KR101079656B1 - Method for Wireless Communications between Airborne Communication Nodes and Ground Terminals - Google Patents
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Abstract
(a) 복수의 공중 통신국과 무선 통신을 수행할 복수의 지상 단말의 위치를 획득하는 단계와, (b) 상기 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 상기 공중 통신국 각각이 상기 복수의 지상 단말의 일부 또는 전부를 커버하도록 상기 공중 통신국 각각의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다. 이 방법에 의하면, 지상에 위치하고 있는 복수의 단말을 포함하는 무선 통신망에서 단말이 요구하는 통신 속도, 소모 전력 및 통신 품질 등에 따라 복수의 이동 가능한 통신국을 공중에 배치함으로써 통신 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.(a) obtaining a location of a plurality of terrestrial terminals for wireless communication with a plurality of public communication stations; and (b) each of the public communication stations is part of the plurality of terrestrial terminals based on the locations of the plurality of terrestrial terminals. Or determining a location of each of the public telecommunication stations to cover all of the plurality of public telecommunication stations and a plurality of terrestrial terminals. According to this method, in a wireless communication network including a plurality of terminals located on the ground, the communication yield can be increased by arranging a plurality of mobile communication stations in the air according to the communication speed, power consumption, and communication quality required by the terminals. have.
공중 통신국, 지상 단말, 가상 MIMO Public stations, terrestrial terminals, virtual MIMO
Description
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지상에 위치한 복수의 단말(terminal)이 요구하는 통신 성능을 지원하기 위하여 복수의 이동 가능한 통신국(communication node)을 공중에 배치하여 무선 통신을 수행하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to wireless communication, and more particularly, to perform a wireless communication by arranging a plurality of mobile communication nodes in the air to support the communication performance required by a plurality of terminals located on the ground. It's about technology.
통신망(communication network) 중에는 복수의 단말과 연결되어 단말에 대한 통신을 관리하는 통신국이 단말의 상위에 존재하는 계층적 구조를 가진 네트워크(network)가 있다.In a communication network, there is a network having a hierarchical structure in which a communication station connected to a plurality of terminals and managing communication for the terminals exists above the terminals.
예컨대 퍼스널 컴퓨터(personal computer, PC), 랩탑(laptop), 개인 휴대 정보 단말(personal digital assistance, PDA) 등과 같은 데이터 통신 장치가 상호 간에 통신하는 경우, 중계기(relay) 또는 라우터(router)가 복수의 데이터 통신 장치 간의 통신을 중계할 수 있다. 구체적으로, 중계기는 어떤 데이터 통신 장치로부터 데이터를 수신하고 다른 데이터 통신 장치로 전송하며, 라우터는 중계기의 기능에 추가하여 목적지(destination)까지 데이터를 전송하기 위한 경로를 설정하여 전 송한다. 이러한 중계기 또는 라우터가 무선 통신망에서 구현되는 경우에는 소정의 통신 가능 영역(coverage area)을 갖게 된다.For example, when a data communication device such as a personal computer (PC), a laptop, a personal digital assistance (PDA), or the like communicates with each other, a relay or a router may include a plurality of relays or routers. Communication between data communication devices can be relayed. Specifically, the repeater receives data from one data communication device and transmits it to another data communication device, and the router sets and transmits a path for transmitting data to a destination in addition to the function of the repeater. When such a repeater or router is implemented in a wireless communication network, it has a predetermined coverage area.
한편, 셀룰라 네트워크(cellular network)와 같은 무선 통신망에서 기지국은 자신의 통신 가능 영역 내에 위치한 단말에 대한 통신을 중계하는 기능을 가진다.On the other hand, in a wireless communication network such as a cellular network (cellular network), the base station has a function of relaying the communication to the terminal located within its communication area.
전술한 바와 같은 통신국이 단말의 통신을 중계함으로써 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, 단말에 근접한 위치에 통신국을 배치함으로써 복수의 단말에 대하여 충분한 통신 성능을 제공할 수 있게 된다. 다시 말해, 무선 통신망에서는 복수의 단말이 필요로 하는 통신 수율을 지원하기 위하여 소정의 통신 가능 영역을 갖는 통신국의 위치를 적절히 설정할 수 있다.As described above, the communication station relays communication of the terminal, thereby providing communication performance such as communication rate and signal strength required by the terminal. In particular, in the wireless communication network, as the communication distance increases, the signal strength and the communication speed decrease rapidly, and thus, sufficient communication performance can be provided for a plurality of terminals by arranging the communication stations in close proximity to the terminals. In other words, in the wireless communication network, in order to support the communication yield required by a plurality of terminals, it is possible to appropriately set the position of a communication station having a predetermined communication enabled area.
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 단말에 대한 통신을 제공하고자 하는 경우 또는 군사 분야의 응용에서와 같이 통신국 자체가 이동하면서 단말에 대한 통신을 제공할 필요가 있는 경우, 통신국을 고정적으로 설치하는 대신에 이동 가능한 통신국의 위치를 제어함으로써 단말이 요구하는 품질의 통신을 제공할 수 있다.The communication station may be fixed at a specific location, but may also be moved depending on the field of use of the wireless communication network. For example, when various obstacles exist on the ground, such as mountainous terrain, to provide communication to the terminal in an area where communication area is limited, or when the communication station itself moves, such as in military applications, the communication to the terminal is performed. When it is necessary to provide, instead of fixedly installing the communication station, it is possible to provide communication of the quality required by the terminal by controlling the position of the movable communication station.
여기서, 이동 가능한 통신국은 공중에서 동작할 수 있다. 통신국의 고도는 통신국의 통신 가능 영역에 큰 영향을 미치며, 따라서 일정한 통신 가능 영역을 유지하는 데에 필요한 최대 송신 전력에도 영향을 끼친다. 또한, 통신국의 고도에 따라 장애물에 의하여 발생하는 통신 장애의 정도도 달라진다.Here, the mobile communication station can operate in the air. The altitude of a communication station has a great influence on the communication area of the communication station, and thus also affects the maximum transmit power required to maintain a constant communication area. In addition, the degree of communication failure caused by an obstacle also varies according to the altitude of the communication station.
따라서, 이동 가능한 통신국이 공중에 위치하도록 함으로써 지상에 위치한 복수의 단말의 통신을 지원하고자 하는 경우, 이동 가능한 통신국을 공중에 어떻게 배치시킬 것인지 및 그에 따라 통신국과 단말이 어떠한 방식 내지 절차에 따라 통신을 수행할 것인지 결정할 필요가 있다.Therefore, when the mobile communication station is to be located in the air to support the communication of a plurality of terminals located on the ground, how to arrange the mobile communication station in the air and accordingly, the communication station and the terminal according to what method or procedure You need to decide whether to do it.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 인식한 것으로서, 복수의 단말이 지상에 위치하는 무선 통신망에서 복수의 이동 가능한 통신국을 공중에 배치시켜 복수의 단말에 대한 통신을 중계함으로써 지상에 위치한 복수의 단말을 효율적으로 지원할 수 있는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made aware of the above problems, and in the wireless communication network in which a plurality of terminals are located on the ground, a plurality of mobile communication stations are arranged in the air, thereby relaying communication to the plurality of terminals, thereby efficiently controlling the plurality of terminals located on the ground. The goal is to provide a way to support the situation.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 복수의 공중 통신국과 무선 통신을 수행할 복수의 지상 단말의 위치를 획득하는 단계 와, (b) 상기 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 상기 공중 통신국 각각이 상기 복수의 지상 단말의 일부 또는 전부를 커버하도록 상기 공중 통신국 각각의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, (a) obtaining a location of a plurality of terrestrial terminals to perform wireless communication with a plurality of public communication stations, and (b) the plurality of terrestrial terminals Determining a location of each of the public communication stations such that each of the public communication stations covers some or all of the plurality of terrestrial terminals based on a location of the plurality of public communication stations. do.
또한, (c) 상기 (b) 단계 이후에 상기 복수의 공중 통신국 중 두 개 이상의 공중 통신국을 포함하는 공중 통신국군이 상기 복수의 지상 단말 중 2 이상의 지상 단말을 포함하는 지상 단말군을 공통적으로 커버하는 경우에는 가상 다중 입력 다중 출력(MIMO)에 의하여 상기 공중 통신국군과 상기 지상 단말군 간의 통신이 수행되도록 하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, after step (c), after the step (b), the public communication station group including two or more public communication stations among the plurality of public communication stations covers the ground terminal group including two or more ground terminals among the plurality of ground terminals in common. In the case of providing a wireless communication method between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminal comprising the step of performing communication between the group of the public communication station and the terrestrial terminal by a virtual multiple input multiple output (MIMO).
