KR101229122B1 - 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법에 관한 것으로, 전파 특성 예측을 위한 실험적 전파 모델의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 정확한 전파 예측이 가능한 이론적 모델인 3차원 광선 추적법을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하기 위한, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법을 제공하고자 한다.

이를 위하여, 본 발명은, 실험적 전파 모델의 보정 방법에 있어서, 기준 지점을 중심으로 일정한 반경 이내의 지점에 대하여 3차원 광선 추적법을 이용하여 전파 경로 손실을 추정하는 전파 경로 손실 추정 단계; 상기 반경의 원주를 따라 경로 손실 보정값을 추출하는 경로 손실 보정값 추출 단계; 및 상기 추출한 경로 손실 보정값을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하는 실험적 전파 모델 보정 단계를 포함한다.

3차원 광선 추적법, 전파 경로 손실 추정, 실험적 전파 모델, 전파 모델 보정

Description

3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법{Method for tuning empirical propagation model based on 3D ray tracing}

도 1a 및 도 1b는 본 발명이 적용되는 전파 경로 손실 추정 시스템의 일실시예 구성도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법에 대한 일실시예 설명도,

도 3은 본 발명에 따른 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 컴퓨터 12 : 키보드

13 : 마우스 14 : 프린터

15 : 중앙처리장치 16 : 주기억장치

17 : 보조기억장치 18 : 주변장치

본 발명은 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전파 특성 예측을 위한 실험적 전파 모델의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 정확한 전파 예측이 가능한 이론적 모델인 3차원 광선 추적법을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하기 위한, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 이용되는 3차원 광선 추적법은 마이크로셀 및 피코셀의 기지국 근처에서 전파 경로 손실을 예측하기 위하여 지면과 건물을 유전체로 간주하여 기하회절이론(GTD : Geometrical Theory of Diffraction)을 적용하여 반사파 및 회절파가 진행하는 경로를 찾아 전파 경로 손실을 예측하는 기법을 말한다.

종래에는 매크로셀에서의 전파 경로 손실 추정을 위해서 하타(Hata) 모델, “COST231 모델” 등의 실험적 모델이 널리 사용되고 있다. 그런데, 실험적 모델을 실제 무선망 설계에 사용하기 위해서는 측정치와의 비교를 통한 보정 작업이 반드시 필요하다. 여기서, 보정 작업은 측정 데이터를 근거로 하여 선형 회귀법 등의 방법으로 전파 모델의 계수를 수정하는 것이다.

그런데, 측정치를 기반으로 한 보정 작업은 전파 모델의 평균적인 정확도를 향상시킬 수는 있으나, 국소 지역의 건물 및 지형 정보를 반영할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 최근에는 기하 광학에서의 회절 이론에 근거한 3차원 광선 추적법을 이용하여 밀집 도심 및 실내에서의 전파 환경을 기술하기 위한 노력이 활발하게 이루어지고 있으며, 그 정확성이 여러 논문에서 입증되었다.

따라서 현재에는 전파 특성 예측을 위한 실험적 전파 모델의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 정확한 전파 예측이 가능한 이론적 모델인 3차원 광선 추적법을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하고 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 전파 특성 예측을 위한 실험적 전파 모델의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 정확한 전파 예측이 가능한 이론적 모델인 3차원 광선 추적법을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하기 위한, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 3차원 광선 추적법을 사용하여 실험적 전파 모델을 보정함으로써, 기지국이 위치한 지역의 건물 및 지형 정보를 효과적으로 반영할 수 있는, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 전파 경로 손실 추정 시스템에서의 실험적 전파 모델의 보정 방법에 있어서, 기준 지점을 중심으로 일정한 반경 이내의 지점에 대하여 3차원 광선 추적법을 이용하여 전파 경로 손실을 추정하는 전파 경로 손실 추정 단계; 상기 반경의 원주를 따라 경로 손실 보정값을 추출하는 경로 손실 보정값 추출 단계; 및 상기 추출한 경로 손실 보정값을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하는 실험적 전파 모델 보정 단계를 포함한다.

