KR102535213B1 - 채널 간섭 분석에 기반한 무인기 제어 및 비-임무용 통신 채널 선택 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 채널 간섭 분석에 기반하여 무인기 제어 및 비-임무용 통신을 위한 채널을 선택하는 방법 및 장치에 대한 것이다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 간섭 분석에 기반한 무인기 제어용 채널 선택 방법은, 사용자 장치가 간섭 분석을 수행하는 단계; 상기 간섭 분석 결과에 기초하여 상기 사용자 장치가 채널을 선택하는 단계; 상기 선택된 채널의 승인을 상기 사용자 장치가 중앙 관리 장치에게 요청하는 단계; 및 상기 중앙 관리 장치에 의해서 승인된 채널 상에서 상기 사용자 장치가 상기 무인기와의 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

채널 간섭 분석에 기반한 무인기 제어 및 비-임무용 통신 채널 선택 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHANNEL SELECTION FOR CONTROL AND NON-PAYLOAD COMMUNICATION FOR Unmanned Aircraft Systems BASED ON CHANNEL INTERFERENCE ANALYSIS}

본 개시는 무인기 통신에 대한 것이며, 구체적으로는 채널 간섭 분석에 기반하여 무인기 제어 및 비-임무용 통신을 위한 채널을 선택하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

무인기(Unmanned Aircraft System, UAS) 통신을 위해서 제어 및 비-임무용 통신(Control and Non-Payload Communication, CNPC)을 위한 채널이 정의된다.

기존의 무인기 CNPC 채널은 기존 포인트-투-포인트(Peer-to-Peer, P2P) 방식 CNPC 시스템들만을 대상으로 오랜 시간(예를 들어, 1년 이상)동안 고정적으로 할당되었다. 즉, 한번 특정 UAS CNPC 시스템에 할당된 채널은 다른 UAS CNPC 시스템에서 활용이 어렵다. 이에 따라, CNPC용 주파수 자원이 한정적인 점을 고려했을 때 UAS CNPC 시스템을 수용할 수 있는 통신 채널의 개수가 제한되는 문제점이 존재한다.

또한 상향링크에서 시분할다중접속(Time Division Multiple Access, TDMA) 기술을 이용하고 하향링크에서 주파수분할다중접속(Frequency Division Multiple Access, FDMA) 기술을 이용하는 포인트-투-멀티포인트(Point-to-Multi-Point, P2MP) 방식의 시스템의 경우에는 하나의 지상무선국(Ground Radio Station, GRS)이 동일한 하나의 상향링크 주파수에서 여러 무인기와 CNPC 링크를 형성하기 때문에, P2P형 CNPC 시스템 당 주파수 채널을 할당해주는 기존 방식을 그대로 적용하기 어려운 문제점이 존재한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 무인기의 안정적 운용 및 무인기 수요 확대를 위해서, 제한된 무인기 CNPC 주파수 대역에서 다수의 무인기를 효율적으로 운용할 수 있는 무인기 CNPC 주파수 자원의 효율적 활용 기술이 요구된다.

본 개시의 기술적 과제는 무인기 CNPC 채널 및 비디오 채널에 대해서 주파수를 동적으로 할당하고 실시간으로 관리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 기술적 과제는 무인기 CNPC 채널 및 비디오 채널에 대해서 주파수를 무인기 운용시에 할당하고 운용 완료후 회수하여, 채널 주파수를 다른 무인기 통신을 위해 재사용하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 기술적 과제는 다수의 무인기를 동시에 지원하는 시스템에서 무인기 CNPC 채널 및 비디오 채널의 활용성을 높이는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 개시의 일 양상에 따른 간섭 분석에 기반한 무인기 제어용 채널 선택 방법은, 사용자 장치가 간섭 분석을 수행하는 단계; 상기 간섭 분석 결과에 기초하여 상기 사용자 장치가 채널을 선택하는 단계; 상기 선택된 채널의 승인을 상기 사용자 장치가 중앙 관리 장치에게 요청하는 단계; 및 상기 중앙 관리 장치에 의해서 승인된 채널 상에서 상기 사용자 장치가 상기 무인기와의 통신을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 추가적인 양상에 따른 간섭 분석에 기반한 무인기 제어용 채널 할당 방법은, 간섭 분석에 기초하여 사용자 장치에 의해서 선택된 채널에 대한 승인 요청을 중앙 관리 장치가 상기 사용자 장치로부터 수신하는 단계; 상기 중앙 관리 장치가 상기 승인 요청된 채널에 대한 기존 통신 채널과의 간섭 영향을 분석하는 단계; 및 상기 중앙 관리 장치가, 상기 간섭 영향 분석의 결과가 유효한 경우에는 상기 사용자 장치에게 상기 승인 요청된 채널을 할당하고, 상기 간섭 영향 분석의 결과가 유효하지 않은 경우에는 상기 사용자 장치에게 상기 승인 요청된 채널이 할당 불가함을 알리는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.

본 개시에 따르면, 무인기 CNPC 채널 및 비디오 채널에 대해서 주파수를 동적으로 할당하고 실시간으로 관리하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

본 개시에 따르면, 무인기 CNPC 채널 및 비디오 채널에 대해서 주파수를 무인기 운용시에 할당하고 운용 완료후 회수하여, 채널 주파수를 다른 무인기 통신을 위해 재사용하는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

본 개시에 따르면, 다수의 무인기를 동시에 지원하는 시스템에서 무인기 CNPC 채널 및 비디오 채널의 활용성을 높이는 방법 및 장치가 제공될 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시에 따른 간섭 분석 및 채널 선택을 위한 채널 스펙트럼을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 분산형 CNPC 채널 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 간섭 분석 및 채널 선택 방식의 전체적인 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시에 따른 간섭 분석 수행 과정의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 BRLOS 환경에서 동작할 수 있는 CNPC 채널을 검색하는 단계의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 개시에 따른 기존 채널과의 U/D 값 계산 단계의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시에 따른 채널 선택 과정의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시에 따른 채널 선택 알고리즘의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시에 따른 SA에서 간섭 영향 확인 및 채널 승인을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 개시에 따른 사용자 장치 및 중앙 관리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 개시의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시 예에서의 제1 구성요소는 다른 실시 예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시 예에서의 제2 구성요소를 다른 실시 예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.

본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.

본 개시에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들을 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.

본 개시는 국가 공역에서 한정적인 무인기 제어용 스펙트럼을 효율적으로 사용하고 관리하기 위해, P2P형 및 P2MP형 무인기 CNPC 시스템의 CNPC 채널 및 비디오 채널을 동적으로 할당하기 위한 채널간 간섭 분석 및 채널 선택 방식에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 개시는 무인기 CNPC 시스템에 고정적으로 통신 채널을 할당하지 않고, 주파수 관할자(또는 주파수 관할청)의 통신 채널 관리를 통해 시스템 운용 요구가 있을 시에만 동적으로 통신 채널을 할당 및 회수하기 위한, P2P형 및 P2MP형 무인기 CNPC 시스템의 CNPC 및 비디오 채널 동적 간섭 분석 및 채널 선택 방식에 관한 것이다.

본 개시에 있어서, 무인기와 함께 이륙/순항, 비행통제, 착륙/회수 등 제어용 통신시스템을 포함한 전 비행 과정에 필요한 모든 구성 요소를 모두 포괄해 무인항공시스템 (Unmanned Aircraft Systems, UAS) 또는 원격조종항공시스템 (Remotely Piloted Aircraft Systems, RPAS)이라 한다.

이러한 UAS는 무인기 지상 통제장비, 무인기, 그리고 데이터링크로 구성될 수 있다. 데이터링크는 지상 무선국(GRS)과 무인기 사이의 무선 데이터 링크이다. UAS 데이터링크는 크게 UAS 지상 제어 및 비임무용 통신 (Control and Non-Payload Communication, CNPC) 데이터링크와 UAS 임무용(Payload) 링크를 포함할 수 있다.

임무용 데이터링크는 임무 수행과 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크로서 일반적으로 CNPC 데이터링크에 비해 광대역이다. 반면 CNPC 링크는 무인기 비행 제어, UAS 상태 모니터링, CNPC 링크 관리와 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크로서 조종사/항공교통관제센터(Air Traffic Control, ATC) 중계 링크와 UAS 제어 링크로 구분할 수 있다.

조종사/ATC 중계 링크는 ATC와 조종사 간의 음성 및 데이터를 무인기를 통해 중계하기 위한 통신 링크이다. UAS 제어 링크는 조종사와 무인기 사이의 안전 운항 관련 제어 정보를 전달하기 위한 링크이다.

UAS 제어 링크의 경우, 다시 원격명령(Telecommand, TC) 링크와 원격측정 (Telemetry, TM) 링크로 구분할 수 있다. TC 링크는 비행궤도 제어정보, 안전 비행에 요구되는 모든 무인기 시스템 제어 정보 등을 지상의 조종사로부터 무인기로 전달하는 상향링크이다. TM 링크는 무인항공기 위치, 고도, 속도, UAS 시스템 동작 모드 및 상태, 항법 보조 데이터, 탐지 및 회피 관련 추적, 기상레이더, 영상 정보를 무인기에서 지상의 조종사에게 전달하는 하향링크이다.

무인기 지상 CNPC 링크를 위한 주파수로는 WRC(World Radiocommunication Conference)-12에서 신규 전용 대역으로 분배된 C 대역(5030-5091 MHz)이 주로 고려되고 있으며, 이외에도 WRC-12에서 항공이동업무로 활용 가능하도록 기준이 마련된 L 대역(960-1164 MHz)과 같이 항공이동업무 분배된 대역이 고려될 수 있다.

C 대역의 경우, 기존 시스템과의 주파수 혼신 영향 및 다중경로 지연 확산이 적은 장점이 있는데 반해, 링크마진 확보를 위해 지향성 안테나 사용이 고려되어야 하고 도플러 영향이 L 대역에 비해 5배가 큰 단점이 있다. 이에 반해 L 대역과 같이 타 항공이동업무로 분배된 낮은 주파수 대역의 경우, C 대역에 비해 전파 특성이 좋으나 (L 대역의 경우 C 대역에 비해 14 dB 정도 전파 손실이 낮음), DME(Distance Measurement Equipment), ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), TACAN(Tactic Air Navigation System) 등 기존 항공시스템이 혼잡하게 운용되고 있어 주파수 확보에 어려움 점이 있을 뿐만 아니라 다중경로 지연 확산이 큰 단점이 있다.

따라서 통상 기 확보된 C 대역을 지상 CNPC의 기본 링크로 고려하고, 낮은 주파수 대역(L 또는 UHF 대역 등)을 무인기 안전 운항을 위해 CNPC 링크 가용도를 높이는데 사용할 수 있다. 또는, C 대역을 무인기 안전 운항을 위해 CNPC 링크 가용도를 높이는데 사용할 수도 있고, 낮은 주파수 대역(L 또는 UHF 대역 등)을 지상 CNPC의 기본 링크로 사용할 수도 있다.

