KR-102960002-B1 - COMMUNICATION SYSTEM FOR VEHICLE-TO-VEHICLE COMMUNICATION AND ROAD SIDE UNIT ARRANGEMENT METHOD THEREFOR

Abstract

본 발명은 차량간 통신을 위한 통신 시스템에 대한 것으로, 통신 시스템은 GNSS(Global Navigation Satellite System) 음영지역을 형성하는 구조물에 배치되는 N(N은 복수인 자연수)개의 GNSS 리피터; 및 상기 GNSS 리피터와 접속되는 복수의 노변 기지국을 포함한다. 이때, 노변 기지국들은 N개의 그룹으로 분할되고, 각 그룹에 상기 GNSS 리피터가 각각 통신 연결되고, 제 L (L 은 1 이상 N 이하의 자연수) GNSS 리피터와 접속되는 제 L 그룹에 속한 노변 기지국과 제 M (M 은 1 이상 N 이하이면서 L과 다른 자연수) GNSS 리피터와 접속되는 제 M 그룹에 속한 노변 기지국의 시간 동기 차이가 임계값을 초과하지 않도록 설정된다. 이때, 시간 동기 차이는 각 그룹의 리피터가 수신한 위성 신호가 각 노변 기지국으로 전달되기까지 소요되는 시간의 차이에 기초하여 산출되는 것이다.

Inventors

• 박성수
• 고경준
• 이동진
• 변일무
• 안우진
• 김영주
• 윤용기
• 정락교

Assignees

• 한국철도기술연구원

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20221019

Priority Date

20220902

Claims (13)

