KR102066968B1 - 무선 자원 관리 장치를 포함하는 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법 - Google Patents

무선 자원 관리 장치를 포함하는 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템은, 시간 및 주파수에 대한 무선 자원을 관리하는 무선 자원 관리 장치; 위치에 따라 전파를 감지하여, 전파 데이터를 생성하는 제1 감지 장치를 각각 포함하는 시스템들; 및 상기 시스템들의 외부에 배치되고, 주변 환경을 감지하여 환경 데이터를 생성하는 제2 감지 장치를 포함하고, 상기 무선 자원 관리 장치는, 상기 전파 데이터 및 상기 환경 데이터를 기초로, 상기 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 나타내는 융합 맵을 생성하는 융합 맵 생성부; 및 상기 융합 맵을 기초로, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대하여 상기 무선 자원을 할당하여, 자원 할당 정보를 생성하는 자원 할당부를 포함하고, 상기 전술 데이터는, 상기 시스템들 각각의 군사 전술에 대한 내용을 포함하는 데이터이고, 상기 감지 데이터는, 상기 시스템들에 의해 생성되며, 전장 상황에 대한 내용을 포함하는 데이터이다.

Description

무선 자원 관리 장치를 포함하는 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법{CENTRAL COMMUNICATION SYSTEM INCLUDING WIRELESS RESOURCE MANAGEMENT DEVICE AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 발명의 실시예는 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법, 특히 전장 환경에 대한 전파 맵을 이용하여, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대해 무선 자원을 할당할 수 있는 무선 자원 관리 장치를 포함하는 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
전장(戰場)은 네트워크 중심의 전장 환경으로 변화하고 있다. 네트워크 중심의 전장 환경이란 다수의 시스템들이 무선 네트워크로 연결되고, 획득된 전장 정보 및 전술 데이터를 시스템들 상호 간 실시간 또는 근 실시간으로 교환함으로써 공통의 전장 상황을 인식하는 것을 의미한다. 이때, 다수의 시스템들을 포함하는 통신 시스템의 네트워크는 시간(time) 및 주파수(frequency)에 대한 무선 자원을 할당하는 무선 자원 관리 장치에 의해 구현될 수 있다.
구체적으로, 시스템들은 데이터를 무선 자원 관리 장치로 또는 다른 시스템으로 전송하는데, 이때 데이터 전송에 필요한 무선 자원(주파수와 시간을 단위로 하는 데이터 송수신에 필요한 전송 단위)을 무선 자원 관리 장치로부터 할당을 받아야 한다.
시스템이 다른 시스템으로 데이터를 전송하고자 하는 경우, 시스템은 무선 자원 관리 장치로 자원 할당을 요청하고, 중심국은 단말의 자원 할당 요청에 따라 해당 단말이 사용할 자원을 할당한 후, 할당된 자원 정보를 단말로 전달하며, 단말은 중심국으로부터 할당받은 자원을 이용하여 데이터를 전송한다.
종래의 무선 자원 관리 장치는 다수의 시스템이 위치한 전장 환경에 대한 전파맵 정보 없이 무선 자원을 할당하였다. 전파맵 정보가 없는 상황에서 무선 자원 관리 장치의 자원 할당은 비효율적이며 최대 전송 용량을 보장할 수 없었다. 또한, 각 시스템에 의해 생성되며, 전장 상황에 대한 내용을 포함하는 감지 데이터(예컨대, 로우 데이터(Raw data))에 대한 통신과 자원 할당이 없다는 한계가 있었다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제10-1505686호는 "가변 서브 프레임을 이용한 무선 자원 할당 방법"에 관하여 개시하고, 한국등록특허 제10-1722779호는 "통신 시스템에서 자원 할당 장치 및 방법"을 개시하고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전장 환경에 대한 전파 맵을 이용하여, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대해 무선 자원을 할당할 수 있는 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 효율적으로 무선 자원을 관리할 수 있는 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템은, 시간 및 주파수에 대한 무선 자원을 관리하는 무선 자원 관리 장치; 위치에 따라 전파를 감지하여, 전파 데이터를 생성하는 제1 감지 장치를 각각 포함하는 시스템들; 및 상기 시스템들의 외부에 배치되고, 주변 환경을 감지하여 환경 데이터를 생성하는 제2 감지 장치를 포함하고, 상기 무선 자원 관리 장치는, 상기 전파 데이터 및 상기 환경 데이터를 기초로, 상기 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 나타내는 융합 맵을 생성하는 융합 맵 생성부; 및 상기 융합 맵을 기초로, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대하여 상기 무선 자원을 할당하여, 자원 할당 정보를 생성하는 자원 할당부를 포함하고, 상기 전술 데이터는, 상기 시스템들 각각의 군사 전술에 대한 내용을 포함하는 데이터이고, 상기 감지 데이터는, 상기 시스템들에 의해 생성되며, 전장 상황에 대한 내용을 포함하는 데이터이다.
