KR102425933B1 - Location Information-Based Vehicle Communication Method and Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 자신의 위치 정보를 획득하고, 기지정된 제1 주파수 대역을 이용하여 수신 차량을 포함한 주변 차량의 위치 정보를 수신하며, 수신 차량 방향에 대한 송신 섹터를 결정하는 단계, 결정된 송신 섹터의 범위 내에서 데이터를 전송할 송신 빔폭을 결정하는 단계, 주변 차량을 위치 정보가 수신되는 시점에 따라 적어도 하나의 그룹으로 분류하고, 위치 정보가 수신되는 주기에 따라 적어도 하나의 모드로 분류하여, 주변 차량의 밀도와 분류된 그룹 및 모드별로 각 차량의 액세스 확률을 설정하는 단계 및 결정된 액세스 확률에 따라 결정된 송신 빔폭으로 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역을 이용하여 데이터를 수신 차량으로 전송하는 단계를 포함하여 네트워크 영역 스펙트럼 효율을 극대화할 수 있는 차량 통신 방법 및 장치를 제공한다.The present invention obtains the vehicle's own location information, receives location information of surrounding vehicles including the receiving vehicle using a predetermined first frequency band, and determines a transmission sector with respect to the direction of the receiving vehicle; Determining a transmission beamwidth to transmit data within a range, classifying surrounding vehicles into at least one group according to a time point at which location information is received, and classifying them into at least one mode according to a period at which location information is received, surrounding vehicles setting the access probability of each vehicle by the density of the classified group and mode, and transmitting data to the receiving vehicle using a second frequency band higher than the first frequency band with a transmission beamwidth determined according to the determined access probability. To provide a vehicle communication method and apparatus capable of maximizing network area spectrum efficiency, including
Description
본 발명은 차량 통신 방법 및 장치에 관한 것으로, 차량의 위치 정보에 기반하여 액세스 확률을 조절함으로써 스펙트럼 효율성을 향상시킬 수 있는 차량 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle communication method and apparatus, and to a vehicle communication method and apparatus capable of improving spectrum efficiency by adjusting an access probability based on vehicle location information.
차량 통신은 지향성 안테나와 차량들로 구성된 네트워크에서 이루어진다. 현재 차량 통신 연구는 주로 6GHz 이하(Sub-6GHz) 주파수 대역에서 이루어지고 있으며, 차량 네트워크와 관련된 대표적인 표준으로는 C-V2X(Cellular Vehicle To Everything)와 IEEE 802.11p 가 있다.Vehicle communication takes place in a network of directional antennas and vehicles. Currently, research on vehicle communication is mainly conducted in the sub-6GHz (Sub-6GHz) frequency band, and representative standards related to vehicle networks include C-V2X (Cellular Vehicle To Everything) and IEEE 802.11p.
한편 최근 자율 주행(Autonomous driving) 레벨이 상승되고, 차량 어플리케이션이 다양화됨에 따라 더 높은 데이터율 요구에 대응할 수 있는 MAC 프로토콜(Medium Access Control protocol) 연구의 필요성이 높아지고 있다. 이에 따라 차량 통신에서 6GHz 이상(Above-6GHz) 주파수 대역, 즉 밀리미터파를 활용한 방향성 전송 통신 시에 통신 효율을 극대화하는 방법이 연구되고 있다.Meanwhile, as the level of autonomous driving has recently increased and vehicle applications have been diversified, the need for MAC protocol (Medium Access Control protocol) research that can respond to a higher data rate requirement is increasing. Accordingly, a method for maximizing communication efficiency in directional transmission communication using a frequency band of 6 GHz or higher (Above-6 GHz) in vehicle communication, that is, millimeter wave is being studied.
본 발명의 목적은 차량 통신 시스템에서 차량의 위치 정보 획득 주기와 시점에 따라 각 차량의 액세스 확률을 조절할 수 있는 차량 통신 방법 및 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vehicle communication method and apparatus capable of adjusting the access probability of each vehicle according to the period and time point of obtaining location information of the vehicle in a vehicle communication system.
본 발명의 다른 목적은 차량 통신 시스템의 네트워크 영역 스펙트럼 효율성을 극대화할 수 있는 차량 통신 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a vehicle communication method and apparatus capable of maximizing network area spectrum efficiency of a vehicle communication system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 통신 방법은 차량 자신의 위치 정보를 획득하고, 기지정된 제1 주파수 대역을 이용하여 수신 차량을 포함한 주변 차량의 위치 정보를 수신하며, 수신 차량 방향에 대한 송신 섹터를 결정하는 단계; 결정된 상기 송신 섹터의 범위 내에서 데이터를 전송할 송신 빔폭을 결정하는 단계; 상기 주변 차량을 위치 정보가 수신되는 시점에 따라 적어도 하나의 그룹으로 분류하고, 위치 정보가 수신되는 주기에 따라 적어도 하나의 모드로 분류하여, 상기 주변 차량의 밀도와 분류된 그룹 및 모드별로 각 차량의 액세스 확률을 설정하는 단계; 및 결정된 액세스 확률에 따라 결정된 송신 빔폭으로 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역을 이용하여 데이터를 수신 차량으로 전송하는 단계를 포함한다.In a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the vehicle's own location information is obtained, and location information of surrounding vehicles including the receiving vehicle is received using a predetermined first frequency band, and determining a transmission sector for a vehicle direction; determining a transmission beamwidth for transmitting data within the determined range of the transmission sector; Classifying the surrounding vehicles into at least one group according to a time point at which the location information is received, and classifying the surrounding vehicles into at least one mode according to a period at which location information is received, the density of the surrounding vehicles and each vehicle for each classified group and mode setting the access probability of ; and transmitting data to the receiving vehicle using a second frequency band higher than the first frequency band with a transmission beamwidth determined according to the determined access probability.
상기 액세스 확률을 설정하는 단계는 상기 주변 차량의 위치 정보가 동일한 주기 및 시점에서 수신되는 단일 그룹 및 단일 모드를 갖는 것으로 분류되면, 모든 차량에 대한 액세스 확률을 균일하게 설정할 수 있다.In the setting of the access probability, if the location information of the surrounding vehicles is classified as having a single group and a single mode received at the same period and time, the access probability for all vehicles may be uniformly set.
상기 액세스 확률을 설정하는 단계는 상기 주변 차량의 위치 정보가 동일한 주기로 수신되되, 서로 상이한 시점에 수신되는 단일 모드를 갖는 n개의 그룹으로 분류되면, 가장 이전 시점에 위치 정보가 수신된 그룹의 차량부터 순차적으로 액세스 확률을 낮게 설정할 수 있다.In the step of setting the access probability, when the location information of the surrounding vehicles is received in the same period and classified into n groups having a single mode received at different times, from the vehicle of the group in which the location information is received at the most previous point in time The access probability may be set to be low sequentially.
상기 액세스 확률을 설정하는 단계는 상기 주변 차량의 위치 정보가 서로 상이한 주기를 갖고 수신되는 N개의 그룹으로 분류되면, N개의 그룹 각각이 대응하는 위치 정보 수신 주기 동안 위치 정보를 수신할 수 있는 횟수를 나타내는 위치 정보 수신 간격에 따라 N개의 그룹의 각 시점별 밀도를 나타내는 모드별 밀도를 결정하는 단계; 및 상기 모드별 밀도에 따라 가장 이전 시점에 위치 정보가 수신된 그룹의 차량부터 순차적으로 낮게 액세스 확률을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In the step of setting the access probability, when the location information of the surrounding vehicles is classified into N groups that are received with different periods from each other, the number of times each of the N groups can receive the location information during the corresponding location information reception period determining a density for each mode indicating a density for each time point of the N groups according to the position information reception interval indicated; and sequentially determining the low access probability starting from the vehicle of the group from which the location information was received at the earliest point in time according to the density for each mode.
상기 섹터를 결정하는 단계는 차량 자신의 위치 정보 오차가 반영된 오차 범위와 상기 수신 차량에 대한 위치 정보 오차가 반영된 오차 범위를 결정하는 단계; 및 차량 자신의 오차 범위와 상기 수신 차량의 오차 범위에 대해 서로 교차하는 두개의 내접선의 내각으로 상기 섹터의 폭을 결정하고, 상기 섹터의 중심은 상기 수신 차량의 위치 정보에 따른 방향으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the sector may include: determining an error range in which the vehicle's own location information error is reflected and an error range in which the location information error of the receiving vehicle is reflected; and determining the width of the sector as an interior angle of two inscribed lines intersecting each other with respect to the error range of the vehicle itself and the error range of the receiving vehicle, and determining the center of the sector in a direction according to the location information of the receiving vehicle. may include.
상기 차량 통신 방법은 상기 제1 주파수 대역을 이용하는 제1 페이즈와 상기 제2 주파수 대역을 이용하는 제2 페이즈를 포함하는 2 페이즈 MAC를 이용하여 주변 차량과 통신을 수행하며, 상기 제2 페이즈는 각각 빔 정렬 구간과 데이터 전송 구간으로 구성되는 다수의 스케쥴링 구간으로 구성될 수 있다.The vehicle communication method performs communication with a neighboring vehicle using a two-phase MAC including a first phase using the first frequency band and a second phase using the second frequency band, wherein each of the second phases is a beam It may be configured with a plurality of scheduling sections including an alignment section and a data transmission section.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 통신 장치는 차량 통신 시에 액세스 확률을 설정하고, 설정된 액세스 확률에 따라 데이터 전송을 수행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 차량 자신의 위치 정보를 획득하고, 기지정된 제1 주파수 대역을 이용하여 수신 차량을 포함한 주변 차량의 위치 정보를 수신하며, 수신 차량 방향에 대한 송신 섹터를 결정하고, 결정된 상기 송신 섹터의 범위 내에서 데이터를 전송할 송신 빔폭을 결정하며, 상기 주변 차량을 위치 정보가 수신되는 시점에 따라 적어도 하나의 그룹으로 분류하고, 위치 정보가 수신되는 주기에 따라 적어도 하나의 모드로 분류하여, 상기 주변 차량의 밀도와 분류된 그룹 및 모드별로 각 차량의 액세스 확률을 설정하고, 결정된 액세스 확률에 따라 결정된 송신 빔폭으로 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역을 이용하여 데이터를 수신 차량으로 전송한다.A vehicle communication apparatus according to another embodiment of the present invention for achieving the above object includes a processor that sets an access probability during vehicle communication and performs data transmission according to the set access probability, wherein the processor is located at the vehicle's own location. Acquire information, receive position information of surrounding vehicles including the receiving vehicle by using a predetermined first frequency band, determine a transmission sector for a direction of the receiving vehicle, and transmit data within the determined range of the transmission sector The beam width is determined, the surrounding vehicles are classified into at least one group according to a time point at which the location information is received, and the group is classified into at least one mode according to the period at which the location information is received, and the density of the surrounding vehicles and the classified group and an access probability of each vehicle is set for each mode, and data is transmitted to a receiving vehicle using a second frequency band higher than the first frequency band with a transmission beamwidth determined according to the determined access probability.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 차량 통신 방법 및 장치는 차량 통신 시스템에서 차량 밀도와 각 차량의 위치 정보 획득 주기와 시점에 기반하여 차량의 액세스 확률을 조절함으로써, 네트워크 영역 스펙트럼 효율성을 극대화할 수 있다.Therefore, the vehicle communication method and apparatus according to the embodiment of the present invention can maximize the network area spectrum efficiency by adjusting the access probability of the vehicle based on the vehicle density and the period and time of acquiring location information of each vehicle in the vehicle communication system. have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 기반 차량 통신의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 차량 통신 장치에서 이용되는 MAC 프로토콜의 개략적 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 통신 방법을 나타낸다.
