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WO2020122266A1 - 차량에 탑재되는 안테나 시스템 - Google Patents

차량에 탑재되는 안테나 시스템 Download PDF

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Publication number
WO2020122266A1
WO2020122266A1 PCT/KR2018/015631 KR2018015631W WO2020122266A1 WO 2020122266 A1 WO2020122266 A1 WO 2020122266A1 KR 2018015631 W KR2018015631 W KR 2018015631W WO 2020122266 A1 WO2020122266 A1 WO 2020122266A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
vehicle
antenna system
disposed
substrate
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/015631
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김용곤
손창우
전철수
정선인
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to CN201880100113.5A priority Critical patent/CN113196566B/zh
Priority to PCT/KR2018/015631 priority patent/WO2020122266A1/ko
Priority to EP18942908.7A priority patent/EP3896787A4/en
Priority to US17/312,800 priority patent/US11990672B2/en
Priority to KR1020217015263A priority patent/KR102578394B1/ko
Priority to US16/423,827 priority patent/US10910703B2/en
Publication of WO2020122266A1 publication Critical patent/WO2020122266A1/ko
Priority to US17/344,546 priority patent/US12062840B2/en

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
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    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • 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 present invention relates to an antenna system mounted on a vehicle. More specifically, it relates to an antenna system mounted on a vehicle to transmit and receive a plurality of communication signals to provide a communication service.
  • Terminals can be divided into mobile terminals (mobile/portable terminals) and stationary terminals depending on whether they are mobile. Again, the mobile terminal may be divided into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether the user can carry it directly.
  • the functions of mobile terminals are diversifying. For example, there are functions for data and voice communication, photo and video shooting through a camera, voice recording, music file playback through a speaker system, and image or video output on the display.
  • an electronic game play function is added or a multimedia player function is performed.
  • recent mobile terminals can receive multicast signals that provide visual content such as broadcast and video or television programs.
  • such a terminal is a multimedia player type having multiple functions such as taking a picture or a video, playing a music or video file, receiving a game, or broadcasting. Is being implemented.
  • 5G communication service which is a next generation communication service, as well as existing communication services such as LTE (Long Term Evolution).
  • One object of the present invention is to provide an antenna arrangement structure in which a mutual interference characteristic is reduced and an arrangement size is optimized in a planar vehicle antenna capable of providing not only an existing mobile communication service but also a next generation communication service.
  • an object of the present invention is to provide a plurality of antennas providing a plurality of communication services in a vehicle antenna system, a shark-shaped structure and an antenna arrangement structure in a telematics-shaped structure.
  • An antenna system mounted on a vehicle includes: a first antenna system in which a plurality of first antenna elements disposed in a structure mounted on a vehicle performs a multi-input multi-output (MIMO); And a second antenna system in which a plurality of second antenna elements attached to side surfaces of the polyhedron disposed in the structure performs beamforming, wherein the plurality of first antenna elements disposed in front and rear of the polyhedron, It is formed on a substrate erected at a predetermined angle to the structure, in a flat vehicle antenna having an LTE antenna system and a 5G antenna system, to provide an antenna arrangement structure with optimized isolation characteristics between antenna elements. Can be.
  • MIMO multi-input multi-output
  • the structure may be formed of a radome in the shape of a shark fin.
  • the plurality of second antenna elements may include first to fourth array antennas attached to four sides of the polyhedron. At this time, the first to fourth array antennas may operate to transmit or receive a second signal in a 5th generation (5G) communication system.
  • 5G 5th generation
  • the first side and the second side of the polyhedron may be formed to be spaced apart at a first angle, which is a constant angle to the left and right, based on a point of a symmetry line of the bottom surface of the structure have.
  • the third side and the fourth side of the polyhedron may be formed to be spaced apart at a second angle that is a certain angle to the left and right based on the other point of the symmetry line.
  • the first to fourth array antennas may be disposed on the first to fourth sides.
  • a first boundary surface may be formed between the first side surface and the second side surface, and a second boundary surface may be formed between the third side surface and the fourth side surface.
  • the width of the first boundary surface is wider than the width of the first substrate standing perpendicular to the structure in front of the polyhedron, and the width of the second boundary surface is of the second substrate standing perpendicular to the structure behind the polyhedron. It can be set wider than the width.
  • the first angle is determined in consideration of interference with a first LTE antenna attached to the first substrate, and the second angle is interference with a second LTE antenna attached to the second substrate. It can be determined taking into account.
  • the first LTE antenna and the polyhedron may further include a satellite broadcasting (DMB) antenna attached to a third substrate erected perpendicular to the structure.
  • DMB satellite broadcasting
  • the second LTE antenna may further include an antenna for FM reception attached to a fourth substrate erected perpendicular to the structure.
  • a GPS antenna may be disposed in front of the satellite broadcasting (DMB) antenna.
  • the GPS antenna may be a patch antenna printed on a substrate disposed on the bottom surface of the structure.
  • a plurality of third antenna elements spaced apart by a predetermined distance from the four sides of the polyhedron, each disposed on a plurality of substrates vertical to the structure may be further included.
  • the plurality of second antenna elements are first to fourth array antennas operating in a millimeter wave (mmWave) band.
  • the plurality of third antenna elements may be composed of first to fourth Sub6 antennas operating in a Sub6 band of 6 GHz or less.
  • the first to fourth Sub6 antennas may transmit or receive the first signal of the first communication system, which is the LTE communication system, in the first frequency band. Further, the first to fourth Sub6 antennas may transmit or receive a second signal in a second communication system, which is a 5G communication system, in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the plurality of substrates on which the first to fourth Sub6 antennas are disposed may have an outermost surface disposed within the bottom surface of the structure, and may be disposed within the structure having a shark pin shape.
  • An antenna system mounted on a vehicle includes: a first antenna system configured to transmit or receive a first signal by a first antenna element disposed in a first structure mounted on a vehicle; And a second antenna system configured to transmit or receive a second signal by a plurality of second antenna elements disposed in a second structure separately from the first structure, wherein the plurality of first antenna elements disposed are the first It is formed on a substrate erected at a certain angle within the structure.
  • the first structure is formed of a shark fin (shark fin) radome (radome)
  • the second structure may be provided with a fastening portion to which the shark pin-shaped radome can be attached.
  • the first to fourth array antennas which are the plurality of second antenna elements, may be disposed in a flat structure of the second structure. At this time, the first to fourth array antennas may operate to transmit or receive the second signal through beamforming in a 5th generation (5G) communication system.
  • 5G 5th generation
  • the first substrate and the second substrate on which the first antenna element and the second antenna element are printed may be disposed perpendicular to the bottom surface of the first structure in the first structure. At this time, the width of the first structure may be minimized because the first substrate and the second substrate are disposed in the longitudinal direction of the structure.
  • a satellite broadcasting (DMB) antenna attached to a third substrate vertically mounted to the first structure behind the first antenna element; And an FM receiving antenna attached to a fourth substrate vertically mounted to the first structure behind the satellite broadcasting (DMB) antenna.
  • DMB satellite broadcasting
  • a GPS antenna may be disposed in front of the satellite broadcasting (DMB) antenna.
  • the GPS antenna may be a patch antenna printed on a substrate disposed on the bottom surface of the first structure.
  • the shark-shaped radome a base radome (base radome) that is fastened to the bottom surface of the first structure; And it is formed integrally with the base radome, it may include a curved shape (curved shape) upper radome to accommodate the polyhedral structure.
  • the center portion may further include a flat portion configured in a flat shape.
  • an optimized antenna placement structure that properly utilizes a shark-shaped structure and a telematics-type structure is provided It has the advantage of being able to.
  • FIG. 1 is a mobile terminal including an antenna system mounted in a vehicle in connection with the present invention, showing a structure in which the antenna system can be mounted in a vehicle.
  • FIG. 2 is a block diagram referred to for describing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows a detailed configuration of an antenna system including a communication module and an antenna module according to the present invention.
  • 4A to 4C show an internal structure diagram of an antenna system mounted in a vehicle according to the present invention.
  • 5A to 5C illustrate an antenna system and a radome structure according to various embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates an antenna system mounted in a vehicle including a plurality of structures according to another embodiment of the present invention.
  • the mobile terminal described in this specification may include a mobile terminal mounted on a vehicle.
  • the mobile terminal may be a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistants (PDA), a portable multimedia player (PMP), which may be used in a vehicle in some cases.
  • PDA personal digital assistants
  • PMP portable multimedia player
  • Navigation slate PC, tablet PC, ultrabook, wearable device, e.g., watch-type terminal (smartwatch), glass-type terminal (smart glass), HMD (head) mounted display)).
  • the mobile terminal referred to in this specification mainly refers to a vehicle terminal implemented by an antenna system mounted on a vehicle, but may include a mobile terminal (electronic device) that is disposed inside a vehicle or owned by a user on a vehicle. have.
  • FIG. 1 is a mobile terminal including an antenna system mounted in a vehicle in connection with the present invention, showing a structure in which the antenna system can be mounted in a vehicle.
  • FIG. 1(a) shows a shape in which the antenna system 1000 is mounted on a vehicle roof.
  • FIG. 1B illustrates a structure in which the antenna system 1000 is mounted in the roof of a vehicle.
  • an existing Shark Fin antenna is replaced with a flat antenna of a non-protruding shape.
  • the present invention intends to propose an antenna in which a 5G (5G) LTE antenna and a 5G millimeter wave (mmWave) antenna are integrated in consideration of the 5G (5G) communication since 2020 along with the provision of an existing mobile communication service (LTE).
  • the LTE antenna may be an LTE 4 x 4 MIMO (Multi-Input Multi-Output) antenna.
  • the present invention proposes a package type antenna for enhancing durability by impact of a patch antenna mounted therein.
  • the antenna system 1000 is composed of a structure made of a hexahedron, it is disposed on the roof (roof) of the vehicle.
  • a radome 2000a for protecting the antenna system 1000 from external impact when driving in an external environment and a vehicle may surround the antenna system 1000.
  • the radome 2000a may be made of a dielectric material through which a radio wave signal transmitted/received between the antenna system 1000 and a base station can be transmitted.
  • the antenna system 1000 is disposed in a roof structure of a vehicle, and at least a portion of the roof structure may be configured to be made of a non-metal. At this time, at least a part of the roof structure 2000b of the vehicle is made of a non-metal, and may be made of a dielectric material through which a radio signal transmitted/received between the antenna system 1000 and a base station can be transmitted.
  • the antenna system 1000 may be installed on the front or rear of the vehicle depending on the application in addition to the roof structure of the vehicle.
  • FIG. 2 is a block diagram referred to for describing a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 100 may include a wheel rotated by a power source and a steering input device 510 for adjusting the traveling direction of the vehicle 100.
  • the vehicle 100 may be an autonomous vehicle.
  • the vehicle 100 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode (capital driving mode) based on a user input.
  • the vehicle 100 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or the autonomous driving mode to the manual mode based on the received user input through the user interface device 200.
  • the vehicle 100 may be switched to an autonomous driving mode or a manual mode based on driving situation information.
  • the driving situation information may be generated based on object information provided by the object detection device 300.
  • the vehicle 100 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode or from the autonomous driving mode to the manual mode based on the driving situation information generated by the object detection device 300.
  • the vehicle 100 may be switched from the manual mode to the autonomous driving mode, or may be switched from the autonomous driving mode to the manual mode based on the driving situation information received through the communication device 400.
  • the vehicle 100 may be switched from a manual mode to an autonomous driving mode based on information, data, and signals provided from an external device, or may be switched from an autonomous driving mode to a manual mode.
  • the autonomous driving vehicle 100 may be operated based on the driving system 700.
  • the autonomous vehicle 100 may be driven based on information, data, or signals generated by the driving system 710, the exit system 740, and the parking system 750.
  • the autonomous vehicle 100 may receive a user input for driving through the driving manipulation device 500.
  • the vehicle 100 may be driven based on a user input received through the driving manipulation apparatus 500.
  • the full-length direction L is a direction that is a reference for measuring the full-length of the vehicle 100
  • the full-width direction W is a direction that is a reference for the full-width measurement of the vehicle 100
  • the front direction H is the vehicle It may mean a direction that is a reference for measuring the height of the (100).
  • the vehicle 100 includes a user interface device 200, an object detection device 300, a communication device 400, a driving operation device 500, a vehicle driving device 600, and a driving system 700, a navigation system 770, a sensing unit 120, an interface unit 130, a memory 140, a control unit 170, and a power supply unit 190.
  • the vehicle 100 may further include other components in addition to the components described in this specification, or may not include some of the components described.
  • the user interface device 200 is a device for communication between the vehicle 100 and a user.
  • the user interface device 200 may receive user input and provide information generated in the vehicle 100 to the user.
  • the vehicle 100 may implement User Interfaces (UI) or User Experience (UX) through the user interface device 200.
