KR102424104B1 - 무선 통신 시스템에서 전파 특성을 분석하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 전파 특성을 분석하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 무선 통신 시스템에서 전파 특성을 분석하기 위한 것으로, 방법은, 제1 안테나 요소에 대한 제1 전파 특성 분석을 수행하는 과정과, 상기 제1 전파 특성에 근거하여 제2 안테나 요소에 대한 제2 전파 특성을 결정하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 전파 특성을 분석하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING RADIATION CHARACTERISTICS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 통신 시스템에서 전파 특성을 분석하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
5G 시스템은 기존의 셀룰러 시스템(예: LTE) 대비 다소 높은 주파수 대역을 사용할 것으로 예상된다. 이 경우, 기존 셀룰러 시스템 대비, 5G 시스템의 셀 커버리지는 작아질 것이고, 신호의 감쇄 또한 더 클 것이다. 따라서, 사용자의 위치에 따른 서비스 가용성에 대한 정확한 예측이 선행되면, 보다 나은 서비스가 제공될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 통신 시스템에서 신호의 전파 특성을 효과적으로 분석하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 레이 트레이싱(ray tracing)을 이용하여 신호의 전파 특성을 분석하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 신호의 전파 특성의 분석에 요구되는 연산 복잡도를 감소시키기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 유사한 전파 특성을 가지는 신호들을 방사하는 안테나 요소(antenna element)들을 그룹핑하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 무선 통신 시스템에서 하나의 안테나 요소에 대한 전파 특성에 기반하여 다른 안테나 요소에 대한 전파 특성을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 전파 특성을 분석하기 위한 방법은, 제1 안테나 요소에 대한 제1 전파 특성 분석을 수행하는 과정과, 상기 제1 전파 특성에 근거하여 제2 안테나 요소에 대한 제2 전파 특성을 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 전파 특성을 분석하기 위한 장치는, 저장부와, 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는, 제1 안테나 요소에 대한 제1 전파 특성 분석을 수행하고, 상기 제1 전파 특성에 근거하여 제2 안테나 요소에 대한 제2 전파 특성을 결정할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 신호의 전파 특성을 분석하기 위한 모의실험에서 레이 트레이싱(ray tracing)으로 인한 연산 복잡도를 낮출 수 있게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 시스템을 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전파 특성을 분석하는 장치의 구성을 도시한다.
도 3는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전파 특성의 분석이 수행되는 환경의 예를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 전파 특성을 분석하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 전파 특성을 보상하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 안테나 요소들을 그룹핑하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 요소들의 그룹핑 결과의 예를 도시한다.
도 8a 내지 도 8e는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 신호 반사를 고려한 전파 특성의 보상의 예를 도시한다.
도 9a 내지 도 9d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 신호 투과를 고려한 전파 특성의 보상의 예를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 전파 특성을 분석하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 무선 통신 시스템에서 안테나 요소(antenna element) 별 방사되는(radiated) 신호의 전파 특성을 분석하고, 제공하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 알고리즘을 지칭하는 용어, 신호에 가해지는 현상을 지칭하는 용어, 객체(entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
또한, 본 개시는, 일부 통신 규격(예: 3GPP(3rd Generation Partnership Project))에서 사용되는 용어들을 이용하여 다양한 실시 예들을 설명하지만, 이는 설명을 위한 예시일 뿐이다. 본 개시의 다양한 실시 예들은, 다른 통신 시스템에서도, 용이하게 변형되어 적용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 시스템을 도시한다. 도 1은 전파 특성을 분석하기 위한 객체(entity)로서, 장치 110을 예시한다. 장치 110은 범용 컴퓨팅 장치에 전파 특성의 분석을 위한 기능을 수행하기 위한 프로그램을 설치함으로써 구성되거나, 또는 해당 기능을 수행하도록 전용적으로 설계된 장치일 수 있다. 예를 들어, 장치 110는 단일한(single) 컴퓨팅 장치는 물론, 클라우드 시스템으로 구현될 수 있다.