다음으로 지상 CNPC 링크 접속 형태는 P2P 방식과 네트워크기반 P2MP 방식이 있다. P2P 방식은 하나의 지상통제 장비(Ground Control Station, GCS)가 직접 무인기와 데이터링크를 형성하는 개념으로, 기존 무인항공시스템에서 주로 고려되었던 형태이다. 이에 반해, 네트워크기반 P2MP 방식은 지상무선국(GRS)들이 네트워크에 연결되어 있고, 각 통제 장비(CS)는 지상 네트워크와 GRS를 통해 무인기와 정보를 교환하는 형태이다. 공공 및 민간 무인기의 응용 확대를 위해서는 다수 무인기와 동시에 통신링크를 형성하고 전국망을 형성할 수 있는 P2MP 방식이 차세대 CNPC 링크로 고려될 수 있지만, 이러한 P2MP 방식 UAS CNPC 시스템에 대한 관련 기술은 아직까지 미비한 상태이다.

또한 기존의 P2P 방식 UAS CNPC 시스템 운용을 위해서는 CNPC 및 이착륙 또는 긴급용 비디오 채널을 할당 받아야 한다. 그러나, 기존의 방식에서는 주파수 관할청 (Spectrum Authority, SA)에서 UAS CNPC 시스템 등록 시 채널을 오랜 시간(예를 들어, 1년 이상) 동안 고정적으로 할당하기 때문에, 한번 특정 UAS CNPC 시스템에 할당된 채널은 다른 UAS CNPC 시스템에 활용이 어렵다.

따라서 무인기의 안정적 운용 및 무인기 수요 확대를 위해서는 제한된 무인기 제어 전용 주파수 대역에서 다수의 무인기를 효율적으로 운용할 수 있는 무인기 제어용 통신 주파수 자원의 효율적 활용 기술이 필수적으로 요구된다.

본 개시에 따르면, 국가 공역에서 한정적인 무인기 CNPC 스펙트럼을 SA가 효율적이고 할당하고 관리할 수 있는 분산형 및 중앙형 채널 할당 방식과, 그 할당 방식을 기반으로 SA에서 기존 P2P 방식뿐만 아니라 다수 무인기 지원 GRS를 포함하는 차세대 상향TDMA/하향FDMA기반 P2MP 방식 무인기 제어용 통신 시스템에 동적으로 CNPC 및 비디오 채널을 할당하고 변경하는 절차를 지원하기 위한 간섭 분석 및 채널 할당 방식이 제공될 수 있다.

즉, 본 개시의 다양한 예시들에 따르면, 특정 주파수를 고정적으로 특정 CNPC 시스템에 할당하지 않고 전체 주파수를 주파수 관할청이 실시간으로 관리하면서 UAS CNPC 시스템 운용 시에만 동적으로 할당해주고 운용 완료 후 바로 회수하여 다른 UAS CNPC 시스템에서 그 주파수를 재사용할 수 있도록 함으로써 한정적인 CNPC 주파수 활용을 높이고, 다수 무인기를 동시에 지원하는 미래 P2MP형 CNPC 시스템에서도 적용 가능한 새로운 UAS CNPC 시스템에서의 동적 CNPC 및 비디오 채널 할당 방법과 할당 절차를 지원하기 위한 동적 간섭 분석 및 채널 선택 방식이 제공될 수 있다.

먼저, 무인기 CNPC 채널 간섭 분석 및 채널 선택을 위해 고려되는 CNPC 채널 할당 시나리오에 대해서 설명한다. 이하에서는, 국제적으로 무인기 제어용 통신으로 할당된 주파수 대역 중 하나를 실시예로 하여 설명하지만, 본 개시의 범위는 이에 제한되지 않으며 다른 대역에서 또한 유사한 방식의 CNPC 채널 할당을 포함할 수 있다.

표 1은 주파수 할당 대상 대역에 대한 정의를 나타낸다.

C 대역: 5030(=foperating_min)-5091(=foperating_max) MHz

표 2는 주파수 할당 최소 단위에 대한 정의를 나타낸다. 주파수 할당 최소 단위는 유닛 채널(Unit Channel, UC) 또는 기본 채널(Basic Channel, BC)이라고 칭하며, 본 개시에 따른 간섭분석 및 채널선택을 위해서 새롭게 정의하는 단위이다.

Unit Channel (UC) RTCA CNPC MOPS 공통 요구사항: BWUC =5 kHz 단위 P2P & P2MP Baseline Radio: BWUC =30kHz 단위 또는 90 kHz 단위

표 3은 UC 번호에 대한 정의를 나타낸다.

BC(n): 5030(=foperating_min)+BWUC x (n-1) ~ 5030(=foperating_min)+ BWUC x (n) 5030-5091MHz는 BWBC =30kHz일 경우, BC(1) ~ BC(2033)으로 구성 UCSet_C-band = {BC(1), BC(2), …, BC(P-1), BC(P)} where P=2033 for BWBC =30kHz

표 4는 UC 기반 중심주파수 및 채널 대역폭에 대한 정의를 나타낸다.

채널 = 연속적인 Unit Channel (UC) 집합으로 정의 가능 CH(j) = {BC(N_start(j)), …, BC(N_start(j)+N_BW(j)-1)} 중심주파수 = {(5030+ BWBC x(N_start(j)-1)+ 5030+ BWBC x(N_start(j)+ N_BW(j)-1)}/2 대역폭 = BWBC x (N_BW)

표 5는 CNPC GRS/UA 송수신기 동작에 대한 가정을 나타낸다.

모든 CNPC GRS/UA 송수신기는 UTC 기준으로 동기화된 50ms TDD 프레임 구조 내에서 동작 미국 RTCA CNPC MOPS 기술 기준 동기화된 TDD 동작으로 인해 GRS-to-GRS, UA-to-UA 간섭 없음

표 6은 간섭 분석 지표 에 대한 정의를 나타낸다.

U/D Ratio: 원하지 않는 신호(Undesired signal)와 원하는 신호(Desired signal)의 비율(ratio) [U/D] = (EIRP_u - EIRP_d) - 20log(Du/Dd)+sqrt(Mg2+Mm2+Lg2+Lm2) EIRP_u: Transmit EIRP of undesired CNPC signal EIRP_d: Trasmit EIRP of desired CNPC signal Du: Distance between undesired Tx and desired Rx Dd: Distance between desired Tx and desired Rx Mm: multipath enhancement exceed 0.2% of the time Mg: antenna gain boosting exceed 0.2% of the time Lm: excess multipath loss exceed 0.2% of the time Lg: antenna gain loss exceed 0.2% of the time

표 7은 채널 할당에 필요한 U/D ratio 기준에 대한 정의를 나타낸다.

주파수 재사용 허용 U/D ratio 기준: Theta_1 - Theta_1 (dB) = Required SNR + ICAO safety margin+ Interference Margin 예) ETRI Baseline Radio: 3dB + 6dB + 3dB 인접 채널 할당 허용 U/D ratio 기준: Theta_2 - Theta_2 (dB) = Theta_1 + 40 비인접 채널 할당 허용 U/D ratio 기준: Theta_2 - Theta_3 (dB) = Theta_1 + 65

도 1은 본 개시에 따른 간섭 분석 및 채널 선택을 위한 채널 스펙트럼을 예시적으로 나타내는 도면이다.

상기 표 7에서 Theta_2와 관련하여, 도 1과 같이 GSMK(Gaussian Minimum Shift Keying) 변조 방식을 고려하여 피크(peak) 대비 40dB 리젝션(rejection) 지점까지를 채널 대역폭으로 가정할 수 있다. 또한, 다른 CNPC 파형(waveform)을 고려하여 RTCA(Radio Technical Commission for Aeronautics) MOPS(Minimum Operational Performance Standards) 요구사항에 따라 -10dBm/kHz되는 지점을 채널 대역폭으로 가정해서 채널 할당을 할 경우, -10dBm/kHz 지점이 피크 대비 어느 정도의 dB만큼 리젝션(rejection) 지점인지에 대한 정보가 제공되어야 하며, 이를 바탕으로 Theta_2 값을 결정할 수 있다. 즉, Theta_2 값을 결정함에 있어서 40dB는 예시적인 값이며, X dB를 기준으로 하는 경우에는 Theta_2 = Theta_1 + X dB로 정의될 수도 있다.

이와 유사하게, 상기 표 7에서 Theta_3 와 관련하여, 도 1과 같이 GSMK 변조 방식을 고려하여 피크(peak) 대비 65dB 낮아지는 지점까지를 채널 대역폭으로 가정할 수 있다. 또한, 다른 CNPC 파형을 고려하여 RTCA MOPS 요구사항에 따라 -10dBm/kHz되는 지점을 채널 대역폭으로 가정해서 채널 할당을 할 경우, -10dBm/kHz 지점이 피크 대비 어느 정도의 dB만큼 낮아지는 지점인지에 대한 정보가 제공되어야 하며, 이를 바탕으로 Theta_3 값을 결정할 수 있다. 즉, Theta_3 값을 결정함에 있어서 65dB는 예시적인 값이며, Y dB를 기준으로 하는 경우에는 Theta_3 = Theta_1 + Y dB로 정의될 수도 있다.

표 8은 CNPC 채널 간 U/D Ratio 및 송신 마스크 기술기준을 바탕으로 3가지 주파수 할당 간격 정의를 나타낸다.

U/D ratio 값이 Theta_1 레벨 이하일 경우, - Co-channel operation U/D ratio 값이 Theta_1 레벨 이상이고, - U/D ratio 값이 Theta_2 레벨 이하일 경우 - Adjacent channel operation - |F1-F2|=(C1+C2)/2 U/D ratio 값이 Theta_1 레벨 이상이고, - U/D ratio 값이 Theta_2 레벨 이상일 경우 - Non-adjacent channel operation - |F1-F2|=MAX [(C1+C2/2), (C3/2+C4)]

전술한 바와 같은 무인기 통신용 채널 분석 및 채널 선택에 관련된 용어 및 파라미터에 대한 정의 및 가정에 기초하여, 이하에서는 본 개시에 따른 무인기 CNPC 동적 채널 할당을 위한 간섭 분석 수행 및 채널 선택 방식에 대해서 설명한다.

본 개시에 따른 무인기 CNPC 동적 채널 할당을 위한 간섭 분석 수행 및 채널 선택은, 분산형 무인기 CNPC 채널 동적 할당과 중앙 집중형 무인기 CNPC 채널 할당에 따라 일부 방식이 다르게 적용될 수 있다. 먼저 분산형 채널 할당 방식에서 GCS에서 수행하는 간섭 분석 및 채널을 선택하는 방식에 대해서 설명한다.

도 2는 본 개시에 따른 분산형 CNPC 채널 할당 과정을 설명하기 위한 도면이다.