본 발명에서, 상기 융합 맵 생성부는, 상기 전파 데이터를 기초로, 전파 맵을 생성하고, 실시간으로 갱신하는 전파 맵 생성부; 상기 환경 데이터를 기초로, 환경 맵을 생성하고, 실시간으로 갱신하는 환경 맵 생성부; 및 상기 전파 맵 및 상기 환경 맵을 융합하여, 상기 융합 맵을 생성하는 융합부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 자원 할당부는, 상기 융합 맵을 기초로, 전파 상황 정보를 도출하는 전파 상황 도출부; 상기 융합 맵을 기초로, 시스템 상황 정보를 도출하는 시스템 상황 도출부; 및 상기 전파 상황 정보 및 상기 시스템 상황 정보를 기초로, 상기 전술 데이터 및 상기 감지 데이터에 대해 상기 무선 자원을 할당하여, 상기 자원 할당 정보를 생성하는 자원 할당 정보 생성부를 포함한다.
본 발명에서, 상기 무선 자원 관리 장치는, 상기 자원 할당 정보를 기초로, 상기 시스템들 사이에서 상기 전술 데이터를 무선 네트워크를 통해 전달하고, 상기 시스템들로부터 상기 감지 데이터를 상기 무선 네트워크를 통해 수신하는 통신부를 더 포함한다.
본 발명에서, 상기 통신부는, 상기 시스템들 사이에서 빔-트래킹(beam-tracking) 기술을 이용하여 상기 전술 데이터를 상기 무선 네트워크를 통해 전달한다.
본 발명에서, 상기 통신부는, 상기 시스템들로부터 채널 코딩(channel coding) 기술을 이용하여 상기 감지 데이터를 상기 무선 네트워크를 통해 수신하고, 저장부에 저장한다.
본 발명에서, 상기 자원 할당부는, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)으로 상기 무선 자원을 할당한다.
본 발명에서, 상기 제1 감지 장치는, 상기 시스템들 각각의 위치에서 사용 가능한 주파수 대역을 스캔하는 무선 인지 기술을 이용하여, 상기 시스템들의 위치에 따른 주파수 점유, 주파수 간섭 및 주파수 방해에 대한 상기 전파 데이터를 생성한다.
본 발명에서, 상기 제2 감지 장치는, 상기 시스템들의 주변 지형을 감지하는 RF 레이더를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템은 시간 및 주파수에 대한 무선 자원을 관리하는 무선 자원 관리 장치; 시스템들; 및 제2 감지 장치를 포함하고, 상기 시스템들 각각은, 상기 시스템들의 위치에 따라 전파를 감지하여, 전파 데이터를 생성하는 제1 감지 장치를 포함하고, 상기 제2 감지 장치는, 상기 시스템들의 외부에 배치되고, 주변 환경을 감지하여 환경 데이터를 생성하고, 상기 중앙 통신 시스템의 동작 방법은, 상기 전파 데이터 및 상기 환경 데이터를 기초로, 상기 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 나타내는 융합 맵을 생성하는 단계; 상기 융합 맵을 기초로, 전파 상황 정보 및 시스템 상황 정보를 도출하는 단계; 및 상기 전파 상황 정보 및 상기 시스템 상황 정보를 기초로, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대하여 상기 무선 자원을 할당하여, 자원 할당 정보를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 전술 데이터는, 상기 시스템들 각각의 군사 전술에 대한 내용을 포함하는 데이터이고, 상기 감지 데이터는, 상기 시스템들에 의해 생성된 전장 상황에 대한 내용을 포함하는 데이터이다.