또한, 상기 (a) 단계는 상기 복수의 지상 단말의 위치에 관한 제1 위치정보를 상기 공중 통신국 각각이 상위 기지국으로부터 수신하는 단계와, 상기 공중 통신국 각각이 상기 제1 위치정보에 기반하여 결정되는 위치로 이동하여 상기 복수의 지상 단말 중 일부 또는 전부와의 연계 정보를 생성하는 단계와, 상기 공중 통신국 각각이 자신이 생성한 연계 정보를 서로 공유하여 상기 제1 위치정보를 갱신한 제2 위치정보로부터 상기 복수의 지상 단말의 위치를 획득하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, the step (a) is a step of each of the public communication stations receiving the first location information on the location of the plurality of terrestrial terminals from the upper base station, and each of the public communication stations are determined based on the first location information Generating location information with some or all of the plurality of terrestrial terminals by moving to a location; and sharing the connection information generated by each of the public communication stations with each other and updating the first location information; It provides a wireless communication method between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminal comprising the step of obtaining the position of the plurality of terrestrial terminal from.
또한, 상기 연계 정보 생성 단계는 상기 공중 통신국 각각이 상기 제1 위치정보에 기반하여 결정되는 위치로 이동하여 자신의 공중 통신국 식별자(identifier)를 송출하는 단계와, 상기 공중 통신국 식별자를 인지한 지상단말이 전송한 자신의 지상 단말 식별자 및 자신의 위치에 관한 지상 단말 위치정보를 상기 공중 통신국 각각이 수신하는 단계와, 상기 공중 통신국 각각이 상기 지상 단말 식별자 및 상기 지상 단말 위치정보를 이용하여 서비스 리스트를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 연계 정보는 상기 서비스 리스트를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In the generating of the association information, each of the public communication stations moves to a position determined based on the first location information, and transmits its own public communication station identifier, and a ground terminal recognizing the public communication station identifier. Receiving, by each of the public communication stations, the terrestrial terminal identifier and the terrestrial terminal position information about its own location, wherein each of the public communication stations receives a service list using the terrestrial terminal identifier and the terrestrial terminal position information. And generating, wherein the linkage information provides a wireless communication method between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals including the service list.
또한, 상기 공중 통신국 식별자는 상기 공중 통신국이 기 설정된 시간 동안 고도를 높여가면서 반복하여 송출하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, the public communication station identifier provides a wireless communication method between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals that the public communication station repeatedly transmits while raising the altitude for a preset time.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 상기 복수의 지상 단말의 분포를 고밀도 또는 저밀도 중 어느 하나로 판정하는 단계와, 상기 분포가 고밀도로 판정되는 경우 상기 공중 통신국 각각이 상기 복수의 지상 단말의 일부 또는 전부를 커버하도록 형성하는 셀 중에는 상기 복수의 공중 통신국 중 두 개 이상의 공중 통신국이 상기 복수의 지상 단말 중 두 개 이상의 지상 단말을 공통적으로 커버하도록 형성되는 셀이 적어도 하나 이상 존재하도록 상기 공중 통신국 각각의 위치를 결정하고, 상기 분포가 저밀도로 판정되는 경우 상기 공중 통신국 각각이 상기 복수의 지상 단말의 일부 또는 전부를 커버하도록 셀을 형성하되 상기 공중 통신국 각각의 통신 가능 영역이 서로 중첩되지 않도록 상기 공중 통신국 각각의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, the step (b) is a step of determining the distribution of the plurality of terrestrial terminals to either high density or low density based on the position of the plurality of terrestrial terminals, and if the distribution is determined to be high density At least one cell configured to cover some or all of the plurality of terrestrial terminals is configured such that two or more public communication stations among the plurality of terrestrial communication stations commonly cover two or more terrestrial terminals among the plurality of terrestrial terminals. If the position of each of the public communication stations is determined to exist abnormally, and if the distribution is determined to be low density, each of the public communication stations forms a cell so as to cover some or all of the plurality of terrestrial terminals, but the communication area of each of the public communication stations is established. Determine the location of each of the public communication stations so that they do not overlap with each other Provides a plurality of air stations and a plurality of wireless communication methods between the ground terminal including the steps:
또한, 상기 판정 단계는 상기 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 상기 복 수의 지상 단말 전부를 커버하는 데에 필요한 공중 통신국 수의 최소값을 산출하는 단계와, 상기 최소값이 상기 복수의 공중 통신국의 총수보다 작은 경우에는 상기 분포를 고밀도로 판정하고, 상기 최소값이 상기 복수의 공중 통신국의 총수 이상인 경우에는 상기 분포를 저밀도로 판정하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.The determining may include calculating a minimum value of the number of public communication stations required to cover all of the plurality of terrestrial terminals based on the positions of the plurality of terrestrial terminals, wherein the minimum value is the total number of the plurality of public communication stations. Determining the distribution at a higher density if smaller, and determining the distribution at a lower density if the minimum value is greater than or equal to the total number of the plurality of public communication stations. to provide.
또한, 상기 최소값은 에 의하여 산출하되, NMS는 상기 복수의 지상 단말의 총수이고, DMS는 단위 면적 당 상기 복수의 지상 단말의 개수이며, R은 상기 공중 통신국 각각의 최대 통신 가능 영역의 반지름이고, 함수 는 x를 넘는 최소 정수를 나타내는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, the minimum value is Where N MS is the total number of the plurality of terrestrial terminals, D MS is the number of the plurality of terrestrial terminals per unit area, R is the radius of the maximum reachable area of each of the public telecommunication stations, Provides a method of wireless communication between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals representing a minimum integer greater than x.
또한, 상기 (c) 단계는 상기 공중 통신국군과 상기 지상 단말군 간의 채널 행렬을 생성하는 단계와, 상기 채널 행렬을 이용하여 프리코딩 행렬 및 포스트코딩 행렬을 설정하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, the step (c) comprises the steps of generating a channel matrix between the group of public communication stations and the terrestrial terminal group, and setting a precoding matrix and a postcoding matrix using the channel matrix. And a wireless communication method between a plurality of terrestrial terminals.
또한, 상기 프리코딩 행렬 및 상기 포스트코딩 행렬은 상기 채널 행렬을 특이값 분해한 결과를 이용하여 설정하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, the precoding matrix and the postcoding matrix provide a wireless communication method between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals configured by using a result of singular value decomposition of the channel matrix.
또한, 상기 (c) 단계는 상기 공중 통신국군과 상기 지상 단말군 간의 채널 행렬을 생성하는 단계와, 상기 채널 행렬의 역행렬이 존재하는 경우에는 프리코딩 행렬을 상기 채널 행렬의 역행렬로 설정하는 단계를 포함하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.The step (c) may include generating a channel matrix between the group of public communication stations and the terrestrial terminal group, and setting a precoding matrix as an inverse of the channel matrix when an inverse of the channel matrix exists. Provided is a wireless communication method between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals.
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 공중 통신국군과 상기 지상 단말군 간의 통신은 가상 다중 입력 단일 출력(MISO)에 의하여 수행되도록 하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, in the step (c), a communication method between the plurality of public communication stations and the plurality of terrestrial terminals is provided such that the communication between the group of public communication stations and the terrestrial terminal group is performed by a virtual multiple input single output (MISO).
또한, 상기 (c) 단계에서 상기 공중 통신국군과 상기 지상 단말군 간의 통신은 가상 단일 입력 다중 출력(SIMO)에 의하여 수행되도록 하는 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신 방법을 제공한다.In addition, in step (c), a communication method between the plurality of public communication stations and the plurality of terrestrial terminals is provided so that the communication between the group of public communication stations and the terrestrial terminal group is performed by a virtual single input multiple output (SIMO).
본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 구체적인 사항들은 이하의 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details according to still another embodiment of the present invention are included in the following description and drawings.
