KR101260520B1 - 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법 및 그를 이용한전파 특성 예측 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법과 그를 이용한 전파 특성 예측 방법에 관한 것으로, 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적 방법과 상기 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적법을 사용하여 무선 통신에서 전자파의 전파 특성을 정밀하게 예측하기 위한 전파 특성 예측 방법을 제공하고자 한다.

이를 위하여, 본 발명은, 전파 특성 예측 방법에 있어서, 3차원 광선 추적법을 위하여 필요한 기본 데이터를 입력받는 입력 단계; 건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성하는 삼각형 셀 생성 단계; 상기 생성한 삼각형 셀 중에서 송신 안테나에서 보이는 삼각형 셀을 찾는 단계; 상기 찾은 각 삼각형 셀에 대해 반사에 의한 반사 레이 튜브(reflect ray tube)와 회절에 의한 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는 레이 튜브 생성 단계; 상기 반사 레이 튜브의 꼭지점 및 상기 회절 레이 튜브의 모서리를 이용하여 새로운 레이 튜브(ray tube)를 생성하여 상기 반사 레이 튜브 및 상기 회절 레이 튜브에 연결하는 레이 튜브 연결 단계; 기 설정한 횟수만큼 상기 레이 튜브 생성 단계 및 상기 레이 튜브 연결 단계를 반복 수행하여 전파 경로를 형성하는 단계; 및 상기 형성한 전파 경로에 대하여 전파 특성을 계산하는 전파 특성 계산 단계를 포함한다.

3차원 광선 추적법, 삼각형 셀, 레이 튜브(ray tube) 생성, 전파 특성 예측

Description

삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법 및 그를 이용한 전파 특성 예측 방법{3D ray tracing method using triangular cells and method for predicting propagation characteristics using that}

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

도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 지면과 건물면을 삼각형으로 분할하는 방법에 대한 일실시예 설명도,

도 3은 본 발명에 따른 건물면에 의한 반사 레이 튜브(reflect ray tube)를 생성하는 방식에 대한 일실시예 설명도,

도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 건물면의 모서리에 의한 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는 방식에 대한 일실시예 설명도,

도 5는 본 발명에 따른 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법 및 그를 이용한 전파 특성 예측 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 추적 방법과 그를 이용한 전파 특성 예측 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적 방법과 상기 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적법을 사용하여 무선 통신에서 전자파의 전파 특성을 정밀하게 예측하기 위한 전파 특성 예측 방법에 관한 것이다.

무선 통신망을 구축하기 위해 기지국 등의 기반 시설과 휴대 전화, 무선 랜 등의 무선 기기를 설계하기 위해서는 반드시 전파 모델 등과 같은 정보가 필요하다. 이러한 중요한 정보를 얻기 위해 기존에 사용하던 방법은 크게 다음의 두 가지로 나눌 수 있다.

하나의 방법은 다수의 실제 측정 결과에 의해 축적된 정보를 이용하여 통계적인 모델을 만들어서 이용하는 방법이고, 다른 하나의 방법은 건물 정보를 바탕으 로 하여 컴퓨터로 전파의 경로를 계산하여 전파 모델을 얻는 방법이다.

이러한 두 방법 중에, 상기 통계적인 방법에 의한 전파 모델은 예측 값을 얻기 쉬운 반면에, 실제 지형과 건물의 분포가 고려되지 않았기 때문에 정확한 예측을 하기 힘든 단점이 있다.

반면에, 상기 컴퓨터에 의한 예측 방법은 실제 건물 데이터를 이용하여, 가능한 전파 경로를 모두 계산하여 결과를 얻기 때문에, 매우 정확한 전파 모델을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그러나 모든 가능한 전파의 경로를 찾기가 쉽지 않고, 찾는 방법에 따라 매우 오랜 시간이 걸리는 경우도 있다는 단점이 있다.

한편, 상기 컴퓨터에 의한 예측 방법은 전파 경로를 추적하는 방법에 따라 다시 다음의 두 가지로 나눌 수 있다.