본 발명에서, 상기 융합 맵을 생성하는 단계는, 상기 전파 데이터를 기초로, 전파 맵을 생성하는 단계; 상기 환경 데이터를 기초로, 환경 맵을 생성하는 단계; 및 상기 전파 맵 및 상기 환경 맵을 융합하여, 상기 융합 맵을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 자원 할당 정보를 생성하는 단계는, 상기 시스템들의 시간 별 위치 정보를 로딩하는 단계; 상기 융합 맵을 로딩하는 단계; 상기 시스템들의 위치 별 가용한 주파수 및 주파수 상태를 계산하고, 제1 매트릭스를 생성하는 단계; 상기 시스템들 별로 상기 전술 데이터 및 상기 감지 데이터의 우선 순위 및 용량을 계산하고, 제2 매트릭스를 생성하는 단계; 및 자원 할당 매트릭스 또는 자원 할당 알고리즘을 이용하여, 상기 무선 자원을 할당하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 빔-트래킹(beam-tracking) 기술을 이용하여 상기 전술 데이터를 전달하는 단계; 및 채널 코딩(channel coding) 기술을 이용하여 상기 감지 데이터를 수신하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법은 전파 맵을 이용하여, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대해 무선 자원을 할당할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법은 효율적으로 무선 자원을 관리할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 상기 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 관리 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 융합 맵 생성부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당부를 나타내는 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 그리드(grid)를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 중앙 통신 시스템(10)은 무선 자원 관리 장치(100), 시스템들(200), 제1 감지 장치(210), 제2 감지 장치(300) 및 무선 네트워크(400)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 중앙 통신 시스템(10)은 군사용 무선 네트워크 시스템을 의미할 수 있다.
무선 자원 관리 장치(100)는 시간 및 주파수에 대한 무선 자원을 관리할 수 있다. 이때, 무선 자원은 시간 및 주파수를 단위로 하는 데이터 송수신에 필요한 전송 단위를 의미한다. 즉, 시스템들(200)은 신호를 일정한 진폭 및 일정한 주파수를 갖는 반송파(carrier)로 변조하고, 변조된 신호를 전달한다. 이때, 반송파는 할당된 무선 자원에 따라 송수신될 수 있다. 무선 자원 관리 장치(100)는 상술한 반송파에 대하여 무선 자원을 할당하고, 시스템들(200) 사이의 데이터 통신을 중계할 수 있다.
시스템들(200)은 무선 자원 관리 장치(100)에 무선 자원 할당을 받고, 무선 자원을 기초로 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 시스템들(200) 각각은 제1 감지 장치(210)를 포함할 수 있다. 도 1에서 시스템들(200) 각각은 제1 감지 장치(210)만을 포함하는 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다, 실시예에 따라, 시스템들(200) 각각은 다양한 종류의 감지 장치들을 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 시스템들(200)은 전장에서 사용되는 무기 시스템일 수 있다.
도 1에서는 2개의 시스템이 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 시스템들(200)은 3개 이상의 시스템들을 포함할 수 있다.
제1 감지 장치(210)는 시스템들(200) 각각에 탑재되며, 시스템의 위치에 따라 전파를 감지하고, 전파 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 전파 데이터는, 시스템들(200)의 위치에 따른 주파수 점유, 주파수 간섭 및 주파수 방해에 대한 내용을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 감지 장치(210)는 무선 인지 기술(Cognitive radio)을 이용하여, 전파를 실시간으로 감지할 수 있다. 무선 인지 기술은 시스템들(200) 각각의 위치에서 사용 가능한 주파수 대역을 스캔하는 기술이다.
제2 감지 장치(300)는 시스템들(200) 외부에 배치되며, 주변 환경을 감지하고, 주변 지형을 나타내는 환경 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 제2 감지 장치(300)는 시스템들(200)의 주변 지형을 감지하는 RF 레이다(radio frequency radar)를 포함할 수 있다.
무선 자원 관리 장치(100)는 무선 네트워크(400)를 통해, 제1 감지 장치(210)로부터 전파 데이터를 수신하고, 제2 감지 장치(300)로부터 환경 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 무선 자원 관리 장치(100)는 무선 네트워크(400)를 통해, 시스템들(200)로부터 신호 또는 데이터를 수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 관리 장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 무선 자원 관리 장치(100)는 융합 맵 생성부(110), 자원 할당부(120), 통신부(130) 및 저장부(140)를 포함할 수 있다.
융합 맵 생성부(110)는 전파 데이터(RD) 및 환경 데이터(ED)를 기초로, 융합 맵(FM)을 생성할 수 있다. 여기서, 융합 맵(FM)은 전파 맵과 주변 환경의 지형 맵을 융합시켜 생성된 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 의미하고, 전파 맵은 특정 구역 내 여러 지점들에 대한 무선 신호의 전파 패턴의 집합을 의미한다. 융합 맵 생성부(110)는 자원 할당부(120)로 융합 맵(FM)을 전송할 수 있다.
