KR102371016B1 - 무선 통신 시스템에서 망 설계를 위한 분석 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 2017년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행된 연구이다(No.GK17N0100, 밀리미터파 5G 이동통신 시스템 개발).
본 개시는 4G 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G 통신 시스템을 IoT 기술과 융합하는 통신 기법 및 그 시스템에 관한 것이다. 본 개시는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스 (예를 들어, 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 적용될 수 있다. 본 발명은 망 설계 결과의 정확도와 신뢰도를 향상시키기 위한 분석 방법 및 장치를 개시한다.

Description

무선 통신 시스템에서 망 설계를 위한 분석 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF ANALYZING FOR NETWORK DESIGN IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 무선 통신 시스템에서 망 설계를 위한 분석 방법과 장치에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

한편, 인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 망에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 망으로 진화하고 있다. 클라우드 서버 등과의 연결을 통한 빅데이터(Big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 IoE (Internet of Everything) 기술도 대두되고 있다. IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술, 및 보안 기술과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 연구되고 있다. IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT(Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT(information technology)기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단의료서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

이에, 5G 통신 시스템을 IoT 망에 적용하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine, M2M), MTC(Machine Type Communication)등의 기술이 5G 통신 기술이 빔 포밍, MIMO, 및 어레이 안테나 등의 기법에 의해 구현되고 있는 것이다. 앞서 설명한 빅데이터 처리 기술로써 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud RAN)가 적용되는 것도 5G 기술과 IoT 기술 융합의 일 예라고 할 수 있을 것이다.

한편, 5G 통신 시스템에서는 종래 대비 높은 주파수 대역을 사용하는 것을 고려하고 있다. 높은 주파수 대역의 경우 신호의 파장이 짧아 경로 손실(path loss)이 크게 나타날 수 있으며, 이에 따라 망 설계를 위한 분석 과정에서 이러한 전파 특성을 고려해야 할 필요성이 있다.
본 개시는 2017년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 '범부처 Giga KOREA 사업'의 지원을 받아 수행된 연구이다(No.GK17N0100, 밀리미터파 5G 이동통신 시스템 개발).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 망 설계시 기지국의 설치 위치와 수량에 대한 분석 결과의 정확도를 개선하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 오랜 시간이 소요되는 정밀 분석 과정을 수행하기에 앞서 초도 수량을 도출하는 과정에서 정확한 결과를 도출하기 위한 것으로, 주파수 대역의 특성을 반영함으로써 현실성 있는 분석을 수행하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 분석 방법은, 지역의 지도 데이터를 획득하는 단계, 지도 데이터에 기초하여 지역에 분포된 도로에 관련된 도로 정보를 생성하는 단계 및 도로 정보에 기초하여 지역에서 기지국이 배치될 복수의 후보 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 분석 방법을 수행하는 연산 장치는, 정보를 송신 및 수신하는 송수신부 및 지역의 지도 데이터를 획득하고, 지도 데이터에 기초하여 지역에 분포된 도로에 관련된 도로 정보를 생성하고, 도로 정보에 기초하여 지역에서 기지국이 배치될 복수의 후보 위치를 결정하도록 설정된 제어부를 포함한다.

본 발명에서 제안하는 실시 예에 따르면, 상세한 분석 과정을 수행하기에 앞서 초기 예상 수량 및 사업성의 검토를 위한 빠른 대응이 가능하게 된다.

본 발명에서 제안하는 또 다른 실시 예에 따르면, 높은 주파수 대역을 이용하는 통신 시스템의 전파 특성을 고려한 결과를 통해 현실적이고 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있다.

도 1은 망 설계(또는, 셀 설계) 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 제안하는 실시 예가 적용되는 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 3은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법이 적용되는 환경을 설명하는 도면이다.
도 4는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법이 적용되는 환경을 설명하는 도면이다.
도 5는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법이 적용되는 환경을 설명하는 도면이다.
도 6은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법의 과정을 설명하는 도면이다.
도 10은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법의 과정을 설명하는 도면이다.
도 11은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법에서 이용되는 테이블을 설명하는 도면이다.
도 12는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법의 과정을 설명하는 도면이다.
도 13은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법의 과정을 설명하는 도면이다.
도 14는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법의 과정을 설명하는 도면이다.
도 15는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법의 과정을 설명하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연산 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

본 명세서에서 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.

도 1은 망 설계(또는, 셀 설계) 방법을 설명하는 도면이다. 망 설계(또는, 셀 설계)란, 통신 망 사업자의 요구에 따라 특정 지역 내에 기지국이 설치될 위치를 선정하는 과정을 의미한다. 즉, 망 설계 과정을 통해 복수의 기지국을 설치할 후보 위치가 결정될 수 있으며, 뿐만 아니라 해당 지역 내에서 기지국의 후보 수량 또한 결정될 수 있다.

도 1(a) 및 도 1(b)는 종래 통신 시스템에서의 망 설계 방법을 설명하는 도면이다. 종래 통신 시스템에서의 기지국은 기지국 간의 거리(115)가 500m 이상의 넓은 커버리지를 갖는 경우가 일반적이고, 전파 특성상 광역 영역에서의 시뮬레이션(110) 과정을 통해서 이루어졌다.

또한, 이러한 시뮬레이션(110) 방식을 대신하여 도 1(b)와 같은 육각 셀 배치 구조(120)를 통해 설계가 이루어지기도 했으나, 육각 셀 배치 구조(120)의 경우 실제와는 다른 경향성을 도출하기 때문에 결과가 정확치 못하다는 한계가 있다.

도 2는 제안하는 실시 예가 적용되는 통신 시스템을 설명하는 도면이다. mmWave 주파수 대역을 이용하는 새로운 통신 시스템에서는 전파 특성상 새로운 방식의 망 설계 방법이 요구된다. 왜냐하면, 새로운 통신 시스템에서는 전파 특성상 도로 위주로 주 경로(dominant path)가 형성되기 때문에, 도 1(a)의 시뮬레이션 방식(예를 들어, ray tracing 방식)을 그대로 적용한다면 분석 시간이 매우 많이 소요될 수 있기 때문이다. 또한, 도 1(b)와 같이 육각 셀 배치 구조는 mmWave 대역을 이용하는 통신 시스템의 경향성과는 완전히 달라 그대로 적용하기가 어렵기 때문이다.