도 4는 차량 위치 정보 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 위치 정보 오차를 고려하여 최적의 섹터를 설정하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 설정된 섹터 내에서 최적의 빔 페어를 결정하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다수의 차량에 대한 그룹 및 모드 분류를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 통신 장치를 나타낸다.1 is a diagram for explaining a basic concept of location information-based vehicle communication according to an embodiment of the present invention.
2 shows a schematic structure of a MAC protocol used in the vehicle communication apparatus according to the present embodiment.
3 illustrates a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a vehicle position information error.
5 is a diagram for explaining a concept of setting an optimal sector in consideration of a position information error.
6 is a diagram for explaining a concept of determining an optimal beam pair within a set sector.
7 is a diagram for explaining group and mode classification for a plurality of vehicles.
8 shows a vehicle communication device according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, meaning that other components may be further included. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. and a combination of software.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 정보 기반 차량 통신의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 실시예에 따른 차량 통신 장치에서 이용되는 MAC 프로토콜의 개략적 구조를 나타낸다.1 is a diagram for explaining a basic concept of location information-based vehicle communication according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic structure of a MAC protocol used in a vehicle communication device according to the present embodiment.
도 1을 참조하면 도로 상에는 다수의 차량이 존재하고, 다수의 차량 각각은 주변 차량과 통신을 수행할 수 있다. 이때 각 차량은 각종 센서를 이용하여 수시로 주변을 감지함으로써, 자신의 위치 정보를 판별할 수 있으며, 일 예로 각 차량은 도착 시간(Time-of-Arrival: ToA), 도착 시간차(Time-Difference-of-Arrival: TDoA)와 같은 로컬라이제이션 기법을 이용하여 자신의 위치 정보를 획득하거나 경우에 따라서는 GPS 센서 등을 이용하여 위치 정보를 획득할 수도 있다. 그리고 획득된 위치 정보를 CAM(Cooperative Awareness Message) 등의 방식을 이용하여 주변 차량으로 전달할 수 있다. 따라서 각 차량은 자신의 위치 정보뿐만아니라 주변 차량에 대한 위치 정보를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a plurality of vehicles exist on a road, and each of the plurality of vehicles may communicate with surrounding vehicles. In this case, each vehicle can determine its location information by detecting its surroundings from time to time using various sensors. -Arrival: It is also possible to obtain its own location information using a localization technique such as TDoA) or, in some cases, to obtain location information by using a GPS sensor or the like. In addition, the acquired location information may be transmitted to a nearby vehicle using a method such as a cooperative awareness message (CAM). Accordingly, each vehicle may acquire location information about its own location information as well as location information about surrounding vehicles.
그리고 각 차량은 주변의 차량 중 통신을 수행하고자 하는 특정 차량과 1 대 1 통신을 수행할 수 있으며, 이때 획득된 주변 차량의 위치 정보를 이용하여 방향성 통신을 수행할 수 있다.In addition, each vehicle may perform one-to-one communication with a specific vehicle to which communication is to be performed among surrounding vehicles, and directional communication may be performed using the obtained location information of the surrounding vehicle.
본 발명에서는 차량이 ALOHA 프로토콜 기반으로 통신을 수행하는 것으로 가정한다. AHOHA 프로토콜은 다중접속방법의 효시가 되는 데이터 송수신 방법에 관한 프로토콜로서, CSMA 프로토콜과 달리, 각 전송 노드들은 별도의 전송 기회를 획득하지 않고 데이터를 전송하며, 데이터의 충돌 등으로 인해 수신 노드로부터 응답 패킷이 수신되지 않으면 데이터를 재전송하는 방식으로 통신을 수행한다.In the present invention, it is assumed that the vehicle performs communication based on the ALOHA protocol. The AHOHA protocol is a protocol related to a data transmission/reception method that is the effect of the multiple access method. Unlike the CSMA protocol, each transmitting node transmits data without acquiring a separate transmission opportunity, and a response from the receiving node due to data collision, etc. If a packet is not received, communication is performed by retransmitting data.
따라서 ALOHA 프로토콜에서 전송 노드들의 전송 횟수가 증가하면 잦은 패킷 충돌이 발생하여 데이터 전송률이 낮아질 수 있다. 따라서 시스템 전체의 효율을 위해 전송 노드들의 전송 횟수가 조절될 필요가 있다.Therefore, in the ALOHA protocol, if the number of transmissions of transmission nodes increases, frequent packet collisions may occur, which may lower the data transmission rate. Therefore, it is necessary to adjust the number of transmissions of the transmission nodes for overall system efficiency.
이에 본 발명에서는 데이터를 전송하고자 하는 차량 각각 지정되는 액세스 확률에 따라 데이터를 전송하고, 각 차량의 액세스 확률은 개별적으로 조절되어 설정되도록 한다.Accordingly, in the present invention, data is transmitted according to an access probability designated for each vehicle to which data is to be transmitted, and the access probability of each vehicle is individually adjusted and set.
한편 본 실시예에서 각 차량은 도 2에 도시된 바와 같이, 6GHz 이하(Sub-6GHz) 주파수 대역과 6GHz 이상(Above-6GHz) 주파수 대역, 즉 밀리미터파(mmWave)를 함께 사용하는 2 페이즈 MAC을 이용하여 통신을 수행한다.Meanwhile, in this embodiment, as shown in FIG. 2, each vehicle uses a two-phase MAC using a frequency band below 6 GHz (Sub-6 GHz) and above 6 GHz (Above-6 GHz), that is, millimeter wave (mmWave). use to communicate.
본 실시예에서 각 차량은 도 2에 도시된 바와 같이, 6GHz 이하 주파수 대역을 이용하는 제1 페이즈(Phase 1)와 6GHz 이상의 밀리미터파 대역을 이용하는 제2 페이즈(Phase 2)를 포함하는 2 페이즈 MAC를 이용한다. 여기서 제1 페이즈(Phase 1)는 차량간 위치 정보를 전달하기 위해 이용되고, 제2 페이즈(Phase 2)는 방향성 데이터 통신을 수행하기 위해 이용된다.In this embodiment, as shown in FIG. 2, each vehicle has a two-phase MAC including a first phase (Phase 1) using a frequency band of 6 GHz or less and a second phase (Phase 2) using a millimeter wave band of 6 GHz or higher. use it Here, the first phase (Phase 1) is used to transfer location information between vehicles, and the second phase (Phase 2) is used to perform directional data communication.
제1 페이즈(Phase 1)에서는 차량 각각이 센서를 이용하여 획득한 자신의 위치 정보를 주변 차량으로 CAM 등을 이용하여 전달하고, 이에 각 차량은 자신의 위치 정보뿐만 아니라 주변 차량의 위치 정보를 수신하여 획득한다. 이때 각 차량이 위치 정보를 전송하는 시점과 시간 간격은 서로 상이할 수 있다. 즉 주변 차량들로부터 수신되는 위치 정보의 시점과 시간 간격은 다양할 수 있다.In the first phase (Phase 1), each vehicle transmits its own location information acquired by using a sensor to a surrounding vehicle using a CAM, etc., and each vehicle receives its own location information as well as location information of nearby vehicles. to obtain In this case, a time point and a time interval at which each vehicle transmits location information may be different from each other. That is, the timing and time interval of location information received from surrounding vehicles may vary.
한편, 제2 페이즈(Phase 2)는 1 페이즈(Phase 1)보다 높은 6GHz 이상의 밀리미터파 대역을 이용하여 데이터율을 높일 수 있으므로, 차량간 통신을 위한 데이터를 전송한다. 다만 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하는 경우, 각 차량은 데이터율 향상을 위해 통신 대상 차량 방향으로의 방향성 전송을 수행한다.Meanwhile, in the second phase (Phase 2), since the data rate can be increased by using a millimeter wave band of 6 GHz or higher, which is higher than that of the first phase (Phase 1), data for inter-vehicle communication is transmitted. However, when using a millimeter wave (mmWave) band, each vehicle performs directional transmission in the direction of a communication target vehicle in order to improve data rate.
도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 차량 중 제1 차량(V1)이 제2 차량(V2)과 통신을 수행하고자 할 때, 제1 차량(V1)과 제2 차량(V2) 각각은 빔 폭과 빔 의 지향 방향을 조절하는 빔 포밍을 수행하여 데이터 송수신 범위를 제한함으로써 데이터율을 크게 향상시킬 수 있다. 이때, 각 차량은 6GHz 이하 주파수 대역의 제1 페이즈(Phase 1)를 이용하여 확인된 주변 차량의 위치 정보를 이용하여 빔의 지향 방향을 결정할 수 있다.As shown in FIG. 1 , when a first vehicle V1 of a plurality of vehicles wants to communicate with a second vehicle V2, each of the first vehicle V1 and the second vehicle V2 has a beam width. The data rate can be greatly improved by limiting the data transmission/reception range by performing beamforming to control the direction of the beam and the beam. In this case, each vehicle may determine the beam direction by using the location information of the surrounding vehicles identified using the first phase (Phase 1) of the frequency band of 6 GHz or less.
즉 본 발명의 차량 통신 장치는 6GHz 이하 주파수 대역을 이용하는 제1 페이즈(Phase 1)에서 주변 차량의 위치 정보를 확인하고, 밀리미터파 대역을 이용하는 제2 페이즈(Phase 2)에서 확인된 차량들의 위치 정보를 기반으로 빔(b1, b2)의 폭과 지향 방향을 결정하여 데이터를 송수신함으로써 데이터율을 향상시킨다.That is, the vehicle communication device of the present invention confirms the location information of the surrounding vehicles in the first phase (Phase 1) using the frequency band of 6 GHz or less, and the location information of the vehicles confirmed in the second phase (Phase 2) using the millimeter wave band The data rate is improved by transmitting and receiving data by determining the width and direction of the beams b1 and b2 based on .