  • UI User Interfaces
  • UX User Experience
  • the object detection device 300 is a device for detecting an object located outside the vehicle 100.
  • the object may be various objects related to the operation of the vehicle 100.
  • the object may be classified into a moving object and a fixed object.
  • the moving object may be a concept including other vehicles and pedestrians.
  • the fixed object may be a concept including traffic signals, roads, and structures.
  • the object detection device 300 may include a camera 310, a radar 320, a lidar 330, an ultrasonic sensor 340, an infrared sensor 350, and a processor 370.
  • the object detection apparatus 300 may further include other components in addition to the components described, or may not include some of the components described.
  • the camera 310 may be located at an appropriate location outside the vehicle in order to acquire an image outside the vehicle.
  • the camera 310 may be a mono camera, a stereo camera 310a, an AVM (Around View Monitoring) camera 310b, or a 360 degree camera.
  • the camera 310 may be disposed close to the front windshield, in the interior of the vehicle, to obtain an image in front of the vehicle.
  • the camera 310 may be disposed around the front bumper or radiator grille.
  • the camera 310 may be disposed close to the rear glass, in the interior of the vehicle, in order to acquire an image behind the vehicle.
  • the camera 310 may be disposed around the rear bumper, trunk, or tail gate.
  • the camera 310 may be disposed close to at least one of the side windows in the interior of the vehicle in order to acquire an image of the vehicle side.
  • the camera 310 may be disposed around a side mirror, fender, or door.
  • the camera 310 may provide the obtained image to the processor 370.
  • the radar 320 may include an electromagnetic wave transmitting unit and a receiving unit.
  • the radar 320 may be implemented in a pulse radar method or a continuous wave radar method in accordance with the principle of radio wave launch.
  • the radar 320 may be implemented by a FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) method or a FSK (Frequency Shift Keyong) method according to a signal waveform among continuous wave radar methods.
  • FMCW Frequency Modulated Continuous Wave
  • FSK Frequency Shift Keyong
  • the radar 320 detects an object based on a time-of-flight (TOF) method or a phase-shift method via electromagnetic waves, the position of the detected object, the distance from the detected object, and a relative speed Can be detected.
  • TOF time-of-flight
  • phase-shift method via electromagnetic waves, the position of the detected object, the distance from the detected object, and a relative speed Can be detected.
  • the radar 320 may be disposed at an appropriate location outside the vehicle to detect objects located in the front, rear, or side of the vehicle.
  • the lidar 330 may include a laser transmitter and a receiver.
  • the lidar 330 may be implemented by a time of flight (TOF) method or a phase-shift method.
  • TOF time of flight
  • the lidar 330 may be implemented in a driving type or a non-driving type.
  • the lidar 330 When implemented in a driving type, the lidar 330 is rotated by a motor and can detect objects around the vehicle 100.
  • the rider 330 may detect an object located within a predetermined range based on the vehicle 100 by optical steering.
  • the vehicle 100 may include a plurality of non-driven lidars 330.
  • the lidar 330 detects an object based on a time of flight (TOF) method or a phase-shift method using laser light, and the position of the detected object, the distance to the detected object, and Relative speed can be detected.
  • TOF time of flight
  • phase-shift method using laser light
  • the lidar 330 may be disposed at an appropriate location outside the vehicle in order to detect objects located in the front, rear, or side of the vehicle.
  • the ultrasonic sensor 340 may include an ultrasonic transmitter and a receiver.
  • the ultrasonic sensor 340 may detect an object based on ultrasonic waves and detect a position of the detected object, a distance from the detected object, and a relative speed.
  • the ultrasonic sensor 340 may be disposed at an appropriate location outside the vehicle in order to sense an object located in front, rear, or side of the vehicle.
  • the infrared sensor 350 may include an infrared transmitter and a receiver.
  • the infrared sensor 340 may detect an object based on infrared light, and detect a position of the detected object, a distance from the detected object, and a relative speed.
  • the infrared sensor 350 may be disposed at an appropriate location outside the vehicle in order to sense an object located in front, rear, or side of the vehicle.
  • the processor 370 may control the overall operation of each unit of the object detection device 300.
  • the processor 370 may detect and track an object based on the acquired image.
  • the processor 370 may perform operations such as calculating the distance to the object and calculating the relative speed with the object through an image processing algorithm.
  • the processor 370 may detect and track the object based on the reflected electromagnetic wave from which the transmitted electromagnetic wave is reflected and returned.
  • the processor 370 may perform operations such as calculating a distance from the object and calculating a relative speed with the object based on electromagnetic waves.
  • the processor 370 may detect and track the object based on the reflected laser light from which the transmitted laser is reflected and returned.
  • the processor 370 may perform operations such as calculating the distance to the object and calculating the relative speed with the object, based on the laser light.
  • the processor 370 may detect and track the object based on the reflected ultrasonic waves from which the transmitted ultrasonic waves are reflected and returned.
  • the processor 370 may perform operations such as calculating the distance to the object and calculating the relative speed with the object, based on ultrasound.
  • the processor 370 may detect and track the object based on the reflected infrared light from which the transmitted infrared light is reflected and returned.
  • the processor 370 may perform operations such as calculating the distance to the object and calculating the relative speed with the object based on infrared light.
  • the object detection apparatus 300 may include a plurality of processors 370 or may not include a processor 370.
  • each of the camera 310, the radar 320, the lidar 330, the ultrasonic sensor 340, and the infrared sensor 350 may individually include a processor.
  • the object detection device 300 may be operated under the control of the processor or control unit 170 of the device in the vehicle 100.
  • the object detection device 400 may be operated under the control of the control unit 170.
  • the communication device 400 is a device for performing communication with an external device.
  • the external device may be another vehicle, a mobile terminal, or a server.
  • the communication device 400 may include at least one of a transmitting antenna, a receiving antenna, a radio frequency (RF) circuit capable of implementing various communication protocols, and an RF element to perform communication.
  • RF radio frequency
  • the communication device 400 may include a short-range communication unit 410, a location information unit 420, a V2X communication unit 430, an optical communication unit 440, a broadcast transmission/reception unit 450, and a processor 470.
  • the communication device 400 may further include other components in addition to the components described, or may not include some of the components described.
  • the short-range communication unit 410 is a unit for short-range communication.
  • the short-range communication unit 410 includes Bluetooth (BluetoothTM), Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, Near Field Communication (NFC), and Wireless Wi-Fi -Fidelity), Wi-Fi Direct, and Wireless USB (Wireless Universal Serial Bus) technology can be used to support short-range communication.
  • Bluetooth Bluetooth
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee Near Field Communication
  • NFC Near Field Communication
  • Wireless Wi-Fi -Fidelity Wireless Wi-Fi Direct
  • Wireless USB Wireless Universal Serial Bus
  • the short-range communication unit 410 may form short-range wireless communication networks (Wireless Area Networks) to perform short-range communication between the vehicle 100 and at least one external device.
  • short-range wireless communication networks Wireless Area Networks
  • the location information unit 420 is a unit for obtaining location information of the vehicle 100.
  • the location information unit 420 may include a Global Positioning System (GPS) module or a Differential Global Positioning System (DGPS) module.
  • GPS Global Positioning System
  • DGPS Differential Global Positioning System
  • the V2X communication unit 430 is a unit for performing wireless communication with a server (V2I: Vehicle to Infra), another vehicle (V2V: Vehicle to Vehicle), or a pedestrian (V2P: Vehicle to Pedestrian).
  • the V2X communication unit 430 may include an RF circuit capable of implementing communication (V2I) with an infrastructure, communication between vehicles (V2V), and communication with a pedestrian (V2P).
  • the optical communication unit 440 is a unit for performing communication with an external device via light.
  • the optical communication unit 440 may include an optical transmitter that converts an electrical signal into an optical signal and transmits it to the outside, and an optical receiver that converts the received optical signal into an electrical signal.
  • the light emitting unit may be formed integrally with a lamp included in the vehicle 100.
  • the broadcast transmission/reception unit 450 is a unit for receiving a broadcast signal from an external broadcast management server through a broadcast channel or transmitting a broadcast signal to the broadcast management server.
  • the broadcast channel may include a satellite channel and a terrestrial channel.
  • the broadcast signal may include a TV broadcast signal, a radio broadcast signal, and a data broadcast signal.
  • the wireless communication unit 460 is a unit that performs wireless communication with one or more communication systems through one or more antenna systems.
  • the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive signals to devices in the first communication system through the first antenna system. Also, the wireless communication unit 460 may transmit and/or receive signals to devices in the second communication system through the second antenna system.
  • the processor 470 may control the overall operation of each unit of the communication device 400.
  • the communication device 400 may include a plurality of processors 470 or may not include a processor 470.
  • the communication device 400 may be operated under the control of the processor or control unit 170 of another device in the vehicle 100.
  • the communication device 400 may implement a vehicle display device together with the user interface device 200.
  • the vehicle display device may be called a telematics device or an audio video navigation (AVN) device.
  • APN audio video navigation
  • the communication device 400 may be operated under the control of the control unit 170.
  • the sensing unit 120 may sense the state of the vehicle.
  • the sensing unit 120 includes a posture sensor (for example, a yaw sensor, a roll sensor, a pitch sensor), a collision sensor, a wheel sensor, a speed sensor, and an inclination Sensor, weight sensor, heading sensor, yaw sensor, gyro sensor, position module, vehicle forward/reverse sensor, battery sensor, fuel sensor, tire sensor, handle It may include a steering sensor by rotation, a temperature sensor inside the vehicle, a humidity sensor inside the vehicle, an ultrasonic sensor, an illuminance sensor, an accelerator pedal position sensor, a brake pedal position sensor, and the like.
  • the sensing unit 120 includes vehicle attitude information, vehicle collision information, vehicle direction information, vehicle location information (GPS information), vehicle angle information, vehicle speed information, vehicle acceleration information, vehicle tilt information, vehicle forward/reverse information, battery Acquire sensing signals for information, fuel information, tire information, vehicle lamp information, vehicle interior temperature information, vehicle interior humidity information, steering wheel rotation angle, vehicle exterior illumination, pressure applied to the accelerator pedal, pressure applied to the brake pedal can do.
  • GPS information vehicle location information
  • vehicle angle information vehicle speed information
  • vehicle acceleration information vehicle tilt information
  • vehicle forward/reverse information battery Acquire sensing signals for information, fuel information, tire information, vehicle lamp information, vehicle interior temperature information, vehicle interior humidity information, steering wheel rotation angle, vehicle exterior illumination, pressure applied to the accelerator pedal, pressure applied to the brake pedal can do.
  • the sensing unit 120 includes, in addition, an accelerator pedal sensor, a pressure sensor, an engine speed sensor, an air flow sensor (AFS), an intake air temperature sensor (ATS), a water temperature sensor (WTS), and a throttle position sensor (TPS), a TDC sensor, a crank angle sensor (CAS), and the like.
  • an accelerator pedal sensor a pressure sensor
  • an engine speed sensor an air flow sensor (AFS)
  • an intake air temperature sensor ATS
  • WTS water temperature sensor
  • TPS throttle position sensor
  • TDC sensor crank angle sensor
  • the interface unit 130 may serve as a passage with various types of external devices connected to the vehicle 100.
  • the interface unit 130 may be provided with a port connectable to the mobile terminal, and may be connected to the mobile terminal through the port. In this case, the interface unit 130 may exchange data with the mobile terminal.
  • the interface unit 130 may serve as a passage for supplying electrical energy to the connected mobile terminal.
  • the interface unit 130 may provide the mobile terminal with electric energy supplied from the power supply unit 190.
  • the memory 140 is electrically connected to the control unit 170.
  • the memory 140 may store basic data for the unit, control data for controlling the operation of the unit, and input/output data.
  • the memory 140 may be various storage devices such as ROM, RAM, EPROM, flash drive, hard drive, and the like in hardware.
  • the memory 140 may store various data for the overall operation of the vehicle 100, such as a program for processing or controlling the control unit 170.
  • the memory 140 may be integrally formed with the control unit 170 or may be implemented as a lower component of the control unit 170.
  • the control unit 170 may control the overall operation of each unit in the vehicle 100.
  • the control unit 170 may be referred to as an electronic control unit (ECU).
  • ECU electronice control unit
  • the power supply unit 190 may supply power required for the operation of each component under the control of the control unit 170.
  • the power supply unit 190 may receive power from a battery or the like inside the vehicle.
  • One or more processors and controls 170 included in the vehicle 100 include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), FPGAs ( field programmable gate arrays, processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing other functions.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing other functions.
  • the vehicle 100 related to the present invention may operate in any one of a manual driving mode and an autonomous driving mode. That is, the driving mode of the vehicle 100 may include a manual driving mode and an autonomous driving mode.
  • FIG. 3 shows a detailed configuration of an antenna system including a communication module and an antenna module according to the present invention.
