KR101055819B1 - 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 기법에 관한 것으로, 상위 기지국과 공중 중계기간의 네트워크 접속이 허용된 상태에서 상위 기지국으로부터 전송되는 통신 단말기의 제 1 통신 단말 정보에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동하고, 이동된 서비스 영역에서 각각의 통신 단말기로 통신 채널 정보를 전송하면, 각 통신 단말기에서 통신 채널을 스캐닝하여 공중 중계기와 동기화한 후에, 각 통신 단말기의 초기 레인징을 통해 각 통신 단말기의 제 2 통신 단말 정보를 공중 중계기로 전송하며, 공중 중계기에서 제 2 통신 단말 정보를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 통신 단말기들을 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 무선 통신 서비스를 제공함으로써, 공중 중계기의 최적 위치를 설정하여 셀 영역 내의 통신 단말기에 대한 무선 통신 서비스를 제공할 수 있는 것이다.

Description

무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND WIRELESS COMMUNICATION METHOD}
본 발명은 무선 통신 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상위 기지국과 공중 중계기 및 지상에 위치하는 적어도 하나의 통신 단말기간의 무선 통신을 수행하는데 적합한 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 차세대 전술국방통신 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-002-02, 과제명: 차세대 전술 국방통신 고속이동성 제공기술 개발].
잘 알려진 바와 같이, 통신망(communication network) 중에는 복수의 통신 단말과 연결되어 통신 단말에 대한 통신을 관리하는 통신국이 단말의 상위에 존재하는 계층적 구조를 가진 네트워크(network)가 있다.
예컨대, 퍼스널 컴퓨터(personal computer, PC), 랩탑(laptop), 개인 휴대 정보 단말(personal digital assistance, PDA) 등과 같은 데이터 통신 단말 장치가 상호 간에 통신하는 경우, 중계기(relay) 또는 라우터(router)가 복수의 데이터 통신 단말 장치 간의 통신을 중계할 수 있다. 구체적으로, 중계기는 어떤 데이터 통신 단말 장치로부터 데이터를 수신하고 다른 데이터 통신 단말 장치로 전송하며, 라우터는 중계기의 기능에 추가하여 목적지(destination)까지 데이터를 전송하기 위한 경로를 설정하여 전송한다. 이러한 중계기 또는 라우터가 무선 통신망에서 구현되는 경우에는 소정의 통신 가능 영역(coverage area)을 갖게 된다.
한편, 셀룰라 네트워크(cellular network)와 같은 무선 통신망에서 기지국은 자신의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말에 대한 통신을 중계하는 기능을 가진다.
이와 같은 통신국이 통신 단말의 통신을 중계함으로써 통신 단말이 요구하는 통신 속도(rate)와 신호 강도 등의 통신 성능을 제공할 수 있다. 특히 무선 통신망에서는 통신 거리가 증가함에 따라 신호 강도와 통신 속도가 급격히 감소하는바, 통신 단말에 근접한 위치에 통신국을 배치함으로써, 복수의 통신 단말에 대하여 충분한 통신 성능을 제공할 수 있게 된다. 다시 말해, 무선 통신망에서는 복수의 통신 단말이 필요로 하는 통신 수율을 지원하기 위하여 소정의 통신 가능 영역을 갖는 통신국의 위치를 적절히 설정할 수 있다.
통신국은 특정 위치에 고정될 수도 있으나, 무선 통신망을 사용하는 분야에 따라서는 통신국을 이동시킬 수도 있다. 예를 들어, 산악 지형과 같이 다양한 장애물이 지면에 존재하여 통신 가능 영역이 제한되는 지역에서 통신 단말에 대한 통신을 제공하고자 하는 경우 또는 군사 분야의 응용에서와 같이 통신국 자체가 이동하면서 통신 단말에 대한 통신을 제공할 필요가 있는 경우, 통신국을 고정적으로 설치하는 대신에 이동 가능한 통신국의 위치를 제어함으로써 통신 단말이 요구하는 품질의 통신을 제공할 수 있다. 여기서, 이동 가능한 통신국은 공중에서 동작할 수 있다.
한편, IEEE 802.16은 기지국(BS : base station) 과 통신 단말기(SS : subscriber station)사이의 통신 수행 과정에 대한 표준이고, 그 중 IEEE 802.16j 표준은 모바일 멀티 홉 중계(mobile multi-hop relay)를 고려한 표준으로, 예를 들면, 무인 항공기(UAV : unmanned aerial vehicle)를 공중 중계기로 사용할 가능성이 높은 전술 네트워크(tactical network)에 적합한 표준이지만, IEEE 802.16j 표준을 그대로 사용하기에 전술 네트워크 환경은, 첫째, 서비스해야 할 대상이 미리 결정될 수 있고, 피아의 식별이 명확해야 하며, 둘째, 중계국(RS : Relay station)에 배터리 문제 및 작전 중 파괴 문제가 발생하여 자주 대체되어야 하기 때문에 동적(dynamic)하게 바뀌는 네트워크 구조를 고려해야 한다.
또한, 공중 중계기인 무인 항공기(UAV)가 지휘 본부로부터 서비스 지역으로 이동한 후 최적의 위치에서 서비스를 해야 하는데, 최적이란 의미는, 최소의 송신 전력을 사용하는 것일 수 있고, 혹은 최대의 수율을 제공하는 것일 수도 있다.