자원 할당부(120)는 융합 맵(FM)을 기초로, 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)에 대하여 무선 자원을 할당할 수 있다. 또한, 자원 할당부(120)는 할당 결과를 나타내는 자원 할당 정보(RAI)를 생성할 수 있다. 여기서, 전술 데이터(TD)는 시스템들(200, 도 1 참조) 각각의 군사 전술에 대한 내용을 포함하는 데이터이고, 감지 데이터(SD)는 시스템들(200)에 의해 생성되며, 전장 상황에 대한 내용을 포함하는 데이터일 수 있다. 자원 할당부(120)는 자원 할당 정보(RAI)를 통신부(130)로 전송할 수 있다. 실시예에 따라, 감지 데이터(SD)는 전장 상황에 대한 빅 데이터로서, 머신 러닝 등의 인공 지능 기술을 이용하여 활용될 수 있다.
예컨대, 자원 할당부(120)는 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM; Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)으로 무선 자원을 할당할 수 있다. 직교 주파수 분할 다중 방식은 다중 반송파(multiple carrier frequencies)를 이용하여 디지털 데이터를 인코딩하는 방식이다.
통신부(130)는 자원 할당 정보(RAI)를 기초로, 시스템들(200) 사이에서 전술 데이터(TD)를 무선 네트워크(400, 도 1 참조)를 통해 전달할 수 있다. 예컨대, 통신부(130)는 전술 데이터(TD)에 할당된 무선 자원을 이용하여, 전술 데이터(TD)를 시스템들(200) 중 어느 하나로부터 수신할 수 있다. 그리고, 통신부(130)는 무선 자원을 이용하여, 전술 데이터(TD)를 시스템들(200) 중 다른 하나로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 전술 데이터(TD)는 감지 데이터(SD) 대비 높은 우선 순위를 갖고, 감지 데이터(SD) 대비 간헐적으로 발생하며, 감지 데이터(SD) 대비 낮은 용량을 가질 수 있다. 이때, 통신부(130)는 빔-트래킹(beam-tracking) 기술을 이용하여 전술 데이터(TD)를 무선 네트워크(400)를 통해 전달할 수 있다. 빔-트래킹 기술은 시스템들(200) 사이에 통신시 송-수신 안테나 빔을 적응적으로 조향하여 데이터 전송 채널의 용량을 극대화하는 기술이다.
통신부(130)는 자원 할당 정보(RAI)를 기초로, 시스템들(200)로부터 감지 데이터(SD)를 무선 네트워크(400)를 통해 수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(130)는 감지 데이터(SD)에 할당된 무선 자원을 이용하여, 감지 데이터(SD)를 시스템들(200)로부터 수신할 수 있다. 통신부(130)는 감지 데이터(SD)를 저장부(140)에 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 감지 데이터(SD)는 전술 데이터(TD) 대비 낮은 우선 순위를 갖고, 전술 데이터(TD) 대비 지속적으로 발생하며, 전술 데이터(TD) 대비 높은 용량을 가질 수 있다. 이때, 통신부(130)는 채널 코딩(channel coding) 기술을 이용하여 감지 데이터(SD)를 무선 네트워크(400)를 통해 수신할 수 있다. 채널 코딩 기술은 채널에서 겪는 오류를 수신단에서 정정해주기 위해, 송신단에서 보내는 정보를 오류정정부호(forward error correction code)를 사용하여 전송하고, 수신단에서 수신 신호를 복조(demodulation)한 후 오류정정부호의 디코딩(decoding) 과정을 거친 후 전송정보를 복원하는 기술이다.
저장부(140)는 감지 데이터(SD)를 저장하며, 실시예에 따라, RAM(Random Access Memory), ROM(Read-Only Memory) 및 플래시 메모리(Flash memory) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 융합 맵 생성부(110)를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 융합 맵 생성부(110)는 전파 맵 생성부(111), 환경 맵 생성부(112) 및 융합부(113)를 포함할 수 있다.
전파 맵 생성부(111)는 제1 감지 장치(210, 도 1 참조)로부터 전파 데이터(RD)를 수신할 수 있다. 전파 맵 생성부(111)는 전파 데이터(RD)에 기초하여, 전파 맵(RM)을 생성하여, 융합부(113)로 전송할 수 있다. 예컨대, 전파 맵 생성부(111)는 실시간으로 전파 데이터(RD)를 수신하고, 전파 맵(RM)을 실시간으로 갱신할 수 있다.