삭제

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명이 적용되는 전파 경로 손실 추정 시스템의 일실시예 구성도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전파 경로 손실 추정 시스템은, 본 발명에 필요한 연산을 수행하는 컴퓨터(11), 기지국의 위치 및 전력 등을 입력하기 위한 입력장치인 키보드(12)와 마우스(13), 및 연산 결과를 출력하기 위한 출력장치인 프린터(14)를 포함한다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 전파 경로 손실 추정 시스템의 컴퓨터(11)는, 중앙처리장치(15)와, 상기 중앙처리장치(15)에 연결된 주기억장치(16)와, 상기 주기억장치(16)에 연결된 보조기억장치(17)와, 상기 주기억장치(16)에 연결된 주변장치(18)를 구비한다.

이처럼, 본 발명이 적용되는 전파 경로 손실 추정 시스템은, 컴퓨터의 전체 동작을 제어하고 관리하는 중앙처리장치(15), 상기 중앙처리장치(15)에서 수행되는 프로그램을 저장하고 작업 수행 중에 이용되는 또는 작업 수행 중에 발생되는 각종 데이터를 저장하는 주기억장치(16)와 보조기억장치(17), 및 사용자와의 데이터 입/ 출력을 위한 입/출력 장치(12 내지 14)와 통신 인터페이스 등을 위한 주변장치(18)를 포함한다.

그리고 상기 보조기억장치(17)는 대량의 데이터를 저장하는 역할을 하며, 상기 입/출력 장치(12 내지 14)는 일반적인 키보드(12), 마우스(13), 디스플레이 장치, 및 프린터(14) 등을 포함한다.

그러나 상기한 바와 같은 구성을 갖는 컴퓨터 하드웨어 환경은 당해 분야에서 이미 주지된 기술에 지나지 아니하므로 여기에서는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기와 같은 하드웨어 시스템의 주기억장치(16)에는 정확한 전파 예측이 가능한 이론적 모델인 3차원 광선 추적법을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하는 알고리즘이 저장되어 있으며, 상기 중앙처리장치(15)의 제어에 따라 수행된다.

본 발명에서 이루고자 하는 알고리즘, 즉 3차원 광선 추적법을 사용하여 실험적 전파 모델을 보정하는 알고리즘은, 기지국을 중심으로 일정한 반경 내에서 3차원 광선 추적법을 이용하여 전파 경로 손실을 추정하고, 상기 반경의 원주를 따라 경로 손실 보정값을 추출하며, 상기 추출한 경로 손실 보정값을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하는 알고리즘이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법에 대한 일실시예 설명도이다.

일반적으로 무선 통신망 설계 시 실험적 전파 모델의 보정 작업은 기지국 커버리지의 정확한 예측을 위해 필수적인 작업이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 기지국을 중심으로 반경 R1 내부에 해당하는 지역에서는 3차원 광선 추적법을 사용하여 전파 경로 손실을 계산한다. 그리고 반경 R1 상의 경로 손실값(PL)을 일정한 각도(θ)로 추출한 값(P1)과 그 지점에서 실험적 전파 모델로 계산한 경로 손실값(P2)의 차(P1-P2 : 경로 손실 보정값이라 함)를 일정 각도 간격으로 계산한다. 그리고 R1<r<R2인 지역에서는 실험적 전파 모델의 경로 손실값에 각각의 각도에 해당하는 경로 손실 보정값(P1-P2)을 더하여 줌으로써 실험적 전파 모델을 보정할 수 있다.

그리고 만약 반경 R1인 지점에 건물이 위치하는 등의 원인으로 인해서 3차원 광선 추적법을 이용한 경로 손실값이 없을 경우에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 그 이전 지점(이전 각도)의 경로 손실값을 이용하여 계산한다. 즉, x1 지점에 경로 손실값이 없을 경우에는 이전 지점인 x2 지점의 경로 손실값을 이용하여 계산한다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, 기지국(기준 지점)을 중심으로 일정한 반경 이내의 지점에 대하여 3차원 광선 추적법을 이용하여 전파 경로 손실을 추정한다. 즉, 기지국을 중심으로 반경 R1 내부에 해당하는 지역에 대해서는 3차원 광선 추적법을 사용하여 전파 경로 손실을 계산한다(31).

