KR102419355B1 - 무인기 제어용 통신 채널 동적 할당 및 변경 방법 및 절차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인기 제어용 통신 채널 동적 할당 및 변경 방법 및 절차에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 무인기의 이륙 전 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 상기 지상통제장치와 상기 무인기 사이의 통신을 위한 제 1 통신 채널 세트를 할당 받는 단계, 상기 무인기의 이륙 후, 기 설정된 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 상기 제 1 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 1 지역에서 상기 제 1 통신 채널 세트와 다른 제 2 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 2 지역으로 이동해야 하는 경우, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하기 전 상기 지상통제장치가 상기 제 2 통신 채널 세트를 할당 받는 단계, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하면, 지상통제장치가 상기 제 2 통신채널 세트를 이용하여 상기 무인기와 통신하는 단계 및 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 2 지역에서 제 1 지역으로 진입할 경우 상기 지상통제장치는 제 1 통신 채널 세트를 보유하고, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 1 지역으로 재진입하지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 주파수 관할청에 반납하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무인기 제어용 통신 채널 동적 할당 및 변경 방법 및 절차{Methods and Procedures for Dynamic Channel Assignment and Change in UAS Control and Non-Payload Communication}

본 발명은 무인기 제어용 통신 채널 동적 할당 및 변경 방법 및 절차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국가 공역에서 한정적인 무인기 제어용 스펙트럼을 효율적으로 사용하고 관리하기 위해 P2P형 및 P2MP형 무인기 제어용 통신 시스템의 통신 채널을 동적으로 할당하고 변경하는 방법 및 절차에 관한 것이다.

무인기와 함께 이륙/순항, 비행통제, 착륙/회수 등 제어용 통신시스템을 포함한 전 비행 과정에 필요한 모든 구성 요소를 모두 포괄해 무인항공시스템 (Unmanned Aircraft Systems, 이하 UAS) 또는 원격조종항공시스템 (Remotely Piloted Aircraft Systems, 이하 RPAS)이라 한다.

이러한 UAS는 무인기 지상 통제장비, 무인기 그리고 데이터링크로 구성되며, 데이터링크는 지상 무선국과 무인기 사이의 무선 데이터 링크로서 UAS 데이터링크는 UAS 지상 제어 및 비임무용 통신 (Control and Non-Payload Communication, 이하 CNPC) 데이터링크와 UAS 임무용 링크로 구분할 수 있다.

임무용 데이터링크는 임무 수행과 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크로서 일반적으로 CNPC 데이터링크에 비해 광대역이다. 반면 CNPC 링크는 무인기 비행 제어, UAS 상태 모니터링, CNPC 링크 관리와 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크로서 조종사/ATC 중계 링크와 UAS 제어 링크로 구성된다.

조종사/ATC 중계 링크는 항공교통관제센터 (Air Traffic Control, 이하 ATC)와 조종사 간의 음성 및 데이터를 무인기를 통해 중계하기 위한 통신 링크이며, UAS 제어 링크는 조종사와 무인기 사이의 안전 운항 관련 제어 정보를 전달하기 위한 링크이다.

UAS 제어 링크는 다시 원격명령 (Telecommand, 이하 TC) 링크와 원격측정 (Telemetry, TM) 링크로 구분할 수 있으며, TC 링크는 비행궤도 제어정보, 안전 비행에 요구되는 모든 무인기 시스템 제어 정보 등을 지상의 조종사로부터 무인기로 전달하는 상향링크이고, TM 링크는 무인항공기 위치,고도,속도, UAS 시스템 동작 모드 및 상태, 항법 보조 데이터, 탐지 및 회피 관련 추적,기상레이더,영상 정보를 무인기에서 지상의 조종사에게 전달하는 하향링크이다.

무인기 지상 CNPC 링크를 위한 주파수로는 WRC-12에서 신규 전용 대역으로 분배된 C (5030-5091 MHz) 대역이 주로 고려되고 있으며, 이외에도 WRC-12에서 항공이동업무로 활용 가능하도록 기준이 마련된 L (960-1164 MHz) 대역과 같이 항공이동업무 분배된 대역이 고려될 수 있다.

C 대역의 경우, 기존 시스템과의 주파수 혼신 영향 및 다중경로 지연 확산이 적은 장점이 있는데 반해 링크마진 확보를 위해 지향성 안테나 사용이 고려되어야 하고 도플러 영향이 L 대역에 비해 5배가 큰 단점이 있다.

이에 반해 L 대역과 같이 타 항공이동업무로 분배된 낮은 주파수 대역은 C 대역에 비해 전파 특성이 좋으나 (L 대역의 경우 C 대역에 비해 14 dB 정도 전파 손실이 낮음), DME (Distance Measurement Equipment), ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), TACAN (Tactic Air Navigation System) 등 기존 항공시스템이 혼잡하게 운용되고 있어 주파수 확보에 어려움 점이 있을 뿐만 아니라 다중경로 지연 확산이 큰 단점이 있다.

따라서 통상 기 확보된 C 대역을 지상 CNPC의 기본 링크로 고려하고, 낮은 주파수 대역 (L 또는 UHF 대역, 등)을 무인기 안전 운항을 위해 CNPC 링크 가용도를 높이는데 사용할 것으로 예상된다.

지상 CNPC 링크 접속 형태는 P2P (Point-to-Point)형과 네트워크기반 P2MP (Point-to-MultiPoint)형이 있다.

P2P 형은 하나의 지상통제 장비 (Ground Control Station, 이하 GCS)가 직접 무인기와 데이터링크를 형성하는 것으로 기존 무인항공시스템에서 주로 고려되었던 형태이다.

이에 반해, 네트워크기반 P2MP형은 지상무선국 (Ground Radio Station, 이하 GRS)들이 네트워크에 연결되어 있고, 각 CS는 지상 네트워크와 GRS를 통해 무인기와 정보를 교환하는 형태이다.

공공 및 민간 무인기의 응용 확대를 위해서는 다수 무인기와 동시에 통신링크를 형성하고 전국망을 형성할 수 있는 P2MP형이 차세대 CNPC 링크로 고려되어야 하며 이러한 P2MP형 UAS CNPC 시스템에 대한 관련 기술은 아직까지 미비한 상태이다.

또한 기존의 P2P형 UAS CNPC 시스템 운용을 위해서는 CNPC용 채널을 할당 받아야 하는데 기존의 방식에서는 주파수 관할청 (Spectrum Authority, 이하 SA)에서 UAS CNPC 시스템 등록 시 채널을 오랜 시간 (통산 1년 이상) 동안 고정적으로 할당하기 때문에 한번 특정 UAS CNPC 시스템에 할당된 채널은 다른 UAS CNPC 시스템에 활용이 어렵다.

따라서 무인기의 안정적 운용 및 무인기 수요 확대를 위해서는 제한된 무인기 제어 전용 주파수 대역에서 다수의 무인기를 효율적으로 운용할 수 있는 무인기 제어용 통신 주파수 자원의 효율적 활용 기술이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 한정적인 CNPC 주파수 활용을 높이고 다수 무인기를 동시에 지원하는 P2MP형 CNPC 시스템에서도 적용 가능한 새로운 UAS CNPC 시스템 동적 채널 할당 방법과 할당 절차를 사용자에게 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 주파수 관할청(SA), 지상통제장치(GCS), 지상무선국(GRS) 및 무인기(UA)를 포함하는 P2P(Point-to-Point)형 무인항공시스템에서 동적 채널 할당 방법에 있어서, 상기 무인기의 이륙 전 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 상기 지상통제장치와 상기 무인기 사이의 통신을 위한 제 1 통신 채널 세트를 할당 받는 단계, 상기 무인기의 이륙 후, 기 설정된 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 상기 제 1 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 1 지역에서 상기 제 1 통신 채널 세트와 다른 제 2 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 2 지역으로 이동해야 하는 경우, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하기 전 상기 지상통제장치가 상기 제 2 통신 채널 세트를 할당 받는 단계, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하면, 지상통제장치가 상기 제 2 통신채널 세트를 이용하여 상기 무인기와 통신하는 단계 및 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 2 지역에서 제 1 지역으로 진입할 경우 상기 지상통제장치는 제 1 통신 채널 세트를 보유하고, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 1 지역으로 재진입하지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 주파수 관할청에 반납하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 3 지역으로 진입할 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 상기 제 3 지역에서 사용할 수 있는 제 3 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청으로부터 상기 제 3 통신 채널 세트를 할당 받는 단계,를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태를 모니터링 하는 단계, 및 상기 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태가 기준 값을 만족하지 못하는 경우, 상기 지상통제장치가 상기 사용 중인 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 새로운 통신 채널 세트를 할당받음으로써 통신 채널 세트를 변경하는 단계,를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 통신 채널 세트는 주 채널 및 보조 채널을 포함하고, 상기 주 채널 및 상기 보조 채널은 서로 다른 주파수 대역에서 선택될 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 변경할 때 상기 통신 채널 세트의 주 채널 및 보조 채널 중 어느 하나를 먼저 변경하고, 나머지 하나를 그 후에 변경할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청에서 할당 받은 통신 채널 세트의 정보를 상기 지상무선국에 제공하는 단계, 및 상기 지상무선국이 상기 통신 채널 세트의 정보로부터 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인하는 단계,를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 주파수 관할철은 상기 지상통제장치에 통신 채널 세트를 할당할 때 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 더 제공하고, 상기 지상통제장치가 상기 지상무선국에 제공하는 상기 통신 채널 세트의 정보는 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 지상무선국은 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 이용하여 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인할 수 있다.

한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 채널 할당 방법은 주파수 관할청, 지상통제장치, 복수의 무인기를 지원하는 지상무선국 및 무인기를 포함하는 P2MP(Point-to-MultiPoint) 형 무인항공시스템에서 동적 채널 할당 방법에 있어서, 상기 지상무선국이 상기 주파수 관할청에 상기 지상무선국의 정보를 송신하고, 상기 주파수 관할청으로부터 상향링크 주파수 세트를 할당 받는 단계, 상기 주파수 관할청이 상기 상향링크 주파수 세트 및 지상무선국의 정보를 주파수 관할청의 데이터 베이스에 등록하는 단계, 상기 무인기의 이륙 전 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 상기 지상통제장치와 상기 무인기 사이의 통신을 위한 제 1 통신 채널 세트를 할당 받는 단계, 상기 무인기의 이륙 후, 기 설정된 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 상기 제 1 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 1 지역에서 상기 제 1 통신 채널 세트와 다른 제 2 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 2 지역으로 이동해야 하는 경우, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하기 전 상기 지상통제장치가 상기 제 2 통신 채널 세트를 할당 받는 단계, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하면, 지상통제장치가 상기 제 2 통신채널 세트를 이용하여 상기 무인기와 통신하는 단계, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 2 지역에서 제 1 지역으로 진입할 경우 상기 지상통제장치는 제 1 통신 채널 세트를 보유하고, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 1 지역으로 재진입하지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 주파수 관할청에 반납하는 단계, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하면, 지상통제장치가 상기 제 2 통신채널 세트를 이용하여 상기 무인기와 통신하는 단계, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 2 지역에서 제 1 지역으로 진입할 경우 상기 지상통제장치는 제 1 통신 채널 세트를 보유하고, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 1 지역으로 재진입하지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 주파수 관할청에 반납하는 단계, 또한,상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 3 지역으로 진입할 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 상기 제 3 지역에서 사용할 수 있는 제 3 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청으로부터 상기 제 3 통신 채널 세트를 할당 받는 단계,를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태를 모니터링 하는 단계, 및 상기 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태가 기준 값을 만족하지 못하는 경우, 상기 지상통제장치가 상기 사용 중인 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 새로운 통신 채널 세트를 할당받음으로써 통신 채널 세트를 변경하는 단계,를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 할당 받을 때, 상기 주파수 관할청으로부터 상기 지상통제장치가 이용하는 지상무선국 승인을 함께 받고, 상기 통신 채널 세트로서 상기 지상무선국에 할당된 상향링크 주파수에서의 시간 슬롯 및 하향링크 주파수를 할당 받고, 상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 변경할 때 상기 지상통제장치는 상기 통신 채널 세트의 하향링크의 주파수를 변경하고, 상향링크의 시간 슬롯을 변경할 수 있다.