다만 각 차량이 센서를 이용하여 획득하는 위치 정보에는 기본적으로 오차가 존재할 뿐만 아니라, 차량이 이동함에 따라 위치 정보 획득 시점과의 시차로 인한 오차도 존재한다. 이에 도 2에 도시된 바와 같이, 각 차량은 제2 페이즈(Phase 2)을 타임 슬롯 기간(time slot duration)(T)에 따라 다수의 스케쥴링 구간(Scheduling Period)으로 구분하고, 다수의 스케쥴링 구간 각각을 다시 빔 지향 방향을 결정하는 빔 정렬 구간(Beam Alignment)과 실제로 데이터를 전송하는 데이터 전송 구간(Data transmission)으로 구분하여 빔 폭과 지향 방향을 매 스케쥴링 구간마다 다시 업데이트한 후 데이터가 전송되도록 한다.However, there is not only an error in the location information obtained by each vehicle using a sensor, but also an error due to a time difference between the location information acquisition time and the location information as the vehicle moves. Accordingly, as shown in FIG. 2 , each vehicle divides the second phase (Phase 2) into a plurality of scheduling periods according to a time slot duration (T), and each of the plurality of scheduling periods is again divided into a beam alignment section that determines the beam directing direction and a data transmission section in which data is actually transmitted, and the beam width and direction are updated again for every scheduling section, and then data is transmitted. .
여기서 빔 정렬 구간은 통신 대상 차량 방향으로 빔(b1, b2)이 지향되고 안테나 이득이 향상되도록 빔 폭과 지향 방향을 결정하는 시간 구간이고, 데이터 전송 구간은 빔 정렬 구간에 결정된 빔(b1, b2)의 폭과 지향 방향에 따라 적어도 하나의 데이터 패킷을 전송하는 시간 구간이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 스케쥴링 구간의 타임 슬롯 기간(T)이 빔 정렬 구간과 데이터 전송 구간으로 구성되므로, 빔 정렬 구간의 시간(τi)이 증가할수록 데이터 전송 구간(T - τi)이 짧아지게 되어 전송할 수 있는 데이터가 줄어들게 된다. 즉 데이터율이 낮아지게 된다. 그러나 빔 정렬 구간의 시간(τi)이 너무 짧아 빔(b1, b2)이 정상적으로 정렬되지 않는 경우에는 신호대 간섭 잡음비(SINR)가 저하되어 데이터율이 낮아지게 된다. 따라서 데이터율이 가능한 최대가 되도록 짧은 시간 이내에 정확한 빔 정렬을 수행되어야 한다.Here, the beam alignment section is a time section for determining the beam width and direction so that the beams b1 and b2 are directed in the direction of the communication target vehicle and the antenna gain is improved, and the data transmission section is the beam (b1, b2) determined in the beam alignment section. ) is a time interval for transmitting at least one data packet according to the width and direction. As shown in FIG. 2 , since the time slot period (T) of the scheduling period is composed of a beam alignment period and a data transmission period, as the time (τ i ) of the beam alignment period increases, the data transmission period (T - τ i ) decreases. As it becomes shorter, the amount of data that can be transmitted is reduced. That is, the data rate decreases. However, when the beam alignment period time (τ i ) is too short and the beams b1 and b2 are not aligned normally, the signal-to-interference noise ratio (SINR) is lowered, resulting in a lower data rate. Therefore, accurate beam alignment must be performed within a short time to maximize the data rate possible.
한편, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 다수의 차량이 ALOHA 프로토콜에 기반하여 랜덤 액세스를 수행한다. 이에 각 차량은 스케쥴링 구간 이전에 채널 이용 상태를 확인하여 채널 이용 가능 여부를 업데이트(ALOHA Prob update)한다. 그리고 채널이 이용 가능한 것으로 판별되면, 지징된 액세스 확률에 기초하여 데이터 전송을 수행한다.Meanwhile, as described above, in this embodiment, a plurality of vehicles perform random access based on the ALOHA protocol. Accordingly, each vehicle checks the channel use state before the scheduling period to update the channel availability (ALOHA Prob update). And when it is determined that the channel is available, data transmission is performed based on the indicated access probability.
이때 본 실시예에서 각 차량은 주변 다수의 차량의 위치 정보가 수신되는 시점과 시간 간격 및 주변 차량 밀도에 기초하여 액세스 확률을 조절하고, 조절된 액세스 확률에 기초하여 데이터 전송을 수행하도록 함으로써 다수의 차량에서 형성되는 빔에 의한 상호 간섭 발생 가능성이 낮아지도록 한다.At this time, in this embodiment, each vehicle adjusts the access probability based on the time point and time interval at which location information of a plurality of surrounding vehicles is received and the density of surrounding vehicles, and performs data transmission based on the adjusted access probability. The possibility of mutual interference caused by the beam formed in the vehicle is reduced.
각 차량이 데이터를 송수신하기 위해 형성하는 빔은 다른 차량에 대한 간섭 성분이 되므로, 주변에 차량이 많을수록 간섭 성분도 증가한다. 따라서 주변 차량에 대한 간섭이 감소되도록 차량 밀도를 고려하여 액세스 확률을 조절한다. 이때, 특히 본 발명에서는 네트워크 영역 스펙트럼 효율성(Network-Wise Area Spectral Efficiency: 이하 ASE)이 극대화되도록 차랑 밀도와 함께 주변 다수의 차량의 위치 정보가 수신된 시점과 시간 간격을 고려하여 액세스 확률을 조절한다.Since the beam formed by each vehicle to transmit and receive data becomes an interference component for other vehicles, the more vehicles there are around, the more the interference component increases. Therefore, the access probability is adjusted in consideration of the vehicle density so that interference to surrounding vehicles is reduced. At this time, in particular, in the present invention, the access probability is adjusted in consideration of the time and time interval at which the location information of a plurality of surrounding vehicles is received along with the vehicle density so as to maximize Network-Wise Area Spectral Efficiency (hereinafter referred to as ASE). .
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 통신 방법을 나타낸다.3 illustrates a vehicle communication method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량 통신 방법에서 각 차량은 우선 각종 센서를 이용하여, 차량 자신의 위치 정보를 확인한다(S11). 그리고 자신의 위치 정보를 6GHz 이하 주파수 대역의 제1 페이즈(Phase 1)에서 CAM 등을 이용하여 주변으로 전달하고, 주변 차량이 제1 페이즈(Phase 1)를 이용하여 전송한 위치 정보를 수신하여 주변 차량 위치를 확인한다(S12).Referring to FIG. 3 , in the vehicle communication method according to the present embodiment, each vehicle first uses various sensors to check the vehicle's own location information ( S11 ). And in the first phase (Phase 1) of the frequency band below 6GHz, it transmits its location information to the surrounding area using CAM, etc., and receives the location information transmitted by the surrounding vehicle using the first phase (Phase 1) Check the vehicle location (S12).
그리고 수신된 차량 위치를 기반으로 통신 대상 차량이 실제 위치할 수 있는 영역 범위를 지정하는 섹터를 설정한다(S13). 여기서 섹터는 수신된 통신 대상 차량의 위치 정보를 기반으로 빔 지향 방향 탐색 범위를 제한함으로써 빔 정렬 구간의 시간(τi)을 줄일 수 있도록 하기 위해 설정된다. 비록 각 차량이 자신의 위치를 확인하고 주변 차량의 위치 정보를 수신하여 확인할지라도 각 차량의 위치 정보에는 오차가 포함되며, 차량과 같이 이동 중인 객체의 경우, 위치 정보가 수신된 시점과 현재 시점 사이의 시간 차에 의해서도 오차가 발생된다.Then, based on the received vehicle location, a sector for designating an area range in which a communication target vehicle can be actually located is set ( S13 ). Here, the sector is set to reduce the time (τ i ) of the beam alignment section by limiting the beam-directed search range based on the received location information of the communication target vehicle. Although each vehicle checks its own location and receives and confirms location information of nearby vehicles, the location information of each vehicle includes an error, and in the case of an object in motion, such as a vehicle, it is between the time when the location information is received and the current time. An error also occurs due to the time difference of .
도 4는 차량 위치 정보 오차를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a vehicle position information error.
도 4에서 원의 중심점은 임의의 차량(Vi)이 획득한 위치 정보에 따른 차량(Vi)의 기준 위치(pS,i)를 나타내고, 가장 작은 원은 위치 정보 오차에 따라 차량이 실제 위치할 수 있는 센싱 오차 범위(eS,i)를 나타낸다. 각 차량이 다양한 센서를 이용하여 위치 정보를 획득할지라도 센서 자체의 오차 등으로 인해 위치 정보 값은 정확하지 않다. 이에 각 차량은 위치 정보에 따른 기준 위치(pS,i)가 획득된 경우, 실제 차량은 센서의 오차 범위에 따라 미리 지정된 센싱 오차 범위(eS,i) 내에 위치하게 된다. 만일 차량이 ToA 방식으로 위치 정보를 획득한 경우, 실제 차량은 도 4에 도시된 바와 같이, ToA 오차(ToA error)에 따른 센싱 오차 거리(RToA)를 반지름으로 하는 원 영역으로 나타나는 센싱 오차 범위(eS,i) 내의 임의의 위치에 존재한다.In FIG. 4 , the center point of the circle indicates the reference position (p S,i ) of the vehicle (V i ) according to the position information obtained by the arbitrary vehicle (V i ), and the smallest circle indicates the actual vehicle according to the position information error. It represents a sensing error range that can be located (e S,i ). Although each vehicle acquires location information using various sensors, the location information value is not accurate due to an error of the sensor itself. Accordingly, when a reference position (p S,i ) according to the position information of each vehicle is obtained, the actual vehicle is located within a predetermined sensing error range (e S,i ) according to the error range of the sensor. If the vehicle acquires the location information in the ToA method, the actual vehicle is a sensing error range represented by a circle area with a radius of the sensing error distance R ToA according to the ToA error as shown in FIG. 4 . It exists at any position in (e S,i ).
한편, 다수의 차량 각각이 이동 중이므로, 차량의 위치 정보가 획득된 이후로는 시간의 흐름에 따라 차량(Vi)의 이동에 의한 움직임 오차(Movement error)가 발생하며, 이로 인해 움직임 오차 범위(e'M,i)가 계산될 수 있다.On the other hand, since each of a plurality of vehicles is moving, a movement error occurs due to the movement of the vehicle (V i ) over time after the vehicle location information is obtained, which results in a movement error range ( e' M,i ) can be calculated.