1. 차량간 통신을 위한 통신 시스템에 있어서, GNSS(Global Navigation Satellite System) 음영지역을 형성하는 구조물에 배치되는 N(N은 복수인 자연수)개의 GNSS 리피터; 및 상기 GNSS 리피터와 접속되는 복수의 노변 기지국들을 포함하되, 상기 노변 기지국들은 N개의 그룹으로 분할되고, 각 그룹에 상기 GNSS 리피터가 각각 통신 연결되고, 제 L (L 은 1 이상 N 이하의 자연수) GNSS 리피터는 상기 구조물의 일측에 배치되고, 제 M (M 은 1 이상 N 이하이면서 L과 다른 자연수) GNSS 리피터는 상기 구조물의 타측에 배치되고, 상기 제 L GNSS 리피터와 접속되는 제 L 그룹에 속한 노변 기지국과 상기 제 M GNSS 리피터와 접속되는 제 M 그룹에 속한 노변 기지국의 시간 동기 차이가 임계값을 초과하지 않도록 설정된 것이되, 상기 시간 동기 차이는 각 그룹의 리피터가 수신한 위성 신호가 각 노변 기지국으로 전달되기까지 소요되는 시간의 차이에 기초하여 산출되는 것이되, 상기 구조물의 일측에 제 1 GNSS 리피터 및 제 3 GNSS 리피터가 설치되고, 상기 구조물의 타측에 제 2 GNSS 리피터 및 제 4 GNSS 리피터가 설치되고, 상기 제 1 GNSS 리피터에 접속되는 제 1 그룹의 노변 기지국과 상기 제 3 GNSS 리피터에 접속되는 제 3 그룹의 노변 기지국은 상기 구조물의 일측에서 제 1 방향을 따라 서로 교번하여 배치되고, 상기 제 2 GNSS 리피터에 접속되는 제 2 그룹의 노변 기지국과 상기 제 4 GNSS 리피터에 접속되는 제 4 그룹의 노변 기지국은 상기 구조물의 타측에서 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향을 따라 서로 교번하여 배치되는 것인, 통신 시스템.
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7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 그룹의 노변 기지국과 상기 제 3 그룹의 노변 기지국 중 상기 구조물의 일측에서 가장 멀리 위치한 노변 기지국과, 상기 제 2 그룹의 노변 기지국과 상기 제 4 그룹의 노변 기지국 중 상기 구조물의 타측에서 가장 멀리 위치한 노변 기지국 사이의 시간 동기 차이가 임계값을 초과하지 않도록 설정되는 것인, 통신 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 노변 기지국과 차량 단말기는 위성 신호를 기초로 동기화되고, 통신 연결되는 것인, 통신 시스템.
9. 통신 시스템을 위한 노변 기지국 배치 방법에 있어서, GNSS 음영지역을 연속적으로 형성하면서, 일방향으로 소정 거리만큼 연장되는 구조물의 일측과 타측에 N(N은 복수인 자연수)개의 GNSS 리피터가 각각 분할되어 배치되는 조건에 대한 정보를 수신하는 단계; 복수의 노변 기지국을 N 개의 그룹으로 분할하고, 각 그룹의 노변 기지국을 각 GNSS 리피터에 할당시키는 단계; 각 GNSS 리피터에 할당된 각 그룹의 노변 기지국의 위치를 설정하는 단계를 포함하되, 상기 노변 기지국의 위치를 설정하는 단계는, 상기 구조물의 일측에 배치되는 제 L (L 은 1 이상 N 이하의 자연수) GNSS 리피터와 접속되는 제 L 그룹에 속한 노변 기지국과 상기 구조물의 타측에 배치되는 제 M (M 은 1 이상 N 이하이면서 L과 다른 자연수) GNSS 리피터와 접속되는 제 M 그룹에 속한 노변 기지국의 시간 동기 차이가 임계값을 초과하지 않도록 설정되며, 상기 시간 동기 차이는 각 그룹의 리피터가 수신한 위성 신호가 각 노변 기지국으로 전달되기까지 소요되는 시간의 차이에 기초하여 산출되는 것이되, 상기 구조물의 일측에 제 1 GNSS 리피터 및 제 3 GNSS 리피터가 설치되고, 상기 구조물의 타측에 제 2 GNSS 리피터 및 제 4 GNSS 리피터가 설치되고, 상기 제 1 GNSS 리피터에 접속되는 제 1 그룹의 노변 기지국과 상기 제 3 GNSS 리피터에 접속되는 제 3 그룹의 노변 기지국은 상기 구조물의 일측에서 제 1 방향을 따라 서로 교번하여 배치되고, 상기 제 2 GNSS 리피터에 접속되는 제 2 그룹의 노변 기지국과 상기 제 4 GNSS 리피터에 접속되는 제 4 그룹의 노변 기지국은 상기 구조물의 타측에서 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향을 따라 서로 교번하여 배치되는 것이고, 상기 노변 기지국의 위치를 설정하는 단계는, 상기 제 1 그룹의 노변 기지국과 상기 제 3 그룹의 노변 기지국 중 상기 구조물의 일측에서 가장 멀리 위치한 노변 기지국과, 상기 제 2 그룹의 노변 기지국과 상기 제 4 그룹의 노변 기지국 중 상기 구조물의 타측에서 가장 멀리 위치한 노변 기지국 사이의 시간 동기 차이가 임계값을 초과하지 않도록 설정하는 것인, 노변 기지국 배치 방법.
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Description