구체적으로 설명하면, 육각 셀 배치 구조를 이용하는 방식은 Link Budget에 따라 단위 면적 대비 전체 면적의 비율을 계산하여 기지국의 수량을 도출하거나, 모폴로지(morphology) 별로 차등 기준을 두어 밀집도에 따라 기지국의 배치 밀도를 계산하였다. 그러나, 이러한 방식은 평면 지형을 기준으로 하기 때문에 정확한 지형 정보를 반영할 수 없다는 한계가 있을 뿐 더러, 모폴로지 간 경계 영역을 정확하게 반영할 수 없어서 결과의 정확도를 신뢰할 수 없다. 또한, 기지국의 높이나 안테나 빔포밍 설정을 고려하기 어렵다는 점도 문제점으로 존재한다.

나아가, mmWave 주파수 대역의 경우 주파수의 파장이 상대적으로 짧아 전파 특성상 경로 감쇄(path loss)가 두드러지게 나타난다. 이에 따라 신호가 회절되거나 반사되는 성분 보다 직진하는 성분이 주로 전달된다. 도 2에 도시된 영역(200)을 예로 들어 설명하면, 도로 위주로 신호가 강하게 감지되는 것을 알 수 있으며(210), 신호가 기지국(215, 또는 송수신기(TRP: Transmission and Receiving Pint))에 근접한 도로나 갈림길에서 주로 분포하는 것을 확인할 수 있다.

이에 따라, 도로와 그 외의 영역 간의 신호 차이가 크고 나무나 가로등과 같은 주변 구조물에 의한 신호 전파 성향이 크게 나타난다. 따라서, mmWave 대역을 이용하는 통신 시스템의 경우 넓은 지역적인 특성 보다는 도로 구조와 주변 환경에 의한 경향성이 눈에 띄게 발현되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 망 설계 과정에서도 도로 구조와 주변 환경을 고려하는 것이 중요하게 되며, 이하에서는 제안하는 실시 예를 통해 도로 정보와 주변 환경 정보를 고려한 망 설계 방식을 제안한다.

이하의 도 3 내지 도 5에서는 제안하는 실시 예에 관련된 전파 특성을 구체적으로 설명한다.

도 3은 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법이 적용되는 환경을 설명하는 도면이다. 도 3에는 특정 지역에 대한 지도가 예로써 도시된다(300). 이러한 지도의 데이터는 지도를 저장 및 관리하는 외부 엔티티로부터 수신될 수 있으며, 망 설계를 수행하는 연산 장치(예를 들어, 서버)가 자체적으로 보유하고 관리하는 데이터일 수도 있다.

도 3에서는, mmWave 대역을 이용하는 통신 시스템의 전파 특성과 그 결과를 설명한다. 도 3에 도시된 실시 예에서는 임의의 위치 305로부터 소정 세기의 신호가 송출되는 경우, 도로 별로 경로 손실 특성이 도식화되어 표시된다(310). 도 3에 도시된 바와 같이, 위치 305로부터 도로를 따라 진행하는 방향으로는 신호가 상대적으로 잘 전달되지만, 신호가 도로 주변의 건물을 통과하지는 못하는 것을 알 수 있다.

또한, 위치 305로부터 송출된 신호는 도로를 따라 진행하며 경로 손실을 겪으며, 도 3에는 이러한 경로 손실의 정도가 짙음의 정도로 표시된다. 도 3에서 빗금으로 표시된 영역은 신호가 상대적으로 세게 도달하는(즉, 경로 손실이 적은) 영역이며, 점으로 칠해진 영역은 신호가 중간 세기로 도달하는(즉, 경로 손실이 중간인) 영역이며, 빈 영역은 신호가 상대적으로 약하게 도달하는 영역(즉, 경로 손실이 큰) 영역이다. 아무런 표시가 되지 않은 영역은 앞서 설명한 바와 같이 고주파 대역의 전파 특성상 신호가 거의 도달하지 않음을 나타낸다.

도 4는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법이 적용되는 환경을 설명하는 도면이다. 도 4는 도 3에서 설명한 전파 특성을 그래프로 도시하며, 도 4의 가로축은 도 3에서 위치 305로부터의 도달 거리를, 도 4의 세로축은 신호의 경로 손실 정도를 나타낸다. 도 4의 그래프(400)에서 확인할 수 있듯이, 신호의 송신 위치로부터 거리가 멀어질수록 신호의 세기가 선형적으로 줄어드는 것이 아니라, 지도의 분포에 따라 신호의 경로 손실 정도가 높고 낮게 나타남을 알 수 있다.

도 5는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법이 적용되는 환경을 설명하는 도면이다. 도 5에는 도 3과 도 4에서 설명한 결과가 도식적으로 표시된다. 즉, 도 5에서는 도 3에서 설명한 지역의 지도(500) 상의 위치 510에서 송신된 신호가 전파되면서 발생하는 신호의 경로 손실을 면적으로 변환하여 표시한다. 경로 손실이 표시되는 영역 520에서 빗금으로 표시된 영역, 점으로 칠해진 영역, 빈 영역은 각각 도 3에 도시된 신호 세기 변화를 면적으로 표시한 것이다.

도 3 내지 도 5에서 확인할 수 있듯이, mmWave 통신 시스템의 경우 전파 특성이 도로와 주변 환경에 크게 의존하여 나타난다. 다시 말해서, 송신되는 전파 특성이 동일 도로 내에서는 유사하게 나타나며, 이는 망을 설계하면서 기지국의 배치 위치를 선정할 때 이러한 전파 특성을 고려해야 함을 의미한다.

이하의 도 6 내지 도 15에서는 상술한 전파 특성을 고려하여, 망 설계를 위한 분석 방법의 실시 예들을 구체적으로 설명한다. 제안하는 실시 예에서는 망 설계를 위한 분석 대상이 되는 특정 지역의 지도 데이터(예를 들어, 디지털 맵 또는 위성 사진 등)로부터 도로 정보와 환경 정보를 추출하고, 이를 활용함으로써 정확하고 신뢰할 수 있는 망 설계가 수행한다.