CNPC 시스템에서 분산형 CNPC 채널 할당 방식은 각 GCS(또는 파일럿(pilot), 운용자, 또는 서비스 제공자)에서 각자 SA에서 제공되는 정보를 바탕으로 비행 계획 및 CNPC 운용 환경 등을 고려하여 사용 가능한 CNPC 채널을 분석한 후, SA에 분석된 사용 가능한 채널 세트(set) 중 1개를 채널을 SA에 요청하고 SA는 각 GCS에서 요청한 CNPC 채널들이 공역 내에서 안전하게 사용가능한지 확인하여 요청된 채널에 대한 승인여부를 결정하는 방식이다.

또한, CNPC 채널을 사용하고자 하는 GCS간의 우선 순위는 FCFS(First-Come First-Served) 방식을 기반으로 한다.

분산형 CNPC 채널 할당 방식에서 주파수 관할청은 웹 기반의 채널 할당 서버를 운용하고, GCS로부터의 할당 데이터베이스(Database) 및 간섭 분석 기준에 대한 요청을 수신하면(S111), 채널 할당 서버를 통해 할당 Database 및 간섭 분석 기준을 GCS에 제공할 수 있다(S113). 할당 Database에는 GCS에서 간섭분석 수행 및 할당 요청 채널을 선택하기 위해 기 할당 CNPC 채널에 대한 중심주파수 및 대역폭, 최대전송전력, 수신감도, GRS 위치 및 통신 커버리지, 안테나 이득 정보가 포함될 수 있다.

제공되는 간섭 분석 기준은 SA에서 GCS가 요청한 채널을 승인하기 위해 적용하는 간섭 분석 기준을 제공한다. GCS는 채널 할당 서버로부터 제공받은 할당 Database와 간섭 분석 기준을 바탕으로 간섭 분석을 수행하고 SA에 할당을 요청할 CNPC 채널을 자체적으로 선택할 수 있다(S120).

GCS는 선택한 채널을 SA에 요청하고 이 때 GCS가 선택한 채널을 통해 운용할 CNPC 시스템에 대한 송수신 정보를 제공할 수 있다(S130).

SA는 GCS가 요청한 채널에 대해서 제공한 CNPC 송수신 제원 정보를 바탕으로 기존 운용 CNPC 채널로의 간섭 영향을 분석할 수 있다(S140). 간섭 분석에 기초하여 GCS가 요청한 채널이 간섭 기준을 만족하는 것으로 결정하는 경우(S150에서 Y), SA는 GCS가 요청한 채널을 승인할 수 있고(S161), 이에 대해서 GCS로부터의 채널 할당 승인 응답을 수신할 수 있다(S163).

GCS가 요청한 채널이 다른 채널과 겹치거나 GCS가 간섭분석 시기와 SA에서 간섭 분석 시기 사이에 할당된 다른 CNPC 채널로 인해 간섭 분석 기준을 만족하지 못할 경우(S150에서 N), SA는 GCS에 요청 채널 승인 불가 통보와 함께 이유를 통보할 수 있다(S171). 승인 불가 통보를 받은 GCS는 할당 데이터베이스(Database) 및 간섭 분석 기준을 채널 할당 서버에게 재요청할 수 있다(S173). 이에 응답하여 GCS는 채널 할당 서버로부터 업데이트된 할당 Database 및 간섭 분석 기준을 제공 받을 수 있다(S175).

GCS는 채널 할당 서버로부터 제공받은 업데이트된 할당 Database와 간섭 분석 기준을 바탕으로 간섭 분석을 수행하고 SA에 할당을 요청할 CNPC 채널을 자체적으로 재선택할 수 있다(S125).

GCS는 재선택한 채널을 SA에 요청하고 이 때 GCS가 재선택한 채널을 통해 운용할 CNPC 시스템에 대한 송수신 정보를 제공할 수 있다(S135).

SA는 GCS가 요청한 채널(즉, 재선택한 채널)에 대해서 제공한 CNPC 송수신 제원 정보를 바탕으로 기존 운용 CNPC 채널로의 간섭 영향을 분석할 수 있다(S145). 간섭 분석에 기초하여 GCS가 요청한 채널이 간섭 기준을 만족하는 것으로 결정하는 경우(S155에서 Y), SA는 GCS가 요청한 채널을 승인할 수 있고(S165), 이에 대해서 GCS로부터의 채널 할당 승인 응답을 수신할 수 있다(S167).

GCS가 요청한 채널(즉, 재선택한 채널)이 다른 채널과 겹치거나 GCS가 간섭분석 시기와 SA에서 간섭 분석 시기 사이에 할당된 다른 CNPC 채널로 인해 간섭 분석 기준을 만족하지 못할 경우(S155에서 N), SA는 GCS에 요청 채널 승인 불가 통보와 함께 이유를 통보할 수 있다(S171). 이후 과정은 전술한 동작의 반복이므로 중복되는 설명은 생략한다.

무인기가 동시에 보유할 수 있는 최대 채널 set 수가 2개 또는 3개로 제한이 될 수 있으므로, GCS는 새로운 채널이 필요할 경우에는 기존 CNPC 채널을 반납하고 새로운 CNPC 채널 할당을 요청할 수 있다.

도 3은 본 개시에 따른 간섭 분석 및 채널 선택 방식의 전체적인 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

본 개시의 분산형 채널 할당 절차에서의 간섭 분석 수행 및 채널 선택 방식은 GCS에서 수행하는 간섭 분석 및 채널 선택 방식에 대한 것이며, GCS의 간섭 분석 수행 과정(S310), GCS의 채널 선택 과정(S320) 및 SA의 간섭 영향 확인 및 채널 승인 과정(S330)을 포함할 수 있다.

특히, 본 개시에 따르면 각각의 GCS가 간섭을 분석하는 과정(S310)에서, 본 개시에서 정의하는 파라미터들에 기초하여 간섭 분석을 수행함으로써 무인기 통신의 고신뢰성을 확보할 수 있다.

또한, 본 개시에 따르면 각각의 GCS가 채널을 선택하는 과정(S320)에서 채널 카테고리(categorization) 및 보호대역 설정에 기초하여 채널을 선택하는 새로운 동작이 정의될 수 있다.

또한, 본 개시에 따른 사용자(예를 들어, GCS) 측에서의 간섭 분석 과정(S310) 및 채널 선택 과정(S320)에 있어서, 사용자 측에서 간섭 분석에 기초하여 동적으로 채널을 선택하고, 중앙 관리자(예를 들어, SA) 측에서 사용자에 의해서 선택된 채널을 오버라이드하지 않고, 선택된 채널의 승인 여부만을 결정할 수 있다. 이에 따라, 중앙 관리자측의 프로세싱 오버헤드를 줄이고, 사용자 측의 민감한 정보가 중앙 관리자측에게 제공되지 않으므로 보안성을 높일 수 있다.

구체적으로는 GCS의 간섭 분석 수행 과정(S310)는 5 단계의 세부 동작을 포함할 수 있고, GCS의 채널 선택 과정(S320)는 12 단계의 세부 동작을 포함할 수 있으며, SA의 간섭 영향 확인 및 채널 승인 과정(S330)은 2 단계의 세부 동작을 포함할 수 있다. 그러나 본 개시의 범위가 이러한 예시들로 제한되는 것은 아니며, 일부 단계들은 구현 상황에 따라 합쳐지거나, 세분화되거나, 또는 생략될 수도 있다.

도 4는 본 개시에 따른 간섭 분석 수행 과정의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 5 단계의 동작은 도 3의 간섭 분석 수행 과정(S310)의 세부적인 동작에 포함될 수 있다.

단계 S410에서 GCS는 SA가 제공하는 할당 Database로부터 간섭 분석에 필요한 파라미터 정보 및 채널 할당 기준 정보를 획득할 수 있다.

간섭에 필요한 파라미터의 예시는 아래의 표 9에서 나타낸다. 표 9의 예시들은 무인기 통신의 고신뢰성을 보장하기 위한 파라미터들에 해당할 수 있다. 예를 들어, 마진(margin)은 순간적인 제어가 중요한 무인기 통신에서 최악의 상황(worst case)가 발생하지 않도록 하기 위한 여유 값으로서 고려될 수 있다. 즉, 다양한 margin 값은 실제로는 신호 세기가 x dB만 되어도 수신가능하지만 오류 상황에 대처하기 위해서(즉, worst case 자체가 발생되지 않도록) 여유 값으로서 정의될 수 있다.

간섭 분석에 필요한 파라미터 정보 M_Multipath_boosting: 원하지 않는 신호의 다중 경로 개선에 대한 마진(Margin for multipath enhancement of undesired signal) - 미국 RTCA CNPC MOPS 표준: 3 dB 적용 M_AntGain_boosting: 원하지 않는 신호의 안테나 이득 부스팅에 대한 마진(Margin for antenna gain boosting of undesired signal) - 미국 RTCA CNPC MOPS 표준: 6 dB 적용 M_Excess_pathloss: 원하는 신호의 과다 다중경로 손실에 대한 마진(Margin for excess multipath loss of desired signal) - 미국 RTCA CNPC MOPS 표준: 20 dB 적용 M_Airframe_shadowing: 원하는 신호의 에어프레임 섀도잉 이득에 대한 마진(Margin for airframe shadowing gain loss of desired signal) - 미국 RTCA CNPC MOPS 표준: 12dB 적용 M_ICAO_safety: 항공 통신에 대한 ICAO(International Civil Aviation Organization) 안전 마진(ICAO safety margin for aeronautical Comm.) - 미국 RTCA CNPC MOPS 표준: 6dB 적용 M_Interference: 간섭 마진(Interference margin) - 미국 RTCA CNPC MOPS 표준: 3dB 적용

다음으로, 채널 할당 기준 정보의 예시는 아래의 표 10에서 나타낸다. 표 10의 예시들은 채널 선택의 카테고리(categorization)에 대한 본 개시의 특징과 관련된 기초 정보로서 고려될 수 있다.