첫 번째 방법은 송신 안테나의 위치에서 모든 방향으로 반 무한 직선을 생성하여 직선이 건물면과 만나는 지점을 확인하는 방법이다. 실제 전파 현상과 엄밀하게 동일한 것은 아니지만, 직선을 이용하는 이유는 건물면의 면적이 해당 전파의 파장에 비해 매우 큰 경우, 회절에 의한 영향을 받는 영역이 상대적으로 협소하여 무시할 수 있기 때문이다. 건물면과 송신 안테나에서 방사된 전파가 만나면 건물면과 직선의 각도에 따라 반사파에 해당하는 직선을 만들 수 있고, 이렇게 생성된 직선이 다시 건물면과 만나는지를 검사하는 방식으로 계속 진행하면서, 전파 모델의 측정점에 해당하는 지점을 지나는지를 검사한다. 만약, 전파의 경로에 측정점이 포함되면, 송신점으로부터 측정점까지의 거리에 의한 전파의 감쇄, 벽면 반사에 의한 감쇄 등과 같은 전파 특성을 계산하여 예측 결과를 구한다. 이러한 방식으로 실제 전파 모델을 계산하는 경우에는 무한 직선의 개수에 따라 정확도가 달라진다. 즉, 많은 무한 직선을 사용할수록 전파 모델의 정확도는 향상되지만, 전파 모델을 계산하는데 더 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

두 번째 방법은 상기 첫 번째 방법의 문제점을 개선한 것으로서, 송신 안테나에서 보이는 건물면에 1개의 직선만을 방사하여 반사된 직선으로 생성되는 레이 튜브(ray tube)를 형성하는 방법이다. 여기서, 레이 튜브(ray tube)란 다수의 레이(ray)의 묶음으로, 같은 레이 튜브(ray tube) 내의 모든 레이는 같은 전파 경로 값을 가진다.

기존의 3차원 레이 튜브(ray tube)를 이용한 전파 모델은 3차원 건물 정보로부터 전파의 반사와 회절에 의해 가능한 경로를 튜브(tube) 형태로 찾아서 컴퓨터 기억장치에 기억시켜 놓은 후에, 전파 특성을 알고자 하는 위치에서, 해당 지점을 포함하는 튜브(tube)만을 골라서 전기장을 계산하는 방식이었다. 이러한 기존 방식에서는 레이 튜브(ray tube) 생성을 위해서 가시점(line of sight)에 있는 반사면, 회절 모서리를 찾아서 각각으로부터 새로운 레이 튜브(ray tube)를 만든다.

이때, 기존 방식은 반사면에 해당하는 건물면 또는 지면의 형태가 복잡해지거나 커지면, 그에 따라 해당 면을 포함하는 레이 튜브(ray tube)에서 새로운 레이 튜브(ray tube)를 찾아가는 과정이 복잡해지는 단점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적법을 사용하여 무선 통신에서 전자파의 전파 특성을 정밀하게 예측하기 위한 전파 특성 예측 방법을 제공하는데 다른 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, 3차원 광선 추적 방법에 있어서, 3차원 광선 추적법을 위하여 필요한 기본 데이터를 입력받는 입력 단계; 건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성하는 삼각형 셀 생성 단계; 상기 생성한 삼각형 셀 중에서 송신 안테나에서 보이는 삼각형 셀을 찾는 단계; 상기 찾은 각 삼각형 셀에 대해 반사에 의한 반사 레이 튜브(reflect ray tube)와 회절에 의한 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는 레이 튜브 생성 단계; 상기 반사 레이 튜브의 꼭지점 및 상기 회절 레이 튜브의 모서리를 이용하여 새로운 레이 튜브(ray tube)를 생성하여 상기 반사 레이 튜브 및 상기 회절 레이 튜브에 연결하는 레이 튜브 연결 단계; 및 기 설정한 횟수만큼 상기 레이 튜브 생성 단계 및 상기 레이 튜브 연결 단계를 반복 수행하여 전파 경로를 형성하는 단계를 포함한다.

삭제

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 전파 특성 예측 방법에 있어서, 3차원 광선 추적법을 위하여 필요한 기본 데이터를 입력받는 입력 단계; 건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성하는 삼각형 셀 생성 단계; 상기 생성한 삼각형 셀 중에서 송신 안테나에서 보이는 삼각형 셀을 찾는 단계; 상기 찾은 각 삼각형 셀에 대해 반사에 의한 반사 레이 튜브(reflect ray tube)와 회절에 의한 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는 레이 튜브 생성 단계; 상기 반사 레이 튜브의 꼭지점 및 상기 회절 레이 튜브의 모서리를 이용하여 새로운 레이 튜브(ray tube)를 생성하여 상기 반사 레이 튜브 및 상기 회절 레이 튜브에 연결하는 레이 튜브 연결 단계; 기 설정한 횟수만큼 상기 레이 튜브 생성 단계 및 상기 레이 튜브 연결 단계를 반복 수행하여 전파 경로를 형성하는 단계; 및 상기 형성한 전파 경로에 대하여 전파 특성을 계산하는 전파 특성 계산 단계를 포함한다.