이후, 상기 반경의 원주를 따라 경로 손실 보정값을 추출한다. 즉, 반경 R1 상의 경로 손실값(PL)을 일정한 각도(θ)로 추출한 값(P1)과 그 지점에서 실험적 전파 모델로 계산한 경로 손실값(P2)의 차(P1-P2)들을 계산하여 해당 각도의 경로 손실 보정값으로 설정한다(32).

이후, 상기 추출한 경로 손실 보정값을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정한다. 좀더 구체적으로 살펴보면, 상기 반경 밖의 지점에 대하여 상기 추출한 경로 손실 보정값을 이용하여 실험적 전파 모델의 전파 손실값을 보정한다. 즉, R1<r<R2인 지역에 대해서는 각 실험적 전파 모델의 경로 손실값에 각각의 각도에 해당하는 경로 손실 보정값(P1-P2)을 더하여 줌으로써 실험적 전파 모델의 전파 손실값을 보정할 수 있다(33).

이때, 실험적 전파 모델의 경로 손실 보정값은 일정한 각도(θ) 간격으로 상기 반경의 원주를 따라 계산되어, 해당 각도의 다음 반경에 반영된다고 가정한다. 그리고 상기 R2는 일예로 해당 기지국의 전파 도달 거리로 하거나, 해당 기지국 전파의 유효 도달 거리(단말기에서 수신 가능한 신호 세기로 전파가 도달될 수 있는 거리)로 할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 정확한 전파 예측이 가능한 이론적 모델인 3차원 광선 추적법을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정함으로써, 전파 특성 예측을 위한 실험적 전파 모델의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 3차원 광선 추적법을 사용하여 실험적 전파 모델을 보정함으로써, 기지국이 위치한 지역의 건물 및 지형 정보를 효과적으로 반영할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 무선망 설계 시스템 등에서 일관성 있게 전체 영역을 분석할 수 있으며, 정확한 전파 해석을 통해 망 구축 시의 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 전파 경로 손실 추정 시스템에서의 실험적 전파 모델의 보정 방법에 있어서,

   기준 지점을 중심으로 일정한 반경 이내의 지점에 대하여 3차원 광선 추적법을 이용하여 전파 경로 손실을 추정하는 전파 경로 손실 추정 단계;

   상기 반경의 원주를 따라 경로 손실 보정값을 추출하는 경로 손실 보정값 추출 단계; 및

   상기 추출한 경로 손실 보정값을 이용하여 실험적 전파 모델을 보정하는 실험적 전파 모델 보정 단계

   를 포함하는 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 경로 손실 보정값 추출 단계는,

   상기 반경 상의 경로 손실값을 일정한 각도로 추출한 값(P1)과 그 지점에서 실험적 전파 모델로 계산한 경로 손실값(P2)의 차(P1-P2)들을 계산하여 해당 각도의 경로 손실 보정값으로 설정하는, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 경로 손실 보정값 추출 단계는,

   특정한 각도에서 3차원 광선 추적법을 이용한 경로 손실값이 없을 경우에 이전 각도의 경로 손실값을 이용하는, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 실험적 전파 모델 보정 단계는,

   상기 반경 밖의 지점에 대하여, 상기 경로 손실 보정값 추출 단계에서 추출한 경로 손실 보정값을 이용하여 실험적 전파 모델의 전파 손실값을 보정하는, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 실험적 전파 모델 보정 단계는,

   상기 반경 밖의 지점에 대하여, 실험적 전파 모델의 경로 손실값에 해당 각도의 경로 손실 보정값(P1-P2)을 더하여 실험적 전파 모델의 전파 손실값을 보정하는, 3차원 광선 추적법을 이용한 실험적 전파 모델의 보정 방법.
6. 삭제

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