이 빠른 속도로 이동할 때도 차량이 느린 속도로 이동할 때도, 안정적으로 전파의 송수신 동작을 수행할 수 있는 차량용 안테나 장치를 제공할 필요가 있다.
개시된 실시예는, 통신이 끊김없이(seamless) 유지될 수 있도록 하는 차량용 안테나 장치 및 그의 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.
구체적으로, 개시된 실시예는, 차량의 이동 속도 변화에 대응하여 전파의 송수신 동작을 안정적으로 수행할 수 있는 차량용 안테나 장치 및 그의 제어 방법의 제공을 목적으로 한다.
개시된 실시예 따른 차량용 안테나 장치는 출력 방향에 따라서 식별되는 복수개의 빔들을 출력하는 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나; 및 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하는 프로세서를 포함한다. 여기서, 상기 프로세서는 차량의 속도 정보를 획득하고, 상기 속도 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어한다.
또한, 상기 프로세서는 상기 속도 정보 따라서 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 상기 어레이 안테나의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고, 상기 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 정보는 상기 어레이 안테나의 등가 등방 복사 전력(EIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power)에 대한 정보가 될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 속도 정보에 근거하여, 상기 차량의 속도가 제1 속도 값에 대응될 때의 상기 빔 패턴의 폭이, 상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 값보다 작은 제2 속도 값인 경우의 상기 빔 패턴의 폭보다 넓어지도록, 상기 어레이 안테나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 속도 정보에 근거하여, 상기 차량의 속도가 제1 속도 값에 대응될 때의 상기 빔 패턴의 폭이, 상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 값보다 큰 제3 속도 값인 경우의 상기 빔 패턴의 폭보다 좁아지도록, 상기 어레이 안테나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔이 선택적으로 출력되도록 상기 어레이 안테나에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각에 적용되는 위상 및 신호 세기 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수개의 빔들을 복수개의 그룹으로 그룹핑하고, 상기 어레이 안테나의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보에 근거하여 상기 복수개의 그룹 각각에서 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 그룹 각각은 인접한 적어도 하나의 빔을 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수개의 그룹 각각에 포함되는 빔의 개수는 상기 차량의 속도에 비례하여 증가할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 차량의 속도 구간을 제1 속도 구간, 및 상기 제1 속도 구간보다 높은 속도 구간인 제2 속도 구간으로 구분하고, 상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 n 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하고, 상기 차량의 속도가 상기 제2 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 상기 n 보다 큰 m 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑 할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 차량의 속도 구간을 제1 속도 구간, 상기 제1 속도 구간보다 높은 속도 구간인 제2 속도 구간, 및 상기 제2 속도 구간보다 높은 속도 구간인 제3 속도 구간으로 구분하고, 상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 l 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하고, 상기 차량의 속도가 상기 제2 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 상기 l 보다 큰 m 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하며, 상기 차량의 속도가 상기 제3 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 상기 m 보다 큰 n 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑 할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수개의 빔들을 복수개의 그룹으로 그룹핑하고, 상기 어레이 안테나의 등가 등방 복사 전력(EIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power) 값에 근거하여 상기 복수개의 그룹 각각에서 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 복수개의 그룹 각각에서 상기 등가 등방 복사 전력 값이 최대가 되는 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어할 수 있다.
개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 제어 방법은 출력 방향에 따라서 식별되는 복수개의 빔들을 출력하는 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나를 포함하는 차량용 안테나 장치의 제어 방법이다. 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 제어 방법은 차량의 속도 정보를 획득하는 단계; 상기 속도 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴이 형태가 변화되도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어하는 단계를 포함한다.
도 1은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치가 설치된 차량을 나타내는 도면이다.
도 2는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 안테나 장치를 포함하는 차량용 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 일 플로우차트이다.
도 5는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치를 좀 더 상세히 나타내는 도면이다.
도 6은 어레이 안테나에서 방사되는 빔 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 어레이 안테나에서 수행되는 위상 조절 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 8은 어레이 안테나에서 수행되는 위상 조절 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 9는 어레이 안테나에서 수행되는 위상 조절 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 10은 어레이 안테나의 구성을 상세히 나타내는 도면이다.
도 11은 어레이 안테나에서 출력되는 전파 신호들에 의해서 형성되는 빔 패턴을 나타내는 일 도면이다.
도 12는 어레이 안테나에서 출력되는 전파 신호들에 의해서 형성되는 빔 패턴을 나타내는 다른 도면이다.
도 13은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 다른 플로우차트이다.
도 14는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치에서의 빔 패턴의 형태 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 어레이 안테나에서 출력되는 복수개의 빔들을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 16은 어레이 안테나에서 출력되는 복수개의 빔들의 등가 등방 복사 전력(EIRP) 값들을 나타내는 도면이다.
도 17은 어레이 안테나에서 출력되는 복수개의 빔들의 생성 및 출력을 제어하는데 이용되는 빔 코드 북(code book)의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 다른 플로우차트이다.
도 19는 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 20은 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 21은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 또 다른 플로우차트이다.
도 22는 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 23은 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 또 다른 도면이다.
도 24는 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 제어 방법에 포함되는 적어도 하나의 동작을 수행하기 위한 신경망을 나타내는 도면이다.
도 25는 개시된 실시예에 따른 차량용 전자 장치와 서버 간의 통신을 나타내는 도면이다.
도 26은 개시된 실시예에 따른 서버를 나타내는 블록도이다.
도 27은 개시된 실시예에 따른 서버의 프로세서를 상세히 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 다양한 곳에 등장하는 "일부 실시예에서" 또는 "일 실시예에서" 등의 어구는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.
일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서 또는 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 의도하는 기능을 수행하기 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립트 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 모듈 및 구성등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.
또한, 'A, B, 및 C 중 적어도 하나'라는 기재는 'A', 'B', 'C', 'A 및 B', 'A 및 C', 'B 및 C', 및 'A, B, 및 C' 중 어느 하나가 될 수 있음을 의미한다.
개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치, 그의 제어 방법, 및 그 방법을 수행하는 프로그램이 저장된 기록 매체는 이하에 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면들에 있어서, 동일한 구성 요소는 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 또한, 상세한 설명 전체적으로, 동일한 구성은 동일한 용어로 기재하였다.
개시된 실시예에 따른 안테나 장치는 전파를 송수신하기 위한 복수개의 안테나 소자를 포함하는 어레이 안테나를 포함하여, 전파가 목적하는 방향 또는 목적지로 송수신되도록 전파를 생성 및 제어하는 전자 장치를 의미한다. 또한, 차량용 안테나 장치는 안테나 장치, 안테나, 안테나 모듈, 안테나 시스템 등으로 호칭될 수도 있다.
개시된 실시예에 따른 안테나 장치가 설치되는 위치는 이하에서 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치가 설치된 차량을 나타내는 도면이다.
개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는 차량의 외부 또는 내부에 배치될 수 있다.
구체적으로, 차량용 안테나 장치는 차량의 외부인 글래스(glass)나 루프(roof) 상에 위치하는 샤크 핀(shark fin) 모듈 내에 설치될 수 있다.
또는, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는 차량의 내부에 설치될 수 있다. 차량의 글래스에 안테나를 설치하는 경우, 외부 충격에 따라 글래스가 파손되면 안테나 역시 파손될 수 있고, 안테나와 PCB(printed circuit board) 모듈을 연결하는 케이블의 길이가 길어질 수 있다. 또한, 다이버시티(diversity)의 지원을 위해 2개 이상의 안테나를 글래스에 설치 또는 장착하는 경우, 안테나들 사이의 격리(isolation) 이슈가 있을 수 있다. 또한, 샤크 핀 모듈은 차량 외부로 노출되는 형태를 가지므로, 역시, 외부 충격에 의한 파손의 위험성이 있다. 또한, 샤크 핀 모듈의 작은 크기로 인해, 안테나의 크기 역시 작아짐으로써 안테나의 방사 능력(또는 방송 수신 능력)이 열화 될 수 있고, 다양한 방송 신호의 수신을 위해 여러 안테나를 설치하여야 할 경우, 샤크 핀 모듈의 개수가 증가될 수 있다. 차량의 내부에 차량용 안테나 장치를 설치하는 경우, 전술한 글래스나 샤크 핀 모듈에 설치되는 안테나들과 달리 차량의 외부로 노출되지 않는다. 따라서, 파손 위험성을 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 차량용 안테나 장치가 차량의 내부에 설치되는 경우를 예로 들어서 설명 및 도시하도록 한다.
도 1을 참조하면, 차량(110)의 몸체를 형성하는 금속 패널(115) 상의 영역(150)의 하부에 안테나 장치(미도시)가 설치될 수 있다. 구체적으로, 금속 패널(예를 들어, 115)의 영역(150)을 오픈시켜서, 차량(110)의 내부이며 영역(150)의 하부 상에 안테나 장치(미도시)가 배치되도록 할 수 있다. 또한, 영역(150)은 금속 물질로 형성되지 않을 수 있다. 구체적으로, 금속 패널(예를 들어, 115) 상의 영역(150)은 전파가 차단되지 않는 물질(예를 들어, 비 금속성 물질 등)로 형성될 수 있다.
또한, 도 1에서는, 차량(110)의 내부인, 차량(110) 상부의 일 영역(150)에 안테나 장치(미도시)가 설치되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 차량(110)의 내부 또는 외부에 설치되는 형태라면, 어디라도 설치 가능할 것이다.
구체적으로, 안테나 장치(미도시)는 차량의 보닛(bonnet) 패널(121), 도어(door) 패널(122), 휀다(fender) 패널(123), 휠러(pillar) 패널(124), 루프(roof) 패널(115), 범퍼(bumper) 패널(126) 및 트렁크(truck) 패널(127) 중 적어도 하나의 하부 영역 또는 내측 영역에 설치될 수 있다.
여기서, 도어 패널(122)은 도 1에 도시된 운전석 측 전방 도어 패널뿐만 아니라, 운전석 측 후방 도어 패널, 조수석 측 전방 도어 패널, 조수석 측 후방 도어 패널을 포함할 수 있다. 또한, 휀다 패널(123)은 도 1에 도시된 운전석 측 전방 휀다 패널뿐만 아니라, 운전석 측 후방 휀다 패널, 조수석 측 전방 휀다 패널, 조수석 측 후방 휀다 패널을 포함할 수 있다. 또한, 휠러 패널(124)은 도 1에 도시된 운전석 측 전방 휠러 패널뿐만 아니라, 운전석 측 후방 휠러 패널, 조수석 측 전방 휠러 패널, 조수석 측 후방 휠러 패널을 포함할 수 있다. 또한, 범퍼 패널(126)은 도 1에 도시된 전방 범퍼 패널뿐만 아니라, 후방 범퍼 패널을 포함할 수 있다.
도 2는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2에 도시된 안테나 장치(200)는 도 1에서 설명한 바와 같이 차량의 내부 또는 외부의 일 영역에 설치될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(200)는 차량과 외부 기기 간의 무선 통신을 위하여 차량 내에 설치되는 안테나 장치로, 적어도 하나의 안테나 소자를 통하여 전파를 송수신한다.
그리고, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(200)는 소정 주파수 대역에서 무선 통신을 수행하는 안테나 장치가 될 수 있다. 무선 통신에 이용되는 주파수 대역은 이용하고자 하는 통신 규격 또는 통신 종류에 따라서 달라질 수 있다.
구체적으로, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(200)는 밀리미터파(mmWAVE)를 지원하는 지향성 안테나 장치가 될 수 있다. 여기서, 밀리미터파는 30GHz~300GHz 사이의 주파수 대역을 갖는 전파 신호로 파장이 1~10mm 범위의 값을 갖는다. 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는 밀리미터파의 전파를 송수신함으로써, 송수신되는 전파 신호의 형태 및 방향을 정밀하게 조절할 수 있다.
또한, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치는 차량용 통신 모듈(미도시)과 통합되어 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 차량용 통신 모듈(미도시)은 TCU(Transmission Control Unit)라 호칭될 수 있다. TCU 는 차량 내에서 무선 통신을 통하여 데이터의 송수신을 제어하는 구성으로, 차량과 외부 전자 기기(예를 들어, 서버, 모바일 기기 등)과의 통신을 담당할 수 있다. 개시된 실시예에 따른 안테나 장치는 차량용 통신 모듈의 내부에 설치되거나 차량용 통신 모듈과 통합되는 형태로 형성될 수 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 차량용 안테나 장치(200)는 어레이 안테나(210) 및 프로세서(220)를 포함한다.
어레이 안테나(210)는 출력 방향에 따라서 식별되는 복수개의 빔들을 출력하는 복수개의 안테나 소자들을 포함한다.
여기서, 복수개의 안테나 소자 각각은 전파 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 구체적으로, 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각에서 출력되는 전파 신호는 목적하는 방향을 향하여 송신 또는 수신될 수 있다. 이렇게, 어레이 안테나(210)가 목적하는 방향으로 전파 신호를 송신 또는 수신하는 지향성을 가질 때, 지향성을 가지는 출력되는 전파 신호를 빔(beam)이라 칭할 수 있다. 즉, 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들은 복수개의 빔을 출력할 수 있다. 여기서, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔에 의해서 형성되는 전파의 형상을 빔 패턴(beam pattern)이라 칭할 수 있다.