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삭제

삭제

이처럼, 본 발명은 건물면과 지면을 삼각형으로 분해(분할)하여 삼각형에 대한 계산만을 수행하면 되도록 한다. 삼각형을 기본 셀(cell)로 하여 계산하는 경우의 장점은 지면에 굴곡이 있는 경우에도 용이하게 전파 모델을 만드는 것이 가능하고, 세밀한 전파 특성 계산이 가능하다. 또한, 레이 튜브(ray tube)의 형태가 삼각형을 기본으로 하고 있기 때문에, 다른 기존의 레이 튜브(ray tube) 방식과 달리 레이 튜브(ray tube) 내에 포함되어 있는 건물면의 개수가 적어져서 검색이 훨씬 빨라진다는 장점이 있다.

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), 3차원 건물 정보, 해발 고도, 송신 안테나 위치, 및 송신 안테나 특성 등의 정보를 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 생 략하기로 한다. 다만, 상기와 같은 하드웨어 시스템의 주기억장치(16)에는 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적 알고리즘이나, 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적법을 사용하여 무선 통신에서 전자파의 전파 특성을 정밀하게 예측하는 전파 특성 예측 알고리즘이 저장되어 있으며, 상기 중앙처리장치(15)의 제어에 따라 수행된다.

도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 지면과 건물면을 삼각형으로 분할하는 방법에 대한 일실시예 설명도이다.

도 2a는 전파 특성을 계산할 대상이 되는 건물과 지면의 모습을 나타내는 도면이고, 도 2b는 본 발명에서 제안한 방법으로 지면과 건물면을 삼각형으로 분할한 모습을 나타내는 도면이며, 도 2c는 건물이 4개가 있는 경우 삼각형 분할의 예를 나타내는 도면이다.

본 발명에서 데이터 형태는 건물 평면도 데이터에 해발 고도 및 건물의 높이를 추가한 형태로 정하여, 삼각형 생성(Constraint Delaunay Triangulation) 알고리즘을 이용하여 건물의 모서리와 외벽의 위치를 제한조건(constraint)으로 하여 해당 지점을 꼭지점으로 하는 삼각형을 생성한다. 그리고 본 발명에서는 계산의 정밀도와 속도를 자유롭게 설정할 수 있도록 하기 위해, 상기 생성되는 삼각형의 크기를 사용자가 설정할 수 있도록 한다. 이러한 삼각형 생성 알고리즘에 의해 삼각형이 생성되면, 건물의 모서리도 몇 개의 선분으로 나누어진다.

상기와 같은 본 발명은 기존 알고리즘에 비해 계산할 개체 수가 많아지기는 하지만, 삼각형 셀(삼각형 단위 셀)을 이용하므로 계산식이 간단해져서 처리 속도 는 기존 알고리즘과 비슷하고 전파 모델의 정밀도는 기존 알고리즘보다 훨씬 향상되는 장점이 있다.

한편, 삼각형 셀(삼각형 단위 셀)을 이용하였을 때 생기는 레이 튜브(ray tube) 형태는 크게 다음의 세 가지가 있다.

먼저, 송신 안테나에 직접 연결되는 가시점 레이 튜브(line of sight ray tube)가 있고, 이 가시점 레이 튜브를 통과한 전파가 건물면 또는 지면에서 반사되어 생기는 반사 레이 튜브(reflect ray tube)가 있으며, 건물 또는 지면의 굴곡에 의한 모서리에서 생기는 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)가 있다.

본 발명에서 제안한 레이 튜브(ray tube) 형태는 도 3(반사 레이 튜브) 및 도 4(회절 레이 튜브)에 도시된 바와 같다.

도 3은 본 발명에 따른 건물면에 의한 반사 레이 튜브(reflect ray tube)를 생성하는 방식에 대한 일실시예 설명도이다.