본 발명의 실시예에 따르면, 지상에 위치하고 있는 복수의 단말을 포함하는 무선 통신망에서 단말이 요구하는 통신 속도, 소모 전력 및 통신 품질 등에 따라 복수의 이동 가능한 통신국을 공중에 배치함으로써 통신 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, in a wireless communication network including a plurality of terminals located on the ground, the communication yield can be increased by arranging a plurality of mobile communication stations in the air according to the communication speed, power consumption, and communication quality required by the terminals. It has an effect.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 실시예들은 단지 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발 명이 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. 또한, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and the embodiments merely provide a complete description of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
청구항을 포함한 명세서 전체에 걸쳐, "통신국"이라는 용어는 소정의 통신 가능 영역을 갖고 그 통신 가능 영역 내의 단말에 대한 통신을 제공하는 장치를 지칭하는 것으로 사용되며, 통신망의 중계기, 라우터, 기지국 등을 모두 포함하나 이에 제한되지 않는 개념이다.Throughout the specification, including the claims, the term "communication station" is used to refer to an apparatus having a predetermined communication area and providing communication to a terminal within the communication area, and refers to a relay, a router, a base station, or the like of a communication network. It is a concept that includes but is not limited to all.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신망의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.1A and 1B are diagrams schematically illustrating a configuration of a wireless communication network according to an embodiment of the present invention.
도1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 무선 통신망(100)은 공중에서 동작할 수 있고 이동 가능한 통신국들로서 공중에 배치된 복수의 공중 통신국(120, 122, 124) 및 지상에 위치한 단말들인 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)을 포함한다. 여기서, 공중 통신국(120, 122, 124)은 헬리콥터, 비행기 또는 무인항공기(unmanned aerial vehicle, UAV)에 설치되거나 장착될 수 있으며, 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)은 차량 내지 이동용 장비에 설치 또는 장착된 단말일 수도 있고 휴대용 단말일 수도 있다. As shown in FIGS. 1A and 1B, the
이와 더불어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 무선 통신망(100)은 공중 통신국(120, 122, 124)의 중계를 통하여 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)과 데이터를 송수신할 수 있는 상위 기지국(160)을 하나 이상 포함할 수 있다. 한편, 상위 기지국(160)과 공중 통신국(120, 122, 124) 간의 거리가 멀어지는 경우에는 상위 기지국(160)과 공중 통신국(120, 122, 124) 사이에 중계 기능을 수행할 다른 공중 통신국(미도시)을 하나 이상 배치시켜 중계 네트워크를 형성할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 공중 통신국(120, 122, 124)은 자신의 통신 가능 영역 내에 위치한 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)과 통신할 수 있다. 또한, 공중 통신국(120, 122, 124)은 상호 간에 통신을 할 수 있고, 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간에도 서로 통신이 가능하다. 여기서, 공중 통신국(120, 122, 124)과 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 사이의 통신에 사용되는 무선 인터페이스(radio interface), 공중 통신국(120, 122, 124) 간의 상호 통신에 사용되는 무선 인터페이스 및 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간의 상호 통신에 사용되는 무선 인터페이스는 각각 구분될 수 있다. 즉, 공중 통신국(120, 122, 124)은 두 개의 무선 인터페이스를 가질 수 있고, 마찬가지로 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)도 두 개의 무선 인터페이스를 가질 수 있다.1A and 1B, a
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일반적으로 공중 무선 통신망은 공중 통신국(120, 122, 124) 사이에 가시거리(line-of-sight, LOS)가 확보될 수 있는바, 공중 통신국(120, 122, 124) 간의 신호 교환에 대한 부담이 적으며, 따라서 공중 통신국(120, 122, 124) 간의 협력 통신을 고려할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 공중 통신국(120, 122, 124) 중에는 공중 통신국(120, 122, 124)으로 구성되는 공중 무선 통신망 내에서 공중 통신국(120, 122, 124) 간의 협력 통신을 통제하는 헤더 공중 통신국(120)이 존재할 수 있다.1A and 1B, generally, a public wireless communication network may have a line-of-sight (LOS) between
한편, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)로 구성되는 지상 무선 통신망의 통신 수율이 높은 경우에는 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간의 협력 통신도 고려할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 중에는 지상 무선 통신망 내에서 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간의 협력 통신을 통제하는 헤더 지상 단말(140)이 존재할 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 1A and 1B, when the communication yield of the terrestrial wireless communication network including the
나아가, 도 1a 및 도1b를 참조하면, 상위 기지국(160)은 공중 통신국(120, 122, 124)을 서로 식별할 수 있는 공중 통신국 식별자 및 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 중 접속하고자 하는 지상 단말의 지상 단말 식별자를 공중 통신국(120, 122, 124)에게 전송한 후 공중 통신국(120, 122, 124)으로부터 접속하고자 하는 지상 단말의 인지 여부를 수신하여 무선 통신 링크를 형성할 수 있다. 여기서, 도 1a를 참조하면, 상위 기지국(160)과 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)과의 무선 통신 링크는 상위 기지국(160)에 의해 직접 제어되는 공중 통신국(120) 및 그러한 공중 통신국(120)을 통하여 상위 기지국(160)에 의해 제어되는 다른 공중 통신국(122, 124)의 중계를 통하여 형성될 수 있다. 또는, 도 1b를 참조하면, 상위 기지국(160)과 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간의 중계를 수행하는 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 상위 기지국(160)에 의해 직접 제어 될 수도 있다.Further, referring to FIGS. 1A and 1B, the
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 공중 통신국(120, 122, 124)는 각각 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 일부 또는 전부를 커버하도록 배치된다. 여기서, 공중 통신국(120, 122, 124)의 위치는 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 위치를 획득한 후 그에 기반하여 결정된다.As shown in FIGS. 1A and 1B, in accordance with an embodiment of the present invention, the
여기서, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 위치는 다음과 같이 획득할 수 있다.Here, according to the embodiment of the present invention, the positions of the plurality of
먼저, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 위치를 획득하기 위하여 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 위치에 관한 개략적인 정보를 획득한다. 예컨대, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 상위 기지국(160)으로부터 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 위치에 관한 개략적인 정보인 제1 위치정보를 수신할 수 있다.First, each of the
다음, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 제1 위치정보를 바탕으로 적절한 위치로 이동하게 된다. 예컨대, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 중 일부 또는 전부의 위치에 관한 정확한 정보를 획득하기 위하여 제1 위치정보를 바탕으로 결정되는 위치로 이동할 수 있다. 이와 같이 이동한 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 중 정확한 위치정보를 획득하고자 하는 일부 또는 전부와의 연계 정보를 생성한다.Next, each of the
이때, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각과 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 중 일부 또는 전부 간의 연계 정보는 구체적으로 다음과 같이 생성될 수 있다.In this case, the linkage information between each of the
공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 제1 위치정보를 바탕으로 결정되는 위치로 이동하여 공중에서 선회하면서 자신의 공중 통신국 식별자를 지상으로 방향성을 가지는 빔을 사용하여 송출한다. 공중 통신국(120, 122, 124) 각각이 송출하는 공중 통신국 식별자는 공중 통신국(120, 122, 124)과 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간에 미리 설정된 대역에서 반복적 내지 주기적으로 송출될 수 있다. 이때, 공중 통신국 식별자를 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)이 용이하게 디코딩할 수 있도록 예컨대 신뢰도 높은 변조 및 부호화 방식(Modulation and Coding Scheme, MCS) 레벨을 사용할 수 있다.Each of the
지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)은 공중 통신국(120, 122, 124)이 송출하는 공중 통신국 식별자를 인지하고 자신의 지상 단말 식별자 및 자신의 위치에 관한 정보인 지상 단말 위치정보를 전송한다. 여기서, 지상 단말 위치정보는 GPS 정보의 형태일 수 있다.The