채널 할당 기준 정보 Theta_1(n): CNPC 채널 n과 같은 주파수 재사용 가능 U/D 허용 레벨 - Theta_1(n) = Required_SINR(n) + Interference Margin + ICAO Safety Margin - Required_SNR(n): n번째 CNPC 채널 요구 수신 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) - RTCA CNPC MOPS 표준 Annex: Baseline Radio을 고려하여 n에 상관없이Baseline Radio의 요구 수신 SINR 값 고려 - Theta_1 = 3.5dB + 3dB + 6dB = 12.5dB Theta_2(n, k): CNPC 채널 n에 인접하여 CNPC 채널 k가 사용 가능한 U/D 허용 레벨 - Theta_2(n) = Theta_1(n) + TxPower_Rejection_ratio(k) - TxPower_Rejection_Ratio(k): RTCA CNPC MOPS 송신 마스크 요구사항을 만족하는 CNPC 채널 k에서 peak 전력 대비 채널대역폭 지점 전력 비 - RTCA CNPC MOPS 표준 Annex: Baseline Radio를 고려하여 k에 상관없이 TxPower_Rejection_Ratio = 40 dB 고려 - Theta_2 = Theta_1 + 40 dB Theta_3(n, k): CNPC 채널 n에 비인접하여 CNPC 채널 k가 사용 가능한 U/D 허용 레벨 - Theta_3(n) = Theta_2(n) + 25 - RTCA CNPC MOPS 표준 Annex: Baseline Radio를 고려하여 k에 상관없이 고정값 고려 - Theta_3 = Theta_2 + 25 dB

단계 S420에서 GCS는 SA가 제공하는 할당 Database로부터 기존 CNPC 채널 정보를 획득할 수 있다. U/D 계산에 필요한 기존 CNPC 채널 정보는 링크 버짓(link budget)에 관련된 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, U/D 계산에 필요한 기존 CNPC 채널 정보는, 상향링크 간섭 분석 및 채널 선택 방식에 필요한 파라미터와 하향링크 간섭 분석 및 채널 선택 방식에 필요한 파라미터를 포함할 수 있으며, 구체적인 예시들은 표 11에 나타낸다.

U/D 계산에 필요한 기존 CNPC 채널 j 정보 상향링크 간섭분석 및 채널 할당 알고리즘에 필요한 파라미터 - CNPC 채널 j의 GRS 3차원 위치, CNPC 채널 j의 GRS 운용반경/높이 - Position_GRS(j) - Radius_GRS(j) & Height_max_UA(j) & Height_min_UA(j) - P2P 및 P2MP형에서 특정 GRS 관점에서의 UA 통신 반경은 그 GRS의 운용반경/높이로 제한된다. 특히 P2MP형의 경우 UA는 GRS의 운용반경/높이를 벗어날 경우 타 GRS로 핸드오버 한다. - Height_min_UA(j) - RTCA CNPC MOPS 표준의 경우 인접채널 U/D 요구사항을 만족하기 위해 무인기 최소 고도를 제한하고 있음 - 공항 주변 CNPC 채널 - 타 GRS와 500 feet 이격 필요, GRS 운용 반경 10nm로 제한, 최소 무인기 고도: high power mode에서 500ft로 제한 - Enroute CNPC 채널 - 공항으로부터 10nm 밖에서 GRS 운용, 최소 무인기 고도: high power mode에서 3000ft로 제한 - CNPC 채널 j의 GRS 최대 송신 전력 (dBm/kHz) - TxPower_peak_GRS(j) - CNPC 채널 j의 GRS 최대 송신전력 대비 채널대역폭 지점 송신전력 비 - TxPower_Rejection_ratio_GRS(j) - CNPC 채널 j의 UA 요구 수신 SINR - Required_SNR_UA(j) - CNPC 채널 j의 GRS 송신 안테나 이득 - TxAntGain_GRS(j) - CNPC 채널 j의 UA 안테나 타 채널 리젝션(rejection) 이득 - Ant_rejection_ratio_UA(j) - 주로 Sharp한 빔을 가지는 추적 안테나를 탑재한 무인기에서 sharp한 빔 특성으로 인해 인접 채널 간섭을 rejection할 수 있을 때 적용 - 대부분의 무지향성 안테나를 사용하는 무인기에서는 Non-Available하기 때문에 0dB 적용 - CNPC 채널 j의 상향링크 채널 대역폭 - N_BW_GRS(j) 하향링크 간섭분석 및 채널 할당 알고리즘에 필요한 파라미터 - CNPC 채널 j의 GRS 3차원 위치, CNPC 채널 j의 GRS 운용반경/높이 - Position_GRS(j) - Radius_GRS(j) & Height_max_UA(j) & Height_min_UA(j) - P2P 및 P2MP형에서 특정 GRS 관점에서의 UA 통신 반경은 그 GRS의 운용반경/높이로 제한된다. 특히 P2MP형의 경우 UA는 GRS의 운용반경/높이를 벗어날 경우 타 GRS로 핸드오버 한다. - Height_min_UA(j) - RTCA CNPC MOPS 표준의 경우 인접채널 U/D 요구사항을 만족하기 위해 무인기 최소 고도를 제한하고 있음 - 공항 주변 CNPC 채널 - 타 GRS와 500 feet 이격 필요, GRS 운용 반경 10nm로 제한, 최소 무인기 고도: high power mode에서 500ft로 제한 - Enroute CNPC 채널 - 공항으로부터 10nm 밖에서 GRS 운용, 최소 무인기 고도: high power mode에서 3000ft로 제한 - CNPC 채널 j의 UA 최대 송신 전력 (dBm/kHz) - TxPower_peak_UA(j) - CNPC 채널 j의 UA 최대 송신전력 대비 채널대역폭 지점 송신전력 비 - TxPower_Rejection_ratio_UA(j) - CNPC 채널 j의 GRS 요구 수신 SINR - Required_SNR_GRS(j) - CNPC 채널 j의 UA 송신 안테나 이득 - TxAntGain_UA(j) - CNPC 채널 j의 GRS 안테나 타 채널 rejection 이득 - Ant_rejection_ratio_GRS(j) - 주로 Sharp한 빔을 가지는 추적 안테나를 탑재한 GRS에서 sharp한 빔 특성으로 인해 인접 채널 간섭을 rejection할 수 있을 때 적용 - 무지향성 및 다수 무인기를 지원하는 섹터 안테나를 사용하는 GRS에서는 Non-Available하기 때문에 0dB 적용 - CNPC 채널 j의 하향링크 채널 대역폭 - N_BW_UA(j)

단계 S430에서 GCS는 SA가 제공하는 기존 CNPC 채널들에 대한 할당 Database 정보를 바탕으로 자신의 CNPC 채널과 BRLOS(Beyond Radio Line Of Sight) 환경에서 동작할 수 있는 CNPC 채널을 검색할 수 있다. 단계 S430의 세부적인 동작은 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 개시에 따른 BRLOS 환경에서 동작할 수 있는 CNPC 채널을 검색하는 단계의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.

단계 S510에서 GCS는 자신의 CNPC 채널 및 기존 CNPC 채널들에 대한 무선 수평선(Radio Horizon) 거리를 계산할 수 있다. Radio Horizon 거리는 두 개체 간의 RLOS가 가능한 최대 거리, 또는 간섭을 주고 받는 두 개체가 서로 BRLOS가 되도록 하는 거리를 의미할 수 있다.

아래의 수학식 1은 자신의 UA와 기존 CNPC 채널 j의 GRS와의 Radio Horizon 거리 계산을 나타내고, 수학식 2는 자신의 GRS와 기존 CNPC 채널 j의 UA와의 Radio Horizon 거리 계산을 나타낸다.

수학식 1에서 4.13의 값은 Radio Horizon 계산을 위한 인자에 해당하며 그 값은 예시적이다.

단계 S520에서 GCS는 자신의 CNPC 채널과 기존 CNPC 채널의 GRS간 거리 및 BRLOS 필요 거리를 계산할 수 있다.

아래의 수학식 3은 자신의 GRS와 CNPC 채널 j의 GRS간 거리 계산을 나타내고, 수학식 4는 자신의 GRS와 기존 CNPC 채널 j의 GRS간 BLOS 필요 거리 계산을 나타낸다.

단계 S530에서 GCS는 자신의 CNPC 채널과 BRLOS 환경에서 동작할 수 있는 CNPC 채널을 확인할 수 있다. 예를 들어, GCS는 j=1부터 N까지 (D_toGRS(j) > D_BRLOS(j))을 만족하는 기존 CNPC 채널 j을 찾을 수 있다.

단계 S540에서 GCS는 확인된 기존 CNPC 채널들의 집합을 BRLOS 동작 CNPC 채널 집합, 즉, ChSET_BRLOS로 정의할 수 있다. ChSET_BRLOS는 아래의 수학식 5와 같이 정의될 수 있다. 여기서, ChSET_BRLOS에 속해있는 CNPC 채널 j의 주파수는 재사용할 수도 있다.

다시 도 4를 참조하면, 단계 S440에서 GCS는 자신의 CNPC 채널과 RLOS(Radio Line Of Sight) 환경에 동작하는 기존 CNPC 채널의 집합, 즉, ChSET_RLOS를 다음과 같이 선택할 수 있다. ChSET_RLOS는 아래의 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.

수학식 6에서 ChSET_total은 기존에 할당되어 있는 CNPC 채널 집합을 의미하고, ChSET_total = {CH(1), CH(2), …, CH(N-1), CH(N)} 일 수 있다 (여기서, N은 기존에 할당되어 있는 CNPC 채널 개수에 해당한다).

단계 S450에서 GCS는 SA가 제공하는 기존 CNPC 채널들에 대한 할당 Database 정보를 바탕으로, 새롭게 할당 요청할 자신의 CNPC 채널이 RLOS 환경에서 동작하는 기존 CNPC 채널 m에 주는 간섭뿐만 아니라 기존 CNPC 채널이 자신의 CNPC 채널에 주는 간섭 분석을 위한 U/D 값을 계산할 수 있다. 단계 S450의 세부적인 동작은 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6는 본 개시에 따른 기존 채널과의 U/D 값 계산 단계의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.

단계 S610에서 GCS는 새로운 CNPC 채널이 RLOS에서 동작하는 기존 CNPC 채널 m에 주는 간섭, 즉, U/D_to(m)을 계산할 수 있다. 여기서, 새롭게 할당 요청을 하는 CNPC 채널이 Undesired Signal에 해당하고, RLOS 환경에 있는 기존 할당 CNPC 채널 m이 Desired Signal에 해당한다. 이 경우, CH(m) ∈ ChSET_RLOS 일 수 있다. U/D_to(m)는 아래의 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.

수학식 7에서 Margin은 아래의 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.

상향링크의 경우, 수학식 7에서 TxEIRP_new, TxEIRP(m), Dnew 및 D(m) 은 아래의 수학식 9와 같이 정의될 수 있다.

하향링크의 경우, 수학식 7에서 TxEIRP_new, TxEIRP(m), Dnew 및 D(m) 은 아래의 수학식 10과 같이 정의될 수 있다.

단계 S620에서 GCS는 RLOS에서 동작하는 기존 CNPC 채널 m으로부터 새로운 CNPC 채널이 받는 간섭, 즉, U/D_from(m)을 계산할 수 있다. 여기서, RLOS 환경에 있는 기존 할당 CNPC 채널 m이 Undesired Signal에 해당하고, 새롭게 할당 요청을 하는 CNPC 채널이 Desired Signal에 해당한다. 이 경우, CH(m) ∈ ChSET_RLOS 일 수 있다. U/D_from(m)는 아래의 수학식 11과 같이 정의될 수 있다.

수학식 11에서 Margin은 아래의 수학식 12와 같이 정의될 수 있다.

상향링크의 경우, 수학식 11에서 TxEIRP(m), TxEIRP_new, D(m) 및 Dnew 는 아래의 수학식 13과 같이 정의될 수 있다.