장치 110은 무선 통신 시스템에서의 신호들의 전파 특성을 분석한다. 예를 들어, 장치 110는 신호의 이동 경로, 신호의 감쇄 정도 등의 추정 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 장치 110는 추정 데이터에 기반하여 영역 별 신호 품질을 추정하거나, 전파 음영 지역을 식별하거나, 특정 위치에서의 서비스 가용성을 판단하는 등의 동작을 수행함으로써, 영역 별 신호 품질, 전파 음영 지역의 위치, 위치 별 서비스 가용성 등의 2차적인 평가 정보를 생성할 수 있다. 또한, 장치 110는 평가 정보에 기반하여 서비스를 위해 필요한 안테나의 개수, 요구되는 송신 파라미터(예: 전력, 각도 등), 안테나의 설치 위치 등의 권고 정보를 더 생성할 수 있다. 단, 다른 실시 예에 따라, 2차적 정보 및 권고 정보는 장치 110가 아닌 다른 객체에 의해 생성될 수 있다.
장치 110가 전파 특성을 분석하기 위해, 장치 110에 환경 정보가 제공될 수 있다. 환경 정보는 오프라인으로 장치 110에 입력되거나, 다른 장치로부터 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수신될 수 있다. 예를 들어, 환경 정보를 관리하는 서버가 존재할 수 있다. 환경 정보는 전파 특성의 모의실험이 수행될 지역에 대한 정보로서, 지형, 건축물, 도로, 시설물, 수목(tree) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
환경 정보를 기반으로 전파 특성이 분석되면, 장치 110는 전파 분석 결과를 출력할 수 있다. 여기서, 출력되는 전파 분석 결과는 측정 데이터, 2차적 정보, 권고 정보 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다. 출력은 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 사람이 인식 가능한 시각적 또는 청각적 수단(예: 모니터, 프린터, 스피커 등)을 통해 사용자에게 전파 분석 결과가 제공될 수 있다. 다른 예로, 전파 분석 결과를 포함하는 데이터가 유선 또는 무선 네트워크를 통해 다른 장치로 송신될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전파 특성을 분석하는 장치의 구성을 도시한다. 도 2에 예시된 구성은 장치 110의 구성으로서 이해될 수 있다. 이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2을 참고하면, 장치는 통신부 210, 저장부 220, 표시부 230, 입력부 240, 제어부 250를 포함한다.
통신부 210은 유선 또는 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 즉, 통신부 210은 네트워크 내 다른 객체들(예: 서버 120 또는 130)과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다. 이를 위해, 통신부 310은 서버에서 다른 객체로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환한다. 즉, 통신부 310은 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 이에 따라, 통신부 310은 모뎀(modem), 송신부, 수신부 또는 송수신부(transceiver)로 지칭될 수 있다.
저장부 220는 장치의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 220는 제어부 250의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공하고, 제어부 250의 요청에 따라 데이터를 저장할 수 있다.
표시부 230는 사용자에 의해 인식 가능하도록 데이터 및 정보를 출력한다. 예를 들어, 표시부 230는 시각적으로 인식 가능한 화면(screen)을 생성하고, 표시할 수 있다. 단, 다양한 실시 예들에 따라, 표시부 230은 시각적으로 인식 가능한 것 외, 다른 감각으로 인지 가능한 형태의 출력을 할 수 있는 다른 장치로 대체될 수 있다. 이를 위해, 표시부 230은 출력을 위한 적어도 하나의 하드웨어 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어 모듈은 스피커, LCD(liquid crystal display), LED(Light Emitting Diode), LPD(light emitting polymer display), OLED(organic light emitting diode), AMOLED(active matrix organic light emitting diode), FLED(flexible LED) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력부 240은 사용자의 입력을 감지하기 위한 기능들을 수행한다. 입력부 240은 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를 제어부 250에 전달할 수 있다. 이를 위해, 입력부 240은 입력을 위한 적어도 하나의 하드웨어 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하드웨어 모듈은 센서, 키보드, 터치패드, 버튼, 입출력 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 표시부 230 및 입력부 240은 하나의 구성요소로 구현될 수 있다. 예를 들어, 표시부 230 및 입력부 240은 터치스크린의 형태로 구현될 수 있다.
제어부 250는 장치의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 250는 통신부 210를 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어부 250는 저장부 220에 데이터를 기록하고, 읽는다. 이를 위해, 제어부 250는 적어도 하나의 프로세서(processor) 또는 적어도 하나의 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 제어부 250은 장치가 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 전파 특성의 분석을 위한 장치(예: 장치 110)는 주어진 통신 환경에서의 전파 특성을 분석할 수 있다. 예를 들어, 장치는 3D 모델링된 가상의 공간에서의 모의실험(simulation)을 통해 전파 특성을 예상할 수 있다. 예를 들어, 가상의 공간은 이하 도 3과 같다.