한편, 다수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)이 공중 통신국(120, 122, 124)에 지상 단말 식별자 및 지상 단말 위치정보를 전송하는바, 공중 통신국(120, 122, 124)는 미리 설정된 시간 동안 고도를 점진적으로 높여가면서 공중 통신국 식별자를 반복하여 송출함으로써, 지상 단말 식별자를 전송하는 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간의 충돌을 완화시킬 수 있다. 또는, 지상 단 말(140, 142, 144, 145, 146, 147)이 직교 코드(orthogonal code)를 사용하여 지상 단말 식별자를 전송하도록 함으로써 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 간의 충돌을 방지할 수 있다.Meanwhile, a plurality of
공중 통신국 식별자를 인지한 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)이 전송한 지상 단말 식별자 및 지상 단말 위치정보를 공중 통신국(120, 122, 124)이 각각 수신한 후에는 수신한 지상 단말 식별자 및 지상 단말 위치정보를 이용하여 서비스 리스트를 생성한다.After the
이후, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 자신이 생성한 서비스 리스트를 포함하는 연계 정보를 서로 공유하여 제1 위치정보를 갱신한다. 예컨대, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각이 생성한 연계 정보를 상호 공유함으로써 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 분포를 알 수 있는 지도를 작성할 수 있다. 이와 같이, 제1 위치정보를 갱신하여 더욱 정확한 위치정보를 담고 있는 제2 위치정보로부터 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 위치를 획득할 수 있다. 여기서, 공중 통신국(120, 122, 124) 각각은 이와 같이 획득된 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 위치에 기반하여 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147)의 분포 또는 복수의 지상 단말(140, 142, 144, 145, 146, 147) 상호 간의 계층적 조직에 따라 그 위치가 결정되고 결정된 위치에 따라 배치될 수 있다.Thereafter, each of the
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신망에서 공중 통신국을 지상 단말의 분포에 따라 배치한 결과를 도시한 도면이다.2A and 2B are diagrams illustrating a result of disposing a public communication station according to a distribution of terrestrial terminals in a wireless communication network according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 지상 단말의 분포는 상황에 따라 그 정도가 달라질 수 있다. 예컨대, 상대적으로 많은 수의 지상 단말이 좁은 지역에 밀집되어 있어서 고밀도의 분포를 갖는 경우와 상대적으로 적은 수의 지상 단말이 넓은 지역에 퍼져 있어서 저밀도의 분포를 갖는 경우로 구분할 수 있다.2A and 2B, the distribution of the terrestrial terminal may vary according to circumstances. For example, it may be classified into a case where a relatively large number of terrestrial terminals are concentrated in a narrow area and have a high density distribution, and a case where a relatively small number of terrestrial terminals are spread in a large area and having a low density distribution.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 복수의 공중 통신국(200, 202)이 이용 가능(available)한 때를 고려하면, 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 위 복수의 지상 단말이 고밀도의 분포를 갖는 경우인지 저밀도의 분포를 갖는 경우인지 판정한 후 공중 통신국(200, 202)을 각각 다음과 같이 배치할 수 있다.As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, considering when the plurality of
우선, 도 2a를 참조하면, 복수의 지상 단말의 분포가 고밀도로 판정되는 경우, 하나의 공중 통신국(200)의 통신 가능 영역(240a) 내에 위 복수의 지상 단말 전부가 존재하는바, 하나의 공중 통신국(200)으로도 지상 무선 통신망을 구성하는 위 복수의 지상 단말 전부를 충분히 커버할 수 있다. 다만, 복수의 지상 단말을 하나의 공중 통신국(200)이 커버하는바, 공중 통신국(200)과 위 복수의 지상 단말 간의 통신 속도가 낮아질 수 있다. 따라서, 하나의 공중 통신국(200)의 통신 가능 영역(240a)과 다른 하나의 공중 통신국(202)의 통신 가능 영역(242a)이 중첩되도록 공중 통신국(200, 202)의 위치를 결정하여 배치시킴으로써 통신 수율을 높일 수 있다.First, referring to FIG. 2A, when the distribution of a plurality of terrestrial terminals is determined to be high density, all of the plurality of terrestrial terminals are present in the
다음, 도 2b를 참조하면, 복수의 지상 단말의 분포가 저밀도로 판정되는 경우, 하나의 공중 통신국(200)의 통신 가능 영역(240b)이 위 복수의 지상 단말을 전부 커버하지 못한다. 따라서, 공중 통신국(200, 202) 각각이 위 복수의 지상 단말 중 일부를 커버하도록 공중 통신국(200, 202) 각각에 대응하여 셀을 형성하되, 각각의 셀을 독립적으로 형성한다. 즉, 각 셀을 형성하는 공중 통신국(200, 202)의 통신 가능 영역(240b, 242b)이 서로 중첩되지 않도록 공중 통신국(200, 202)의 위치를 결정하여 배치시킴으로써 복수의 지상 단말을 전부 커버할 수 있다. 예컨대, 도 2b를 참조하면, 공중 통신국(200, 202)을 같은 고도에 위치시키되 공중 통신국(200, 202)의 통신 가능 영역(240, 242)으로 복수의 지상 단말을 전부 커버할 수 있도록 공중 통신국(200, 202)을 가능한 한 분산시켜 배치시킬 수 있다.Next, referring to FIG. 2B, when the distribution of the plurality of terrestrial terminals is determined to be low density, the
나아가, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 공중 통신국이 복수의 지상 단말과 무선 통신을 수행할 때, 복수의 지상 단말의 분포가 고밀도로 판정되는 경우, 일부의 공중 통신국의 통신 가능 영역으로도 충분히 복수의 지상 단말 전부를 커버할 수 있고, 여분의 공중 통신국은 높은 통신 품질을 요구하는 지상 단말을 커버하도록 추가적으로 배치시킬 수 있다. 따라서, 복수의 지상 단말의 분포가 고밀도로 판정되는 경우에는 복수의 공중 통신국 중 두 개 이상의 공중 통신국이 위 복수의 지상 단말 중 두 개 이상의 지상 단말을 공통적으로 커버하는 것이 가능하다. 다른 관점에서 말하자면, 복수의 지상 단말의 분포가 고밀도로 판정되는 경우에는 복수의 공중 통신국 각각이 위 복수의 지상 단말의 일부 또는 전부를 커버하도록 형성하는 셀 중에는 위 복수의 공중 통신국 중 두 개 이상의 공중 통신국이 위 복수의 지상 단말 중 두 개 이상의 지상 단말을 공통적으로 커버하도록 형성되는 셀이 적어도 하나 이상 존재하도록 위 공중 통신국 각각의 위치를 결정할 수 있다. 이와 같은 경우, 공중 통신국의 위치를 결정하여 배치시킴으로써 지상 단말을 커버하도 록 셀을 형성할 때, 높은 통신 품질을 요구하는 지상 단말을 우선적으로 두 개 이상의 공중 통신국이 공통적으로 커버하도록 셀을 형성할 수 있다.Furthermore, according to an embodiment of the present invention, when a plurality of terrestrial communication stations perform wireless communication with a plurality of terrestrial terminals, when the distribution of the plurality of terrestrial terminals is determined to be high density, even a part of the public communication stations may communicate. It is possible to cover all of the plurality of terrestrial terminals sufficiently, and the redundant public communication stations can be further arranged to cover the terrestrial terminals requiring high communication quality. Accordingly, when the distribution of the plurality of terrestrial terminals is determined to be high density, it is possible for two or more public communication stations among the plurality of terrestrial communication stations to cover two or more terrestrial terminals among the plurality of terrestrial terminals in common. In other respects, when the distribution of the plurality of terrestrial terminals is determined to be high density, two or more of the plurality of public communications stations are among the cells formed such that each of the plurality of public communications stations covers some or all of the plurality of terrestrial terminals. The location of each of the public communication stations may be determined such that there is at least one cell formed so that the communication station commonly covers two or more ground terminals among the plurality of ground terminals. In such a case, when the cell is formed to cover the terrestrial terminal by determining and arranging the position of the public communication station, the cell may be formed so that two or more public communication stations commonly cover the terrestrial terminal requiring high communication quality. Can be.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 지상 단말의 분포가 저밀도로 판정되는 경우, 복수의 공중 통신국 각각의 통신 가능 영역이 서로 중첩되지 않도록 분산하여 배치시킴으로써 위 복수의 지상 단말 전부를 커버할 수 있다. 여기서, 복수의 지상 단말 각각이 요구하는 통신 성능에 따라 복수의 공중 통신국 각각의 고도를 조절하여 통신 가능 영역을 변경시킴으로써, 위 공중 통신국 각각이 형성하는 셀의 크기를 조절할 수 있다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, when the distribution of the plurality of terrestrial terminals is determined to be low density, it is possible to cover all of the plurality of terrestrial terminals by distributing them so that communication areas of the plurality of public communication stations do not overlap each other. Can be. Here, by adjusting the altitude of each of the plurality of public communication stations in accordance with the communication performance required by each of the plurality of terrestrial terminals to change the communication possible area, it is possible to adjust the size of the cell formed by each of the public communication stations.
