[오토모티브 특집] 로데슈바르즈의 오토모티브 이더넷 측정 솔루션

[테크월드뉴스=로데슈바르즈] 자율주행 기술은 먼 미래의 이야기가 아니다. 운전자가 필요없는 완전 자율주행(레벨5)까지는 갈 길이 멀었지만, 기계가 주행을 책임지고 인간이 필요에 따라 개입하는 레벨 3~4 수준의 자율주행의 상용화는 그리 멀지 않았다.

자율주행에서 가장 핵심 기술로는 주변 환경을 감지하는 센서 기술을 꼽을 수 있다. 따라서 자율주행에서 사용되는 레이더를 비롯한 센서들은 확실한 안전 검증이 필요하다. 이를 위해서는 신뢰도 높은 테스트와 계측 솔루션이 필요하다.

최근의 차량들은 자율주행을 비롯하여 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)과 ACC(Adaptive Cruise Control) 등의 실시간 센서 동작을 늘려가고 있어 기술 전용을 위한 대역폭 요구 사항을 충족하기가 어려워지고 있다.

이런 상황으로 인해 데이터 전송을 목적으로 이미 검증된 이더넷 기술을 기반으로 자동차에 적합하게 변형시킨 오토모티브 이더넷을 사용하게 되었다. 그러나 여전히 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network) 등 기존 차량 내 네트워크들은 낮은 비용과 검증된 신뢰성, 여러 애플리케이션을 지원하는 등 다양한 강점을 가지고 있다. 이에 오토모티브 이더넷은 완전한 대체가 아닌 높은 대역폭이 요구되는 부분을 적절히 보완하는 것을 목표로 삼고 있다.

차량용 이더넷 측정을 위한 디지털 오실로스코프

로데슈바르즈 디지털 오실로스코프 시리즈는 50MHz~16GHz 대역폭과 최대 40Gsa/s 샘플링 레이트를 지원한다.

이는 더 빠른 데이터 전송 속도를 요구하는 오토모티브 이더넷의 특성에 부합한다. 로데슈바르즈 디지털 오실로스코프는 빠르게 변화하는 신호를 획득하고 분석하기 위해 초당 100만 wfms/s의 업데이트 속도와 저장된 파형을 재생할 수 있는 히스토리 기능, 진보된 FFT(Fast Fourier Transform) 기술을 채용해 시간 영역에서 동작하는 오실로스코프를 주파수 영역까지 확장해 EMI(Electro Magnetic Interference) 신호분석까지 지원하고 있다.

오실로스코프 테스트 항목

로데슈바르즈의 오실로스코프 제품은 자동차용 이더넷 통신을 위해 10Base-T1S, 100/1000Base-T1, 2.5G/5G/10GBase-T1의 PHY 계층 분석을 위한 컴플라이언스 측정을 비롯하여 오토모티브 이더넷 버스 분석, EMI 디버깅 측정을 지원한다.

1. 오실로스코프를 이용한 컴플라이언스 측정

드룹(Droop), 송신기 왜곡(Transmitter Distortion), 송신기 타이밍 지터(Transmitter Timing Jitter), 송신기 전력 스펙트럼 밀도&피크 차등 출력 측정과 디바이스에 대한 반사 손실 측정을 지원한다.

2. 오토모티브 이더넷 버스 측정

반응 신호와 같은 실시간 스트림 분석을 위한 100Base-T1 신호 프로토콜 디코딩 기능을 지원한다.

3. EMI 디버깅

차량에 점점 더 많은 전자장비들이 집적되면서, 전자 기기 간 발생하는 간섭이 문제되고 있다. 특히 66.7MHz 클럭을 사용하는 100Base-T1, 125MHz 클럭을 사용하는 1000Base-T1은 FM, DAB, TV 주파수에 의해 간섭받을 수 있으며, EMI 디버깅 솔루션을 지원한다.

자율주행 시나리오 측정 솔루션: 로데슈바르즈 레이더 타깃 시뮬레이터 솔루션 레이더 센서는 ADAS나 자율주행에 있어 가장 중요한 핵심 기술 중 하나다. NCAP(New Car Assessment Program)에서 요구하는 장거리 레이더 외에도 측면으로 움직이는 물체를 모니터링 할 수 있는 코너 레이더 또한 도입되기 시작하면서 차량에 장착되는 레이더 센서의 수는 빠르게 증가하는 추세다.

최근 출시되는 레이더 센서들은 하나의 칩 안에 다중 안테나 기술(MIMO)과 물체 인식을 위한 신호 프로세싱 유닛을 통합하기 때문에, 레이더 센서의 검증과 테스트를 위해서는 안테나를 이용한 방사 환경에서의 다양한 가상 시나리오 시뮬레이션이 필요하다.

이러한 검증 방법을 실제 도로에서 수행하기에는 운전자의 안전 문제와 비용 문제가 있어 레이더 타깃 시뮬레이터를 통해 해결하고 있다. 레이더 타깃 시뮬레이터는 레이더 센서에 가상의 물체를 시뮬레이션하는 시나리오를 제공한다.