이때, 제안하는 분석 방법(즉, 망 설계 방법)은 기지국과 별도의 서버(연산 장치 또는 디바이스)에서 수행될 수 있다. 이하에서는 망 설계를 위한 서버(디바이스 또는 연산 장치)가 구비되어 후술할 분석 방법을 수행하는 것으로 설명하나, 이러한 내용에 한정되지는 않는다. 즉, 제안하는 실시 예들에 따른 분석 방법은 기지국에서 수행될 수도 있으며, 기지국과 서버에서 함께 분석되어 결과가 공유되는 방식으로 수행될 수도 있다.

도 6에서, 망 설계를 위한 분석을 수행하는 서버는 지도 데이터를 획득한다(S610). 이러한 지도 데이터는 망 설계의 대상이 되는 특정 지역의 도로에 대한 정보, 구조물에 대한 정보 등을 2차원 및/또는 3차원 데이터로 포함하는 디지털 맵이거나 위성 맵일 수 있으며, 호수, 집, 나무, 주택단지 등 구조물의 클러터 데이터를 포함하는 클러터 맵일 수도 있다. 앞서 설명했듯이, S610의 지도 데이터는 지도를 저장 및 관리하는 외부 엔티티로부터 수신될 수 있으며, 망 설계를 수행하는 서버가 자체적으로 보유하고 관리하는 데이터일 수도 있다.

지도 데이터를 획득한 서버는 지도 데이터로부터 해당 지역 내의 도로 정보를 추출한다(S620). 서버는 지도 데이터로부터 외곽선을 추출하여 영상 처리 과정을 통해 벡터 맵을 생성함으로써 도로 정보를 생성할 수 있으며, 지도 데이터 자체에 도로에 대한 정보가 포함되는 경우 지도 데이터로부터 도로 정보를 추출해낼 수도 있다. 이때, 도로 정보는 지역 내에서 도로의 배치 형태와 구조뿐 아니라, 도로별 길이, 도로 간의 간격, 도로의 곡률, 교차로에서 도로의 수 등 지역 내의 도로에 관련된 다양한 정보를 모두 포함할 수 있다.

이어서, 서버는 S620의 도로 정보에 기초하여 기지국이 배치될 수 있는 복수의 후보 위치(또는, 노드(node))를 결정한다(S630). 앞서 설명했듯이 전파 특성 상 신호가 도로를 따라 송신되기 때문에, 후보 위치들은 지역 내에서 도로 상의 임의의 지점으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 후보 위치는 도로의 교점으로 결정되거나, 막힌 도로의 끝점으로 결정되거나, 도로의 끝점으로부터 소정 거리만큼 떨어진 점으로 결정되거나, 일정 거리 이상의 긴 도로를 분할하는 복수의 지점들로 결정되는 등 다양한 방식과 기준에 따라 결정될 수 있다.

한편, 도 6에 명시적으로 도시되지는 않으나, 도로 정보로부터 후보 위치를 결정하기에 앞서 소정의 기준 값이 이용될 수 있다. 기준 값은 후보 위치를 결정하기 위하여 수집된 통계 수치나 사용자로부터의 쿼리(query) 입력을 의미할 수 있다. 예를 들어, 기준 값은 도로 유형별 경로 손실의 통계 수치를 포함할 수 있으며, 배치될 기지국의 성능에 대한 입력을 포함할 수도 있다. 구체적으로, 사용자가 망 설계를 통해 배치할 기지국의 성능(예를 들어, 송신 전력, 빔포밍 여부, 신호 도달 거리 등)을 미리 알고 있는 경우, 후보 위치를 결정하기 위한 조건을 서버에 입력할 수도 있다. 왜냐하면, 기지국의 성능에 따라 같은 길이의 도로를 커버하기 위해 요구되는 기지국의 수량이 달라질 수 있고, 이에 따라 기지국의 후보 위치가 달라질 수 있기 때문이다.

또한, 이러한 기준 값은 설치될 기지국에 관련된 파라미터 뿐 아니라 지역적인 특징을 나타내는 정보일 수도 있다. 예를 들어, 기준 값은 분석을 수행할 지역의 면적, 인구 수, 지역에 특화된 서비스의 QoS(Quality of Service), 지역의 지형 특성에 대한 정보일 수 있으며, 상술한 예시들을 나타내는 파라미터 값일 수도 있다.

이와 같이 도로 정보와 기준 값에 따라 결정된 후보 위치들은 지도 상의 좌표로 식별될 수 있으며, 각 후보 위치마다 2차원 또는 3차원 좌표가 부여될 수도 있다. 서버는 결정된 후보 위치들을 노드 트리, 리스트 또는 룩업 테이블의 형태로 구성하여 데이터베이스나 메모리에 저장할 수 있다.

이상의 도 6에서 설명한 실시 예들은 망 설계를 위한 분석 과정의 첫 번째 단계로서 지도 데이터로부터 후보 위치를 결정하는 과정에 대해 설명하였다. 이어서, 도 7에서는 복수의 후보 위치를 이용하여 지역을 커버하기 위한 기지국의 수를 계산하는 과정을 설명한다.

서버는 복수의 후보 위치로부터 임의의 후보 위치를 선택하며, 선택된 후보 위치는 후술하는 계산 과정에서의 기준 후보 위치(또는, 기준 노드)가 된다(S710). 서버는 선택된 기준 후보 위치로부터 기설정된 조건에 따라 분석을 수행하며 후보 위치를 재구성한다(S720). 구체적으로 설명하면, 서버는 기준 후보 위치에 기지국이 배치되는 것을 가정하고, 기설정된 조건에 따라 해당 기지국이 커버 가능한 영역을 판단한다. 이때 기설정된 조건이란 앞서 설명한 기지국의 성능을 의미할 수 있다. 예를 들어, 기지국이 송신한 신호가 도로를 따라 100m까지 전파될 수 있다고 가정하는 경우, 임의의 제1 후보 위치를 기준 후보 위치로 선택한다면 제1 후보 위치로부터 도로를 따라 200m만큼 떨어진 후보 위치가 다음 후보 위치인 제2 후보 위치가 될 수 있다. 제1 후보 위치와 제2 후보 위치 사이의 직선 거리에 다른 후보 위치들이 존재하더라도, 해당 후보 위치들에는 추가적으로 기지국을 배치하더라도 추가적으로 커버리지를 얻기 어렵기 때문에 후보 위치 리스트에서 삭제될 수 있다.