도 3는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 전파 특성의 분석이 수행되는 환경의 예를 도시한다. 도 3을 참고하면, 지면에 복수의 장애물들, 예를 들어, 건물들, 나무들이 배치되어 있다. 각 장애물은 위치, 형상을 가지며, 장애물의 형상은 일정 크기의 면들로 구성될 수 있다. 주어진 환경에, 기지국 및 단말, 즉, 송신 장치 및 수신 장치가 배치될 수 있고, 장치는 기지국에서 방사된 신호가 단말들로 수신되는 동안 신호가 겪는 변화를 분석 및 추정할 수 있다.
기지국은 적어도 하나의 안테나 어레이를 가지며, 안테나 어레이는 복수의 안테나 요소들을 포함하는 것으로 설계된다. 이에 따라, 장치는 안테나 요소들 각각에서 방사되는 신호의 전파 특성을 획득하기 위한 동작들을 수행한다. 이때, 각 안테나 요소에서 방사되는 신호는 복수의 광선(ray)들로 취급될 수 있고, 이에 따라, 전파 특성을 분석하기 위해 레이 트레이싱(ray tracing) 기법이 사용될 수 있다.
레이 트레이싱 기법을 적용하면, 안테나 요소에서 방사되는 신호는 방사 패턴에 기반하여 복수의 광선들로 모델링될 수 있다. 광선들 각각은 신호 크기에 대응하는 설정 값을 가지며, 가상의 공간을 진행한다. 광선의 진행에 따라 장애물과 충돌할 수 있고, 이에 따라 반사, 투과, 회절될 수 있다. 장치는 광선의 진행에 따른 장애물과의 상호 작용(예: 반사, 투과, 회절)을 확인하고, 상호 작용에 의한 신호의 변화(예: 진행 방향의 변경, 감쇄, 기타 특성 변경)를 계산함으로써, 전파 특성을 분석할 수 있다.
대규모(massive) MIMO(multiple input multiple output)와 같은 복수의 안테나 요소들을 이용하는 통신 기술 사용 시, 레이 트레이싱 기법을 그대로 적용하면, 매우 높은 연산 복잡도가 요구될 수 있다. 이에 따라, 분석의 정확도를 유지하면서, 연산량을 낮추기 위한 대안이 필요하다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 전파 특성을 분석하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 4는 장치 110의 동작 방법을 예시한다.
도 4를 참고하면, 401 단계에서, 장치는 하나의 안테나 요소에 대한 전파 특성 분석을 수행한다. 장치는 안테나 어레이에 포함되는 복수의 안테나 요소들 중 하나를 기준 안테나 요소로서 선택하고, 기준 안테나 요소에 대한 전파 특성을 분석할 수 있다. 구체적으로, 장치는 기준 안테나 요소에서 방사되는 신호를 복수의 광선들로 모델링하고, 광선들이 수신 장치의 안테나에 도달하기 전까지 광선들과 상호작용하는 적어도 하나의 장애물 및 광선들의 속성 변화를 확인할 수 있다. 즉, 전파 특성은 광선 또는 신호의 이동 경로, 상호작용하는 장애물, 신호의 속성 값의 변화 중 적어도 하나를 포함한다.
403 단계에서, 장치는 추정된 전파 특성에 근거하여 다른 적어도 하나의 안테나 요소에 대한 전파 특성을 결정한다. 즉, 장치는 기준 안테나 요소에 대한 전파 특성을 수정함으로서, 다른 안테나 요소에 대한 전파 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 장치는 기준 안테나 요소 및 다른 안테나 요소 간 거리를 고려하여 기준 안테나 요소에 대한 전파 특성을 수정할 수 있다. 구체적으로, 장치는 기준 안테나 요소에 대한 전파 특성에 포함되는 이동 경로, 장애물과의 접촉점, 장애물에 의한 감쇄량 중 적어도 하나를 보상할 수 있다.