또한, 상기 통신 채널 세트는 주 채널 및 보조 채널을 포함하고, 상기 주 채널 및 상기 보조 채널은 서로 다른 주파수 대역에서 선택될 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 변경할 때 상기 통신 채널 세트의 주 채널 및 보조 채널 중 어느 하나를 먼저 변경하고, 나머지 하나를 그 후에 변경할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청에서 할당 받은 통신 채널 세트의 정보를 상기 지상무선국에 제공하는 단계, 및 상기 지상무선국이 상기 통신 채널 세트의 정보로부터 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인하는 단계,를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 주파수 관할철은 상기 지상통제장치에 통신 채널 세트를 할당할 때 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 더 제공하고, 상기 지상통제장치가 상기 지상무선국에 제공하는 상기 통신 채널 세트의 정보는 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 포함하며, 상기 지상무선국은 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 이용하여 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인할 수 있다.

한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 분산형 채널 할당 방법은 주파수 관할청, 지상통제장치, 복수의 무인기를 지원하는 지상무선국 및 무인기를 포함하는 P2P(Point-to-Point) 형 무인항공시스템에서 분산형 채널 할당 방법에 있어서, 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 제공되는 정보를 이용하여 상기 무인기와의 통신을 위한 사용 가능한 채널을 선택하는 단계, 상기 지상통제장치가 상기 사용 가능한 채널 중 하나의 채널 할당을 상기 주파수 관할청에 요청하는 단계, 상기 주파수 관할청이 상기 요청된 채널이 상기 무인기가 비행하는 지역에서 사용가능한지 확인하여 요청된 채널에 대한 승인 여부를 결정하는 단계, 및 상기 주파수 관할청이 요청된 채널을 승인한 경우, 상기 채널을 상기 지상통제장치에 할당하는 단계, 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 사용 가능한 채널을 분석하는 단계 전, 상기 주파수 관할청이 상기 지상통제장치에게 할당 데이터베이스 및 채널 할당 여부를 결정하는 간섭 분석 알고리즘을 제공하는 단계,를 더 포함하고, 상기 지상통제장치가 사용 가능한 채널을 분석하는 단계에서, 상기 지상통제장치는 상기 간섭 분석 알고리즘을 이용하여 주파수 채널간 간섭 분석을 하여, 상기 무인기의 비행 중 상기 무인기가 비행하는 지역에 존재하는 기존 통신 채널과 양립이 가능한 통신 채널을 선택할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 채널 할당을 요청하는 단계에서, 상기 지상통제장치는 상기 요청하는 채널의 대역폭, 최대전송전력 및 수신기 감도를 포함하는 통신 링크 파형 정보 및 상기 지상통제장치가 이용할 예정인 지상 무선국 및 상기 무인기의 송수신기 위치 및 안테나 패턴 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 지상통제장치와 상기 무인기 간 통신 채널 링크 상태 정보를 상기 주파수 관할청에 제공하는 단계, 및 상기 주파수 관할청이 상기 통신 채널 링크 상태 정보를 이용하여 상기 간섭 분석 알고리즘을 업데이트 하는 단계,를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 채널 할당이 불가능 한 경우, 상기 주파수 관할청이 상기 지상통제장치에 채널 할당 불가 통보를 하는 단계, 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 상기 업데이트 된 간섭 분석 알고리즘을 수신하고 이용하여 사용 가능 채널을 재선택하고 상기 재선택한 사용 가능 채널을 상기 주파수 관할청에 재요청하는 단계, 및 상기 주파수 관할청이 요청된 채널을 승인한 경우, 상기 채널을 상기 지상통제장치에 할당하는 단계,를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 지상통제장치가 상기 사용 가능 채널을 재요청하는 단계에서, 상기 지상통제장치는 상기 무인기의 비행계획 및 상기 재요청하는 채널의 대역폭, 최대전송전력 및 수신기 감도를 포함하는 통신 링크 파형 정보 및 상기 지상통제장치가 이용할 예정인 지상 무선국 및 상기 무인기의 송수신기 위치 및 안테나 패턴 중 적어도 하나가 변경된 경우, 상기 변경된 상기 무인기의 비행계획 및 상기 재요청하는 채널의 대역폭, 최대전송전력 및 수신기 감도를 포함하는 통신 링크 파형 정보 및 상기 지상통제장치가 이용할 예정인 지상 무선국 및 상기 무인기의 송수신기 위치 및 안테나 패턴 중 적어도 하나를 상기 주파수 관할청에 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 한정적인 CNPC 주파수 활용을 높이고 다수 무인기를 동시에 지원하는 P2MP형 CNPC 시스템에서도 적용 가능한 새로운 UAS CNPC 시스템 동적 채널 할당 방법과 할당 절차를 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2P형 무인기 CNPC 시스템에서의 채널 할당 및 채널 반납 후 새로운 채널 할당 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 P2P형 무인기 CNPC 시스템에서 채널을 할당하고 변경하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2MP형 무인기 CNPC 시스템에서의 일반적 채널 할당 및 채널 반납 후 새로운 채널 할당 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 P2MP형 무인기 CNPC 시스템에서 채널을 할당하고 변경하는 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2P형에서 분산형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2P형에서 중앙집중형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2MP형에서 분산형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2MP형에서 중앙집중형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기 제어용 통신 채널 동적 할당 및 변경 방법 및 절차를 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 한정적인 무인기 제어용 스펙트럼을 SA가 효율적이고 할당하고 관리할 수 있는 분산형 및 중앙형 채널 할당 방식과 그 할당 방식을 기반으로 SA에서 기존 P2P형 뿐만 아니라 다수 무인기 지원 지상무선국(Ground Radio Station, 이하 GRS)를 포함하는 차세대 상향TDMA(time division multiple access)/하향FDMA(frequency division multiple access)기반 P2MP형 무인기 제어용 통신 시스템에 동적으로 채널을 할당하고 변경하는 절차에 관한 것이다. 제안하는 방식은 무인기 CNPC 시스템을 대상으로 하고 있으나, 유사한 운용 개념을 가지는 다른 시스템에도 적용 가능하다.

먼저, SA와 UAS CNPC 시스템(GCS, P2P형 및 P2MP형 GRS)간 동적 채널 할당 방법 및 절차를 설명한다.

이하에서는 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 P2P형 무인기 CNPC 시스템의 채널할당 절차를 설명한다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2P형 무인기 CNPC 시스템에서의 채널 할당 및 채널 반납 후 새로운 채널 할당 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따라 P2P형 무인기 CNPC 시스템이 하나의 주파수 채널 세트를 할당 받는 것을 나타내는 것이다.

지상통제장치(Ground Control Station, 이하 GCS)는 이륙 전에 처음 무인기 비행 경로 상의 영공(Airspace Volume)에서 사용 가능한 1개의 CNPC 채널 세트 할당을 요청한다(S111).

이에 따라, 주파수 관할청(Spectrum Authority, 이하 SA)은 GCS에 주파수 채널을 CNPC 채널 세트(Set) 단위로 할당한다(S112).

여기서 할당되는 주파수 채널은 중심주파수와 채널대역폭을 포함하고 채널 세트는 주 (Primary) 채널 또는 (주/보조 (Backup)) 채널로 구성될 수 있다.

채널 세트를 주 채널로 구성할 지 주 채널/보조 채널 채널로 구성할 지는 무인기 CNPC 시스템의 채널 지원 능력, CNPC 스펙트럼 이용 현황 등을 고려하여 GCS가 선택할 수 있다. 필요에 따라 SA 또한 GCS에 채널 세트 구성을 권고할 수도 있다.

즉 S111단계에서 GCS는 비행계획, 무인기/GRS Capability, CNPC 채널 이용현황 등을 고려하여 무인기 운용을 위한 CNPC 채널로서 1개의 주 채널 또는 1개의 주 채널/보조 채널 할당을 SA에 요청할 수 있다.

GCS는 채널을 할당받은 후, SA에 채널할당이 되었다는 채널할당 확인 응답을 한다(S113).

그리고 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따라 P2P형 무인기 CNPC 시스템이 주파수 세트를 할당받은 후, 추가적인 주파수 세트를 할당 받는 것을 나타낸다.

도 1b에서 S121단계 내지 S123단계는 S111단계 내지 S113단계와 동일하다.

CNPC 채널 세트는 그 채널이 사용 가능한 영공(Airspace Volume) 정보를 포함한다. 무인기 비행 경로 상 할당 받은 CNPC 채널 세트를 이용할 수 없는 다른 Airspace Volume으로의 비행 계획이 포함되어 있을 경우 다른 Airspace Volume으로의 비행에 대비해야 한다.

GCS는 이륙 후에 다른 Airspace Volume으로의 비행을 위한 다른 CNPC 채널 세트 할당을 SA에 요청한다(S124).

이에 따라, SA는 GCS에 주파수 채널을 CNPC 채널 세트 단위로 할당한다(S125).

GCS는 채널을 할당받은 후, SA에 채널할당이 되었다는 채널할당 확인 응답을 한다(S126).

도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따라 P2P형 무인기 CNPC 시스템이 할당받은 주파수 세트를 반납하고, 새로운 주파수 세트를 할당 받는 것을 나타낸다.

무인기 비행 경로 상에서 다른 CNPC 채널 세트를 이용해야 하는 Airspace Volume이 3개 이상 존재할 경우, GCS는 비행 경로 상에서 3개의 CNPC 채널 세트가 필요하다.

GCS는 SA에 CNPC 채널 세트 할당 요청을 지속적으로 할 수 있으나 CNPC 스펙트럼이 한정적임을 고려하여 1개의 무인기 CNCP 시스템은 동시에 최대 2개의 CNPC 채널 세트를 보유하는 것으로 제한할 수 있다.

따라서 GCS는 2개의 CNPC 채널 세트를 확보한 상태에서 또 다른 채널 세트 확보를 위해서 기존 채널 세트 중 1개를 SA에 반납한 후에 다른 채널 할당을 요청해야 한다.

보조 주파수 채널은 주 주파수 채널과 함께 동시에 할당 받거나 독립적으로 할당 될 수 있다. 즉 주 주파수 채널과 보조 주파수 채널 중 보조 주파수 채널만 변경도 가능하다.

예를 들어, GCS는 무인기가 두 번째 Airspace Volume에서 비행할 때 첫 번째 Airspace Volume에서 사용했던 기존 채널 1개를 반납한 후에 세 번째 Airspace Volume에서 사용 가능한 CNPC 채널 할당을 SA에 요청할 수 있다.

