KR19990057157A - 무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법 - Google Patents

무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 전송손실 모델을 가시지역과 비가시지역으로 2분화하여 각기 전송손실값의 계산을 달리 수행하므로써 수행 속도 향상 및 정확한 전송 결과를 예측하기 위한 무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 무선망 설계시스템에 적용되는 전송손실 예측 방법에 있어서, 해석의 대상이 되는 전파환경 파라미터를 설정하고, 전체방향에서 임의의 방향에 대한 가시지역 전송손실값을 계산하여 저장한 후, 기지국과 수신점 사이의 건물에 의한 전송손값 및 저장된 전송손실값을 참조하여 전방향에 대해 전송손실값을 계산한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선망 설계시스템 등에 이용됨.

Description

무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법
본 발명은 지형정보시스템(GIS : Geographic Information System) 플랫폼 기반의 무선망 설계시스템에서 전송손실 모델의 2분 가능한 구조(즉, 가시지역(LOS : Line Of Sight)과 비가시지역(NLOS))를 이용하여 수행 속도를 향상시키고 정확한 전송 결과를 예측할 수 있는 무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법에 관한 것이다.
도 1 은 종래의 전송손실 예측 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
종래에는, 대부분의 무선망 설계시스템에서 구현된 전송손실 예측 방법은, 우선 기지국(BS : Base Station) 주위의 360도 전 방향에 걸쳐 방향(Radial)을 그린 후, 각 방향에 대하여 방향을 기지국으로부터 일정 간격으로 나누어 각 간격점(1a,1b, 및 1c)에서의 전송손실값(PL)을 구하였다.
예컨대, 방향1에 대하여 간격점(1a,1b, 및 1c)에 대하여 전송 손실값을 구한다. 이때, 전송손실값(PL)은 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 건물 전송손실값(PL_Building)을 더한 형태의 전파모델식(PL = PL_LOS(d) + PL_Building)을 이용한다. 여기서, PL_Building은 각 수신점에서 기지국과의 직선 경로상의 건물에 의한 손실을 나타낸다.
그러나, 이러한 종래의 전송손실 예측 방법은 기지국 주변의 모든 간격점에 대한 전송손실을 예측하기 위해 반드시 상기 전파모델식(PL = PL_LOS(d) + PL_Building)을 계산하여만 하였다.
이러한 상기 전파모델식(PL = PL_LOS(d) + PL_Building)의 경우에 가시지역 전송손실(PL_LOS(d)) 성분은 건물(Building)과는 단지 거리에 대해서만 다른값을 갖기 때문에 모든 방향에 대한 계산에서 동일한 계산 과정을 거치게 되므로 수행 속도를 현저하게 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 전송손실 모델을 가시지역과 비가시지역으로 2분화하여 각기 전송손실값의 계산을 달리 수행하므로써 수행 속도 향상 및 정확한 전송 결과를 예측하기 위한 무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 종래의 전송손실 예측 방법을 설명하기 위한 개념도.
도 2 는 가상의 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도.
도 3 은 실제의 마이크로/피코셀에서의 커버리지를 설명하기 위한 개념도.
도 4 는 본 발명에 이용되는 무선망 셀계 방법을 설명하기 위한 개념도.
도 5 는 본 발명에 이용되는 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 모델의 설명도.
도 6 은 본 발명에 이용되는 전송손실 예측 방법을 설명하기 위한 개념도.
도 7 은 본 발명이 적용되는 전송손실 예측시스템의 하드웨어 구성도.
도 8 은 본 발명에 따른 무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법에 대한 일실시예 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
71 : 컴퓨터 72 : 마우스
73 : 프린터 74 : 플로터(Plotter)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선망 설계시스템에 적용되는 전송손실 예측 방법에 있어서, 해석의 대상이 되는 전파환경 파라미터를 설정하는 제 1 단계; 처음 계산되는 방향에 대하여 소정 간격으로 가시지역(LOS) 전송손실값(PL_LOS(d))을 계산하는 제 2 단계; 상기 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))을 거리 및 손실값의 표의 형태로 컴퓨터내의 기억공간에 저장하는 제 3 단계; 기지국과 수신점 사이에 장애물이 있는지를 판단하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계의 판단결과, 장애물이 없으면(즉, 가시지역에 있으면) 상기 기억공간에 저장된 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 영을 더하여 전체 전송손실값을 구하는 제 5 단계; 상기 제 4 단계의 판단결과, 장애물이 있으면(즉, 비가시지역에 있으면) 상기 기억공간에 저장된 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 건물에 의한 전송손실값(PL_Building)을 더하여 전체 전송손실값을 구하는 제 6 단계; 및 전체 방향에 대해 계산된 전송손실값을 출력장치에 출력하여 최종 서비스 영역을 도시하는 제 7 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2 는 가상의 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도로서, 전방향 안테나를 사용하는 경우를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 셀 커버리지(cell coverage)는 한 무선 기지국이 서비스를 제공하는 영역을 의미하는 것으로, 기지국을 중심으로 반경(d)을 갖는 원으로 도시할 수 있다.