다시 말해서, 서버는 복수의 후보 위치 중 임의의 기준 후보 위치로부터 분석 과정을 개시한다. 서버는 기설정된 조건에 따라 기준 후보 위치에 근접한 후보 위치들 중에서 어떠한 위치에 기지국을 배치할 것인지 결정하며, 이러한 결정 과정을 전체 후보 위치에 대해 반복하여 수행할 수 있다. 전체 후보 위치에 대해 계산하면서 중복되는 커버리지가 없는 것이 기지국의 수량을 최소화한다는 관점에서 유리하지만, 중복되는 커버리지를 완전히 허용하지 않는다면 음영 지역이 발생할 수도 있기 때문에 커버리지를 어느 정도 까지 허용할 것인지를 조절하는 것이 중요한 문제가 된다. 이에 따라 중복되는 커버리지의 정도는 S720의 기설정된 조건 중의 하나가 될 수 있다.

S720에서 후보 위치를 재구성하면서, 서버는 전체 후보 위치들 중 하나 이상의 후보 위치를 삭제할 수 있다. 즉, 서버는 복수의 후보 위치들 중에서 커버리지 중복을 줄이기 위하여 불필요한 후보 위치들을 삭제할 수 있다. S710 및 S720 과정을 수행한 서버는 전체 후보 위치를 필터링 한 결과에 따라 배치될 기지국의 수량을 계산할 수 있다.

이상의 도 7에서는 후보 위치를 재구성함으로써 기지국의 설치 위치와 요구 수량을 계산하는 과정에 대해 설명하였다. 이어서, 도 8에서는 복수의 경우의 수로부터 최적의 결과를 도출하는 과정에 대해 설명한다.

앞서 도 6 및 도 7에서는 도로 정보를 분석하여 기지국의 후보 위치를 결정하는 실시 예에 대해 설명하였다. 도 8에서는 상술한 실시 예에 더하여 환경 정보를 반영하는 과정에 대해 설명한다. S810에서, 서버는 재구성된 후보 위치에 환경 정보를 적용한다(S810). 환경 정보란 도로 정보와는 구별되는 것으로 도로 정보가 도로를 직선의 벡터로 고려하여 표현한 벡터 맵이라면, 환경 정보는 도로의 폭, 인근 도로 수, 도로의 교점, 주변 구조물(예를 들어, 나무, 건물, 가로등, 호수, 하천, 구조물 등)에 대한 요소를 의미한다. 즉, 도로 정보에 기반하여 계산된 결과에 환경 정보를 추가적으로 고려하여 분석을 수행함으로써, 더 정확한 망 설계 결과가 도출될 수 있다.

S810에서의 환경 정보는 상술한 지도 데이터를 분석하여 영상 처리를 통해 생성되는 정보일 수 있으며, 지도 데이터(예를 들어, 클러터 맵) 자체에 포함된 정보가 추출되어 생성되는 정보일 수도 있다.

서버는 도 7에서 재구성한 후보 위치들에 환경 정보를 적용함으로써, 도로 정보에 기반하여 계산된 결과를 보정하여 필요한 기지국의 수량을 다시금 계산한다(S820). S820을 구체적으로 예로 들어 설명하면, 기지국이 전송하는 신호가 직선 거리로 100m까지 도달 가능한 것으로 계산하여 후보 위치가 재구성되었다 하더라도, 직선 도로 상에 가로수와 건물이 다수 존재하여 신호가 실제로 도달하기 어려운 경우(예를 들어, 50m까지 도달)가 존재할 수 있다. 이러한 경우, 기설정된 기준 값이 100m임에도 불구하고 임의의 후보 위치에서 50m만큼 떨어진 위치에 새로운 기지국이 설치되어야 할 것이다. 이와 같이, 환경 정보를 반영하여야 좀더 정확한 망 설계 결과가 얻어질 수 있기 때문에, 서버는 재구성된 후보 위치에 환경 정보를 적용하여 필요수량을 계산하게 된다(S820).

서버는 S820 과정을 재구성된 후보 위치 전체에 대해 수행하며, 재구성된 후보 위치에 일부 후보 위치를 추가하거나, 재구성된 후보 위치를 수정할 수 있다. 서버는 수정된 결과로부터 해당 지역 내에 설계된 기지국의 필요 수량과 후보 위치를 최종적으로 계산할 수 있다(S830).

한편, 도 7의 S710 에서 서버는 전체 후보 위치 중 임의의 기준 후보 위치를 선택하고, 이에 따라 후보 위치를 재구성한 바 있다. 이때, 서버가 임의의 기준 후보 위치를 달리 선택한다면 후보 위치의 결과가 달라질 것이다. 즉, 서버는 도 7 및 도 8에서 설명한 실시 예에 따른 과정을 기준 후보 위치를 변경해가며 반복적으로 수행함으로써, 특정 지역 내의 최소 필요 수량과 그에 따른 후보 위치를 도출해낼 수 있다(S830). 본 실시 예에 대해서는 도 13 내지 도 15에서 구체적으로 다시 설명한다.

한편, 이상에서는 서버가 도로 정보에 따라 후보 위치를 재구성하고 환경 정보를 고려하여 후보 위치의 결과를 변경하거나 수정하는 실시 예에 대해 설명하였다. 그러나, 제안하는 실시 예는 이러한 방식에 한정되는 것은 아니고, 서버는 도로 정보와 환경 정보를 동시에 고려하여 후보 위치를 재구성할 수도 있다. 후자의 경우, 도 7 및 도 8에서 분리하여 설명한 실시 예가 복합적으로 동작할 것이다. 서버는 임의의 기준 후보 위치로부터 도로 정보와 환경 정보를 고려하여 후보 위치를 재구성하고, 다른 후보 위치를 기준 후보 위치로 하여 재구성하는 과정을 반복적으로 수행함으로써, 특정 지역에 대한 최소 필요 수량과 그에 따른 후보 위치를 도출해낼 수 있다.