여기에서, 이동 가능 기지국의 높이를 결정하여 고도 변경이 가능한 기지국에 대한 기술로서, 하나의 이동 기지국이 있을 때, 지상의 가입자를 포함하는 통신 영역을 만들면서, 음영 지역을 최소로 하기 위한 최적의 고도를 결정하는 기법이 제안되어 있는데, 기지국 높이의 결정은, 기지국 높이에 따른 음영 구역의 넓이를 산출하고, 단말기의 요구 수신 전력, 단말기와의 거리 및 경로 손실(path loss)에 기초하여 필요 송신 전력을 산출하며, 음영 구역의 넓이와 필요 송신 전력이 최적화되는 기지국 높이를 결정하는 과정을 통해 수행되며, 이에 따라 음영 구역을 최소화하면서 전력 사용도 최소화하는 기지국의 높이를 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이 상위 기지국과 공중 중계기 및 지상에 위치하는 통신 단말기간에 무선 통신을 수행할 경우 송신 전력을 더욱 더 최소화하고, 공중 중계기의 최적 위치를 설정하여 향상된 무선 통신 서비스를 제공하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
이에 따라, 본 발명은 상위 기지국과 공중 중계기가 연결된 상태에서 서비스 영역으로 이동한 후, 통신 채널 정보를 각 통신 단말기에 전송하고, 이에 따라 각 통신 단말기로부터 MAC 주소 및 위치 정보를 제공받아 무선 통신 서비스를 제공할 적어도 하나의 통신 단말을 식별하며, 공중 중계기의 최적 위치를 설정함으로써, 송신 전력을 최소화할 수 있고, 향상된 무선 통신 서비스를 제공할 수 있는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 서비스 영역의 지상에 위치하는 다수의 통신 단말기와,
상위 기지국과 통신 접속이 허용된 상태에서 상기 상위 기지국으로부터 전송되는 제 1 통신 단말 정보에 따라 상기 무선 통신 서비스 영역으로 이동한 후, 상기 다수의 통신 단말기에 통신 채널 정보를 전송하고, 상기 다수의 통신 단말기로부터 각각 전송되는 실제 위치에 대응하는 제 2 통신 단말 정보에 따라 상기 다수의 통신 단말기를 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 상기 다수의 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는 공중 중계기를 포함하는 무선 통신 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상위 기지국과 통신 접속이 허용된 상태에서 공중 중계기가 상기 상위 기지국으로부터 전송되는 제 1 통신 단말 정보에 따라 다수의 통신 단말기가 위치하는 무선 통신 서비스 영역으로 이동하는 단계와, 상기 공중 중계기가 상기 무선 통신 서비스 영역에서 상기 다수의 통신 단말기에 통신 채널 정보를 전송하는 단계와, 상기 다수의 통신 단말기로부터 각각 전송되는 실제 위치에 대응하는 제 2 통신 단말 정보를 수신하는 단계와, 상기 수신된 제 2 통신 단말 정보에 따라 상기 다수의 통신 단말기를 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 상기 다수의 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는 단계를 포함하는 무선 통신 방법이 제공된다.
본 발명은, 상위 기지국과 공중 중계기간의 네트워크 접속이 허용된 상태에서 상위 기지국으로부터 전송되는 통신 단말기의 제 1 통신 단말 정보에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동하고, 이동된 서비스 영역에서 각각의 통신 단말기로 통신 채널 정보를 전송하면, 각 통신 단말기에서 통신 채널을 스캐닝하여 공중 중계기와 동기화한 후에, 각 통신 단말기의 초기 레인징을 통해 각 통신 단말기의 제 2 통신 단말 정보를 공중 중계기로 전송하며, 공중 중계기에서 제 2 통신 단말 정보를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 통신 단말기들을 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 무선 통신 서비스를 제공함으로써, 공중 중계기의 최적 위치를 설정하여 셀 영역 내의 통신 단말기에 대한 무선 통신 서비스를 제공할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 상위 기지국과 연결된 공중 중계기를 통해 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는데 적합한 무선 통신 시스템을 예시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 제 1 통신 단말 정보를 예시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 제 2 통신 단말 정보를 예시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 공중 중계기의 최적 위치를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 공중 중계기의 고도를 예시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 상위 기지국과 연결된 공중 중계기를 통해 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는 과정을 도시한 플로우차트.
본 발명은, 무선 통신 시스템에서, 상위 기지국과 공중 중계기간의 네트워크 접속이 허용된 상태에서 상위 기지국으로부터 전송되는 통신 단말기의 제 1 통신 단말 정보에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동하고, 이동된 서비스 영역에서 각각의 통신 단말기로 통신 채널 정보를 전송하면, 각 통신 단말기에서 통신 채널을 스캐닝하여 공중 중계기와 동기화한 후에, 각 통신 단말기의 초기 레인징을 통해 각 통신 단말기의 제 2 통신 단말 정보를 공중 중계기로 전송하며, 공중 중계기에서 제 2 통신 단말 정보를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 통신 단말기들을 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 무선 통신 서비스를 제공한다는 것이며, 이러한 기술적 수단을 통해 종래 기술에서의 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 상위 기지국과 연결된 공중 중계기를 통해 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는데 적합한 무선 통신 시스템을 예시한 도면으로서, 상위 기지국(100), 공중 중계기(200a, 200b), 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 도면 부호 200b는 도면 부호 200a와 실질적으로 동일한 공중 중계기를 의미하는 것이며, 200a의 위치에서 무선 통신 서비스를 제공할 200b의 위치로 이동(무선 통신을 서비스할 서비스 영역으로 이동)하는 것을 나타내기 위해 구분한 것이다.
도 1을 참조하면, 상위 기지국(100)은 무선 통신 서비스를 제공하기 위한 무선 통신 설비로서, 공중 중계기(200a)와 접속되어 무선 통신 서비스를 제공하는데, 공중 중계기(200a)로부터의 네트워크 접속 요청 시 가용한 다운링크 통신 채널에 따라 공중 중계기(200a)와의 동기화를 수행하고, 공중 중계기(200a)의 초기 레인징(intial ranging)에 따라 레인징 메시지의 송수신을 통해 상호간에 타이밍 오프셋(timing offset) 및 전력 파라미터(power parameter)를 조정한다. 이 때, 상위 기지국(100)에서는 기 저장된 상호 지원 능력 정보(예를 들면, 주파수폭 할당, 물리적 파라미터 등)를 공중 중계기(200a)와 상호 송수신할 수 있으며, 이 후 상위 기지국(100)에서는 기 저장된 통신 단말 정보 예를 들면, 개략적인 위치 정보, MAC 주소 등을 공중 중계기(200a)로 전송할 수 있다.