즉, 도 3은 송신 안테나에서 방사된 전파가 건물면에 반사될 때 생기는 반사 레이 튜브(reflect ray tube)의 형태를 나타내고 있는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종전의 전파 해석 방법과 달리, 본 발명에 따른 반사 레이 튜브(reflect ray tube)는 송신 안테나의 이미지 소오스(image source)와 분할된 건물면의 삼각형 중 하나가 이루는 삼각뿔 형태가 된다.

도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 건물면의 모서리에 의한 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는 방식에 대한 일실시예 설명도이다.

즉, 도 4a는 송신 안테나에서 방사된 전파가 건물 모서리에서 회절될 때 생 기는 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)의 형태를 나타내고 있는 도면이다. 이때, 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)의 영역은 도 4b 및 도 4c에서 빗금 친 영역이 된다. 그리고 분할된 건물면의 삼각형 중에 건물 모서리에 해당하는 것은 양쪽 삼각형이 이루는 각도가 180도보다 작은 삼각형만 골라내면 된다.

도 5는 본 발명에 따른 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법 및 그를 이용한 전파 특성 예측 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.

먼저, 3차원 건물 데이터와 건물별 해발 고도 등의 건물 정보를 입력받는다(51). 그리고 전파 모델을 계산하기 위하여 송신 안테나의 위치와 해당 송신 안테나 특성(복사 패턴 등) 등의 송신기 정보를 입력받는다(52). 그 외에도 3차원 광선 추적법을 위하여 필요한 다른 데이터를 더 입력받을 수도 있다.

즉, 3차원 광선 추적법을 위하여 필요한 기본 데이터를 입력받는다.

이후, 건물의 모서리(외곽선)와 지면의 몇 지점(예 : 지형의 해발 고도 측정 지점)을 구속 조건으로 하는 삼각형 생성(Constraint Delaunay Triangulation) 알고리즘을 이용하여 건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성한다(53).

이후, 전파 경로를 찾기 시작한다. 건물과 지면이 존재함으로 해서 전파 경로가 복잡해지는 이유는 면에서의 반사와 면의 모서리에서의 회절 현상 때문이다. 상기 두 가지 현상에 의해서 다양한 전파 경로가 생기므로, 우선 송신 안테나에서 보이는 면(건물면, 지면)을 찾아야 한다. 본 발명에서는 건물면과 지면을 삼각형 단위로 분할하였기 때문에, 상기 생성한 삼각형 셀 중에서 송신 안테나에서 보이는 삼각형을 찾으면 된다(54).

이후, 상기 찾은 삼각형에 의해 전파의 반사가 생기고, 건물면이나 지면의 모서리를 포함하는 삼각형의 변에 의해 회절이 생기며, 이는 전파의 경로를 바꾸는 역할을 한다. 그러므로 각 면에 대해 레이 튜브(ray tube)들이 만들어진다고 할 수 있다. 본 발명에서 제안한 3차원 레이 튜브(ray tube)는 각뿔의 형태를 갖는데, 이때 각뿔의 꼭지점은 송신 안테나의 위치에 의해 정해지고, 해당 삼각형의 각 모서리를 통과하는 삼각형들에 의해 각뿔의 옆면이 만들어진다. 각뿔 형태의 레이 튜브(ray tube)라는 것은 송신 안테나에서 나온 전파가 건물면에 의해 반사되어 생길 수 있는 가능한 전파 경로의 전체 집합이 각뿔 형태가 된다는 뜻이다. 각뿔의 꼭지점은 송신 안테나의 위치를 건물면에 대해서 면대칭이 되도록 하여 만들어지는 지점이다. 이는 전파 이론에서 영상점(image point)이라고 하는 지점이다. 이 꼭지점과 건물면의 모서리에 의해 레이 튜브(ray tube)를 만드는 과정을, 상기 찾은 모든 삼각형에 대해 수행한다. 또한, 회절에 의한 레이 튜브(ray tube)는 쐐기 형태가 되는데, 이는 회절을 일으키는 원인이 모서리이기 때문이다. 그러므로 쐐기는 건물면의 모서리에 해당하는 삼각형의 변과 그 변에 인접한 두 삼각형에 의해 만들어진다(55).