구체적으로, 어레이 안테나(210)는 프로세서(220)의 제어에 따라서 소정 주파수 대역의 무선 신호인 전파 신호의 송수신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 어레이 안테나(210)는 30GHz~300GHz 사이의 주파수 대역을 갖는 전파 신호로 파장이 1~10mm 범위를 갖는 밀리미터파(mmmwave)인 전파 신호의 송수신을 수행할 수 있다. 이하에서는, 어레이 안테나(210)가 밀리미터파인 전파 신호의 송수신을 수행하는 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
구체적으로, 어레이 안테나(210)는 위상 배열 안테나(phased array antenna)로 형성될 수 있다. 여기서, 위상 배열 안테나(phased array antenna)는 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각이 직선 방향으로 배열되어 배치되며, 목적하는 방향에 맞춰서 복수개의 안테나 소자들 각각에서 출력되는 전파 신호의 위상을 조절할 수 있는 안테나를 의미할 수 있다.
어레이 안테나(210)의 구체적인 구성 및 동작들은 이하에서 도 5 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.
프로세서(220)는 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하여 개시된 실시예에 따른 동작들을 수행한다. 즉, 프로세서(220)는 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하여, 의도하는 동작이 수행되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(220)는 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하여, 차량의 속도 정보를 획득한다. 그리고, 획득된 속도 정보에 근거하여 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들에서 출력되는 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택한다. 그리고, 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어한다. 프로세서(220)에서 수행되는 빔 선택 및 빔 출력 동작은 이하에서 도 13 내지 도 23을 참조하여 상세히 설명한다.
구체적으로, 프로세서(220)는 내부 메모리(미도시) 및 저장된 적어도 하나의 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서(220)의 내부 메모리(미도시)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장할 수 있다. 그리고, 프로세서(220)는 내부 메모리(미도시)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션 중 적어도 하나를 실행하여, 소정 동작을 실행할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(220)는 외부에서부터 입력되는 신호 또는 데이터를 저장하거나, 안테나 장치(200)에서 수행되는 다양한 작업에 대응되는 저장 영역으로 사용되는 RAM(미도시), 안테나 장치(200)의 제어를 위한 제어 프로그램 및/또는 복수개의 인스트럭션이 저장된 ROM(미도시) 및 적어도 하나의 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.
또는, 프로세서(220)는 코어(core, 미도시)와 GPU(미도시)를 통합한 SoC(System On Chip)로 구현될 수 있다. 또는, 프로세서(220)는 싱글 코어 이상의 멀티 코어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어, 헥사 코어, 옥타 코어, 데카 코어, 도데카 코어, 헥사 다시 벌 코어 등을 포함할 수 있다.
또한, 프로세서(220)는 하드웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP: Application processor), 메모리 등) 및 소프트웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(운영체제(OS: Operating system) 프로그램, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 전파 신호의 위상 제어를 위한 소프트웨어(Automotive safety Software), 어플리케이션(Application) 등)을 포함할 수 있다.
또한, 프로세서(220)에서 수행되는 동작들 중 적어도 하나의 동작은 인공지능(AI: Artificial Intelligence) 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 인공 지능(AI) 기술을 이용하여 수행되는 적어도 하나의 동작은 이하에서, 24를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 안테나 장치를 포함하는 차량용 전자 장치를 나타내는 블록도이다.
도3의 차량용 전자 장치(300)는 도 2에서 설명한 차량용 안테나 장치(200)를 포함할 수 있다. 또한, 차량용 전자 장치(300)는 차량용 안테나 장치(200)와 통합되어 형성되는 차량 내에 설치 가능한 컴퓨팅 장치를 나타낼 수 있다. 그러므로, 차량용 전자 장치(300)를 설명하는데 있어서, 차량용 안테나 장치(200)의 설명과 중복되는 부분은 생략한다. 또한, 도 3에 도시된 차량용 전자 장치(300)에 있어서 도 2에서 설명한 구성과 동일한 구성은 동일한 도면 기호 및 용어로 기재하였다.
도 3을 참조하면, 차량용 전자 장치(300)는 프로세서(220), 입출력부(230) 및 통신부(240)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 차량용 전자 장치(300)는 차량용 안테나 장치(200)를 포함하며, 차량용 안테나 장치(200)는 차량 내에서 통신을 수행하는 TCU(Transmission Control Unit)인 통신부(240)와 통합되는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 차량용 전자 장치(300)는 차량용 인포테인먼트(IVI: In-Vehicle infotainment) 기술을 구현하기 위한 전자 기기가 될 수 있다. 예를 들어, 차량용 전자 장치(300)는 사용자 위치 정보에 근거하여 특정 사용자에 맞춤화된 서비스, 정보 및/또는 컨텐트를 제공할 수 있다. 구체적으로, 차량용 전자 장치(300)는 차량과 외부 기기 간의 통신을 수행하여, 차량의 운행 또는 이용에 필요한 정보의 획득에 이용될 수 있다. 또는, 차량용 전자 장치(300)는 차량과 외부 기기 간의 통신을 수행하여, 사용자에게 서비스, 정보 및/또는 컨텐트를 제공할 수 있다.
차량용 전자 장치(300)에 포함되는 프로세서(220) 및 입출력부(230)를 합쳐서, IVI 헤드 유닛(IVI head Unit)이라 호칭할 수 있다. 또한, 차량용 전자 장치(300)는 차량 내에서 운전석과 보조석의 중앙 전면부 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 차량용 전자 장치(300)에 포함되는 어레이 안테나(210)는 차량용 전자 장치(300)에 포함되는 다른 구성들과 이격된 위치에 설치될 수 있으며, 어레이 안테나(210)는 차량용 전자 장치(300)의 다른 구성들과 유선 케이블 등과 같은 유선 통신 인터페이스로 연결되거나 무선 통신 인터페이스를 통하여 상호 연결될 수 있다.
또한, 통신부(240)는 TCU(Transmission Control Unit)로 호칭될 수 있다.
여기서, TCU 는 차량 내에서 데이터의 송수신을 제어하는 구성으로, 차량과 외부 전자 기기(예를 들어, 서버, 모바일 기기 등)와의 통신을 담당할 수 있다.
프로세서(220)는 하드웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(341)(예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP: Application processor), 메모리 등) 및 소프트웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(350)(운영체제(OS: Operating system) 프로그램, 자동차의 안전 소프트웨어(Automotive safety Software), 어플리케이션(Application) 등)로 형성될 수 있다.
구체적으로, 하드웨어 플랫폼을 구현하는 구성들(341)은 적어도 하나의 어플리케이션 프로세서(AP)(341) 및 메모리(342)를 포함할 수 있다. 여기서, 메모리(342)가 프로세서(220) 내에 포함되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 또한, 메모리(420)가 프로세서(220) 내에 포함되지 않고 차량용 전자 장치(300)에 포함되는 별도의 구성으로 포함될 수도 있을 것이다.
또한, 하드웨이 플랫폼을 구현하는 구성들(341)로, USB 모듈(미도시), FM/DMB 튜너(미도시) 등이 더 포함될 수도 있다. 여기서, USB 모듈(미도시)은 USB 삽입부(미도시)를 포함하여 삽입된 USB 내의 데이터를 독출할 수 있다. 또한, FM/DMB 튜너(미도시)는 FM/DMB 방송 신호를 선택적으로 수신할 수 있다. 구체적으로, FM/DMB 튜너(미도시)는 무선으로 수신되는 방송 신호를 증폭(amplification), 혼합(mixing), 공진(resonance)등을 통하여 많은 전파 성분 중에서 차량용 전자 장치(300)에서 수신하고자 하는 채널의 주파수만을 튜닝(tuning)시켜 선택할 수 있다. FM/DMB 튜너(미도시)가 수신하는 방송 신호는 오디오(audio), 비디오(video) 및 부가 정보(예를 들어, EPG(Electronic Program Guide))를 포함할 수 있다.
소프트웨어 플랫폼을 구현하기 위한 구성들(350)은 운영체제(OS: Operating system) 프로그램, 자동차의 안전 소프트웨어(Automotive safety Software), 어플리케이션(Application) 등) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 운영체제 프로그램은, QNX, Linux, 또는 Android 기반의 운영체제 프로그램을 포함할 수 있다.
입출력부(230)는 사용자에게 데이터를 제공하거나 사용자의 요청을 수신하기 위한 구성으로, 디스플레이(331), 카메라 모듈(335), 오디오 출력부(338) 및 사용자 인터페이스(339) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(335)은 영상 및/또는 음성 데이터를 획득하기 위한 구성으로, 카메라(336) 및 마이크(337)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(335)은 카메라(336)의 동작음 등을 출력하기 위해서 스피커(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 모듈(335)이 별도의 스피커(미도시)를 포함하고 있지 않은 경우, 카메라(336)의 동작음 등은 오디오 출력부(338)를 통하여 출력될 수 있다.
예를 들어, 카메라 모듈(335)은 사용자의 제스쳐 및 음성을 인식하기 위한 감지 센서로 동작할 수 있다.
구체적으로, 카메라(336)는 카메라 인식 범위에서 제스처를 포함하는 사용자의 모션에 대응되는 영상(예를 들어, 연속되는 프레임)을 수신할 수 있다. 예를 들어, 카메라(336)의 인식 범위는 카메라(336)에서부터 사용자까지 0.1 ~ 5 m 이내 거리가 될 수 있다. 사용자 모션은 예를 들어, 사용자의 얼굴, 표정, 손, 주먹, 손가락과 같은 사용자의 신체 일부분 또는 사용자 일부분의 모션 등을 포함할 수 있다. 카메라(336)는 프로세서(220)의 제어에 따라 수신된 영상을 전기 신호로 변환하여 인식하고, 사용자의 모션에 대응되는 인식 결과를 이용하여 차량용 전자 장치(300)에서 표시되는 메뉴를 선택하거나 모션 인식 결과에 대응되는 제어를 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 카메라(336)에서 획득된 인식 결과를 이용하여, FM/DMB에서의 채널 선택, 채널 변경, 볼륨 조정, 이용 가능한 서비스의 실행 등을 제어할 수 있다.
카메라(336)는 차량용 전자 장치(300)와 일체형 또는 분리형으로 구현될 수 있다. 분리된 카메라(336)는 통신부(240) 또는 입출력부(230)를 통해 차량용 전자 장치(300)의 프로세서(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 카메라(336)가 차량용 전자 장치(300) 분리형으로 구현되는 경우, 카메라(336)는 운전자의 얼굴 및 상체에 대응되는 영상을 촬영할 수 있도록, 운전자의 얼굴 및 상체의 전면에 대응되는 위치에 배치될 수 있을 것이다.
마이크(337)는 음성 신호 등과 같은 오디오 신호를 수신할 수 있다. 마이크(337)는 사용자의 음성 신호를 수신하고, 프로세서(220)는 마이크(337)에서 수신된 음성에 대응되는 제어 명령을 인식하여, 그에 대응되는 동작이 실행되도록 제어할 수 있다. 또한, 마이크(337)는 카메라 모듈(335)에 포함되는 형태가 아닌, 별도의 모듈로 차량용 전자 장치(300) 내에 포함될 수도 있을 것이다.
사용자 인터페이스(339)는 차량용 전자 장치(300)를 제어하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 사용자 인터페이스(339)는 사용자의 입력을 수신하기 위한 푸시 버튼, 휠(wheel), 키보드, 조그다이얼, 터치 패널 및 햅틱(haptic) 센서 등을 포함할 수 있다.
통신부(240)는 무선 통신을 수행하는 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 구체적으로, 통신부(240)는 어레이 안테나(210)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 통신부(240)는 어레이 안테나(210), 블루투스 모듈(361), 와이파이 모듈(362), GPS 모듈(363), RF 모듈(364), 및 CP 모듈(Communication Processor module)(365) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, CP 모듈은 모뎀 칩셋으로, 네트워크는 3G, 4G, 5G, 또는 6G 통신 규격에 따르는 통신 네트워크를 통하여 외부 전자 기기와 통신을 수행할 수 있다. 또한, 통신부(240)는 BLE(Bluetooth Low Energy), NFC/RFID, 와이파이 다이렉트(Wifi Direct), UWB, 및/또는 ZIGBEE 등의 통신 규격에 따른 통신을 수행하는 적어도 하나의 통신 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
또한, 어레이 안테나(210)는 RF 모듈(364), 및 CP 모듈(365) 중 적어도 하나에 포함되어, RF 모듈(364), 및 CP 모듈(365) 각각의 전파 송수신을 담당할 수도 있을 것이다.
또한, 차량용 전자 장치(300)에 있어서, 포함되는 각 구성들, 예를 들어, 프로세서(220), 입출력부(230) 및 통신부(240) 상호간은, 차량 네트워크를 통하여 상호 통신할 수 있다. 또한, 차량용 전자 장치(300)와 차량(미도시) 내에 포함되는 다른 구성들 상호간은, 차량 네트워크를 통하여 상호 통신할 수 있다. 여기서, 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), 및/또는 MOST(medio Oriented Systems Transport) 등에 따른 네트워크가 될 수 있다.
도 4는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 일 플로우차트이다.