하향링크의 경우, 수학식 11에서 TxEIRP(m), TxEIRP_new, D(m) 및 Dnew 는 아래의 수학식 14와 같이 정의될 수 있다.

도 7은 본 개시에 따른 채널 선택 과정의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 7의 12 단계의 동작은 도 3의 채널 선택 과정(S320)의 세부적인 동작에 포함될 수 있다.

단계 S710에서 GCS는 간섭 분석 수행 과정(S310)에서 계산한 U/D_to(m) 및 U/D_from(m)에 기초하여, RLOS 환경에 있는 기존 할당 CNPC 채널 m에 대해서 복수의 채널 세트(set)를 정의할 수 있다. 예를 들어, RLOS 환경에서 동작하는 기존 채널을 소정의 기준에 따라 6개의 채널 세트로 분류할 수 있다. 예를 들어, 6개의 채널 세트는 ChSET_reuse_to, ChSET_adj_to, ChSET_non-adj_to, ChSET_reuse_from, ChSET_adj_from, ChSET_non-adj_from 를 포함할 수 있다. 채널 세트의 예시들은 아래의 표 12와 같이 나타낸다.

ChSET_reuse_to - 간섭을 주는 측면에서 주파수 재사용이 가능한 기존 CNPC 채널 집합 - If U/D_to(m) < Theta_1(m), CH(m) ∈ ChSET_RLOS_reuse_to ChSET_ adj_to - 간섭을 주는 측면에서 인접하여 사용할 수 있는 기존 CNPC 채널 집합 - If Theta_1(m)U/D_to(m) < Theta_2(m), CH(m) ∈ ChSET_RLOS_adj_to ChSET_ non-adj_to - 간섭을 주는 측면에서 비인접하여 사용할 수 있는 기존 CNPC 채널 집합 - If Theta_2(m)U/D_to(m) < Theta_3(m), CH(m) ∈ ChSET_RLOS_non-adj_to ChSET_ reuse_from - 간섭을 받는 측면에서 주파수 재사용이 가능한 기존 CNPC 채널 집합 - If U/D_to(m) < Theta_1(m), CH(m) ∈ ChSET_RLOS_reuse_to ChSET_ adj_from - 간섭을 받는 측면에서 인접하여 사용할 수 있는 기존 CNPC 채널 집합 - If Theta_1(m)U/D_to(m) < Theta_2(m), CH(m) ∈ ChSET_RLOS_adj_to ChSET_ non-adj_from - 간섭을 받는 측면에서 비인접하여 사용할 수 있는 기존 CNPC 채널 집합 - If Theta_2(m) U/D_to(m) < Theta_3(m), CH(m) ∈ ChSET_RLOS_non-adj_to

단계 S720에서는 단계 S710에서 정의한 6개의 RLOS 채널 세트 및 간섭 분석 수행 과정에서 정의한 1개 BRLOS 채널 세트에 기초하여, 3개의 주파수 할당 카테고리(categorization)를 정의할 수 있다. 주파수 할당 카테고리의 예시들은 아래의 표 13과 같이 나타낸다.

Categorization 1: 주파수 재사용이 가능한 기존 CNPC 채널 - Categorization 1에 해당하는 CNPC 채널 set을 ChSET_reuse으로 정의 - ChSET_reuse = ChSET_BRLOS U (ChSET_reuse_to ∩ ChSET_ reuse_from) Categorization 2: 인접하여 할당 가능한 기존 CNPC 채널 - Categorization 2에 해당하는 CNPC 채널 set을 ChSET_adj로 정의 - ChSET_adj = (ChSET_Total ∩ ChSET_reuseC) ∩ {(ChSET_reuse_to ∪ ChSET_adj_to) ∩ (ChSET_reuse_from ∪ ChSET_adj_from)} Categorization 3: 비인접하여 할당 가능한 기존 CNPC 채널 - Categorization 3에 해당하는 CNPC 채널 set을 ChSET_non-adj로 정의 - ChSET_non-adj = ChSET_Total ∩ ChSET_reuseC ∩ ChSET_adjC

단계 S725에서 각 categorization에 해당하는 채널 set을 Unit Channel(UC) 번호의 집합으로 정의할 수 있다. 구체적인 예시는 아래의 표 14와 같이 나타낸다. 아래의 표 14에서 q, r, t는 채널 인덱스를 의미하고,

UCSet_reuse = ∪ {BC(N_start(q)), …, BC(N_start(q)+N_BW(q)-1)} where CH(q) = {BC(N_start(q)), …, BC(N_start(q)+N_BW(q)-1)} ∈ ChSET_reuse UCSet_adj = ∪ {BC(N_start(r)), …, BC(N_start(r)+N_BW(r)-1)} where CH(r) = {BC(N_start(r)), …, BC(N_start(r)+N_BW(r)-1)} ∈ ChSET_ajd UCSet_non-adj = ∪ {BC(N_start(t)), …, BC(N_start(t)+N_BW(t)-1)} where CH(t) = {BC(N_start(t)), …, BC(N_start(t)+N_BW(t)-1)} ∈ ChSET_non-adj

단계 S730에서는 categorization 3에 해당하는 기존 CNPC 채널과 새롭게 할당할 채널 사이에 필요한 보호대역 크기를 계산할 수 있다. 즉, categorization 3은 간섭이 커서 인접해서 사용할 수 없는 채널 카테고리에 해당하므로, 간섭을 방지하기 위해서 보호대역이 요구된다. 보호대역은 최악의 상황(worst case)을 고려해서 채널 간의 간섭의 영향에서 벗어나도록 하는 간격에 해당할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 인접하는 제 1 채널 및 제 2 채널의 경우에는, 낮은 중심 주파수를 가지는 제 1 채널의 C₁ kHz 대역의 높은 주파수 방향의 경계와, 높은 중심 주파수를 가지는 제 2 채널의 C₂ kHz 대역의 낮은 주파수 방향의 경계가 일치하도록 보호대역이 설정될 수 있다. 인접하지 않는 제 1 채널 및 제 2 채널의 경우에는, 낮은 중심 주파수를 가지는 제 1 채널의 2C₁ kHz 대역의 높은 주파수 방향의 경계와, 높은 중심 주파수를 가지는 제 2 채널의 2C₂ kHz 대역의 낮은 주파수 방향의 경계가 일치하도록 보호대역이 설정될 수 있다. 보호대역 크기, 즉, N_GB(t)는 아래의 표 15와 같이 정의될 수 있다.

N_GB(t) = max { N_BW(t)+N_BW_new/2, N_BW(t)/2+N_BW_new } where CH(t) = {BC(N_start(t)), …, BC(N_start(t)+N_BW(t)-1)} ∈ ChSET_non-adj

단계 S735에서 Categorization 3에 해당하는 Unit Channel 집합에 보호대역에 해당하는 Unit Channel 번호를 결정할 수 있다. 이와 같이 보호대역에 해당하는 Unit Channel Set를 정의하는 예시는 아래의 표 16과 같이 나타낸다.

UCSet_non-adj_wt_GB = ∪ { BC(N_start(t)-N_GB(t)),…, BC(N_start(t)-1), BC(N_start(t)), …, BC(N_start(t)+N_BW(t)-1), BC(N_start(t)+1), …, BC(N_start(t)+N_GB(t))} where CH(t) = {BC(N_start(t)), …, BC(N_start(t)+N_BW(t)-1)} ∈ ChSET_non-adj

단계 S740에서 전체 무인기 CNPC 주파수 대역에 해당하는 Unit Channel 집합에서 Categorization 2에 해당하는 Unit Channel 집합과 보호 구간을 포함한 Categorization 3에 해당하는 Unit Channel 집합을 제외할 수 있다. 이에 대한 예시는 표 17과 같이 나타낸다.

UC_noCA2&3 = UCSet_C-band ∩ UCset_adjC ∩ UCset_non-adj_wt_GBC

단계 S750에서는 단계 S740에서 결정된 categorization 2 및 categorization 3에 해당하는 Unit Channel 집합을 제외한 set에서 categorization 1에 해당하는 Unit Channel 집합을 결정할 수 있다. 이에 대한 예시는 표 18과 같이 나타낸다.

UC_noCA2&3_reuse = UC_noCA2&3 ∩ UCSet_reuse

단계 S760에서는 단계 S750에서 결정된 세트(즉, categorization 2 및 categorization 3에 해당하는 Unit Channel 집합을 제외한 set에서 categorization 1에 해당하는 Unit Channel 집합)에서 새롭게 할당하는 채널의 대역폭 크기 보다 작은 Unit Channel 세그먼트(Segment)를 찾아서 제외시킬 수 있다. 이에 대한 예시는 표 19와 같이 나타낸다.

S760_1: 채널 대역폭 크기 보다 작은 Unit Channel Segment 집합을 찾는다. UCset_small_segment = ∪ {BC(x), …, BC(x+u)} where {BC(x), …, BC(x+u)} ∈ UC_noCA1&2_reuse BC(x-1) & BC(x+u+1) UC_noCA1&2_reuse, 1≤u < N_BW_new S760_2: 찾은 Unit Channel Segment 집합을 UC_noCA1&2_reuse 집합에서 제외한다. UC_candidate_reuse = UC_noCA1&2_reuse ∩ UCset_small_segmentC S770: UC_candidate_reuse ≠ 이면 (즉, 후보 Unit Channel Set가 남아 있으면) S772로 진행하고, UC_candidate_reuse = 이면 (즉, 후보 Unit Channel Set가 없으면) S774로 진행한다.

단계 S772에서는 단계 S770에서 찾은 UC_candidate_reuse 집합에서 자신의 CNPC 채널대역폭에 해당하는 최적의 Unit Channel Set을 선택할 수 있다. 최적의 Unit Channel 집합을 선택하는 기준은 기존 CNPC 채널로부터 간섭이 최소화되는 Unit Channel 집합을 선택할 수 있으며, 다른 방안으로는 기존 CNPC 채널들로 주는 간섭을 최소화하는 Unit Channel 집합을 선택할 수도 있다.

자신의 U/D 값을 최소화하는 Unit Channel 집합 선택의 예시는 표 20과 같이 나타낸다.