  • the antenna system 1000 includes first and second communication systems (or first and second antenna systems) 1100 and 1200, each of which is connected to the communication system 1300. do.
  • the communication system 1300 may be referred to as a telematics module or communication module.
  • the communication system 1300 may be associated with the communication device 400 illustrated in FIG. 2, and more particularly, the wireless communication unit 460.
  • the communication system 1300 may operate based on information input from the user interface device 200, and display information received through the communication system 1300 on the user interface device 200.
  • the communication system 1300 may control the object detection device 300 to perform a specific operation, and may operate according to information received from the object detection device 300.
  • the first communication system 1100 and the second communication system 1200 may be configured to maintain a dual connectivity state.
  • the first signal may be received from the first communication system 1100. That is, even when the link connection with the base station is released in the second communication system 1200, the first communication system 1100 always maintains a connection state, so that the second communication system 1200 is connected to the second communication system 1200. You can receive a signal.
  • the link connection through the second communication system 1200 when the link connection through the second communication system 1200 is released, it is also configured to operate in a fall back mode initiating connection with the first communication system 1100 It is possible.
  • the first and second communication systems may be LTE communication systems and 5G communication systems, respectively, but are not limited thereto and can be freely changed according to applications.
  • the first antenna system 1100 is configured to exchange radio signals with an existing mobile communication system 2G/3G/4G, and may include a plurality of antenna elements 1110.
  • the first antenna system 1100 may operate in a MIMO mode to receive a plurality of stream signals from a base station through the plurality of antenna elements.
  • the plurality of antennas may have two or four antennas, and the first antenna system 1100 may support 2 x 2 and 4 x 4 MIMO modes, respectively.
  • 2 x 2 and 4 x 4 MIMO mode is a case in which one terminal (vehicle) receives both two and four stream signals respectively from two and four stream signals transmitted from a base station.
  • a case in which a single terminal (vehicle) receives all of a plurality of streams from a base station may be referred to as a single user (SU)-MIMO mode.
  • a case where multiple terminals (vehicles) respectively receive the plurality of streams may be referred to as a MU-MIMO mode.
  • the second antenna system 1100 In order to support the SU-MIMO mode, the second antenna system 1100 must include a plurality of antenna elements.
  • the second antenna system 1200 may include an antenna 1210, a power amplifier (1220), a low noise amplifier (LNA) 1230, and a phase shifter (Phase Shifter) 1240. Meanwhile, the second antenna system 1200 may be configured to operate in a frequency band of 28 GHz, or a frequency band of 20, 30, or 60 GHz or a sub 6 frequency band of 6 GHz or less.
  • the antenna 1210 may be disposed in the form of a patch antenna on a dielectric substrate.
  • the patch antenna 110 may be implemented in the form of a microstrip in which radiating elements and ground planes are disposed on the top and bottom surfaces of the dielectric substrate, respectively.
  • beam forming is performed by controlling phase values applied to each element of the array antenna through the phase shifter 1240.
  • the beam forming may be performed within a specific angular range in azimuth direction and elevation angle direction.
  • the first antenna system 1200 performs beamforming in a desired direction in an azimuth and elevation angle according to changes in phase values by the phase shifter 1240, the null pattern of the beam in the direction of the interference signal (null pattern).
  • the antenna 1210 may operate as a single antenna element by applying power to any one of a plurality of antenna elements of the array antenna.
  • the array antenna and the single antenna element configuration can be variably configured by power on/off and a circuit configuration capable of supporting the same. Therefore, when the signal level (or signal-to-interference ratio) is sufficient because the distance from the base station or other communication target device is sufficiently close, the patch antenna 110 is variably configured with a single antenna element. On the other hand, if the signal level (or signal-to-interference ratio) is not sufficient, the antenna 1210 is variably configured as an array antenna.
  • the antenna 1210 is a transmission antenna radiating a transmission signal from the power amplifier 1220 into a free space and a reception antenna transmitting a reception signal from the free space to the low noise amplifier 1230. It can operate simultaneously. Accordingly, the antenna 1210 is configured to operate in both a transmission frequency band and a reception frequency band.
  • the power amplifier 1220 is configured to amplify a signal from a 5G RF IC with high power and transmit the signal through the patch antenna 100.
  • the power amplifier 120 receives an intermediate frequency (IF: Intermediate Frequency) band signal from the 5G RF IC and converts it into a radio frequency (RF) band signal. up-converter).
  • IF Intermediate Frequency
  • the low noise amplifier 1230 amplifies the signal received through the antenna 1210 with low noise, and transmits the received signal to a 5G RF IC.
  • the low-noise amplifier 1230 may include a frequency down-converter that down-converts the 28 GHz RF signal to an IF signal.
  • the phase shifter 1240 is configured to apply a different phase to each element of the array antenna.
  • the phase shifter 1240 is configured to be operable in both a transmission frequency band and a reception frequency band.
  • the phase shifter 1240 may adjust the phase in an analog or digital manner.
  • the phase shifter 1240 may receive a control signal for phase control from a 5G BB IC.
  • the phase shifter 1240 may be configured to phase control the signal received from the low noise amplifier 1230 because insertion loss occurs due to an internal element. That is, the phase shifter 1240 may perform phase control after amplifying the signal received from the second antenna system 1200 through the low noise amplifier 1230.
  • the communication system 1300 includes an LTE system that interfaces with the first antenna system 200 and a 5G RF IC that interfaces with the second antenna system 1200. Meanwhile, the LTE system may include a 3G system to support 3G WCDMA fallback, or a 2G system. At this time, the first antenna system 1100 may be interfaced with the LTE system through an RF cable or a coaxial cable.
  • the communication system 1300 may further include a 5G BB (Base Band) IC, USIM, and LPDDR4.
  • the 5G BB IC exchanges baseband signals with the first and second communication systems 1100 and 1200.
  • the 5G BB IC may be interfaced with the 5G RF IC through a 2x MPHY interface, and may be interfaced with the LTE system through a PCIe 1.0 interface.
  • the USIM and LPDDR4 correspond to a mobile communication user identification module and memory, respectively.
  • the first antenna system 1100 since it operates in a lower frequency band than the second antenna system 1200, a larger arrangement interval is required for independent operation between antenna elements. This is because the isolation between them is particularly important to operate each antenna element in MIMO mode.
  • FIGS. 4A to 4C show an internal structure diagram of an antenna system mounted in a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 4A shows a left side view, which is one side view in which a plurality of antennas of an antenna system mounted on a vehicle according to the present invention are disposed.
  • Figure 4b shows a front view, which is a side view in which a plurality of antennas of the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention are arranged.
  • FIG. 4C shows a polyhedral structure and an array antenna to which 5G array antennas of an antenna system mounted in a vehicle according to the present invention are attached.
  • an antenna system mounted in a vehicle includes a first antenna system 1100 and a second antenna system 1200.
  • the first antenna system 1100 allows a plurality of first antenna elements 1110 and 1120 disposed in a vehicle-mounted structure to perform multi-input multi-output (MIMO). It is composed.
  • the second antenna system 1200 is configured such that a plurality of second antenna elements 1211 to 1214 attached to the side surfaces of the polyhedron 1210a disposed in the structure performs beamforming.
  • the plurality of first antenna elements 1110 and 1120 to be disposed may be formed on a substrate erected at a predetermined angle to the structure in front and rear of the polyhedron 1210a.
  • the substrate on which the plurality of first antenna elements 1110 and 1120 are disposed may be formed perpendicular to the lower structure in consideration of fastening with the lower structure and antenna radiation characteristics.
  • FIGS. 5A to 5C show an antenna system and a radome structure according to various embodiments of the present invention.
  • structures 2110a, 2120a, 2110b, 2120b, and 2110c of an antenna system mounted in a vehicle according to the present invention are shark fins. It may be formed of a radome of the shape.
  • the plurality of second antenna elements include first to fourth array antennas 1211 to 1214 attached to four sides S1 to S4 of the polyhedron 1210a.
  • the first to fourth array antennas 1211 to 1214 may operate to transmit or receive a second signal in a 5th generation (5G) communication system.
  • the first to fourth array antennas 1211 to 1214 may be configured to perform MIMO operations or may be configured to cover different directions in the azimuth direction.
  • first side and the second side of the polyhedron 1210a are spaced apart at a first angle (a), which is a constant angle to the left and right, based on a point of the symmetry line of the bottom surface of the structure. Can be.
  • first angle (a) which is a constant angle to the left and right
  • second angle (b) which is a constant angle to the left and right based on the other point of the symmetry line.
  • first to fourth array antennas 1211 to 1214 may be disposed on the first to fourth sides.
  • the first angle (a) and the second angle (b) may be set to different values depending on the application.
  • the value of the first angle a may be set to a value greater than the value of the second angle b. Accordingly, the larger the value of the first angle (a), the first and second array antennas 1211 and 1212 can relatively steer the front and receive signals from the front.
  • the smaller the value of the first angle (a) the smaller the overlap area in front of the beam coverage of each of the first and second array antennas 1211 and 1212.
  • first angle (a) and the second angle (b) may be determined in consideration of interference with the first and second LTE antennas 1110 and 1120.
  • first angle a may be determined in consideration of interference with the first LTE antenna 1110 attached to the first substrate.
  • second angle b may be determined in consideration of interference with the second LTE antenna 1120 attached to the second substrate.
  • the first angle a and the second angle b may be set to small values. Accordingly, the width on the side surface of the polyhedron 1210a is reduced, and there is an advantage that interference between different antenna systems is reduced.
  • the beam coverage of the first and second array antennas 1211 and 1212 covers the side rather than the front, signal transmission/reception performance at the front of the vehicle may be slightly deteriorated.
  • a boundary surface may be formed between side surfaces of the polyhedron 1210a. Specifically, a first boundary surface may be formed between the first side surface and the second side surface of the polyhedron 1210a, and a second boundary surface may be formed between the third side surface and the fourth side surface.
  • substrates of different antennas may be disposed in regions of the first and second interface surfaces.
  • the width of the first boundary surface may be set to be wider than the width of the first substrate (formed perpendicular to the structure) in front of the polyhedron 1210a.
  • the width of the second boundary surface may be set wider than the width of the second substrate (standing vertically formed on the structure) behind the polyhedron 1210a. Therefore, as illustrated in FIG. 4B, the first and second substrates are not recognized as obstacles in the front and rear visible regions of the polyhedron 1210a. Accordingly, interference between antennas of a plurality of different antenna systems can be reduced.
  • a plurality of antennas providing various functions in addition to the LTE antenna and the 5G antenna may be arranged. It is important that a number of antennas that provide various functions are optimally disposed to minimize interference between an existing LTE antenna and a 5G antenna.
  • the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention may include a GPS antenna 1510, a satellite broadcasting (DMB) antenna 1520, an FM receiving antenna 1530, and the like.
  • DMB satellite broadcasting
  • FM receiving antenna 1530 an FM receiving antenna 1530
  • the satellite broadcasting (DMB) antenna 1520 may be attached to a third substrate vertically perpendicular to the structure between the first LTE antenna 1110 and the polyhedron 1210a.
  • the operating frequency band of the satellite broadcasting (DMB) antenna 1520 is different from the operating frequency band of the LTE antenna and the 5G antenna, and interference between these antennas is not a problem.
  • the FM receiving antenna 1530 may be attached to the second LTE antenna 1120 and the polyhedron 1210a, and to a fourth substrate vertically mounted to the structure.
  • the operating frequency band of the FM receiving antenna 1530 is different from the LTE antenna and the operating frequency band of the 5G antenna, and interference between these antennas is not a problem.
  • the GPS antenna 1510 may be disposed in front of the satellite broadcasting (DMB) antenna 1520.
  • DMB satellite broadcasting
  • the location of the vehicle is important as GPS signals are received, and interference between different antennas should be considered.
  • back-off of transmission power through an LTE antenna should be performed.
  • the GPS antenna 1510 is disposed at the front of the structure mounted on the vehicle, the occlusion phenomenon due to other antennas or structures may be minimized.
  • the GPS antenna may be formed of a patch antenna printed on a substrate disposed on the bottom surface of the structure.
  • the antenna system mounted on the vehicle according to the present invention may be further arranged another type of antenna operating in a 5G communication system.
  • a plurality of third antenna elements 1130-1160 may be disposed on side surfaces of the structure.
  • the plurality of third antenna elements 1130 to 1160 are spaced apart by a predetermined distance from four sides of the polyhedron 1210a, and may be respectively disposed on a plurality of substrates vertically erected from the bottom surface of the structure.
  • the plurality of second antenna elements 1210 including the first to fourth array antennas 1211 to 1214 operating in the millimeter wave (mmWave) band described above operates in the millimeter wave (mmWave) band do.
  • the plurality of third antenna elements 1130 to 1160 may include first to fourth Sub6 antennas 1130 to 1160 operating in a Sub6 band of 6 GHz or less.