또한, 도 4는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(200) 또는 차량용 전자 장치(300)에서 수행되는 동작들을 나타내는 플로우차트가 될 수 있다. 구체적으로, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400) 차량용 안테나 장치(200) 또는 차량용 전자 장치(300)를 통하여 수행될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 차량에 대한 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)을 설명하는데 있어서, 도 1 내지 도 3에서 설명한 차량용 안테나 장치(200) 또는 차량용 전자 장치(300)에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
또한, 도 4에 도시된 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)이 도 2에 도시된 차량용 안테나 장치(200)에서 수행되는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4를 참조하면, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)은 출력 방향에 따라서 식별되는 복수개의 빔들을 출력하는 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나(210)를 포함하는 차량용 안테나 장치(200)의 제어 방법이다.
차량용 안테나 장치(200)는 차량의 속도 정보를 획득한다(S410). S410 단계의 동작은 이하에서 도 5를 참조하여 더 상세히 설명하도록 한다.
그리고, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)은 S410 단계에서 획득된 속도 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴이 형태가 변화되도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택한다(S420). S420 단계의 동작은 프로세서(220)에서 수행될 수 있다.
후속하여, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)은 S420 단계에서 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어한다(S430). S430 단계의 동작은 프로세서(220)에서 수행될 수 있다.
도 5는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치를 좀 더 상세히 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 차량용 안테나 장치(500)은 도 2의 차량용 안테나 장치(200)에 동일 대응될 수 있다. 차량용 안테나 장치(500)에 포함되는 구성들에 있어서 도 2에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였으므로, 상세 설명은 생략한다. 또한, 도 4에서 설명한 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)은 차량용 안테나 장치(500)를 통하여 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 어레이 안테나(210)는 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이(array)(205) 및 어레이(205)를 통하여 송수신되는 신호를 생성, 처리, 및/또는 출력하기 위한 전파 송수신부(215)를 포함할 수 있다. 또한, 어레이 안테나(210)는 안테나 모듈로 호칭될 수도 있을 것이다.
어레이(205)는 전파 신호를 송출하거나 수신하는 안테나 소자들 복수개의 배열되어 있는 집합을 의미한다. 여기서, 어레이(205)는 복수개의 안테나 소자들이 배열되어 있는 안테나 소자들의 집합이므로, 어레이 안테나(antenna array) 라 칭할 수도 있을 것이다.
어레이(205)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각은 전파 송수신부(215)로부터 소정 신호 크기(또는, 이득), 소정 위상 및 소정 주파수를 갖는 전파 신호를 입력받고, 입력된 전파 신호에 대응되는 전파를 방사한다. 그에 따라서, 복수개의 안테나 소자들 각각은 출력 방향에 따라서 상호 식별되는 적어도 하나의 빔을 출력할 수 있다.
또한, 어레이(205)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각은 소정 신호 크기(또는, 이득), 소정 위상 및 소정 주파수에 대응되는 전파를 수신하고, 수신된 전파에 대응되는 전파 신호를 전파 송수신부(215)로 전달할 수 있다.
개시된 실시예에서, 어레이(205)는 행 방향으로 4개 및 열 방향으로 4개의 안테나 소자가 배열되는 4*4=16개의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 또, 다른 예로, 어레이(205)는 8*8=64개의 안테나 소자들을 포함할 수 있다. 어레이(205)에 포함되는 안테나 소자의 개수 및 배열 형태는 다양하게 존재할 수 있을 것이다.
여기서, 행과 열 중 적어도 하나의 방향으로 복수개의 안테나 소자들이 함께 배열되는 것을 '안테나 소자 그룹'이라 칭할 수 있다. 어레이(205)는 전술한 안테나 소자 그룹을 복수 개 포함할 수 있다. 예를 들어, 어레이(205)는 4*4 =16개의 안테나 소자를 포함하는 안테나 소자 그룹이 4개가 함께 배열되는 형태를 가질 수 있을 것이다. 또는, 어레이(205)는 8*8 =64개의 안테나 소자를 포함하는 안테나 소자 그룹 1개로 형성되는 형태를 가질 수도 있다. 도 2를 포함하여 개시된 예시에서는, 어레이(205)가 8*8 =64개의 안테나 소자를 포함하는 1개의 안테나 소자 그룹으로 형성되는 경우를 예로 들어 설명 및 도시하도록 한다.
전파 송수신부(215)는 어레이(205)를 통하여 송수신되는 신호를 생성, 처리 및/또는 출력할 수 있다. 구체적으로, 전파 송수신부(215)는 소정 위상 및 소정 주파수를 갖는 전파 신호를 생성할 수 있다. 전파 송수신부(215)에서 생성된 전파 신호는 어레이(205)를 통하여 출력될 수 있다. 또한, 전파 송수신부(215)는 소정 위상 및 소정 주파수를 갖는 전파가 어레이(205)에 수신되면, 어레이(205)에서 수신된 전파에 대응되는 신호를 전송받아 처리할 수 있다.
구체적으로, 전파 송수신부(215)는 전파 신호가 소정 위상 및 주파수를 갖도록 처리할 수 있다. 구체적으로, 전파 송수신부(215)는 전파 신호의 전송을 위하여, 전파 신호가 소정 이득, 소정 위상 및 주파수를 갖도록 생성하는 전송 빔포밍(Tx beamforming)을 수행할 수 있다. 또한, 전파 송수신부(215)는 전파 신호의 수신을 위하여, 소정 위상 및 주파수에 대응되는 전파를 수신받아 처리하는 수신 빔포밍(Rx beamforming)을 수행할 수 있다. 여기서, 빔포밍(beamforming)이란 특정 형태를 갖는 빔(beam)이 방사 또는 수신되도록 하는 동작을 의미할 수 있다. 구체적으로, 빔포밍은 특정 방향 및 이득(또는 신호 세기)을 갖는 빔(beam)이 출력 또는 수신되도록 하는 동작을 의미할 수 있다.
구체적으로, 빔포밍(beamforming)이란 복수개의 안테나 소자들이 배열되어 있는 경우, 배열된 안테나 소자들로 인가되는 신호의 위상을 조절하여 전체적인 빔들의 방사 방향을 조절하는 동작을 의미할 수 있다. 여기서, '전체적인 빔들'에 의해서 형성되는 전파의 분포 패턴을 빔 패턴(beam pattern)이라 칭할 수 있다.
개시된 실시예에서, 전파 송수신부(215)는 프로세서(220)의 제어에 따라서 위상 조절된 전파 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 전파 신호의 위상을 결정하고, 결정된 위상을 갖는 전파 신호가 송수신되도록 전파 송수신부(215)를 포함하는 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
또한, 차량용 안테나 장치(500)는 도 3에서 설명한 통신부(240)를 더 포함할 수 있다. 통신부(240)는 도 3에서 상세히 설명하였으므로, 상세 설명은 생략한다.
또한, 차량용 안테나 장치(500)는 차량용 안테나 장치(200)에 비하여 센서(250)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 센서(250)는 차량의 속도를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 구체적으로, 센서(250)는 속도 미터(speed meter) 등과 같은 속도 센서가 될 수 있다. 차량용 안테나 장치(500)가 센서(250)를 포함하는 경우, S410 단계의 동작은 센서(250)의 감지 결과에 근거하여 프로세서(220)에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 센서(250)에서 실시간으로 획득되는 감지 결과를 전달받고 이에 근거하여 차량의 속도를 계산할 수 있다. 또는, 센서(250)에서 실시간으로 차량의 속도를 직접적으로 감지하는 경우, 센서(250)에서 획득된 차량의 속도 정보는 프로세서(220)로 전달될 수 있다.
구체적으로, 센서(250)는 실시간으로 차량의 속도를 모니터링하고, 모니터링된 감지 결과를 프로세서(220)으로 전달할 수 있다. 또는, 센서(250)는 실시간으로 차량의 속도 변화량을 모니터링하고, 모니터링된 속도 변화량을 프로세서(220)으로 전달할 수 있다. 센서(250)의 감지 결과를 전달받은 프로세서(220)는 차량의 속도에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또한, 차량용 안테나 장치(500)가 센서(250)를 포함하지 않는 경우, 차량의 속도 정보는 외부로부터 차량용 안테나 장치(500)의 통신부(240)를 통하여 프로세서(220)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 네비게이션 서비스를 제공하는 GPS 서버(미도시)는 GPS 모듈(363)로 차량의 속도 정보를 전송할 수 있다. 이 경우, 프로세서(220)는 GPS 모듈(363)을 통하여 차량의 속도 정보를 전달받음으로써, S420 단계의 동작을 수행할 수 있다.
도 6은 어레이 안테나에서 방사되는 빔 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 2 및 도 5를 참조하여 설명한 어레이 안테나(210)에서 출력되는 빔들의 분포 형태인 빔 패턴은 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수에 따라서 달라질 수 있다. 빔 패턴에는 출력 방향에 의해서 상호 식별되는 적어도 하나의 빔이 포함될 수 있다. 또한, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 빔들은 전파가 송신되어야 하는 방향으로 형성되는 빔들(603) 및 그의 반대 방향으로 형성되는 빔들(604)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, X축(601)과 Y 축(602)의 교차점인 기준점이 어레이 안테나(210)의 중심 위치가 될 수 있다. 그리고, Y 축(602)는 어레이 안테나(210)의 어레이(205)가 배치된 평면의 전면 수직 방향을 나타낼 수 있다. 또한, Y 축(602)는 빔의 출력 값 또는 이득 값을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 빔 패턴(610)은 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수가 1개인 경우에 출력되는 빔들의 분포를 나타낸다. 그리고, 빔 패턴(620)은 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수가 2개인 경우에 출력되는 빔들의 분포를 나타낸다. 그리고, 빔 패턴(630)은 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수가 4개인 경우에 출력되는 빔들의 분포를 나타낸다. 그리고, 빔 패턴(640)은 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수가 8개인 경우에 출력되는 빔들의 분포를 나타낸다. 그리고, 빔 패턴(650)은 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수가 8개인 경우에 출력되는 빔들의 분포를 나타낸다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수가 증가할수록 빔의 형태가 뾰족한(sharp)한 형태를 되며, 적어도 하나의 빔에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태도 뾰족한 형태가 될 수 있다. 또한, 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수가 증가할수록 빔의 최대 출력 값 또는 이득(gain) 값이 증가한다.
즉, 어레이 안테나(210)는 포함되는 안테나 소자의 개수를 증가시킴으로써, 특정 방향으로 더 큰 이득을 갖는 강력한 전파를 송신 및 수신할 수 있는 지향성을 증대시킬 있다.
어레이 안테나(210)의 지향성 조절 동작 및 상세 구성은 이하에서 도 7 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 어레이 안테나에서 수행되는 위상 조절 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 7을 참조하면, 어레이 안테나(210)에 포함되는 어레이(205)는 복수개의 안테나 소자들(501, 502, 503, 504)를 포함할 수 있다. 안테나 소자들(501, 502, 503, 504) 각각의 배치 간격은 d 값을 가질 수 있다. 어레이 안테나(210)의 출력 방향은 어레이(205)가 배치되는 평면에 수직한 방향(730)을 기준으로 (720) 값으로 표현될 수 있다. 즉, 안테나 소자들(501, 502, 503, 504) 각각에서 출력되는 빔들의 방향이, (720) 값으로 표현되는 방향인 경우, 전파의 전면(wave front)는 710 평면과 같이 표현될 수 있다.
도 8은 어레이 안테나에서 수행되는 위상 조절 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
구체적으로, 도 8을 참조하면, 도 2 및 5에 도시된 어레이(205)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각에 적용되는 위상 또는 지연(delay) 값을 설명하기 위한 도면이다.
프로세서(220)는 어레이(205)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각에 대응되는 복수개의 전파 신호들이 생성되도록 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 복수개의 안테나 소자들 각각에 대응되는 복수개의 전파 신호들 각각의 위상값들을 개별적으로 제어할 수 있다. 도 8에서는, 설명의 편의 상, 도 5에 도시된 안테나 소자(501) 및 안테나 소자(502)에 각각 적용되는 전파 신호(801, 802)만을 예로 들어 도시하였다.
도 8에 있어서, 전파 신호(예를 들어, 801)을 표시하는 그래프의 x 축은 시간을 나타내며, y 축은 신호의 크기(magnitude) 또는 신호의 이득(gain)을 나타낼 수 있다.
도 8을 참조하면, 프로세서(220)는 안테나 소자(501)에 인가되는 전파 신호(801)의 위상과 안테나 소자(501)에 인접하여 배열되는 안테나 소자(502)에 인가되는 전파 신호(802)의 위상을 서로 다르게 조절할 수 있다. 구체적으로, 전파 신호(601)의 위상에 설정된 위상 지연(803)을 주어 전파 신호(802)의 위상값을 설정할 수 있다.