- CH_selection (x) = {BC(x), …, BC(x+N_BW_new)} Where UCset_selection(x) ∈ UC_candidate_reuse - CH_num(UC(x+n-1)): Unit Chanel Number (x+n-1)을 할당받은 CNPC 채널 번호 If it is available, U/D_from(CH_num)=U/D_from(m) where CH_num=m If not, U/D_from(CH_num)=0 - When it is available, U/D_from(m) - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1 to N_BW_new일 경우 U/D_from(m) = TxEIRP(m)- TxEIRP_new - 20log(D(m)/Dnew) + Margin - CH_num=m이 BRLOS 환경 동작 채널이고 n=1 to N_BW_new일 경우 U/D_from(m) = TxEIRP(m)- TxEIRP_new - 40log(D(m)/Dnew) + Margin - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1-N_BW(m)/2 to 0과 n=N_BW_new to N_BW_new+N_BW(m)/2일 경우 U/D_from(m) = TxEIRP(m)- TxEIRP_new - 20log(D(m)/Dnew) + Margin +TxPower_Rejection_ratio(m) - CH_num=m이 BRLOS 환경 동작 채널이고 n=1-N_BW(m)/2 to 0과 n=N_BW_new to N_BW_new+N_BW(m)/2일 경우 U/D_from(m) = TxEIRP(m)- TxEIRP_new - 40log(D(m)/Dnew) + Margin +TxPower_Rejection_ratio(m) - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 나머지 n일 경우 U/D_from(m) = TxEIRP(m)- TxEIRP_new - 20log(D(m)/Dnew) + Margin +TxPower_Rejection_ratio(m) +TxPower_Rejection_ratio(m)+25 - CH_num=m이 RRLOS 환경 동작 채널이고 나머지 n일 경우 U/D_from(m) = TxEIRP(m)- TxEIRP_new - 40log(D(m)/Dnew) + Margin +TxPower_Rejection_ratio(m)+25

다른 CNPC의 U/D 값을 최소화하는 Unit Channel 집합 선택의 예시는 표 21과 같이 나타낸다.

- CH_selection (x) = {BC(x), …, BC(x+N_BW_new)} where UCset_selection(x) ∈ UC_candidate_reuse - CH_num(UC(x+n-1)): Unit Chanel Number (x+n-1)을 할당받은 CNPC 채널 번호 If it is available, U/D_to(CH_num)=U/D_to(m) where CH_num=m If not, U/D_to(CH_num)=0 - When it is available, U/D_to(m) - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1 to N_BW_new일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 20log(Dnew/D(m)) + Margin - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1 to N_BW_new일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 40log(Dnew/D(m)) + Margin - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1-N_BW_new/2 to 0과 n=N_BW_new to N_BW_new+N_BW_new/2일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 20log(Dnew/D(m)) + Margin +TxPower_Rejection_ratio(m) - CH_num=m이 BRLOS 환경 동작 채널이고 n=1-N_BW_new/2 to 0과 n=N_BW_new to N_BW_new+N_BW_new/2일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 40log(Dnew/D(m)) + Margin+TxPower_Rejection_ratio(m) - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 나머지 n일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 20log(Dnew/D(m)) + Margin +TxPower_Rejection_ratio(m) +TxPower_Rejection_ratio(m)+25 - CH_num=m이 RRLOS 환경 동작 채널이고 나머지 n일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 40log(Dnew/D(m)) + Margin+TxPower_Rejection_ratio(m)+25

단계 S774에서는 단계 S740에서 결정된 집합(즉, UC_noCA1&2 집합)에서 새롭게 할당하는 채널의 대역폭 크기 보다 작은 Unit Channel Segment를 찾아 제외 시킬 수 있다. 이에 대한 예시는 표 22와 같이 나타낸다.

S774_1: 채널 대역폭 크기 보다 작은 Unit Channel Segment 집합을 찾는다. - UCset_small_segment = ∪ {BC(x), …, BC(x+u)} where {BC(x), …, BC(x+u)} UC_noCA1&2 BC(x-1) & BC(x+u+1) UC_noCA1&2, u < N_BW_new S774_2: 찾은 Unit Channel Segment 집합을 UC_noCA1&2 집합에서 제외한다. - UC_candidate = UC_noCA1&2 UCset_small_segmentC S780: UC_candidate ≠ 이면 (즉, 후보 Unit Channel Set가 남아 있으면) S782로 진행하고, UC_candidate = 이면 (즉, 후보 Unit Channel Set가 없으면) 업데이트된 CNPC 할당 Database 및 자신의 송수신 제원을 업데이트 하여 간섭분석 수행의 S410부터 재시작한다.

S782에서는 S780의 집합(즉, UC_candidate 집합)에서 자신의 CNPC 대역폭에 해당하는 최적의 Unit Channel 집합을 선택할 수 있다. 최적의 Unit Channel 집합을 선택하는 기준은 기존 CNPC 채널로부터의 간섭이 최소화되는 Unit Channel 집합을 선택할 수 있으며, 다른 방안으로는 기존 CNPC 채널들로 간섭을 최소화하는 Unit Channel 집합을 선택할 수도 있다. 단계 S772와의 차이점은 고려하는 UCset_selection(x)이, S782에서는 UC_candidate 집합 내에 존재한다.

단계 S790에서는 선택한 CH_Select(x)를 SA에 요청하면서, 자신의 CNPC 송수신 제원 정보로서 상향링크/하향링크 간섭 분석 및 채널 승인을 위해 필요한 파라미터를 제공할 수 있다. 이러한 파라미터의 예시들은 표 23과 같이 나타낸다.

상향링크 간섭분석 및 채널 할당 알고리즘에 필요한 파라미터 - New CNPC 채널의 GRS 3차원 위치 Position_GRS_new - New CNPC 채널의 GRS 운용반경/높이 Radius_GRS_new & Height_max_UA_new & Height_min_UA_new Height_min_UA_new - New CNPC 채널의 GRS 최대 송신 전력 (dBm/kHz) TxPower_peak_GRS_new - New CNPC 채널의 GRS 최대 송신전력 대비 채널대역폭 지점 송신전력 비 TxPower_Rejection_ratio_GRS_new - New CNPC 채널의 UA 요구 수신 SINR Required_SNR_UA_new - New CNPC 채널의 GRS 송신 안테나 이득 TxAntGain_GRS_new - New CNPC 채널의 UA 안테나 타 채널 rejection 이득 Ant_rejection_ratio_UA_new - New CNPC 채널의 상향링크 채널 대역폭 N_BW_GRS_new 하향링크 간섭분석 및 채널 할당 알고리즘에 필요한 파라미터 - New CNPC 채널의 GRS 3차원 위치 Position_GRS_new - New CNPC 채널의 GRS 운용반경/높이 Radius_GRS_new & Height_max_UA_new & Height_min_UA_new Height_min_UA_new - New CNPC 채널의 UA 최대 송신 전력 (dBm/kHz) TxPower_peak_UA_new - New CNPC 채널의 UA 최대 송신전력 대비 채널대역폭 지점 송신전력 비 TxPower_Rejection_ratio_UA_new - New CNPC 채널의 GRS 요구 수신 SINR Required_SNR_GRS_new - New CNPC 채널의 UA 송신 안테나 이득 TxAntGain_UA_new - New CNPC 채널의 GRS 안테나 타 채널 rejection 이득 Ant_rejection_ratio_GRS_new - New CNPC 채널의 하향링크 채널 대역폭 N_BW_UA_new

도 8은 본 개시에 따른 채널 선택 알고리즘의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

단계 S810에서 타 CNPC 채널에 대한 카테고리를 결정할 수 있다. 즉, 제 1 카테고리(CA1)는 보호대역 필요, 제 2 카테고리(CA2)는 인접 채널 사용 가능, 제 3 카테고리(CA3)는 주파수 재사용 가능에 해당할 수 있다. 이는 도 7의 예시에서의 단계 S710 에 해당할 수 있다.

단계 S820에서 전체 CNPC 채널 세트에 대한 카테고리를 결정하고 Unit Channel Set로 정의할 수 있다. 이는 도 7의 예시에서의 단계 S720 내지 S725에 해당할 수 있다.

단계 S830에서 CA2에 해당하는 채널 set를 제외하고, 단계 S840에서 CA1 채널 set 및 요구 보호대역을 제외할 수 있다. 이는 도 7의 예시에서의 단계 S730 내지 S740에 해당할 수 있다.

단계 S850에서 할당 대역폭보다 작은 BC segment를 제외할 수 있다. 이는 도 7의 예시에서의 단계 S750 내지 S760, 또는 단계 S774에 해당할 수 있다.

이러한 제외 단계 이후 후보 Unit Channel Set가 남아 있으면(예를 들어, 도 7의 예시에서 단계 S770에서 Y), 단계 S860에서 타 CNPC U/D 값을 최소화하는 기준 또는 자신의 U/D 값을 최대화하는 기준에 기초하여, 할당 대역폭 크기의 BC segment를 선택할 수 있다. 이는 도 7의 예시에서의 단계 S772에 해당할 수 있다.

도 8에서 도시하지는 않지만, 이러한 제외 단계 이후 후보 Unit Channel Set가 남아 있지 않으면(예를 들어, 도 7의 예시에서 단계 S770에서 N), 도 7의 예시에 따라 채널 대역폭 보다 작은 크기의 Unit Channel Segment를 제외하고 후보 Unit Channel Set가 남아 있는지 여부에 따라서 최적의 Unit Channel Set를 선택하거나, 간섭 분석 단계에서부터 재시작할 수도 있다.

도 9는 본 개시에 따른 SA에서 간섭 영향 확인 및 채널 승인을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 9의 2 단계의 동작은 도 3의 간섭 영향 확인 및 채널 승인 과정(S330)의 세부적인 동작에 포함될 수 있다.

단계 S910에서 SA는 GCS에서 제공한 새로운 CNPC 채널 송수신 제원 정보에 기초하여, GCS가 요청한 채널 CH_select(x)에 대한 기존 인접 채널 CNPC 채널과의 간섭 영향을 분석할 수 있다.

만약 다수의 GCS가 동시에 채널을 요청할 경우, FIFO(First In, First Out) 방식에 따라서, 먼저 요청한 GCS 순서로 순차적으로 독립적으로 요청 채널에 대한 간섭 영향 분석 후 채널 승인 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 사용자측(예를 들어, GCS)의 간섭 분석 알고리즘과, 중앙 관리측(예를 들어, SA)에서의 간섭 분석 알고리즘은 동일한 것으로 가정한다.

아래의 표 24는 SA에서의 간섭 분석을 예시적으로 나타낸다.

- CH_selection(x) = {BC(x), …, BC(x+N_BW_new)} - U/D_to(CH_num(UC(x+n-1))) 계산 CH_num(UC(x+n-1)): Unit Chanel Number (x+n-1)을 할당받은 CNPC 채널 번호 n=1-N_BW_new/2 to N_BW_new+N_BW_new/2 - If it is available, U/D_to(CH_num)=U/D_to(m) where CH_num=m - If not, U/D_to(CH_num)=0 - When it is available, U/D_to(m) - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1 to N_BW_new일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 20log(Dnew/D(m)) + Margin If U/D_to(m) < Thetha_1(m), Review(n) = valid otherwise, Review(n) = invalid - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1 to N_BW_new일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 40log(Dnew/D(m)) + Margin If U/D_to(m) < Thetha_1(m), Review(n) = valid otherwise, Review(n) = valid - CH_num=m이 RLOS 환경 동작 채널이고 n=1-N_BW_new/2 to 0과 n=N_BW_new to N_BW_new+N_BW_new/2일 경우 U/D_to(m) = TxEIRP_new - TxEIRP(m) - 20log(Dnew/D(m)) + Margin If U/D_to(m) < Thetha_2(m), Review(n) = valid If not, Review(n) = valid

단계 S920에서 모든 UC(n)에 대해서, review(n)이 유효(valid)하면, SA는 GCS가 요청한 새로운 CNPC 채널을 승인하고, 유효하지 않은(invalid) review(n)이 존재하는 경우에는 채널 할당 불가 통보를 할 수 있다.