도 9 내지 도 12에서는 앞서 도 6 내지 도 8에서 설명한 실시 예에 따라 분석 방법이 수행되는 과정을 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 9에는 망 설계를 위한 분석 방법이 수행될 지역이 도시된다(900). 서버는 지도 데이터로부터 도로 정보를 추출하며, 추출된 도로 정보가 도 9 상에 직선으로 표시된다(910). 한편, 서버는 도로의 분포 형태뿐 아니라, 도 9에 도시된 바와 같이 각 도로의 거리 또한 파악할 수 있음은 물론이다. 서버는 도로 정보로부터 도로 간의 교점(920)에 대해서도 확인할 수 있으며, 도 9에 도시된 실시 예에서 도로 간의 교점들이 상술한 복수의 후보 위치가 된다. 전파가 도로를 따라 직선하는 성향이 두드러진다는 점을 고려하면, 도 9에 도시된 실시 예에서 각 교점에 기지국을 설치하는 것이 전체 도로를 커버하기에 유리하기 때문이다.

이어서, 도 10에서 서버는 후보 위치 리스트로부터 임의의 후보 위치를 기준 후보 위치(또는, 기준 노드)로 선택하고, 전체 후보 위치를 재구성한다. 도 10에 도시된 바와 같이 복수의 후보 위치 모두에 기지국이 배치될 필요는 없기 때문에, 서버는 임의의 기준 노드로부터 기준 값(또는, 기준 파라미터)에 따라 일부 후보 위치를 삭제해가며 전체 후보 위치를 재구성한다. 도 10에서 선정된 후보 위치는 'O'로 표시되고(1010), 재구성에 따라 삭제된 후보 위치는 'X'로 표시된다(1020). 도 10의 실시 예에서 서버는 전체 후보 위치로부터 총 4개의 후보 위치들을 선택하여 후보 위치 리스트를 재구성할 수 있다.

서버는 후보 위치를 재구성하는 과정에서 도로 정보와 환경 정보를 모두 고려한다. 즉, 서버는 도로의 길이, 도로의 곡률, 교점의 존재 여부, 교점에서 연결되는 다른 도로의 정보, 인접한 도로의 거리 등을 고려하여 후보 위치를 재구성할 수 있다. 다시 말해서, 앞서 도 7 및 도 8에서는 도로 정보에 따라 후보 위치를 재구성하고 환경 정보를 고려하여 재차 결과를 수정하는 과정을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 서버가 도로 정보와 환경 정보를 모두 고려하여 후보 위치를 재구성할 수도 있음은 물론이다.

도 11은 서버가 후보 위치를 결정하는 과정에서 고려하는 도로 정보와 환경 정보의 예시를 도시하는 도면이다. 도 11에 도시된 테이블(1100)에는 도로를 식별하기 위한 인덱스, 도로 길이, 도로 곡률, 교점 여부, 도로가 연결되는 다른 도로의 인덱스, 도로 간의 인접한 거리 등이 테이블로 표시된다. 서버는 지도 데이터로부터 도 11과 같은 도로 정보와 환경 정보를 추출하여 저장하였다가 망 설계를 위한 분석 과정에서 활용할 수 있다.

도 12는 상술한 실시 예를 설명하기 위한 또 다른 도면이다. 서버는 지역(1200)에 대한 지도 데이터를 획득하며, 지도 데이터로부터 도로 정보 및/또는 환경 정보를 생성하여 저장한다. 도 9 및 도 10에서 설명한 실시 예의 경우 도로가 직선으로 일정한 형태로 배치되기 때문에 후보 위치를 결정하는 것이 상대적으로 간단하다.

이와는 달리, 도 12의 실시 예의 경우 지도 데이터로부터 서버가 후보 위치를 결정하는 과정이 좀더 복잡하게 수행될 수 있으며, 이를 위해 기준 값(또는, 기준 파라미터)가 활용될 수 있다. 예를 들어, 서버는 단일 도로를 기준으로 기준 값에 따른 소정 반경 이내의 도로는 1개의 기지국을 할당할 수 있다. 이러한 과정을 위한 반경에 대한 기준 값은 직선 도로와 곡선 도로에 대해 다르게 설정될 수 있음은 물론이다. 이어서, 서버는 기준 값에 따른 반경보다 긴 도로의 경우, 도로 내의 다른 교점에 추가적으로 후보 위치를 배치할 수 있다. 또한, 서버는 후보 위치들을 기준으로 특정 거리 이내에 도로의 시점이나 종점이 존재한다면, 해당 후보 위치는 배제할 수 있다. 또한, 서버는 환경 정보를 고려하여, 각 후보 위치들의 인근 지형, 고도, 구조물에 가중치를 적용함으로써 추가적으로 후보 위치를 변경하거나 추가/삭제할 수 있다. 다시 말해서, 후보 위치를 재구성하는 과정뿐 아니라 후보 위치 리스트를 구성하는 과정에서도 서버는 도로 정보나 환경 정보를 고려할 수 있음은 물론이다.

서버는 상술한 조건에 따라 전체 후보 위치를 도출할 수 있다. 이어서, 서버는 임의의 후보 위치를 기준으로 하여 후보 위치를 재구성한다. 도 12의 지역 #1(1210)를 예로 들어 설명하면, 서버는 화살표가 표시된 위치를 기준으로 인접한 40m, 100m의 짧은 도로는 기준 값에 따른 반경(400m) 이내의 도로 이므로 해당 도로 상에 위치한 후보 위치는 삭제할 수 있다.

지역 #2(1220)를 예로 들어 설명하면, 화살표가 표시된 위치를 기준으로 평행하게 인접한 인근 도로는 화살표 위치와 가까워서 화살표 위치로부터의 신호가 도로를 따라 도달할 것으로 가정하고, 서버는 해당 위치를 후보 위치 중에서 삭제할 수 있다.

지역 #3(1230)를 예로 들어 설명하면, 서버는 지역 #3의 경우 인접한 다른 위치들로부터 신호가 도달하기 어려운 위치여서 후보 위치에서 배제하지 않을 수도 있지만, 기준 값(또는, 기준 파라미터)이 요구하는 지역 내의 커버리지 달성 정도가 충분하다고 결정된다면 후보 위치에서 배제할 수도 있다. 즉, 앞서 설명했듯이 중복되는 커버리지 정도와 허용 가능한 음영 정도는 기준 값에 따라 달라질 수 있기 때문에, 지역 #3을 후보 위치에서 배제하여 기지국의 필요 수량을 줄일 것인지 후보 위치로 선정하여 커버리지 달성도를 높일 것인지는 서버의 동작 과정에 고려되는 기준 값이나 파라미터에 따라 달라질 수 있다.