환경 맵 생성부(112)는 제2 감지 장치(300, 도 1 참조)로부터 환경 데이터(ED)를 수신할 수 있다. 환경 맵 생성부(112)는 환경 데이터(ED)에 기초하여, 환경 맵(EM)을 생성하여, 융합부(113)로 전송할 수 있다. 예컨대, 환경 맵 생성부(112)는 실시간으로 환경 데이터(ED)를 수신하고, 환경 맵(EM)을 실시간으로 갱신할 수 있다.
융합부(113)는 전파 맵(RM) 및 환경 맵(EM)을 융합하여, 융합 맵(FM)을 생성할 수 있다. 여기서, 융합 맵(FM)은 시스템들(200)의 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 의미한다. 예컨대, 융합부(113)는 전파 맵(RM)에 포함된 전파의 세기 값들을 환경 맵(EM)의 지형에 대한 좌표에 대응시킴으로써, 융합 맵(FM)을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자원 할당부(120)를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 자원 할당부(120)는 전파 상황 도출부(121), 시스템 상황 도출부(122) 및 자원 할당 정보 생성부(123)를 포함할 수 있다.
전파 상황 도출부(121)는 융합 맵(FM)을 기초로, 전파 상황 정보(RSI)를 도출하여, 자원 할당 정보 생성부(123)으로 전송할 수 있다. 전파 상황 정보(RSI)는 시간, 공간별 주파수의 상태(양호 또는 취약) 상황을 나타내는 정보이다.
시스템 상황 도출부(122)는 융합 맵(FM)을 기초로, 시스템 상황 정보(SSI)를 도출하여, 자원 할당 정보 생성부(123)으로 전송할 수 있다. 시스템 상황 정보(SSI)는 시스템 별 전술 데이터 또는 감지 데이터 각각의 우선 순위와 용량을 나타내는 정보이다.
자원 할당 정보 생성부(123)는 전파 상황 정보(RSI) 및 시스템 상황 정보(SSI)를 기초로, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대해 무선 자원을 할당하고, 할당 결과에 대한 자원 할당 정보(RAI)를 생성할 수 있다.
구체적으로, 자원 할당 정보 생성부(123)는 시스템들(200, 도 1)의 시간 별 위치 정보를 로딩할 수 있다. 그리고, 자원 할당 정보 생성부(123)는 융합 맵(FM)을 로딩할 수 있다.
자원 할당 정보 생성부(123)는 위치 정보 및 융합 맵(FM)을 기초로, 시스템들(200)의 위치 별 가용한 주파수 및 주파수 상태를 계산하고, 제1 매트릭스를 생성할 수 있다. 제1 매트릭스는 시스템들(200, 도 1)의 위치 별로, 사용 가능한 주파수 대역 및 주파수 상태(예컨대, 취약 또는 양호)에 대한 내용을 포함할 수 있다.
자원 할당 정보 생성부(123)는 시스템들(200) 별로 전술 데이터 및 감지 데이터의 우선 순위 및 용량을 계산하고, 제2 매트릭스를 생성할 수 있다. 제2 매트릭스는 시스템들(200)의 위치 또는 동작 상태에 기초하여, 전술 데이터 및 감지 데이터 각각의 우선 순위와 용량에 대한 내용을 포함할 수 있다.
자원 할당 정보 생성부(123)는 자원 할당 매트릭스 또는 자원 할당 알고리즘을 이용하여, 무선 자원을 할당할 수 있다. 실시예에 따라, 자원 할당 정보 생성부(123)는 제1 매트릭스 및 제2 매트릭스를 기 설정된 자원 할당 매트릭스와 매칭하거나, 기 설정된 자원 할당 알고리즘에 적용함으로써, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대해 무선 자원을 할당할 수 있다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 무선 자원 그리드(grid)를 나타내는 도면이다.