또한, 프로세서(220)는 어레이(205)에서 출력되는 빔들이 원하는 방향으로 출력되도록 하기 위해서, 동일한 방향으로 배열된 복수개의 안테나 소자들(예를 들어, 501, 502)로 인가되는 복수개의 전파 신호들 각각이 설정된 위상 지연(803)만큼 차이나는 위상값을 갖도록, 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 안테나 소자(501)에 인가되는 전파 신호(601)의 위상과 안테나 소자(501)에 인가되는 전파 신호(801)의 위상이 설정된 위상 지연(803) 차이를 갖도록, 위상 값들을 설정할 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 안테나 소자(502)에 인가되는 전파 신호(802)의 위상과 안테나 소자(503)에 인가되는 전파 신호(미도시)의 위상이 설정된 위상 지연(803) 차이를 갖도록, 위상 값들을 설정할 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 안테나 소자(503)에 인가되는 전파 신호(미도시)의 위상과 안테나 소자(504)에 인가되는 전파 신호(미도시)의 위상이 설정된 위상 지연(803) 차이를 갖도록, 위상 값들을 설정할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(220)는 동일한 방향으로 배열된 복수개의 안테나 소자들(예를 들어, 501, 502)로 인가되는 복수개의 전파 신호들 각각이 개별적으로 설정된 위상 지연(예를 들어, 803)만큼 차이나는 위상값을 갖도록, 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다. 즉, 동일한 방향으로 배열된 복수개의 안테나 소자들(예를 들어, 501, 502)로 인가되는 복수개의 전파 신호들 각각의 위상 차이는 서로 다른 값들을 가질 수도 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 복수개의 안테나 소자들(예를 들어, 501, 502)로 인가되는 복수개의 전파 신호들은 정해진 위상 지연(예를 들어, 803)을 가질 수 있다. 여기서, 복수개의 전파 신호들 각각은 고주파 캐리어(RF carrier: radio frequency carrier) 신호가 될 수 있다. 즉, 복수개의 고주파 캐리어 신호들 사이에 일정한 위상 지연을 갖도록 하여, 복수개의 고주파 캐리어 신호들이 안정적인 위상 관계를 갖는 '위상 간섭 신호(phase coherent signal)'를 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 복수개의 고주파 캐리어(RF carrier: radio frequency carrier) 신호들 간에 일정한 위상 차이를 주면, 복수개의 안테나 소자들이 출력하는 전체 빔의 방향을 원하는 방향으로 조절할 수 있다. 이렇게, 전체 빔의 방향을 원하는 방향으로 조절하는 것을 '빔 스티어링(beam steering)'이라 호칭할 수 있다. 빔 스티어링 동작은 이하에서 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
도 9는 어레이 안테나에서 수행되는 위상 조절 동작을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 9를 참조하면, 전체 빔의 방향이 원하는 방향이 되도록, 동일한 방향으로 배열된 복수개의 안테나 소자들(예를 들어, 501, 502)로 인가되는 복수개의 전파 신호들 각각에 설정된 위상 지연 값들을 나타내는 표가 도시된다.
도 9를 참조하면, 빔 각도(beam angle)는 도 7에서 설명한 (720)에 대응될 수 있으며, 위상 쉬프터 값(phase shifter value)은 도 8에서 설명한 안테나 소자들 간의 위상 지연(803)에 대응될 수 있다. 또한, 도 9에 표시된 각도 값들은 degree 단위를 가질 수 있다. 예를 들어, 원하는 전파의 전송 방향인 빔의 출력 방향이 beam angle = -30 degree 인 경우, 안테나 소자(Ant1)(501)에 인가되는 위상 지연 값은 0도, 안테나 소자(Ant2)(502)에 인가되는 위상 지연 값은 -90도, 안테나 소자(Ant3)(503)에 인가되는 위상 지연 값은 -180도, 및 안테나 소자(Ant4)(504)에 인가되는 위상 지연 값은 -270도로 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 지향성을 갖는 어레이 안테나(210)는 복수개의 안테나 소자에 적용되는 위상 지연 값을 조절하여, 빔의 출력 방향을 원하는 방향으로 정밀하게 조절할 수 있다.
도 10은 어레이 안테나의 구성을 상세히 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 어레이 안테나(210)의 구성이 도시된다. 또한, 도 10에 있어서, 도 2, 도 5, 및 도 7에서 도시한 구성들과 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다.
또한, 도 10에서는, 어레이(205) 에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 중, 동일 배열 내에 배치된 안테나 소자들만을 예로 들어 도시하였다. 구체적으로, 도 10 에 도시된 어레이(205)에 포함되는 8 개의 안테나 소자들은 도 5에 도시된 하나의 행(515) 내에 포함되는 8 개의 안테나 소자들에 동일 대응될 수 있다.
도 10을 참조하면, 전파 송수신부(215)는 위상 제어부(1020) 및 전송 빔포머(1010)을 포함할 수 있다. 여기서, 전송 빔포머(1010)는 복수개의 안테나 소자들 각각으로 인가될 전파 신호들을 생성할 수 있다. 구체적으로, 전송 빔포머(1010)는 전파 신호가 소정 이득 및 소정 주파수를 갖도록 생성할 수 있다. 그리고, 위상 제어부(1020)는 어레이(205) 에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각으로 인가될 전파 신호들의 위상이 소정 값을 갖도록 제어할 수 있다. 전송 빔포머(1010)에서 생성된 전파 신호들 각각은 복수개의 안테나 소자들(501, 502, 503, 504)로 인가되며, 복수개의 안테나 소자들(501, 502, 503, 504) 각각의 위상은 위상 제어부(1020)에 의해서 조절될 수 있다. 그에 따라서, 복수개의 안테나 소자들(501, 502, 503, 504) 각각의 위상이 일정한 위상 차이를 갖는 전파 신호를 출력할 수 있다.
복수개의 안테나 소자들(501, 502, 503, 504) 각각으로 인가되는 복수개의 전파 신호들 들 간의 위상 차이가 존재하지 않는 경우, 메인 빔의 방사 방향은 도시된 바와 같이 직진 방향(730)이 될 수 있다. 또한, 복수개의 안테나 소자들(501, 502, 503, 504) 각각의 위상이 도 8 및 도 9에서 설명한 바와 같이 일정한 위상 지연(803)만큼 위상 차이를 가지는 경우, 메인 빔의 방사 방향은 도시된 바와 같이 직진 방향(730)에서 일정 각도 만큼 휘어진 방향(1050)이 될 수 있다. 여기서, 방향(1050)의 휘어진 정도는 복수개의 안테나 소자들(501, 502, 503, 504)로 인가되는 전파 신호들에 적용되는 위상 값에 따라서 달라질 수 있다.
개시된 실시예에서, 프로세서(220)는 S410 단계에서 획득된 차량의 속도 정보에 근거하여, 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자 각각에서 출력될 복수개의 전파 신호들 각각의 위상 및 이득 중 적어도 하나를 조절하여, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록 제어할 수 있다.
도 11은 어레이 안테나에서 출력되는 전파 신호들에 의해서 형성되는 빔 패턴을 나타내는 일 도면이다. 구체적으로, 도 11은 8*8=64 개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나(210)에서 출력되는 빔들을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 평면(1110)은 어레이 안테나(210)가 배치되는 평면을 나타내며, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 적어도 하나의 빔들의 이득(gain) 값은 dB 단위를 가지며 색상으로 구별하여 표현하였다. 구체적으로, 도 1101 표는 이득 값에 대응되는 색상 표시를 나타낸다.
도 11에서는, 목적하는 빔의 방사 방향이 방향(1220)인 경우, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들의 분포를 나타내는 빔 패턴이 예시된다. 빔 패턴(1100)에 포함되는 서브 빔 패턴들(1120, 1130, 1140, 1150, 1160) 각각에는 적어도 하나의 빔들이 포함될 수 있다.
도 12는 어레이 안테나에서 출력되는 전파 신호들에 의해서 형성되는 빔 패턴을 나타내는 다른 도면이다. 구체적으로, 도 12는 도 11에 도시된 빔 패턴(1100)의 수직 단면(1102)을 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 목적하는 빔의 방사 방향이 방향(1105)과 동일한 방향으로 출력되는 서브 빔 패턴(1120)의 이득 값(1210)이 최대 이득 값이 될 수 있다. 또한, 서브 빔 패턴(1120)의 이득 값(1210)이 증가하면 서브 빔 패턴(1120)의 폭(width)(1220)은 좁아질 수 있다. 구체적으로, 어레이 안테나(210)에 포함되는 안테나 소자의 개수를 증가시켜서 출력되는 빔들의 개수를 증가시키면, 출력되는 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 이득 값(예를 들어, 1210)은 증가하고 빔 패턴(예를 들어, 1120)의 폭은 좁아진다.
안테나의 전파 지향성을 증가켜서 목적하는 방향으로 강한 전파 신호를 송수신할 수 있도록, 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나(210)를 이용하는 경우, 차량의 속도가 급격히 변경되는 경우 전파의 송수신이 불안정해 질 수 있다. 구체적으로, 어레이 안테나(210)는 지향성을 갖도록 이득값은 커지며 좁은 빔 폭을 갖는 빔 패턴을 출력할 수 있다. 이 경우, 차량의 이동 속도가 빠른 경우 차량과 통신하는 상대편 기기에서 송수신되는 빔의 출력 방향과 어레이 안테나(210)의 빔 패턴에 대응되는 출력 방향이 불일치하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 전파의 송수신에 장애가 발생할 수 있다.
그러므로, 개시된 실시예에서는, 차량의 이동 속도에 맞춰서 탄력적으로 빔 패턴의 형태를 조절함으로써, 차량의 이동 속도와 무관하게 항상 전파 신호를 연속적으로(seamless) 송수신할 수 있도록 한다.
차량의 이동 속도에 맞춰 탄력적으로 차량용 안테나 장치를 제어하기 위한 구체적인 동작들은 이하에서 도 13 내지 도 23을 참조하여 상세히 설명한다.
도 13은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 다른 플로우차트이다. 도 13에 도시된 단계들에 있어서, 도 4에서와 동일한 단계는 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 따라서, 도 13에 도시된 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)에 있어서 도 4에서 설명한 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)과 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)은 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 차량용 안테나 장치(200, 또는 500) 및 차량용 전자 장치(300)를 제어하는 방법을 나타낸다.
차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)은 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)에 비하여, S415 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)에 포함되는 S421 단계는 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400)에 포함되는 S420 단계에 대응될 수 있다.
이하에서는, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)이 도 5에 도시된 차량용 안테나 장치(500)를 제어하는 방법인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
개시된 실시예는, 어레이 안테나(210)가 송수신하는 전파는 밀리미터파가 될 수 있다. 구체적으로, 개시된 실시예는, 차량의 이동 시 차량의 속도에 대응하여 밀리미터파 빔포밍(mmWAVE beamforming)을 최적화하기 위해, 어레이 안테나(210)의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보에 근거하여 밀리미터파 빔포밍(mmWAVE beamforming)의 최적화 할 수 있다. 그에 따라서, 차량의 속도 변화에 따라 통신에 필요한 전파 송수신을 끊김없이(seamless) 항상 유지할 수 있다.
도 13을 참조하면, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)은 어레이 안테나의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보를 획득할 수 있다(S415). 여기서, 제1 정보는 출력되는 빔들 중 최대 세기를 갖는 빔의 전파 방향으로 복사 되는 전력을 나타내는 정보가 될 수 있다. 안테나에서 복사되는 전력을 나타내는 정보는 등가 등방 복사 전력(EIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power), 실효 복사 전력(ERP: Effective Radiated Power) 등이 있다.
개시된 실시예에서, 제1 정보는 어레이 안테나(210)의 등가 등방 복사 전력(EIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power)에 대한 정보가 될 수 있다. 구체적으로, 제1 정보는, 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각에서 출력되며 출력 방향에 따라서 상호 식별되는 복수개의 빔들에 대응하는 등가 등방 복사 전력(EIRP) 값들을 포함하는 정보가 될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의 상, 제1 정보가 등가 등방 복사 전력(EIRP)에 대한 정보인 경우를 예로 들어 설명 및 도시하도록 한다. 또한, 제1 정보는 도 15 및 도 16을 참조하여 상세히 설명한다.
등가 등방 복사 전력(EIRP)은 안테나 공급 전력과 안테나 절대 이득을 곱한 값으로 표현될 수 있다. 즉, 등가 등방 복사 전력(EIRP)는 아래와 같이 장비출력(Pt)과 안테나 이득(Gt)의 곱으로 표현될 수 있다.
EIRP = 장비출력(Pt) x 안테나 이득(Gt) = (장비출력)dB + (안테나 이득)dB
예를 들어, 안테나 장치의 출력이 100mW(20dBm)이고, 안테나 이득이 20dBi라고 가정하면, " EIRP=장비출력(Pt) x 안테나 이득(Gt) = (장비출력)dB + (안테나 이득)dB = 20dBm + 20dBi = 40 dBm " 값이 될 수 있다.
여기서, 안테나 이득(Gt)는 Antenna gain + Chain gain + Array gain 으로 표현할 수 있다. 또한, 복사 전력에서 발생하는 손실(loss)까지 고려하면, EIRP 는 이하와 같이 표현될 수 있다.
EIRP= Pout + Antenna gain + Chain gain + Array gain + Total Loss
여기서, Pout은 장치의 전체 출력을 나타내고, Antenna gain은 안테나 소자의 이득, Chain gain 은 동일한 열에 배열된 안테나 소자들의 배열인 Chain 의 이득, Array gain 은 어레이 안테나(210)에 포함되는 어레이(205) 자체의 이득을 의미할 수 있다. 또한, Total Loss 는 안테나 장치의 출력에서 발생하는 전체적인 손실을 나타낼 수 있다.
등가 등방 복사 전력(EIRP) 자체는 전파를 송수신하는 안테나 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 내용이므로, 상세 설명은 생략한다.
도 13에서는, 제1 정보가 등가 등방 복사 전력(EIRP)인 경우를 예로 들어 도시하였으므로, S415 단계는 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들 각각에 대응되는 등가 등방 복사 전력값을 획득할 수 있다(S415). 또한, 도 13에서는 S415 단계가 S410 단계에 후속하는 것으로 도시하였으나, S415 단계는 S421 단계 이전에 수행되면 된다. 따라서, S415 단계는 S410 단계와 동시에 또는 이전에 수행될 수도 있다. 또한, S415 단계는 프로세서(220)에서 수행될 수 있다.