한편, 상술한 지역 #1, #2, #3에 대한 결과로써 후보 위치들이 도출되면, 서버는 도출된 후보 위치에 대한 정보를 저장하고 관리하고 있다가, 유사한 경향성을 갖는 다른 지역에 대한 분석 과정에서도 활용할 수 있다. 예를 들어, 새로운 지역 #4(미도시)에 대해서 망 설계를 위한 분석과정이 수행되고 지역 #4가 지역 #1, #2, #3 중 어느 하나의 도로 정보와 환경 정보와 유사한 경향성을 가지는 것이 확인되는 경우, 서버는 수행되었던 분석 결과를 활용하여 새로운 지역 #4에 대해서 망 설계를 위한 분석을 수행할 수 있다.

이는, 각 지역의 지도 데이터로부터 도로 정보가 벡터 맵으로서 도출될 수 있기 때문이다. 즉, 어느 지역의 도로 정보 벡터 맵이 다른 지역의 벡터 맵과 유사한 경향성을 가지는 것으로 확인되는 경우, 전체 후보 위치를 구성하는 과정의 결과는 동일할 수 있다. 따라서, 서버는 도로 정보로부터 후보 위치를 도출하는 과정을 간소화하고 환경 정보의 결과만을 반영하여 후보 위치를 재구성할 수 있게 된다.

도 13 내지 도 15는 제안하는 실시 예에 따른 분석 방법의 과정을 설명하는 도면이다. 도 13 내지 도 15에서는 상술한 후보 위치 재구성 과정을 도면을 통해 예로 들어 설명한다.

도 13에 도시된 도로 구조(1300)를 가정한다. 서버는 도 13의 지역에 대한 지도 데이터로부터 도로 정보와 환경 정보를 추출하며, 추출된 도로 정보와 환경 정보를 이용하여 후보 위치를 결정할 수 있다. 도 13에 도시된 예에서 가로 방향으로 배치된 도로 상에는 도로 정보와 환경 정보(예를 들어, 도로의 길이, 기지국의 신호 송수신 성능, 구조물 배치 등)에 따라 총 5개의 후보 위치가 결정된다(1310, 1315, 1320, 1325, 1330). 이어서, 세로 방향의 도로를 따라 후보 위치 1335, 1340, 1345가 결정되며, 우측하단 방향의 도로를 따라 후보 위치 1350, 1360이 결정될 수 있다.

한편, 기지국이 도 13에 도시된 전체 후보 위치 중에서 임의의 기준 후보 위치를 1315로 선택하는 경우, 가로 방향의 도로 상에서는 두 개의 후보 위치 1315, 1325 만이 선택되고 기준 값에 따라 나머지 세 개의 후보 위치 1310, 1320, 1330은 삭제될 수 있다. 가로 방향의 도로만을 고려하면 2개의 후보 위치를 선택하는 것이 전체 후보 위치의 개수(즉, 기지국의 수량) 측면에서 유리하기 때문이다.

그러나, 후보 위치 1315, 1325를 선택하는 경우, 서버는 세로 방향 도로를 따라 후보 위치 1335, 1345를 모두 선택해야 할 수도 있다. 이는, 후보 위치 1315, 1325 를 선택하여 후보 위치 1320가 삭제되는 경우 세로 방향 도로를 따라 신호가 전달되면서 경로 손실이 커질 가능성이 높기 때문이다.

반면에, 가로 방향 도로에서 세 개의 후보 위치 1310, 1320, 1330를 선택하고 후보 위치 1315, 1325를 삭제하는 경우, 후보 위치 1320로부터 세로 방향 도로에 신호가 전달될 수 있기 때문에, 서버는 후보 위치 1335를 삭제하고 후보 위치 1340만을 선택할 수 있게 된다.

이와 같이, 서버가 전체 후보 위치를 재구성하는 과정에서 기준 후보 위치를 어떻게 선택하느냐에 따라 다른 결과가 도출될 수 있다. 따라서, 서버는 도로 정보와 환경 정보를 모두 고려하여 후보 위치를 재구성하는 과정을 후보 위치를 변경해가며 수행할 수 있으며, 전체 결과 중 재구성된 후보 위치의 개수(즉, 기지국의 필요 수량)가 가장 적은 결과를 선택할 수 있다.

한편, 도 13에서 후보 위치 1350은 다른 도로와 연결되는 교점이므로 후보 위치로써 선택될 수 있으며, 후보 위치 1360은 인접한 좁은 도로들을 커버하기 위한 후보 위치로써 선택될 수 있다. 한편, 후보 위치 1360의 경우 지역 전체적인 커버리지 달성도가 만족되거나 후보 위치 1350으로부터의 신호 도달이 소정의 임계 정도 이상으로 판단된다면 후보 위치 리스트로부터 삭제될 수도 있다.

도 14 및 도 15는 앞서 설명한 후보 위치 재구성 과정을 개념적으로 설명하는 도면이다. 도 14에서 서버가 기준 후보 위치로 선택할 수 있는 후보 위치는 N1, N2, N3이다. 한편, 서버는 후보 위치 N1을 선택함에 따라 인접한 후보 위치들 N1-1, N1-2 중 어떠한 후보 위치를 선택하고 어떠한 후보 위치를 삭제할 것인지 결정하게 된다. 서버가 후보 위치 N1-2를 선택하는 경우, N1-1은 삭제되고 N1-2-1, N1-2-2의 후보 위치를 선택해야 하는 분기가 도래한다. 한편, 서버는 N2 후보 위치를 선택하고, N2-1 후보 위치와 N2-1-1 후보 위치를 자동적으로 후보 위치 리스트에서 선택할 수 있다. 한편, 후보 위치 N2-1-1-2는 후보 위치 N2-1-1과 후보 위치 N3에서 동시에 선택할 수 있는 분기이기 때문에, 서버는 후보 위치 N2-1-1-1과 N2-1-1-2 중에서 N2-1-1-2를 선택하는 것이 전체 후보위치 개수를 줄이는 관점에서 유리하다고 판단할 수 있다. 서버가 후보 위치 N2-1-1-1을 선택하는 경우 후보 위치 N3-2를 추가적으로 선택해야 하지만, 후보 위치 N2-1-1-2를 선택하는 경우 후보 위치 N2-1-1-1과 N3-2를 함께 삭제할 수 있기 때문이다.