이후, 상기 과정(55)에서 반사에 의해 생기는 레이 튜브(ray tube)의 꼭지점 및 회절에 의해 생기는 레이 튜브(ray tube)의 모서리가 그 다음 과정의 새로운 레이 튜브(ray tube)를 만드는 근원이 된다. 따라서 상기 과정(55)에서 만들어진 각뿔들의 꼭지점과 쐐기의 모서리 지점에서 보이는 삼각형을 다시 찾는다. 즉, 상기 과정(55)에서 만들어진 레이 튜브(ray tube)에 대해 꼭지점에서 보이는 동시에 해당 레이 튜브(ray tube)의 내부에 포함되는 삼각형들을 다시 찾는다. 이렇게 다시 찾은 삼각형이 상기 과정(55)에서 만들어진 레이 튜브(ray tube)에 연결되어 새로운 전파 경로를 이룬다. 각각의 각뿔과 쐐기에 대해 이러한 과정을 반복하여 거치면 가능한 대부분의 전파 경로가 생성된다(56).

이때, 전파가 각 레이 튜브(ray tube)를 진행하면서 에너지가 감쇄하므로, 어느 개수 이상의 레이 튜브(ray tube)가 연결되면 그에 의한 전파의 세기는 무시할 수 있으므로 반복하는 횟수를 미리 설정해 놓는다.

따라서 레이 튜브(ray tube)의 길이(N=자연수)가 미리 설정한 횟수 이하이면 상기 레이 튜브(ray tube) 생성 과정(55)을 반복 수행한다(57).

한편, 레이 튜브(ray tube)의 길이(N=자연수)가 미리 설정한 횟수를 초과하면 상기 찾은 레이 튜브(ray tube), 즉 찾은 모든 전파 경로에 대해 전파의 감쇄 및 위상 등의 전파 특성을 계산하여, 전파 모델이 필요한 위치에 대하여 모델을 생성한다(58).

즉, 전파 모델이 필요한 각 위치를 포함하는 레이 튜브(ray tube)가 있으면 각 레이 튜브(ray tube)의 길이와 튜브에 대응되는 건물면의 반사계수를 이용하여 전파 감쇄 및 위상 등의 전파 특성을 계산한다.

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 통상 의 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, 삼각형 셀을 이용하여 3차원 광선 추적법의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 삼각형 셀을 이용하여 정밀도를 향상시킨 3차원 광선 추적법을 사용하여 무선 통신에서 전자파의 전파 특성을 정밀하게 예측할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명은 무선 통신망 설계를 위하여 전파 모델이 필요할 경우, 개발된 알고리즘을 이용하여 컴퓨터상에서 계산을 통하여 효율적으로 전파 경로를 찾는 것을 가능하게 하고, 지면에 굴곡이 있는 경우에도 용이하게 전파 모델을 만드는 것이 가능하다.

또한, 본 발명은 실측에 의한 모델에 비해 비용이 적게 들고, 기존의 3차원 레이 튜브(ray tube)를 이용한 전파 모델보다 정확하고 효율적인 계산이 가능하다.

또한, 본 발명은 알고리즘 구현이 용이하므로 향후 다양한 무선 통신 규격에 대해 적용이 가능하다.

Claims (14)

1. 삭제
2. 3차원 광선 추적 방법에 있어서,

   3차원 광선 추적법을 위하여 필요한 기본 데이터를 입력받는 입력 단계;

   건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성하는 삼각형 셀 생성 단계;

   상기 생성한 삼각형 셀 중에서 송신 안테나에서 보이는 삼각형 셀을 찾는 단계;

   상기 찾은 각 삼각형 셀에 대해 반사에 의한 반사 레이 튜브(reflect ray tube)와 회절에 의한 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는 레이 튜브 생성 단계;

   상기 반사 레이 튜브의 꼭지점 및 상기 회절 레이 튜브의 모서리를 이용하여 새로운 레이 튜브(ray tube)를 생성하여 상기 반사 레이 튜브 및 상기 회절 레이 튜브에 연결하는 레이 튜브 연결 단계; 및

   기 설정한 횟수만큼 상기 레이 튜브 생성 단계 및 상기 레이 튜브 연결 단계를 반복 수행하여 전파 경로를 형성하는 단계

   를 포함하는 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 레이 튜브 생성 단계는,

   상기 찾은 각 삼각형 셀에 대해,

   상기 송신 안테나에서 나온 전파가 건물면에 의해 반사되어 생길 수 있는 가능한 전파 경로들을 포함하도록, 꼭지점이 상기 송신 안테나의 위치에 의해 정해지고 해당 삼각형의 각 모서리를 통과하는 삼각형들에 의해 옆면이 만들어진 각뿔 형태의 상기 반사 레이 튜브(reflect ray tube)를 생성하고,

