본 논문에서는 차량 LTE 통신용 다중대역 MIMO 안테나를 설계하고, 이를 차량에 부착하여 수행한 데이터 전송률 필드테스트 측정 결과에 대한 분석을 다루고 있다. 필드테스트에 이용된 안테나는 다중대역 공진 특성 확보를 위해 다수의 스터브를 포함한 평판 구조로 LTE(0.8~0.9 GHz, 1.7~2.2 GHz), WiFi(2.4~2.48 GHz) 및 WAVE(5.8~5.9 GHz) 주파수 대역에서 동작하도록 설계하였다. 안테나 시작품을 차량의 대시보드 및 루프에 설치하고, 실험용 LTE 모뎀에 연결하여 다양한 실전파 환경에서의 데이터 전송률(throughput), 신호 대 잡음 간섭비(SINR), 참조 신호 수신 품질(RSRQ) 등을 측정하고 분석하였다. 이를 바탕으로 전계 강도에 따른 SINR과 데이터 전송률 사이의 관계를 확인하였다.
본 논문에서는 차량 LTE 통신용 다중대역 MIMO 안테나를 설계하고, 이를 차량에 부착하여 수행한 데이터 전송률 필드테스트 측정 결과에 대한 분석을 다루고 있다. 필드테스트에 이용된 안테나는 다중대역 공진 특성 확보를 위해 다수의 스터브를 포함한 평판 구조로 LTE(0.8~0.9 GHz, 1.7~2.2 GHz), WiFi(2.4~2.48 GHz) 및 WAVE(5.8~5.9 GHz) 주파수 대역에서 동작하도록 설계하였다. 안테나 시작품을 차량의 대시보드 및 루프에 설치하고, 실험용 LTE 모뎀에 연결하여 다양한 실전파 환경에서의 데이터 전송률(throughput), 신호 대 잡음 간섭비(SINR), 참조 신호 수신 품질(RSRQ) 등을 측정하고 분석하였다. 이를 바탕으로 전계 강도에 따른 SINR과 데이터 전송률 사이의 관계를 확인하였다.
This paper reports on the design of a multiband multiple-input and multiple-output(MIMO) antenna for long-term evolution(LTE) vehicular communication and includes an analysis of the throughput field test results that were acquired by mounting the antenna to a vehicle. The antenna used for the field ...
This paper reports on the design of a multiband multiple-input and multiple-output(MIMO) antenna for long-term evolution(LTE) vehicular communication and includes an analysis of the throughput field test results that were acquired by mounting the antenna to a vehicle. The antenna used for the field test was designed as a planar structure and included multiple stubs to obtain multiband resonant characteristics operating in the LTE(0.8~0.9 GHz, 1.7~2.2 GHz), Wi-Fi(2.4~2.48 GHz), and wireless access in vehicular environments (WAVE)(5.8~5.9 GHz) frequency bands. For the field test, antenna prototypes were mounted on the dashboard and roof of a vehicle and connected to the experimental LTE modem. The data transfer rate(throughput), signal-to-interference-plus-noise ratio(SINR), and reference signal received quality(RSRQ) were measured and analyzed in various real-world radio wave environments. Based on these results, the relationship between the SINR and throughput according to the field intensity is confirmed.
This paper reports on the design of a multiband multiple-input and multiple-output(MIMO) antenna for long-term evolution(LTE) vehicular communication and includes an analysis of the throughput field test results that were acquired by mounting the antenna to a vehicle. The antenna used for the field test was designed as a planar structure and included multiple stubs to obtain multiband resonant characteristics operating in the LTE(0.8~0.9 GHz, 1.7~2.2 GHz), Wi-Fi(2.4~2.48 GHz), and wireless access in vehicular environments (WAVE)(5.8~5.9 GHz) frequency bands. For the field test, antenna prototypes were mounted on the dashboard and roof of a vehicle and connected to the experimental LTE modem. The data transfer rate(throughput), signal-to-interference-plus-noise ratio(SINR), and reference signal received quality(RSRQ) were measured and analyzed in various real-world radio wave environments. Based on these results, the relationship between the SINR and throughput according to the field intensity is confirmed.
본 논문에서는 LTE, WiFi 및 WAVE 주파수 대역에서 동작하는 차량용 다중대역 2×2 MIMO 안테나를 설계 및 제작하고, 이를 이용하여 수행된 필드테스트 결과를 분석하였다. 필드테스트는 차량 내 안테나의 탑재 위치, 실전파 환경 및 전계 강도를 고려하여 이루어졌다.
제안 방법
하지만 이 방법들은 shorting strip의 위치 및 급 전부 구성에 따라 안테나의 성능이 쉽게 변화할 수 있기 때문에 설계에 어려움이 있다. 본 논문에서는 스터브를 이용하여 다중대역 특성을 확보한 평판형 모노폴 안테나 구조를 바탕으로[12], LTE, WiFi 및 WAVE 주파수 대역에서 동작하는 차량용 2×2 MIMO 안테나를 설계하였다.