각 차량에서 획득된 위치 정보가 수신되고 t' 시간 이후, 임의의 i번째 차량(Vi)이 실제 위치할 수 있는 범위는 센싱 오차 범위(eS,i)에 차량(Vi)의 이동 속도(vi)와 시간(T)의 곱으로 계산되는 움직임 오차 거리(RM,i)를 더하여 나타나는 움직임 오차 범위(e'M,i) 내의 임의의 위치에 존재한다. 그리고 만일 t"(여기서 t" > t') 시간 이후인 경우, 실제 차량(Vi)이 위치할 수 있는 범위는 도 4에 도시된 바와 같이 움직임 오차 범위(e"M,i)로 더욱 넓어지게 된다. 즉 차량 위치 정보에 기반한 전체 오차 범위는 위치 정보가 수신된 시간으로부터 멀어질수록 더욱 증가하게 된다.After the time t' after the location information obtained from each vehicle is received, the range in which an arbitrary i-th vehicle (V i ) can be actually located is the sensing error range (e S,i ) The moving speed of the vehicle (V i ) It exists at any position within the motion error range (e' M,i ), which is obtained by adding the motion error distance (R M,i ) calculated as the product of (v i ) and time (T). And if it is after time t" (here t">t'), the range in which the actual vehicle V i can be located is wider with the motion error range e" M,i as shown in FIG. 4 . That is, the overall error range based on the vehicle location information increases further as the location information is received from the time it is received.
따라서 이전 수신된 통신 대상 차량의 위치 정보만으로는 빔 폭과 방향이 최적화되도록 정확하게 설정할 수 없으며, 이에 각 차량은 위치 정보 자체의 센싱 오차와 위치 정보가 수신된 시간으로부터의 시간 차에 따른 움직임 오차를 고려하여 빔 폭과 지향 방향을 다양하게 조절하면서 통신 대상 차량에 대한 최적의 빔 패턴을 추정해야 한다. 이때, 섹터는 차량이 위치할 가능성이 없는 영역을 배제할 수 있도록 하여 빔 탐색 시간을 저감할 수 있도록 함으로써, 빔 정렬 구간의 시간(τi)을 줄일 수 있도록 한다.Therefore, it is impossible to accurately set the beam width and direction to be optimized only with the location information of the previously received communication target vehicle. Therefore, each vehicle considers the sensing error of the location information itself and the motion error due to the time difference from the time the location information was received. Therefore, it is necessary to estimate the optimal beam pattern for the communication target vehicle while variously adjusting the beam width and direction. In this case, the sector can reduce the beam search time by excluding an area where the vehicle is not likely to be located, thereby reducing the time τ i of the beam alignment section.
도 5는 위치 정보 오차를 고려하여 최적의 섹터를 설정하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a concept of setting an optimal sector in consideration of a position information error.
도 4에 나타난 바와 같이, 차량의 위치 정보에 따라 실제 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r) 각각이 위치할 수 있는 오차 범위는 센싱 오차와 움직임 오차에 따라 결정될 수 있으며, 센싱 오차는 센서의 특성에 따라 미리 결정되고 움직임 오차는 차량의 이동 속도와 위치 정보를 획득한 시점으로부터의 시간 차로 결정되므로, 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r) 각각의 위치 정보(pS,i t, pS,i r)에 따른 오차 범위(ei t, ei r)가 각각 원 형태로 나타날 수 있다.As shown in FIG. 4 , an error range in which each of the actual transmitting vehicle (V i t ) and the receiving vehicle (V i r ) can be located according to vehicle location information may be determined according to a sensing error and a motion error, and the sensing Since the error is determined in advance according to the characteristics of the sensor and the motion error is determined by the time difference between the moving speed of the vehicle and the time when the location information is acquired, the location information of the transmitting vehicle (V i t ) and the receiving vehicle (V i r ) Error ranges (e i t , e i r ) according to (p S,i t , p S,i r ) may appear in a circle shape, respectively.
이에 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 송신 차량(Vi t)의 송신 섹터는 송신 오차 범위(ei t)와 수신 오차 범위(ei r)에 대해 교차하는 두 개의 내접선(Li,1, Li,2) 사이의 내각을 송신 섹터의 폭(ψi t)을 갖도록 설정될 수 있으며, 이때 송신 섹터의 중심은 수신 차량(Vi r)의 위치 정보(pS,i r) 방향으로 설정될 수 있다.Accordingly, as shown in (a) of FIG. 5 , the transmission sector of the transmission vehicle V i t has two inscribed lines L intersecting with respect to the transmission error range e i t and the reception error range e i r . The interior angle between i,1 , L i,2 ) may be set to have the width ψ i t of the transmission sector, where the center of the transmission sector is the location information p S,i of the receiving vehicle V i r . r ) direction.
그리고 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 수신 차량(Vi r)의 경우에도 도 5의 (a)와 두 개의 내접선(Li,1, Li,2)이 동일하므로, 수신 섹터의 폭(ψi r)은 송신 섹터의 폭(ψi r = ψi t)과 동일하게 설정될 수 있다. 다만 수신 섹터의 중심은 송신 차량(Vi t)의 위치 정보(pS,i t) 방향으로 설정될 수 있다.And, as shown in (b) of FIG. 5, even in the case of the receiving vehicle (V i r ), since the two inscribed lines (L i,1 , L i,2 ) of FIG. 5 (a) are the same, the receiving sector The width ψ i r may be set equal to the width of the transmission sector ψ i r = ψ i t . However, the center of the receiving sector may be set in the direction of the location information p S,i t of the transmitting vehicle V i t .
이 경우, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r) 각각이 오차 범위(ei t, ei r) 내의 어떠한 위치에 존재하더라도 서로 송신 섹터와 수신 섹터 범위 내에 위치하게 된다. 따라서 각 차량은 빔 정렬 구간에 설정된 섹터 범위 내에서만 빔 탐색을 수행하여도 최적의 빔을 탐색할 수 있다.In this case, as shown in (c) of FIG. 5 , each of the transmitting vehicle V i t and the receiving vehicle V i r exists in any position within the error range e i t , e i r . It is located within the range of the transmit sector and the receive sector. Therefore, each vehicle can search for an optimal beam even if the beam search is performed only within the sector range set in the beam alignment section.
이때 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r)은 6GHz 이하 주파수 대역의 제1 페이즈(Phase 1)에서 CAM 등을 이용하여 통신을 수행함으로써, 상호 섹터(si t, si r)를 설정할 수 있다.At this time, the transmitting vehicle (V i t ) and the receiving vehicle (V i r ) communicate with each other by using CAM or the like in the first phase (Phase 1) of a frequency band of 6 GHz or less, thereby inter-sector (s i t , s i r ). ) can be set.
도 5의 (c)를 참조하면 송신 섹터와 수신 섹터의 폭(ψi t, ψi r)은 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r)의 오차 거리(ri t, ri r)와 차량 사이 거리(di)로부터 수학식 1에 따라 설정될 수 있다.Referring to (c) of FIG. 5 , the width ψ i t , ψ i r of the transmission sector and the reception sector is the error distance r i t , r between the transmission vehicle V i t and the reception vehicle V i r . i r ) and the distance d i between the vehicle may be set according to
다시 도 3을 참조하면, 섹터가 설정되면, 최적 빔 페어를 결정한다(S14).Referring back to FIG. 3 , when a sector is set, an optimal beam pair is determined ( S14 ).
도 6은 설정된 섹터 내에서 최적의 빔 페어를 결정하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a concept of determining an optimal beam pair within a set sector.
도 6에 도시된 바와 같이, 빔 페어는 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r)이 각각 설정된 섹터(si t, si r) 범위 내에서 지정된 폭을 갖는 빔(bi t, bi r)을 스윕(sweep)하여 가장 높은 신호대 간섭잡음비(이하 SINR)이 나타나는 빔 페어를 추출하여 결정될 수 있다. 이때 빔 폭이 좁아 빔 패턴이 샤프(sharp) 할수록 빔(bi t, bi r)이 설정된 섹터(si t, si r) 범위를 스윕하는데 소요되는 시간이 증가된다. 즉 스케쥴 구간의 타임 슬롯 기간(T)에서 안테나 정렬 구간(τi)이 증가되므로 데이터 전송 시간이 줄어들게 되지만 높은 안테나 이득(antenna gain)을 획득할 수 있다. 반대로, 빔 폭이 넓을수록 안테나 이득은 감소하지만, 빔 스윕에 소요되는 시간이 감소하므로 안테나 정렬 구간(τi)이 감소되어 데이터 전송 시간을 더 확보할 수 있다. 따라서 안테나 이득을 높이면서도 데이터 전송 시간을 최대가 되도록 빔 폭이 최적화되어야 한다.As shown in FIG. 6 , the beam pair is a beam b i having a specified width within the range of the sector (s i t , s i r ) in which the transmitting vehicle (V i t ) and the receiving vehicle (V i r ) are respectively set. t , b i r ) may be swept to extract a beam pair exhibiting the highest signal-to-interference noise ratio (SINR). At this time, as the beam width is narrow and the beam pattern is sharper, the time required for sweeping the range of the sector (s i t , s i r ) in which the beams b i t , b i r is set increases. That is, since the antenna alignment period τ i is increased in the time slot period T of the schedule period, the data transmission time is reduced, but a high antenna gain can be obtained. Conversely, as the beam width increases, the antenna gain decreases, but the time required for the beam sweep decreases, so that the antenna alignment period τ i is reduced, so that the data transmission time can be further secured. Therefore, the beam width should be optimized to maximize the data transmission time while increasing the antenna gain.
본 실시예에서는 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r)의 송신 빔폭(φi t)과 수신 빔폭(φi r)이 동일하다고 가정하여, 수학식 2와 같이 송신 빔폭(φi t)과 수신 빔폭(φi r)의 곱으로 계산되는 빔폭곱(R = φi t * φi r)이 최대가 되도록 하는 송신 빔폭(φi t = R1/2)과 수신 빔폭(φi r = R1/2)을 최적 빔폭으로 결정한다.In this embodiment, it is assumed that the transmission beam width φ i t and the reception beam width φ i r of the transmission vehicle V i t and the reception vehicle V i r are the same, as in
여기서 φi t 와 φi r 는 각각 송신 섹터와 수신 섹터의 폭, p는 송신 전력, T 와 τi 는 각각 스케쥴 구간의 타임 슬롯 기간과 빔 정렬 구간을 나타내고, N은 네트워크 내의 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r) 쌍, 즉 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 전체 개수를 나타낸다.where φ i t and φ i r are the widths of the transmitting sector and the receiving sector, respectively, p is the transmission power, T and τ i are the time slot period and beam alignment period of the schedule period, respectively, and N is the transmission vehicle (V) in the network. i t ) and the receiving vehicle (V i r ) pairs, that is, represents the total number of vehicle pairs performing communication in the network.