405 단계에서, 장치는 복수의 안테나 요소들에 대한 전파 특성 정보를 출력한다. 여기서, 전파 특성 정보는 안테나 요소 별 전파 특성을 나타낸다. 출력되는 정보는 전파 특성 자체를 나타내는 측정 데이터 또는 측정 데이터로부터 도출되는 평가적 또는 권고적 정보일 수 잇다. 예를 들어, 장치는 전파 특성 정보를 모니터와 같은 출력 장치를 통해 표시하거나, 전파 특성 정보를 포함하는 데이터를 네트워크를 통해 송신할 수 있다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 전파 특성을 보상하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 5는 장치 110의 동작 방법을 예시한다.
도 5를 참고하면, 501 단계에서, 장치는 제1 안테나 요소에 대한 제1 전파 특성의 분석을 수행한다. 제1 안테나 요소는 기준 안테나 요소로서, 장치는 제1 안테나 요소에 대하여 레이 트레이싱을 수행함으로써, 제1 전파 특성을 추정할 수 있다.
503 단계에서, 장치는 제1 안테나 요소를 포함하는 안테나 요소들의 그룹을 결정한다. 다른 안테나 요소에 대한 전파 특성에 기반하여 전파 특성을 결정하는 동작은 전파 특성의 유사성이 예상될 때 수행될 수 있다. 따라서, 장치는 유사한 전파 특성을 가질 것으로 예상되는 적어도 하나의 안테나 요소를 제1 안테나 요소의 그룹에 포함시킨다. 예를 들어, 신호의 이동 경로에 있어서, 해당 안테나 요소에서 방사된 신호가 제1 안테나 요소에서 방사된 신호와 동일한 장애물들과 접촉할 것으로 예상되는 경우, 장치는 해당 안테나 요소를 제1 안테나 요소의 그룹에 포함시킬 수 있다. 여기서, 동일한 장애물들과의 접촉은 동일한 장애물의 동일한 면에서 반사 또는 투과하거나, 동일한 장애물의 동일한 모서리에서 회절되는 것을 포함한다.
505 단계에서, 장치는 제1 전파 특성을 그룹 내 제2 안테나 요소의 위치에 적용한다. 장치는 제1 전파 특성에 포함되는 신호의 이동 경로를 제2 안테나 요소의 위치로 적용한다. 다시 말해, 장치는 제1 안테나 요소로부터 방사된 신호의 이동 경로의 시작점이 제2 안테나 요소가 되도록 이동 경로를 쉬프트(shift)할 수 있다.
507 단계에서, 장치는 제2 안테나 요소의 신호 경로에 부합하도록 제1 전파 특성을 보상함으로써 제2 전파 특성을 결정한다. 제1 안테나 요소에서 방사된 신호의 이동 경로를 제2 안테나 요소의 위치에 적용함으로 인해, 신호가 장애물이 없는 위치에서 반사 또는 굴절하거나, 신호의 도착점이 수신 장치의 안테나의 위치를 벗어날 수 있다. 따라서, 장치는 신호의 반사 또는 굴절이 장애물의 표면에서 이루어지고, 수신 장치의 안테나에 도달하도록 이동 경로를 수정한 후, 장애물과의 상호작용으로 인한 영향을 나타내는 파라미터를 보상할 수 있다. 여기서, 파라미터는, 장애물의 면 또는 모서리가 신호의 이동 방향과 이루는 각도 등에 기반하여 보상될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 안테나 요소들을 그룹핑하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 6은 장치 110의 동작 방법을 예시한다. 도 6에 예시된 동작들은 기준 안테나 요소로서 선택된 제1 안테나 요소에 대한 전파 특성이 획득된 후, 제1 안테나 요소의 그룹에 다른 안테나 요소를 추가하는 절차로서 이해될 수 있다.
도 6을 참고하면, 601 단계에서, 장치는 안테나 요소들 간 간격, 장애물의 위치 및 크기를 확인한다. 즉, 장치는 제1 안테나 요소 및 다른 안테나 요소와의 간격, 제1 안테나 요소에서 방사된 신호와 접촉하는 장애물의 면의 위치 및 크기, 장애물의 모서리의 위치, 신호의 이동 거리 등을 확인할 수 있다. 여기서, 상기 장애물의 면은 폴리곤(polygon)으로 구성될 수 있다.