도 1c를 참조하면, GCS는 SA에 채널 반납 예정을 알리며, 새로운 채널할당을 요청한다(S131).

즉, 첫 번째 Airspace Volume에서 사용했던 기존 채널 1개를 반납할 것이라고 알리고, 세 번째 Airspace Volume에서 사용 가능한 CNPC 채널 할당을 SA에 요청하는 것이다.

이에 따라 SA는 새로운 채널 할당의 가능성을 GCS에 알린다(S132).

그리고 GCS는 보유하는 채널을 SA에 반납한다(S133).

이에 따라 SA는 GCS에 채널 반납을 확인하고, 새로운 채널을 할당한다(S134).

GCS는 새로운 채널을 할당받은 후, SA에 채널할당이 되었다는 채널할당 확인 응답을 한다(S135).

위와 같은 절차에서 CNPC용 주파수 대역이 2개 이상 존재할 때 그 대역 중 하나의 대역내의 채널 중 하나를 주 주파수 채널로 다른 대역 내의 채널 중 하나를 보조 주파수 채널로 선택할 수 있다.

보조 대역은 CNPC 링크 가용도를 높이기 위해 사용되고, 무인기 및 GRS 송신기 증폭기의 비선형성 문제 등을 고려했을 때 보조 채널과 주 주파수 채널은 하나의 CNPC용 대역 내에서 선택되지 않는다.

예를 들어, WRC-12에서 CNPC용으로 할당된 C 대역과 L 대역으로 고려했을 때, C 대역을 주 대역으로 하여 주 채널은 C 대역에서만 선택되고 L 대역을 보조 대역으로 하여 보조 채널은 L 대역에서만 선택될 수 있다.

또한, S131 단계 내지 S135단계에서 주 채널 변경 시 중심 주파수뿐만 아니라 채널 대역폭 또한 함께 변경될 수 있다.

그러나 무인기가 비행하는 중에 실시간으로 무인기에서 필요한 서비스율에 따라 채널 주파수 및 대역폭 변경은 장려하지 않고 있기 때문에, 현재 사용 중인 주 주파수 채널을 사용할 수 없는 Airspace Volume으로 무인기가 이동하기 위한 다른 주 채널 할당 요청 시에만 주파수 대역폭 변경도 함께 요청함이 바람직하다.

통상적으로, 이륙 전에 주 채널에 대한 대역폭을 요청할 시, 무인기 전체 비행에서 이용될 CNPC 서비스를 고려하여 대역폭을 할당 받기 때문에 주 채널 변경 시에 채널 대역폭 변경은 주로 고려하지 않을 것으로 예상된다.

그러나 다른 Airspace로 진입 시, 할당 요청 대역폭이 클 경우 주파수 관할청으로부터 채널 할당 받는데 더 많은 시간이 걸릴 가능성이 높기 때문에 꼭 필요한 서비스만을 고려하여 더 적은 대역폭으로 할당 요청을 할 수 있다. 이 경우 채널 주파수 변경과 함께 대역폭 변경도 고려될 수 있다.

하나의 무인기 CNPC 시스템에서 동시에 보유할 수 있는 2 개의 CNPC 채널 세트는 주파수 재사용 정책에 따라 같은 CNPC 채널을 사용할 수 없는 다른 Airspace Volume들을 위한 것이다.

한정적인 CNPC 스펙트럼을 고려했을 때 하나의 무인기 CNPC 시스템은 1 개의 Airspace Volume 상에서 이용할 수 있는 2개의 CNPC 채널 세트를 동시에 보유하지 않는다.

따라서 특정 Airspace Volume 상에서 주 채널 및 보조 채널의 변경은 기존 채널 반납 후에 새로운 채널을 할당 받는 절차로 진행되며, 이 경우 기존 채널 반납과 새로운 채널 이용 사이의 CNPC 링크 단절을 방지하기 위해 주 채널과 보조 채널을 동시에 변경하지 않는 것이 바람직하다.

한편, 특정 Airspace Volume 내에서 주 또는 보조 채널의 주파수 변경은 주로 CNPC 보조 link 상태가 좋지 않을 때 이루어진다. 주 또는 보조 채널에 대한 링크 상태 모니터링 (BER, SINR 모니터링, link loss alert 등) 중에 링크 상태가 좋지 않을 경우 SA에 다른 주 또는 보조 주파수 채널을 요청할 수 있다.

전술한 바와 같이 주 채널 변경 시에는 적은 대역폭으로 할당 요청할 수 있다. 반면 보조 주파수 채널의 대역폭 변경의 경우, 주 채널 및 보조 채널을 동시에 송수신함으로써 링크 가용도를 높이기 위한 보조 채널에 따라, 그리고 주 채널 링크 손실 시 보조 채널과 스위칭을 함으로써 링크 가용도를 높이는 보조 채널에 따라 다르게 고려되어야 한다.

주 채널 및 보조 채널을 동시에 송수신하기 위해서는 주 채널과 보조 채널의 대역폭이 동일해야 한다. 따라서 주 채널 및 보조 채널을 동시에 송수신함으로써 링크 가용도를 높이기 위한 보조 채널은 주 채널의 대역폭이 변경되면 보조 채널의 대역폭 또한 보조 채널의 링크 상태에 상관없이 변경해야 한다.

반면 주 채널 링크 손실 시 스위칭을 함으로써 링크 가용도를 높이는 보조 채널의 경우 주 채널 대역폭 변경과 별개로 대역폭 변경을 할 수 있다.

그러나 보조 채널로 활용 가능성이 높은 CNPC용 L 대역이 주 채널로 활용 가능성이 높은 C 대역에 비해 전체 대역폭 크기가 작은 점을 고려하면, 보조 채널의 대역폭을 주 채널의 대역폭에 상관없이 비상시 필수적인 정보(예를 들어, RTCA MOPS의 Baseline Radio의 Data Class 1과 같이 Telecommand, Telemetry 정보)만을 전송하는데 필요한 대역폭으로 고정할 시에는 보조 채널의 대역폭은 주 채널 대역폭 변경에 상관없이 변경되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 P2P형 무인기 CNPC 시스템에서 채널을 할당하고 변경하는 절차를 나타내는 흐름도이다.

무인기의 이륙 전에 GCS는 SA로부터 첫번째 CNPC 주파수 채널 세트를 할당 받는다(S201).

이 때 할당 받는 주파수 채널은 분산형 주파수 채널 또는 중앙집중형 주파수 채널일 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.

GCS는 채널의 할당 정보를 Airspace Volume 1을 위한 GRS 1에 전달하고(S202), GRS 1으로부터 할당정보 확인 응답을 받는다(S203).

무인기의 이륙 후, 무인기의 비행계획 상 Airspace Volume 1과 다른 Airspace Volume 2로 진입이 필요한 경우(S204), GCS는 두 번째 CNPC 주파수 채널 세트를 할당 받는다(S205).

GCS는 첫번째 CNPC 주파수 채널의 링크상태를 모니터링 한다(S206).

무인기의 이륙 후, 무인기의 비행계획 상 Airspace Volume 1과 다른 Airspace Volume 2로 진입이 필요하지 않은 경우(S204), GCS는 두 번째 CNPC 주파수 채널 세트를 할당 받지 않고, 링크상태를 모니터링 할 수 있다(S206).

S206단계는 현재 Airspace Volume에서 이륙 전에 할당 받은 첫번째 CNPC 채널 세트를 통해 무인기 CNPC을 운용하면서 지속적으로 주 채널 및 보조 채널에 대한 링크 상태를 모니터링을 하는 것이다. 링크 상태 모니터링은 BER/FER 또는 SINR 등을 주기적으로 모니터링 함으로써 수행될 수 있다.

GCS가 링크 상태를 모니터링하는 중에 첫 번째 CNPC 주파수 채널 세트의 사용이 어려운 지 판단한다(S207, S211).

CNPC 주파수 채널 세트의 사용이 어려운 지 여부는 주 또는 보조 채널의 링크 상태가 기준 값을 만족하는지 여부로 판단할 수 있다.

주파수 채널 세트의 사용이 어려운 경우 GCS는 SA에 그 채널을 반납하고 새로운 채널을 할당 받을 수 있다(S208, S212).

이 때 CNPC 링크 끊김을 방지하기 위해 주 채널과 보조 채널 세트의 반납 및 할당을 동시에 수행하지 않고 순차적으로 진행하는 것이 바람직하다.

즉, 주 채널과 보조 채널 세트의 사용이 모두 어렵다면, 도 2에 도시된 것과 같이 GCS는 주 채널을 SA에 먼저 반납하여 새로운 주파수 채널을 할당받고(S208), GRS 1에 새로 할당받은 주파수 채널정보를 전달하고(S209), GRS 1으로부터 변경정보 확인 응답을 받을 수 있다(S210).

그 후, GCS는 보조 채널을 SA에 반납하여 새로운 주파수 채널을 할당받고(S212), GRS 1에 새로 할당받은 보조 주파수 채널정보를 전달하고(S213), GRS 1으로부터 변경정보 확인 응답을 받을 수 있다(S214).

다만, 주 채널과 보조 채널의 변경 순서는 이에 한정되지 않고, 보조 채널이 먼저 변경된 후, 주 채널이 변경될 수도 있다.

또한, 주 채널과 보조 채널 중 어느 하나만의 사용이 어렵다면, 사용이 어려운 채널만을 변경할 수 있다.

무인기의 비행 계획상 현재 비행하는 Airspace Volume과 다른 Airspace Volume 으로 진입하는 경우(예를 들어, Airspace Volume 1에서 비행하다가 Airspace Volume2로 진입하는 경우), GCS는 두 번째 할당 받은 CNPC 채널 세트로 변경한다(S217).

GCS는 무인기의 새로운 Airspace Volume 으로 진입 전, 다른 Airspace Volume(예를 들어, Airspace Volume 2)을 위한 GRS(예를 들어, GRS 2)에 두 번째 할당 받은 CNPC 채널 세트의 할당정보를 전달하고(S215), 할당정보 확인 응답을 수신할 수 있다(S216).

무인기가 다른 Airspace Volume 으로 진입하면, 두 번째 할당 받은 CNPC 채널 세트로 CNPC 시스템을 운용한다(S217).

S215단계 내지 S217단계는 다른 Airspace Volume 으로 진입하는 경우 뿐만 아니라, 긴급 상황 등 두 번째 CNPC 주파수 채널을 이용하여 CNPC 시스템을 운용해야 되는 경우에도 적용할 수 있다.

그 후, GCS는 첫 번째로 할당 받았던 CNPC 채널 세트를 반납할지 여부를 결정할 수 있으며, 이는 무인기가 Airspace Volume 2에서 비행을 한 다음 Airspace Volume 1으로 진입하여 첫 번째 CNPC 채널을 재사용할 필요가 있는지 여부에 따라 결정된다.

GCS는 무인기의 비행 계획상 Airspace Volume 2에서 비행 직후, Airspace Volume 1으로 재진입한다면(S218) 첫 번째 CNPC 채널 세트를 반납하지 않는다.

그러나 비행 계획상 무인기가 Airspace Volume 2에서 비행 직후, Airspace Volume 1으로 재진입하지 않고, Airspace Volume 3으로의 비행 계획이 있다면(S219) GCS는 첫 번째 CNPC 채널 세트를 SA에 반납하고, 세 번째 CNPC 채널 세트를 할당 받는다(S220).