   건물면의 모서리에 해당하는 삼각형의 변과 그 변에 인접한 두 삼각형에 의해 만들어진 쐐기 형태의 상기 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는, 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 레이 튜브 연결 단계는,

   각뿔 형태의 상기 반사 레이 튜브의 꼭지점과 쐐기 형태의 상기 회절 레이 튜브의 모서리 지점에서 보이는 삼각형을 다시 찾아 상기 반사 레이 튜브 및 상기 회절 레이 튜브에 연결하여 새로운 전파 경로를 형성해 가는, 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 삼각형 셀 생성 단계는,

   건물의 모서리와 지면의 몇 지점을 구속 조건으로 하는 삼각형 생성(Constraint Delaunay Triangulation) 알고리즘을 이용하여 건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성하는, 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법.
6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 입력 단계는,

   3차원 건물 데이터와 건물별 해발 고도를 포함하는 건물 정보를 입력받는 단계; 및

   상기 송신 안테나의 위치와 특성을 포함하는 송신기 정보를 입력받는 단계

   를 포함하는 삼각형 셀을 이용한 3차원 광선 추적 방법.
7. 전파 특성 예측 방법에 있어서,

   3차원 광선 추적법을 위하여 필요한 기본 데이터를 입력받는 입력 단계;

   건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성하는 삼각형 셀 생성 단계;

   상기 생성한 삼각형 셀 중에서 송신 안테나에서 보이는 삼각형 셀을 찾는 단계;

   상기 찾은 각 삼각형 셀에 대해 반사에 의한 반사 레이 튜브(reflect ray tube)와 회절에 의한 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는 레이 튜브 생성 단계;

   상기 반사 레이 튜브의 꼭지점 및 상기 회절 레이 튜브의 모서리를 이용하여 새로운 레이 튜브(ray tube)를 생성하여 상기 반사 레이 튜브 및 상기 회절 레이 튜브에 연결하는 레이 튜브 연결 단계;

   기 설정한 횟수만큼 상기 레이 튜브 생성 단계 및 상기 레이 튜브 연결 단계를 반복 수행하여 전파 경로를 형성하는 단계; 및

   상기 형성한 전파 경로에 대하여 전파 특성을 계산하는 전파 특성 계산 단계

   를 포함하는 3차원 광선 추적법을 이용한 전파 특성 예측 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 레이 튜브 생성 단계는,

   상기 찾은 각 삼각형 셀에 대해,

   상기 송신 안테나에서 나온 전파가 건물면에 의해 반사되어 생길 수 있는 가능한 전파 경로들을 포함하도록, 꼭지점이 상기 송신 안테나의 위치에 의해 정해지고 해당 삼각형의 각 모서리를 통과하는 삼각형들에 의해 옆면이 만들어진 각뿔 형태의 상기 반사 레이 튜브(reflect ray tube)를 생성하고,

   건물면의 모서리에 해당하는 삼각형의 변과 그 변에 인접한 두 삼각형에 의해 만들어진 쐐기 형태의 상기 회절 레이 튜브(diffraction ray tube)를 생성하는, 3차원 광선 추적법을 이용한 전파 특성 예측 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 레이 튜브 연결 단계는,

   각뿔 형태의 상기 반사 레이 튜브의 꼭지점과 쐐기 형태의 상기 회절 레이 튜브의 모서리 지점에서 보이는 삼각형을 다시 찾아 상기 반사 레이 튜브 및 상기 회절 레이 튜브에 연결하여 새로운 전파 경로를 형성해 가는, 3차원 광선 추적법을 이용한 전파 특성 예측 방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 삼각형 셀 생성 단계는,

    건물의 모서리와 지면의 몇 지점을 구속 조건으로 하는 삼각형 생성(Constraint Delaunay Triangulation) 알고리즘을 이용하여 건물면과 지면을 삼각형으로 분할하여 삼각형 셀을 생성하는, 3차원 광선 추적법을 이용한 전파 특성 예측 방법.
11. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전파 특성 계산 단계는,

    전파 모델이 필요한 각 위치를 포함하는 각 레이 튜브(ray tube)의 길이와 해당 튜브에 대응되는 건물면의 반사계수를 이용하여, 전파 감쇄 및 위상을 포함하는 전파 특성을 계산하는, 3차원 광선 추적법을 이용한 전파 특성 예측 방법.
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