  • the first to fourth Sub6 antennas 1130 to 1160 may operate in the LTE band in addition to the Sub6 band. Accordingly, the first to fourth Sub6 antennas 1130 to 1160 may transmit or receive the first signal of the first communication system that is the LTE communication system in the first frequency band. Also, the first to fourth Sub6 antennas 1130 to 1160 may transmit or receive a second signal in a second communication system that is a 5G communication system in a second frequency band different from the first frequency band.
  • the first to fourth Sub6 antennas 1130 to 1160 disposed on the outer side of the structure in which the antenna is disposed should be arranged to minimize the effect of propagation loss characteristics and the like by the radome. Therefore, the plurality of substrates on which the first to fourth Sub6 antennas 1130 to 1160 are disposed may be disposed in the outermost surface of the structure and in the shark pin-shaped structure.
  • FIG. 6 shows an antenna system mounted in a vehicle including a plurality of structures according to another embodiment of the present invention.
  • an antenna system mounted in a vehicle includes a first antenna system 1100 and a second antenna system 1200.
  • the first antenna system 1100 is configured such that the first antenna element disposed in the first structure 2100 mounted on the vehicle transmits or receives the first signal.
  • the second antenna system 1200 is configured such that a plurality of second antenna elements disposed in the second structure 2200 transmit or receive the second signal.
  • the second structure 2200 may be attached to an antenna system mounted on a vehicle separately from the first structure 2100.
  • the second structure 2200 may be configured as a module separated from the first structure 2100, and the first structure 2100 and the second structure 2200 may be assembled and configured as one antenna system.
  • the plurality of first antenna elements 1110 and 1120 to be disposed may be formed on a substrate erected at an angle within the first structure 2100. Can be.
  • the first structure 2100 is formed of a shark fin (shark fin)-shaped radome (radome)
  • the second structure 2200 may be provided with a fastening portion to which the shark pin-shaped radome can be attached. have.
  • first to fourth array antennas which are a plurality of second antenna elements, may be disposed in a flat structure of the second structure 2200.
  • the first to fourth array antennas may operate to transmit or receive the second signal through beamforming in a 5th generation (5G) communication system.
  • the first to fourth array antennas may be configured as a flat patch antenna rather than a form attached to the polyhedron 1210a as shown in FIG. 4C in order to be disposed in the planar structure.
  • a second antenna system 1200 may be provided in the second structure 2200 in addition to the first to fourth array antennas.
  • a telematics module or communication module corresponding to the communication system 1300 may be provided in the second structure 2200.
  • Communication using a heterogeneous communication system may be performed in a vehicle through the first antenna system 1100 and the second antenna system 1200 by the communication system 1300 and a control unit (processor) controlling the same. have.
  • the first substrate and the second substrate on which the first antenna element 1110 and the second antenna element 1200 are printed are the first structures 2100 in the first structure 2100. It may be disposed perpendicular to the bottom surface of the structure 2100. Accordingly, the first substrate and the second substrate are disposed in the longitudinal direction of the first structure 2100, so that the width of the first structure 2100 can be minimized. Accordingly, as the 5G array antenna is disposed in a separate second structure 2200, the length of the first structure 2100 having the minimized width may also be reduced. Accordingly, there is an advantage in that the volume of the first structure 2100 in the shape of a shark pin protruding from the outside of the vehicle is reduced.
  • a plurality of antennas performing various different functions may be disposed in the first structure.
  • a satellite broadcasting (DMB) antenna 1520 attached to a third substrate vertically mounted to the first structure 2100 is disposed in the first structure 2100 behind the first antenna element 1110. Can be.
  • DMB satellite broadcasting
  • an antenna for receiving FM 1530 attached to a fourth substrate standing vertically to the first structure 2100 may be further disposed behind a satellite broadcasting (DMB) antenna 1520.
  • a GPS antenna 1510 may be further disposed in front of the satellite broadcasting (DMB) antenna 1520 and the first antenna element 1110.
  • the GPS antenna 1510 may be formed of a patch antenna printed on a substrate disposed on the bottom surface of the first structure 2100.
  • the first structure 2100 corresponding to a shark-shaped radome may be composed of base radomes 2110a and 2110b and upper radomes 2120a and 2120b.
  • the base radomes 2110a and 2110b are configured to be engaged with the bottom surface of the first structure 2100. Further, the upper radomes 2120a and 2120b may be integrally formed with the base radome base radomes 2110a and 2110b.
  • the upper radome 2120b may be configured in a curved shape to accommodate the polyhedron 1210a structure.
  • the polyhedron 1210a structure is not disposed.
  • the upper radome 2120a may be configured as a curved shape corresponding to a shape capable of receiving a satellite broadcasting (DMB) antenna 1520 at a corresponding location.
  • DMB satellite broadcasting
  • the first structure 2100 may further include flat portions 2130a, 2130b, and 2130c on the top.
  • the flat portion (2130a, 2130b, 2130c) is configured to have a flat (flat) shape around the center to prevent scattering of radio waves in the vicinity of the upper center of the upper radome (2110a, 2110b, 2110c).
  • the first structure 2100 may be composed of one radome 2110c which is one curved shape, not different curved shapes such as the base radome and the upper radome.
  • the antenna system mounted on the vehicle having the first and second antenna systems according to the present invention particularly, the antenna system provided on the shark-shaped radome has been described.
  • the present invention can provide a planar vehicle antenna and a design and control method thereof that can provide not only the existing mobile communication service but also the next generation communication service.
  • a flat vehicle antenna having an LTE antenna system and a 5G antenna system, it is possible to provide an antenna arrangement structure with optimized isolation characteristics between antenna elements.
  • a modular vehicle antenna system in the form of a module that can extend various basic structures of a planar vehicle antenna system.
  • the above-described antenna system of the present invention and a control unit (modem or application processor) controlling the same can be implemented as computer readable codes on a medium in which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include a hard disk drive (HDD), solid state disk (SSD), silicon disk drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. This includes, and is also implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the computer may include a control unit of the terminal.

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Abstract

본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은, 차량에 탑재되는 구조물(structure) 내에 배치되는 복수의 제1 안테나 소자가 다중입력 다중출력(MIMO: Multi Input Multi Output)을 수행하는 제1안테나 시스템; 및 상기 구조물 내에 배치되는 다면체의 측면에 부착되는 복수의 제2 안테나 소자가 빔포밍을 수행하는 제2안테나 시스템을 포함하고, 상기 배치되는 복수의 제1 안테나 소자는 상기 다면체의 전방 및 후방에서, 상기 구조물에 일정 각도로 세워진 기판(substrate) 상에 형성되어, LTE 안테나 시스템과 5G 안테나 시스템을 구비하는 평면형(flat) 차량용 안테나에서, 안테나 소자들 간의 격리도 특성이 최적화된 안테나 배치 구조를 제공할 수 있다.

Description

차량에 탑재되는 안테나 시스템
본 발명은 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 차량에 탑재되어 복수의 통신 신호들을 송신하고 수신하여 통신 서비스를 제공하는 안테나 시스템에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
최근에는, 이러한 이동 단말기를 차량에 탑재하여 통신 서비스와 멀티미디어 서비스를 제공할 필요성이 증대되고 있다. 한편, 통신 서비스에 관련하여 LTE(Long Term Evolution) 등의 기존 통신 서비스뿐만 아니라, 차세대 통신 서비스인 5세대 통신 서비스(5G communication service)에 대한 필요성도 대두되고 있다.
이와 관련하여, 5세대 통신 서비스에 대한 규격에 대한 논의가 완료되지 않았을 뿐만 아니라, 이를 차량에서 구현하기 위한 안테나 시스템 및 통신 시스템에 대한 논의가 이루어지지 않고 있다는 문제점이 있다. 또한, 차량용 안테나 시스템을 차량에 탑재하는 방법과 관련하여, 평면형(flat) 안테나를 구현하는 방법에 대한 구체적인 방법이 제시되지 않고 있다는 문제점이 있다.
한편, 이러한 평면형 안테나에 안테나 시스템을 배치하는 경우, 패치 안테나와 같은 협대역 안테나가 아닌 다른 타입의 안테나를 배치하기 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 안테나를 포함하는 구성이 레이돔 내에서 수직하게 세워져 배치되는 경우에는 평면형(flat) 안테나 형태로 제공될 수 없다는 한계가 있다.
하지만, 전술된 바와 같이 다른 타입의 안테나를 사용하기 위해 기존의 샤크 타입 안테나와 같은 구조를 그대로 이용하는 경우에는 높이가 증가하게 된다는 문제점이 있다.
이러한 복수의 통신 시스템 및 복수의 안테나 시스템에서, LTE와 같은 4G 통신 시스템의 안테나와 5G 통신 시스템의 안테나가 배치되는 경우에 이들 간의 상호 간섭을 고려한 격리도가 또한 중요하다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템의 안테나가 6GHz 이하인 Sub6 대역에서 동작하거나, 4G 통신 시스템의 일부 주파수 대역을 이용하는 LTE 재배치(re-farming)의 경우에 특히 그러하다. 따라서, 복수의 통신 시스템의 안테나 간에, 차량 내에 탑재 가능한 크기에서 충분한 격리도를 확보하는 방안이 구체적으로 제시되지 않고 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 기존 이동 통신 서비스뿐만 아니라 차세대 통신 서비스를 제공할 수 있는 평면형 차량용 안테나에서, 상호 간섭 특성이 감소되고, 배치 크기가 최적화된 안테나 배치 구조를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 일 목적은 복수의 통신 서비스를 제공하는 복수의 안테나들을 차량용 안테나 시스템에서, 샤크 형상의 구조물 및 텔레매틱스 형상 구조물에서의 안테나 배치 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은, 차량에 탑재되는 구조물(structure) 내에 배치되는 복수의 제1 안테나 소자가 다중입력 다중출력(MIMO: Multi Input Multi Output)을 수행하는 제1안테나 시스템; 및 상기 구조물 내에 배치되는 다면체의 측면에 부착되는 복수의 제2 안테나 소자가 빔포밍을 수행하는 제2안테나 시스템을 포함하고, 상기 배치되는 복수의 제1 안테나 소자는 상기 다면체의 전방 및 후방에서, 상기 구조물에 일정 각도로 세워진 기판(substrate) 상에 형성되어, LTE 안테나 시스템과 5G 안테나 시스템을 구비하는 평면형(flat) 차량용 안테나에서, 안테나 소자들 간의 격리도 특성이 최적화된 안테나 배치 구조를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 구조물은 샤크 핀(shark fin) 형상의 레이돔(radome)으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 안테나 소자는, 상기 다면체의 4개의 측면에 부착되는 제1 내지 제4 배열 안테나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제4 배열 안테나는 5세대(5G) 통신 시스템에서 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 다면체의 제1 측면과 제2 측면은 상기 구조물의 바닥 면(bottom surface)의 대칭선의 일 지점을 기준으로 좌측과 우측으로 일정 각도인 제1 각도로 이격되어 형성될 수 있다. 