도 2에는 도시되지 않았지만 Airspace Volume 3을 위한 GRS 3은 GCS로부터 세 번째 CNPC 채널 세트의 할당정보를 전달 받아 CNPC 시스템을 설정할 수 있다. 또한, 설정 완료 정보를 포함하여 채널 할당 및 변경 정보 확인 응답을 할 수 있다.

GCS는 첫 번째 CNPC 채널 세트를 반납하기 위해, GCS는 SA에 첫 번째 CNPC 채널 세트의 반납요청을 하고(S221a), GRS 1에 첫 번째 CNPC 채널 세트의 반납정보를 전달한다(S221b). 그 후, GCS는 SA로부터 CNPC 채널 세트의 반납확인을 수신하고(S222a), GRS 1으로부터 첫 번째 CNPC 채널 세트의 반납정보 확인을 전달 받을 수 있다(S222b).

GCS는 SA로부터 할당받은 채널 정보뿐만 아니라 반납 채널 정보를 그 채널을 사용한 GRS 1에 알려야 한다(S221b). GRS 1은 GCS로부터 전달받은 채널 반납 정보를 바탕으로 CNPC 시스템을 닫고 그 정보를 반납정보 확인응답 시 함께 전달할 수 있다(222b).

GCS는 SA로부터 할당 받은 채널 정보를 GRS 3에 전달하는데 이 때 GRS 3은 GCS로부터 전달된 할당 채널 정보가 SA로부터 승인된 할당 채널 정보인지 확인해야 한다.

이를 위한 방법으로 SA가 GCS에 할당 채널 정보를 제공할 때, GRS에도 할당 채널 정보를 전송하여 GRS는 SA가 제공한 정보와 GCS로부터 제공된 정보를 비교하여 유효한 채널인지 확인할 수 있다.

그러나 이 방법의 경우 GRS와 SA간의 non-CNPC secured 유무선 링크 연결이 강제되어야 하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위한 다른 방법으로 SA가 GCS에 할당 채널 정보를 전송할 때 SA가 승인했다는 정보 (예, Signature)를 GRS만 알 수 있고 GCS는 확인할 수 없는 형태로 추가하여 할당 채널 정보와 함께 전송하는 방법을 사용할 수 있다.

GCS는 채널 할당 정보를 GRS에 제공할 때 SA가 승인했다는 정보 또한 함께 제공하고 GRS는 이 정보를 확인함으로써 유효한 정보인지 확인할 수 있다.

무인기의 비행 계획상 무인기가 Airspace Volume 2에서 비행 직후, Airspace Volume 1로 재진입하지 않고 Airspace Volume 2에서 비행이 종료되는 경우에도 첫 번째 CNPC 채널 세트를 반납하지 않을 수 있다.

또한, 무인기가 Airspace Volume 1으로 재진입할 예정이 있더라도, 무인기가 Airspace Volume 1으로 재진입 하기 전, Airspace Volume 3으로의 진입이 예정되어 있을 시 GCS는 Airspace Volume 3 진입을 위해 번째 CNPC 채널 세트를 반납하고, 세 번째 CNPC 채널 세트를 할당받는다.

이와 같이 CNPC 주파수를 할당하고 반납하는 것은 하나의 무인기에 최대 2개의 CNPC 주파수 채널 세트가 할당될 수 있기 때문이다.

P2P형 무인기 CNPC 시스템에서는 상술한 상황 외에 같은 Airspace Volume 상에서 GRS을 변경하는 경우 및 같은 GRS에서 Airspace Volume을 변경하는 경우가 발생할 수 있다.

같은 Airspace Volume상에서 GRS를 변경할 경우 기존 CNPC 채널 세트를 이용할 수 있기 때문에 GCS는 채널 변경 없이 GRS만 변경할 수 있다.

그러나 GRS가 변경되면 위치 변경으로 인해 변경 GRS의 CNPC 특성 정보가 기본 GRS와 다를 수 있기 때문에 간섭 상황이 바뀌게 되므로 기존 채널 세트를 사용하지 못할 수 있다.

이 경우 GCS는 SA에 새로운 채널 세트를 요청하여 채널을 변경해야 한다. 그리고 간섭 영향 변화가 없어 GCS가 기존 CNPC 채널 세트를 변경하지 않더라도 변경 GRS 정보와 함께 기존 CNPC 채널 세트를 요청함으로써 변경 GRS 정보를 SA에 제공해야 한다.

반면 같은 GRS에서 Airspace Volume을 변경하는 경우, GCS는 SA에 변경 CNPC 채널 세트를 요청하며 GRS 정보를 제공함으로써 다른 Airspace Volume으로 진입을 위한 추가 채널 할당 절차와 같이 GRS는 SA로부터 새로운 채널을 할당 받을 수 있다.

마지막으로 무인기를 제어하는 GCS가 이관되는 경우 SA가 해당 CNPC 채널을 사용하는 GCS를 모니터링 할 수 있도록 GCS 이관 시 관련 정보를 SA에 알려야 한다.

P2P형 무인기 CNPC 시스템에서는 GCS가 상/하향링크 주파수 채널 (중심 주파수 및 채널대역폭)을 SA로부터 할당 받는다.

반면, 상향링크 TDMA/하향링크 FDMA기반의 P2MP형 무인기 CNPC 시스템에서는 GRS가 SA로부터 상향링크 주파수 채널 (중심 주파수 및 채널 대역폭)을 할당 받고, GCS는 SA로부터 하향링크 주파수 채널 (중심 주파수 및 채널 대역폭)과 GRS가 할당 받은 상향링크 주파수 채널에서의 상향링크 시간 슬롯을 할당 받는다.

따라서 P2MP형 무인기 CNPC 시스템에서 GRS는 GRS의 CNPC 송수신 장치 정보(송수신기 위치, 파형(waveform), GRS 위치, 안테나 패턴, 송신 전력, 수신기 감도 등)를 SA에 등록함과 동시에 SA로부터 상향링크 주파수 채널 (중심 주파수 및 채널 대역폭)을 할당 받는다.

GCS는 비행 계획 상에서 사용할 예정인 GRS에 대한 정보를 SA로부터 획득하여 그 GRS가 할당 받은 주파수 채널에서의 상향링크 시간 슬롯을 SA로부터 할당 받고, 하향링크 주파수 채널을 SA로부터 할당 받는다.

GCS는 CNPC 채널을 CNPC 채널 세트 (주 또는 주/보조 상향링크 시간 슬롯/하향링크 주파수 채널) 단위로 SA로부터 할당 받는다. 즉 GCS는 비행계획, 무인기/지상무선국 Capability, CNPC 채널 이용현황 등을 고려하여 무인기 운용을 위한 CNPC 채널로서 1개의 주 채널 또는 1개의 주/보조 채널 할당을 SA에 요청한다.

전술한 바와 같이 1개의 무인기 CNCP 시스템은 동시에 최대 2개의 CNPC 채널 세트를 보유할 수 있기 때문에, 2개의 CNPC 채널 세트를 확보한 상태에서 또 다른 채널 세트 확보를 위해서는 기존 채널 세트 중 1개를 반납한 후에 다른 채널 할당 요청을 할 수 있다.

보조 채널 (상향링크 시간 슬롯 및 하향링크 주파수 채널)은 주 채널(상향링크 시간 슬롯 및 하향링크 주파수 채널)과 함께 동시에 할당 되거나 독립적으로 할당 될 수 있다.

즉 주 채널과 보조 주파수 채널 중 보조 주파수 채널만의 변경도 가능하다.

이하에서는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 P2MP형 무인기 CNPC 시스템의 채널할당 절차를 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2MP형 무인기 CNPC 시스템에서의 일반적 채널 할당 및 채널 반납 후 새로운 채널 할당 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 따라 P2MP형 무인기 CNPC 시스템이 하나의 주파수 채널 세트를 할당 받는 것을 나타내는 것이다.

GRS가 SA에 GRS의 CNPC 송수신 장치 정보(송수신기 위치, 파형(waveform), GRS 위치, 안테나 패턴, 송신 전력, 수신기 감도 등)를 제공하고, 이와 동시에 SA에 상향링크 채널할당을 요청한다(S311).

이에 따라 GRS는 SA로부터 상향링크 주파수 채널 (중심 주파수 및 채널 대역폭)을 할당 받는다(S312).

GRS는 상향링크 주파수 채널을 할당 받은 후, SA에 확인 응답을 전송한다(S313).

그리고 GCS는 이륙 전에 처음 무인기 비행경로 상의 영공(Airspace Volume)에서 사용 가능한 1개의 CNPC 채널 세트 할당을 요청한다(S314).

이에 따라, SA는 GCS에 주파수 채널을 CNPC 채널 세트(Set) 단위로 할당한다(S315).

여기서 할당되는 주파수 채널은 GRS 상향링크 주파수에서의 시간 슬롯 및 하향링크 중심주파수와 채널대역폭을 포함하고, 채널 세트는 채널 세트는 주 또는 주/보조 상향링크 시간 슬롯/하향링크 주파수 채널로 구성될 수 있다.

즉 S314단계에서 GCS는 비행계획, 무인기/GRS Capability, CNPC 채널 이용현황 등을 고려하여 무인기 운용을 위한 CNPC 채널로서 1개의 주 채널 또는 1개의 주 채널/보조 채널 할당을 SA에 요청할 수 있다.

GCS는 채널을 할당받은 후, SA에 채널할당이 되었다는 채널할당 확인 응답을 한다(S316).

그리고 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따라 P2MP형 무인기 CNPC 시스템이 주파수 세트를 할당받은 후, 추가적인 주파수 세트를 할당 받는 것을 나타낸다.

도 3b에서 S321단계 내지 S326단계는 S311단계 내지 S316단계와 동일하다.

다만, S321 단계 내지 S323단계에서 P2MP형 무인기 CNPC시스템에서는 GRS가 상향링크 주파수 채널 (중심 주파수 및 채널 대역폭)을 할당 받으므로 추가적인 GRS 2 또한 GRS CNPC 송수신 정보를 제공하고 상향링크 채널을 할당 받으며 이에 대한 확인 응답을 하는 것이 추가된다.

CNPC 채널 세트는 그 채널이 사용 가능한 영공(Airspace Volume) 정보를 포함한다. 무인기 비행 경로 상 할당 받은 CNPC 채널 세트를 이용할 수 없는 다른 Airspace Volume으로의 비행 계획이 포함되어 있을 경우 다른 Airspace Volume으로의 비행에 대비해야 한다.

GCS는 이륙 후에 다른 Airspace Volume으로의 비행을 위한 다른 CNPC 채널 세트 할당을 SA에 요청한다(S327).

이에 따라, SA는 GCS에 주파수 채널을 CNPC 채널 세트 단위로 할당한다(S328).

GCS는 채널을 할당받은 후, SA에 채널할당이 되었다는 채널할당 확인 응답을 한다(S329).

도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 P2MP형 무인기 CNPC 시스템이 할당받은 주파수 세트를 반납하고, 새로운 주파수 세트를 할당 받는 것을 나타낸다.

무인기 비행 경로 상에서 다른 CNPC 채널 세트를 이용해야 하는 Airspace Volume이 3개 이상 존재할 경우, GCS는 비행 경로 상에서 3개의 CNPC 채널 세트가 필요하다.