차량간 통신을 위한 통신 시스템 및 이를 위한 노변 기지국 배치 방법 {COMMUNICATION SYSTEM FOR VEHICLE-TO-VEHICLE COMMUNICATION AND ROAD SIDE UNIT ARRANGEMENT METHOD THEREFOR} 본 발명의 V2X(Vehicle-to-X; Vehicle-to-Everything)와 같은 차량간 통신을 위한 통신 시스템 및 이를 위한 노변 기지국 배치 방법에 관한 것이다. V2X(Vehicle-to-X; Vehicle-to-Everything) 통신은 차량이 도로 인프라, 다른 차량, 휴대단말, 또는 네트워크와 통신하면서 교통상황 등의 정보를 교환하거나 공유하는 통신방식을 의미한다. V2X 통신은 차량과 도로 인프라 사이의 통신을 의미하는 V2I(Vehicle-to-Infrastructure), 차량과 다른 차량과의 통신을 의미하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 개인에 의해 휴대되는 단말 간의 통신을 의미하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), 차량과 네트워크와의 통신을 의미하는 V2N(Vehicle-to-Network)을 포함할 수 있다. V2X 통신을 수행하는 단말(UE; User Equipment, 이하 V2X 단말) 중 차량에 위치하는 단말을 차량 단말기(OBU; On-Board Unit)라고 하며, 도로 인프라에 위치하는 단말을 노변 기지국(RSU; Road-Side Unit)이라고 한다. V2X 단말은 이동통신 기지국(eNodeB 또는 gNodeB, 이하 본 발명에서는 줄여서 eNB 또는 gNB 라고 칭하기로 함) 또는 다른 V2X 단말로부터의 시간 참조(time reference)에 따라 동기화를 수행하는 것에 추가로, GNSS(Global Navigation Satellite System) 또는 GNSS와 동등한(equivalent) 장치(이하, GNSS-equivalent 장치)에 의해 동기화를 수행할 수 있다. V2X 단말이 이동통신 기지국(eNB 또는 gNB)의 커버리지 밖에 위치하거나, 이동통신 기지국(eNB 또는 gNB)으로부터 시간 참조에 따라 동기화를 수행하는 기능을 지원하지 않을 경우, V2X 단말은 GNSS 또는 다른 V2X 단말로부터의 시간 참조에 따라 동기화를 수행하여야 한다. 도 1은 종래 기술에 따른 V2X 단말의 GNSS 기반 동기화 방법을 나타낸 개념도이다. 도 1을 참조하면, 노변 기지국(RSU) 또는 차량 단말기(OBU)는 GNSS 위성 신호를 기반으로 V2X 통신을 위한 주파수 동기화 및/또는 시간 동기화를 수행할 수 있다. 또한, V2X 단말은 GNSS 위성 신호를 수신하기 위한 GNSS 안테나와 V2X 통신(송신 및/또는 수신)을 위한 V2X 안테나를 포함할 수 있다. 노변 기지국(RSU) 또는 차량 단말기(OBU)는 GNSS에 의해 동기화를 수행하고, 인접한 V2X 단말과 V2V 및/또는 V2I 통신을 수행한다. 이러한 시스템 구조에서, GNSS 음영지역이 발생하는 경우, 그 통신 방법에 차이가 발생할 수 있다. 도 2는GNSS 음영지역(GNSS Blocked Area)이 없는 환경에서 종래 기술에 따른 차량 단말기(OBU)와 노변 기지국(RSU) 사이의 V2V 및 V2I 통신을 나타낸 개념도이다. 도 2를 참조하면, 노변 기지국(RSU1, RSU2, ... RSU6)과 차량 단말기(OBU1, OBU2, ... OBU10)는 GNSS에 의해 동기화를 수행하고, 인접한 V2X 단말과 V2V 및/또는 V2I 통신을 수행한다. 도 3은 GNSS 음영지역이 있는 환경에서 종래 기술에 따른 차량 단말기(OBU)와 노변 기지국(RSU) 사이의 V2V 및 V2I 통신을 나타낸 개념도이다. 도 3을 참조하면, GNSS 수신지역에 위치하는 노변 기지국(RSU1, RSU2, RSU3, RSU5, RSU6)과 차량 단말기(OBU1, OBU4, OBU5, OBU6, OBU9, OBU10)는 GNSS에 의해 동기화를 수행하고, 인접한 V2X 단말과 V2V 및/또는 V2I 통신을 수행한다. GNSS 음영지역에 위치하는 노변 기지국(RSU4)과 차량 단말기(OBU2, OBU3, OBU7, OBU8)는 GNSS에 의해 동기화된 다른 V2X 단말(RSU1, RSU2, OBU1, OBU4, OBU5, OBU6, OBU9)로부터의 시간 참조에 따라 동기화를 수행하고, 인접한 V2X 단말과 V2V 및/또는 V2I 통신을 수행한다. 