차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)은 S410 단계에서 획득된 속도 정보 따라서 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 어레이 안테나(210)의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택할 수 있다(S421). 여기서, S421 단계는 프로세서(220)에서 수행될 수 있다.
계속하여, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1300)은 S421 단계에서 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다(S430). 여기서, S430 단계는 프로세서(220)에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 출력 방향에 따라서 상호 식별되는 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔이 선택적으로 출력되도록 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각에 적용되는 위상 및 신호 세기 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 전술한 위상 및 신호 세기의 조절 동작은 이하에서 도 17을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서 설명한 도 14 내지 도 23은, 도 5에 도시된 차량용 안테나 장치(500)의 각 구성들을 참조하여 설명하도록 한다.
도 14는 개시된 실시예에 따른 안테나 장치에서의 빔 패턴의 형태 변화를 설명하기 위한 도면이다.
개시된 실시예에서, 프로세서(220)는 S410 단계에서 획득된 속도 정보에 근거하여, 차량의 속도가 제1 속도 값에 대응될 때의 빔 패턴의 폭이, 차량의 속도가 상기 제1 속도 값보다 작은 제2 속도 값인 경우의 빔 패턴의 폭보다 넓어지도록, 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 S410 단계에서 획득된 속도 정보에 근거하여, 차량의 속도가 제1 속도 값에 대응될 때의 빔 패턴의 폭이, 차량의 속도가 상기 제1 속도 값보다 작은 제2 속도 값인 경우의 빔 패턴의 폭보다 넓어지도록, 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(220)는 S410 단계에서 획득된 속도 정보에 근거하여, 차량의 속도가 상기 제1 속도 값에 대응될 때의 빔 패턴의 폭이, 차량의 속도가 제1 속도 값보다 큰 제3 속도 값인 경우의 빔 패턴의 폭보다 좁아지도록, 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
도 14를 참조하면, 차량의 속도는 복수개의 구간들로 구별될 수 있다. 예를 들어, 차량의 속도는 제1 방향(1405)으로 갈수록 증가하며, 차량의 속도는 제1 속도 구간 < 제2 속도 구간 < 제3 속도 구간이 될 수 있다.
도 14에 있어서, 제1 속도 구간과 제2 속도 구간은 제1 기준값을 기준으로 구별될 수 있다. 여기서, 제1 기준 값은 차량의 주행 환경에 따라서 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 값은 차량이 도심을 운행하는 경우와 교외의 도로(예를 들어, 국도)를 운행하는 경우를 구별하는 기준값이 될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 기준 값은 교통 트래픽이 존재하는 지역을 운행하는 경우와 교통 트래픽이 존재하는 않는 도로를 운행하는 경우를 구별하는 기준값이 될 수 있다. 또는, 제1 기준 값은 스쿨 존인 경우와 스쿨 존이 아닌 경우를 구별하는 기준값이 될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 값은 30km/h, 50km/h, 또는 60km/h 등으로 설정될 수 있다.
또한, 제2 속도 구간과 제3 속도 구간은 제2 기준값을 기준으로 구별될 수 있다. 여기서, 제2 기준 값은 제1 기준 값과 마찬가지로 차량의 주행 환경에 따라서 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 기준 값은 차량이 교외의 도로(예를 들어, 국도)를 운행하는 경우와 고속도로 또는 자동차 전용 도로를 운행하는 경우를 구별하는 기준 값이 될 수 있다. 또 다른 예로, 제2 기준 값은 교통 거의 존재하는 않는 지역을 운행하는 경우와 교통 트래픽이 완전히 존재하는 않는 도로를 운행하는 경우를 나누는 기준값이 될 수 있다. 예를 들어, 제2 기준 값은 80km/h, 100km/h, 또는 120km/h 등으로 설정될 수 있다.
이하에서는, 제1 기준 값이 60 km/h 이고, 제2 기준값이 100km/h인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
도 14를 참조하면, 개시된 실시예에서, 차량의 속도가 제1 속도 구간에 대응될 때의 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들의 분포 형태인 빔 패턴(1410), 차량의 속도가 제2 속도 구간에 대응될 때의 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들의 분포 형태인 빔 패턴(1420), 및 차량의 속도가 제3 속도 구간에 대응될 때의 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들의 분포 형태인 빔 패턴(1430)이 예시된다.
즉, 차량의 천천히 주행하는 경우, 빔 패턴은 빔 패턴(1410)에서와 같이 빔 폭이 좁고 높은 이득을 갖도록 형성될 수 있다. 그리고, 차량이 빠르게 주행하는 경우, 빔 패턴(1430)의 빔 폭은 빔 패턴(1410)의 빔 폭에 비하여 넓어지고 빔 패턴(1430)의 이득 값은 빔 패턴(1410)의 이득 값에 비하여 감소되는 형태로 형성될 수 있다.
구체적으로, 빔 패턴(1410)의 폭(1411)보다 빔 패턴(1420)의 폭(1421)이 더 큰 값을 가지며, 빔 패턴(1420)의 폭(1421)보다 빔 패턴(1430)의 폭(1431)이 더 큰 값을 가질 수 있다. 또한, 빔 패턴의 폭이 증가함에 따라서 빔 패턴(1410)에 포함되는 빔들의 최대 출력 이득은 감소할 수 있다. 구체적으로, 제1 속도 구간에서 출력되는 빔 패턴(1410)의 최대 출력 이득이 가장 크며, 제2 속도 구간에서 출력되는 빔 패턴(1430)의 최대 출력 이득이 가장 작을 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 차량의 속도 변화에 따라서 빔 패턴의 형태를 변경시키면, 차량의 속도의 변화에 대응하여 통신을 끊김 없이(seamless) 유지할 수 있다.
도 15는 어레이 안테나에서 출력되는 복수개의 빔들을 설명하기 위한 일 도면이다.
어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각은 복수개의 전파 신호들을 입력받고 그에 대응되는 전파를 방사한다. 복수개의 안테나 소자들 각각에서 방사되는 전파는 소정 방향을 향하여 출력되는 빔(beam)의 형태를 가질 수 있으며, 그에 따라서 복수개의 안테나 소자들은 출력되는 복수개의 빔들을 출력하는 것으로 볼 수 있다. 어레이 안테나(210)에서 방사되는 복수개의 빔들은 출력 방향에 따라서 상호 식별되며 출력 방향에 따라서 구별되는 식별 번호로 표현될 수 있다. 여기서, 빔의 식별 번호는 빔 ID(beam ID: beam Identifier)라 칭할 수 있다.
도 15를 참조하면, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들을 빔 ID 로 표현한 것이다. 이하에서는, 어레이 안테나(210)에서 출력되는 복수개의 빔들을 빔 ID 로 표현한 표를 빔 ID 맵(1500)이라 칭하도록 한다. 구체적으로, 빔 ID 맵(1500)은 목적하는 전파의 송수신 방향에 수직한 단면에서 본 빔들의 분포를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 빔 ID 맵(1500)은 도 7의 710 평면에서 본 빔들의 분포를 나타낼 수 있다. 따라서, 빔 ID 맵(1500)에서 인접한 영역은 인접한 영역에서 출력되는 빔들을 나타내는 것으로 볼 수 있다.
또한, 빔 ID 맵(1500)의 X 축 및 Y 축은 각각 빔들이 분포하는 영역을 정의하기 위한 것으로, 각도(degree) 값으로 표현될 수 있다. 예를 들어, X 축의 90도 값 및 Y 축의 90도 값을 갖는 지점이 방사 영역의 중심점으로, 도 11에 도시된 원점(1190)에 대응될 수 있다.
하나의 안테나 소자는 복수개의 빔 ID 들에 대응되는 복수개의 빔들을 출력할 수 있다. 또한, 제1 안테나 소자에서 출력된 적어도 하나의 빔과 제2 안테나 소자에서 출력된 적어도 하나의 빔의 출력 방향이 동일 또는 유사하면, 제1 안테나 소자에서 출력된 적어도 하나의 빔과 제2 안테나 소자에서 출력된 적어도 하나의 빔은 동일한 빔 ID 값으로 표현될 수 있다.
빔 ID 맵(1500)에 있어서, 표현된 색상은 도 11에 도시된 1101 표에서와 같이 소정 빔 ID를 갖는 빔의 이득(gain) 값에 대응될 수 있다.
예를 들어, 빔 ID 맵(1500)은 8 * 8 = 64 개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나(210)에서 출력되는 빔들은 대략 200개가 될 수 있다. 여기서, 200 개의 빔들은 전파의 송수신에 실질적으로 이용될 수 있는 유효한 빔들을 의미할 수 있다. 다만, 소정 개수의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나에서 출력되는 빔 ID 의 개수는, 어레이 안테나의 제품 사양에 따라서 달라질 수 있다. 구체적으로, 어레이 안테나 의 제품 사양으로는, 안테나 소자의 총 개수, 어레이 안테나의 이득, 어레이 안테나가 송수신하고자 하는 전파 신호의 주파수 대역, 등이 있을 수 있다. 어레이 안테나에서 출력되는 빔 ID 의 개수는 전술한 제품 사양 등에 따라서 달라질 수 있는 것으로, 한정이 불가능하다 할 것이다. 또한, 빔 ID 값은 숫자, 문자 등을 이용하여 다양한 방법으로 표현할 수 있을 것이다. 도 15에서는 빔 ID 가 0 내지 238의 정수로 표현한 경우를 예로 들어 도시하였다.
도 15의 영역(1510)을 참조하면, 영역(1510)에서는 빔 ID 가 40, 28, 148, 및 147 값으로 표현된 상호 구별되는 4개의 빔들이 존재할 수 있다.
도 16은 어레이 안테나에서 출력되는 복수개의 빔들의 등가 등방 복사 전력(EIRP) 값들을 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하면, 도 15에 도시된 빔 ID 맵(1500)에 대응되는 등가 등방 복사 전력(EIRP) 값들을 나타내는 EIRP 맵(1600)이 예시된다. 구체적으로, EIRP 맵(1600)은 빔 ID 별로 대응되는 EIRP 값을 나타내며 dB 단위로 표현될 수 있다. 영역(1610)은 도 15의 영역(1510)에 동일 대응되는 영역이다. 즉, 영역(1610)은, 영역(1510)에서 도시된 빔 ID 가 40, 28, 148, 및 147 값으로 표현된 상호 구별되는 4개의 빔 각각에 대한 EIRP 값을 나타낸다. 도 15의 영역(1510) 및 도 16의 영역(1610)을 참조하면, 빔 ID 가 40인 빔의 EIRP 는 38.5 이고, 빔 ID 가 28인 빔의 EIRP 는 38.3 이고, 빔 ID 가 148인 빔의 EIRP 는 39.3 이며, 빔 ID 가 147인 빔의 EIRP 는 39.3 이다.
도 17은 어레이 안테나에서 출력되는 복수개의 빔들의 생성 및 출력을 제어하는데 이용되는 빔 코드 북(code book)의 일 예를 나타내는 도면이다.
소정 빔이 출력되도록 제어하는 것은 빔 코드 북(beam code book)을 이용할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 소정 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어하는데 있어서, 빔 코드 북에서 정의된 위상 및 진폭 값을 이용할 수 있다.
여기서, 빔 코드 북은, 소정 빔이 출력되기 위해서, 어떤 안테나 소자로 인가되는 전파 신호에 어떤 위상(phase) 값 및 진폭(amplitude) 값이 설정되는지를 정의하는 정보가 될 수 있다. 빔 코드 북에서 정의되는, 소정 빔에 대응되는 안테나 소자, 해당 안테나 소자에 대응되는 위상 및 진폭 값은 실험적으로 최적화되어 설정될 수 있다. 예를 들어, 특정 방향의 빔이 출력되도록 하기 위해서 실험 및 경험을 통하여, 어떠한 안테나 소자들 각각으로 인가되는 전파 신호들의 위상 및 진폭 값을 최적화 할 수 있다.
도 17에 예시된 표(1700)를 참조하면, 영역(1710)은 빔 ID 맵(1500)에 포함되는 소정 영역을 나타낸다. 또한, 영역(1710)은 복수개의 빔들을 그룹핑한 경우, 하나의 그룹에 대응되는 영역을 나타낼 수 있다. 여기서, A 라는 영역은 도 15에 도시된 영역(1510)을 지칭할 수 있다. 그리고, 즉, A 영역인 영역(1510)에 포함되는 빔 ID(1720)는 40, 28, 148, 및 147가 될 수 있다. 안테나 피드(Ant_Feed)(1730)은 해당 빔 ID 에 대응되는 빔을 출력하도록 하는 안테나 소자들을 나타내며, 진폭(1740)은 해당 안테나 소자에 인가되는 전파 신호의 진폭 값을 정의하고, 위상(1750)은 해당 안테나 소자에 인가되는 전파 신호의 위상 값을 정의한다.
예를 들어, A 영역인 영역(1510)에 포함되는 빔 ID 값이 40 인 빔을 생성하기 위해서 이용되는 안테나 소자들은 1, 2, 3, 및 4번 안테나 소자이며, 1, 2, 3, 및 4번 안테나 소자들 각각에 대응되는 전파 신호의 진폭 값들은 a25, a26, a27 및 a 28 값을 가질 수 있다. 그리고, 1, 2, 3, 및 4번 안테나 소자들 각각에 대응되는 전파 신호의 위상 값들은 25,26,27,및 28 값을 가질 수 있다.
