안테나 간격 변화에 대한 TPMS 빔형성기 성능분석

Abstract

TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 자동차 타이어의 센서부에서 전송된 온도나 압력 등의 데이터를 기반으로 타이어의 상태를 파악하여 운전자가 수시로 이를 점검하여 차량의 주행조건을 최적의 상태로 유지시켜주기 위한 안전보조시스템이다. TPMS는 특성상 무선통신을 기반으로 데이터를 전송하는데, 무선통신 시 TPMS와 비슷한 주파수 대역을 사용하는 외부의 각종 전기 및 전자 장치들에 의한 간섭의 영향으로 통신 장애가 발생할 수 있다. 이러한 다양한 고출력의 간섭을 제거하기 위해 등간격 선형 안테나 어레이 구조의 다양한 빔형성 기술을 사용한다. 빔형성 기술은 많은 수의 안테나를 사용할수록 더욱 향상된 간섭제거 성능을 얻을 수 있는데, 차량 내부의 구조상 사용할 수 있는 안테나의 수는 제한적이다. 본 논문에서는 차량 내부에 설치되는 안테나 수를 늘리기 위해 안테나 사이의 간격을 줄였을 경우 빔형성기의 성능을 비교 분석한다. 빔형성기의 성능분석을 위해 최근에 제안된 TPMS용 스위칭(switching) 빔형성기와 MVDR(Minimum -Variance Distortionless-Response) 빔형성기를 고려한다. Tire Pressure Monitoring System (TPMS) is an auxiliary safety system for recognizing the condition of tires based on the pressure and temperature data transmitted from the sensor unit installed on a tire of the vehicle. Using TPMS, a driver can frequently check the state of tires and it aids to maintain the optimum running condition of the vehicle. Since TPMS must utilize the wireless communication technique to transmit data from a sensor unit to a signal processing unit installed in the vehicle, it suffers from interference signals caused by various external electrical or electronic devices. In order to suppress high-power interference signals, we employ beamforming techniques based on the uniform linear antenna array. As the number of the antennas is increased, the performance of the interference suppression is improved. However, there is the limit of the number of antennas, installed in the center of a vehicle, because of its size. In this paper, we compare and analyze the performance of the beamformer, when reducing the interelement spacing of antennas, to increase the number of the receiving antennas. For the performance analysis of the beamformers, we consider the switching beamformer and minimum-variance distortionless-response (MVDR) beamformer for TPMS, recently proposed.