여기서도 송신 차량(Vi t)과 수신 차량(Vi r) 각각은 6GHz 이하 주파수 대역의 제1 페이즈(Phase 1)를 이용하여 상호 최적 빔폭(φi t, φi r)을 결정할 수 있다.Here too, the transmitting vehicle (V i t ) and the receiving vehicle (V i r ) each use a first phase (Phase 1) of a frequency band of 6 GHz or less to determine mutually optimal beam widths (φ i t , φ i r ).
이때 안테나 정렬 구간(τi)은 섹터의 폭(ψi t, ψi r)과 빔 폭(φi t, φi r)에 따른 함수로 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.In this case, the antenna alignment section τ i may be calculated as in
ψi t와 ψi r 는 송신 섹터와 수신 섹터의 폭이고, φi t와 φi r 는 송신 빔(bi t)과 수신 빔(bi r)의 폭이며, Tp는 단일 파일럿 전송 시간을 나타낸다.ψ i t and ψ i r are the widths of the transmit sector and the receive sector, ψ i t and φ i r are the widths of the transmit beam (b i t ) and the receive beam (b i r ), and T p is a single pilot transmission indicates time.
그리고 데이터 전송 시에 송신 차량(Vi t)의 송신 안테나 이득(gt)과 수신 차량(Vi r)의 수신 안테나 이득(gr)은 빔 폭(φi t, φi r)의 크기에 영향을 받으며, 이상적인 안테나 모델을 적용하는 경우, 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.And at the time of data transmission, the transmit antenna gain (g t ) of the transmitting vehicle (V i t ) and the receive antenna gain (g r ) of the receiving vehicle (V i r ) are the beam widths (φ i t , φ i r ) , and when an ideal antenna model is applied, it can be calculated as in Equation (4).
여기서 gi,j t 과 gi,j r 은 송신 차량(Vi)과 수신 차량(Vj) 사이의 송신 안테나 이득과 수신 안테나 이득을 나타내고, z 는 안테나의 사이드 로브 이득(Sidelobe gain), θi,j t 과 θi,j r 은 송신 차량(Vi)과 수신 차량(Vj) 사이의 실제 각도를 나타낸다.where g i,j t and g i,j r represent the transmit antenna gain and the receive antenna gain between the transmitting vehicle (V i ) and the receiving vehicle (V j ), z is the sidelobe gain of the antenna, θ i,j t and θ i,j r represent the actual angles between the transmitting vehicle V i and the receiving vehicle V j .
송신 차량(Vi)과 수신 차량(Vj) 사이의 최적 빔 페어가 결정되면, 다수의 차량 각각의 위치 정보가 업데이트되는 시점 및 주기를 분석하여 다수의 차량의 모드와 그룹을 분류한다(S15). 상기한 바와 같이, 차량의 위치 정보는 각 차량의 위치 정보가 제1 페이즈(Phase 1)을 이용하여 수신된 시점으로부터의 시간 차에 따라 오차가 증가한다. 따라서 다수의 차량에서 가장 이전 시점에 수신된 위치 정보, 즉 가장 신선도(freshness)가 낮은 위치 정보를 갖는 차량의 위치 정보 오차 범위가 가장 크며, 신선도가 높을수록 위치 정보의 오차 범위가 작아지게 된다. 그리고 이러한 오차 범위의 크기는 도 5에서와 같이 섹터 범위의 크기로 나타나게 된다. 섹터 범위의 증가는 빔 탐색 시에 빔 폭의 증가 또는 빔 탐색 시간의 증가로 나타나며, 빔 폭의 증가는 안테나 이득 감소를 유발하여 데이터 전송 성공률을 저감시키고, 빔 탐색 시간의 증가는 스케쥴 구간에서 데이터 전송 시간의 감소를 유발하게 된다. 즉 데이터율의 감소를 초래하게 된다.When the optimal beam pair between the transmitting vehicle (V i ) and the receiving vehicle (V j ) is determined, the time and period at which the location information of each of the plurality of vehicles is updated is analyzed to classify the modes and groups of the plurality of vehicles (S15) ). As described above, in the vehicle location information, an error increases according to a time difference from when the location information of each vehicle is received using the first phase (Phase 1). Therefore, the location information received at the earliest point in the plurality of vehicles, that is, the location information error range of the vehicle having the lowest freshness location information is the largest, and the higher the freshness, the smaller the location information error range. And the size of this error range is expressed as the size of the sector range as shown in FIG. 5 . An increase in the sector range is indicated by an increase in a beam width or an increase in a beam search time during beam search. An increase in the beam width causes a decrease in antenna gain to reduce the data transmission success rate, and an increase in the beam search time results in a decrease in data transmission time in the schedule section. This results in a reduction in transmission time. That is, it causes a decrease in the data rate.
이에 본 실시예에서는 각 차량은 수집된 차량의 위치 정보의 신선도에 기초하여 액세스 확률을 설정한다. 특히 본 실시예에서는 각 차량의 위치 정보에 대한 신선도를 구분하기 위해, 각 차량의 위치 정보가 수신되어 업데이트되는 시점 및 주기에 따라 주변 다수의 차량을 모드 및 그룹으로 분류한다.Accordingly, in the present embodiment, each vehicle sets the access probability based on the freshness of the collected vehicle location information. In particular, in this embodiment, in order to classify the freshness of the location information of each vehicle, a plurality of surrounding vehicles is classified into modes and groups according to the time and period at which location information of each vehicle is received and updated.
본 실시예에서는 위치 정보를 획득한 시점이 동일한 차량들을 그룹으로 구분하고, 위치 정보를 획득하는 주기가 동일한 차량들을 모드로 구분한다.In the present embodiment, vehicles having the same location information acquisition time are divided into groups, and vehicles having the same location information acquisition period are divided into modes.
도 7은 다수의 차량에 대한 그룹 및 모드 분류를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining group and mode classification for a plurality of vehicles.
도 7에서 다수의 블록 각각은 스케쥴 구간을 나타내고, 다수의 화살표는 각 차량의 위치 정보가 업데이트되는 시점을 나타낸다.In FIG. 7 , each of a plurality of blocks indicates a schedule section, and a plurality of arrows indicates a time point at which location information of each vehicle is updated.
도 7을 살펴보면, (a)는 차량들(V1, V2)이 동일한 시점에 3개의 스케쥴링 구간 주기로 위치 정보가 업데이트되는 경우를 도시하였다. 즉 차량(V1, V2)들의 위치 정보 업데이트 시점과 주기가 동일한 경우를 나타낸다. 이 경우 차량들(V1, V2)의 위치 정보 업데이트 시점이 동일하므로 차량은 동일한 하나의 그룹으로 구분되고, 위치 정보가 업데이트되는 주기가 동일하므로 동일 모드를 갖는 것으로 볼 수 있다. 즉 (a)에서 차량들(V1, V2)은 하나의 그룹과 하나의 모드로 분류될 수 있다.Referring to FIG. 7 , (a) illustrates a case in which location information of vehicles V1 and V2 is updated at the same time in three scheduling intervals. That is, it represents a case where the location information update time and period of the vehicles V1 and V2 are the same. In this case, since the location information update timings of the vehicles V1 and V2 are the same, the vehicles are divided into the same single group, and since the location information update period is the same, it can be seen that they have the same mode. That is, in (a), the vehicles V1 and V2 may be classified into one group and one mode.
한편 (b)에서는 (a)에서와 마찬가지로 차량들(V1, V2)이 3개의 스케쥴링 구간 주기로 위치 정보가 업데이트하지만 서로 다른 시점에 위치 정보가 업데이트 된다. 위치 정보가 업데이트되는 주기가 동일하므로, 차량들(V1, V2)은 동일한 모드를 갖지만, 위치 정보가 업데이트 되는 시점이 서로 상이하므로 제1 차량(V1)과 제2 차량(V2)은 서로 다른 그룹으로 분류된다.Meanwhile, in (b), as in (a), the location information of the vehicles V1 and V2 is updated at three scheduling intervals, but the location information is updated at different times. Since the period at which the location information is updated is the same, the vehicles V1 and V2 have the same mode, but the timing at which the location information is updated is different, so that the first vehicle V1 and the second vehicle V2 have different groups classified as
그리고 (c)에서는 제1 차량(V1)과 제2 차량(V2)의 위치 정보가 업데이트되는 주기가 각각 2개의 스케쥴링 구간 주기와 3개의 스케쥴링 구간 주기로 서로 상이하므로 제1 차량(V1)과 제2 차량(V2)은 서로 상이한 모드로 분류되고, 이에 위치 정보가 업데이트되는 시점은 동일하거나 상이할 수 있다. 다만 동일한 시점에 위치 정보가 업데이트될지라도 이는 서로 상이한 주기로 인해 특정 시점에서만 업데이트 시점이 동일할 뿐 기본적으로 상이한 것으로 볼 수 있으므로, 제1 차량(V1)과 제2 차량(V2)은 서로 상이한 그룹으로 분류될 수 있다.And in (c), since the period at which the location information of the first vehicle V1 and the second vehicle V2 are updated differs from each other by two scheduling period periods and three scheduling period periods, respectively, the first vehicle V1 and the second vehicle V1 The vehicle V2 is classified into different modes, and the timing at which the location information is updated may be the same or different. However, even if the location information is updated at the same time point, the update time point is the same only at a specific time point due to a different period, and can be viewed as basically different. Therefore, the first vehicle V1 and the second vehicle V2 are grouped into different groups. can be classified.
본 실시예에서는 (a)와 같이 모든 차량이 하나의 단일 그룹과 단일 모드로 분류되는 경우를 동기식(Synchronous)이라 하고, (b)와 같이 단일 모드에 다수의 그룹으로 분류되는 경우를 세미 비동기식(Semi-Aynchronous)이라 하며, (c)와 같이 모드와 그룹이 모두 서로 다르게 분류되는 경우를 비동기식(Aynchronous)이라 한다.In this embodiment, a case in which all vehicles are classified into one single group and a single mode as shown in (a) is called synchronous, and a case in which all vehicles are classified into a plurality of groups in a single mode as shown in (b) is semi-asynchronous ( It is called semi-synchronous, and the case where both modes and groups are classified differently as in (c) is called asynchronous.
다시 도 3을 참조하면, 수신된 위치 정보에 따라 다수의 차량에 대한 모드와 그룹이 분류되면, 다수의 차량에서 수신된 위치 정보가 동기식인지 판별한다(S16). 만일 동기식인 것으로 판별되면, 모든 차량의 위치 정보가 업데이트되는 시점과 주기가 동일하므로, 각 차량에 대한 위치 정보의 신선도 또한 동일한 것으로 볼 수 있다. 따라서 모든 차량에 대한 액세스 확률(p*)을 수학식 5에 따라 균일하게 설정한다(S17).Referring back to FIG. 3 , when the modes and groups for a plurality of vehicles are classified according to the received location information, it is determined whether the location information received from the plurality of vehicles is synchronous (S16). If it is determined to be synchronous, since the time and period at which the location information of all vehicles are updated are the same, the freshness of the location information for each vehicle can also be considered to be the same. Therefore, the access probability (p * ) for all vehicles is uniformly set according to Equation 5 (S17).