로데슈바르즈의 레이더 타깃 시뮬레이터 솔루션인 QAT100은 최대 192개의 내장 배열 안테나를 연속적으로 스위칭할 수 있어 특정 방향으로 움직이는 타깃을 매우 빠르면서도 정밀하게 시뮬레이션함으로써 고도화된 레이더 시나리오 테스트를 지원할 수 있다.

현재 주로 사용되고 있는 차량용 레이더 주파수인 76GHz에서 81GHz를 모두 지원하기 때문에 광대역을 사용하는 레이더 센서들의 정상적인 물체 인식 여부를 검증할 수 있으며, 레이더 센서와 마주보는 전면 패널에 촘촘하게 내장된 패치 안테나와 카본 흡수체는 센서의 노이즈를 감소시키고 고스트 타깃으로 인한 의도치 않은 동작을 최소화할 수 있다.

이를 통해 일반적으로 사용되는 혼안테나 대비 실질적이고 정확한 측정 결과를 도출할 수 있다.

안테나를 물리적으로 움직일 필요가 없다는 점은 타깃의 안정적이고 정밀한 각도 모사를 지원할 수 있다는 특징 이외에도 무향실 환경을 구축하는데 있어서도 큰 장점이 된다.

로데슈바르즈는 QAT100에 부착하여 레이더 센서와 신호 반사 경로를 최소화할 수 있는 미니 챔버 키트(QAT-Z50)를 별도로 제공하며, 이를 통해 센서와 완성 차량 전체 시험(FVT: Full Vehicle Test)을 위한 챔버 환경을 획기적으로 간단하게 구축할 수 있다.

QAT100 레이더 타깃 시뮬레이터는 하나의 유닛으로 최대 8개의 독립적인 타깃과 약 40도의 FoV(Field-of-View)를 지원하며, 테스트를 위해 더 많은 타깃 또는 더 넓은 FoV가 필요한 경우, 여러 대의 QAT100을 병렬로 연결하여 최대 360도까지 확장할 수 있다.

이를 통해 자동 긴급 제동(AEB) 등 간단한 시나리오부터 도심 지역 혼잡한 도로까지 다양한 시나리오를 제공, 레이더 센서의 동작을 더욱 현실적이고 효율적으로 검증할 수 있다.

UWB 측정 솔루션: 로데슈바르즈 CMP200 Radio Communication Tester UWB(Ultra-Wide Band)는 넓은 대역폭(500MHz)과 낮은 레벨(-41.3dBm/MHz)의 펄스 신호를 사용하는 기술로써, 넓은 대역폭을 이용한 고속 데이터 처리에 강한 특성을 가진 기술이다.

하지만, WiFi 등 고속 데이터 처리에 강한 다른 기술과의 경쟁 등으로 한동안 주목받지 못했던 UWB는 최근 IEEE 802.15.4z 사양의 업데이트와 함께 보안과 측위 기술에 대한 강점으로 스마트폰 등 다양한 제품에 적용되며, 다시 한번 주목받고 있다.

차량 관련 시장에서도 보안과 측위에 강점을 지닌 UWB를 이용한 애플리케이션을 개발하고 있으며, 특히 카 커넥티비티 컨소시엄(이하 ccc)에서 주도적으로 개발 중인 디지털 키 릴리즈 3.0은 차량에서의 UWB를 적용한 대표적인 애플리케이션으로 알려져 있다.

디지털 키 릴리즈 3.0은 호환가능한 이동통신 단말에서 UWB와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 이용한 PKE(Passive Keyless Enty) 등의 기능을 지원하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 주요 스마트폰 제조사들도 CCC와 디지털 키 애플리케이션을 지원하고 있다.

로데슈바르즈는 CCC나 FiRa 컨소시엄의 회원사로서 UWB 기술 개발과 검증을 위한 애플리케이션 개발에 적극적으로 참여하고 있다. 로데슈바르즈는 UWB 디바이스와 모듈의 개발과 생산에 필요한 측정 솔루션을 지원하고 있으며, UWB 측위·위치 기반 서비스의 주요 측정 항목인 ToF(Time of Flight)와 AoA(Angle of Arrival)의 정밀한 측정을 위해 RF 측정 솔루션, 안테나, 차폐 챔버 등을 포함하는 UWB 솔루션 포트폴리오를 제시하고 있다.

특히 로데슈바르즈의 CMP200 라디오 커뮤니케이션 테스터 제품은 UWB 제품의 양산과 연구 개발에서 필요한 다양한 테스트 과제를 충족하는 제품이다. 신호 분석기와 신호 발생기 기능을 모두 지원하여 DUT의 송신, 수신 항목을 모두 측정할 수 있다.

하나의 장비로 여러 대의 DUT를 생산할 수 있는 멀티 포트 기능을 지원하기 때문에 R&D와 양산 모두에서 사용할 수 있다. CMP200과 함께 동작하는 WMT 소프트웨어는 802.15.4a/z 사양의 송신, 수신 시험과 ToF, AoA를 만족하는 양산 자동화 솔루션이다.