603 단계에서, 장치는 제1 안테나 요소 및 제n 안테나 요소가 동일한 장애물과 상호작용하는지 확인한다. 여기서, n은 본 절차 시작 시 2로 초기화된다. 즉, 장치는 제1 안테나 요소의 다른 안테나 요소가 동일한 장애물과 상호작용하는지, 다시 말해, 다른 안테나 요소에서 방사된 신호가 제1 안테나 요소에서 방사된 신호와 상호작용하는 장애물들과 상호작용하는지 확인한다. 여기서, 동일한 장애물과의 상호작용 여부는 접촉되는 면 또는 모서리가 동일한 것을 의미한다.
제1 안테나 요소 및 제n 안테나 요소가 동일한 장애물과 상호작용하지 아니하면, 605 단계에서, 장치는 제n 안테나 요소를 제1 안테나 요소의 그룹에서 제외한다. 즉, 제1 안테나 요소에서 방사된 신호가 상호작용하는 장애물들 및 제n 안테나 요소에서 방사된 신호가 상호작용하는 장애물들 중 적어도 하나가 상이하면, 장치는 제1 안테나 요소 및 제n 안테나 요소가 동일 그룹에 속할 수 없음을 판단한다.
제1 안테나 요소 및 제n 안테나 요소가 동일한 장애물과 상호작용하면, 607 단계에서, 장치는 제n 안테나 요소를 제1 안테나 요소의 그룹에 포함시킨다. 즉, 제1 안테나 요소에서 방사된 신호가 상호작용하는 장애물들 및 제n 안테나 요소에서 방사된 신호가 상호작용하는 장애물들이 동일하면, 장치는 제1 안테나 요소 및 제n 안테나 요소가 동일 그룹에 속할수 있음을 판단한다.
도 6을 참고하여 설명한 바와 같이, 상호작용하는 장애물들을 기준으로 안테나 요소들이 그룹핑될 수 있다. 그룹핑의 구체적인 예가 이하 도 7을 참고하여 설명된다. 도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 안테나 요소들의 그룹핑 결과의 예를 도시한다.
도 7을 참고하면, 송신 장치가 16개의 안테나 요소들 700a 내지 700p를 포함하고, 수신 장치가 1개의 안테나 요소 702를 포함하는 상황이 예시된다. 제1 안테나 요소 700a가 기준 안테나로서 선택되고, 제1 안테나 요소 700a에서 방사된 신호는 건물 710의 일 면 712에서 반사된 후, 안테나 요소 702에 도달한다. 제1 안테나 요소 700a에서 방사된 신호의 이동 경로를 다른 안테나 요소들 700b 내지 700p 각각에 적용하면, 일부 안테나 요소들 700b, 700c, 700e, 700f, 700g에서 방사된 신호들은 면 712에서 반사된 후 안테나 요소 702에 도달한다. 하지만, 나머지 안테나 요소들 700d, 700h, 700i, 700j, 700k, 700l, 700m, 700n, 700o, 700p에서 방사된 신호들은 면 712에 접촉하지 아니한다. 따라서, 동일한 면 712에 반사 후 안테나 요소 702에 도달하는 신호를 방사할 수 있는 안테나 요소들 700a, 700b, 700c, 700e, 700f, 700g가 그룹 750으로 그룹핑된다.
상술한 바와 같이, 둘 이상의 안테나 요소들이 그룹핑될 수 있다. 도 7의 경우, 기준 안테나 요소 700a에서 안테나 요소 702까지의 1개의 신호 경로만이 고려되었다. 그러나, 기준 안테나 요소 700a에서 안테나 요소 702까지, 복수의 신호 경로들이 존재할 수 있다. 이 경우, 그룹에 포함될 수 있는 다른 안테나 요소의 선택 시, 복수의 신호 경로들 모두에 대하여 동일한 장애물과 상호 작용하는 신호 경로들을 가지는 안테나 요소가 선택되거나, 또는 복수의 신호 경로들 중 일부에 대하여 동일한 장애물과 상호 작용하는 신호 경로들을 가지는 안테나 요소가 선택될 수 있다.