반면에, 상기 다면체의 제3 측면과 제4 측면은 상기 대칭선의 타 지점을 기준으로 좌측과 우측으로 일정 각도인 제2 각도로 이격되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 측면 내지 상기 제4 측면에 상기 제1 내지 제4 배열 안테나가 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이에 제1 경계면이 형성되고, 상기 제3측면과 상기 제4측면 상이에 제2 경계면이 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 경계면의 폭은 상기 다면체의 전방에 상기 구조물에 수직하게 세워진 제1 기판의 폭보다 넓고, 상기 제2 경계면의 폭은 상기 다면체의 후방에 상기 구조물에 수직하게 세워진 제2기판의 폭보다 넓게 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 각도는 상기 제1 기판에 부착된 제1 LTE 안테나와의 간섭을 고려하여 결정되고, 상기 제2 각도는 상기 제2 기판에 부착된 제2 LTE 안테나와의 간섭을 고려하여 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 LTE 안테나와 상기 다면체 사이에, 상기 구조물에 수직하게 세워진 제3 기판에 부착되는 위성방송(DMB) 안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 LTE 안테나와 상기 다면체 사이에, 상기 구조물에 수직하게 세워진 제4 기판에 부착되는 FM 수신용 안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 위성방송(DMB) 안테나의 전방에 GPS 안테나가 배치될 수 있다. 이때, 상기 GPS 안테나는 상기 구조물의 바닥 면에 배치되는 기판에 프린트된 패치 안테나(patch antenna)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 다면체의 4개의 측면으로부터 일정 거리만큼 이격되어, 상기 구조물에 수직하게 세워진 복수의 기판에 각각 배치되는 복수의 제3 안테나 소자를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 안테나 소자는 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 배열 안테나이다. 한편, 상기 복수의 제3 안테나 소자는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 Sub6 안테나로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 Sub6 안테나는 제1주파수 대역에서 LTE 통신 시스템인 제1 통신 시스템의 제1 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제4 Sub6 안테나는 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역에서5G 통신 시스템인 제2 통신 시스템에서 제2 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 Sub6 안테나가 배치되는 상기 복수의 기판은 최외곽이 상기 구조물의 바닥 면 내에 배치되고, 샤크 핀 형상의 상기 구조물 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은, 차량에 탑재되는 제1 구조물(structure) 내에 배치되는 제1 안테나 소자가 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제1안테나 시스템; 및 상기 제1구조물과 별도로 제2 구조물 내에 배치되는 복수의 제2 안테나 소자가 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제2안테나 시스템을 포함하고, 상기 배치되는 복수의 제1 안테나 소자는 상기 제1 구조물 내에서 일정 각도로 세워진 기판(substrate) 상에 형성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 구조물은 샤크 핀(shark fin) 형상의 레이돔(radome)으로 형성되고, 상기 제2 구조물은 상기 샤크 핀 형상의 레이돔이 부착될 수 있는 체결부를 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 구조물의 평면형 구조물(flat structure) 내에는 상기 복수의 제2 안테나 소자인 제1 내지 제4 배열 안테나가 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제4 배열 안테나는 5세대(5G) 통신 시스템에서 빔포밍을 통해 상기 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나 소자 및 상기 제2 안테나 소자가 프린트된 제1기판 및 제2 기판은 상기 제1 구조물 내에 상기 제1 구조물의 바닥면에 수직하게 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판이 상기 구조물의 길이 방향으로 배치되어 상기 제1구조물의 폭이 최소화될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 안테나 소자의 후방에 상기 제1 구조물에 수직하게 세워진 제3 기판에 부착되는 위성방송(DMB) 안테나; 및 상기 위성방송(DMB) 안테나의 후방에 상기 제1 구조물에 수직하게 세워진 제4 기판에 부착되는 FM 수신용 안테나를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 위성방송(DMB) 안테나의 전방에 GPS 안테나가 배치될 수 있다. 이때, 상기 GPS 안테나는 상기 제1 구조물의 바닥 면에 배치되는 기판에 프린트된 패치 안테나(patch antenna)일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 샤크 형상의 레이돔은, 상기 제1 구조물의 바닥면과 체결되는 베이스 레이돔(base radome); 및 상기 베이스 레이돔과 일체로 형성되고, 다면체 구조물이 수용될 수 있도록 만곡 형상(curved shape)의 상부 레이돔을 포함할 수 있다. 또한, 상기 상부 레이돔의 중앙 부근에서 전파의 산란을 방지하기 위해 상기 중앙 부근이 평면(flat) 형태로 구성된 평면부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 복수의 안테나 시스템의 샤크 형상의 구조물 내에 최적화된 안테나 배치 구조를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, LTE 안테나 시스템과 5G 안테나 시스템을 구비하는 평면형(flat) 차량용 안테나에서, 샤크 형상 구조물과 텔레매틱스 형태의 구조물을 적절히 활용하는 최적화된 안테나 배치 구조를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 이동 단말기에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 통신 모듈과 안테나 모듈을 포함하는 안테나 시스템의 세부 구성을 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 내부 구조도를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 시스템과 레이돔 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 구조물들을 포함하는 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 차량에 탑재되는 이동 단말기를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 이동 단말기는 경우에 따라 차량 내에서 사용될 수 있는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 언급되는 이동 단말기는 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 의해 구현되는 차량용 단말기를 주로 언급하지만, 차량 내부에 배치되거나 차량에 탑승한 사용자가 소지하는 이동 단말기(전자 기기)를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련하여 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 포함하는 이동 단말기에 있어서, 상기 안테나 시스템이 차량 내에 탑재될 수 있는 구조를 도시한다. 이와 관련하여, 도 1의 (a)는 상기 안테나 시스템(1000)이 차량의 지붕(roof) 위에 탑재되는 형상을 도시한다. 한편, 도 1의 (b)는 상기 안테나 시스템(1000)이 차량의 지붕 내에 탑재되는 구조를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서는 자동차(차량)의 외관 개선 및 충돌 시 텔레매틱스 성능을 보전하기 위해 기존의 샤크 핀(Shark Fin) 안테나를 돌출되지 않은 형태의 평면형(Flat) 안테나로 대체하고자 한다. 또한, 본 발명에서는 기존 이동통신 서비스(LTE) 제공과 함께, 2020년 이후 5세대(5G) 통신을 고려한 LTE 안테나와 5G 밀리미터파(mmWave) 안테나가 통합된 형태의 안테나를 제안하고자 한다. 이와 관련하여, 상기 LTE 안테나는 LTE 4 x 4 MIMO(다중 입출력: Multi-Input Multi-Output)안테나일 수 있다. 또한, 본 발명에서는 내부에 장착되는 패치(patch) 안테나의 충격에 의한 내구성 강화를 위하여 패키지(package) 형태의 안테나를 제안한다.
도 1의 (a)를 참조하면, 상기 안테나 시스템(1000)은 육면체로 이루어진 구조물로 구성되며, 차량의 지붕(roof) 위에 배치된다. 도 1의 (a)에서 상기 안테나 시스템(1000)을 외부 환경 및 차량 운전 시에 외부 충격으로부터 보호하기 위한 레이돔(radome, 2000a)이 상기 안테나 시스템(1000)을 둘러쌀 수 있다. 상기 레이돔(2000a)은 상기 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 상기 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 구조물 내에 배치되고, 상기 지붕 구조물의 적어도 일부가 비금속으로 구현되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 차량의 지붕 구조물(2000b)의 적어도 일부는 비금속으로 구현되어, 상기 안테나 시스템(1000)과 기지국 간 송신/수신되는 전파 신호가 투과될 수 있는 유전체(dielectric) 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 안테나 시스템(1000)은 차량의 지붕 구조물 이외에 응용에 따라 차량 전면 또는 후면 위에 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량을 설명하는데 참조되는 블럭도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 차량(100)은 동력원에 의해 회전하는 바퀴, 차량(100)의 진행 방향을 조절하기 위한 조향 입력 장치(510)를 포함할 수 있다.
차량(100)은 자율 주행 차량일 수 있다.
차량(100)은, 사용자 입력에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드(수도 주행 모드)로 전환될 수 있다.
예를 들면, 차량(100)은, 사용자 인터페이스 장치(200)를 통해, 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(100)은, 주행 상황 정보에 기초하여, 자율 주행 모드 또는 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다. 주행 상황 정보는, 오브젝트 검출 장치(300)에서 제공된 오브젝트 정보에 기초하여 생성될 수 있다.
예를 들면, 차량(100)은, 오브젝트 검출 장치(300)에서 생성되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
예를 들면, 차량(100)은, 통신 장치(400)를 통해 수신되는 주행 상황 정보에 기초하여, 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(100)은, 외부 디바이스에서 제공되는 정보, 데이터, 신호에 기초하여 메뉴얼 모드에서 자율 주행 모드로 전환되거나, 자율 주행 모드에서 메뉴얼 모드로 전환될 수 있다.
차량(100)이 자율 주행 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(100)은, 운행 시스템(700)에 기초하여 운행될 수 있다.
예를 들면, 자율 주행 차량(100)은, 주행 시스템(710), 출차 시스템(740), 주차 시스템(750)에서 생성되는 정보, 데이터 또는 신호에 기초하여 운행될 수 있다.
차량(100)이 메뉴얼 모드로 운행되는 경우, 자율 주행 차량(100)은, 운전 조작 장치(500)를 통해 운전을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운전 조작 장치(500)를 통해 수신되는 사용자 입력에 기초하여, 차량(100)은 운행될 수 있다.
전장(overall length)은 차량(100)의 앞부분에서 뒷부분까지의 길이, 전폭(width)은 차량(100)의 너비, 전고(height)는 바퀴 하부에서 루프까지의 길이를 의미한다. 이하의 설명에서, 전장 방향(L)은 차량(100)의 전장 측정의 기준이 되는 방향, 전폭 방향(W)은 차량(100)의 전폭 측정의 기준이 되는 방향, 전고 방향(H)은 차량(100)의 전고 측정의 기준이 되는 방향을 의미할 수 있다.
도 7에 예시된 바와 같이, 차량(100)은, 사용자 인터페이스 장치(200), 오브젝트 검출 장치(300), 통신 장치(400), 운전 조작 장치(500), 차량 구동 장치(600), 운행 시스템(700), 내비게이션 시스템(770), 센싱부(120), 인터페이스부(130), 메모리(140), 제어부(170) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 차량(100)은, 본 명세서에서 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
사용자 인터페이스 장치(200)는, 차량(100)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(200)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(100)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(100)은, 사용자 인터페이스 장치(200)를 통해, UI(User Interfaces) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(300)는, 차량(100) 외부에 위치하는 오브젝트를 검출하기 위한 장치이다.
오브젝트는, 차량(100)의 운행과 관련된 다양한 물체들일 수 있다.
한편, 오브젝트는, 이동 오브젝트와 고정 오브젝트로 분류될 수 있다. 예를 들면, 이동 오브젝트는, 타 차량, 보행자를 포함하는 개념일 수 있다. 예를 들면, 고정 오브젝트는, 교통 신호, 도로, 구조물을 포함하는 개념일 수 있다.
오브젝트 검출 장치(300)는, 카메라(310), 레이다(320), 라이다(330), 초음파 센서(340), 적외선 센서(350) 및 프로세서(370)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(300)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
카메라(310)는, 차량 외부 영상을 획득하기 위해, 차량의 외부의 적절한 곳에 위치할 수 있다. 카메라(310)는, 모노 카메라, 스테레오 카메라(310a), AVM(Around View Monitoring) 카메라(310b) 또는 360도 카메라일 수 있다.
예를 들면, 카메라(310)는, 차량 전방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서, 프런트 윈드 쉴드에 근접하게 배치될 수 있다. 또는, 카메라(310)는, 프런트 범퍼 또는 라디에이터 그릴 주변에 배치될 수 있다.
예를 들면, 카메라(310)는, 차량 후방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서, 리어 글라스에 근접하게 배치될 수 있다. 또는, 카메라(310)는, 리어 범퍼, 트렁크 또는 테일 게이트 주변에 배치될 수 있다.
예를 들면, 카메라(310)는, 차량 측방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서 사이드 윈도우 중 적어도 어느 하나에 근접하게 배치될 수 있다. 또는, 카메라(310)는, 사이드 미러, 휀더 또는 도어 주변에 배치될 수 있다.
카메라(310)는, 획득된 영상을 프로세서(370)에 제공할 수 있다.
레이다(320)는, 전자파 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 레이더(320)는 전파 발사 원리상 펄스 레이더(Pulse Radar) 방식 또는 연속파 레이더(Continuous Wave Radar) 방식으로 구현될 수 있다. 레이더(320)는 연속파 레이더 방식 중에서 신호 파형에 따라 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식 또는 FSK(Frequency Shift Keyong) 방식으로 구현될 수 있다.
레이더(320)는 전자파를 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
레이더(320)는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
라이다(330)는, 레이저 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 라이다(330)는, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식으로 구현될 수 있다.
라이다(330)는, 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있다.
구동식으로 구현되는 경우, 라이다(330)는, 모터에 의해 회전되며, 차량(100) 주변의 오브젝트를 검출할 수 있다.
비구동식으로 구현되는 경우, 라이다(330)는, 광 스티어링에 의해, 차량(100)을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트를 검출할 수 있다. 차량(100)은 복수의 비구동식 라이다(330)를 포함할 수 있다.
라이다(330)는, 레이저 광 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
라이다(330)는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
초음파 센서(340)는, 초음파 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 초음파 센서(340)은, 초음파를 기초로 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
초음파 센서(340)는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
적외선 센서(350)는, 적외선 송신부, 수신부를 포함할 수 있다. 적외선 센서(340)는, 적외선 광을 기초로 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다.
적외선 센서(350)는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
프로세서(370)는, 오브젝트 검출 장치(300)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
프로세서(370)는, 획득된 영상에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(370)는, 영상 처리 알고리즘을 통해, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(370)는, 송신된 전자파가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 전자파에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(370)는, 전자파에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(370)는, 송신된 레이저가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 레이저 광에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(370)는, 레이저 광에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(370)는, 송신된 초음파가 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 초음파에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(370)는, 초음파에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(370)는, 송신된 적외선 광이 오브젝트에 반사되어 되돌아오는 반사 적외선 광에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 트래킹할 수 있다. 프로세서(370)는, 적외선 광에 기초하여, 오브젝트와의 거리 산출, 오브젝트와의 상대 속도 산출 등의 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 오브젝트 검출 장치(300)는, 복수의 프로세서(370)를 포함하거나, 프로세서(370)를 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 카메라(310), 레이다(320), 라이다(330), 초음파 센서(340) 및 적외선 센서(350) 각각은 개별적으로 프로세서를 포함할 수 있다.