GCS는 SA에 CNPC 채널 세트 할당 요청을 지속적으로 할 수 있으나 CNPC 스펙트럼이 한정적임을 고려하여 1개의 무인기 CNCP 시스템은 동시에 최대 2개의 CNPC 채널 세트를 보유하는 것으로 제한할 수 있다.

따라서 GCS는 2개의 CNPC 채널 세트를 확보한 상태에서 또 다른 채널 세트 확보를 위해서 기존 채널 세트 중 1개를 SA에 반납한 후에 다른 채널 할당을 요청해야 한다.

예를 들어, GCS는 무인기가 두 번째 Airspace Volume에서 비행할 때 첫 번째 Airspace Volume에서 사용했던 기존 채널 1개를 반납한 후에 세 번째 Airspace Volume에서 사용 가능한 CNPC 채널 할당을 SA에 요청할 수 있다.

도 3c를 참조하면, GCS는 SA에 채널 반납 예정을 알리며, 새로운 채널할당을 요청한다(S331).

즉, 첫 번째 Airspace Volume에서 사용했던 기존 채널 1개를 반납할 것이라고 알리고, 세 번째 Airspace Volume에서 사용 가능한 CNPC 채널 할당을 SA에 요청하는 것이다.

이에 따라 SA는 새로운 채널 할당의 가능성을 GCS에 알린다(S332).

그리고 GCS는 보유하는 채널을 SA에 반납한다(S333).

이에 따라 SA는 GCS에 채널 반납을 확인하고, 새로운 채널을 할당한다(S334).

GCS는 새로운 채널을 할당받은 후, SA에 채널할당이 되었다는 채널할당 확인 응답을 한다(S335).

또한, S131 단계 내지 S135단계에서 주 채널 변경 시 하향링크의 경우 중심 주파수뿐만 아니라 채널 대역폭 또한 함께 변경될 수 있다. 그리고 상향링크의 경우 중심 주파수 뿐만 아니라 채널 대역폭/시간 슬롯 수 또한 함께 변경될 수 있다.

그러나 무인기가 비행하는 중에 실시간으로 무인기에서 필요한 서비스율에 따라 채널 주파수 및 대역폭 변경은 장려하지 않고 있기 때문에, 현재 사용 중인 주 주파수 채널을 사용할 수 없는 Airspace Volume으로 무인기가 이동하기 위한 다른 주 채널 할당 요청 시에만 하향링크 주파수 대역폭 및 상향링크 시간 슬롯 변경도 함께 요청함이 바람직하다.

통상적으로, 이륙 전에 주 채널에 대한 상향링크 시간 슬롯 및 하향링크 채널 대역폭을 요청할 시, 무인기 전체 비행에서 이용될 CNPC 서비스를 고려하여 할당 받기 때문에 주 채널 변경 시에 상향링크 시간 슬롯 및 하향링크 채널 대역폭 변경은 주로 고려하지 않을 것으로 예상된다.

그러나 다른 Airspace로 진입 시, 그 Airspace Volume에서 무인기 CNPC를 위해 사용하는 GRS가 SA로부터 할당 받은 대역폭이 기존 GRS가 할당 받은 대역폭과 다를 경우 채널 변경은 상향링크 중심 주파수뿐만 아니라 채널 대역폭도 변경되어야 한다.

또한, 할당 요청 대역폭 및 시간 슬롯 수가 클 경우 SA로부터 채널을 할당 받는데 더 많은 시간이 걸릴 가능성이 높기 때문에 꼭 필요한 서비스만을 고려하여 더 적은 하향링크 대역폭 및 상향링크 시간 슬롯으로 할당 요청을 할 수 있다. 이 경우 채널 변경은 상/하향링크 채널 중심 주파수 변경과 함께 상향링크 시간 슬롯 수 및 하향링크 채널 대역폭 변경도 고려됨이 바람직하다.

하나의 무인기 CNPC 시스템에서 동시에 보유할 수 있는 2 개의 CNPC 채널 세트는 주파수 재사용 정책에 따라 같은 CNPC 채널을 사용할 수 없는 다른 Airspace Volume들을 위한 것이다.

한정적인 CNPC 스펙트럼을 고려했을 때 하나의 무인기 CNPC 시스템은 1 개의 Airspace Volume 상에서 이용할 수 있는 2개의 CNPC 채널 세트를 동시에 보유하지 않는다.

따라서 특정 Airspace Volume 상에서 주 채널 및 보조 채널의 변경은 기존 채널 반납 후에 새로운 채널을 할당 받는 절차로 진행되며, 이 경우 기존 채널 반납과 새로운 채널 이용 사이의 CNPC 링크 단절을 방지하기 위해 주 채널과 보조 채널을 동시에 변경하지 않는 것이 바람직하다.

한편, 특정 Airspace Volume 내에서 주 또는 보조 채널의 상향링크 시간 슬롯 및 하향링크 주파수 변경은 주로 CNPC 보조 link 상태가 좋지 않을 때 이루어진다. 주 또는 보조 채널에 대한 링크 상태 모니터링 (BER, SINR 모니터링, link loss alert 등) 중에 링크 상태가 좋지 않을 경우 SA에 다른 주 또는 보조 주파수 채널을 요청할 수 있다.

전술한 바와 같이 주 채널 변경 시에는 적은 시간 슬롯 및 대역폭으로 할당 요청할 수 있다. 반면 보조 주파수 채널의 상향링크 시간 슬롯 수 및 하향링크 주파수 대역폭 변경의 경우, 주 채널 및 보조 채널을 동시에 송수신함으로써 링크 가용도를 높이기 위한 보조 채널에 따라, 그리고 주 채널 링크 손실 시 보조 채널과 스위칭을 함으로써 링크 가용도를 높이는 보조 채널에 따라 다르게 고려되어야 한다.

주 채널 및 보조 채널을 동시에 송수신하기 위해서는 주 채널과 보조 채널의 상향링크 시간 슬롯 수 및 하향링크 대역폭이 동일해야 한다. 따라서 주 채널 및 보조 채널을 동시에 송수신함으로써 링크 가용도를 높이기 위한 보조 채널은 주 채널의 상향링크 시간 슬롯 수 및 하향링크 대역폭이 변경되면 보조 채널의 상향링크 시간 슬롯 수 및 하향링크 대역폭 또한 보조 채널의 링크 상태에 상관없이 변경해야 한다.

반면 주 채널 링크 손실 시 스위칭을 함으로써 링크 가용도를 높이는 보조 채널의 경우 주 채널 대역폭 변경과 별개로 대역폭 변경을 할 수 있다.

그러나 보조 채널로 활용 가능성이 높은 CNPC용 L 대역이 주 채널로 활용 가능성이 높은 C 대역에 비해 전체 대역폭 크기가 작은 점을 고려하면, 보조 채널의 대역폭을 주 채널의 대역폭에 상관없이 비상시 필수적인 정보(예를 들어, RTCA MOPS의 Baseline Radio의 Data Class 1과 같이 Telecommand, Telemetry 정보)만을 전송하는데 필요한 대역폭으로 고정할 시에는 보조 채널의 대역폭은 주 채널 대역폭 변경에 상관없이 변경되지 않는다.

앞서 언급한 바와 같이 P2MP형에서는 하나의 지상무선국이 다수의 무인기를 동시에 지원한다. 하나의 지상무선국과 다수의 무인기간 접속방식은 상향링크의 경우 TDMA를, 하향링크의 경우 FDMA를 사용한다.

따라서 상향링크의 경우 하나의 GRS가 지원하는 무인기에서 같은 주파수 채널을 사용하며 무인기간 구분은 시간 슬롯으로 한다. 이에 따라, SA는 각 GCS에 상향링크 주파수 채널과 함께 상향링크 시간 슬롯을 할당해준다. 따라서 SA는 GCS가 어떤 GRS를 사용할 것인지 알아야 하며, 사용하는 GRS에서의 시간 슬롯 할당 정보를 알고 있어야 한다.

반면 GRS의 경우, GRS가 지원해야 하는 무인기가 증가함에 따라 시간 슬롯수가 보다 많이 필요할 경우 CNPC 채널 주파수 대역폭을 증가시켜야 하는데, 다수 무인기 지원 GRS에서 동적으로 채널 주파수 대역폭을 변경하기에는 쉽지 않다.

GRS에서 동적으로 채널 주파수 대역폭을 변경하는 경우 기존에 이미 GRS와 CNPC 통신링크를 형성하고 있는 무인기에 이 사실을 통보해야 하며 GRS는 GRS의 주파수 대역폭 변경에 따라 동적으로 수신기를 변경해야 하는 문제가 있다.

따라서, 보다 효율적으로 채널을 관리하고 P2MP 통신 복잡도를 줄이기 위해, GRS에 상향링크 주파수 할당은 반고정적(semi-static)으로 함이 바람직하다.

또한 GRS의 상향링크 주파수 채널을 동적으로 할 경우, 그 GRS를 이용하는 GCS가 SA에 채널을 요청할 때마다 그 채널 정보를 GRS에도 전달해야 하기 때문에, GRS와 SA간의 네트워크 연결이 필요하게 되는 문제도 있다. 따라서 보다 효율적으로 채널을 관리하고 P2MP 통신 복잡도를 줄이기 위해, GRS에 상향링크 주파수 할당은 반고정적(semi-static)으로 함이 바람직하다.

따라서 GRS에 상향링크 주파수 할당은 어느 시간 동안 고정하는 것을 고려하여, GRS 운용자가 GRS를 등록하면서 미리 GRS 성능에 따라 상향링크 주파수 채널을 미리 할당하고 GCS가 채널 요청 시, SA는 상향링크 시간 슬롯과 하향링크 채널을 할당해주는 방식을 고려할 수 있다.

여기서 SA는 GRS에 GCS에 할당한 채널 정보를 바로 전달할 수도 있으며, GRS에 전달하지 않고 해당 GRS 정보를 SA로부터 전달받아 GCS가 에서 GRS을 통한 CNPC 통신 시도 시 GRS에 알려줄 수 있다. 그러나 앞서 언급했듯이 GRS에 할당 채널 정보를 전달할 경우 SA와 GRS간 부가적인 네트워크가 필요하기 때문에 여기서는 P2P형과 같이 GCS에서 GRS로 채널 정보를 전달하는 것을 고려한다.

여기서 P2MP형의 상향링크 주파수 대역폭의 경우 P2P의 경우에 비해 상대적으로 크기 때문에 P2P형 CNPC와 P2MP형 CNPC 채널할당 요구가 공존해 있을 때 상대적으로 광대역을 가지는 P2MP형이 채널 할당 받기가 어려운 문제가 있다. 이에 따라, SA는 P2P형과 P2MP형의 CNPC에 대한 주파수 할당 시 이를 고려하여 어느 정도 P2P형 할당 주파수와 P2MP형 할당 주파수를 분리하는 것을 고려해야 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 P2MP형 무인기 CNPC 시스템에서 채널을 할당하고 변경하는 절차를 나타내는 흐름도이다.

P2MP형에서의 채널 할당 및 변경 절차는 P2P형과 유사하나 GRS에 상향링크 주파수 할당(GCS 채널 할당 요청 전)하는 점, P2MP형 GRS 정보를 SA에 기 등록하는 점, GCS가 사용할 GRS를 SA로부터의 승인받는 점, SA가 GCS에 그 GRS에서 사용 가능한 시간 슬롯과 하향링크 주파수를 할당하는 점, 같은 Airspace Volume 내에서 주 채널 및 보조 채널의 주파수 변경은 하향링크만 변경하는 점, 상향링크는 시간 슬롯만 변경하는 점에 차이가 있다.