여기서 P0는 기준 전력(Reference Power)이고, ρ는 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 밀도(Density of pair of vehicle)를 나타내며, β는 미리 지정된 전송 범위 상수(Transmission coverage constant)이고, Ptx 는 전송 전력(Transmission Power)을 나타낸다.where P 0 is the reference power, ρ represents the density of pair of vehicle that performs communication in the network, β is a predetermined transmission coverage constant, and P tx denotes transmission power.
그러나 동기식이 아닌 것으로 판별되면, 현재 시점을 기준으로 위치 정보의 신선도에 기초하여 그룹을 정렬한다(S18). 즉 가장 최근 위치 정보가 수신된 차량이 우선 배치되도록 차량을 분류된 그룹별로 정렬한다.However, if it is determined that it is not synchronous, the groups are sorted based on the freshness of the location information based on the current time (S18). That is, the vehicles are sorted by classified group so that the vehicle receiving the most recent location information is placed first.
그리고 다수의 차량에서 수신된 위치 정보가 세미 동기식인지 판별한다(S18).Then, it is determined whether the location information received from a plurality of vehicles is semi-synchronous (S18).
만일 세미 동기식인 것으로 판별되면, 네트워크의 차량 페어 밀도(ρ)롤 기반으로 정렬된 그룹에서 신선도 낮은 순서의 그룹으로부터 액세스 확률이 낮아지도록 조절한다. 즉 위치 정보가 가장 이전에 수신되어 신선도가 낮아 오차 범위가 큰 그룹부터 액세스 확률이 낮아지도록 조절한다. 이때 본 실시예에서는 네트워크 상의 모든 차량이 다른 대상 차량으로 전송할 데이터를 갖고 있는 가정한다.If it is determined that it is semi-synchronous, the access probability is adjusted so that the access probability from the low-order group is lowered in the group sorted based on the vehicle pair density (ρ) of the network. That is, the access probability is adjusted so that the access probability is lowered from the group in which the location information is received earlier and the error range is large due to low freshness. In this embodiment, it is assumed that all vehicles on the network have data to be transmitted to other target vehicles.
도 7의 (b)에서와 같이 차량들(V1, V2)이 하나의 모드와 2개의 그룹으로 구분되고, 제1 그룹의 차량(V1)의 위치 정보가 제2 그룹의 차량(V2)에 비해 더 최근에 수신된 경우, 즉 제1 그룹의 차량(V1)의 위치 정보의 신선도가 제2 그룹의 차량(V2)의 위치 정보의 신선도보다 높은 경우에, 제1 그룹의 차량(V1)과 제2 그룹의 차량(V2) 각각에 대한 액세스 확률(p1, p2)은 차량 페어 밀도(ρ)에 따라 수학식 6과 같이 3가지 경우로 구분되어 결정될 수 있다.As shown in (b) of FIG. 7 , the vehicles V1 and V2 are divided into one mode and two groups, and the location information of the vehicle V1 of the first group is higher than that of the vehicle V2 of the second group. The first group of vehicles V1 and the second group of vehicles V1 and the second group are more recently received, that is, when the freshness of the location information of the first group of vehicles V1 is higher than the freshness of the location information of the second group of vehicles V2. The access probabilities p1 and p2 for each of the two groups of vehicles V2 may be divided into three cases as in Equation 6 and determined according to the vehicle pair density ρ.
여기서 g1, g2 는 안테나 이득(g1 = 2π-(2π-φ1)z, g2 = 2π-(2π-φ2)z)이고, 제1 그룹의 차량(V1)의 위치 정보의 신선도가 높으므로 g2 > g1(φ1 < φ2) 인것으로 가정한다.where g 1 , g 2 is the antenna gain (g 1 = 2π-(2π-φ 1 )z, g 2 = 2π-(2π-φ 2 )z), and the position information of the vehicle V1 of the first group is Since the freshness is high, it is assumed that g2 > g1 (φ 1 < φ 2 ).
그리고 세미 비동기식에서 다수의 차량이 하나의 모드에 n개의 그룹으로 구분되는 경우로 확장되어 일반화된 경우를 고려하면, n개 그룹의 차량 각각에 대한 액세스 확률(p1, p2, …, pn)은 수학식 6을 수학식 7과 같이 일반화한 형태로 계산될 수 있다.And considering the generalized case in which a large number of vehicles are divided into n groups in one mode in semi-asynchronous mode, the access probability (p 1 , p 2 , …, p n for each of the n groups of vehicles) ) can be calculated in a generalized form of Equation 6 as in Equation 7.
여기서 gn 은 n번째 그룹의 차량의 안테나 이득(gn = 2π-(2π-φn)z)이다.where g n is the antenna gain of the vehicle of the nth group (g n = 2π-(2π-φ n )z).
수학식 7은 차량 페어 밀도(ρ)롤 기반으로 신선도 낮은 순서의 그룹으로부터 순차적으로 액세스 확률이 낮아지게 됨을 나타낸다.Equation 7 indicates that the access probability is sequentially lowered from the group in the low freshness order based on the vehicle pair density (ρ) roll.
그러나 동기식이나 세미 비동기식이 아닌 것으로 판별되면, 비동기식인 것으로 판정한다(S21). 비동기식으로 판정되면, 다수의 차량에 대해 다수의 모드와 다수의 그룹이 존재한다. 이에 분류된 각 모드별에 따라 구분된 모드별 밀도를 설정한다(S22).However, if it is determined that it is not synchronous or semi-asynchronous, it is determined that it is asynchronous (S21). If determined to be asynchronous, there are multiple modes and multiple groups for multiple vehicles. Accordingly, a density for each mode divided according to each classified mode is set (S22).
비동기식의 예로서 도 7의 (c)의 경우, 위치 정보 수신 주기에 따라 차량들(V1, V2)은 2개의 그룹으로 구분된다. 그리고 네트워크 내의 차량이 2개의 그룹으로 분류되므로 각 그룹별 차량 페어 밀도는 ρ/2라 할 수 있다. 2개의 그룹 중 제1 그룹의 차량(V1)에 대해서는 위치 정보 수신 주기 내에 2개의 스케쥴링 구간이 포함되고, 제2 그룹(V2)의 차량에 대해서는 위치 정보 수신 주기 내에 3개의 스케쥴링 구간이 포함된다. 여기서 제1 및 제2 그룹(V1, V2)의 위치 정보 수신 주기 내에 포함되는 스케줄링 구간의 개수, 즉 위치 정보 수신 간격을 각각 A 및 B라 하면, A = 2 이고, B = 3으로 표현될 수 있다.As an asynchronous example, in the case of FIG. 7C , the vehicles V1 and V2 are divided into two groups according to the location information reception period. And, since vehicles in the network are classified into two groups, the vehicle pair density for each group can be referred to as ρ/2. Among the two groups, two scheduling sections are included in the location information receiving period for the vehicle V1 of the first group among the two groups, and three scheduling sections are included in the location information receiving period for the vehicle of the second group V2. Here, if the number of scheduling intervals included in the location information reception period of the first and second groups V1 and V2, that is, the location information reception intervals are A and B, respectively, A = 2 and B = 3 have.
한편, 모드는 각 스케쥴링 구간 단위로 구분되므로, 각 스케쥴링 구간 단위에서의 모드별 차량 페어 밀도는 그룹별 차량 페어 밀도(ρ/2)를 각 그룹의 위치 정보 수신 간격(A = 2, B = 3)으로 나누어 각각 (1/A * ρ/2)와 (1/B * ρ/2)으로 계산될 수 있다. 이는 그룹별, 모드별로 구분된 차량 페어 밀도를 나타낸다.On the other hand, since the mode is divided into each scheduling section unit, the vehicle pair density for each mode in each scheduling section unit is the vehicle pair density for each group (ρ/2), and the location information reception interval (A = 2, B = 3) for each group. ) can be calculated as (1/A * ρ/2) and (1/B * ρ/2), respectively. This indicates the vehicle pair density divided by group and mode.
그리고 계산된 그룹별, 모드별로 구분된 차량 페어 밀도를 수학식 6에 대입함으로써, 비동기식에서 그룹별로 구분된 각 차량의 각 모드에서의 액세스 확률, 즉 현재 시점에서의 액세스 확률(p1, p2)를 계산할 수 있다.And by substituting the calculated vehicle pair density divided for each group and each mode into Equation 6, the access probability in each mode of each vehicle divided by group in asynchronous manner, that is, the access probability at the current time (p 1 , p 2 ) ) can be calculated.
상기에서는 다수의 차량이 2개의 그룹으로 분류된 경우에 대해 설명하였으나, 세미 비동기식에서와 마찬가지로 다수의 차량이 위치 정보를 수신하는 주기에 따라 N개의 그룹으로 분류되고, N개의 그룹 각각이 대응하는 위치 정보 수신 주기 동안 위치 정보를 수신할 수 있는 횟수를 나타내는 위치 정보 수신 간격(A1, A2, …, AN)이 A1 < A2 < … < AN 인 경우, 위치 정보를 수신하는 시점, 즉 N개의 그룹의 각 시점별 밀도를 나타내는 모드별 밀도는 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.In the above description, a case in which a plurality of vehicles are classified into two groups has been described, but as in the semi-synchronous method, the plurality of vehicles are classified into N groups according to a period in which location information is received, and each of the N groups corresponds to a location. The location information reception interval (A 1 , A 2 , …, A N ) indicating the number of times location information can be received during the information reception period is A 1 < A 2 < … When < A N , the density for each mode representing the density of each viewpoint of the N groups at the time of receiving the location information, that is, may be expressed as in Equation (8).
그리고 수학식 8에 따라 계산된 모드별 밀도를 수학식 7에 대입하여 모드별로 N개의 그룹 각각의 차량에 대한 액세스 확률(p1, p2, … pN)을 획득할 수 있다.And by substituting the density for each mode calculated according to Equation 8 into Equation 7, it is possible to obtain access probabilities (p 1 , p 2 , ... p N ) for vehicles of each of the N groups for each mode.
그리고 차량은 자신의 모드 및 그룹에 대응하는 액세스 확률(p1, p2, … pN)이 획득되면, 획득된 액세스 확률에 기초하여 6GHz 이상 밀리미터파 대역의 제2 페이즈(Phase 2)를 이용하여 통신 대상 차량으로의 액세스를 수행한다(S24). 즉 액세스 확률에 따라 데이터의 전송 여부를 결정하여 제2 페이즈(Phase 2)에서 데이터를 전송한다.And when the access probability (p 1 , p 2 , ... p N ) corresponding to its mode and group is obtained, the vehicle uses the second phase (Phase 2) of the millimeter wave band of 6 GHz or higher based on the obtained access probability to access the communication target vehicle (S24). That is, data is transmitted in the second phase (Phase 2) by determining whether to transmit data according to the access probability.