전술한 예시와 같이, 프로세서(220)는 소정 빔을 출력하기 위해서 최적화된 안테나 소자, 그에 대응되는 위상 및 진폭 값을 정의해 놓은 빔 코드 북을 이용하여, 소정 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
다시 도 13 내지 도 17을 참조하면, 프로세서(220)는 도 14에서 설명한 바와 같이 속도 정보 따라서 복수개의 안테나 소자들에서 출력되는 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 어레이 안테나(210)의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보, 예를 들어, EIRP 값에 근거하여 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(220)는 차량의 속도가 빨라질수록 출력 방향에 따라서 식별되는(예를 들어, 출력 방향에 따라서 서로 다른 빔 ID 로 표현되는) 전체 빔들에서 선택되는 빔의 개수를 증가시킬 수 있다.
또한, 프로세서(220)는 S421 단계의 빔 선택에 있어서, 복수개의 빔들을 인접한 영역들에 대응되는 그룹으로 그룹핑하고, 그룹 내에 포함되는 적어도 하나의 빔들 중 적어도 하나를 선택할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(220)는 복수개의 빔들을 복수개의 그룹으로 그룹핑하고, 어레이 안테나(210)의 등가 등방 복사 전력(EIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power) 값에 근거하여 상기 복수개의 그룹 각각에서 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(220)는 복수개의 그룹 각각에서 등가 등방 복사 전력(EIRP) 값이 최대가 되는 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
그룹핑 및 그룹 별 빔 선택은 이하에서 도 16 내지 도 23을 참조하여 상세히 설명한다.
개시된 실시예에서, 차량의 속도가 가장 느린 구간(예를 들어, 도 14의 제1 속도 구간)에서는, 차량의 속도가 느리므로 차량의 이동으로 인하여 전파 신호의 송수신을 놓칠 가능성이 낮아진다. 따라서, 지향성을 높이고 최대 출력의 빔이 출력되도록, 프로세서(220)는 복수개의 안테나 소자들에서 출력되는 복수개의 빔들이 모두 출력되도록 제어할 수 있을 것이다. 즉, 프로세서(220)는 복수개의 안테나 소자들에서 출력되는 복수개의 빔들을 모두 선택하고, 빔 코드 북에 근거하여 선택된 전체 빔들이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 차량의 속도가 가장 느린 구간(예를 들어, 도 14의 제1 속도 구간)에서는, 프로세서(220)는 도 15에 도시된 빔 ID 맵(1500)에 포함되는 전체 빔들을 선택 및 출력되도록 제어할 수 있을 것이다. 이 경우, 전술한 그룹은 개별 빔에 대응될 수 있을 것이다.
도 18은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 다른 플로우차트이다. 도 18에 도시된 단계들에 있어서, 도 4 및 도 13에서와 동일한 단계는 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 따라서, 도 18에 도시된 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1800)에 있어서 도 4 및 도 13에서 설명한 차량용 안테나 장치의 제어 방법(400, 1300)과 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1800)은 도 1 내지 도 17를 참조하여 설명한 차량용 안테나 장치(200, 또는 500) 및 차량용 전자 장치(300)를 제어하는 방법을 나타낸다.
도 18을 참조하면, S420 단계는 차량의 속도 구간을 복수개의 속도 구간으로 구분하는 단계(S1820) 및 구분된 속도 구간에 따라서 빔을 선택하는 단계(S1822, S1826) 및 선택된 빔이 출력되도록 제어하는 단계(S1831, S1832)를 포함할 수 있다. 도 18에서는, 속도 구간의 제1 속도 구간, 및 상기 제1 속도 구간보다 큰 값을 갖는 속도 구간인 제2 속도 구간으로 구분 경우를 예로 들어 도시하였다.
이하에서는, 도 18의 S1821 단계의 제1 속도 구간 및 S1825 단계의 제2 속도 구간은 각각 도 14에 도시된 제1 속도 구긴 및 제2 속도 구간에 대응되는 경우를 예로 들어 설명한다.
구체적으로, 구분된 속도 구간에 따라서 빔을 선택하는 단계(S1822, S1826)는 구분된 속도 구간에 따라서 서로 다른 크기의 그룹에서 하나의 빔을 선택할 수 있다. 여기서, 서로 다른 크기의 그룹이란, 하나의 빔 그룹 내에 포함되는 빔들의 개수가 다른 것을 의미할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(220)는 차량의 속도가 제1 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 n 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑할 수 있다. 그리고, 차량의 속도가 제2 속도 구간 내이면, 복수개의 그룹 각각에 상기 n 보다 큰 m 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑할 수 있다. 그리고, 프로세서(220)는 속도 구간에 따라서 다르게 그룹핑된 그룹 내에서 제1 정보에 근거하여 하나의 빔을 선택할 수 있다.
구분된 속도 구간에 따라서 빔을 선택하는 단계(S1822, S1826)는 이하에서 도 19 내지 도 20을 참조하여 상세히 설명한다.
도 19는 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 일 도면이다. 도 19에 도시된 구성들에 있어서, 도 15 및 도 16에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다.
도 20은 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다. 도 20에 도시된 구성들에 있어서, 도 17에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다.
도 19를 참조하면, 빔 ID 맵(1500)에 포함되는 일부 영역인 영역(1910)은 도 15에서 설명한 영역(1510)을 포함하여 16개의 빔들을 포함할 수 있다. 영역(1910)을 확대하면, 확대된 영역(1930)은 4개의 빔들로 그룹핑된 4개의 빔 그룹을 포함할 수 있다. 그리고, 확대된 영역(1930)을 참조하면, 4개의 그룹은 각각 A, B, C, 및 D 로 예를 들어 도시하였다.
확대된 영역(1930)을 참조하면, 그룹 A(1931)에 포함되는 빔들의 ID는 각각 40, 28, 148 및 147 이고, 그룹 B(1932)에 포함되는 빔들의 ID는 각각 30, 31, 151 및 160이며, 그룹 C(1933)에 포함되는 빔들의 ID는 각각 37, 25, 54 및 163이고, 그룹 D(1934)에 포함되는 빔들의 ID는 각각 24, 161, 162 및 177이다.
그리고, EIRP 맵(1600)에 포함되는 일부 영역인 영역(1920)은 영역(1910)에 대응되며, 영역(1910)에 포함되는 빔들 각각의 EIRP 값을 나타낸다.
예를 들어, 프로세서(220)는 복수개의 빔들이 4개의 빔을 포함하는 그룹으로 그룹핑되어, 영역(1910)이 4개의 빔 그룹을 포함할 때, 각각의 그룹에 포함되는 빔들 중 EIRP 값이 최대값을 갖는 하나의 빔을 선택할 수 있다.
예를 들어, 차량의 속도가 제1 속도 구간으로 구분된 경우(S1821), 프로세서(220)는 l 개의 빔을 포함하도록 그룹핑하고, 그룹핑된 그룹 별로 최대 EIRP 값을 갖는 빔을 선택할 수 있다(S1822). 그리고, 프로세서(220)는 S1822 단계에서 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다(S1831). 예를 들어, l은 1이 될 수 있다. 예를 들어, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한 바와 같이, 프로세서(220)는 복수개의 안테나 소자들에서 출력되는 복수개의 빔들을 모두 선택하고, 빔 코드 북에 근거하여 선택된 전체 빔들이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
그리고, 속도가 제2 속도 구간으로 구분된 경우(S1825), 프로세서(220)는 l 보다 큰 m 개의 빔을 포함하도록 그룹핑하고, 그룹핑된 그룹 별로 최대 EIRP 값을 갖는 빔을 선택할 수 있다(S1826). 그리고, 프로세서(220)는 S1826 단계에서 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다(S1832).
예를 들어, m은 4가 될 수 있다. 예를 들어, 도 19를 참조하여 설명한 바와 같이, 프로세서(220)는 4개의 빔들 중 최대 EIRP 값을 갖는 하나의 빔을 선택하고, 빔 코드 북에 근거하여 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 도 19를 참조하면, 그룹 A(1931)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔은 빔 ID 147에 대응되는 빔이며, 해당 빔은 EIRP = 39.3 값을 가진다. 따라서, 그룹 A(1931)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔 ID 147을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 제어할 수 있다. 도 20을 참조하면, 그룹 A에 대응되는 A 영역에 있어서 최대 EIRP 를 갖는 빔인 빔 ID =147 에 대응되는 빔이 출력되도록, 프로세서(220)는 빔 코드 북(2000)의 빔 ID =147 에 대응되는 데이터(2010)을 이용하여 빔 ID =147 에 대응되는 빔이 출력되도록 제어할 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 그룹 B(1932)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔은 빔 ID 160에 대응되는 빔이며, 해당 빔은 EIRP = 39.6 값을 가진다. 따라서, 그룹 B(1932)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔 ID 160을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 제어할 수 있다. 도 20을 참조하면, 그룹 B에 대응되는 B 영역에 있어서 최대 EIRP 를 갖는 빔인 빔 ID =160 에 대응되는 빔이 출력되도록, 프로세서(220)는 빔 코드 북(2000)의 빔 ID =160 에 대응되는 데이터(2020)을 이용하여 빔 ID =160 에 대응되는 빔이 출력되도록 제어할 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 그룹 C(1933)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔은 빔 ID 25에 대응되는 빔이며, 해당 빔은 EIRP = 38.6 값을 가진다. 따라서, 그룹 C (1933)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔 ID 25을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 제어할 수 있다. 도 20을 참조하면, 그룹 C 에 대응되는 C 영역에 있어서 최대 EIRP 를 갖는 빔인 빔 ID =25 에 대응되는 빔이 출력되도록, 프로세서(220)는 빔 코드 북(2000)의 빔 ID =25 에 대응되는 데이터(2030)을 이용하여 빔 ID =25 에 대응되는 빔이 출력되도록 제어할 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 그룹 D(1934)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔은 빔 ID 177에 대응되는 빔이며, 해당 빔은 EIRP = 39.6 값을 가진다. 따라서, 그룹 D(1934)에서 최대 EIRP 를 갖는 빔 ID 177을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 제어할 수 있다. 도 20을 참조하면, 그룹 D에 대응되는 D 영역에 있어서 최대 EIRP 를 갖는 빔인 빔 ID =177 에 대응되는 빔이 출력되도록, 프로세서(220)는 빔 코드 북(2000)의 빔 ID =177 에 대응되는 데이터(2040)을 이용하여 빔 ID =177 에 대응되는 빔이 출력되도록 제어할 수 있다.
또한, 개시된 실시예에서, 프로세서(220)는 S1822 및 S1826 단계 각각에서 선택되지 않은 빔들을 출력되지 않도록 제어할 수 있다. 도 20의 빔 코드 북(2000)에 표시된 'disable'은 선택되지 않은 빔들은 출력되지 않도록, 빔 코드 북(2000)에 설정된 데이터들에 있어서 해당 빔에 대응되는 전파 신호의 진폭 및 위상 값은 이용하지 않음을 의미할 수 있다.
도 21은 개시된 실시예에 따른 안테나 장치의 제어 방법을 나타내는 또 다른 플로우차트이다. 도 21에 도시된 단계들에 있어서, 도 18에서와 동일한 단계는 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 따라서, 도 21에 도시된 차량용 안테나 장치의 제어 방법(2100)에 있어서 도 18에서 설명한 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1800)과 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 차량용 안테나 장치의 제어 방법(1800)은 도 1 내지 도 20를 참조하여 설명한 차량용 안테나 장치(200, 또는 500) 및 차량용 전자 장치(300)를 제어하는 방법을 나타낸다. 도 21에서는, 복수개의 속도 구간으로 구분하는 단계(S1820)에 있어서, 복수개의 속도 구간이 3개의 속도 구간인 경우를 예로 들어 도시 및 설명한다.
도 21을 참조하면, S420 단계는 차량의 속도 구간을 제1 속도 구간, 상기 제1 속도 구간보다 큰 값을 갖는 속도 구간인 제2 속도 구간, 및 상기 제2 속도 구간보다 큰 값을 갖는 속도 구간인 제3 속도 구간으로 구분하는 단계(S1820), 및 구분된 속도 구간에 따라서 빔을 선택하는 단계(S1822, S1826, S1827) 및 선택된 빔이 출력되도록 제어하는 단계(S1831, S1832, S1830)를 포함할 수 있다.
도 18에서의 설명에 추가하여, 차량의 속도 구간이 제3 속도 구간에 대응되는 경우(S1827), 프로세서(220)는 복수개의 빔들을 그룹핑하는 복수개의 그룹 각각에 전술한 m 보다 큰 n 개의 빔들이 포함되도록 복수개의 빔들을 그룹핑할 수 있다. 그리고, 프로세서(220)는 속도 구간에 따라서 다르게 그룹핑된 그룹 내에서 제1 정보에 근거하여 하나의 빔을 선택할 수 있다.
여기서, l, m, n 값은 차량의 이동 속도, 어레이 안테나(210)의 제품 사양, 차량의 이동 속도에 대응되는 빔 패턴의 형태 중 적어도 하나에 따라서 최적화되어 설정될 수 있다. 또한, l, m, n 값은 실험적으로 또는 AI 기술을 이용한 학습(training)을 통하여 최적화하여 설정할 수 있다.