측정 장소 선정에 있어 지역별 전파 환경의 특성을 고려하였으며, 이에 따라 도심지의 경우 서울특별시 종로구를, 주거지의 경우 서울특별시 노원구를, 시골의 경우 충청남도 서산시를 측정 장소로 택하였다. 세 측정 환경에서 제작된 안테나는 2×2 MIMO 형태로 차량의 대시보드에 탑재되었으며, 차량이 정지한 경우와 주행 중인 경우로 나누어 필드테스트를 진행하였다. 그림 9는 시골 지역에서 취득한 필드테스트 결과로, 차량의 주행 상태에 따른 데이터 전송률 변화 추이를 보여준다.
필드테스트는 안테나 시작품을 차량에 탑재한 상태로 현재 운용 중인 LTE 망 내에서 수행하였다. 이후 도심지, 주거지, 시골 등 서로 다른 실전파 환경에서 측정된 데이터 전송률 (throughput), 신호 대 잡음 간섭 비(SINR), 참조 신호 수신 품질(RSRQ) 결과 등을 분석하였다.
9 GHz) 통신 주파수에서 동작하도록 설계하였다. 필드테스트는 안테나 시작품을 차량에 탑재한 상태로 현재 운용 중인 LTE 망 내에서 수행하였다. 이후 도심지, 주거지, 시골 등 서로 다른 실전파 환경에서 측정된 데이터 전송률 (throughput), 신호 대 잡음 간섭 비(SINR), 참조 신호 수신 품질(RSRQ) 결과 등을 분석하였다.
대상 데이터
필드테스트는차량에 탑재된 안테나를 실험용 LTE 모뎀에 연결한 상태로, 차량을 운행하면서 FTP 서버로부터 1 GB 크기의 파일을 다운로드하는 방식으로 진행하였다. 측정 데이터는 차량 내 안테나의 탑재 위치(대시보드 및 루프), 실전파 환경(도심지, 주거지, 시골)과 전계강도(강전, 중전, 약전)를 달리하며 취득하였다. 그림 6은 실험에 사용한 LTE 모뎀과 MIMO 안테나의 설치 사진을 보여준다.
실전파 환경을 고려한 필드테스트는 도심지, 주거지, 시골 지역으로 구분하여 진행하였다. 측정 장소 선정에 있어 지역별 전파 환경의 특성을 고려하였으며, 이에 따라 도심지의 경우 서울특별시 종로구를, 주거지의 경우 서울특별시 노원구를, 시골의 경우 충청남도 서산시를 측정 장소로 택하였다. 세 측정 환경에서 제작된 안테나는 2×2 MIMO 형태로 차량의 대시보드에 탑재되었으며, 차량이 정지한 경우와 주행 중인 경우로 나누어 필드테스트를 진행하였다.
성능/효과
해당 결과를 바탕으로 SINR과 데이터 전송률의 상관관계를 확인할 수 있었다[13]. 데이터 전송률은 SINR 값이 커짐에 따라 함께 증가하는 특성을 보이지만, SINR 값이 일정 값에 도달하게 되면 더 이상 증가하지 않고 포화하는 특성을 보였다.
제작된 안테나는 탑재 위치 및 지역 환경 특성에 영향을 받지 않고 양호한 성능을 보였다. 전계 강도를 고려하여 필드테스트를 진행한 결과, SINR과 데이터 전송률 사이의 관계를 확인할 수 있었다.
필드테스트는 차량 내 안테나의 탑재 위치, 실전파 환경 및 전계 강도를 고려하여 이루어졌다. 제작된 안테나는 탑재 위치 및 지역 환경 특성에 영향을 받지 않고 양호한 성능을 보였다. 전계 강도를 고려하여 필드테스트를 진행한 결과, SINR과 데이터 전송률 사이의 관계를 확인할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
MIMO 안테나 기술 이란?
전파의 송수신을 관장하는 안테나의 경우, 다양한 통신주파수 대역에서 동작하는 복수의 안테나를 이용하여 데이터 전송률을 높이는 다중대역 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 안테나 기술이 필수적이다. MIMO 안테나 기술은 송․수신단에 다수의 안테나를 배치하여 대역폭을 증가 시키지 않고, 데이터 전송률을 획기적으로 증가시킬 수 있는 기술이다[1].
제작된 안테나의 LTE 데이터 전송률 데이터는 무엇을 달리하며 측정하였나?
필드테스트는차량에 탑재된 안테나를 실험용 LTE 모뎀에 연결한 상태로, 차량을 운행하면서 FTP 서버로부터 1 GB 크기의 파일을 다운로드하는 방식으로 진행하였다. 측정 데이터는 차량 내 안테나의 탑재 위치(대시보드 및 루프), 실전 파 환경(도심지, 주거지, 시골)과 전계강도(강전, 중전, 약 전)를 달리하며 취득하였다. 그림 6은 실험에 사용한 LTE 모뎀과 MIMO 안테나의 설치 사진을 보여준다.
필드테스트는 어떻게 진행되었나?
제작된 안테나의 LTE 데이터 전송률을 측정하기 위해 다양한 전파 환경에서 필드테스트를 수행하였다. 필드테스트는차량에 탑재된 안테나를 실험용 LTE 모뎀에 연결한 상태로, 차량을 운행하면서 FTP 서버로부터 1 GB 크기의 파일을 다운로드하는 방식으로 진행하였다. 측정 데이터는 차량 내 안테나의 탑재 위치(대시보드 및 루프), 실전 파 환경(도심지, 주거지, 시골)과 전계강도(강전, 중전, 약 전)를 달리하며 취득하였다.
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