더욱 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 지상 단말의 위치를 획득하면 그로부터 복수의 지상 단말의 분포가 고밀도인지 저밀도인지 판정할 수 있는바, 예를 들어 획득된 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 위 복수의 지상 단말 전부를 커버하는 데에 필요한 공중 통신국 수의 최소값과 위 복수의 지상 단말과 무선 통신을 수행할 공중 통신국의 총수를 비교함으로써 위 복수의 지상 단말의 분포를 고밀도로 판정하거나 저밀도로 판정할 수 있다. 즉, 획득된 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 위 복수의 지상 단말 전부를 커버하는 데에 필요한 공중 통신국 수의 최소값을 산출한 후 그 최소값을 복수의 공중 통신국의 총수와 비교한다. 이때, 위 최소값보다 많은 수의 공중 통신국이 위 복수의 지상 단말과 무선 통신을 수행할 경우에는 일부의 공중 통신국으로도 위 복수의 지상 단말을 전부 커버할 수 있고 여분의 공중 통신국은 지상 단말 각각이 요구하는 서비스 품질에 따라 추가적으로 배치될 수 있는바, 위 복수의 지상 단말이 고밀도로 분포되어 있다고 판정할 수 있다. 이와 달리, 위 최소값 이상의 공중 통신국이 위 복수의 지상 단말과 무선 통신을 수행할 경우에는 위 복수의 지상 단말의 분포는 저밀도라고 판정할 수 있다. 이와 같은 경우에는 주어진 공중 통신국들만으로는 전부 커버하기 힘든 넓은 영역에 지상 단말이 흩어져 분포되어 있는바, 복수의 지상 단말을 충분히 지원하기 위해서는 더 많은 공중 통신국이 필요할 수 있으며, 가능한 한 많은 수의 지상 단말을 커버할 수 있도록 공중 통신국을 분산시켜 배치할 수 있다.More specifically, according to an embodiment of the present invention, if the position of the plurality of terrestrial terminals can be determined whether the distribution of the plurality of terrestrial terminals is high density or low density, for example, the positions of the plurality of terrestrial terminals obtained The distribution of the plurality of terrestrial terminals is determined in a high density by comparing the minimum number of public communication stations necessary to cover all of the plurality of terrestrial terminals with the total number of public communication stations that will perform wireless communication with the plurality of terrestrial terminals based on Or low density. That is, after calculating the minimum value of the number of public communication stations required to cover all of the plurality of ground terminals based on the obtained positions of the plurality of terrestrial terminals, the minimum value is compared with the total number of the plurality of terrestrial communication stations. In this case, when a plurality of public communication stations larger than the minimum value perform wireless communication with the plurality of terrestrial terminals, some of the terrestrial terminals may cover all of the plurality of terrestrial terminals. According to the quality of service required can be additionally arranged, it can be determined that the plurality of terrestrial terminals are distributed in a high density. On the contrary, when the public communication station having the above minimum value performs wireless communication with the plurality of terrestrial terminals, it may be determined that the distribution of the plurality of terrestrial terminals is low density. In this case, the terrestrial terminals are scattered over a large area that cannot be fully covered by a given public telecommunication station alone, so that more public telecommunication stations may be needed to fully support a plurality of terrestrial terminals. The public telecommunications stations may be distributed and arranged to cover them.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 지상 단말의 개수가 NMS이고 지상 단말의 평균 밀도, 즉 단위 면적 당 지상 단말의 개수가 DMS인 경우, 위 지상 단말과 무선 통신을 수행할 복수의 공중 통신국은 다음과 같이 위치가 결정될 수 있다.Next, according to an embodiment of the present invention, when the number of terrestrial terminals is N MS and the average density of the terrestrial terminals, that is, the number of terrestrial terminals per unit area is D MS , a plurality of terrestrial terminals to perform wireless communication with the terrestrial terminals. The public telecommunication station may be located as follows.
먼저, 예상되는 지상 무선 통신망의 영역은 NMS/DMS이 된다. 이 때, 배치 가능한 공중 통신국의 최대 통신 가능 영역은, 예를 들어 공중 통신국의 최대 통신 거리와 지상으로부터의 고도에 따라, 반지름 R인 원의 면적인 πR2으로 나타낼 수 있다. 따라서, 지상 무선 통신망을 구성하는 지상 단말을 전부 커버하는 데에 필요한 공중 통신국 수의 최소값은 (여기서, 는 x를 넘는 최소 정수를 말한다)에 의하여 산출할 수 있다.Firstly, the expected terrestrial wireless network is N MS / D MS . At this time, the maximum communicable area of the public communication station which can be arranged can be represented by πR 2 , the area of a circle having a radius R, for example, depending on the maximum communication distance of the public communication station and the altitude from the ground. Therefore, the minimum value of the number of public telecommunication stations required to cover all the terrestrial terminals constituting the terrestrial wireless telecommunication network is (here, Is the minimum integer greater than x).
이때, 지상 단말을 커버하기 위하여 배치시킬 공중 통신국의 개수가 NAIR인 경우, 와 NAIR를 비교함으로써 지상 단말의 분포가 고밀도인지 저밀도인지 구분할 수 있고, 그에 따라 공중 통신국의 위치를 결정할 수 있다.At this time, when the number of public communication stations to be arranged to cover the ground terminal is N AIR , By comparing with N AIR , it is possible to distinguish whether the distribution of the terrestrial terminal is high density or low density, thereby determining the location of the public communication station.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신망에서 지상 단말의 분포가 고밀도인 경우에 공중 통신국을 배치한 결과를 도시한 도면이다.3 is a view showing a result of arranging a public communication station when the distribution of the terrestrial terminal in the wireless communication network according to an embodiment of the present invention is high density.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 지상 단말(340, 341, 342, 343, 344, 345, 350, 351, 352, 353, 360, 361)이 고밀도의 분포를 갖는 경우, 예컨대 복수의 지상 단말(340, 341, 342, 343, 344, 345, 350, 351, 352, 353, 360, 361)을 전부 커버하는 데에 필요한 공중 통신국 수의 최소값보다 많은 수의 공중 통신국(300, 302, 304, 306)이 배치 가능한 경우, 공중 통신국(300, 302, 304, 306) 각각이 지상 단말(340, 341, 342, 343, 344, 345, 350, 351, 352, 353, 360, 361)의 일부 또는 전부를 커버하도록 셀을 형성하되, 형성되는 셀의 개수가 위 최소값 이상이고 공중 통신국(300, 302, 304, 306)의 총수보다는 작게 할 수 있다.As shown in FIG. 3, when the plurality of
여기서, 도 3을 참조하면, 일부 지상 단말(340, 341, 342, 343, 344, 345)이 요구하는 통신 품질이 특히 높은 경우, 2개의 공중 통신국(300, 302)이 위 지상 단말(340, 341, 342, 343, 344, 345)을 공통적으로 커버하고 다른 공중 통신국(304, 306)은 각각 지상 단말(350, 351, 352, 352) 및 지상 단말(360, 361)을 커버하도록 공중 통신국(300, 302, 304, 306) 각각의 위치를 결정하여 배치시킬 수 있다. 이와 같은 경우 두 개 이상의 지상 단말(340, 341, 342, 343, 344, 345)을 포함하는 지상 단말군을 공통적으로 커버하는 두 개 이상의 공중 통신국(300, 302)을 포함하는 공중 통신국군은 공중 통신국(300, 302) 각각의 고도를 달리하면서 각각의 통신 가능 영역이 겹쳐지도록 배치시킴으로써, 필요한 통신 성능을 최대한 제 공할 수 있게 된다. 나아가, 두 개 이상의 공중 통신국(300, 302)을 포함하는 공중 통신국군과 두 개 이상의 지상 단말들(340, 341, 342, 343, 344, 345)을 포함하는 지상 단말군 간의 통신 수율을 높이기 위하여, 스마트 안테나(smart antenna) 내지 빔 포밍(beam forming) 또는 네트워크 코딩(network coding) 등을 사용할 수 있으며, 특히 다중 입력 다중 출력(Multiple Input Multiple Output, MIMO) 기술을 이용할 수 있다.Here, referring to FIG. 3, when the communication quality required by some