전술한 본 개시의 다양한 예시들에 있어서, 분산형 동적 채널 할당 절차를 지원하기 위한 간섭 분석 수행 및 채널 선택 방식에 대해서 설명하였다. 추가적으로, 중앙형 동적 채널 할당 절차 지원을 위한 간섭 분석 수행 및 채널 선택 방식에 대해서 이하에서 설명한다.

중앙집중형 채널 할당 방식은 SA에서 GCS에서 제공한 CNPC 송수신 제원 정보를 바탕으로 간섭 분석 수행 및 채널 선택 방식을 고려할 경우 분산형과 달리 모든 GCS에 할당할 CNPC 채널 조합에 따른 간섭 분석 수행 및 채널 선택 방식을 구현해야 한다. 그러나 중앙집중형에서 SA가 다수 GCS가 동시에 채널을 요청할 때 분산형과 같이 FIFO 방식으로 순차적으로 한번에 하나의 GCS에게 채널을 할당하는 방식을 고려할 경우, 분산형에서 제안한 간섭 분석 수행 및 채널 선택 방식을 재사용할 수 있다.

도 10은 본 개시에 따른 사용자 장치 및 중앙 관리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

사용자 장치(1000)는 프로세서(1010), 안테나부(1020), 트랜시버(1030), 메모리(1040)를 포함할 수 있다. 사용자 장치(1000)는 본 개시의 GCS(또는 파일럿, 운용자, 또는 서비스 제공자)에 해당할 수 있다.

프로세서(1010)는 간섭 분석부(1012) 및 채널 선택부(1014)를 포함할 수 있으며, 채널 간섭 분석에 기반한 무인기 CNPC 채널을 선택할 수 있고, 할당된 채널 상에서 무인기와의 통신을 수행할 수 있다. 프로세서(1010)는 간섭 분석, 채널 선택 및 무인기 통신을 위한 처리를 수행하는 것 외에도, 사용자 장치(1000) 전반의 동작을 제어할 수도 있다.

안테나부(1020)는 하나 이상의 물리적 안테나를 포함할 수 있고, 복수개의 안테나를 포함하는 경우 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 송수신을 지원할 수 있다.

트랜시버(1030)는 무선 주파수(RF) 송신기와 RF 수신기를 포함할 수 있다.

메모리(1040)는 프로세서(1010)의 연산 처리된 정보, 사용자 장치(1000)의 동작에 관련된 소프트웨어, 운영체제, 애플리케이션 등을 저장할 수 있으며, 버퍼 등의 구성요소를 포함할 수도 있다.

사용자 장치(1000)의 프로세서(1010)는 본 발명에서 설명하는 실시예들에서의 사용자 장치(예를 들어, GCS)의 동작을 구현하도록 설정될 수 있다.

예를 들어, 사용자 장치(1000)의 프로세서(1010)의 간섭 분석부(1012)는 중앙 관리 장치(1050)로부터 간섭 분석 파라미터 및 채널 할당 기준 정보를 획득하고; 중앙 관리 장치(1050)로부터 기존 통신 채널 정보를 획득하고; 사용자 장치(1000)의 현재 통신 채널과 BRLOS 환경에서 동작가능한 기존 통신 채널을 BRLOS 채널 세트로 결정하고; 사용자 장치(1000)의 현재 통신 채널과 RLOS 환경에서 동작가능한 기존 통신 채널을 RLOS 채널 세트로 결정하고; 상기 간섭 분석 파라미터 및 채널 기준 정보에 기초하여, 새로운 통신 채널이 기존 통신 채널에 주는 간섭 및 상기 기존 통신 채널이 상기 새로운 통신 채널에 주는 간섭을 나타내는 U/D 값을 계산하도록 설정될 수 있다.

채널 선택부(1014)는, 상기 간섭 분석부(1012)에서 계산한 U/D 값에 기초하여 상기 RLOS 채널 세트를 분류하고; 분류된 상기 RLOS 채널 세트 및 상기 BRLOS 채널 세트에 기초하여 복수의 카테고리를 결정하도록 설정될 수 있다. 여기서, 복수의 카테고리는 주파수 재사용에 대한 제 1 카테고리, 비인접 채널 사용에 대한 제 2 카테고리, 및 인접 채널 사용에 대한 제 3 카테고리를 포함할 수 있다.

또한, 채널 선택부(1014)는, 복수의 카테고리 각각에 해당하는 유닛 채널(UC)을 결정하고; 전체 채널 주파수 대역에서, 상기 제 2 카테고리에 해당하는 UC, 상기 제 3 카테고리에 해당하는 UC, 및 상기 제 2 카테고리에 해당하는 채널과 상기 새로운 통신 채널 사이에 요구되는 보호대역에 해당하는 UC를 제외한 나머지 채널들을 포함하는 제 1 채널 세트를 결정하고; 상기 제 1 채널 세트에서 상기 제 1 카테고리에 해당하는 UC 중에서, 상기 새로운 통신 채널의 대역폭 크기보다 작은 UC 세그먼트를 제외한 나머지 채널들을 포함하는 제 2 채널 세트를 결정하고; 상기 제 2 채널 세트 중에서 상기 U/D 값에 기초하여 결정되는 UC 세트를, 상기 중앙 관리 장치(1050)에게 승인을 요청하는 채널로서 선택하도록 설정될 수 있다.

또한, 채널 선택부(1014)는, 상기 제 2 채널 세트에 해당하는 채널이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 채널 세트에서 상기 새로운 통신 채널의 대역폭 크기보다 작은 UC 세그먼트를 제외한 나머지 채널들을 포함하는 제 3 채널 세트를 결정하고; 상기 제 3 채널 세트 중에서 상기 U/D 값에 기초하여 결정되는 UC 세트를, 상기 중앙 관리 장치(1050)에게 승인을 요청하는 채널로서 선택하도록 설정될 수 있다.

중앙 관리 장치(1050)는 프로세서(1060), 안테나부(1070), 트랜시버(1080), 메모리(1090)를 포함할 수 있다. 중앙 관리 장치(1050)는 본 개시의 SA에 해당할 수 있다.

프로세서(1060)는 채널 승인부(1062)를 포함할 수 있으며, 사용자 장치(1000)에 의해서 요청되는 채널의 할당 여부를 결정할 수 있다. 프로세서(1060)는 채널 승인을 위한 처리를 수행하는 것 외에도, 중앙 관리 장치(1050) 전반의 동작을 제어할 수도 있다.

안테나부(1070)는 하나 이상의 물리적 안테나를 포함할 수 있고, 복수개의 안테나를 포함하는 경우 MIMO 송수신을 지원할 수 있다.

트랜시버(1080)는 RF 송신기와 RF 수신기를 포함할 수 있다.

메모리(1090)는 프로세서(1060)의 연산 처리된 정보, 중앙 관리 장치(1050)의 동작에 관련된 소프트웨어, 운영체제, 애플리케이션 등을 저장할 수 있으며, 버퍼 등의 구성요소를 포함할 수도 있다.

중앙 관리 장치(1050)의 프로세서(1060)는 본 발명에서 설명하는 실시예들에서의 중앙 관리 장치(예를 들어, SA)의 동작을 구현하도록 설정될 수 있다.

중앙 관리 장치(1050)의 프로세서(1060)의 채널 승인부(1062)는 간섭 분석에 기초하여 사용자 장치(1000)에 의해서 선택된 채널에 대한 승인 요청을 수신하면, 상기 승인 요청된 채널에 대한 기존 통신 채널과의 간섭 영향을 분석하고; 상기 간섭 영향 분석의 결과가 유효한 경우에는 상기 사용자 장치(1000)에게 상기 승인 요청된 채널을 할당하고, 상기 간섭 영향 분석의 결과가 유효하지 않은 경우에는 상기 사용자 장치(1000)에게 상기 승인 요청된 채널이 할당 불가함을 알리도록 설정될 수 있다.

또한, 채널 승인부(1062)는, 사용자 장치(1000)에게 제공한 간섭 분석 파라미터 및 채널 할당 기준 정보, 및 상기 사용자 장치(1000)의 채널 송수신 제원 정보에 기초하여, 상기 승인 요청된 채널에 인접한 기존 통신 채널과의 간섭 영향을 분석하도록 설정될 수 있다.

사용자 장치(1000) 및 중앙 관리 장치(1050)의 동작에 있어서 본 발명의 예시들에서 설명한 사항이 동일하게 적용될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략한다.

전술한 본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.

또한, 본 개시의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

본 개시의 범위는 다양한 실시 예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.

1000 : 사용자 장치 1010 : 프로세서
1012 : 간섭 분석부 1014 : 채널 선택부
1020 : 안테나부 1030 : 트랜시버
1040 : 메모리 1050 : 중앙 관리 장치
1060 : 프로세서 1062 : 채널 승인부
1070 : 안테나부 1080 : 트랜시버
1090 : 메모리

Claims (20)