오브젝트 검출 장치(300)에 프로세서(370)가 포함되지 않는 경우, 오브젝트 검출 장치(300)는, 차량(100)내 장치의 프로세서 또는 제어부(170)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
오브젝트 검출 장치(400)는, 제어부(170)의 제어에 따라 동작될 수 있다.
통신 장치(400)는, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 장치이다. 여기서, 외부 디바이스는, 타 차량, 이동 단말기 또는 서버일 수 있다.
통신 장치(400)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
통신 장치(400)는, 근거리 통신부(410), 위치 정보부(420), V2X 통신부(430), 광통신부(440), 방송 송수신부(450) 및 프로세서(470)를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 설명되는 구성 요소외에 다른 구성 요소를 더 포함하거나, 설명되는 구성 요소 중 일부를 포함하지 않을 수 있다.
근거리 통신부(410)는, 근거리 통신(Short range communication)을 위한 유닛이다. 근거리 통신부(410)는, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다.
근거리 통신부(410)는, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 형성하여, 차량(100)과 적어도 하나의 외부 디바이스 사이의 근거리 통신을 수행할 수 있다.
위치 정보부(420)는, 차량(100)의 위치 정보를 획득하기 위한 유닛이다. 예를 들면, 위치 정보부(420)는, GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 DGPS(Differential Global Positioning System) 모듈을 포함할 수 있다.
V2X 통신부(430)는, 서버(V2I: Vehicle to Infra), 타 차량(V2V: Vehicle to Vehicle) 또는 보행자(V2P: Vehicle to Pedestrian)와의 무선 통신 수행을 위한 유닛이다. V2X 통신부(430)는, 인프라와의 통신(V2I), 차량간 통신(V2V), 보행자와의 통신(V2P) 프로토콜이 구현 가능한 RF 회로를 포함할 수 있다.
광통신부(440)는, 광을 매개로 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 유닛이다. 광통신부(440)는, 전기 신호를 광 신호로 전환하여 외부에 발신하는 광발신부 및 수신된 광 신호를 전기 신호로 전환하는 광수신부를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 광발신부는, 차량(100)에 포함된 램프와 일체화되게 형성될 수 있다.
방송 송수신부(450)는, 방송 채널을 통해, 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호를 수신하거나, 방송 관리 서버에 방송 신호를 송출하기 위한 유닛이다. 방송 채널은, 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 수 있다.
무선 통신부(460)는 하나 이상의 안테나 시스템을 통해 하나 이상의 통신 시스템과 무선 통신을 수행하는 유닛이다. 무선 통신부(460)는 제1 안테나 시스템을 통해 제1 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또한, 무선 통신부(460)는 제2 안테나 시스템을 통해 제2 통신 시스템 내의 기기로 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
프로세서(470)는, 통신 장치(400)의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 통신 장치(400)는, 복수의 프로세서(470)를 포함하거나, 프로세서(470)를 포함하지 않을 수도 있다.
통신 장치(400)에 프로세서(470)가 포함되지 않는 경우, 통신 장치(400)는, 차량(100)내 다른 장치의 프로세서 또는 제어부(170)의 제어에 따라, 동작될 수 있다.
한편, 통신 장치(400)는, 사용자 인터페이스 장치(200)와 함께 차량용 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 이경우, 차량용 디스플레이 장치는, 텔레 매틱스(telematics) 장치 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치로 명명될 수 있다.
통신 장치(400)는, 제어부(170)의 제어에 따라 동작될 수 있다.
센싱부(120)는, 차량의 상태를 센싱할 수 있다. 센싱부(120)는, 자세 센서(예를 들면, 요 센서(yaw sensor), 롤 센서(roll sensor), 피치 센서(pitch sensor)), 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 요 센서(yaw sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 핸들 회전에 의한 스티어링 센서, 차량 내부 온도 센서, 차량 내부 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 가속 페달 포지션 센서, 브레이크 페달 포지션 센서, 등을 포함할 수 있다.
센싱부(120)는, 차량 자세 정보, 차량 충돌 정보, 차량 방향 정보, 차량 위치 정보(GPS 정보), 차량 각도 정보, 차량 속도 정보, 차량 가속도 정보, 차량 기울기 정보, 차량 전진/후진 정보, 배터리 정보, 연료 정보, 타이어 정보, 차량 램프 정보, 차량 내부 온도 정보, 차량 내부 습도 정보, 스티어링 휠 회전 각도, 차량 외부 조도, 가속 페달에 가해지는 압력, 브레이크 페달에 가해지는 압력 등에 대한 센싱 신호를 획득할 수 있다.
센싱부(120)는, 그 외, 가속페달센서, 압력센서, 엔진 회전 속도 센서(engine speed sensor), 공기 유량 센서(AFS), 흡기 온도 센서(ATS), 수온 센서(WTS), 스로틀 위치 센서(TPS), TDC 센서, 크랭크각 센서(CAS), 등을 더 포함할 수 있다.
인터페이스부(130)는, 차량(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(130)는 이동 단말기와 연결 가능한 포트를 구비할 수 있고, 상기 포트를 통해, 이동 단말기와 연결할 수 있다. 이경우, 인터페이스부(130)는 이동 단말기와 데이터를 교환할 수 있다.
한편, 인터페이스부(130)는 연결된 이동 단말기에 전기 에너지를 공급하는 통로 역할을 수행할 수 있다. 이동 단말기가 인터페이스부(130)에 전기적으로 연결되는 경우, 제어부(170)의 제어에 따라, 인터페이스부(130)는 전원 공급부(190)에서 공급되는 전기 에너지를 이동 단말기에 제공할 수 있다.
메모리(140)는, 제어부(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 등과 같은 다양한 저장기기 일 수 있다. 메모리(140)는 제어부(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 차량(100) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 메모리(140)는, 제어부(170)와 일체형으로 형성되거나, 제어부(170)의 하위 구성 요소로 구현될 수 있다.
제어부(170)는, 차량(100) 내의 각 유닛의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 ECU(Electronic Control Unit)로 명명될 수 있다.
전원 공급부(190)는, 제어부(170)의 제어에 따라, 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 특히, 전원 공급부(190)는, 차량 내부의 배터리 등으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
차량(100)에 포함되는, 하나 이상의 프로세서 및 제어부(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명과 관련된 차량(100)은, 수동주행모드 및 자율주행모드 중 어느 하나의 모드로 동작할 수 있다. 즉, 차량(100)의 주행모드는, 수동주행모드 및 자율주행모드를 포함할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 통신 모듈과 안테나 모듈을 포함하는 안테나 시스템의 세부 구성을 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 안테나 시스템(1000)은 제1 및 제2 통신 시스템 (또는 제1 및 제2 안테나 시스템) (1100, 1200)을 포함하고, 이들은 각각 통신 시스템(1300)과 연결된다. 여기서, 상기 통신 시스템(1300)은 텔레매틱스 모듈 또는 통신 모듈로 지칭될 수 있다. 한편, 상기 통신 시스템(1300)은 도 2에 도시된 통신 장치(400), 보다 상세하게는 무선 통신부(460)와 관련될 수 있다. 또한, 상기 통신 시스템(1300)은 사용자 인터페이스 장치(200)로부터 입력된 정보에 기반하여 동작하고, 상기 통신 시스템(1300)을 통해 수신된 정보를 사용자 인터페이스 장치(200)에 표시할 수 있다.
또한, 상기 통신 시스템(1300)은 오브젝트 검출 장치(300)가 특정 동작을 수행하도록 제어할 수 있고, 오브젝트 검출 장치(300)로부터 수신된 정보에 따라 동작할 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 안테나 시스템(1100, 1200)과의 링크 연결 상태에 대해 살펴보면 다음과 같다. 일 실시예에 따르면, 상기 제1 통신 시스템(1100)과 상기 제2 통신 시스템(1200)은 이중 연결 (dual connectivity) 상태를 유지하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2 통신 시스템(1200)으로부터 제2 신호가 수신되지 않는 경우 상기 제1 통신 시스템(1100)으로부터 제1 신호를 수신할 수 있다. 즉, 상기 제2 통신 시스템(1200)에서 기지국과의 링크 연결이 해제되는 경우에도, 상기 제1 통신 시스템(1100)은 항상 연결 상태를 유지하므로, 상기 제2 통신 시스템(1200)으로부터 상기 제2신호를 수신할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 통신 시스템(1200)을 통한 링크 연결이 해제되는 경우에, 상기 제1 통신 시스템(1100)과의 연결을 개시하는 폴백(fall back)모드로 동작되도록 구성되는 것도 가능하다. 여기서, 상기 제1 및 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 자유롭게 변경 가능하다.
상기 제1 안테나 시스템(1100)은 기존 이동 통신 시스템(2G/3G/4G)와 무선 신호를 교환하도록 구성되며, 복수의 안테나 소자들(1110)을 포함할 수 있다. 상기 제1 안테나 시스템(1100)은 상기 복수의 안테나 소자들을 통해 기지국으로부터의 복수의 스트림 신호(stream signal)를 수신하도록 MIMO 모드로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 복수의 안테나는 2개 또는 4개를 구비할 수 있고, 상기 제1 안테나 시스템(1100)은 각각 2 x 2 와 4 x 4 MIMO 모드를 지원할 수 있다. 이때, 2 x 2 와 4 x 4 MIMO 모드는 기지국으로부터 송신된 2개와 4개의 스트림 신호를 하나의 단말(차량)이 각각 2개와 4개의 스트림 신호를 모두 수신하는 경우이다. 이와 같이, 기지국으로부터의 복수의 스트림을 하나의 단말(차량)이 모두 수신하는 경우를 SU(Single user)-MIMO 모드라고 지칭될 수 있다. 반면에, 상기 복수의 스트림을 여러 단말(차량)이 각각 수신하는 경우를 MU-MIMO 모드라고 지칭될 수 있다. 상기 SU-MIMO 모드를 지원하기 위해서, 상기 제2 안테나 시스템(1100)은 복수의 안테나 소자를 구비하여야 한다.
상기 제2 안테나 시스템(1200)은 안테나(1210), 전력 증폭기(Power Amplifier, 1220), 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 1230) 및 위상 변위기(Phase Shifter, 1240)를 포함할 수 있다. 한편, 상기 제2 안테나 시스템(1200)은 28GHz 주파수 대역에서 동작하거나 또는 20, 30, 60GHz의 주파수 대역 또는 6GHz 이하의 Sub 6 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다.
상기 안테나(1210)는 유전체 기판 위에 패치 안테나 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 패치 안테나(110)는 유전체 기판 상면과 하면에 각각 방사 소자와 그라운드 평면이 배치되는 마이크로 스트립 형태로 구현될 수 있다.
상기 제2 안테나 시스템(1200)의 배열 안테나로 구성되는 경우, 상기 위상 변위기(1240)를 통해 상기 배열 안테나의 각 소자에 인가되는 위상 값들을 제어하여 빔 포밍(빔 스캔)을 수행한다. 예를 들어, 상기 빔 포밍은 방위각 방향 및 앙각 방향에서 특정 각도 범위 내에서 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제1 안테나 시스템(1200)은 상기 위상 변위기(1240)에 의한 위상 값들의 변화에 따라 방위각 및 앙각 방향의 원하는 방향으로 빔 포밍을 수행하면서, 간섭 신호 방향으로 빔의 널 패턴(null pattern)을 생성할 수 있다. 한편, 상기 안테나(1210)는 배열 안테나의 복수의 안테나 소자들 중 어느 하나에만 전력을 인가하여 단일 안테나 소자로 동작할 수 있다.
즉, 상기 안테나(1210)와 관련하여, 배열 안테나와 단일 안테나 소자 구성은 전력 온/오프 및 이를 지원할 수 있는 회로 구성에 의해 가변적으로 구성 가능하다. 따라서, 기지국 또는 다른 통신 대상 기기와의 거리가 충분히 가까워서 신호 레벨(또는 신호 대 간섭비)이 충분한 경우, 상기 패치 안테나(110)는 단일 안테나 소자로 가변적으로 구성된다. 반면에, 신호 레벨(또는 신호 대 간섭비)이 충분하지 않은 경우, 상기 안테나(1210)는 배열 안테나로 가변적으로 구성된다.
한편, 상기 안테나(1210)는 상기 전력 증폭기(1220)로부터의 송신 신호를 자유 공간(free space)으로 방사하는 송신 안테나와 상기 자유 공간으로부터 수신 신호를 상기 저잡음 증폭기(1230)로 전달하는 수신 안테나로서 동시에 동작할 수 있다. 따라서, 상기 안테나(1210)는 송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역에서 모두 동작되도록 구성된다.
상기 전력 증폭기(1220)는 5G RF IC로부터의 신호를 고출력 증폭하여 상기 패치 안테나(100)를 통해 상기 신호를 전송하도록 구성된다. 이와 관련하여, 상기 전력 증폭기(120)는 상기 5G RF IC로부터의 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency) 대역 신호를 수신하여, 무선 주파수 (RF: Radio Frequency) 대역 신호로 변환하는 주파수 상향 변환부(frequency up-converter)를 포함할 수 있다.