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신망에서 공중 통신국과 지상 단말 사이의 채널을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a channel between a public communication station and a terrestrial terminal in a wireless communication network according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 공중 통신국(400)과 지상 단말(420) 사이에는 가시거리(LOS) 통신이 가능한 반면, 지상에 의한 반사 신호와 지상 단말 주변의 지형에 의한 반사 신호 등이 존재하는바, 공중 통신국(400)과 지상 단말(420) 간에 다중 경로 페이딩(multipath fading) 현상이 발생한다. 이로 인하여 지상 단말(420)은 다른 지상 단말(미도시)과 서로 다른 다중 경로 페이딩을 겪게 된다. 따라서, 공중 통신국(400)에 대하여 지상 단말(420)은 다른 지상 단말(미도시)과는 독립적인 채널을 가진다. 다른 공중 통신국(미도시)을 추가로 배치시킬 때에도, 마찬가지로 지상 단말(420)은 추가로 배치된 공중 통신국(미도시)에 대하여 다른 지상 단말(미도시)과는 별도로 독립적인 통신 채널을 갖게 된다.Referring to FIG. 4, while LOS communication is possible between the
이와 같은 경우, 하나 이상의 안테나가 존재하는 복수의 공중 통신국을 배치시켜 하나 이상의 안테나가 존재하는 복수의 지상 단말로 이루어진 지상 무선 통신망을 지원하는 경우, 가상 MIMO(virtual MIMO) 기술을 응용하여 효율적인 통신이 가능하게 할 수 있다.In such a case, when a plurality of public communication stations including one or more antennas are arranged to support a terrestrial wireless communication network composed of a plurality of terrestrial terminals having one or more antennas, efficient communication may be applied by applying virtual MIMO technology. You can do that.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 공중 통신국군과 지상 단말군 간에 가상 MIMO를 이용하여 통신을 수행하는 경우를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a case in which communication is performed between a public telecommunication station group and a ground terminal group using virtual MIMO according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 복수의 지상 단말(520, 522)이 좁은 지역에 고밀도로 분포되어 있는 경우에는 공중 통신국(500, 502) 간의 협력 통신 및 지상 단말(520, 522) 간의 협력 통신을 통하여 공중 통신국(500, 502)와 지상 단말(520, 522) 간의 통신을 가상 MIMO에 의하여 수행함으로써 통신 수율을 높일 수 있다.Referring to FIG. 5, when a plurality of
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 가상 MIMO를 위한 통신망의 구조를 도시한 도면인 도 6에서와 같이, 상호 통신 가능한 4개의 공중 통신국(600, 602, 604, 606)을 포함하는 공중 통신국군과 상호 통신 가능한 4개의 지상 단말(620, 622, 624, 626)을 포함하는 지상 단말군 사이의 무선 통신을 수행하고자 하는 경우, 가상 MIMO의 동작 과정은 다음과 같다. 이하에서는 공중 통신국(600, 602, 604, 606)은 각각 1개의 안테나를 가지며, 지상 단말(620, 622, 624, 626) 역시 1개의 안테나를 가지고 있는 경우에 대하여 설명하나, 하나 이상의 공중 통신국과 하나 이상의 지상 단말이 복수의 안테나를 갖는 송신 및 수신 안테나들의 임의의 조합이 고려될 수 있음은 당연하다. 또한, 이하에서는 공중 통신국이 송신 측이 되고 지상 단말이 수신 측이 되는 하향링크(downlink)를 우선적으로 고려하여 설명하나, 본 발명에서 제공하는 무선 통신 방법 및 장치는 상향링크(uplink)에 대하여도 마찬가지로 적용할 수 있음은 당연하다.For example, as shown in FIG. 6, which illustrates the structure of a communication network for virtual MIMO according to an embodiment of the present invention, public communication including four
도 6을 참조하면, 공중 통신국(600, 602, 604, 606) 중에는 공중 통신 국(600, 602, 604, 606) 간의 협력 통신을 제어하는 헤더 공중 통신국(600)이 있고, 지상 단말(620, 622, 624, 626) 중에는 지상 단말(620, 622, 624, 626) 간의 협력 통신을 제어하는 헤더 지상 단말(620)이 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 각각의 지상 단말(620, 622, 624, 626)과 각각의 공중 통신국(600, 602, 604, 606) 간에는 독립적인 채널이 있다.Referring to FIG. 6, among the
도 6을 참조하면, 위와 같은 경우 i번째 공중 통신국과 j번째 지상 단말 간의 채널 계수를 hji라 할 때, 공중 통신국(600, 602, 604, 606)을 포함하는 공중 통신국군과 지상 단말(620, 622, 624, 626)을 포함하는 지상 단말군 사이의 채널 행렬(channel matrix) H는 다음의 수학식 1로 표현할 수 있다.Referring to FIG. 6, when the channel coefficient between the i th public communication station and the j th ground terminal is h ji , the public communication station group and the
한편, i번째 공중 통신국과 지상 단말 간의 채널 벡터(channel vector) hi는 다음의 수학식 2와 같이 기재할 수 있다.Meanwhile, the channel vector h i between the i-th public communication station and the terrestrial terminal may be described as in Equation 2 below.
각각의 공중 통신국(600, 602, 604, 606)은 채널 벡터를 구할 수 있는데, 예컨대 i번째 공중 통신국은 파일럿 신호를 전송하여 각각의 지상 단말(620, 622, 624, 626)로부터 피드백(feedback)을 수신함으로써 채널 벡터 hi를 구할 수 있으며, 이와 같은 과정을 통하여 채널 행렬 H를 구할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 헤더 공중 통신국(600)을 제외한 나머지 공중 통신국(602, 604, 606)은 이와 같이 수집된 채널 벡터를 헤더 공중 통신국(600)에 전송하고, 헤더 공중 통신국(600)은 자신이 수집한 채널 벡터 h0와 다른 공중 통신국들(602, 604, 606)로부터 전송 받은 채널 벡터 h1, h2 및 h3로부터 채널 행렬 H를 구할 수 있게 된다.Each
상위 통신국(660)에서 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송하고자 하는 신호가 헤더 공중 통신국(600)에 도착하면, 헤더 공중 통신국(600)은 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송할 신호 s를 헤더 공중 통신국(600)을 제외한 나머지 공중 통신국(602, 604, 606) 모두에게 전송한다. 여기서, si는 i번째 공중 통신국이 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송할 데이터를 의미한다고 할 때, 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송할 신호 s는 다음의 수학식 3과 같이 기재할 수 있다.When the signal to be transmitted from the
지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송할 신호 s는 공중 통신국(600, 602, 604, 606)의 중계에 의하여 채널 행렬 H로 표현되는 통신 채널을 거쳐 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송된다.The signal s to be transmitted to the
이와 같은 경우, 공중 통신국(600, 602, 604, 606)은 프리코딩(precoding) 기법을 사용하여 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 신호를 전송할 수 있다. 이를 위하여, 예컨대 채널 행렬 H를 특이치 분해(singular value decomposition, SVD) 또는 이와 유사한 연산에 의하여 분해하여 획득한 프리코딩 행렬(precoding matrix) Ppre를 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송할 신호 s에 곱하여 채널 행렬 H로 표현되는 통신 채널을 통하여 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송할 수 있다. 공중 통신국(600, 602, 604, 606)과 지상 단말(620, 622, 624, 626) 간의 채널이 일정 시간 동안 변하지 않는다면, 그 시간 동안에는 선택된 프리코딩 행렬 Ppre를 데이터 전송에 계속 사용할 수 있다.In this case, the
한편, 앞서 언급한 바와 같이 헤더 공중 통신국(600)이 채널 행렬 H를 구한 경우, 헤더 공중 통신국(600)이 채널 행렬 H를 특이치 분해 또는 이와 유사한 연산에 의하여 분해함으로써 프리코딩 행렬 Ppre를 구할 수 있다. 나아가, 헤더 공중 통신국(600)은 획득한 프리코딩 행렬 Ppre를 헤더 공중 통신국(600)을 제외한 나머지 공중 통신국(602, 604, 606) 모두에게 전송할 수 있고, 각각의 공중 통신국(600, 602, 604, 606)은 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송할 신호 s에 프리코딩 행렬 Ppre를 곱하여 다음의 수학식 4와 같은 결과를 얻을 수 있다.On the other hand, as mentioned above, when the header
각각의 공중 통신국(600, 602, 604, 606)은 프리코딩된 신호를 동시에 전송하는데, 예컨대 i번째 공중 통신국은 xi를 전송한다. 한편, 공중 통신국(600, 602, 604, 606)이 전송하는 신호가 채널 행렬 H로 표현되는 통신 채널을 거치는 동안 발생하는 잡음을 n이라 할 때, j번째 지상 단말이 신호를 수신하면서 가해진 잡음을 nj라고 하면, n은 다음의 수학식 5와 같이 기재할 수 있다.Each