또한, 상위 기지국(100)은 개인키 인증 관리(PKM : privacy key management) 프로토콜을 이용하여 공중 중계기(200a)와의 보안 키(secure keys) 교환을 통해 인증을 수행한 후에, 공중 중계기(200a)에 연결 식별 정보(CID : connection identifier)를 부여하여 공중 중계기(200a)에 대한 통신 접속을 허용함으로써, 공중 중계기(200a)에 대한 무선 통신 서비스를 제공한다. 이 후, 상위 기지국(100)은 시간 정보(예를 들면, 시간, 날짜 등)를 공중 중계기(200a)로 전송할 수 있다.
다음에, 공중 중계기(200a)는 예를 들면, 헬리콥터, 비행기, 무인 항공기(UAV) 등에 설치 또는 장착될 수 있는 것으로, 상위 기지국(100)으로 네트워크 접속을 요청할 경우 기 저장된 이전 마지막 운용 파라미터를 이용하여 가용한 통신 채널이 확보될 때까지 다운링크 주파수 범위 내에서 반복적으로 다운링크 통신 채널의 획득을 시도하고, 다운링크 통신 채널이 획득되면, 프레임의 프리엠블(preamble)을 통해 상위 기지국(100)과의 시간 및 주파수 파라미터를 동기화시킨다.
또한, 공중 중계기(200a)는 상위 기지국(100) 및 이웃 기지국(도시 생략됨)으로부터 전송되는 다운링크 채널 정보(DCD : down link channel descriptor)를 수신하여 이를 이용하여 접속할 액세스 기지국을 선택한다. 이하에서는 상위 기지국(100)이 액세스 기지국으로 선택된 것으로 하여 설명한다.
그리고, 공중 중계기(200a)는 상위 기지국(100)으로부터 주기적으로 전송되는 업링크 채널 정보(UCD : up link channel descriptor)로부터 업링크 전송 파라미터를 획득하고, 획득된 업링크 전송 파라미터를 이용하여 초기 레인징을 수행한 후에, 상위 기지국(100)과 상호 통신하여 기 저장된 상호 지원 능력 정보(예를 들면, 주파수폭 할당, 물리적 파라미터 등)를 상호 송수신하여 저장한다. 여기에서, 공중 중계기(200a)는 상위 기지국(100)과의 레인징 요청 메시지 및 레인징 응답 메시지의 송수신을 통해 타임 오프셋 및 전력 파라미터를 조정하는 초기 레인징을 수행할 수 있으며, 상위 기지국(100)으로부터 기 저장된 통신 단말 정보(예를 들면, MAC 주소, 개략적인 위치 정보 등)를 수신하여 저장할 수 있다. 일 예로서, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 제 1 통신 단말 정보를 예시한 도면으로, 상위 기지국(100)으로부터 전송되는 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)에 대한 개략적인 위치 정보와 MAC 주소를 나타내고 있으며, 이러한 정보를 통해 공중 중계기(200a)는 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동할 수 있다.
또한, 공중 중계기(200a)는 개인키 인증 관리(PKM) 프로토콜을 이용하여 상위 기지국(100)과의 보안 키 교환을 통해 인증을 수행한 후에, 상위 기지국(100)으로부터 연결 식별 정보(CID : connection identifier)를 부여받아 통신 접속이 허용된다. 이 후, 상위 기지국(100)으로부터 시간 정보를 수신할 수 있다.
이 후, 공중 중계기(200a)는 상위 기지국(100)으로부터 통신 접속이 허용되면, 수신된 통신 단말 정보 중 개략적인 위치 정보에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동한다. 이 때, 통신 채널은 가시거리(LOS : line of sight) 통신이 가능하기 때문에 지연 확산(delay spread) 문제가 발생하지 않기 때문에 효과적으로 레인징을 수행할 수 있다.
한편, 상위 기지국(100)으로부터 수신된 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)의 개략적인 위치 정보에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동한 공중 중계기(200b)는 현재 고도보다 상대적으로 더 높은 고도로 상승하여 무선 통신 서비스 영역을 최대화(coarse placement control)한 상태에서 점진적으로 고도를 하강시키면서(fine placement control) 지상에 위치하는 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)로 통신 채널 정보(예를 들면, 프리엠블, 다운링크 채널 정보, 업링크 채널 정보 등)를 전송한다.
그리고, 공중 중계기(200b)는 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)의 통신 채널 스캐닝 후, 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)와의 동기화를 수행하며, 동기화가 수행된 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)로 업링크 채널 정보(UCD)를 전송하고, 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)로부터 전송되는 레인징 요청 메시지를 통해 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)의 MAC 주소 및 단말 위치 정보를 수신한다. 여기에서, 단말 위치 정보는, 상위 기지국(100)이 공중 중계기(200a)로 전송하는 개략적인 위치 정보와는 다른 별개의 정보로서, 실제 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)가 위성과의 통신을 통해 획득한 GPS 위치 정보를 의미한다. 일 예로서, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 제 2 통신 단말 정보를 예시한 도면으로, 공중 중계기(200b)는 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)로부터 전송되는 정확한 단말 위치 정보와 MAC 주소를 수신하고, 상위 기지국(100)으로부터 수신된 제 1 통신 단말 정보 중 MAC 주소에 따라 해당 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)의 위치 정보를 매칭시킬 수 있다.
다음에, 공중 중계기(200b)는 수신된 레인징 요청 메시지의 MAC 주소를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)를 식별하고, 수신된 레인징 요청 메시지의 단말 위치 정보를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 최적 위치를 설정한다. 이러한 통신 단말기 식별 및 최적 위치 설정은 공중 중계기(200b)에서 주기적으로 기 설정된 시간에 따라 수행될 수 있다.
이 후, 공중 중계기(200b)는 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)와 상호 통신하여 기 저장된 상호 지원 능력 정보(예를 들면, 주파수폭 할당, 물리적 파라미터 등)를 상호 송수신 및 저장하며, 개인키 인증 관리(PKM) 프로토콜을 이용하여 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)와의 보안 키 교환을 통해 인증을 수행한 후에, 연결 식별 정보(CID)를 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)에 전송하여 무선 통신 서비스를 제공한다.