즉, 도 4의 S403단계 내지 S424b단계는 도 2의 S201 내지 S222b 단계에 매칭되고, P2MP형에서의 채널 할당 및 변경 절차는 S401단계 및 S402단계가 더 추가된다. 또한, 전술한 바와 같이 SA가 GCS에 할당하는 주파수 채널 세트의 구성에 차이가 있다. 이러한 차이에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.

GRS 1이 SA에 GRS 1의 정보를 등록하고 상향링크 주파수를 할당 받는다(S401).

S401 단계는 전술한 S311 내지 S313 단계에 해당하는 것으로서, GRS가 SA에 GRS의 CNPC 송수신 장치 정보(송수신기 위치, 파형(waveform), GRS 위치, 안테나 패턴, 송신 전력, 수신기 감도 등)를 제공하고, 이와 동시에 SA에 상향링크 채널할당을 요청한다. 이에 따라 GRS는 SA로부터 상향링크 주파수 채널 (중심 주파수 및 채널 대역폭)을 할당 받는다. GRS는 상향링크 주파수 채널을 할당 받은 후, SA에 확인 응답을 전송한다.

그리고 GRS 2가 SA에 GRS 2의 정보를 등록하고 상향링크 주파수를 할당 받는다(S402).

이러한 정보를 바탕으로 분산형 및 중앙 집중형 채널할당 방식에 따라 GCS 또는 SA가 활용 가능한 후보 GRS 들을 선택하고 간섭분석을 통해 적절한 GRS 선정 및 그 GRS에서의 이용 가능한 상향링크 시간 슬롯 및 하향링크 주파수를 선택한다.

다음으로 상기에서 제안한 채널 할당 방법 및 절차를 지원하기 위해 SA에서 국가 공역에서 한정적인 무인기 제어용 스펙트럼을 효율적으로 P2P형 및 P2MP형 UAS CNPC 시스템에 할당하고 관리하기 위한 분산형 및 중앙형 채널 할당 방식을 설명한다.

제안하는 무인기 CNPC 채널 동적 할당 방식은 각 GCS에서의 무인기 비행계획 및 CNPC 운용 환경 등을 고려하여 국가공역 내의 무인기 CNPC 운용 범위 내에서 사용 가능한 CNPC 채널을 분석하는 주체에 따라 분산형 채널 할당 방식과 중앙집중형 채널 할당 방식으로 나뉜다.

먼저, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 P2P형에서 분산형 및 중앙집중형 채널 할당 방식을 설명한다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2P형에서 분산형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2P형에서 중앙집중형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.

P2P형 분산형 채널 할당 방식에서는 GCS가 SA에서 제공되는 정보를 바탕으로 비행 계획 및 CNPC 운용 환경 등을 고려하여 사용 가능한 채널을 분석한 후, 분석된 사용 가능한 채널 세트 중 1개를 채널을 SA에 요청하고 SA는 각 GCS에서 요청한 채널들이 공역 내에서 안전하게 사용가능한지 확인하여 요청된 채널에 대한 승인여부를 결정하는 방식이다.

분산형 채널 할당 방식에서는 GCS에게 적절한 최적 채널 선택 알고리즘 툴을 사용하여 무인기 운용 동안 사용할 안전한 주파수 채널을 선택하는 것을 요구한다.

즉 사용 가능한 채널을 찾는 역할을 GCS에게 두고, SA는 단지 GCS에 의해 선택된 주파수 채널이 공역 내에의 CNPC 운용 지역에서 안전하게 사용될 수 있는지 간섭 분석 알고리즘을 통해 확인하는 역할만을 한다.

이 방식은 GCS가 인터넷을 통해 비행 계획 정보와 선택 주파수 정보를 입력할 웹 기반 툴만을 SA가 제공하면 되기 때문에 SA의 부담을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 5a를 참조하면, GCS가 SA에 접속한다(S511).

SA는 GCS에게 모든 할당 데이터베이스 및 채널 할당 여부를 결정하는 간섭 분석 알고리즘을 제공한다(S512). 이를 바탕으로 GCS는 사용 가능한 채널을 찾는다(S513).

여기서 할당 데이터베이스는 현재 할당 CNPC 채널들의 파형(waveform) 주요 정보 (신호 대역폭, 최대전송전력, 수신기 감도, 등), GRS 및 무인기 3차원 위치 (비행 계획에 따른 GRS 및 무인기 이동성 정보 포함), 안테나 패턴 등을 포함한 현재 할당되어 있는 무인기 CNPC 채널에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, SA는 채널 할당을 수락하고 거절할 때 사용하는 간섭 분석 알고리즘을 GCS로 제공한다.

여기서 제공되는 간섭 분석 알고리즘으로는 현재 CNPC 채널 할당 상황에서 무인기 비행 계획 상 간섭으로 고려될 수 있는 모든 CNPC 간섭 채널에 대한 데이터베이스 정보를 바탕으로 최악의 경우를 고려한 간섭 분석 알고리즘을 고려할 수 있다.

GCS는 SA에서 제공하는 간섭 분석 알고리즘을 바탕으로 보다 효율적이고 최적의 자신만의 채널 선택 알고리즘을 개발하여 사용할 수 있다.

따라서 GCS는 SA에서 제공하는 간섭 분석 알고리즘을 바탕으로 간섭 분석 및 최적의 CNPC 채널을 선택하는 알고리즘 툴이 필요하며, SA에서는 GCS에서 선택한 채널이 현재 CNPC 채널 할당 상황에서 간섭 없이 사용 가능한지 간섭 분석하는 알고리즘 툴이 필요하다.

그리고 CNPC 채널을 사용하고자 하는 GCS간의 우선 순위는 선입 선처리(First-Come, First-Served)기반으로 한다.

GCS는 SA에 채널 할당을 요청하고 비행계획/CNPC 특성정보를 제공한다(S514).

S514단계에서 GCS가 SA로 CNPC 채널 요청 시, GCS는 SA에 RF 호환성(compatibility) 관련하여 사용하는 CNPC 파형(waveform)에 대한 정보 (대역폭, 최대 송신 전력, 수신기 감도, 등)와 함께 모든 GRS 및 무인기의 송수신기 안테나 패턴 및 위치를 제공할 수 있다.

여기서 안테나의 위치는 최소/최고 고도를 포함한 3차원 정보로서, 무인기의 경우 제공된 무인기 비행 계획에 따른 비행 경로 및 고도를 포함한 3차원 정보가 제공되어야 하며, GRS의 경우 GRS 설치 위치에 대한 고도를 포함한 3차원 정보가 제공됨이 바람직하다.

또한, GRS가 이동 GRS인 경우 GCS는 GRS의 이동 정보 또한 제공할 수 있다. 안테나 패턴은 GRS/무인기간 최소/최고 안테나 이득 정보를 포함한 3차원 안테나 빔 패턴 정보가 제공되어야 한다. 스티어링(Steering) 안테나를 사용할 경우 스티어링 빔 정확도, 빔 안테나 이득 등 CNPC 채널을 사용하는 기간 동안 무인기 또는 GRS의 스티어링 안테나 정보를 제공함이 바람직하다.

SA는 GCS에서 요청한 채널 정보와 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능을 확인한(S515) 후 GCS에 채널을 할당하게 된다(S516).

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S517).

그리고 국가공역에서 무인기의 안정적 운용을 위해 GCS는 무인기를 일정 시간 (통상 수 초 이하) 이상 무인기를 제어할 수 없는 상황을 야기하는 CNPC 링크 단절(outage)이 있을 때마다 관련 사항을 SA에 보고한다.

또한, GCS는 SA에서 GRS에서 최적의 채널을 선택하기 위한 할당을 위한 간섭 분석 알고리즘을 할당 알고리즘을 실시간으로 현재 CNPC 채널 할당 상황에 따른 간섭 상황을 반영하여 업데이트하고 향상시키기 위해, GCS는 SA에서 유용한 자신의 CNPC 링크 상태 정보 제공이 장려된다.

여기서 제공되는 CNPC 링크 상태 정보로는 BER/FER, 수신 SINR, 등이 있으며, 각 수치가 기준 BER/FER 또는 SINR 값 이하이면 CNPC 링크 단절(outage)이 발생했다고 간주하여 SA에 보고할 수 있다.

SA에서 채널 할당이 불가능할 경우 SA는 GRS에 채널 할당 불가 통보를 하게 되고(S518), GCS는 다시 SA 서버에 접속하여(S519) 할당 데이터베이스 및 간섭 분석 알고리즘의 업데이트 여부를 확인하고 관련 정보를 제공 받는다(S520).

이를 바탕으로 GCS는 간섭분석을 통해 사용가능 채널을 재 선택하여(S521) SA에 채널할당을 재요청하게 되고 이때 바뀐 비행계획 및 CNPC 특성 정보가 있을 경우 이를 SA에 제공한다(S522).

SA는 GCS에서 요청한 채널 정보와 업데이트된 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능을 확인한(S523) 후 GCS에 채널을 할당하게 된다(S524).

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S525).

이제 도 5b를 참조하여 P2P형 중앙집중형 채널 할당 방식에 대해 설명한다. P2P형 중앙집중형 채널 할당 방식은 각 GCS에서 제공되는 비행계획 및 CNPC 운용 환경 정보 (대역폭, 최대전송전력, 수신감도, 등 CNPC 파형(waveform) 정보, GRS/무인기 위치 및 안테나 패턴, 등)를 바탕으로 SA에서 채널 할당을 요청한 각 GCS에 적절한 채널을 분석하여 할당하는 방식이다.

즉 분산형 채널 할당 방식에서 GCS에서 간섭분석 및 채널 선택 과정을 수행하는데 반해 중앙 집중형 채널 할당 방식에서는 SA에서 간섭 분석 및 채널 선택 과정을 수행하는 차이가 있다.

P2P형 중앙집중형 채널 할당방식에서는 부족한 CNPC 자원을 최적으로 사용하기 위해 CNPC 채널을 사용하고자 하는 GCS간의 우선 순위를 적절한 방법으로 정의해야 한다.

분산형 채널 할당 방식에서의 선입 선처리(First-Come, First-Served)기반으로 할 수도 있으나, 이 경우 CNPC 자원을 효율적으로 사용하기 어려운 단점이 있다. 중앙집중형의 채널 할당 방식의 경우 한정적인 CNPC 주파수를 최적으로 사용하기 위한 보다 효율적인 할당 우선 순위에 대한 고민이 필요하다.

도 5b를 참조하면 GCS는 SA에 접속하여(S551) 비행계획 및 이용 CNPC 특성 정보를 SA에 제공하면서 CNPC 채널을 요청하고(S552), SA는 간섭 분석을 통해 그 GCS에 적절한 CNPC 채널 중 하나를 선택(S553)하여 GCS에 할당한다(S554). 이에 따라 GCS는 채널할당에 대한 확인 응답을 한다(S555).

SA에서 채널 할당이 불가능할 경우 SA는 GCS에 채널 할당 불가 통보를 하게 되는데, 분산형 채널할당과 다르게 중앙형 채널할당에서는 불가 통보와 함께 통보 이유를 알려줄 수 있다(S556).

