This paper considers a vehicular system that enables high data rate wireless service for moving vehicle.
In vehicular communications, higher data transmission rate is required in order to meet the needs of vehicles and a directional transmission beam must be used for the reliable communications. Beam alignment is essential when the directional beam is used, but there is a lot of overhead because the vehicle that moves at high speed require more frequent beam realignment. The beam switching technique using initial information of the vehicle can reduce the overhead because the transmitter predicts the position of vehicle and switches the transmission beam sequentially. The scenario, where the road side unit (RSU) deployed along the roadside is trying to deliver the data to the moving vehicle, is considered. There may be a change in speed of the vehicle as it passes through the coverage of the road side unit. As the RSU knows only the initial speed and position of the vehicle, the actual position of the vehicle is different from the vehicle's position predicted by the RSU. Considering the speed variation of the vehicle, an optimal beam design that maximizes the average data rate is analytically proposed. Moreover, the analytic results are very close to the simulation results and the optimal beam design obtained analytically is almost same as the optimal beam design obtained from the exhaustive search.
본 논문에서는 차량 통신 환경에서 도로 변의 기지국이 도로를 따라 움직이는 차량에게 정보를 전송하는 상황을 고려하였다. 차량 통신 환경에서 차량에게 높은 전송률로 정보를 전송하기 위해서는 지향성 빔을 사용해야 하는데 지향성 빔을 사용할 경우 차량의 움직임으로 인해 더 잦은 빔 정렬이 필요하고 그로 인해 빔을 정렬하는데 필요한 오버헤드가 상당하다. 따라서, 기지국은 빔 스위칭 방식을 활용하는데 빔 스위칭은 직선 도로를 주행하는 차량과 같이 예상된 경로를 예상된 속도로 지나가는 차량에게 지향성 빔을 이용하여 서비스를 할 경우 빔을 여러 개로 나누어 각 빔의 방향을 정해 놓고 순차적으로 빔을 사용하여 정보를 전달하는 방법을 의미한다.
논문에서는 차량이 초기 속도와 위치 정보만 기지국에 전달한 후 특정 범위의 가속도로 변속하며 이동할 때 최대 정보 전송률을 얻기 위한 최적의 송신 빔 폭 조절 방법을 제안한다. 차량이 고속으로 주행하고 잦은 변속으로 이동을 예측하기 어렵다는 점을 고려하여 가장 높은 정보 전송률을 얻을 수 있는 최적의 송신 빔 폭을 구하였다. 분석을 통해 얻은 최적의 송신 빔 폭이 시뮬레이션 결과와 상당히 유사함을 확인할 수 있었다. 결론적으로 제안한 최적의 송신 빔 폭 조절 방법을 통해 차량 통신 환경에서 정보 전송률 향상을 얻을 수 있음을 확인하였다.