1. 간섭 분석에 기반한 무인기 제어용 채널 선택 방법에 있어서,
   사용자 장치가 간섭 분석을 수행하는 단계;
   상기 간섭 분석 결과에 기초하여 상기 사용자 장치가 채널을 선택하는 단계;
   상기 선택된 채널의 승인을 상기 사용자 장치가 중앙 관리 장치에게 요청하는 단계; 및
   상기 중앙 관리 장치에 의해서 승인된 채널 상에서 상기 사용자 장치가 상기 무인기와의 통신을 수행하는 단계를 포함하고,
   상기 간섭 분석을 수행하는 단계는,
   상기 중앙 관리 장치로부터 간섭 분석 파라미터 및 채널 할당 기준 정보를 획득하는 단계;
   상기 중앙 관리 장치로부터 기존 통신 채널 정보를 획득하는 단계;
   상기 사용자 장치의 현재 통신 채널과 BRLOS(Beyond Radio Line Of Sight) 환경에서 동작가능한 기존 통신 채널을 BRLOS 채널 세트로 결정하는 단계;
   상기 사용자 장치의 현재 통신 채널과 RLOS(Radio Line Of Sight) 환경에서 동작가능한 기존 통신 채널을 RLOS 채널 세트로 결정하는 단계; 및
   상기 간섭 분석 파라미터 및 채널 기준 정보에 기초하여, 상기 기존 통신 채널과 상이한 주파수 대역 또는 적어도 일부의 주파수 대역이 겹치는 다른 통신 채널이 기존 통신 채널에 주는 간섭을 나타내는 U/D(Undesired/Desired) 값과 상기 기존 통신 채널이 상기 다른 통신 채널에 주는 간섭을 나타내는 U/D 값을 계산하는 단계를 포함하는,
   무인기 제어용 채널 선택 방법.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 채널을 선택하는 단계는,
   상기 U/D 값에 기초하여 상기 RLOS 채널 세트를 분류하는 단계;
   분류된 상기 RLOS 채널 세트 및 상기 BRLOS 채널 세트에 기초하여 복수의 카테고리를 결정하는 단계로서, 상기 복수의 카테고리는 주파수 재사용에 대한 제 1 카테고리, 비인접 채널 사용에 대한 제 2 카테고리, 및 인접 채널 사용에 대한 제 3 카테고리를 포함하는, 카테고리 결정 단계;
   상기 복수의 카테고리 각각에 해당하는 유닛 채널(UC)을 결정하는 단계;
   전체 채널 주파수 대역에서, 상기 제 2 카테고리에 해당하는 UC, 상기 제 3 카테고리에 해당하는 UC, 및 상기 제 2 카테고리에 해당하는 채널과 상기 다른 통신 채널 사이에 요구되는 보호대역에 해당하는 UC를 제외한 나머지 채널들을 포함하는 제 1 채널 세트를 결정하는 단계;
   상기 제 1 채널 세트에서 상기 제 1 카테고리에 해당하는 UC 중에서, 상기 다른 통신 채널의 대역폭 크기보다 작은 대역폭 크기의 통신 채널을 형성하는 UC 세그먼트 집합을 제외한 나머지 채널들을 포함하는 제 2 채널 세트를 결정하는 단계; 및
   상기 제 2 채널 세트 중에서 상기 U/D 값에 기초하여 결정되는 UC 세트를, 상기 중앙 관리 장치에게 승인을 요청하는 채널로서 선택하는 단계를 포함하며,
   비인접하여 사용할 수 있는 상기 비인접 채널은,
   미리 설정된 주파수 재사용 허용 U/D 비율(ratio) 기준 값과 미리 설정된 제1 값에 기초하여 할당되는 채널이며,
   상기 U/D 값에 기초하여 상기 RLOS 채널 세트를 분류하는 단계는,
   상기 RLOS 채널 세트에 해당하는 기존 통신 채널들을,
   간섭을 주는 측면에서 주파수 재사용이 가능한 제1 기존 통신 채널 집합,
   간섭을 주는 측면에서 인접하여 사용할 수 있는 제2 기존 통신 채널 집합,
   간섭을 주는 측면에서 비인접하여 사용할 수 있는 제3 기존 통신 채널 집합,
   간섭을 받는 측면에서 주파수 재사용이 가능한 제4 기존 통신 채널 집합,
   간섭을 받는 측면에서 인접하여 사용할 수 있는 제5 기존 통신 채널 집합, 또는
   간섭을 받는 측면에서 비인접하여 사용할 수 있는 제6 기존 통신 채널 집합 중의 하나 이상의 채널 집합으로 분류하는 것을 포함하고,
   상기 카테고리 결정 단계는,
   상기 제1 기존 통신 채널 집합과 상기 제4 기존 통신 채널 집합의 교집합과 상기 BRLOS 채널 세트의 합집합을 통해 상기 제1 카테고리를 결정하고,
   상기 제1 카테고리의 여집합과 기존 통신 채널 전체 집합의 교집합, 상기 제1 기존 통신 채널 집합과 상기 제2 기존 통신 채널 집합의 합집합 그리고 상기 제4 기존 통신 채널 집합과 상기 제5 기존 통신 채널 집합의 합집합 간의 교집합을 통해 상기 제2 카테고리를 결정하며,
   상기 기존 통신 채널 전체 집합, 상기 제1 카테고리의 여집합과 상기 제1 카테고리의 여집합 간의 교집합을 통해 상기 제3 카테고리를 결정하는,
   무인기 제어용 채널 선택 방법.
   
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 선택된 채널의 승인을 상기 중앙 관리 장치에게 요청하는 단계는,
   상기 U/D 값에 기초하여 결정되는 UC 세트, 및 상기 사용자 장치의 채널 송수신 제원 정보를 상기 중앙 관리 장치에게 전송하는 단계를 포함하는,
   무인기 제어용 채널 선택 방법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 간섭 분석 파라미터는,
   원하지 않는 신호의 다중 경로 개선에 대한 마진(M_Multipath_boosting), 원하지 않는 신호의 안테나 이득 부스팅에 대한 마진(M_AntGain_boosting), 원하는 신호의 과다 다중경로 손실에 대한 마진(M_Excess_pathloss), 원하는 신호의 에어프레임 섀도잉 이득에 대한 마진(M_Airframe_shadowing),항공 통신에 대한 ICAO(International Civil Aviation Organization) 안전 마진(M_ICAO_safety), 또는 간섭 마진(M_Interference) 중의 하나 이상을 포함하는,
   무인기 제어용 채널 선택 방법.
   
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 간섭 분석 파라미터는, 상향링크 간섭 계산에 필요한 기존 채널 정보, 또는 하향링크 간섭 계산에 필요한 기존 채널 정보 중의 하나 이상을 포함하고,
   상기 상향링크 간섭 계산에 필요한 기존 채널 정보는,
   지상국 3차원 위치 정보, 지상국 운용 반경 및 높이, 지상국 최대 송신 전력, 지상국 최대 송신 전력 대비 채널 대역폭 지정 송신 전력 비, 항공국 요구 수신 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio), 지상국 송신 안테나 이득, 항공국 안테나 타 채널 리젝션(rejection) 이득, 또는 상향링크 채널 대역폭 중의 하나 이상을 포함하고,
   상기 하향링크 간섭 계산에 필요한 기존 채널 정보는, 지상국 3차원 위치, 지상국 운용 반경 및 높이, 항공국 최대 송신 전력, 항공국 최대 송신 전력 대비 채널 대역폭 지점 송신 전력 비, 지상국 요구 수신 SINR, 항공국 송신 안테나 이득, 지상국 안테나 타 채널 리젝션(rejection) 이득, 또는 하향링크 채널 대역폭 중의 하나 이상을 포함하는,
   무인기 제어용 채널 선택 방법.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 BRLOS 채널 세트를 결정하는 단계는,
   상기 현재 통신 채널 및 상기 기존 통신 채널들에 대한 무선 수평선(radio horizon) 거리를 계산하는 단계;
   상기 현재 통신 채널과 상기 기존 통신 채널의 지상국간 거리 및 BRLOS 필요 거리를 계산하는 단계; 및
   상기 현재 통신 채널과 BRLOS 환경에서 동작할 수 있는 CNPC(Control and Non-Payload Communication) 채널을 상기 BRLOS 채널 세트로 결정하는 단계를 포함하는,
   무인기 제어용 채널 선택 방법.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 U/D 값을 계산하는 단계는,
    상기 다른 통신 채널이 상기 RLOS 채널 세트에 해당하는 기존 통신 채널에 주는 간섭을 계산하는 단계; 및
    상기 RLOS 채널 세트에 해당하는 기존 통신 채널이 상기 다른 통신 채널에 주는 간섭을 계산하는 단계를 포함하는,
    무인기 제어용 채널 선택 방법.
    
11. 삭제
12. 제 3 항에 있어서,
    상기 카테고리 결정 단계는,
    주파수 재사용이 가능한 기존 통신 채널 집합을 상기 제 1 카테고리로 결정하고,
    비인접하여 할당 가능한 기존 통신 채널 집합을 상기 제 2 카테고리로 결정하고,
    인접하여 할당 가능한 기존 통신 채널 집합을 상기 제 3 카테고리로 결정하는 것을 포함하는,
    무인기 제어용 채널 선택 방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 카테고리에 해당하는 채널과 상기 다른 통신 채널 사이에 요구되는 보호대역의 크기인 N_GB(t)는,
    N_GB(t) = max { N_BW(t)+N_BW_new/2, N_BW(t)/2+N_BW_new }
    CH(t) = {BC(N_start(t)), …, BC(N_start(t)+N_BW(t)-1)} ∈ ChSET_non-adj
    으로 정의되며,
    N_BW(t)는 상기 제 2 카테고리에 해당하는 기존 통신 채널 대역폭의 크기이고,
    N_BW_new는 상기 다른 통신 채널의 대역폭의 크기이고,
    CH(t)는 t 번째 인덱스를 가지는 채널로서, N_start(t)번째 유닛 채널인 BC(N_start(t))에서 시작하여 N_BW(t)에 해당하는 개수만큼의 연속하는 유닛 채널의 집합으로 구성되며, CH(t)는 비인접 채널 세트로 분류된 채널 집합에 포함되는,
    무인기 제어용 채널 선택 방법.
    
14. 제 3 항에 있어서,
    상기 U/D 값에 기초하여 결정되는 UC 세트는,
    상기 기존 통신 채널로부터 받는 간섭이 최소화되는 하나 이상의 UC, 또는
    상기 기존 통신 채널들에게 주는 간섭이 최소화되는 하나 이상의 UC
    중의 하나 이상을 포함하는,
    무인기 제어용 채널 선택 방법.
    
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
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19. 간섭 분석에 기반한 무인기 제어용 채널 선택을 수행하는 사용자 장치에 있어서,
    트랜시버;
    메모리; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 간섭 분석을 수행하는 간섭 분석부; 및 상기 간섭 분석 결과에 기초하여 채널을 선택하는 채널 선택부를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 선택된 채널의 승인에 대한 요청을 상기 트랜시버를 통하여 중앙 관리 장치에게 전송하고;
    상기 중앙 관리 장치에 의해서 승인된 채널 상에서 상기 트랜시버를 통하여 상기 무인기와의 통신을 수행하도록 설정되며,
    상기 간섭 분석부는,
    상기 중앙 관리 장치로부터 간섭 분석 파라미터 및 채널 할당 기준 정보를 획득하고,
    상기 중앙 관리 장치로부터 기존 통신 채널 정보를 획득하며,
    상기 사용자 장치의 현재 통신 채널과 BRLOS(Beyond Radio Line Of Sight) 환경에서 동작가능한 기존 통신 채널을 BRLOS 채널 세트로 결정하고,
    상기 사용자 장치의 현재 통신 채널과 RLOS(Radio Line Of Sight) 환경에서 동작가능한 기존 통신 채널을 RLOS 채널 세트로 결정하며,
    상기 간섭 분석 파라미터 및 채널 기준 정보에 기초하여, 상기 기존 통신 채널과 상이한 주파수 대역 또는 적어도 일부의 주파수 대역이 겹치는 다른 통신 채널이 기존 통신 채널에 주는 간섭을 나타내는 U/D(Undesired/Desired) 값과 상기 기존 통신 채널이 상기 다른 통신 채널에 주는 간섭을 나타내는 U/D 값을 계산하는,
    사용자 장치.
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