도 5에서는 시간(time) 및 주파수(frequency)에 따른 무선 자원 그리드의 한 프레임(FR)이 도시된다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 자원 할당부(120)는 상술한 방식에 따라, 특정 시간 및 특정 주파수에 대응하는 부반송파(sub-carrier), 즉 무선 자원을 제1 전술 데이터(TD1) 및 제2 전술 데이터(TD2)에 할당할 수 있다. 제1 전술 데이터(TD1) 및 제2 전술 데이터(TD2)는 각각 서로 다른 시스템에 대한 전술 데이터를 의미한다. 도 5에서는 자원 할당부(120)가 제1 전술 데이터(TD1) 및 제2 전술 데이터(TD2)에 각각 2개의 무선 자원을 할당한 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다,
또한, 자원 할당부(120)는 무선 자원을 제1 감지 데이터(SD1) 및 제2 감지 데이터(SD2)에 할당할 수 있다. 제1 감지 데이터(SD1) 및 제2 감지 데이터(SD2)는 서로 다른 시스템에 대한 감지 데이터를 의미한다. 도 5에서는 자원 할당부(120)가 제1 감지 데이터(SD1) 및 제2 감지 데이터(SD2)에 각각 2개의 무선 자원을 할당한 것으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 중앙 통신 시스템(10)은 융합 맵(FM)을 생성할 수 있다(S10).
중앙 통신 시스템(10)은 융합 맵(FM)을 기초로, 전파 상황 정보(RSI) 및 시스템 상황 정보(SSI)를 도출할 수 있다(S20). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 자원 할당부(120)에 포함된 전파 상황 도출부(121) 및 시스템 상황 도출부(122) 각각은 융합 맵(FM)을 기초로 하여, 전파 상황 정보(RSI) 및 시스템 상황 정보(SSI)를 도출할 수 있다.
구체적으로, 위치에 따라, 주파수(즉, 전파)의 취약/양호 여부가 달라질 수 있다. 따라서, 전파 상황 도출부(121)는 융합 맵(FM)에 기초하여, 주파수(즉, 전파)의 취약/양호 상태를 나타내는 전파 상황 정보(RSI)를 도출할 수 있다.
그리고, 시스템들(200)의 동작 상태 또는 종류 등에 따라, 시스템들(200) 별로 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)의 우선 순위 및 필요 용량이 달라질 수 있다. 따라서, 시스템 상황 도출부(122)는 융합 맵(FM)에 기초하여, 시스템들(200) 별로 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)의 우선 순위 및 필요 용량을 나타내는 시스템 상황 정보(SSI)를 도출할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 전파 상황 정보(RSI) 및 시스템 상황 정보(SSI)를 기초로, 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)에 대하여 무선 자원을 할당하고, 자원 할당 정보(RAI)를 생성할 수 있다(S30). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 자원 할당 정보 생성부(123)는 전파 상황 정보(RSI) 및 시스템 상황 정보(SSI)를 기초로 하여, 시스템들(200)에 대한, 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)에 대하여 무선 자원을 할당하고, 할당 내용을 포함하는 자원 할당 정보(RAI)를 생성할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 빔-트래킹 기술을 이용하여, 전술 데이터(TD)를 전달할 수 있다(S40). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 통신부(130)는 자원 할당 정보(RAI)를 기초로, 시스템들(200) 사이에서 전술 데이터(TD)를 무선 네트워크(400)를 통해 전달할 수 있다. 이때, 통신부(130)는 빔-트래킹 기술을 이용할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 채널 코딩 기술을 이용하여, 감지 데이터(SD)를 수신할 수 있다(S50). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 통신부(130)는 자원 할당 정보(RAI)를 기초로, 시스템들(200)로부터 감지 데이터(SD)를 무선 네트워크(400)를 통해 수신할 수 있다. 이때, 통신부(130)는 채널 코딩 기술을 이용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다. 도 7에서는 도 6에 도시된 융합 맵(FM)을 생성하는 단계(S10)가 상세하게 도시된다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 중앙 통신 시스템(10)은 전파 데이터(RD)를 기초로, 전파 맵(RM)을 생성할 수 있다(S11). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 전파 맵 생성부(111)는 전파 데이터(RD)에 기초하여, 전파 맵(RM)을 생성하여, 융합부(113)로 전송할 수 있다. 예컨대, 전파 맵 생성부(111)는 실시간으로 전파 데이터(RD)를 수신하고, 전파 맵(RM)을 실시간으로 갱신할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 환경 데이터(ED)를 기초로, 환경 맵(EM)을 생성할 수 있다(S12). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 환경 맵 생성부(112)는 환경 데이터(ED)에 기초하여, 환경 맵(EM)을 생성하여, 융합부(113)로 전송할 수 있다. 예컨대, 환경 맵 생성부(112)는 실시간으로 환경 데이터(ED)를 수신하고, 환경 맵(EM)을 실시간으로 갱신할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 전파 맵(RM) 및 환경 맵(EM)을 융합하여, 융합 맵(FM)을 생성할 수 있다(S13). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 융합부(113)는 전파 맵(RM)에 포함된 전파의 세기 값들을 환경 맵(EM)의 지형에 대한 좌표에 대응시킴으로써, 융합 맵(FM)을 생성할 수 있다. 여기서, 융합 맵(FM)은 시스템들(200)의 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 의미한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다. 도 8에서는 도 6에 도시된 자원 할당 정보(RAI)를 생성하는 단계(S30)가 상세하게 도시된다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 중앙 통신 시스템(10)은 시스템들(200)의 시간 별 위치 정보를 로딩할 수 있다(S31). 즉, 무선 자원 관리 장치(100)의 자원 할당 정보 생성부(123)는 시스템들(200)의 시간 별 위치 정보를 로딩할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 융합 맵(FM)을 로딩할 수 있다(S32). 즉, 자원 할당 정보 생성부(123)는 융합 맵(FM)을 불러올 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 시스템들(200)의 위치 별 가용한 주파수 및 주파수 상태를 계산하고, 제1 매트릭스를 생성할 수 있다(S33). 즉, 자원 할당 정보 생성부(123)는 로딩된 위치 정보와 융합 맵(FM)을 기초로, 시스템들(200) 각각 위치 별로 가용한 주파수 범위 및 주파수 상태를 계산하고, 제1 매트릭스를 생성할 수 있다. 제1 매트릭스는 시스템들(200)의 위치 별로, 사용 가능한 주파수 대역 및 주파수 상태(예컨대, 취약 또는 양호)에 대한 내용을 포함할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 시스템들(200) 별로 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)의 우선 순위 및 용량을 계산하고, 제2 매트릭스를 생성할 수 있다(S34). 즉, 자원 할당 정보 생성부(123)는 자원 할당 정보 생성부(123)는 시스템들(200) 별로 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)의 우선 순위 및 용량을 계산하고, 제2 매트릭스를 생성할 수 있다. 제2 매트릭스는 시스템들(200)의 위치 또는 동작 상태에 기초하여, 전술 데이터 및 감지 데이터 각각의 우선 순위와 용량에 대한 내용을 포함할 수 있다.
중앙 통신 시스템(10)은 자원 할당 매트릭스 또는 자원 할당 알고리즘을 이용하여, 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)에 대하여 무선 자원을 할당할 수 있다(S35). 즉, 자원 할당 정보 생성부(123)는 자원 할당 매트릭스 또는 자원 할당 알고리즘을 이용하여, 전술 데이터(TD) 및 감지 데이터(SD)에 대하여 무선 자원을 할당할 수 있다. 실시예에 따라, 자원 할당 정보 생성부(123)는 제1 매트릭스 및 제2 매트릭스를 기 설정된 자원 할당 매트릭스와 매칭하거나, 기 설정된 자원 할당 알고리즘에 적용할 수 있다.
상술한 방식에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법은 전파 맵을 이용하여, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대해 무선 자원을 할당할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 중앙 통신 시스템 및 이의 동작 방법은 효율적으로 무선 자원을 관리할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 중앙 통신 시스템 100: 무선 자원 관리 장치
110: 융합 맵 생성부 120: 자원 할당부
130: 통신부 140: 저장부
200: 시스템 210: 제1 감지 장치
300: 제2 감지 장치 400: 무선 네트워크

Claims (13)

  1. 시간 및 주파수에 대한 무선 자원을 관리하는 무선 자원 관리 장치;
    위치에 따라 전파를 감지하여, 전파 데이터를 생성하는 제1 감지 장치를 각각 포함하는 시스템들; 및
    상기 시스템들의 외부에 배치되고, 주변 환경을 감지하여 환경 데이터를 생성하는 제2 감지 장치를 포함하고,
    상기 무선 자원 관리 장치는,
    상기 전파 데이터 및 상기 환경 데이터를 기초로, 상기 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 나타내는 융합 맵을 생성하는 융합 맵 생성부; 및
    상기 융합 맵을 기초로, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대하여 상기 무선 자원을 할당하여, 자원 할당 정보를 생성하는 자원 할당부를 포함하고,
    상기 전술 데이터는, 상기 시스템들 각각의 군사 전술에 대한 내용을 포함하는 데이터이고,