한편, 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)는 예를 들면, 차량, 이동용 장비 등에 설치 또는 장착된 통신 단말이거나 휴대용 단말을 포함하는 것으로, 공중 중계기(200b)로부터 전송되는 통신 채널 정보(예를 들면, 프리엠블, 다운링크 채널 정보, 업링크 채널 정보 등)를 수신하고, 수신된 통신 채널 정보를 이용하여 통신 채널에 대한 스캐닝을 수행하며, 통신 채널 스캐닝이 완료되면, 공중 중계기(200b)와의 동기화를 수행한다.
또한, 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)는 공중 중계기(200b)와의 동기화 수행 후에 공중 중계기(200b)로부터 전송되는 업링크 채널 정보(UCD)를 수신하여 업링크 파라미터(uplink parameter)를 획득하고, 초기 레인징을 수행하면서 획득된 업링크 파라미터에 따라 레인징 요청 메시지를 공중 중계기(200b)로 MAC 주소 및 단말 위치 정보를 전송한다.
이 후, 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)는 공중 중계기(200b)와 상호 통신하여 기 저장된 상호 지원 능력 정보(예를 들면, 주파수폭 할당, 물리적 파라미터 등)를 상호 송수신 및 저장하며, 개인키 인증 관리(PKM) 프로토콜을 이용하여 공중 중계기(200b)와의 보안 키 교환을 통해 인증을 수행한 후에, 공중 중계기(200b)로부터 전송되는 연결 식별 정보(CID)를 수신하여 무선 통신 서비스를 제공받는다.
한편, 공중 중계기(200b)는 설치 또는 장착되는 장비(예를 들면, 헬리콥터, 비행기, 무인 항공기 등)의 제한된 배터리와, 공중에서 장시간 머물러야 하기 때문에 최소한의 송신 전력을 사용해야 하며, 순간적으로 많은 양의 데이터를 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)에 전송하기 위해서 해당 공중 중계기(200b)의 최적 위치를 비선형 최적화 방식으로 획득할 수 있다. 여기에서, 통신 단말기(300a, 300b, 300c, 300d, 300e)는 최소한의 데이터 수신율을 보장하여야 하는데, 예를 들면, VoIP(voice over IP) 서비스의 경우 주기적으로 일정량의 패킷이 전송되기 때문에, 최소한의 처리율(throughput)이 보장되어야 함은 물론이다.
이하에서는, 공중 중계기(200)의 송신 전력을 최소화하는 최적 위치를 산출하는 과정에 대해 상세히 설명한다. 여기에서, 공중 중계기만을 200으로 하여 기재하기로 한다.
먼저, 이하에서 사용되는 기호에 대해 살펴보면,
Figure 112010014329408-pat00001
는 공중 중계기(200)의 3차원 좌표를 의미하고,
Figure 112010014329408-pat00002
는 i번째 통신 단말기의 3차원 좌표를 의미하며,
Figure 112010014329408-pat00003
는 공중 중계기(200)가 i번째 통신 단말기에게 제공하는 송신 전력을 의미하고,
Figure 112010014329408-pat00004
는 공중 중계기(200)로부터 i번째 통신 단말기까지의 거리를 의미하며,
Figure 112010014329408-pat00005
는 경로 손실(path loss) 상수를 의미한다.
여기에서, 공중 중계기(200)는 지상에 위치하는 모든 통신 단말기에
Figure 112010014329408-pat00006
의 데이터 수신율을 보장해야 하는데, i번째 통신 단말기가 공중 중계기(200)로부터 받는 수신 전력을
Figure 112010014329408-pat00007
라고 하면 아래의 수학식 1을 만족해야만 한다.
Figure 112010014329408-pat00008
즉,
Figure 112010014329408-pat00009
의 조건을 만족시켜야 하기 때문에, 공중 중계기(200)가 i번째 통신 단말기에 제공해야 하는 송신 전력은 공중 중계기(200)와 i번째 통신 단말기의 거리에 따라 아래의 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00010
여기에서,
Figure 112010014329408-pat00011
는 공중 중계기(200)와 i번째 통신 단말기 사이의 거리를 의미하고, 모든 통신 단말기에게
Figure 112010014329408-pat00012
을 보장하면서 공중 중계기(200)가 사용하는 송신 전력을 최소화하기 위한 최적 위치는 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00013
여기에서, I는 무선 통신 서비스를 제공할 통신 단말기들의 집합을 의미한다.
그리고, 상기한 수학식 3을 아래의 수학식 4와 같이 간략하게 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00014
즉, 공중 중계기(200)로부터 가장 멀리 위치하는 통신 단말기와의 거리를 최소화시켜야만 함을 알 수 있는데, 이 경우 공중 중계기(200)의 고도를 고려해야 한다. 그 이유는 공중 중계기(200)의 고도를 상승시켜 음영 지역을 최소화하여 무선 통신 서비스를 제공할 수 있기 때문이며, 공중 중계기(200)가 등방향의 안테나를 사용하여 전송할 경우 전파가 구형태의 전방향으로 퍼지게 되기 때문에 주변 셀에 간섭을 발생시킬 뿐만 아니라 통신이 노출될 위험이 있기 때문에, 이하에서는 공중 중계기(200)가 기 설정된 높이의 고도를 유지하여 음역 지역이 제거된 상태이며, 공중 중계기(200)가 지향성 안테나를 사용한다고 가정하여 설명한다.
예를 들면, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 공중 중계기의 최적 위치를 결정하는 것을 설명하기 위한 도면으로, 공중 중계기(200)의 안테나에서 지면과 수직인 축을 중심으로
Figure 112010014329408-pat00015
만큼 각을 갖는 지향성 전파가 전송되며, 변경되지 않는다고 가정하면, 지상의 통신 가능 영역이 도 4에 도시된 바와 같이 정해지는데, 이러한 통신 가능 영역이 모두 포함되어야만 통신이 가능하기 때문에, 아래의 수학식 5와 같은 제약(constraint)이 추가되어야 한다. 여기에서, 도면 부호 300/1-300/9는 각각 통신 단말기를 의미한다.