상술한 다양한 실시 예들과 같이, 동일 그룹에 속한 안테나 요소들에 대한 전파 특성은 그룹 내 어느 하나의 안테나 요소에 대한 전파 특성으로부터 도출될 수 있다. 어느 하나의 안테나 요소에 대한 전파 특성으로부터 다른 안테나 요소의 전파 특성을 결정하기 위해, 안테나 요소들 간 위치 차이를 고려한 전파 특성의 보성이 필요하다. 여기서, 보상은 신호의 반사, 신호의 투과, 신호의 회절 중 적어도 하나를 고려하여 이루어질 수 있다. 이하 보상에 대한 구체적인 예들이 설명된다.
도 8a 내지 도 8e는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 신호 반사를 고려한 전파 특성의 보상의 예를 도시한다. 도 8a는 기준 안테나 요소의 신호 경로를 도시하며, 도 8b 내지 도 8e는 신호 반사를 고려한 보상 과정을 도시한다.
도 8a를 참고하면, 기준 안테나 요소의 제1 송신점 801a에서 방사된 신호는 면 812의 충돌점 811a에서 반사된 후, 수신점 802에 도달한다. 지점 802'는 면 812를 기준으로 수신점 802와 대칭인 지점이다. 도 8b는 도 8a의 상면도(top view)이다. 송신점 801a에서 방사된 신호는 면 812와 일정한 입사각 및 반사각을 가지고 반사된 후, 수신점 802에 도달한다.
도 8c를 참고하면, 다른 안테나 요소의 제2 송신점 801b로 신호 경로가 쉬프트된다. 이에 따라, 신호 경로의 도달 지점은 수신점 802를 벗어나고, 면 812과의 새로운 충돌점 811b에 생성된다. 도 8d를 참고하면, 충돌점 811b을 유지한 채, 신호가 수신점 802에 도달하도록 경로가 수정된다. 이로 인해, 입사각 및 반사각이 서로 다르게 되므로, 도 8e와 같이, 입사각 및 반사각이 동일해지도록 새로운 충돌점 811c가 결정된다. 새로운 충돌점 811c를 거치는 신호 경로가 다른 안테나 요소의 신호 경로로서 결정된다. 이에 따라, 면 812에 대한 신호의 입사각 및 반사각이 변화하므로, 반사에 의한 신호 감쇄량도 입사각 또는 반사각에 기반하여 보상된다.
도 9a 내지 도 9d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 신호 투과를 고려한 전파 특성의 보상의 예를 도시한다. 도 9a는 기준 안테나 요소의 신호 경로를 도시하며, 도 9b 내지 도 9d는 신호 투과를 고려한 보상 과정을 도시한다.
도 9a를 참고하면, 기준 안테나 요소의 제1 송신점 901a에서 방사된 신호는 투과점 911a에서 면 912을 투과하고, 수신점 902에 도달한다. 도 9b는 도 9a의 상면도이다.
도 9c를 참고하면, 다른 안테나 요소의 제2 송신점 901b로 신호 경로가 쉬프트된다. 이에 따라, 신호 경로의 도달 지점은 수신점 902를 벗어나고, 면 912과의 새로운 투과점 911b에 생성된다. 도 9d를 참고하면, 신호가 수신점 902에 도달하도록 경로가 수정된다. 이로 인해, 새로운 투과점 911c가 결정된다. 새로운 투과점 911c를 거치는 신호 경로가 다른 안테나 요소의 신호 경로로서 결정된다. 이에 따라, 면 912에 대한 신호의 입사각 및 굴절각이 변화하므로, 투과에 의한 신호 감쇄량도 입사각 또는 굴절각에 기반하여 보상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 하나의 안테나 요소에 대응하는 경로부터 다른 안테나 경로에 대응하는 경로가 결정되고, 신호 반사 및 신호 투과를 고려하여 전파 특성이 보상될 수 있다. 다시 말해, 하나의 안테나 요소에 대한 전파 특성을 보상함으로써 다른 안테나 요소에 대한 전파 특성이 결정될 수 있다. 상술한 예들은 신호 반사 또는 신호 투과에 관련된 보상에 관련되나, 신호 회절에 관련된 보상도 수행될 수 있다. 신호 회절에 관련된 보상은 회절되는 위치의 보정, 회절 각도의 보정, 신호 감쇄량의 보정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 보상 과정을 통해 결정된 다른 안테나 요소에 대한 전파 특성에 의할 때, 신호가 상호작용하는 장애물이 달라질 수 있다. 다시 말해, 다른 안테나 요소의 전파 특성이 기준 안테나 요소의 전파 특성에 포함된 적어도 하나의 장애물과의 상호 작용을 포함하지 아니할 수 있다. 예를 들어, 기준 안테나 요소에서 방사된 신호가 반사된 건물의 일 면에 반사되지 아니하는 신호 경로를 가지거나, 기준 안테나 요소에서 방사된 신호가 투과한 면을 투과하지 아니하는 신호 경로를 가지도록, 전파 특성이 보상될 수 있다. 이 경우, 해당 안테나 요소는 기준 안테나 요소와 그룹핑될 수 없는 것으로서 사후적으로 판단된 것이며, 해당 안테나 요소는 그룹에서 제외될 수 있다. 이에 따라, 장치는 해당 안테나 요소의 전파 특성을 다시 결정할 수 있다. 이를 위해, 장치는 해당 안테나 요소를 다른 그룹에 포함시키거나, 추가적인 레이 트레이싱을 수행함으로서 해당 안테나 요소의 전파 특성을 분석할 수 있다.