CNPC 채널이 포화되어서 채널 할당이 어려운지, 간섭 상황이 심해서 채널 할당이 어려운지, 동시 요청 GCS 수가 많아서 채날 할당이 어려운지 등 통보 이유를 SA가 GCS에 알려주면, GCS는 이러한 정보를 바탕으로 채널 할당에 유리하게 비행 계획 및 CNPC 특성 등을 업데이트할 수 있다.

GCS는 SA에 재접속하여(S557) 채널할당을 재요청하고 업데이트한 비행 계획 및 CNPC 특성을 제공한다(S558).

SA는 GCS에서 요청한 채널 정보와 업데이트된 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능 채널을 선택한(S559) 후 GCS에 채널을 할당하게 된다(S560).

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S561).

이하에서는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 P2MP형에서 분산형 및 중앙집중형 채널 할당 방식을 설명한다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2MP형에서 분산형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 P2MP형에서 중앙집중형 채널할당 절차를 나타내는 흐름도이다.

P2MP형에서는 GRS가 하나의 GRS에 속해 있지 않기 때문에 P2MP형 GRS는 SA에 GRS에 대한 정보를 미리 등록하면서 GRS에서 사용할 상향링크 주파수를 SA로부터 미리 할당 받는다.

GRS가 SA에 접속하고(S611), SA는 GRS에게 모든 할당 데이터베이스 및 채널 할당 여부를 결정하는 간섭 분석 알고리즘을 제공한다(S612). 이를 바탕으로 GRS는 사용 가능한 채널을 찾는다(S613).

여기서 할당 데이터베이스는 현재 할당 CNPC 채널들의 파형(waveform) 주요 정보 (신호 대역폭, 최대전송전력, 수신기 감도, 등), GRS 및 무인기 3차원 위치 (비행 계획에 따른 GRS 및 무인기 이동성 정보 포함), 안테나 패턴 등을 포함한 현재 할당되어 있는 무인기 CNPC 채널에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, SA는 채널 할당을 수락하고 거절할 때 사용하는 간섭 분석 알고리즘을 GRS로 제공한다.

여기서 제공되는 간섭 분석 알고리즘으로는 현재 CNPC 채널 할당 상황에서 무인기 비행 계획 상 간섭으로 고려될 수 있는 모든 CNPC 간섭 채널에 대한 데이터베이스 정보를 바탕으로 최악의 경우를 고려한 간섭 분석 알고리즘을 고려할 수 있다.

GRS는 SA에서 제공하는 간섭 분석 알고리즘을 바탕으로 보다 효율적이고 최적의 자신만의 채널 선택 알고리즘을 개발하여 사용할 수 있다.

따라서 GRS는 SA에서 제공하는 간섭 분석 알고리즘을 바탕으로 간섭 분석 및 최적의 CNPC 채널을 선택하는 알고리즘 툴이 필요하며, SA에서는 GRS에서 선택한 채널이 현재 CNPC 채널 할당 상황에서 간섭 없이 사용 가능한지 간섭 분석하는 알고리즘 툴이 필요하다.

그리고 CNPC 채널을 사용하고자 하는 GRS간의 우선 순위는 선입 선처리(First-Come, First-Served)기반으로 한다.

GRS는 SA에 채널 할당을 요청하고 비행계획/CNPC 특성정보를 제공한다(S614).

S614단계에서 GRS가 SA로 CNPC 채널 요청 시, GRS는 SA에 RF 호환성(compatibility) 관련하여 사용하는 CNPC 파형(waveform)에 대한 정보 (대역폭, 최대 송신 전력, 수신기 감도, 등)와 함께 모든 GRS 및 무인기의 송수신기 안테나 패턴 및 위치를 제공할 수 있다.

여기서 안테나의 위치는 최소/최고 고도를 포함한 3차원 정보로서, 무인기의 경우 제공된 무인기 비행 계획에 따른 비행 경로 및 고도를 포함한 3차원 정보가 제공되어야 하며, GRS의 경우 GRS 설치 위치에 대한 고도를 포함한 3차원 정보가 제공됨이 바람직하다.

또한, GRS가 이동 GRS인 경우 GRS는 GRS의 이동 정보 또한 제공할 수 있다. 안테나 패턴은 GRS/무인기간 최소/최고 안테나 이득 정보를 포함한 3차원 안테나 빔 패턴 정보가 제공되어야 한다. 스티어링(Steering) 안테나를 사용할 경우 스티어링 빔 정확도, 빔 안테나 이득 등 CNPC 채널을 사용하는 기간 동안 무인기 또는 GRS의 스티어링 안테나 정보를 제공함이 바람직하다.

SA는 GRS에서 요청한 채널 정보와 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능을 확인한(S615) 후 GCS에 채널을 할당하게 된다(S616).

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S617).

그리고 GCS는 SA에 접속하고(S618) 상향링크의 경우 P2P형에서와 같이 SA에서 제공하는 기존 할당 CNPC 채널 데이터베이스와 함께 비행계획상에서 이용 가능한 후보 GRS에 대한 정보를 획득하여(S619) 간섭 분석을 함으로써 사용가능 GRS 및 그 GRS에서 할당 가능한 시간 슬롯을 선택한다(S620). 그리고 하향링크의 경우는 P2P형과 같은 방식으로 채널을 할당 받게 된다.

GCS는 SA에 선택된 채널 할당을 요청하고, 사용 예정인 GRS를 알리며, 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 제공한다(S621).

GCS는 SA에 채널 할당 요청 시 이용할 P2MP GRS 승인 또한 요청해야 하며, GCS는 CNPC 특성 정보 제공 시 GRS 관련 정보는 제공할 필요가 없다.

SA는 GCS에서 요청한 채널 정보와 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능을 확인한(S622) 후 GCS에 채널을 할당하게 된다(S623).

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S624).

SA에서 채널 할당이 불가능할 경우 SA는 GRS에 채널 할당 불가 통보를 하게 되고(S625), GCS는 다시 SA 서버에 접속하여(S626) 할당 데이터베이스, GRS정보 및 간섭 분석 알고리즘을 제공 받는다(S627).

이를 바탕으로 GCS는 간섭분석을 통해 사용가능 채널을 재 선택하여(S628) SA에 채널할당을 재요청하게 되고 이때 바뀐 비행계획 및 CNPC 특성 정보가 있을 경우 이를 SA에 제공한다(S629).

SA는 GCS에서 요청한 채널 정보와 업데이트된 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능을 확인한(S630) 후 GCS에 채널을 할당 및 이용 GRS를 승인하게 된다(S631).

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S632).

P2P형과는 달리 P2MP형에서는 GRS가 SA로부터 상향링크 주파수 채널을 할당받는 과정이 추가되었고, GRS에 할당하는 채널은 상향링크 주파수 채널이며 GCS에 할당하는 채널은 하향링크 주파수 채널과 이용 GRS가 할당 받은 상향링크 주파수에서의 시간 슬롯이다.

여기서 GRS가 SA로부터 채널 할당 불가 통보를 받는 경우 GCS가 SA로부터 채널 할당 불가 통보를 받았을 때와 같은 절차로 진행된다.

또한 P2P형과는 다르게 P2MP형 GRS가 GCS가 채널 할당 받기 전에 이미 등록되어 있어야 하며, GRS는 등록 정보가 변경될 때 마다 SA에 통보하여 SA는 GRS 정보를 갱신해야 한다.

이제 도 5b를 참조하여 P2MP형 중앙집중형 채널 할당 방식에 대해 설명한다.

GRS가 SA에 접속하여(S651) 상향링크 주파수 채널 할당을 요청하고 GRS 정보를 제공한다(S652).

등록하는 정보에는 GRS가 사용하는 CNPC 파형(waveform) 정보 (대역폭, 슬롯 수, 최대전송전력, 수신기 감도, 등)뿐만 아니라 GRS 안테나 패턴 및 GRS 송수신기 위치 정보가 포함된다. 이동 GRS 및 스티어링(steering) 안테나 패턴을 가질 경우 이러한 정보 또한 포함될 수 있다.

SA는 간섭 분석을 통해 그 GRS에 사용가능한 상향링크 주파수를 선택(S653)하여 GRS에 할당한다(S654). 이에 따라 GRS는 채널할당에 대한 확인 응답을 한다(S655).

GCS는 SA에 접속하여(S656) 채널 할당을 요청하고, 이용가능예정인 GRS를 알리며, 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 제공한다(S657).

SA는 GCS에서 요청한 채널 정보와 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능을 확인한(S658) 후 GCS에 채널을 할당하게 된다(S659).

상향링크의 경우 P2P형에서와 같이 SA에서 제공하는 기존 할당 CNPC 채널 데이터베이스와 함께 비행계획상에서 이용 가능한 후보 GRS에 대한 정보를 획득하여 간섭 분석을 함으로써 GCS가 이용하는 GRS와 그 GRS에서 할당 가능한 시간 슬롯을 요청할 수 있다.

반면 하향링크의 경우는 P2P형과 같은 방식으로 채널을 할당 받게 된다. GCS는 SA에 선택된 채널을 요청할 시 사용 예정인 GRS 또한 알려야 한다. 그리고 P2P형과는 달리 GCS가 이용할 CNPC 특성 정보 중 GRS 관련 정보는 이미 SA에 등록되어 있기 때문에 GRS 관련 정보는 제공할 필요가 없다. SA는 상향링크 시간 슬롯 및 하향링크 주파수 채널을 할당하고 사용 GRS를 승인한다.

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S660).

SA에서 채널 할당이 불가능할 경우 SA는 GCS에 채널 할당 불가 통보를 하게 되는데, 분산형 채널할당과 다르게 중앙형 채널할당에서는 불가 통보와 함께 통보 이유를 알려줄 수 있다(S661).

CNPC 채널이 포화되어서 채널 할당이 어려운지, 간섭 상황이 심해서 채널 할당이 어려운지, 동시 요청 GCS 수가 많아서 채날 할당이 어려운지 등 통보 이유를 SA가 GCS에 알려주면, GCS는 이러한 정보를 바탕으로 채널 할당에 유리하게 비행 계획 및 CNPC 특성 등을 업데이트할 수 있다.

GCS는 SA에 재접속하여(S662) 채널할당 및 이용가능 GRS를 재요청하고 업데이트한 비행 계획 및 CNPC 특성을 제공한다(S663).

SA는 GCS에서 요청한 채널 정보와 업데이트된 비행계획 및 CNPC 특성 정보를 바탕으로 간섭 분석을 통해 사용 가능 채널을 선택한(S664) 후 GCS에 채널을 할당하게 된다(S665).

GCS는 채널을 할당받음에 따라 SA에 확인 응답을 한다(S666).

P2MP형은 P2P형과 달리 SA가 GRS에 상향링크 주파수 채널을 할당하는 과정이 추가되었고, GRS에 할당하는 채널은 상향링크 주파수 채널이며 GCS에 할당하는 채널은 하향링크 주파수 채널과 이용 GRS가 할당 받은 상향링크 주파수에서의 시간 슬롯이다.

또한, GCS가 채널 할당 받기 전에 P2MP형 GRS가 SA에 이미 등록되어 있어야 하며, GRS는 등록 정보가 변경될 때 마다 SA에 통보하여 SA는 GRS 정보를 갱신해야 한다.