이와 같은 경우, j번째 전송 단말이 수신한 신호를 yi라고 할 때, 지상 단말(620, 622, 624, 626)이 수신한 신호 y는 다음의 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.In this case, when the signal received by the j th transmission terminal is y i , the signal y received by the
이 때, 지상 단말(620, 622, 624, 626)이 수신한 신호 y로부터 공중 통신국(600, 602, 604, 606)이 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송한 신호 s를 추정할 수 있다. 예컨대, 헤더 공중 통신국(600)이 채널 행렬 H를 구한 후 다음의 수학식 7과 같이 채널 행렬 H에 대하여 특이치 분해를 한 경우, 이하에서와 같이 신호 s를 추정할 수 있다.At this time, the signal s transmitted by the
여기서, S는 H의 특이치 행렬(singular value matrix)이다. 이와 같은 경우, 각각의 공중 통신국(600, 602, 604, 606)이 프리코딩 행렬을 Ppre=V로 놓고 프리코딩한 신호를 전송한다. 각각의 지상 단말(620, 622, 624, 626)은 공중 통신국(600, 602, 604, 606)이 전송한 신호를 수신하고, 헤더 지상 단말(620)을 제외한 나머지 지상 단말(622, 624, 626)은 수신한 신호를 헤더 지상 단말(620)에게 전송한다. 헤더 지상 단말(620)은 자신이 수신한 신호 y0 및 다른 지상 단말(622, 624, 626)로부터 전송 받은 신호 y1, y2 및 y3로부터 y를 획득할 수 있다. 헤더 지상 단말(620)은 위 수학식 7로부터 얻을 수 있는 행렬 U에 기반하여 포스트코딩(postcoding) 행렬을 Ppost=UH로 설정한 후, 지상 단말(620, 622, 624, 626)이 수신한 신호 y에 포스트코딩 행렬 Ppost를 곱함으로써 공중 통신국(600, 602, 604, 606)이 지상 단말(620, 622, 624, 626)에게 전송한 신호 s의 추정치를 얻을 수 있다. 이 때, 포스트코딩 행렬 Ppost는 헤더 지상 단말(620)이 헤더 공중 통신국(600)으로부터 전송 받아 획득할 수도 있고, 지상 단말(620, 622, 624, 626)로부터 채널 행렬 H를 수집하여 획득할 수도 있다.Where S is a singular value matrix of H. In this case, each
또 다른 예에 따르면, 헤더 공중 통신국(600)이 구한 채널 행렬 H의 역행렬 H-1이 존재하는 경우, 각각의 공중 통신국(600, 602, 604, 606)이 프리코딩 행렬을 Ppre=H-1로 놓고 프리코딩한 신호를 전송한다. 각각의 지상 단말(620, 622, 624, 626)은 공중 통신국들(600, 602, 604, 606)이 전송한 신호를 수신하는데, 위 수학식 6을 참조하면 y=s+n이 되는바, 각각의 지상 단말(620, 622, 624, 626)이 전송 받은 신호 y0, y1, y2 및 y3로부터 바로 s0, s1, s2 및 s3를 추정할 수 있다. 예를 들어, 지상 단말(620, 622, 624, 626) 간의 협력 통신이 불가능한 경우에는 위와 같이 각각의 공중 통신국(600, 602, 604, 606)이 프리코딩 행렬을 Ppre=H-1로 놓고 프리코딩한 신호를 전송하는 기법을 사용할 수 있다.According to another example, when there is an inverse matrix H −1 of the channel matrix H obtained by the header
한편, 도 5에서와 같이 복수의 지상 단말들이 상호 통신 가능 영역에 밀집되어 있는 경우라도, 지상 단말 간의 협력 통신이 곤란하거나, 아니면 공중 통신국 간의 협력 통신이 어려운 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 가상 MIMO의 운용 방식의 부분집합이라고 할 수 있는 가상 다중 입력 단일 출력(Multiple Input Single Output, MISO)을 사용하여 복수의 공중 통신국에서 각각의 지상 단말로 신호를 전 송하거나, 아니면 가상 단일 입력 다중 출력(Single Input Multiple Output, SIMO)을 사용하여 각각의 공중 통신국에서 복수의 지상 단말로 신호를 전송할 수 있다.On the other hand, even when a plurality of terrestrial terminals are concentrated in the mutually communicable area as shown in FIG. 5, cooperative communication between the ground terminals may be difficult or cooperative communication between public communication stations may be difficult. In such a case, a signal is transmitted from a plurality of public communication stations to each terrestrial terminal by using a virtual multiple input single output (MISO), which is a subset of the operation method of virtual MIMO, or A signal may be transmitted from each public telecommunication station to a plurality of terrestrial terminals using a virtual single input multiple output (SIMO).
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 복수의 공중 통신국 간의 협력 통신을 통하여 지상 단말과 가상 MISO를 이용하여 통신을 수행하는 경우를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a case where communication is performed using a ground terminal and a virtual MISO through cooperative communication between a plurality of public communication stations according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 복수의 지상 단말이 상대적으로 좁은 지역에 분포되어 있으나 복수의 지상 단말 간 협력 통신은 곤란한 반면에 복수의 공중 통신국(700, 702) 간 협력 통신은 가능한 경우, 가상 MISO 기술을 통하여 통신 수율을 높일 수 있다. 복수의 지상 단말 간에는 협력 통신이 수행되지 않는바, 지상 단말 상호 간에는 서로 간섭하지 않는 직교 통신 자원을 사용할 수 있다. 예컨대, 복수의 공중 통신국(700, 702)이 하나의 지상 단말(720)을 지원하는 방식으로 시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access)을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 7, if a plurality of terrestrial terminals are distributed in a relatively narrow area, but cooperative communication between a plurality of terrestrial terminals is difficult, while cooperative communication between a plurality of
한편, 가상 MISO 방식을 사용하는 경우, 위 수학식 1에서 채널 행렬 H는 다중 송신 안테나에서의 채널 벡터인 1×4의 벡터 h로 대체하면 된다. 또한, 위 수학식 7에서 행렬 U는 스칼라(scalar) 값으로 1이 되는바, 지상 단말(620, 622, 624, 626) 측에서 별도로 포스트코딩 과정을 수행하는 것은 불필요하게 된다.Meanwhile, in the case of using the virtual MISO method, the channel matrix H in Equation 1 may be replaced with a vector h of 1x4, which is a channel vector in the multiplexed antenna. In addition, since the matrix U becomes 1 as a scalar value in Equation 7, it is not necessary to separately perform a postcoding process on the
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 복수의 지상 단말 간의 협력 통신을 통하여 공중 통신국과 가상 SIMO를 이용하여 통신을 수행하는 경우를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a case where communication is performed using a public SIM and a virtual SIMO through cooperative communication between a plurality of terrestrial terminals according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 복수의 공중 통신국이 서로 근접한 거리에 배치되어 있으나 복수의 공중 통신국 간 협력 통신이 어려운 반면에 복수의 지상 단말(820, 822) 간 협력 통신은 가능한 경우, 가상 MISO 기술을 사용할 수 있다. 이와 같은 경우, 하나의 공중 통신국(800)이 전송한 신호를 복수의 지상 단말(820, 822)이 각각 독립적인 채널을 통해 수신하되, 지상 단말(820, 822) 간의 협력을 통하여 다중화 이득을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 8, when a plurality of public communication stations are arranged in close proximity to each other but cooperative communication between a plurality of public communication stations is difficult, while cooperative communication between a plurality of
한편, 가상 SIMO 방식을 사용하는 경우, 위 수학식 1에서 채널 행렬 H는 다중 수신 안테나에서의 채널 벡터인 4×1의 벡터 h로 대체하면 된다. 또한, 위 수학식 7에서 행렬 V는 스칼라 값으로 1이 되는바, 공중 통신국(600, 602, 604, 606) 측에서의 프리코딩 과정은 불필요하게 된다.Meanwhile, in the case of using the virtual SIMO method, the channel matrix H in Equation 1 may be replaced with a vector h of 4 × 1 which is a channel vector of the multiple reception antenna. In addition, since the matrix V becomes 1 as a scalar value in Equation 7, the precoding process on the side of the
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신의 과정을 도시한 플로우차트이다.9 is a flowchart illustrating a process of wireless communication between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 먼저 복수의 지상 단말의 위치를 획득한다(S900).Referring to FIG. 9, first, locations of a plurality of terrestrial terminals are obtained (S900).