도 15는 상술한 바에 따라 도 14에서 선택된 결과들을 표시한다. 도 15에서는 서버가 N2-1-1-1 후보 위치와 N3-2 후보 위치를 선택한 결과를 도시한다. 이는, 도 14에서 설명한 바와 같이 N2-1-1-2를 선택하는 경우 N2-1-1 후보 위치와 N3 후보 위치의 교점이라는 점에서 유리하다고 판단될 수 있지만, 특정 지역 전체 관점에서는 오히려 반대일 수도 있기 때문이다. 즉, 후보 위치 N2-1-1-1과 N3-2 를 선택하는 것이 전체 후보 위치 재구성 결과 관점에서 유리하다고 판단되거나, 분석 방법에서 고려되는 기준 값, 파라미터 또는 도로 정보나 환경 정보 측면에서 유리하다고 판단되는 경우, 서버는 전체 결과를 반복하여 수행함으로써 최적의 결과를 선택하기 때문에 N2-1-1-2 후보 위치를 삭제할 수도 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 실시 예들에 의하면, 망 설계 대상이 되는 지역 내의 도로 정보와 환경 정보를 고려하여 분석과정을 수행함으로써, 배치될 기지국의 수량과 위치를 결정하는 과정의 효율이 개선될 수 있다. 특히, 상술한 실시 예는 mmWave 주파수 대역을 이용하는 통신 시스템의 특성을 반영하기 때문에 결과의 정확도와 신뢰도가 개선될 수 있으며, 계산을 위한 기준 값 또는 기준 파라미터를 조절함으로써 원하는 목표에 가까운 결과를 제공할 수 있다.

한편, 이상에서는 망 설계를 위한 분석 방법에 대해 설명하였으나, 상술한 실시 예들은 망 설계 이후의 망 운영 과정에도 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.

예를 들어, 분석 방법을 수행하는 서버와 기지국이 분석 결과에 대해 공유할 수 있다. 이러한 경우, 기지국은 서버가 상술한 과정에 따라 후보 위치를 선택한 것임을 알고 있기 때문에, 통신 과정에서 빔포밍 및/또는 전송 전력을 제어하는 과정에 해당 결과를 활용할 수 있다. 즉 특정 후보 위치가 재구성을 통해 선택되면, 해당 후보 위치에 배치되는 기지국은 자신이 어떠한 영역을 커버해야 할 것인지 알 수 있게 된다. 이에 따라, 해당 기지국은 자신이 커버해야 할 방향에 대한 효율적인 빔포밍을 수행할 수 있으며, 신호 전송을 위한 전력 제어 또한 선택적으로 할 수 있어 전력 제어 측면에서도 효율적으로 동작할 수 있다.

또 다른 실시 예에 의하면, 망 운영 중에 지역의 도로 정보나 환경 정보에 변경이 발생하는 경우, 상술한 실시 예가 망 고도화를 위한 방안으로 활용될 수도 있다. 예를 들어, 특정 지역의 인구 밀도가 향상되어 추가적으로 기지국을 배치해야 하는 상황이라면, 서버 및/또는 기지국은 상술한 분석 결과를 이용하여 후보 위치를 추가적으로 쉽게 도출해낼 수 있다. 이는, 이미 배치된 기지국들이 존재하는 경우, 추가 배치를 위해 고려할 후보 위치의 재구성 과정은 상대적으로 간단히 계산될 수 있기 때문이다. 즉, 서버 및/또는 기지국은 전체 후보 위치를 재구성하지 않더라도 초기 분석 과정에서 삭제된 후보 위치들 중 일부의 후보 위치를 선택하는 과정을 수행할 수 있다.

이러한 망 고도화 과정에 대해서도, 기지국이 상술한 바에 따라 분석 과정과 그 결과를 서버와 공유함으로써 단말과의 동작 과정을 효율적으로 수행할 수 있음은 물론이다.

도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기지국의 구성을 도시하는 블록도이다.

도 16을 참고하면, 기지국은 송수신부(1610), 기지국 제어부(1620), 저장부(1630)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 기지국 제어부(1620)는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부(1610)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(1610)는 예를 들어, 서버와 통신을 수행하여 분석 결과를 주고 받을 수 있으며, 단말과의 통신을 수행할 수도 있다.

기지국 제어부(1620)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 기지국의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 기지국 제어부(1620)는 앞서 기술한 도면과 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 기지국 제어부(1620)는 망 설계를 위한 분석 방법을 수행하는 서버와 통신하며 분석 방법을 수신하고, 효율적인 통신이 수행될 수 있도록 분석 방법과 분석 결과를 확인할 수 있다.

저장부(1630)는 송수신부(1610)를 통해 송수신되는 정보 및 기지국 제어부(1620)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연산 장치(예를 들어, 서버)의 구성을 도시하는 블록도이다.

도 17을 참고하면, 서버는 송수신부(1710), 서버 제어부(1720), 저장부(1730)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 서버 지국 제어부(1720)는, 회로 또는 어플리케이션 특정 통합 회로 또는 적어도 하나의 프로세서라고 정의될 수 있다.

송수신부(1710)는 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신할 수 있다. 송수신부(1710)는 예를 들어, 외부 엔티티와 통신하며 지도 데이터를 획득하거나, 분석 결과를 기지국에 송신할 수 있다.

서버 제어부(1720)는 본 발명에서 제안하는 실시예에 따른 서버의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 서버 제어부(1720)는 앞서 기술한 도면과 순서도에 따른 동작을 수행하도록 각 블록간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 구체적으로, 서버 제어부(1720)는 지도 데이터로부터 도로 정보와 환경 정보를 생성하거나, 도로 정보와 환경 정보를 이용하여 후보 위치를 도출하고 후보 위치를 재구성할 수 있다.

저장부(1730)는 송수신부(1710)를 통해 송수신되는 정보 및 서버 제어부(1720)를 통해 생성되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.

또한, 상술한 기지국 제어부(1620) 및 서버 제어부(1720)는 명세서의 실시 예에 설명된 방법을 실행하는 인스트럭션이 포함된 프로그램에 의해 제어될 수 있다. 또한 상기 프로그램은 저장 매체에 저장될 수 있으며, 상기 저장 매체는 휘발성 또는 비 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리는 데이터를 저장할 수 있는 매체일 수 있으며, 상기 인스트럭션을 저장할 수 있는 경우 그 형태에 제약은 없다.