SA는 GCS에 채널 할당 시 이용할 P2MP GRS 또한 지정해 주어야 하며, GCS는 CNPC 특성 정보 제공 시 GRS 관련 정보는 제공할 필요가 없다. 도 6a 및 도 6b의 P2MP형에서 GRS에서는 중앙 집중형, GCS에서는 분산형 또는 GRS에서는 분산형, GCS에서는 중앙 집중형으로 채널 할당 및 변경이 가능하다.

이외에도 P2MP형의 경우, P2P형과는 다르게 네트워크가 새롭게 존재하기 때문에, 조종국, 네트워크, SA의 역할에 따라 다른 할당 방식을 추가적으로 생각해 볼 수 있다.

먼저 SA에서 GRS 에 대역폭을 고정적으로 할당하여 GRS 가 SA 역할을 대신하는 채널 할당 방식을 생각해 볼 수 있다. 이 방식은 상하향 주파수 대역폭이 비대칭인 상황에서 GRS에 고정 할당할 경우, 전체 국가공역 측면에서 CNPC 스펙트럼을 비효율적으로 사용할 수 있다.

다른 방법으로 GRS에 요구하는 GCS들의 요구사항을 바탕으로 GRS가 직접 SA에 CNPC 채널을 요청하는 채널 할당 방식을 생각할 수 있다. 이 방법은 GRS가 채널을 요청할 경우 SA가 각 GCS에서 사용하는 CNPC 채널 및 전체 국가공역에서의 무인기의 안정적 운용을 위한 관리의 어려움이 존재한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기 제어용 통신 채널 동적 할당 및 변경 방법 및 절차를 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.

도 7을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 시스템 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.

프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000: 컴퓨팅 시스템
1100: 프로세서
1200: 시스템 버스
1300: 메모리
1310: ROM
1320: RAM
1400: 사용자 인터페이스

Claims (20)

1. 주파수 관할청(SA), 지상통제장치(GCS), 지상무선국(GRS) 및 무인기(UA)를 포함하는 P2P(Point-to-Point)형 무인항공시스템에서 동적 채널 할당 방법에 있어서,
   상기 무인기의 이륙 전 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 상기 지상통제장치와 상기 무인기 사이의 통신을 위한 제 1 통신 채널 세트를 할당 받는 단계;
   상기 무인기의 이륙 후, 기 설정된 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 상기 제 1 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 1 지역에서 상기 제 1 통신 채널 세트와 다른 제 2 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 2 지역으로 이동해야 하는 경우, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하기 전 상기 지상통제장치가 상기 제 2 통신 채널 세트를 할당 받는 단계;
   상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하면, 지상통제장치가 상기 제 2 통신채널 세트를 이용하여 상기 무인기와 통신하는 단계; 및
   상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 2 지역에서 제 1 지역으로 진입할 경우 상기 지상통제장치는 제 1 통신 채널 세트를 보유하고, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 1 지역으로 재진입하지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 주파수 관할청에 반납하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 3 지역으로 진입할 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 상기 제 3 지역에서 사용할 수 있는 제 3 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청으로부터 상기 제 3 통신 채널 세트를 할당 받는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 지상통제장치가 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태를 모니터링 하는 단계; 및
   상기 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태가 기준 값을 만족하지 못하는 경우, 상기 지상통제장치가 상기 사용 중인 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 새로운 통신 채널 세트를 할당받음으로써 통신 채널 세트를 변경하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 통신 채널 세트는 주 채널 및 보조 채널을 포함하고,
   상기 주 채널 및 상기 보조 채널은 서로 다른 주파수 대역에서 선택되는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 변경할 때
   상기 통신 채널 세트의 주 채널 및 보조 채널 중 어느 하나를 먼저 변경하고, 나머지 하나를 그 후에 변경하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청에서 할당 받은 통신 채널 세트의 정보를 상기 지상무선국에 제공하는 단계; 및
   상기 지상무선국이 상기 통신 채널 세트의 정보로부터 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 주파수 관할청은 상기 지상통제장치에 통신 채널 세트를 할당할 때 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 더 제공하고,
   상기 지상통제장치가 상기 지상무선국에 제공하는 상기 통신 채널 세트의 정보는 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 포함하며,
   상기 지상무선국은 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 이용하여 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
8. 주파수 관할청, 지상통제장치, 복수의 무인기를 지원하는 지상무선국 및 무인기를 포함하는 P2MP(Point-to-MultiPoint) 형 무인항공시스템에서 동적 채널 할당 방법에 있어서,
   상기 지상무선국이 상기 주파수 관할청에 상기 지상무선국의 정보를 송신하고, 상기 주파수 관할청으로부터 상향링크 주파수 세트를 할당 받는 단계;
   상기 주파수 관할청이 상기 상향링크 주파수 세트 및 지상무선국의 정보를 주파수 관할청의 데이터 베이스에 등록하는 단계;
   상기 무인기의 이륙 전 상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 상기 지상통제장치와 상기 무인기 사이의 통신을 위한 제 1 통신 채널 세트를 할당 받는 단계;
   상기 무인기의 이륙 후, 기 설정된 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 상기 제 1 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 1 지역에서 상기 제 1 통신 채널 세트와 다른 제 2 통신 채널 세트를 사용할 수 있는 제 2 지역으로 이동해야 하는 경우, 상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하기 전 상기 지상통제장치가 상기 제 2 통신 채널 세트를 할당 받는 단계;
   상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하면, 지상통제장치가 상기 제 2 통신채널 세트를 이용하여 상기 무인기와 통신하는 단계;
   상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 2 지역에서 제 1 지역으로 진입할 경우 상기 지상통제장치는 제 1 통신 채널 세트를 보유하고, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 1 지역으로 재진입하지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 주파수 관할청에 반납하는 단계;
   상기 무인기가 제 2 지역으로 진입하면, 지상통제장치가 상기 제 2 통신채널 세트를 이용하여 상기 무인기와 통신하는 단계; 및
   상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 2 지역에서 제 1 지역으로 진입할 경우 상기 지상통제장치는 제 1 통신 채널 세트를 보유하고, 상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 1 지역으로 재진입하지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 주파수 관할청에 반납하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 무인기의 비행 계획 상 상기 무인기가 제 3 지역으로 진입할 경우, 상기 지상통제장치는 상기 제 1 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 상기 제 3 지역에서 사용할 수 있는 제 3 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청으로부터 상기 제 3 통신 채널 세트를 할당 받는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 지상통제장치가 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태를 모니터링 하는 단계; 및
    상기 사용 중인 통신 채널 세트의 링크 상태가 기준 값을 만족하지 못하는 경우, 상기 지상통제장치가 상기 사용 중인 통신 채널 세트를 상기 주파수 관할청에 반납하고, 새로운 통신 채널 세트를 할당받음으로써 통신 채널 세트를 변경하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 할당 받을 때,
    상기 주파수 관할청으로부터 상기 지상통제장치가 이용하는 지상무선국 승인을 함께 받고, 상기 통신 채널 세트로서 상기 지상무선국에 할당된 상향링크 주파수에서의 시간 슬롯 및 하향링크 주파수를 할당 받고,
    상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 변경할 때
    상기 지상통제장치는 상기 통신 채널 세트의 하향링크의 주파수를 변경하고, 상향링크의 시간 슬롯을 변경하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 통신 채널 세트는 주 채널 및 보조 채널을 포함하고,
    상기 주 채널 및 상기 보조 채널은 서로 다른 주파수 대역에서 선택되는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 지상통제장치가 상기 통신 채널 세트를 변경할 때
    상기 통신 채널 세트의 주 채널 및 보조 채널 중 어느 하나를 먼저 변경하고, 나머지 하나를 그 후에 변경하는 것을 특징으로 하는 동적 채널 할당 방법.
14. 제 8 항에 있어서,
    상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청에서 할당 받은 통신 채널 세트의 정보를 상기 지상무선국에 제공하는 단계; 및
    상기 지상무선국이 상기 통신 채널 세트의 정보로부터 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지상통제장치와 지상무선국간 동적 채널 할당 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 주파수 관할청은 상기 지상통제장치에 통신 채널 세트를 할당할 때 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 더 제공하고,
    상기 지상통제장치가 상기 지상무선국에 제공하는 상기 통신 채널 세트의 정보는 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 포함하며,
    상기 지상무선국은 상기 주파수 관할청이 할당한 것임을 나타내는 정보를 이용하여 상기 통신 채널 세트가 상기 주파수 관할청에서 할당된 것인지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 지상통제장치에서 동적 채널 할당 방법.
16. 주파수 관할청, 지상통제장치, 복수의 무인기를 지원하는 지상무선국 및 무인기를 포함하는 P2P(Point-to-Point) 형 무인항공시스템에서 분산형 채널 할당 방법에 있어서,
    상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 제공되는 정보를 이용하여 상기 무인기와의 통신을 위한 사용 가능한 채널을 선택하는 단계;
    상기 지상통제장치가 상기 사용 가능한 채널 중 하나의 채널 할당을 상기 주파수 관할청에 요청하는 단계;
    상기 주파수 관할청이 상기 요청된 채널이 상기 무인기가 비행하는 지역에서 사용가능한지 확인하여 요청된 채널에 대한 승인 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 주파수 관할청이 요청된 채널을 승인한 경우, 상기 채널을 상기 지상통제장치에 할당하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산형 채널 할당 방법.
17. 제 16항에 있어서,
    상기 지상통제장치가 사용 가능한 채널을 분석하는 단계 전,
    상기 주파수 관할청이 상기 지상통제장치에게 할당 데이터베이스 및 채널 할당 여부를 결정하는 간섭 분석 알고리즘을 제공하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 지상통제장치가 사용 가능한 채널을 분석하는 단계에서,
    상기 지상통제장치는 상기 간섭 분석 알고리즘을 이용하여 주파수 채널간 간섭 분석을 하여, 상기 무인기의 비행 중 상기 무인기가 비행하는 지역에 존재하는 기존 통신 채널과 양립이 가능한 통신 채널을 선택하는 것을 특징으로 하는 분산형 채널 할당 방법.
18. 제 16항에 있어서,
    상기 지상통제장치가 상기 채널 할당을 요청하는 단계에서,
    상기 지상통제장치는 상기 요청하는 채널의 대역폭, 최대전송전력 및 수신기 감도를 포함하는 통신 링크 파형 정보 및 상기 지상통제장치가 이용할 예정인 지상 무선국 및 상기 무인기의 송수신기 위치 및 안테나 패턴 중 적어도 하나를 제공하는 것을 특징으로 하는 분산형 채널 할당 방법.
19. 제 17항에 있어서,
    상기 지상통제장치가 상기 지상통제장치와 상기 무인기 간 통신 채널 링크 상태 정보를 상기 주파수 관할청에 제공하는 단계; 및
    상기 주파수 관할청이 상기 통신 채널 링크 상태 정보를 이용하여 상기 간섭 분석 알고리즘을 업데이트 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산형 채널 할당 방법.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 채널 할당이 불가능 한 경우, 상기 주파수 관할청이 상기 지상통제장치에 채널 할당 불가 통보를 하는 단계;
    상기 지상통제장치가 상기 주파수 관할청으로부터 업데이트 된 간섭 분석 알고리즘을 수신하고 이용하여 사용 가능 채널을 재선택하고 상기 재선택한 사용 가능 채널을 상기 주파수 관할청에 재요청하는 단계; 및
    상기 주파수 관할청이 요청된 채널을 승인한 경우, 상기 채널을 상기 지상통제장치에 할당하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산형 채널 할당 방법.

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