Figure 112010014329408-pat00016
이러한 수학식 5와 같은 제약 사항에 따라 상기 수학식 4는 아래의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00017
이러한 수학식 6을 만족하는 최적값을 찾기 위해서, 목적 함수(objective function)에서 산출한 값을 제약 함수(constraint function)를 만족하는 값을 산출하고, 다시 목적 함수를 이용하여 최적값에 근접하도록 수정하여야 하는데, 모든 통신 단말기의 높이는 공중 중계기(200)의 고도에 비해 무시할 만큼 작은 값을 갖기 때문에, z는 0이라고 가정하면 상기 수학식 6은 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00018
즉, 목적 함수를 최적화시키는
Figure 112010014329408-pat00019
을 산출한 후, 제약 함수를 만족하는
Figure 112010014329408-pat00020
을 산출하는데, 상기 수학식 4는 위치 이론(location theory) 분야에서 사용되는 MSC(minimum spanning circle, 이하 'MSC'라 함) 방식으로 계산될 수 있다.
이 후 공중 중계기(200)의 고도인
Figure 112010014329408-pat00021
는 상기 수학식 7과 같은 제약 함수에 따라 아래의 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00022
여기에서,
Figure 112010014329408-pat00023
는
Figure 112010014329408-pat00024
와
Figure 112010014329408-pat00025
에 따라 도 5에 도시한 바와 같은 값을 가질 수 있다. 즉, 각도가 좁은 영역에서는 작은 변화에도 통신 커버리지(communication coverage)를 확보하기 위해 공중 중계기(200)의 고도를 상대적으로 많이 높여 주어야 함을 알 수 있다.
한편, 모든 통신 단말기의 통신 채널 용량의 합을 최대화하는 공중 중계기(200)의 최적 위치를 결정하는 과정을 상세히 설명하면, 공중 중계기(200)는 최대 사용하는 송신 전력에 제한이 있는 것으로 가정하고, 이를
Figure 112010014329408-pat00026
라고 하고, 공중 중계기(200)로부터 각각의 통신 단말기(300)가 제공받는 수신 전력은 아래의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00027
이러한 수신 전력은 모든 통신 단말기에게 최소한으로 제공해야 할 데이터 수신율(data rate), 즉 기 설정된 데이터 수신율을 만족해야 하기 때문에, 아래의 수학식 10과 같은 제약이 추가될 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00028
이 때, 각 노드들의 채널 용량은
Figure 112010014329408-pat00029
이기 때문에, 노드들의 채널 용량의 합을 최대화하는 최적화 함수는 아래의 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00030
여기에서, 모든 노드들의 고도가 0이라고 가정하여 상기 수학식 9를 상기 수학식 11에 대입하면 아래의 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00031
이러한 수학식 12를 이용하여 모든 통신 단말기들의 통신 채널 용량의 합을 최대화하는 공중 중계기(200)의 최적 위치를 설정할 수 있다.
한편, 공중 중계기(200)와 통신 단말기간의 무선 통신 서비스가 수행되는 중에는 각각의 통신 단말기가 지속적으로 이동하기 때문에, 각 통신 단말기에서는 단말 위치 정보를 기 설정된 주기에 따라 지속적으로 공중 중계기(200)에 전송하여 단말 위치를 지속적으로 업데이트하거나 위치 변화가 발생하는 통신 단말기만 위치 변화 발생 시 신호 채널을 통해 공중 중계기(200)에 단말 위치 정보를 전송하여 단말 위치를 업데이트할 수 있다.
이 때, 주기적인 업데이트 시 통신 단말기가 계속해서 이동할 수 있기 때문에 공중 중계기(200)는 무선 통신 서비스를 제공하는 셀 경계를 최적화된 셀 경계보다 상대적으로 더 넓게 설정할 수 있다.
한편, 셀 경계에 있으며, 모든 통신 단말기 중 최대 이동 속도를 갖는 어느 하나의 통신 단말기를 기준으로 공중 중계기(200)의 최적 위치를 설정하는 과정을 상세히 설명하면, 셀 커버리지 외곽에 위치하는 다수의 통신 단말기 중에서 이동 속도가 가장 빠른 어느 하나의 통신 단말기의 속력을
Figure 112010014329408-pat00032
라고 할 경우 해당 통신 단말기는
Figure 112010014329408-pat00033
동안
Figure 112010014329408-pat00034
의 거리를 이동하게 되고, 공중 중계기(200)의 최적 위치를 산출하기 위한 통신 단말기의 위치는 아래의 수학식 13과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112010014329408-pat00035
즉,
Figure 112010014329408-pat00036
가 상대적으로 짧아질수록 단말 위치 정보를 상대적으로 더 잦는 회수에 따라 업데이트해야 하지만, 공중 중계기(200)의 전송 전력이 감소되는 장점이 있고,
Figure 112010014329408-pat00037
가 상대적으로 길어질수록 단말 위치 정보를 상대적으로 더 작은 횟수만큼 업데이트해도 되지만, 공중 중계기(200)의 전송 전력이 증가하는 단점이 있다.
또한, 통신 단말기의 속도에 따라 상기 수학식 13의 각 변수들을 조절할 수 있으며, 셀 경계 부근에 있는 다수의 통신 단말기 중에서 속도가 상대적으로 빠른 통신 단말기만 업데이트할 수 있다.