도 10a 내지 도 10d는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 신호 회절을 고려한 전파 특성의 보상의 예를 도시한다. 도 10a는 기준 안테나 요소의 신호 경로를 도시하며, 도 10b 내지 도 10d는 신호 회절을 고려한 보상 과정을 도시한다.
도 10a를 참고하면, 기준 안테나 요소의 제1 송신점 1001a에서 방사된 신호는 모서리 1012에서 회절된 후, 수신점 1002에 도달한다. 도 10b는 도 10a의 상면도이다. 송신점 1001a에서 방사된 신호는 모서리 1012와 일정한 입사각 가지고 회절된 후, 수신점 1002에 도달한다.
도 10c를 참고하면, 다른 안테나 요소의 제2 송신점 1001b로 신호 경로가 쉬프트된다. 이에 따라, 신호 경로의 도달 지점은 수신점 1002를 벗어나고, 모서리 1012가 아닌 위치에서 회절된다. 도 10d를 참고하면, 모서리 1012에서 회절하고, 신호가 수신점 1002에 도달하도록 경로가 수정된다. 이에 따라, 모서리 1012에 대한 신호의 입사각이 변화하므로, 회절에 의한 신호 감쇄량도 입사각에 기반하여 보상된다.
상술한 다양한 실시 예들에 따라, 안테나 요소 별 전파 특성에 대한 정보가 획득될 수 있다. 특히, 안테나 패턴의 합성이 아닌 안테나 요소 별 실제 경로(real path)를 검출 및 분석함으로써, 보다 정확한 전파 특성의 분석이 수행될 수 있다. 나아가, 안테나 요소들을 그룹핑하고, 하나의 분석 결과로부터 다른 분석 결과를 도출함으로서, 다중 안테나 시스템에서 고속의 전파 환경 분석이 가능하다.
전파 특성에 대한 정보는 망 설계를 위해 사용될 수 있다. 전파 특성에 대한 정보는 그 자체의 측정 데이터로서 제공되거나, 또는 측정 데이터로부터 결정되는 평가 정보 또는 권고 정보를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 측정 데이터, 평가 정보, 권고 정보 중 적어도 하나를 포함하는 분석 결과가 장치(예: 장치 110)에 구비된 출력 수단에 의해 출력될 수 있다. 예를 들어, 분석 결과는 텍스트 형태로 표시되거나, 그래픽의 방식으로 표시될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 장치는 지도를 표시하고, 지도 상에 송신 지점 및 수신 지점을 표시하고, 각 수신 지점 별 신호 품질을 그래픽 항목(예: 컬러, 지시자 등)을 이용하여 표시할 수 있다.또는, 장치는 지도 상에 기지국의 설치가 권고되는 지점을 그래픽 항목(예: 컬러, 지시자, 문자 등)을 이용하여 표시할 수 있다. 이 외, 장치는 분석 결과에 대한 다양한 정보를 표시할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (16)

  1. 전파 특성을 분석하기 위한 방법은,
    기준 안테나 요소에 대한 제1 전파 특성 분석을 수행하는 과정과,
    상기 기준 안테나 요소를 포함하는 그룹을 식별하는 과정과, 상기 그룹에 포함된 하나 이상의 제2 안테나 요소들은 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들 각각에 대응하는 전파 특성의 유사성을 기초로 결정되고,
    상기 제1 전파 특성을 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들에 적용하는 과정과,
    적어도 하나의 장애물에 의한 신호 반사, 상기 적어도 하나의 장애물에 대한 신호 투과, 및 상기 적어도 하나의 장애물에 의한 신호 회절을 기반으로 상기 제1 전파 특성을 보상하는 과정과, 상기 제1 전파 특성은 상기 제1 전파 특성에 포함되는 신호의 이동 경로, 상기 적어도 하나의 장애물과의 접촉점, 및 상기 적어도 하나의 장애물에 의한 감쇄량을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들에 대응하는 상기 제1 전파 특성에 근거하여 제2 전파 특성을 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 안테나 요소 및 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들 각각 사이의 간격에 기반하여 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소를 상기 기준 안테나 요소가 포함된 상기 그룹에 포함시키는 과정을 더 포함하는 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 안테나 요소에 대한 상기 제1 전파 특성 분석을 수행하는 과정은,