상기 저잡음 증폭기(1230)는 상기 안테나(1210)를 통해 수신된 신호를 저잡음 증폭하여, 상기 수신된 신호를 5G RF IC로 전달한다. 이와 관련하여, 상기 저잡음 증폭기(1230)는 상기 28GHz의 RF 신호를 IF 신호로 하향 변환하는 주파수 하향 변환부부(frequency down-converter)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 위상 천이기(1240)는 상기 패치 안테나(1210)가 배열 안테나로 구성된 경우, 상기 배열 안테나의 각 소자들에 서로 다른 위상이 인가되도록 구성된다. 이와 관련하여, 상기 위상 천이기(1240)는 송신 주파수 대역 및 수신 주파수 대역에서 모두 동작 가능하도록 구성된다. 상기 위상 천이기(1240)는 아날로그 또는 디지털 방식으로 위상을 조절하는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 상기 위상 천이기(1240)는 5G BB IC로부터 위상 제어를 위한 제어 신호(Control Signal)을 수신할 수 있다. 또한, 상기 위상 천이기(1240)는 내부 소자로 인하여 삽입 손실(insertion loss)이 발생하므로, 상기 저잡음 증폭기(1230)로부터 수신한 신호를 위상 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 위상 천이기(1240)는 상기 제2 안테나 시스템(1200)에서 수신된 신호를 상기 저잡음 증폭기(1230)를 통해 저잡음 증폭한 이후에 위상 제어할 수 있다.
상기 통신 시스템(1300)은 상기 제1 안테나 시스템(200)과 인터페이스되는 LTE 시스템과 상기 제2안테나 시스템(1200)과 인터페이스되는 5G RF IC를 포함한다. 한편, 상기 LTE 시스템은 3G WCDMA 폴백(fallback)을 지원하도록 3G 시스템을 포함하거나, 또는 2G 시스템을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1안테나 시스템(1100)은 RF 케이블 또는 동축 케이블(coaxial cable)을 통해 상기 LTE 시스템과 인터페이스될 수 있다.
또한, 상기 통신 시스템(1300)은 5G BB(Base Band: 기저 대역) IC, USIM 및 LPDDR4를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 5G BB IC는 상기 제1 및 제2통신 시스템(1100, 1200)과 기저 대역 신호를 교환한다. 여기서, 상기 5G BB IC는 상기 5G RF IC와는 2x MPHY 인터페이스를 통해 인터페이스되고, 상기 LTE system과는 PCIe 1.0인터페이스를 통해 인터페이스될 수 있다. 한편, 상기 USIM 및 LPDDR4은 각각 이동 통신 사용자 식별 모듈과 메모리에 해당한다.
한편, 상기 제1 안테나 시스템(1100)과 관련하여, 상기 제2 안테나 시스템(1200) 보다 저주파수 대역에서 동작하므로 안테나 소자들 간의 독립적인 동작을 위해서는 보다 넓은 배치 간격이 필요하다. 이는 각 안테나 소자들을 MIMO 모드로 동작시키기 위해서는 이들 간의 격리도가 특히 중요하기 때문이다.
한편, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 내부 구조도를 나타낸다. 구체적으로, 도 4a는 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 복수의 안테나들이 배치된 일 측면도인 좌 측면도를 나타낸다. 반면에, 도 4b는 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 복수의 안테나들이 배치된 일 측면도인, 전면도를 나타낸다.
한편, 도 4c는 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 5G 배열 안테나들이 부착되는 다면체 구조물과 배열 안테나를 나타낸다.
한편, 도 3, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 제1 안테나 시스템(1100)과 제2 안테나 시스템(1200)을 포함한다.
이와 관련하여, 제1 안테나 시스템(1100)은 차량에 탑재되는 구조물(structure) 내에 배치되는 복수의 제1 안테나 소자(1110, 1120)가 다중입력 다중출력(MIMO: Multi Input Multi Output)을 수행하도록 구성된다. 한편, 제2 안테나 시스템(1200)은 상기 구조물 내에 배치되는 다면체(1210a)의 측면에 부착되는 복수의 제2 안테나 소자(1211 내지 1214)가 빔포밍을 수행하도록 구성된다.
한편, 상기 배치되는 복수의 제1 안테나 소자(1110, 1120)는 상기 다면체(1210a)의 전방 및 후방에서, 상기 구조물에 일정 각도로 세워진 기판(substrate) 상에 형성될 수 있다. 이때, 복수의 제1 안테나 소자(1110, 1120)가 배치되는 기판은 하부 구조물과의 체결과 안테나 방사 특성을 고려하여 하부 구조물에 수직하게 형성될 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 시스템과 레이돔 구조를 나타낸다.
한편, 도 3, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템의 구조물(2110a, 2120a, 2110b, 2120b, 2110c)는 샤크 핀(shark fin) 형상의 레이돔(radome)으로 형성될 수 있다.
구체적으로 도 4c를 참조하면, 상기 복수의 제2 안테나 소자는, 상기 다면체(1210a)의 4개의 측면(S1 내지 S4)에 부착되는 제1 내지 제4 배열 안테나(1211 내지 1214)를 포함한다. 이때, 제1 내지 제4 배열 안테나(1211 내지 1214)는 5세대(5G) 통신 시스템에서 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 동작할 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 배열 안테나(1211 내지 1214)는 MIMO 동작을 수행하도록 구성되거나 또는 방위각 방향에서 서로 다른 방향을 커버하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 다면체(1210a)의 제1 측면과 제2 측면은 상기 구조물의 바닥 면(bottom surface)의 대칭선의 일 지점을 기준으로 좌측과 우측으로 일정 각도인 제1 각도(a)로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 다면체(1210a)의 제3 측면과 제4 측면은 상기 대칭선의 타 지점을 기준으로 좌측과 우측으로 일정 각도인 제2 각도(b)로 이격되어 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제1 측면 내지 상기 제4 측면에 상기 제1 내지 제4 배열 안테나(1211 내지 1214)가 배치될 수 있다.
이때, 상기 제1 각도(a)와 상기 제2 각도(b)는 응용에 따라 다른 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 차량 전면에서의 신호 송수신이 차량 후면에서의 신호 송수신보다 중요하므로, 상기 제1 각도(a)의 값을 상기 제2 각도(b)의 값보다 큰 값으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 각도(a)의 값이 클 수록, 제1 및 제2 배열 안테나 (1211 및 1212)는 비교적 전면을 조향하고, 전면에서의 신호를 수신할 수 있다.
반면에, 상기 제1 각도(a)의 값이 작을 수록, 제1 및 제2 배열 안테나 (1211 및 1212) 각각의 빔 커버리지는 측면으로 확장되어, 전면 이외에 측면에서의 신호를 수신할 수 있다. 하지만, 상기 제1 각도(a)의 값이 작을 수록 제1 및 제2 배열 안테나 (1211 및 1212) 각각의 빔 커버리지의 전면에서의 중첩 영역은 감소하게 된다.
또한, 상기 제1 각도(a)와 상기 제2 각도(b)는 제1 및 제2 LTE 안테나(1110 및 1120)와의 간섭을 고려하여 결정될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 각도(a)는 제1 기판에 부착된 제1 LTE 안테나(1110)와 간섭을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 제2 각도(b)는 제2 기판에 부착된 제2 LTE 안테나(1120)와의 간섭을 고려하여 결정될 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 LTE 안테나(1110 및 1120)와의 간섭을 저감하기 위해, 상기 제1 각도(a)와 상기 제2 각도(b)는 작은 값으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 다면체(1210a)의 측면 상의 폭이 감소하게 되고, 서로 다른 안테나 시스템 간 간섭이 저감된다는 장점이 있다. 하지만, 상기 제1 및 제2 배열 안테나 (1211 및 1212)의 빔 커버리지가 전면보다는 측면을 커버함에 따라, 차량 전면에서의 신호 송수신 성능이 다소 저하될 수 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 다면체(1210a)의 측면 사이에는 경계면이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 다면체(1210a)의 상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이에 제1 경계면이 형성되고, 상기 제3측면과 상기 제4측면 상이에 제2 경계면이 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2 경계면의 영역에 다른 안테나의 기판이 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 경계면의 폭은 상기 다면체(1210a)의 전방에 제1 기판 (구조물에 수직하게 세워져 형성)의 폭보다 넓게 설정될 수 있다. 또한, 제2 경계면의 폭은 상기 다면체(1210a)의 후방에 제2 기판 (상기 구조물에 수직하게 세워져 형성)의 폭보다 넓게 설정될 수 있다. 따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 다면체(1210a)의 전면 및 후면 가시 영역에는 상기 제1 및 제2 기판이 장애물로 인식되지 않게 된다. 이에 따라, 복수의 서로 다른 안테나 시스템의 안테나 간 간섭이 저감될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템에는 LTE안테나와 5G 안테나 이외에 다양한 기능을 제공하는 다수의 안테나들이 배치될 수 있다. 이러한 다양한 기능을 제공하는 다수의 안테나들은 기존 배치된 LTE안테나와 5G 안테나와의 간섭을 최소화하도록 최적 배치되는 것이 중요하다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 GPS 안테나(1510), 위성방송(DMB) 안테나(1520) 및 FM 수신용 안테나(1530) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이러한 안테나에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 다양한 안테나들이 배치될 수 있다.
구체적으로, 위성방송(DMB) 안테나(1520)는 제1 LTE 안테나(1110)와 다면체(1210a) 사이에, 구조물에 수직하게 세워진 제3 기판에 부착될 수 있다. 이때, 위성방송(DMB) 안테나(1520)의 동작 주파수 대역은 LTE 안테나, 5G 안테나의 동작 주파수 대역은 상이하여, 이들 안테나 간에 간섭이 문제되지 않는다.
한편, FM 수신용 안테나(1530)는 제2 LTE 안테나(1120)와 다면체(1210a) 에, 구조물에 수직하게 세워진 제4 기판에 부착될 수 있다. 이때, FM 수신용 안테나(1530)의 동작 주파수 대역은 LTE 안테나, 5G 안테나의 동작 주파수 대역은 상이하여, 이들 안테나 간에 간섭이 문제되지 않는다.
한편, GPS 안테나(1510)는 위성방송(DMB) 안테나(1520)의 전방에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, GPS 신호 수신에 따라 차량 위치 파악은 중요하여, 다른 안테나들 간의 간섭을 고려하여야 한다. 특히, GPS 신호 수신 시 LTE 안테나를 통한 송신 전력의 백-오프가 이루어져야 한다.
또한, GPS 안테나(1510)는 차량에 탑재되는 구조물의 가장 앞에 배치됨에 따라 다른 안테나 또는 구조물에 따른 가림 현상이 최소화될 수 있다. 또한, 다른 안테나들과 달리 구조물의 바닥면에 배치됨에 따라 다른 안테나와의 간섭이 최소화될 수 있다. 이를 위해, GPS 안테나는 상기 구조물의 바닥 면에 배치되는 기판에 프린트된 패치 안테나(patch antenna)로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템에는 5G 통신 시스템에서 동작하는 다른 형태의 안테나가 더 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 복수의 제3 안테나 소자(1130 내지 1160)이 구조물 내의 측면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 복수의 제3 안테나 소자(1130 내지 1160)는 다면체(1210a)의 4개의 측면으로부터 일정 거리만큼 이격되어, 구조물 바닥면에서 수직하게 세워진 복수의 기판에 각각 배치될 수 있다.
5G 안테나와 관련하여, 전술한 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 배열 안테나(1211 내지 1214)를 포함하는 복수의 제2 안테나 소자(1210)는 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작한다. 반면에, 복수의 제3 안테나 소자(1130 내지 1160)는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 Sub6 안테나(1130 내지 1160)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 내지 제4 Sub6 안테나(1130 내지 1160)는 Sub6 대역 이외에 LTE 대역에서도 동작할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 Sub6 안테나(1130 내지 1160)는 제1주파수 대역에서 LTE 통신 시스템인 제1 통신 시스템의 제1 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 Sub6 안테나(1130 내지 1160)는 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역에서5G 통신 시스템인 제2 통신 시스템에서 제2 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
한편, 안테나가 배치되는 구조물의 외곽 측면에 배치되는 제1 내지 제4 Sub6 안테나(1130 내지 1160)는 레이돔에 의해 전파 손실 특성 등 그 영향이 최소화되도록 배치되어야 한다. 따라서, 제1 내지 제4 Sub6 안테나(1130 내지 1160)가 배치되는 복수의 기판은 최외곽이 구조물의 바닥 면 내에 배치되고, 샤크 핀 형상의 구조물 내에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 양상에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복수의 구조물들을 포함하는 차량에 탑재되는 안테나 시스템을 나타낸다. 도 3 및 도 6을 참조하면, 차량에 탑재되는 안테나 시스템은 제1 안테나 시스템(1100)과 제2 안테나 시스템(1200)을 포함한다.