이상에서 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

1. 무선 통신 시스템에서 연산 장치에 의해 수행되는 망 설계를 위한 방법에 있어서,
   지역의 지도 데이터를 획득하는 단계;
   상기 지도 데이터에 기초하여 상기 지역에 분포된 도로에 관련된 도로 정보를 생성하는 단계;
   상기 도로 정보에 기초하여 상기 지역에서 기지국이 배치될 복수의 후보 위치를 결정하는 단계;
   상기 지역의 기지국 위치에 대한 복수의 후보 구성을 결정하는 단계; 및
   상기 복수의 후보 구성 각각에 포함된 기지국 위치의 수에 기초하여 상기 복수의 후보 구성으로부터 상기 지역의 기지국 위치 구성을 결정하는 단계를 포함하되,
   상기 복수의 후보 구성을 결정하는 단계는,
   상기 복수의 후보 구성 각각에 대하여, 상기 복수의 후보 위치로부터 기준 후보 위치를 선택하는 단계; 및
   상기 복수의 후보 구성 각각의 상기 기준 후보 위치에 대하여, 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 복수의 후보 위치로부터 나머지 후보 위치를 결정하는 단계를 포함하고,
   각각의 기지국 위치에 놓여진 기지국은 mmWave 주파수 대역을 이용하여 통신하는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도로 정보는 상기 지역의 분포된 도로의 길이, 도로의 곡률, 인접한 도로 정보 또는 각 도로를 식별하기 위한 식별자 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 도로 정보는 벡터 맵(vector map)으로 구성되는 것인, 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 방법은, 상기 지도 데이터에 기초하여 상기 지역에 대한 환경 정보를 생성하는 단계를 더 포함하고,
   상기 복수의 후보 위치는 상기 도로 정보 및 상기 환경 정보에 기초하여 결정되며, 상기 환경 정보는 상기 지역에 분포된 나무, 가로등, 호수 또는 구조물 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 것인, 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 후보 위치를 결정하는 단계는 상기 복수의 후보 위치를 결정하기 위한 기준 파라미터에 기초하여 수행되며,
   상기 기준 파라미터는 경로 손실의 통계 값, 기지국의 송신 전력, 기지국의 빔포밍 여부, 기지국의 신호 도달 거리, 상기 지역의 면적, 상기 지역의 인구수, 상기 지역에 제공될 서비스 관련 정보 또는 상기 지역의 지형 특성 중 적어도 하나에 대한 값을 포함하는 것인, 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 나머지 후보 위치는 상기 지역의 전체 후보 위치 중에서 상기 미리 정해진 조건을 만족하지 않는 후보 위치를 배제함으로써 결정되고,
   상기 미리 정해진 조건은 상기 기준 후보 위치에 대한 상기 후보 위치의 커버리지의 중복이 최소화되도록 하는 것인, 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 미리 정해진 조건은 상기 기준 후보 위치에 대하여 상기 지역에서 음영 지역이 최소화되도록 하는 것인, 방법.
7. 무선 통신 시스템에서 망 설계를 위한 분석을 수행하는 연산 장치에 있어서,
   정보를 송신 및 수신하는 송수신부; 및
   상기 송수신부와 연결된 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   지역의 지도 데이터를 획득하고,
   상기 지도 데이터에 기초하여 상기 지역에 분포된 도로에 관련된 도로 정보를 생성하고,
   상기 도로 정보에 기초하여 상기 지역에서 기지국이 배치될 복수의 후보 위치를 결정하고,
   상기 지역의 기지국 위치에 대한 복수의 후보 구성을 결정하고,
   상기 복수의 후보 구성 각각에 포함된 기지국 위치의 수에 기초하여 상기 복수의 후보 구성으로부터 상기 지역의 기지국 위치 구성을 결정하도록 설정되고,
   상기 복수의 후보 구성은, 상기 복수의 후보 구성 각각에 대하여 상기 복수의 후보 위치로부터 기준 후보 위치를 선택하고, 상기 복수의 후보 구성 각각의 상기 기준 후보 위치에 대하여 미리 정해진 조건에 기초하여 상기 복수의 후보 위치로부터 나머지 후보 위치를 결정하여 결정되고,
   각각의 기지국 위치에 놓여진 기지국은 mmWave 주파수 대역을 이용하여 통신하는 것을 특징으로 하는, 연산 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 도로 정보는 상기 지역의 분포된 도로의 길이, 도로의 곡률, 인접한 도로 정보 또는 각 도로를 식별하기 위한 식별자 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 도로 정보는 벡터 맵(vector map)으로 구성되는 것인, 연산 장치.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 지도 데이터에 기초하여 상기 지역에 대한 환경 정보를 생성하고,
   상기 복수의 후보 위치는 상기 도로 정보 및 상기 환경 정보에 기초하여 결정되며, 상기 환경 정보는 상기 지역에 분포된 나무, 가로등, 호수 또는 구조물 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 것인, 연산 장치.
10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 후보 위치는 상기 복수의 후보 위치를 결정하기 위한 기준 파라미터에 기초하여 결정되며,
    상기 기준 파라미터는 경로 손실의 통계 값, 기지국의 송신 전력, 기지국의 빔포밍 여부, 기지국의 신호 도달 거리, 상기 지역의 면적, 상기 지역의 인구수, 상기 지역에 제공될 서비스 관련 정보 또는 상기 지역의 지형 특성 중 적어도 하나에 대한 값을 포함하는 것인, 연산 장치.
11. 제7항에 있어서,
    상기 나머지 후보 위치는 상기 지역의 전체 후보 위치 중에서 상기 미리 정해진 조건을 만족하지 않는 후보 위치를 배제함으로써 결정되고,
    상기 미리 정해진 조건은 상기 기준 후보 위치에 대한 상기 후보 위치의 커버리지의 중복이 최소화되도록 하는 것인, 연산 장치.
12. 제7항에 있어서,
    상기 미리 정해진 조건은 상기 기준 후보 위치에 대하여 상기 지역에서 음영 지역이 최소화되도록 하는 것인, 연산 장치.
    
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