한편, 통신 단말기의 수신 전력을 업데이트하는 과정에 대해 상세히 설명하면, 단말 위치 정보인 GPS 정보는 정보량이 상대적으로 많아, 주기적으로 전송할 경우 시그널링 오버헤드(signaling overhead)가 야기될 수 있기 때문에, 각각의 통신 단말기는 공중 중계기(200)가 주기적으로 전송하는 파일럿 신호를 통해 수신 신호 세기를 측정할 수 있으며, 최소의 데이터 수신율에 따라 디코딩하기 위한 필요한 수신 신호를 수신하는지의 여부를 알 수 있고, 측정된 수신 신호 세기는 통신 단말기에서 공중 중계기(200)로 기 설정된 주기에 따라 전송할 수 있다.
이에 따라 공중 중계기(200)에서는 통신 단말기별로 수신 신호 세기를 관리할 수 있으며, 셀 영역을 벗어나는 통신 단말기를 인식할 수 있는데, 수신 신호 세기가 시간에 따라 감소하는 통신 단말기를 탐지하고, 감소하는 신호 세기가 최소 필요 세기에 근접할 경우 공중 중계기(200)의 송신 전력을 순차적으로 상승시킬 수 있고, 감소하는 신호 세기가 최소 필요 세기에 근접할 경우 해당 통신 단말기의 단말 위치 정보(즉, GPS 정보)를 수신하여 공중 중계기(200)의 위치, 고도 및 송신 전력을 최적화할 수 있음은 물론이다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 무선 통신 시스템에서, 상위 기지국과 공중 중계기간의 네트워크 접속이 허용된 상태에서 상위 기지국으로부터 전송되는 통신 단말기의 제 1 통신 단말 정보에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동하고, 이동된 서비스 영역에서 각각의 통신 단말기로 통신 채널 정보를 전송하면, 각 통신 단말기에서 통신 채널을 스캐닝하여 공중 중계기와 동기화한 후에, 각 통신 단말기의 초기 레인징을 통해 각 통신 단말기의 제 2 통신 단말 정보를 공중 중계기로 전송하며, 공중 중계기에서 제 2 통신 단말 정보를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 통신 단말기들을 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 무선 통신 서비스를 제공하는 과정에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 상위 기지국과 연결된 공중 중계기를 통해 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는 과정을 도시한 플로우차트이다. 이하에서는, 상위 기지국은 100으로, 공중 중계기는 200으로 하여 설명하고, 통신 단말기는 따로 도면 부호를 기재하지 않고 설명한다.
도 6을 참조하면, 무선 통신 시스템의 무선 통신 모드에서(단계602), 공중 중계기(200)에서는 기 저장된 이전 마지막 운용 파라미터를 이용하여 가용한 통신 채널이 확보될 때까지 다운링크 주파수 범위 내에서 반복적으로 다운링크 통신 채널의 획득을 시도하고, 다운링크 통신 채널이 획득되면, 상위 기지국(100)으로 네트워크 접속을 요청하고, 프레임의 프리엠블을 통해 상위 기지국(100)과의 시간 및 주파수 파라미터를 동기화시킨다.
다음에, 공중 중계기(200)에서는 상위 기지국(100) 및 이웃 기지국으로부터 전송되는 다운링크 채널 정보(DCD)를 수신하여 이를 통해 접속할 액세스 기지국을 선택한다. 이하에서는 상위 기지국(100)이 액세스 기지국으로 선택된 것으로 하여 설명한다.
그리고, 공중 중계기(200)에서는 상위 기지국(100)으로부터 주기적으로 전송되는 업링크 채널 정보(UCD)로부터 업링크 전송 파라미터를 획득하고, 획득된 업링크 전송 파라미터를 이용하여 초기 레인징을 수행한 후에, 상위 기지국(100)과 상호 통신하여 기 저장된 상호 지원 능력 정보(예를 들면, 주파수폭 할당, 물리적 파라미터 등)를 상호 송수신하여 저장한다. 여기에서, 공중 중계기(200)는 상위 기지국(100)과의 레인징 요청 메시지 및 레인징 응답 메시지의 송수신을 통해 타임 오프셋 및 전력 파라미터를 조정하는 초기 레인징을 수행할 수 있으며, 상위 기지국(100)으로부터 기 저장된 통신 단말 정보(예를 들면, MAC 주소, 개략적인 위치 정보 등)를 수신하여 제 1 통신 단말 정보로서 저장할 수 있다.
또한, 공중 중계기(200)에서는 개인키 인증 관리(PKM) 프로토콜을 이용하여 상위 기지국(100)과의 보안 키 교환을 통해 인증을 수행한 후에, 상위 기지국(100)으로부터 연결 식별 정보(CID)를 부여받아 네트워크 접속이 허용되고, 이에 따라 상위 기지국(100)과 공중 중계기(200)가 연결된다(단계604).
이 후, 공중 중계기(200)에서는 상위 기지국(100)과 연결되면, 수신된 제 1 통신 단말 정보 중 개략적인 위치 정보에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동한다(단계606). 이 때, 통신 채널은 가시거리(LOS) 통신이 가능하기 때문에 지연 확산 문제가 발생하지 않기 때문에 효과적으로 레인징을 수행할 수 있다.
한편, 무선 통신 서비스를 제공할 서비스 영역으로 이동한 공중 중계기(200)에서는 현재 고도보다 상대적으로 더 높은 고도로 상승하여 무선 통신 서비스 영역을 최대화한 상태에서 점진적으로 고도를 하강시키면서 지상에 위치하는 각각의 통신 단말기로 통신 채널 정보(예를 들면, 프리엠블, 다운링크 채널 정보, 업링크 채널 정보 등)를 전송한다(단계608).
그리고, 공중 중계기(200)에서는 각각의 통신 단말기의 통신 채널 스캐닝 후, 각 통신 단말기와의 동기화를 수행한다(단계610),
또한, 공중 중계기(200)에서는 동기화가 수행된 각각의 통신 단말기로 업링크 채널 정보(UCD)를 전송하고, 이에 따라 각 통신 단말기에서는 업링크 채널 정보를 이용하여 업링크 파라미터를 획득한다(단계612).