도 3의 예시에서 V2X 단말이 1개 이상의 여러 V2X 단말로부터 시간 참조를 수신하는 경우, 우선순위에 따라 특정 V2X 단말로부터의 시간 참조만 선택적으로 활용하여 동기화를 수행하거나, 여러 V2X 단말로부터의 시간 참조에 대하여 사전에 정해진 기준에 따라 가중치(weight)를 부여하고, 가중 합(weighted sum) 방식으로 동기화를 수행할 수도 있다. 다만, 터널/지하 등의 음영지역이 연속적으로 이어지는 환경에서는 동기화를 위한 새로운 접근 방법이 필요하다. 도 4는 터널/지하 등 GNSS 음영지역(GNSS Blocked Area)이 연속적으로 이어지는 환경에서 종래의 차량 단말기(OBU)와 노변 기지국(RSU) 사이의 V2V 및 V2I 통신을 나타낸 개념도이다. 도 4를 참조하면, GNSS 수신지역에 위치하는 노변 기지국(RSU1, RSU6)과 차량 단말기(OBU1, OBU10)는 GNSS에 의해 동기화를 수행하고, 인접한 V2X 단말과 V2V 및/또는 V2I 통신을 수행한다. GNSS 음영지역에 위치하는 노변 기지국(RSU2, RSU3, RSU4, RSU5)은 GNSS 리피터(Repeater)를 통해 GNSS 위성 신호를 수신하여 동기화를 수행하고, 인접한 V2X 단말과 V2I 통신을 수행한다. GNSS 음영지역에 위치하는 차량 단말기(OBU2, OBU3, OBU4, OBU5, OBU6, OBU7, OBU8, OBU9)는 GNSS 위성 신호에 동기화된 노변 기지국(RSU2, RSU3, RSU4, RSU5)으로부터의 시간 참조에 따라 동기화를 수행하고, 인접한 V2X 단말과 V2V 및/또는 V2I 통신을 수행한다. 예를들어, OBU2는 인접한 RSU2 및 OBU1로부터의 시간 참조에 따라 동기화를 수행하고, OBU4는 인접한 RSU2 및 RSU3으로부터의 시간 참조에 따라 동기화를 수행한다. 그러나, GNSS 음영지역에 위치하는 노변 기지국이 GNSS 리피터를 통해 GNSS 위성 신호를 수신하여 시간 및/또는 주파수 동기화를 수행하는 경우, GNSS 리피터의 GNSS 수신 안테나로 수신된 위성 신호가 노변 기지국까지 전달되는 과정에서 발생하는 지연시간에 의해 노변 기지국에서 동기화 오차가 발생할 수 있다. GNSS 음영지역에 위치하는 차량 단말기가 노변 기지국으로부터의 시간 참조에 따라 동기화를 수행할 경우, 노변 기지국의 동기화 오차로 인해 차량 단말기에서도 동기화 오차가 발생할 수 있다. 이때, V2X 단말 간의 시간 동기 차이의 절대값이 임계값(T)을 초과하는 경우, V2X 단말 간 V2V 또는 V2I 통신 성능이 열화되거나 통신이 불가능해질 수 있다. 이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해, 본 발명에서는 GNSS 리피터의 GNSS 수신 안테나로 수신된 위성 신호가 노변 기지국까지 전달되는 과정에서 발생하는 지연시간으로 인한 노변 기지국 및 차량 단말기의 동기화 오차를 최소화할 수 있는 새로운 방법을 제안하고자 한다. 도 1은 종래 기술에 따른 V2X 단말의 GNSS 기반 동기화 방법을 나타낸 개념도이다. 도 2는GNSS 음영지역(GNSS Blocked Area)이 없는 환경에서 종래 기술에 따른 차량 단말기(OBU)와 노변 기지국(RSU) 사이의 V2V 및 V2I 통신을 나타낸 개념도이다. 도 3은 GNSS 음영지역이 있는 환경에서 종래 기술에 따른 차량 단말기(OBU)와 노변 기지국(RSU) 사이의 V2V 및 V2I 통신을 나타낸 개념도이다. 도 4는 터널/지하 등 GNSS 음영지역(GNSS Blocked Area)이 연속적으로 이어지는 환경에서 종래의 차량 단말기(OBU)와 노변 기지국(RSU) 사이의 V2V 및 V2I 통신을 나타낸 개념도이다. 도 5는 GNSS 음영지역이 연속적으로 이어지는 환경에서 1개의 GNSS 리피터를 이용한 노변 기지국(RSU) 동기화를 나타낸 개념도이다. 도 6은 터널 등 GNSS 음영지역이 연속적으로 이어지는 환경에서 2개의 GNSS 리피터를 이용한 노변 기지국(RSU) 동기화를 나타낸 개념도이다. 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량간 통신 시스템을 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노변 기지국 배치 방법을 도시한 순서도이다. 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 명세서에 있어서 '시스템'이란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. 한편, '유닛'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, '유닛'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는