네트워크 영역 스펙트럼 효율성(Network-Wise Area Spectral Efficiency: ASE)(E)는 수학식 9에 따라 계산된다.Network-Wise Area Spectral Efficiency (ASE) (E) is calculated according to Equation (9).
여기서 pi 는 차량 페어(i)의 액세스 확률을 나타내고, τ는 타겟 SINR을 나타내며,
수학식 9에서
결과적으로 본 실시예에서는 그룹 및 모드로 분류된 다수의 차량 페어 각각이 상기한 바와 같이 위치 정보 수신 시점 및 간격에 따른 위치 정보의 신선도를 기반으로 결정된 액세스 확률(pi)에 따라 통신을 수행함으로써 수신 SINR이 타겟 SINR을 초과할 확률(τ)을 갖는 차량 페어(i)의 개수(
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 통신 장치를 나타낸다.8 shows a vehicle communication device according to an embodiment of the present invention.
도 8의 차량 통신 장치는 각 차량에 구비되며, 프로세서(110), 메모리(120) 및 통신부(130)를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 상기한 위치 정보 기반 차량 통신 방법을 수행할 수 있으며, 메모리(120)는 전송할 데이터와 획득되거나 수신된 차량 위치 정보를 저장할 수 있다. 여기서 차량 위치 정보는 획득되거나 수신된 시간이 함께 저장될 수 있다. 그리고 통신부(130)는 다른 차량 통신 장치와 통신을 수행한다. 본 실시예에서 차량 통신 장치는 상기한 바와 같이, 2페이즈 MAC를 이용하므로, 통신부(130)는 6GHz 이하 주파수 대역과 6GHz 이상의 밀리미터파 대역을 모두 이용하여 통신을 수행할 수 있다.The vehicle communication device of FIG. 8 is provided in each vehicle and may include a
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention may be implemented as a computer program stored in a medium for execution by a computer. Here, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include all computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and read dedicated memory), RAM (Random Access Memory), CD (Compact Disk)-ROM, DVD (Digital Video Disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (20)
결정된 상기 송신 섹터의 범위 내에서 데이터를 전송할 송신 빔폭을 결정하는 단계;
상기 주변 차량을 위치 정보가 수신되는 시점에 따라 적어도 하나의 그룹으로 분류하고, 위치 정보가 수신되는 주기에 따라 적어도 하나의 모드로 분류하여, 상기 주변 차량의 밀도와 분류된 그룹 및 모드별로 각 차량의 액세스 확률을 설정하는 단계; 및
결정된 액세스 확률에 따라 결정된 송신 빔폭으로 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역을 이용하여 데이터를 수신 차량으로 전송하는 단계를 포함하되,
상기 액세스 확률을 설정하는 단계는
상기 주변 차량의 위치 정보가 동일한 주기 및 시점에서 수신되는 단일 그룹 및 단일 모드를 갖는 것으로 분류되면, 모든 차량에 대한 액세스 확률을 균일하게 설정하고, 상기 주변 차량의 위치 정보가 동일한 주기로 수신되되, 서로 상이한 시점에 수신되는 단일 모드를 갖는 n개의 그룹으로 분류되면, 가장 이전 시점에 위치 정보가 수신된 그룹의 차량부터 순차적으로 액세스 확률을 낮게 설정하는 차량 통신 방법.
obtaining position information of the vehicle itself, receiving position information of surrounding vehicles including the receiving vehicle using a predetermined first frequency band, and determining a transmission sector for a direction of the receiving vehicle;
determining a transmission beamwidth for transmitting data within the determined range of the transmission sector;
Classifying the surrounding vehicles into at least one group according to a time point at which the location information is received, and classifying the surrounding vehicles into at least one mode according to a period at which location information is received, the density of the surrounding vehicles and each vehicle for each classified group and mode setting the access probability of ; and
Comprising the step of transmitting data to a receiving vehicle using a second frequency band higher than the first frequency band with a transmission beamwidth determined according to the determined access probability,
The step of setting the access probability is
When the location information of the surrounding vehicles is classified as having a single group and a single mode received at the same period and time point, the access probability for all vehicles is set uniformly, and the location information of the surrounding vehicles is received at the same period, When classified into n groups having a single mode received at different time points, a vehicle communication method for sequentially setting a low access probability starting from the vehicle of the group in which the location information was received at the earliest time point.
수학식
(여기서 p*는 액세스 확률, P0는 기준 전력, ρ는 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 밀도, β는 미리 지정된 전송 범위 상수, Ptx 는 전송 전력)
에 따라 결정되는 차량 통신 방법.
The method of claim 1, wherein when the location information of the surrounding vehicle is classified as having a single group and a single mode received at the same period and time, the access probability is
formula
(where p* is the access probability, P 0 is the reference power, ρ is the density of a pair of vehicles performing communication in the network, β is a predetermined transmission range constant, and P tx is the transmission power)
Vehicle communication method determined according to.
수학식
(여기서 (p1, p2, …, pn)는 n개 그룹의 차량 각각에 대한 액세스 확률, P0는 기준 전력, ρ는 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 밀도, β는 미리 지정된 전송 범위 상수, Ptx 는 전송 전력, gn 은 n번째 그룹의 차량의 안테나 이득(gn = 2π-(2π-φn)z), φn 은 n번째 그룹의 차량의 빔폭, z는 사이드 로브)
에 따라 결정되는 차량 통신 방법.The method according to claim 1, wherein when the location information of the surrounding vehicles is received in the same period and classified into n groups having a single mode received at different times, the access probability for each of the n groups is
formula
(where (p 1 , p 2 , …, p n ) is the access probability for each of the n groups of vehicles, P 0 is the reference power, ρ is the density of the pair of vehicles performing communication in the network, and β is the predetermined transmission range constant, P tx is the transmit power, g n is the antenna gain of the nth group of vehicles (g n = 2π-(2π-φ n )z), φ n is the beamwidth of the nth group of vehicles, z is the sidelobe )
Vehicle communication method determined according to.
상기 주변 차량의 위치 정보가 서로 상이한 주기를 갖고 수신되는 N개의 그룹으로 분류되면,
상기 액세스 확률을 설정하는 단계는
N개의 그룹 각각이 대응하는 위치 정보 수신 주기 동안 위치 정보를 수신할 수 있는 횟수를 나타내는 위치 정보 수신 간격에 따라 N개의 그룹의 각 시점별 밀도를 나타내는 모드별 밀도를 결정하는 단계; 및
상기 모드별 밀도에 따라 가장 이전 시점에 위치 정보가 수신된 그룹의 차량부터 순차적으로 낮게 액세스 확률을 결정하는 단계를 포함하는 차량 통신 방법.According to claim 1,
When the location information of the surrounding vehicles is classified into N groups that are received with different periods,
The step of setting the access probability is
determining a density for each mode indicating a density for each time point of the N groups according to a location information reception interval indicating the number of times each of the N groups can receive location information during a corresponding location information reception period; and
and determining an access probability sequentially from a vehicle of a group that received location information at the earliest point in time according to the density for each mode with a low access probability.
N개의 그룹 각각이 대응하는 위치 정보 수신 주기 동안 위치 정보를 수신할 수 있는 횟수를 나타내는 위치 정보 수신 간격(A1, A2, …, AN)(여기서 A1 < A2 < … < AN)에 기반하여 수학식
(여기서 ρ는 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 밀도)
에 따라 상기 모드별 밀도를 결정하는 하는 차량 통신 방법.The method of claim 6, wherein determining the density for each mode comprises:
Location information reception interval (A 1 , A 2 , …, A N ) indicating the number of times each of the N groups can receive location information during the corresponding location information reception period, where A 1 < A 2 < … < A N ) based on the formula
(where ρ is the density of vehicle pairs communicating in the network)
A vehicle communication method to determine the density for each mode according to the.
차량 자신의 위치 정보 오차가 반영된 오차 범위와 상기 수신 차량에 대한 위치 정보 오차가 반영된 오차 범위를 결정하는 단계; 및
차량 자신의 오차 범위와 상기 수신 차량의 오차 범위에 대해 서로 교차하는 두개의 내접선의 내각으로 상기 섹터의 폭을 결정하고, 상기 섹터의 중심은 상기 수신 차량의 위치 정보에 따른 방향으로 결정하는 단계를 포함하는 차량 통신 방법.The method of claim 1, wherein determining the sector comprises:
determining an error range in which the vehicle's own location information error is reflected and an error range in which the location information error of the receiving vehicle is reflected; and
determining the width of the sector by the interior angle of two inscribed lines intersecting each other with respect to the error range of the vehicle itself and the error range of the receiving vehicle, and determining the center of the sector in a direction according to the location information of the receiving vehicle; A vehicle communication method comprising.
상기 제1 주파수 대역을 이용하는 제1 페이즈와 상기 제2 주파수 대역을 이용하는 제2 페이즈를 포함하는 2 페이즈 MAC를 이용하여 주변 차량과 통신을 수행하며,
상기 제2 페이즈는
각각 빔 정렬 구간과 데이터 전송 구간으로 구성되는 다수의 스케쥴링 구간으로 구성되는 차량 통신 방법.The method of claim 8, wherein the vehicle communication method is
performing communication with surrounding vehicles using a two-phase MAC including a first phase using the first frequency band and a second phase using the second frequency band;
The second phase is
A vehicle communication method comprising a plurality of scheduling sections each comprising a beam alignment section and a data transmission section.
상기 수신 차량의 수신 섹터가 상기 송신 섹터와 동일한 폭으로 중심이 상기 차량 자신의 위치 정보에 따른 방향을 가지고, 상기 수신 차량의 수신 빔폭(φi r)이 상기 송신 빔폭(φi t)과 동일한 빔폭(φi t = φi r)을 가져, 상기 송신 빔폭을 수학식
(여기서 φi t 와 φi r 는 각각 송신 섹터와 수신 섹터의 폭, R은 빔폭곱(R = φi t * φi r), p는 송신 전력, T 와 τi 는 각각 스케쥴 구간의 시간과 스케쥴 구간 내의 빔 정렬 구간, N은 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 전체 개수)
에 따라 결정하는 차량 통신 방법.The method of claim 9, wherein the determining of the transmission beamwidth comprises:
The receiving sector of the receiving vehicle has the same width as the transmitting sector, the center has a direction according to the vehicle's own location information, and the receiving beam width φ i r of the receiving vehicle is the same as the transmission beam width φ i t . Having a beamwidth (φ i t = φ i r ), the transmission beamwidth is expressed by the equation
(Where φ i t and φ i r are the widths of the transmitting sector and the receiving sector, respectively, R is the beam width product (R = φ i t * φ i r ), p is the transmission power, and T and τ i are the time of the schedule section, respectively. and beam alignment section within the schedule section, N is the total number of vehicle pairs performing communication in the network)
Determined according to the vehicle communication method.