그러나, 실제의 셀 커버리지의 모양은 지형 및 건물의 특성에 따라 불규칙한 모양을 갖는다. 이러한 실제의 마이크로/피코셀에서의 커버리지는 도 3에 도시된 바와 같다.
특히, 반경이 1km이내인 마이크로/피코셀의 경우에, 커버리지는 건물 등에 의해 영향을 매우 많이 받으며, 디지털 지형 모델(DTM : Digital Terrain Model) 데이터의 영향을 거의 받지 않으므로 DTM 데이터의 사용은 보통 무시한다. 여기서, DTM 은 지형의 프로필을 디지털화한 수치 지형 모델이다. 즉, 용도에 따라 적절한 간격의 격자를 만들고, 격자 눈금마다 해발 높이값 및 속성 정보를 저장한 데이터이다.
도 3을 참조하면, 기지국에서 송신된 전파 신호는 기지국에서 멀어질수록 약해지고, 어느 일정 신호전력 이하로 떨어지면 통화가 불가능하게 되는데 이 지점이 셀 커버리지 경계가 된다.
도 4 는 본 발명에 이용되는 무선망 셀계 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 무선망 설계(Cell Planning)시 고려할 사항은 각각의 기지국에 대해 분석된 셀 커버리지를 바탕으로 무선통신 서비스(즉, 개인휴대서비스(PCS), 셀룰라, 및 제2세대 무선전화(CT-2) 등)를 제공하려는 지역 전체에 몇 개의 기지국을 적절히 배치하여 서비스 영역(4a)내의 어떤 지점도 1개 이상의 기지국으로부터 서비스를 제공 받을수 있도록 한다. 이때, 서비스 영역을 커버하기 위해 필요한 기지국의 개수를 최대한 줄일수록 투자비가 절감되므로 기지국간 거리를 최대로 멀리해야 한다.
반면, 기지국 사이의 거리를 너무 멀리하면 전파의 음영지역이 발생하여 통화가 불가능하게 된다. 따라서, 한 기지국이 담당하는 셀 커버리지의 정확한 분석을 통하여 최적의 기지국의 위치를 결정하여야 한다.
일반적으로, 한 기지국의 셀 커버리지를 분석하는데는 무선망 설계시스템을 이용한다. 이러한 무선망 설계 시스템은 지리정보시스템(GIS : Geographic Information System) 데이터를 이용하여 기지국 주변의 각 지점에 대한 수신전계 강도를 예측한다. 이때, 각 지점의 수신전계 강도는 전파모델을 사용하므로써 얻을 수 있다.
일반적으로, GIS는 시설물 관리(FM : Facilities Management) 및 지리 정보의 효율적인 관리를 위해 방대한 지물 및 지형의 정보를 다루는 시스템을 통칭한다. 따라서, 컴퓨터를 이용하여 설계 및 관리가 이루어지기 때문에 대부분 디지털 형태로 다루어 진다.
그리고, 무선망 설계를 위한 GIS는 지형 및 지물의 정보를 포함하고 있어야 하며, 특히 건물의 위치, 고도, 방향, 및 재질 등의 정보와 DTM 및 지형의 특성정보(Morphology)등을 다룬다.
도 5 는 본 발명에 이용되는 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 모델의 설명도이다.
도 5를 참조하면, 기지국에서 멀어질수록 전파의 전송손실이 커진다. 특히, 전파가 건물(5g)을 지날때는 보다 큰 전송손실이 일어난다.
일반적으로, 기지국 주변 지역의 전송손실을 예측하기 위해서는 전파모델 수식을 사용하여 각 지점(5a 내지 도 5d)에서의 전송손실값을 구한다.
특히, 마이크로/피코셀을 위한 전파모델들의 경우에 지형의 영향을 받지 않으므로 지점(5a,5b)에서와 같이 기지국으로부터 가시지역(LOS : Line Of Sight)에 있을 경우에는 전송손실값(PL)은 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))의 전파모델로 표현되고(PL_LOS(d))(5e), 지점(5c,5d)에서와 같이 건물들에 가려져 기지국으로부터 비가시지역(NLOS)에 있을 경우에는 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 건물 전송손실값(PL_Building)을 더한 형태의 전파모델로 표현된다(PL-LOS(d) + PL_Building)(5f). 여기서, PL_LOS(d) 및 PL_Building은 공통적으로 거리에 대한 함수이다.