그리고, 공중 중계기(200)에서는 각각의 통신 단말기로부터 전송되는 레인징 요청 메시지를 통해 각각의 통신 단말기의 MAC 주소 및 단말 위치 정보를 포함하는 각각의 제 2 통신 단말 정보를 수신한다(단계614). 여기에서, 단말 위치 정보는, 상위 기지국(100)이 공중 중계기(200)로 전송하는 개략적인 위치 정보와는 다른 별개의 정보로서, 실제 통신 단말기가 GPS 위성과의 통신을 통해 획득한 GPS 위치 정보를 의미한다.
다음에, 공중 중계기(200)에서는 수신된 레인징 요청 메시지의 MAC 주소를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 각각의 통신 단말기를 식별한다(단계616).
또한, 공중 중계기(200)에서는 수신된 레인징 요청 메시지의 단말 위치 정보를 이용하여 무선 통신 서비스를 제공할 최적 위치를 설정한다(단계618). 이러한 통신 단말기 식별 및 최적 위치 설정은 공중 중계기(200)에서 주기적으로 기 설정된 시간에 따라 수행될 수 있다.
여기에서, 공중 중계기(200)의 최적 위치를 설정하는 경우에, 공중 중계기(200)는 지상에 위치하는 모든 통신 단말기에 최소한의 데이터 수신율을 보장해야 하는데, 어느 하나의 통신 단말기가 공중 중계기(200)로부터 받는 수신 전력은 공중 중계기(200)와 통신 단말기간의 거리에 따라 결정될 수 있으며, 공중 중계기(200)가 사용하는 송신 전력을 최소화하기 위한 최적 위치는 상기 수학식 3 및 수학식 4에 나타난 바와 같이 가장 멀리 위치하는 통신 단말기와의 거리가 최소값을 갖도록 설정될 수 있다.
또한, 공중 중계기(200)에서는 지상의 통신 가능 영역이 모든 통신 단말기를 포함할 수 있도록 공중 중계기(200) 및 각 통신 단말기간의 거리와 지향성 전파의 각도에 따른 제약 조건에 따라 공중 중계기(200)의 고도를 산출할 수 있으며, 이는 위치 이론(location theory) 분야에서 사용되는 MSC 방식으로 계산될 수 있다.
이와 같이 산출된 결과에 따르면, 각도가 좁은 영역에서는 작은 변화에도 통신 커버리지를 확보하기 위해 공중 중계기(200)의 고도를 상대적으로 많이 높여 주어야 함을 알 수 있다.
한편, 모든 통신 단말기의 통신 채널 용량의 합을 최대화하는 공중 중계기(200)의 최적 위치의 경우, 수신 전력은 모든 통신 단말기에게 최소한으로 제공해야 할 데이터 수신율(data rate), 즉 기 설정된 데이터 수신율을 만족하도록 노드들의 채널 용량의 합을 최대화하는 최적화 함수를 통해 공중 중계기(200)의 최적 위치를 설정할 수 있다.
그리고, 공중 중계기(200)와 통신 단말기간의 무선 통신 서비스가 수행되는 중에는 각각의 통신 단말기가 지속적으로 이동하기 때문에, 각 통신 단말기에서는 단말 위치 정보를 기 설정된 주기에 따라 지속적으로 공중 중계기(200)에 전송하여 단말 위치를 지속적으로 업데이트하거나 위치 변화가 발생하는 통신 단말기만 위치 변화 발생 시 신호 채널을 통해 공중 중계기(200)에 단말 위치 정보를 전송하여 단말 위치를 업데이트할 수 있다.
이 때, 주기적인 업데이트 시 통신 단말기가 계속해서 이동할 수 있기 때문에 공중 중계기(200)는 무선 통신 서비스를 제공하는 셀 경계를 최적화된 셀 경계보다 상대적으로 더 넓게 설정할 수 있다.
한편, 셀 경계에 있으며, 모든 통신 단말기 중 최대 이동 속도를 갖는 어느 하나의 통신 단말기를 기준으로 공중 중계기(200)의 최적 위치를 설정할 경우에는, 셀 커버리지 외곽에 위치하는 다수의 통신 단말기 중에서 이동 속도가 가장 빠른 어느 하나의 통신 단말기의 속도 및 시간에 따라 최적 위치를 설정하게 되는데, 시간이 상대적으로 짧아질수록 단말 위치 정보를 상대적으로 더 잦은 횟수에 따라 업데이트해야 하지만, 공중 중계기(200)의 전송 전력이 감소되는 장점이 있고, 시간이 상대적으로 길어질수록 단말 위치 정보를 상대적으로 더 작은 횟수만큼 업데이트해도 되지만, 공중 중계기(200)의 전송 전력이 증가하는 단점이 있다.
이 때, 셀 경계 부근에 있는 다수의 통신 단말기 중에서 속도가 상대적으로 빠른 통신 단말기만 업데이트할 수 있다.
한편, 통신 단말기의 수신 전력을 업데이트하는 경우에, 각각의 통신 단말기는 공중 중계기(200)가 주기적으로 전송하는 파일럿 신호를 통해 수신 신호 세기를 측정할 수 있으며, 최소의 데이터 수신율에 따라 디코딩하기 위한 필요한 수신 신호를 수신하는지의 여부를 알 수 있고, 측정된 수신 신호 세기는 통신 단말기에서 공중 중계기(200)로 기 설정된 주기에 따라 전송할 수 있다.
이에 따라 공중 중계기(200)에서는 통신 단말기별로 수신 신호 세기를 관리할 수 있으며, 셀 영역을 벗어나는 통신 단말기를 인식할 수 있는데, 수신 신호 세기가 시간에 따라 감소하는 통신 단말기를 탐지하고, 감소하는 신호 세기가 최소 필요 세기에 근접할 경우 공중 중계기(200)의 송신 전력을 순차적으로 상승시킬 수 있고, 감소하는 신호 세기가 최소 필요 세기에 근접할 경우 해당 통신 단말기의 단말 위치 정보(즉, GPS 정보)를 수신하여 공중 중계기(200)의 위치, 고도 및 송신 전력을 최적화할 수 있음은 물론이다.