상기 프로세서는
차량 자신의 위치 정보를 획득하고, 기지정된 제1 주파수 대역을 이용하여 수신 차량을 포함한 주변 차량의 위치 정보를 수신하며, 수신 차량 방향에 대한 송신 섹터를 결정하고,
결정된 상기 송신 섹터의 범위 내에서 데이터를 전송할 송신 빔폭을 결정하며,
상기 주변 차량을 위치 정보가 수신되는 시점에 따라 적어도 하나의 그룹으로 분류하고, 위치 정보가 수신되는 주기에 따라 적어도 하나의 모드로 분류하여, 상기 주변 차량의 밀도와 분류된 그룹 및 모드별로 각 차량의 액세스 확률을 설정하고,
결정된 액세스 확률에 따라 결정된 송신 빔폭으로 상기 제1 주파수 대역보다 높은 제2 주파수 대역을 이용하여 데이터를 수신 차량으로 전송하며,
상기 프로세서는
상기 주변 차량의 위치 정보가 동일한 주기 및 시점에서 수신되는 단일 그룹 및 단일 모드를 갖는 것으로 분류되면, 모든 차량에 대한 액세스 확률을 균일하게 설정하고, 상기 주변 차량의 위치 정보가 동일한 주기로 수신되되, 서로 상이한 시점에 수신되는 단일 모드를 갖는 n개의 그룹으로 분류되면, 가장 이전 시점에 위치 정보가 수신된 그룹의 차량부터 순차적으로 액세스 확률을 낮게 설정하는 차량 통신 장치.
A processor for setting an access probability during vehicle communication, and performing data transmission according to the set access probability,
the processor
Acquire the vehicle's own location information, receive location information of surrounding vehicles including the receiving vehicle using a predetermined first frequency band, and determine a transmission sector for the direction of the receiving vehicle;
determining a transmission beamwidth for transmitting data within the determined range of the transmission sector;
Classifying the surrounding vehicles into at least one group according to a time point at which the location information is received, and classifying the surrounding vehicles into at least one mode according to a period at which location information is received, the density of the surrounding vehicles and each vehicle for each classified group and mode set the access probability of
Transmitting data to a receiving vehicle using a second frequency band higher than the first frequency band with a transmission beamwidth determined according to the determined access probability,
the processor
When the location information of the surrounding vehicles is classified as having a single group and a single mode received at the same period and time point, the access probability for all vehicles is set uniformly, and the location information of the surrounding vehicles is received at the same period, When classified into n groups having a single mode received at different time points, the vehicle communication device sequentially sets the access probability to be low starting from the vehicle of the group in which the location information was received at the earliest time point.
상기 액세스 확률을 수학식
(여기서 p*는 액세스 확률, P0는 기준 전력, ρ는 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 밀도, β는 미리 지정된 전송 범위 상수, Ptx 는 전송 전력)
에 따라 결정하는 차량 통신 장치.
The method of claim 11, wherein when the location information of the surrounding vehicle is classified as having a single group and a single mode received at the same period and time, the processor is
Equation for the access probability
(where p* is the access probability, P 0 is the reference power, ρ is the density of a pair of vehicles performing communication in the network, β is a predetermined transmission range constant, and P tx is the transmission power)
Vehicle communication device to determine according to.
상기 n개의 그룹 각각에 대한 액세스 확률은 수학식
(여기서 (p1, p2, …, pn)는 n개 그룹의 차량 각각에 대한 액세스 확률, P0는 기준 전력, ρ는 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 밀도, β는 미리 지정된 전송 범위 상수, Ptx 는 전송 전력, gn 은 n번째 그룹의 차량의 안테나 이득(gn = 2π-(2π-φn)z), φn 은 n번째 그룹의 차량의 빔폭, z는 사이드 로브)
에 따라 결정하는 차량 통신 장치.12. The method of claim 11, wherein when the location information of the surrounding vehicle is received in the same period and classified into n groups having a single mode received at different time points, the processor:
The access probability for each of the n groups is expressed by the equation
(where (p 1 , p 2 , …, p n ) is the access probability for each of the n groups of vehicles, P 0 is the reference power, ρ is the density of the pair of vehicles performing communication in the network, and β is the predetermined transmission range constant, P tx is the transmit power, g n is the antenna gain of the nth group of vehicles (g n = 2π-(2π-φ n )z), φ n is the beamwidth of the nth group of vehicles, z is the sidelobe )
Vehicle communication device to determine according to.
상기 주변 차량의 위치 정보가 서로 상이한 주기를 갖고 수신되는 N개의 그룹으로 분류되면,
상기 프로세서는
N개의 그룹 각각이 대응하는 위치 정보 수신 주기 동안 위치 정보를 수신할 수 있는 횟수를 나타내는 위치 정보 수신 간격에 따라 N개의 그룹의 각 시점별 밀도를 나타내는 모드별 밀도를 결정하고,
상기 모드별 밀도에 따라 가장 이전 시점에 위치 정보가 수신된 그룹의 차량부터 순차적으로 낮게 액세스 확률을 결정하는 차량 통신 장치.12. The method of claim 11,
When the location information of the surrounding vehicles is classified into N groups that are received with different periods,
the processor
Determining the density for each mode indicating the density at each time point of the N groups according to the location information reception interval indicating the number of times each of the N groups can receive location information during the corresponding location information reception period,
A vehicle communication device for sequentially determining a low access probability starting from a vehicle of a group in which location information is received at the earliest point in time according to the density for each mode.
상기 모드별 밀도를 N개의 그룹 각각이 대응하는 위치 정보 수신 주기 동안 위치 정보를 수신할 수 있는 횟수를 나타내는 위치 정보 수신 간격(A1, A2, …, AN)(여기서 A1 < A2 < … < AN)에 기반하여 수학식
(여기서 ρ는 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 밀도)
에 따라 결정하는 하는 차량 통신 장치.17. The method of claim 16, wherein the processor
Location information reception interval (A 1 , A 2 , ..., A N ) indicating the number of times each of the N groups can receive location information during the corresponding location information reception period for the density for each mode (where A 1 < A 2 ) Equation based on < … < A N )
(where ρ is the density of vehicle pairs communicating in the network)
The vehicle communication device to determine according to.
상기 섹터를 결정하기 이전, 차량 자신의 위치 정보 오차가 반영된 오차 범위와 상기 수신 차량에 대한 위치 정보 오차가 반영된 오차 범위를 결정하고,
차량 자신의 오차 범위와 상기 수신 차량의 오차 범위에 대해 서로 교차하는 두개의 내접선의 내각으로 상기 섹터의 폭을 결정하고, 상기 섹터의 중심은 상기 수신 차량의 위치 정보에 따른 방향으로 결정하는 차량 통신 장치.12. The method of claim 11, wherein the processor
Before determining the sector, an error range in which the vehicle's own location information error is reflected and an error range in which the location information error of the receiving vehicle is reflected is determined,
Vehicle communication in which the width of the sector is determined by the interior angle of two inscribed lines intersecting each other with respect to the error range of the vehicle itself and the error range of the receiving vehicle, and the center of the sector is determined in a direction according to the location information of the receiving vehicle Device.
상기 제1 주파수 대역을 이용하는 제1 페이즈와 상기 제2 주파수 대역을 이용하는 제2 페이즈를 포함하는 2 페이즈 MAC를 이용하여 주변 차량과 통신을 수행하며,
상기 제2 페이즈는
각각 빔 정렬 구간과 데이터 전송 구간으로 구성되는 다수의 스케쥴링 구간으로 구성되는 차량 통신 장치.19. The method of claim 18, wherein the vehicle communication device is
performing communication with surrounding vehicles using a two-phase MAC including a first phase using the first frequency band and a second phase using the second frequency band;
The second phase is
A vehicle communication device comprising a plurality of scheduling sections each comprising a beam alignment section and a data transmission section.
상기 수신 차량의 수신 섹터가 상기 송신 섹터와 동일한 폭으로 중심이 상기 차량 자신의 위치 정보에 따른 방향을 가지고, 상기 수신 차량의 수신 빔폭(φi r)이 상기 송신 빔폭(φi t)과 동일한 빔폭(φi t = φi r)을 가져, 상기 송신 빔폭을 수학식
(여기서 φi t 와 φi r 는 각각 송신 섹터와 수신 섹터의 폭, R은 빔폭곱(R = φi t * φi r), p는 송신 전력, T 와 τi 는 각각 스케쥴 구간의 시간과 스케쥴 구간 내의 빔 정렬 구간, N은 네트워크에서 통신을 수행하는 차량 페어의 전체 개수)
에 따라 결정하는 차량 통신 장치.20. The method of claim 19, wherein the processor
The receiving sector of the receiving vehicle has the same width as the transmitting sector, the center has a direction according to the vehicle's own location information, and the receiving beam width φ i r of the receiving vehicle is the same as the transmission beam width φ i t . Having a beamwidth (φ i t = φ i r ), the transmission beamwidth is expressed by the equation
(Where φ i t and φ i r are the widths of the transmitting sector and the receiving sector, respectively, R is the beam width product (R = φ i t * φ i r ), p is the transmission power, and T and τ i are the time of the schedule section, respectively. and beam alignment section within the schedule section, N is the total number of vehicle pairs performing communication in the network)
Vehicle communication device to determine according to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210087833A KR102425933B1 (en) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | Location Information-Based Vehicle Communication Method and Device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210087833A KR102425933B1 (en) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | Location Information-Based Vehicle Communication Method and Device |
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|---|---|
| KR102425933B1 true KR102425933B1 (en) | 2022-07-27 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102425933B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115884133A (en) * | 2022-12-08 | 2023-03-31 | 清华大学 | Method and system for realizing multi-antenna workshop communication beam forming |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3553966A1 (en) * | 2018-04-11 | 2019-10-16 | Technische Universität Darmstadt | Beam pattern selection for vehicular communication using machine learning |
| KR102246457B1 (en) | 2020-02-19 | 2021-04-30 | 군산대학교 산학협력단 | Method and apparatus for communication between vehicles |
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2021
- 2021-07-05 KR KR1020210087833A patent/KR102425933B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3553966A1 (en) * | 2018-04-11 | 2019-10-16 | Technische Universität Darmstadt | Beam pattern selection for vehicular communication using machine learning |
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Cited By (1)
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| CN115884133A (en) * | 2022-12-08 | 2023-03-31 | 清华大学 | Method and system for realizing multi-antenna workshop communication beam forming |
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