    상기 기준 안테나 요소에서 방사되는 신호를 복수의 광선들로 모델링하는 과정과,
    상기 광선들이 수신 장치의 안테나에 도달하기 전까지 상기 광선들과 상호작용하는 상기 적어도 하나의 장애물을 식별하는 과정과,
    상기 상호작용에 의한 상기 광선들의 속성 변화를 식별하는 과정을 포함하는 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전파 특성이 상기 제1 전파 특성에 포함된 상기 적어도 하나의 장애물과의 상호 작용을 포함하지 아니하는 경우, 상기 하나 이상의 제2 안테나에 대한 전파 특성을 재결정하는 과정을 더 포함하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전파 특성 및 상기 제2 전파 특성을 포함하는 분석 결과를 표시하는 과정을 더 포함하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 분석 결과는, 신호의 이동 경로, 상기 신호의 감쇄 정도, 지역 별 신호 품질, 지역 별 서비스 가용성, 전파 음영 지역, 안테나의 설치 위치, 권고되는 송신 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  9. 전파 특성을 분석하기 위한 장치는,
    저장부와,
    프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    기준 안테나 요소에 대한 제1 전파 특성 분석을 수행하고,
    상기 기준 안테나 요소를 포함하는 그룹을 식별하고, 상기 그룹에 포함된 하나 이상의 제2 안테나 요소들은 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들 각각에 대응하는 전파 특성의 유사성을 기초로 결정되고,
    상기 제1 전파 특성을 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들에 적용하고,
    적어도 하나의 장애물에 의한 신호 반사, 상기 적어도 하나의 장애물에 대한 신호 투과, 및 상기 적어도 하나의 장애물에 의한 신호 회절을 기반으로 상기 제1 전파 특성을 보상하고, 상기 제1 전파 특성은 상기 제1 전파 특성에 포함되는 신호의 이동 경로, 상기 적어도 하나의 장애물과의 접촉점, 및 상기 적어도 하나의 장애물에 의한 감쇄량을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들에 대응하는 상기 제1 전파 특성에 근거하여 제2 안테나 요소에 대한 제2 전파 특성을 결정하도록 구성된 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 기준 안테나 요소 및 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소들 각각 사이의 간격에 기반하여 상기 하나 이상의 제2 안테나 요소를 상기 기준 안테나 요소가 포함된 상기 그룹에 포함시키도록 더 구성된 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기준 안테나 요소에서 방사되는 신호를 복수의 광선들로 모델링하고,
    상기 광선들이 수신 장치의 안테나에 도달하기 전까지 상기 광선들과 상호작용하는 적어도 하나의 장애물을 식별하고,
    상기 상호작용에 의한 상기 광선들의 속성 변화를 식별하도록 더 구성된 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제2 전파 특성이 상기 제1 전파 특성에 포함된 상기 적어도 하나의 장애물과의 상호 작용을 포함하지 아니하는 경우, 상기 하나 이상의 제2 안테나에 대한 전파 특성을 재결정하도록 구성된 장치.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 전파 특성 및 상기 제2 전파 특성을 포함하는 분석 결과를 표시하는 표시부를 더 포함하는 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 분석 결과는, 신호의 이동 경로, 상기 신호의 감쇄 정도, 지역 별 신호 품질, 지역 별 서비스 가용성, 전파 음영 지역, 안테나의 설치 위치, 권고되는 송신 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
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