이와 관련하여, 제1 안테나 시스템(1100)은 차량에 탑재되는 제1 구조물(structure)(2100) 내에 배치되는 제1 안테나 소자가 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된다. 반면에, 제2 안테나 시스템(1200)은 제2 구조물(2200) 내에 배치되는 복수의 제2 안테나 소자가 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된다. 이때, 제2 구조물(2200)은 제1 구조물(2100)과 분리되어 별도로 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 부착될 수 있다. 또는, 제2 구조물(2200)은 제1 구조물(2100)과 분리된 모듈로 구성되며, 제1 구조물(2100)과 제2 구조물(2200)은 하나의 안테나 시스템으로 조립되어 구성될 수 있다.
한편, 도 4a 내지 4c 및 도 5a 내지 5c를 참조하면, 상기 배치되는 복수의 제1 안테나 소자(1110 및 1120)는 제1 구조물(2100) 내에서 일정 각도로 세워진 기판(substrate) 상에 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1 구조물(2100)은 샤크 핀(shark fin) 형상의 레이돔(radome)으로 형성되고, 상기 제2 구조물(2200)은 상기 샤크 핀 형상의 레이돔이 부착될 수 있는 체결부를 구비할 수 있다.
한편, 제2 구조물(2200)의 평면형 구조물(flat structure) 내에는 복수의 제2 안테나 소자인 제1 내지 제4 배열 안테나가 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 배열 안테나는 5세대(5G) 통신 시스템에서 빔포밍을 통해 상기 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 동작할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제4 배열 안테나는 평면형 구조물 내에 배치되기 위해서, 도 4c와 같은 다면체(1210a)에 부착되는 형태가 아니라 평면형 패치 안테나(flat patch antenna)로 구성될 수 있다.
한편, 제2 구조물(2200) 내에는 상기 제1 내지 제4 배열 안테나 이외에 제2 안테나 시스템(1200)이 구비될 수 있다. 또한, 통신 시스템(1300)에 해당하는 텔레매틱스 모듈 또는 통신 모듈이 제2 구조물(2200) 내에 구비될 수 있다. 이러한 통신 시스템(1300)과 이를 제어하는 제어부(프로세서)에 의해 제1 안테나 시스템(1100)과 제2 안테나 시스템(1200)을 통해 차량에서 이종 통신 시스템(heterogeneous communication system)을 이용한 통신이 수행될 수 있다.
한편, 도 4a, 도 4b및 도 6을 참조하면, 제1 안테나 소자(1110) 및 제2 안테나 소자(1200)가 프린트된 제1기판 및 제2 기판은 제1 구조물(2100) 내에 상기 제1 구조물(2100)의 바닥면에 수직하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판이 이 상기 제1 구조물(2100)의 길이 방향으로 배치되어 상기 제1 구조물(2100)의 폭(width)가 최소화될 수 있다. 따라서, 상기 최소화된 폭을 갖는 제1 구조물(2100)은 5G 배열 안테나가 별도의 제2 구조물(2200)에 배치됨에 따라, 또한 그 길이가 감소될 수 있다. 따라서, 차량의 외부에 돌출되는 샤크 핀 형상의 제1 구조물(2100)의 부피가 감소되는 장점이 있다.
한편, 전술된 바와 같이, 여러 다른 기능을 수행하는 다수의 안테나들이 제1 구조물 내에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 구조물(2100) 내에는 제1 안테나 소자(1110)의 후방에 제1 구조물(2100)에 수직하게 세워진 제3 기판에 부착되는 위성방송(DMB) 안테나(1520)가 배치될 수 있다.
또한, 제1 구조물(2100) 내에는 위성방송(DMB) 안테나(1520)의 후방에 제1 구조물(2100)에 수직하게 세워진 제4 기판에 부착되는 FM 수신용 안테나(1530)가 더 배치될 수 있다. 또한, 위성방송(DMB) 안테나(1520)와 제1 안테나 소자(1110)의 전방에 GPS 안테나(1510)가 더 배치될 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, GPS 안테나(1510)는 제1 구조물(2100)의 바닥 면에 배치되는 기판에 프린트된 패치 안테나(patch antenna)로 형성될 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5c와 도 6을 참조하면, 샤크 형상의 레이돔에 해당하는 제1 구조물(2100)은 베이스 레이돔(2110a, 2110b)과 상부 레이돔(2120a, 2120b)으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 베이스 레이돔(2110a, 2110b)은 제1 구조물(2100)의 바닥면과 체결되도록 구성된다. 또한, 상부 레이돔(2120a, 2120b)은 베이스 레이돔 베이스 레이돔(2110a, 2110b)과 일체로 형성될 수 있다.
또한, 도 5b를 참조하면, 상부 레이돔(2120b)은 다면체(1210a) 구조물이 수용될 수 있도록 만곡 형상(curved shape)으로 구성될 수 있다. 반면에, 도 5a를 참조하면, 다면체(1210a) 구조물이 배치되지 않는다. 따라서, 상부 레이돔(2120a)은 해당 위치에 위성방송(DMB) 안테나(1520)를 수용할 수 있는 형상에 대응하는 만곡 형상으로 구성될 수 있다.
또한, 제1 구조물(2100)은 상부에 평면부(2130a, 2130b, 2130c)를 더 포함할 수 있다. 이때, 평면부(2130a, 2130b, 2130c)는 상부 레이돔(2110a, 2110b, 2110c)의 상부 중앙 부근에서 전파의 산란을 방지하기 위해 중앙 부근이 평면(flat) 형태로 구성된다.
한편, 도 5c 및 도 6을 참조하면, 제1 구조물(2100)은 베이스 레이돔과 상부 레이돔과 같은 서로 다른 만곡 형상이 아닌, 하나의 만곡 형상인 하나의 레이돔(2110c)으로 구성될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 제1 및 제2 안테나 시스템을 구비하는 차량에 탑재되는 안테나 시스템, 특히 샤크 형상의 레이돔에 구비되는 안테나 시스템에 대해 살펴보았다.
이러한 구성 및 안테나 배치 구조를 통해, 본 발명은 기존 이동 통신 서비스뿐만 아니라 차세대 통신 서비스를 제공할 수 있는 평면형 차량용 안테나와 그 설계 및 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 차량에 탑재되는 안테나 시스템 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, LTE 안테나 시스템과 5G 안테나 시스템을 구비하는 평면형(flat) 차량용 안테나에서, 안테나 소자들 간의 격리도 특성이 최적화된 안테나 배치 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 평면형 차량용 안테나 시스템의 다양한 기본 구조들을 확장 구조를 확장 가능한 모듈 형태의 평면형 차량용 안테나 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명의 안테나 시스템과 이를 제어하는 제어부(모뎀 또는 어플리케이션 프로세서)는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 있어서,
    차량에 탑재되는 구조물(structure) 내에 배치되는 복수의 제1 안테나 소자가 다중입력 다중출력(MIMO: Multi Input Multi Output)을 수행하는 제1안테나 시스템; 및
    상기 구조물 내에 배치되는 다면체의 측면에 부착되는 복수의 제2 안테나 소자가 빔포밍을 수행하는 제2안테나 시스템을 포함하고,
    상기 배치되는 복수의 제1 안테나 소자는 상기 다면체의 전방 및 후방에서, 상기 구조물에 일정 각도로 세워진 기판(substrate) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 샤크 핀(shark fin) 형상의 레이돔(radome)으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2 안테나 소자는, 상기 다면체의 4개의 측면에 부착되는 제1 내지 제4 배열 안테나를 포함하고,
    상기 제1 내지 제4 배열 안테나는 5세대(5G) 통신 시스템에서 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 동작하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다면체의 제1 측면과 제2 측면은 상기 구조물의 바닥 면(bottom surface)의 대칭선의 일 지점을 기준으로 좌측과 우측으로 일정 각도인 제1 각도로 이격되어 형성되고,
    상기 다면체의 제3 측면과 제4 측면은 상기 대칭선의 타 지점을 기준으로 좌측과 우측으로 일정 각도인 제2 각도로 이격되어 형성되고,
    상기 제1 측면 내지 상기 제4 측면에 상기 제1 내지 제4 배열 안테나가 배치되는 것을 특징으로 하는, 안테나 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이에 제1 경계면이 형성되고,
    상기 제3측면과 상기 제4측면 상이에 제2 경계면이 형성되고,
    상기 제1 경계면의 폭은 상기 다면체의 전방에 상기 구조물에 수직하게 세워진 제1 기판의 폭보다 넓고,
    상기 제2 경계면의 폭은 상기 다면체의 후방에 상기 구조물에 수직하게 세워진 제2기판의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 각도는 상기 제1 기판에 부착된 제1 LTE 안테나와의 간섭을 고려하여 결정되고,
    상기 제2 각도는 상기 제2 기판에 부착된 제2 LTE 안테나와의 간섭을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LTE 안테나와 상기 다면체 사이에, 상기 구조물에 수직하게 세워진 제3 기판에 부착되는 위성방송(DMB) 안테나를 더 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 LTE 안테나와 상기 다면체 사이에, 상기 구조물에 수직하게 세워진 제4 기판에 부착되는 FM 수신용 안테나를 더 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 위성방송(DMB) 안테나의 전방에 GPS 안테나가 배치되고,
    상기 GPS 안테나는 상기 구조물의 바닥 면에 배치되는 기판에 프린트된 패치 안테나(patch antenna)인 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다면체의 4개의 측면으로부터 일정 거리만큼 이격되어, 상기 구조물에 수직하게 세워진 복수의 기판에 각각 배치되는 복수의 제3 안테나 소자를 더 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 제2 안테나 소자는 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 배열 안테나이고,
    상기 복수의 제3 안테나 소자는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 Sub6 안테나인 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 Sub6 안테나는 제1주파수 대역에서 LTE 통신 시스템인 제1 통신 시스템의 제1 신호를 송신 또는 수신하고,
    상기 제1 내지 제4 Sub6 안테나는 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역에서5G 통신 시스템인 제2 통신 시스템에서 제2 신호를 송신 또는 수신하는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 Sub6 안테나가 배치되는 상기 복수의 기판은 최외곽이 상기 구조물의 바닥 면 내에 배치되고, 샤크 핀 형상의 상기 구조물 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  14. 차량에 탑재되는 안테나 시스템에 있어서,
    차량에 탑재되는 제1 구조물(structure) 내에 배치되는 제1 안테나 소자가 제1 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제1안테나 시스템; 및
    상기 제1구조물이 부착되는 제2 구조물 내에 배치되는 복수의 제2 안테나 소자가 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 구성된 제2안테나 시스템을 포함하고,
    상기 배치되는 복수의 제1 안테나 소자는 상기 다면체의 전방 및 후방에서, 상기 구조물에 일정 각도로 세워진 기판(substrate) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 구조물은 샤크 핀(shark fin) 형상의 레이돔(radome)으로 형성되고, 상기 제2 구조물이 상기 샤크 핀 형상의 레이돔이 부착될 수 있는 체결부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 구조물의 평면형 구조물(flat structure) 내에는 상기 복수의 제2 안테나 소자인 제1 내지 제4 배열 안테나가 배치되고,
    상기 제1 내지 제4 배열 안테나는 5세대(5G) 통신 시스템에서 빔포밍을 통해 상기 제2 신호를 송신 또는 수신하도록 동작하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 안테나 소자가 프린트된 제1기판은 상기 제1 구조물 내에는 상기 구조물의 바닥면에 수직하게 배치되고,
    상기 기판의 두께 방향이 상기 구조물의 길이 방향으로 배치되어 상기 구조물의 길이가 최소화되는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 안테나 소자의 전방에 상기 구조물에 수직하게 세워진 제3 기판에 부착되는 위성방송(DMB) 안테나; 및
    상기 제1 안테나 소자의 후방에 상기 구조물에 수직하게 세워진 제4 기판에 부착되는 FM 수신용 안테나를 더 포함하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 위성방송(DMB) 안테나의 전방에 GPS 안테나가 배치되고,
    상기 GPS 안테나는 상기 구조물의 바닥 면에 배치되는 기판에 프린트된 패치 안테나(patch antenna)인 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
  20. 제2항에 있어서,
    상기 샤크 형상의 레이돔은,
    상기 구조물의 바닥면과 체결되는 베이스 레이돔(base radome); 및
    상기 베이스 레이돔과 일체로 형성되고, 상기 다면체 구조물이 수용될 수 있도록 만곡 형상(curved shape)의 상부 레이돔을 포함하고,
    상기 베이스 레이돔과 상기 상부 레이돔은 중앙 부근에서 전파의 산란을 방지하기 위해 상기 중앙 부근이 평면(flat) 형태로 구성된 평면부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량에 탑재되는 안테나 시스템.
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