    상기 감지 데이터는, 상기 시스템들에 의해 생성되며, 전장 상황에 대한 내용을 포함하는 데이터이고,
    상기 융합 맵 생성부는,
    상기 전파 데이터를 기초로, 전파 맵을 생성하고, 실시간으로 갱신하는 전파 맵 생성부;
    상기 환경 데이터를 기초로, 환경 맵을 생성하고, 실시간으로 갱신하는 환경 맵 생성부; 및
    상기 전파 맵 및 상기 환경 맵을 융합하여, 상기 융합 맵을 생성하는 융합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자원 할당부는,
    상기 융합 맵을 기초로, 전파 상황 정보를 도출하는 전파 상황 도출부;
    상기 융합 맵을 기초로, 시스템 상황 정보를 도출하는 시스템 상황 도출부; 및
    상기 전파 상황 정보 및 상기 시스템 상황 정보를 기초로, 상기 전술 데이터 및 상기 감지 데이터에 대해 상기 무선 자원을 할당하여, 상기 자원 할당 정보를 생성하는 자원 할당 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 자원 관리 장치는,
    상기 자원 할당 정보를 기초로, 상기 시스템들 사이에서 상기 전술 데이터를 무선 네트워크를 통해 전달하고, 상기 시스템들로부터 상기 감지 데이터를 상기 무선 네트워크를 통해 수신하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 시스템들 사이에서 빔-트래킹(beam-tracking) 기술을 이용하여 상기 전술 데이터를 상기 무선 네트워크를 통해 전달하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 시스템들로부터 채널 코딩(channel coding) 기술을 이용하여 상기 감지 데이터를 상기 무선 네트워크를 통해 수신하고, 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자원 할당부는, 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)으로 상기 무선 자원을 할당하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 장치는, 상기 시스템들 각각의 위치에서 사용 가능한 주파수 대역을 스캔하는 무선 인지 기술을 이용하여, 상기 시스템들의 위치에 따른 주파수 점유, 주파수 간섭 및 주파수 방해에 대한 상기 전파 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 감지 장치는, 상기 시스템들의 주변 지형을 감지하는 RF 레이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템.
  10. 시간 및 주파수에 대한 무선 자원을 관리하는 무선 자원 관리 장치; 시스템들; 및 제2 감지 장치를 포함하는 중앙 통신 시스템에 있어서,
    상기 시스템들 각각은, 상기 시스템들의 위치에 따라 전파를 감지하여, 전파 데이터를 생성하는 제1 감지 장치를 포함하고,
    상기 제2 감지 장치는, 상기 시스템들의 외부에 배치되고, 주변 환경을 감지하여 환경 데이터를 생성하고,
    상기 중앙 통신 시스템의 동작 방법은,
    상기 전파 데이터 및 상기 환경 데이터를 기초로, 상기 주변 환경의 지형에 대한 전파 맵을 나타내는 융합 맵을 생성하는 단계;
    상기 융합 맵을 기초로, 전파 상황 정보 및 시스템 상황 정보를 도출하는 단계; 및
    상기 전파 상황 정보 및 상기 시스템 상황 정보를 기초로, 전술 데이터 및 감지 데이터에 대하여 상기 무선 자원을 할당하여, 자원 할당 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 전술 데이터는, 상기 시스템들 각각의 군사 전술에 대한 내용을 포함하는 데이터이고,
    상기 감지 데이터는, 상기 시스템들에 의해 생성된 전장 상황에 대한 내용을 포함하는 데이터이고,
    상기 융합 맵을 생성하는 단계는,
    상기 전파 데이터를 기초로, 전파 맵을 생성하는 단계;
    상기 환경 데이터를 기초로, 환경 맵을 생성하는 단계; 및
    상기 전파 맵 및 상기 환경 맵을 융합하여, 상기 융합 맵을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템의 동작 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 자원 할당 정보를 생성하는 단계는,
    상기 시스템들의 시간 별 위치 정보를 로딩하는 단계;
    상기 융합 맵을 로딩하는 단계;
    상기 시스템들의 위치 별 가용한 주파수 및 주파수 상태를 계산하고, 제1 매트릭스를 생성하는 단계;
    상기 시스템들 별로 상기 전술 데이터 및 상기 감지 데이터의 우선 순위 및 용량을 계산하고, 제2 매트릭스를 생성하는 단계; 및
    자원 할당 매트릭스 또는 자원 할당 알고리즘을 이용하여, 상기 무선 자원을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템의 동작 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    빔-트래킹(beam-tracking) 기술을 이용하여 상기 전술 데이터를 전달하는 단계; 및
    채널 코딩(channel coding) 기술을 이용하여 상기 감지 데이터를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중앙 통신 시스템의 동작 방법.
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