다음으로, 획득된 복수의 지상 단말의 위치에 기반하여 복수의 지상 단말 전부를 커버하는 데에 필요한 공중 통신국 수의 최소값을 산출한다(S910). 예컨대, 지상 무선 통신망을 구성하는 지상 단말의 개수가 NMS이고 단위 면적 당 지상 단말의 개수가 DMS이며 배치 가능한 공중 통신국의 최대 통신 가능 영역이 반지름 R인 원의 면적인 πR2인 경우, 위 최소값은 으로 결정할 수 있다.Next, the minimum value of the number of public communication stations required to cover all of the plurality of terrestrial terminals is calculated based on the obtained positions of the plurality of terrestrial terminals (S910). For example, when the number of terrestrial terminals constituting the terrestrial wireless communication network is N MS , the number of terrestrial terminals per unit area is D MS, and the maximum communication area of the deployable public communication station is πR 2 , the area of a circle having a radius R. The minimum value is Can be determined.
이어서, 앞서 산출한 최소값과 배치 가능한 공중 통신국의 총수를 비교한다(S920). 이를 통하여, 배치 가능한 복수의 공중 통신국으로 복수의 지상 단말을 충분히 커버할 수 있을 정도로 지상 단말가 고밀도로 분포되어 있는지, 아니면 복수의 공중 통신국을 되도록 분산시켜 배치시킬 필요가 있을 정도로 지상 단말의 분 포가 저밀도인지를 구분할 수 있고, 그에 따라 공중 통신국의 위치를 결정할 수 있다.Next, the minimum value calculated previously is compared with the total number of public communication stations which can be arranged (S920). As a result, the distribution of terrestrial terminals is low enough that the terrestrial terminals are distributed at a high density enough to cover the plurality of terrestrial terminals with a plurality of public communication stations that can be arranged, or that the plurality of public communication stations need to be distributed and arranged as much as possible. Awareness can be distinguished and, accordingly, the location of the public telecommunications station can be determined.
만일 위 최소값보다 배치 가능한 공중 통신국의 총수가 큰 경우, 배치 가능한 공중 통신국으로 충분히 복수의 지상 단말 전부를 커버할 수 있는바, 공중 통신국 각각이 복수의 지상 단말 중 일부 또는 전부를 커버하도록 셀을 형성하되, 이와 같이 형성된 셀 중 적어도 하나에서는 두 개 이상의 공중 통신국을 포함하는 공중 통신국군이 두 개 이상의 지상 단말을 포함하는 지상 단말군을 공통적으로 커버하도록 공중 통신국 각각의 위치를 결정한다(S930). 예컨대, 위 최소값 또는 위 최소값보다 크고 배치 가능한 공중 통신국의 총수보다 작은 수에 해당하는 만큼의 셀을 형성하고 각 셀에 대하여 적어도 하나의 공중 통신국을 배치시킴으로써 복수의 지상 단말 전부를 커버할 수 있다. 이와 같은 경우, 필요한 통신 품질이 높은 지상 단말들이 위치한 셀에 대하여 우선적으로 다수의 공중 통신국을 배치시킴으로써, 요구되는 통신 성능을 최대한 제공하면서 복수의 지상 단말을 모두 커버할 수 있다.If the total number of public communication stations that can be deployed is larger than the minimum value above, the deployable public communication stations can cover all of the plurality of terrestrial terminals sufficiently, and the cells are formed so that each of the public communication stations covers some or all of the plurality of terrestrial terminals. However, in at least one of the cells thus formed, the location of each of the public communication stations is determined so that the public communication station group including two or more public communication stations covers the ground terminal group including two or more ground terminals in common (S930). For example, it is possible to cover all of the plurality of terrestrial terminals by forming as many cells as the minimum value or the number larger than the minimum value and smaller than the total number of deployable public communication stations and arranging at least one public communication station for each cell. In such a case, by arranging a plurality of public communication stations in preference to cells in which the ground terminals having high required communication quality are located, it is possible to cover all of the plurality of ground terminals while providing maximum required communication performance.
두 개 이상의 공중 통신국을 포함하는 공중 통신국군이 두 개 이상의 지상 단말을 포함하는 지상 단말군을 공통적으로 커버하는 경우에는 가상 MIMO를 이용하여 공중 통신국군과 지상 단말군 간의 통신이 수행될 수 있도록 채널 행렬을 설정한다(S940). 특히, 공중 통신국군에 포함된 공중 통신국들 상호간에 협력 통신이 가능하고 지상 단말군에 포함된 지상 단말들 상호간에 협력 통신이 가능한 경우, 가상 MIMO를 이용한 통신을 통하여 필요한 통신 성능을 최대한 제공할 수 있다. 한 편, 지상 단말군에 포함된 지상 단말 간의 협력 통신이 곤란한 경우에는 가상 MISO를 사용할 수 있고, 공중 통신국군에 포함된 공중 통신국 간의 협력 통신이 곤란한 경우에는 가상 SIMO를 사용할 수 있다.If a public telecommunication station group including two or more public telecommunication stations commonly covers a ground terminal group including two or more ground terminals, a channel may be used for communication between the public telecommunication station group and the ground terminal group using virtual MIMO. A matrix is set (S940). In particular, when cooperative communication is possible between the public communication stations included in the public communication station group and the cooperative communication is possible between the ground terminals included in the ground terminal group, communication performance using virtual MIMO can provide the necessary communication performance to the maximum. have. On the other hand, when cooperative communication between the terrestrial terminals included in the terrestrial terminal group is difficult, the virtual MISO can be used, and when the cooperative communication between the public communication stations included in the public communication station group is difficult, a virtual SIMO can be used.
만일 위 최소값이 배치 가능한 공중 통신국의 총수보다 큰 경우, 배치 가능한 공중 통신국만으로는 충분히 지원하기 힘든 넓은 영역에 지상 단말이 분포되어 있는바, 복수의 공중 통신국이 분산 배치되도록 공중 통신국 각각의 위치를 결정한다(S950). 위 지상 무선 통신망의 영역을 전부 커버하기 위해서 공중 통신국의 통신 가능 영역을 넓힐 필요가 있는 경우에는, 예를 들어 공중 통신국의 고도를 낮추거나 공중 통신국에서 전송되는 신호의 강도를 증가시킬 수 있다.If the above minimum value is larger than the total number of deployable public communication stations, the terrestrial terminals are distributed in a large area that cannot be sufficiently supported by the deployable public communication stations alone. (S950). If it is necessary to widen the coverage area of the public communication station in order to cover the entire area of the terrestrial wireless communication network, for example, it is possible to lower the altitude of the public communication station or increase the strength of the signal transmitted from the public communication station.
이후, 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신이 수행된다(S960).Thereafter, wireless communication is performed between the plurality of public communication stations and the plurality of terrestrial terminals (S960).
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독할 수 있는 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 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 수행하 도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic-optical media such as floppy disks. This includes hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media and ROM, RAM, and flash memory. The medium may be a transmission medium such as an optical or metal line, a wave guide, or the like, including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure, or the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것으로 이해해서는 안 된다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that. Therefore, the embodiments described above are illustrative in all respects and should not be understood as limiting.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.1A and 1B are diagrams schematically illustrating a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 지상 단말의 분포에 따라 공중 통신국을 배치한 결과를 도시한 도면이다.2A and 2B illustrate a result of disposing a public communication station according to a distribution of terrestrial terminals in a wireless communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 지상 단말의 분포가 고밀도인 경우에 공중 통신국을 배치한 결과를 도시한 도면이다.3 is a view showing a result of arranging a public communication station when the distribution of the terrestrial terminal in the wireless communication system according to an embodiment of the present invention is high density.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 공중 통신국과 지상 단말 사이의 채널을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a channel between a public communication station and a terrestrial terminal in a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간 가상 MIMO를 이용한 통신을 수행하는 경우를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a case of performing communication using virtual MIMO between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가상 MIMO를 위한 통신망의 구조를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a structure of a communication network for virtual MIMO according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 복수의 공중 통신국 간의 협력 통신을 통하여 지상 단말과 가상 MISO를 이용하여 통신을 수행하는 경우를 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a case where communication is performed using a ground terminal and a virtual MISO through cooperative communication between a plurality of public communication stations according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 복수의 지상 단말 간의 협력 통신을 통하여 공중 통신국과 가상 SIMO를 이용하여 통신을 수행하는 경우를 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating a case where communication is performed using a public SIM and a virtual SIMO through cooperative communication between a plurality of terrestrial terminals according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 복수의 공중 통신국과 복수의 지상 단말 간의 무선 통신의 과정을 도시한 플로우차트이다.9 is a flowchart illustrating a process of wireless communication between a plurality of public communication stations and a plurality of terrestrial terminals according to an embodiment of the present invention.
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