이 후, 공중 중계기(200)에서는 각각의 통신 단말기와 상호 통신하여 기 저장된 상호 지원 능력 정보(예를 들면, 주파수폭 할당, 물리적 파라미터 등)를 상호 송수신 및 저장하며, 개인키 인증 관리(PKM) 프로토콜을 이용하여 각 통신 단말기와의 보안 키 교환을 통해 인증을 수행한 후에, 연결 식별 정보(CID)를 각각의 통신 단말기에 전송하여 무선 통신 서비스를 제공한다(단계620).
따라서, 상위 기지국과 공중 중계기의 네트워크 접속이 허용된 상태에서 서비스 영역에 위치하는 통신 단말기로부터 통신 단말 정보를 수신하여 이에 따라 무선 통신 서비스를 제공할 통신 단말기를 식별한 후, 단말 위치 정보를 이용하여 최적 위치를 설정함으로써, 무선 통신 서비스를 효과적으로 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체에 기록될 수 있는데, 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있고, 이러한 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
그리고, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있고, 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 : 상위 기지국 200a, 200b : 공중 중계기
300a, 300b, 300c, 300d, 300e : 통신 단말기

Claims (18)

  1. 무선 통신 서비스 영역의 지상에 위치하는 다수의 통신 단말기와,
    상위 기지국과 통신 접속이 허용된 상태에서 상기 상위 기지국으로부터 전송되는 제 1 통신 단말 정보에 따라 상기 무선 통신 서비스 영역으로 이동한 후, 상기 다수의 통신 단말기에 통신 채널 정보를 전송하고, 상기 다수의 통신 단말기로부터 각각 전송되는 실제 위치에 대응하는 제 2 통신 단말 정보에 따라 상기 다수의 통신 단말기를 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 상기 다수의 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는 공중 중계기를 포함하는
    무선 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공중 중계기는, 프리엠블, 업링크 채널 정보 및 다운링크 채널 정보를 포함하는 상기 통신 채널 정보를 상기 다수의 통신 단말기에 전송하는
    무선 통신 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 통신 단말기는, 상기 통신 채널 정보를 수신한 후, 통신 채널 스캐닝을 통해 상기 공중 중계기를 인식하여 동기화하고, 상기 업링크 채널 정보에 따라 상기 제 2 통신 단말 정보를 전송하는
    무선 통신 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공중 중계기는, 상기 제 2 통신 단말 정보 중 MAC 주소에 따라 상기 다수의 통신 단말기를 식별하는
    무선 통신 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공중 중계기는, 상기 제 2 통신 단말 정보 중 실제 단말 위치에 따라 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공중 중계기는, 상기 다수의 통신 단말기 중 가장 멀리 위치하는 통신 단말기와의 거리가 최소값을 갖도록 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공중 중계기는, 지향성 안테나를 통해 전파를 송신할 경우 지향성 전파가 수직 방향과 이루는 각도를 더 반영하여 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공중 중계기는, 셀 커버리지 외곽에 위치하는 상기 다수의 통신 단말기 중에서 이동 속도가 가장 빠른 어느 하나의 통신 단말기의 속도 및 시간에 따라 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공중 중계기는, 상기 다수의 통신 단말기로부터 전송되는 각각의 수신 신호 세기를 이용하여 상기 무선 통신 서비스를 제공하는 셀 영역을 벗어나는 통신 단말기를 인식하는
    무선 통신 시스템.
  10. 상위 기지국과 통신 접속이 허용된 상태에서 공중 중계기가 상기 상위 기지국으로부터 전송되는 제 1 통신 단말 정보에 따라 다수의 통신 단말기가 위치하는 무선 통신 서비스 영역으로 이동하는 단계와,
    상기 공중 중계기가 상기 무선 통신 서비스 영역에서 상기 다수의 통신 단말기에 통신 채널 정보를 전송하는 단계와,
    상기 다수의 통신 단말기로부터 각각 전송되는 실제 위치에 대응하는 제 2 통신 단말 정보를 수신하는 단계와,
    상기 수신된 제 2 통신 단말 정보에 따라 상기 다수의 통신 단말기를 식별한 후, 최적 위치를 설정하여 상기 다수의 통신 단말기에 무선 통신 서비스를 제공하는 단계를 포함하는
    무선 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 통신 채널 정보는, 프리엠블, 업링크 채널 정보 및 다운링크 채널 정보를 포함하는
    무선 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 무선 통신 방법은,
    상기 통신 채널 정보를 전송하는 단계 후에 상기 다수의 통신 단말기에서 각각 상기 통신 채널 정보를 수신한 후, 통신 채널 스캐닝을 통해 상기 공중 중계기를 인식하여 동기화하고, 상기 업링크 채널 정보에 따라 상기 제 2 통신 단말 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는
    무선 통신 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 통신 서비스를 제공하는 단계는, 상기 제 2 통신 단말 정보 중 MAC 주소에 따라 상기 다수의 통신 단말기를 식별하는
    무선 통신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 무선 통신 서비스를 제공하는 단계는, 상기 제 2 통신 단말 정보 중 실제 단말 위치에 따라 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 무선 통신 서비스를 제공하는 단계는, 상기 다수의 통신 단말기 중 가장 멀리 위치하는 통신 단말기와의 거리가 최소값을 갖도록 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 무선 통신 서비스를 제공하는 단계는, 지향성 안테나를 통해 전파를 송신할 경우 지향성 전파가 수직 방향과 이루는 각도를 더 반영하여 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선 통신 서비스를 제공하는 단계는, 셀 커버리지 외곽에 위치하는 상기 다수의 통신 단말기 중에서 이동 속도가 가장 빠른 어느 하나의 통신 단말기의 속도 및 시간에 따라 상기 최적 위치를 설정하는
    무선 통신 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 통신 서비스를 제공하는 단계는, 상기 다수의 통신 단말기로부터 전송되는 각각의 수신 신호 세기를 이용하여 상기 무선 통신 서비스를 제공하는 셀 영역을 벗어나는 통신 단말기를 인식하는
    무선 통신 방법.
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