이하에서 설명할 예시에서는, 64 개의 안테나 소자들을 포함하는 안테나 장치에 있어서, l=1, m=4, 및 n = 16으로 설정된 경우를 예로 들도록 한다.
또한, 제3 속도 구간에서 빔을 그룹핑 및 선택하는 동작은 이하에서도 도 22 및 도 23을 참조하여 상세히 설명한다.
도 22는 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 다른 도면이다. 도 22에 도시된 구성들에 있어서, 도 19에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다.
도 23은 개시된 실시예에 따른 빔 선택 및 출력 제어 동작을 설명하기 위한 또 다른 도면이다. 도 23에 도시된 구성들에 있어서, 도 17에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다.
도 22를 참조하면, 빔 ID 맵(1500)에 포함되는 일부 영역인 영역(1910)은 도 15에서 설명한 영역(1510)을 포함하여 16개의 빔들을 포함할 수 있다. 영역(1910)을 확대하면, 확대된 영역(1930)은 16개의 빔들을 포함하도록 그룹핑된 하나의 빔 그룹을 포함할 수 있다. 그리고, 확대된 영역(1930)을 참조하면, 그룹은 AA 로 표시하였다.
예를 들어, 프로세서(220)는 차량의 속도가 제3 속도 구간에 대응될 때(S1827), 복수개의 빔들이 16개의 빔을 포함하는 그룹으로 그룹핑되어 영역(1910)이 한 개의 빔 그룹인 AA 그룹을 포함할 때, AA 그룹에 포함되는 빔들 중 EIRP 값이 최대값을 갖는 하나의 빔을 선택할 수 있다(S1828). 그리고, 프로세서(220)는 S1828 단계에서 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다(S1833).
도 22의 확대된 영역(1930)을 참조하면, 그룹 AA에 포함되는 빔들 중 최대 EIRP 를 갖는 빔은 빔 ID 160에 대응되는 빔이며, 해당 빔은 EIRP = 39.6 값을 가진다. 따라서, 그룹 AA에서 최대 EIRP 를 갖는 빔 ID 160을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 제어할 수 있다. 도 23을 참조하면, 그룹 AA에 있어서 최대 EIRP 를 갖는 빔인 빔 ID =160 에 대응되는 빔이 출력되도록, 프로세서(220)는 빔 코드 북(2300)의 빔 ID =160 에 대응되는 데이터(2310)을 이용하여 빔 ID =160 에 대응되는 빔이 출력되도록 제어할 수 있다.
또한, 개시된 실시예에서, 프로세서(220)는 S1828 단계 각각에서 선택되지 않은 빔들을 출력되지 않도록 제어할 수 있다. 도 23의 빔 코드 북(2300)에 표시된 'disable'은 선택되지 않은 빔들은 출력되지 않도록, 빔 코드 북(2300)에 설정된 데이터들에 있어서 해당 빔에 대응되는 전파 신호의 진폭 및 위상 값은 이용하지 않음을 의미할 수 있다.
도 24는 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 제어 방법에 포함되는 적어도 하나의 동작을 수행하기 위한 신경망을 나타내는 도면이다.
개시된 실시예에 있어서, 프로세서(220) 에서 수행되는 동작들 중 적어도 하나의 동작은 인공지능(AI: Artificial Intelligence) 기술을 이용하여 수행될 수 있다. 인공 지능(AI) 기술을 이용하여 수행되는 적어도 하나의 동작은 이하에서, 24를 참조하여 상세히 설명한다.
구체적으로, 프로세서(220)에서 수행되는 i) 제1 정보의 획득, 구체적으로 EIRP 의 계산, ii) 도 18에서 설명한 복수개의 속도 구간들의 구분 및/또는 복수개의 구간들을 구별하는 기준값의 설정, iii) 차량의 속도에 대응되는 빔 패턴의 예측, iv) 차량의 속도에 대응되는 빔 그룹 내에 포함되는 빔들의 개수, v) 빔 코드 북의 획득 동작 중 적어도 하나의 동작은, 신경망(neural network)을 통한 연산을 수행하는 인공지능(AI: Artificial Intelligence) 기술을 이용하여 수행될 수 있다.
인공 지능 기술(이하, 'AI 기술')은 신경망(Neural Network)을 통한 연산을 수행하여 입력된 데이터를 분석 및/또는 분류 등과 같은 처리를 하여 목적하는 결과를 획득하는 기술이다.
이러한 AI 기술은 알고리즘을 활용하여 구현될 수 있다. 여기서, AI 기술을 구현하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘의 집합을 신경망(Neural Network)이라 한다. 여기서, 신경망은 입력 데이터를 입력받고, 전술한 분석 및/또는 분류를 위한 연산을 수행하여, 결과 데이터를 출력할 수 있다. 이렇게, 신경망이 입력 데이터에 대응되는 결과 데이터를 정확하게 출력하기 위해서는, 신경망을 학습(training) 시킬 필요가 있다. 여기서, '학습(training)'은 신경망으로 다양한 데이터들을 입력시키고, 입력된 데이터들을 분석하는 방법, 입력된 데이터들을 분류하는 방법, 및/또는 입력된 데이터들에서 결과 데이터 생성에 필요한 특징을 추출하는 방법 등을 신경망이 스스로 발견 또는 터득할 수 있도록 신경망을 훈련시키는 것을 의미할 수 있다. 구체적으로, 학습 과정을 통하여, 신경망은 학습 데이터(예를 들어, 서로 다른 복수의 이미지들)를 학습(training)하여 신경망 내부의 가중치 값들을 최적화하여 설정할 수 있다. 그리고, 최적화된 가중치 값을 가지는 신경망을 통하여, 입력된 데이터를 스스로 학습(learning)함으로써, 목적하는 결과를 출력한다.
구체적으로, 신경망은 연산을 수행하는 내부의 레이어(layer)인 은닉 레이어(hidden layer)의 개수가 복수일 경우, 즉 연산을 수행하는 신경망의 심도(depth)가 증가하는 경우, 심층 신경망으로 분류될 수 있다. 신경망의 예로는, CNN (Convolutional Neural Network), DNN (Deep Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), RBM (Restricted Boltzmann Machine), DBN (Deep Belief Network), BRDNN(Bidirectional Recurrent Deep Neural Network) 및 심층 Q-네트워크 (Deep Q-Networks) 등이 있으며, 전술한 예에 한정되지 않는다. 또한, 신경망은 세분화될 수 있다. 예를 들어, CNN 신경망은 DCNN(Deep Convolution Neural Network) 또는 캡스넷(Capsnet) 신경망(미도시) 등으로 세분화 될 수 있다.
개시된 실시예에서, 'AI 모델'은 입력 데이터를 수신하고 목적하는 결과를 출력하도록 동작하는 적어도 하나의 레이어를 포함하는 신경망을 의미할 수 있다. 또한, 'AI 모델'은 신경망을 통한 연산을 수행하여 목적하는 결과를 출력하는 알고리즘 또는 복수의 알고리즘의 집합, 이러한 알고리즘 또는 그의 집합을 실행하기 위한 프로세서(processor), 이러한 알고리즘 또는 그의 집합을 실행하기 위한 소프트웨어, 또는 이러한 알고리즘 또는 그의 집합을 실행하기 위한 하드웨어를 의미할 수 있다.
도 24을 참조하면, 신경망(2410)은 학습 데이터(training data)를 입력받아 트레이닝(training)될 수 있다. 그리고, 학습된 신경망(2410)은 입력단(2420)으로 입력 데이터(2411)를 입력받고, 출력단(2440)입력 데이터(2411)를 분석하여 목적하는 결과인 출력 데이터(2415)를 출력하기 위한 연산을 수행할 수 있다. 신경망을 통한 연산은 은닉 레이어(hidden layer)(2430)를 통하여 수행될 수 있다. 도 1에서는 편의상 은닉 레이어(2430)가 1단의 계층으로 형성되도록 간략화하여 도시하였으나, 은닉 레이어(2430)는 복수개의 계층으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 개시된 실시예에서, 신경망(2410)은 차량의 속도에 대응되어 전파 신호의 송수신이 연속적으로(seamless) 유지되도록 하는 빔 패턴의 형태를 학습할 수 있다. 구체적으로, 빔 패턴이 어떠한 형태를 가질 때 차량의 속도 별로 seamless 조건을 유지할 수 있는지에 대한 기준을 학습하고, 차량의 속도에 대응되는 빔 패턴의 형태를 학습할 수 있다. 또한, 신경망(2410)은 출력되는 빔에 대응되는 빔 패턴을 학습할 수 있다. 또는, 신경망(2410)은 차량의 이동 속도에 따라서 목적하는 빔 패턴의 형태를 출력하기 위해서 빔 그룹을 그룹핑하는 기준을 학습할 수 있다. 또는, 신경망(2410)은 목적하는 빔 패턴의 형태를 출력하기 위해서, 빔 그룹 중 어떠한 빔을 선택하여야 하는지에 대한 기준을 학습할 수 있다.
학습이 완료된 신경망(2410)은, 차량의 속도 및 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들에서 출력되는 복수개의 빔들을 입력받고, 입력된 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔들을 선택하고, 선택된 결과를 출력할 수 있다.
또는, 학습이 완료된 신경망(2410)은, 차량의 속도 및 어레이 안테나(210)에 포함되는 복수개의 안테나 소자들에서 출력되는 복수개의 빔들을 입력받고, 입력된 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔들을 선택하고 선택된 빔들이 출력되도록 제어하기 위한 정보(예를 들어, 빔 코드 북에 있어서, 선택된 빔이 출력되도록 하기 위해 필요한 위상 및 진폭에 대한 정보들)를 계산할 수 있다. 그리고, 학습이 완료된 신경망(2410)은 계산된 값들을 출력할 수 있다.
개시된 실시예에서, 전술한 신경망은 프로세서(예를 들어, 도 2의 220) 내에 구현될 수 있다.
또는, 전술한 신경망은 차량용 안테나 장치(예를 들어, 200 또는 500)과 구별되며 차량(예를 들어, 도 1의 110) 내에 위치하는 별도의 전자 장치(예를 들어, 300) 또는 프로세서(미도시) 내에 구현될 수 있다.
또한, 전술한 신경망을 통한 연산은 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(예를 들어, 200 또는 500)와 무선 통신 네트워크를 통하여 통신할 수 있는 서버(미도시)에서 수행될 수 있다. 차량용 안테나 장치(예를 들어, 200 또는 500)와 서버(미도시) 간의 통신은 이하에서 도 25 및 도 26을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 25는 개시된 실시예에 따른 차량용 전자 장치와 서버 간의 통신을 나타내는 도면이다. 도 25에 도시된 차량용 안테나 장치(2500)는 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명한 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(200 또는 500), 또는 차량용 전자 장치(300)에 대응될 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
이하에서는 설명의 편의 상, 도 4, 13, 18 에서 설명한 S420 단계에서 선택되는 빔들에 대한 정보를 '빔 선택 정보'라 칭하도록 한다.
개시된 실시예에서, 빔 선택 정보는 서버(2510)에서 계산된 후 차량(110)에 위치하는 차량용 안테나 장치(2500)로 전송될 수 있다. 또한, 서버(2510)는 통신 네트워크를 통하여 전자 장치, 예를 들어, 차량용 안테나 장치(2500)와 데이터를 송수신하며 데이터를 처리하는 서버, 서버 시스템, 서버 기반의 장치 등을 포함할 수 있다.
또한, 차량용 안테나 장치(2500)는 차량(110) 내에 위치하며 차량용 안테나 장치(예를 들어, 200 또는 500)와 유무선의 통신을 수행할 수 있는 별도의 전자 장치가 될 수 있다. 차량용 안테나 장치(2500)가 차량용 안테나 장치(도 25에 미도시 됨)(예를 들어, 예를 들어, 200 또는 500)와 구별되는 경우, 차량용 안테나 장치(2500)는 신경망을 통하여 획득된 빔 선택 정보를 차량용 안테나 장치(도 25에 미도시 됨)(예를 들어, 200 또는 500)로 전송할 수 있다.
개시된 실시예에서, 서버(2510)는 도 24에서 설명한 신경망(2410)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 서버(2510)에 포함되는 신경망(2410)은 학습이 완료된 신경망이 될 수 있으며, 입력 데이터를 수신하고 신경망(2410)을 통한 연산을 수행하여 목적하는 결과를 출력할 수 있다.
서버(2510)는 신경망을 통한 연산을 수행하여 획득한 정보, 예를 들어, 빔 선택 정보, 및 빔 코드 북 중 적어도 하나를 무선 네트워크(2501)을 통하여 차량용 안테나 장치(2500)로 전송할 수 있다.
그러면, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(예를 들어, 200 또는 500)는 서버(2510)로부터 전송받은 빔 선택 정보에 근거하여 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
또는, 서버(2510)는 신경망을 통한 연산을 수행하여, 차량의 속도에 대응되는 빔 코드 북을 생성할 수 있다. 그리고, 획득된 빔 코드 북을 차량용 안테나 장치(2500)로 전송할 수 있다. 그러면, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(예를 들어, 200 또는 500)는 서버(2510)로부터 전송받은 빔 코드 북 근거하여 S420 단계에서 선택된 빔이 출력되도록 어레이 안테나(210)를 제어할 수 있다.
도 26은 개시된 실시예에 따른 서버를 나타내는 블록도이다.
도 26에 있어서, 차량용 안테나 장치(2500)는 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치(예를 들어, 200 또는 500)에 대응될 수 있다. 또한, 차량용 안테나 장치(2500)는 개시된 실시예에 따른 차량용 전자 장치(300)에 대응될 수 있다. 도 26에 도시된 구성들에 있어서, 도 3, 도 5 및 도 25에서와 동일한 구성은 동일한 도면 기호를 이용하여 도시하였다. 그러므로, 전술한 설명들과 중복되는 설명은 생략한다.
차량용 안테나 장치(2500)는 어레이 안테나(210), 프로세서(220) 및 통신부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 어레이 안테나(210)는 통신부(240)와 통합되는 형태로 형성될 수도 있다.
통신부(240)는 적어도 하나의 무선 통신 네트워크(2501)를 통해서 외부 장치(예를 들어, 서버(2510))와 통신을 수행한다. 여기서, 외부 장치(미도시)는 차량용 안테나 장치(2500)에서 수행되는 연산 중 적어도 하나를 수행하거나 차량용 안테나 장치(2500)에 필요한 데이터 등을 송수신 할 수 있는 서버(예를 들어, 2510) 등이 될 수 있다.
또한, 통신부(240)는, 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈, 이동 통신 모듈, 방송 수신 모듈 등과 같은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함한다. 여기서, 적어도 하나의 통신 모듈은 방송 수신을 수행하는 튜너, 블루투스, WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), CDMA, WCDMA, 인터넷, 3G, 4G, 및/또는 5G, 밀리미터파(mmWAVE)를 이용하여 통신을 수행하는 방식 등과 같은 통신 규격을 따르는 네트워크를 통하여 데이터 송수신을 수행할 수 있는 통신 모듈을 뜻한다.
예를 들어, 통신부(240)가 밀리미터파(mmWAVE)를 이용하여 통신을 수행하면, 대용량의 데이터를 빠르게 송수신할 수 있다. 구체적으로, 차량에서는 대용량의 데이터를 빠르게 수신함으로써, 차량의 안전에 필요한 데이터(예를 들어, 자율 주행에 필요한 데이터, 네비게이션 서비스를 위해 필요한 데이터 등), 사용자 이용 컨텐츠(예를 들어, 영화, 음악 등)을 빠르게 제공함으로써, 차량의 안전성 및/또는 사용자의 편리성을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 통신부(240)에 포함되는 이동 통신 모듈은 3G, 4G, 및/또는 5G 등의 통신 규격에 따르는 통신 네트워크를 통하여 원거리에 위치하는 다른 장치(예를 들어, 서버(미도시))와 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 원거리에 위치하는 서버(미도시)와 통신을 수행하는 통신 모듈을 '원거리 통신 모듈'이라 칭할 수 있다.
또한, 도 3에서는 통신부(240)와 어레이 안테나(210)가 별도의 구성인 것으로 도시하였으나, 통신부(240)는 어레이 안테나(210)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 통신부(240)에 포함되는 적어도 하나의 통신 모듈은 전파를 송수신하기 위한 어레이 안테나(210)를 포함할 수 있다.
또한, 서버(2510)는 차량의 내부에 설치되는 차량용 안테나 장치와 통신하는 통신부(2530), 및 적어도 하나의 인스트럭션을 수행하는 프로세서(2550)를 포함한다. 그리고, 서버(2510)은 DB(2540)을 더 포함할 수 있다.
통신부(2530)는 차량용 안테나 장치(2500)와 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 통신부(2530)의 구체적인 구성은, 전술한 통신부(240)의 구성과 동일 대응되므로, 상세한 설명은 생략한다.
예를 들어, 통신부(2530)는 인터넷, 3G, 4G, 및/또는 5G 등의 통신 규격에 따르는 통신 네트워크를 통하여 원거리에 위치하는 다른 장치(예를 들어, 차량용 안테나 장치(2500))와 통신을 수행하는 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다.
프로세서(2550)는 서버(2510)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(2550)는, 서버(2510)의 적어도 하나의 인스트럭션, 및 프로그램들 중 적어도 하나를 실행함으로써, 요구되는 동작들을 수행할 수 있다.
프로세서(2550)는 전술한 신경망을 통한 연산을 수행하여, 전술한 빔 선택 정보, 및 빔 코드 북 중 적어도 하나를 획득할 수 있다. 그리고, 획득된 정보가 차량용 안테나 장치(2500)로 전송되도록 통신부(2530)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(2550)는 AI 모델인 신경망을 훈련시키고, 훈련된 신경망(또는, 학습이 완료된 신경망)을 저장하고 있을 수 있다. 그리고, 서버(2510)는 훈련된 신경망을 이용하여 전술한 빔 선택 정보, 및 빔 코드 북 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
일반적으로, 차량용 안테나 장치(2500)는 메모리 저장 용량, 연산의 처리 속도, 학습 데이터 셋의 수집 능력 등이 서버(2510)에 비하여 제한적일 수 있다. 따라서, 대용량 데이터의 저장 및 대용량의 연산량이 필요한 동작은 서버(2510)에서 수행한 후, 통신 네트워크를 통하여 필요한 데이터 및/또는 이용되는 AI 모델, 또는 학습이 완료된 신경망을 차량용 안테나 장치(2500)에 전송할 수 있다. 그러면, 차량용 안테나 장치(2500)는 대용량의 메모리 및 빠른 연산 능력을 갖는 프로세서 없이도, 서버를 통하여 필요한 데이터 및/또는 AI 모델을 수신하여 이용함으로써, 빠르고 용이하게 필요한 동작을 수행할 수 있다.
도 27은 개시된 실시예에 따른 서버의 프로세서를 상세히 나타내는 도면이다. 도 27에 도시된 프로세서(2700)는 차량용 전자 장치 내에 포함되는 프로세서(예를 들어, 220) 또는 도 25 및 도 26에서 설명한 서버(2510)의 프로세서(2550)에 대응될 수 있다. 또한, 프로세서(2700)는 도 24에서 설명한 신경망을 통한 연산을 수행하는 프로세서가 될 수 있다.
도 27을 참조하면, 프로세서(2700)는 데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720)를 포함할 수 있다.
데이터 학습부(2710)는 목적하는 결과를 도출하기 위하여 입력된 데이터를 데이터 분석 또는 판단하기 위한 기준을 학습할 수 있다. 데이터 학습부(2710)는 학습에 이용될 데이터를 획득하고, 획득된 데이터를 데이터 인식 모델에 적용함으로써, 상황 판단을 위한 기준을 학습할 수 있다.
데이터 인식부(2720)는 입력된 데이터에 기초한 상황을 판단할 수 있다. 데이터 인식부(2720)는 학습된 데이터 인식 모델을 이용하여, 소정의 데이터로부터 상황을 인식할 수 있다. 데이터 인식부(2720)는 학습에 의한 기 설정된 기준에 따라 소정의 데이터를 획득하고, 획득된 데이터를 입력 값으로 하여 데이터 인식 모델을 이용함으로써, 소정의 데이터에 기초한 소정의 상황을 판단할 수 있다. 또한, 획득된 데이터를 입력 값으로 하여 데이터 인식 모델에 의해 출력된 결과 값은, 데이터 인식 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.
데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 하드웨어 칩 형태로 제작되어 전자 장치에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720) 중 적어도 하나는 인공 지능(AI; artificial intelligence)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 또는 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 전술한 각종 전자 장치에 탑재될 수도 있다.
이 경우, 데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720)는 하나의 전자 장치에 탑재될 수도 있으며, 또는 별개의 전자 장치들에 각각 탑재될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720) 중 하나는 차량용 안테나 장치에 포함되고, 나머지 하나는 서버에 포함될 수 있다. 또한, 데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720)는 유선 또는 무선으로 통하여, 데이터 학습부(2710)가 구축한 모델 정보를 데이터 인식부(2720)로 제공할 수도 있고, 데이터 인식부(2720)로 입력된 데이터가 추가 학습 데이터로서 데이터 학습부(2710)로 제공될 수도 있다.
한편, 데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720) 중 적어도 하나는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 데이터 학습부(2710) 및 데이터 인식부(2720) 중 적어도 하나가 소프트웨어 모듈(또는, 인스터력션(instruction) 포함하는 프로그램 모듈)로 구현되는 경우, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터로 읽을 수 있는 판독 가능한 비일시적 판독 가능 기록매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 이 경우, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈은 OS(Operating System)에 의해 제공되거나, 소정의 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다. 또는, 적어도 하나의 소프트웨어 모듈 중 일부는 OS(Operating System)에 의해 제공되고, 나머지 일부는 소정의 애플리케이션에 의해 제공될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예는, 차량용 안테나 장치의 제어 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
여기서, 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체'가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 차량용 안테나 장치의 제어 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
구체적으로, 개시된 실시예에 따른 차량용 안테나 장치의 제어 방법을 수행하도록 하는 프로그램이 저장된 기록매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 출력 방향에 따라서 식별되는 복수개의 빔들을 출력하는 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나; 및
    적어도 하나의 인스트럭션을 수행하는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는
    차량의 속도 정보를 획득하고,
    상기 속도 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고,
    상기 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어하는, 차량용 안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 속도 정보 따라서 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록,
    상기 어레이 안테나의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하고,
    상기 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어하는, 차량용 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 정보는
    상기 어레이 안테나의 등가 등방 복사 전력(EIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power)에 대한 정보인, 차량용 안테나 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 속도 정보에 근거하여, 상기 차량의 속도가 제1 속도 값에 대응될 때의 상기 빔 패턴의 폭이, 상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 값보다 작은 제2 속도 값인 경우의 상기 빔 패턴의 폭보다 넓어지도록, 상기 어레이 안테나를 제어하는, 차량용 안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 속도 정보에 근거하여, 상기 차량의 속도가 제1 속도 값에 대응될 때의 상기 빔 패턴의 폭이, 상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 값보다 큰 제3 속도 값인 경우의 상기 빔 패턴의 폭보다 좁아지도록, 상기 어레이 안테나를 제어하는, 차량용 안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔이 선택적으로 출력되도록 상기 어레이 안테나에 포함되는 복수개의 안테나 소자들 각각에 적용되는 위상 및 신호 세기 중 적어도 하나를 조절하는, 차량용 안테나 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 복수개의 빔들을 복수개의 그룹으로 그룹핑하고, 상기 어레이 안테나의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보에 근거하여 상기 복수개의 그룹 각각에서 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어하는, 차량용 안테나 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 그룹 각각은
    인접한 적어도 하나의 빔을 포함하며,
    상기 복수개의 그룹 각각에 포함되는 빔의 개수는
    상기 차량의 속도에 비례하여 증가하는, 차량용 안테나 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 차량의 속도 구간을 제1 속도 구간, 및 상기 제1 속도 구간보다 큰 값을 갖는 속도 구간인 제2 속도 구간으로 구분하고,
    상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 n 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하고,
    상기 차량의 속도가 상기 제2 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 상기 n 보다 큰 m 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하는, 차량용 안테나 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 차량의 속도 구간을 제1 속도 구간, 상기 제1 속도 구간보다 큰 값을 갖는 속도 구간인 제2 속도 구간, 및 상기 제2 속도 구간보다 큰 값을 갖는 속도 구간인 제3 속도 구간으로 구분하고,
    상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 l 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하고,
    상기 차량의 속도가 상기 제2 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 상기 l 보다 큰 m 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하며,
    상기 차량의 속도가 상기 제3 속도 구간 내이면, 상기 복수개의 그룹 각각에 상기 m 보다 큰 n 개의 빔들이 포함되도록 상기 복수개의 빔들을 그룹핑하는, 차량용 안테나 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 복수개의 빔들을 복수개의 그룹으로 그룹핑하고, 상기 어레이 안테나의 등가 등방 복사 전력(EIRP: Equivalent Isotropic Radiated Power) 값에 근거하여 상기 복수개의 그룹 각각에서 적어도 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어하는, 차량용 안테나 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 복수개의 그룹 각각에서 상기 등가 등방 복사 전력 값이 최대가 되는 하나의 빔을 선택하고, 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어하는, 차량용 안테나 장치.
  13. 출력 방향에 따라서 식별되는 복수개의 빔들을 출력하는 복수개의 안테나 소자들을 포함하는 어레이 안테나를 포함하는 차량용 안테나 장치의 제어 방법에 있어서,
    차량의 속도 정보를 획득하는 단계;
    상기 속도 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴이 형태가 변화되도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 빔이 출력되도록 상기 어레이 안테나를 제어하는 단계를 포함하는, 차량용 안테나의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 빔을 선택하는 단계는
    상기 속도 정보 따라서 상기 복수개의 빔들에 의해서 형성되는 빔 패턴의 형태가 변화되도록, 상기 어레이 안테나의 복사 전력에 대한 정보인 제1 정보에 근거하여 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하는 단계를 포함하는, 차량용 안테나의 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 빔을 선택하는 단계는
    상기 속도 정보에 근거하여, 상기 차량의 속도가 제1 속도 값에 대응될 때의 상기 빔 패턴의 폭이, 상기 차량의 속도가 상기 제1 속도 값보다 작은 제2 속도 값인 경우의 상기 빔 패턴의 폭보다 넓어지도록, 상기 복수개의 빔들 중 적어도 하나의 빔을 선택하는 단계를 포함하는, 차량용 안테나의 제어 방법.
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