도 6 은 본 발명에 이용되는 전송손실 예측 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
일반적인 전파예측 모델에서, 전송손실값(PL)은 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 건물 전송손실값(PL_Building)을 더한 형태로 구성된다(PL = PL_LOS(d) + PL_Building). 여기서, PL_LOS(d)는 마이크로/피코 셀 환경에서는 기지국과 수신점간 거리만의 함수로 가정할 수 있고, PL_Building은 각 수신점에서 기지국과의 직선 경로상의 건물에 의한 손실을 나타낸다.
상기한 바와 같은 가시지역 성분과 건물 손실을 분리할 수 있는 전파모델은 각 방향에 대해 같은 거리에 있는 수신점에서의 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))은 동일한 값을 갖는다.
도 6을 참조하면, 각 방향1,2, 및 3상에 같은 거리(2·Δd)에 있는 수신점(6a 내지 6c)의 전송손실값을 살펴보면 다음과 같다.
수신점(6a)의 전송손실값(PL(6a))은 가시지역(2·Δd)의 전송손실값(PL_LOS(2·Δd))에 영(zero)을 더한 값이다(PL_LOS(2·Δd) + 0).
수신점(6b)의 전송손실값(PL(6b))은 가시지역(2·Δd)의 전송손실값(PL_LOS(2·Δd))에 수신점(6(b))에서 건물(B1)에 의한 전송손실값(PL_Building(B1))을 더한값이다(PL_LOS(2·Δd) + PL_Building(B1)).
수신점(6c)의 전송손실값(PL(6c))은 가시지역(2·Δd)의 전송손실값(PL_LOS(2·Δd))에 수신점(6c)에서 건물(B2) 및 건물(B3)에 의한 전송손실값(PL_Building(B1) 및 PL_Building(B3))을 더한값이다(PL_LOS(2·Δd) + PL_Building(B2) + PL_Building(B3)).
상기한 바와 같이, 기지국으로부터 거리가 같은 수신점(6a,6b, 및 6c)에서의 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))은 동일한 전송손실값(PL_LOS(2·Δd))을 갖는다.
그러나, 결과적으로 각 수신 경로상의 건물에 의한 전송손실값이(PL_Building)이 추가되므로 각 수신점(6a,6b, 및 6c)에서의 최종 전송손실값은 다른값이 된다.
따라서, 임의의 방향에 대해 일정한 간격(Δd)으로 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d)) 을 미리 구해 놓는다면, 다음 방향에 대한 계산을 할 경우에 전송손실의 거리에 따른 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))의 계산을 생략할 수 있으므로 기지국 주변 전파해석을 위한 전송손실값의 계산 시간을 줄일수 있다.
도 7 은 본 발명이 적용되는 전송손실 예측시스템의 하드웨어 구성도이다.
본 발명이 적용되는 전송손실 예측시스템은 수행에 필요한 계산을 수행하는 컴퓨터(71)와, 기지국의 위치를 입력하기 위한 입력 장치인 마우스(72)와, 최종 서비스 영역을 도시하여 출력하기 위한 출력장치인 프린터(73) 또는 플로터(74)를 포함한다.
무선망 설계시스템에서 전송손실 예측 기능은 효과적인 기지국 위치 설정에 필수적이다. 이러한 기능을 수행함에 있어서, 빠른 수행속도 및 정확한 예측결과가 필수적으로 요구된다.
도 8 은 본 발명에 따른 무선망 설계시스템에서의 마이크로/피코셀을 위한 전송손실 예측 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 기지국을 중심으로한 전파해석을 시작하면, 미리 정의된 방향(Radial)갯수, 거리간격(Δd), 및 해석반경을 가져와 전파환경 파라미터를 설정한다(801). 예컨대, 방향(Radial) 갯수는 1도 간격의 계산을 위해 360개로 하고 반경 300m내에서 2m 간격의 각 점에서 전송손실값들을 계산한다.
이후, 처음 계산되는 방향(Radial)에 대하여 상기 미리 정의된 간격으로 가시지역(LOS) 전송손실값(PL_LOS(d))을 계산하여(802) 거리(순서) 및 손실값의 표의 형태로 컴퓨터(71)내의 기억공간에 저장한다(803). 여기서, 계산된 결과는 기억공간내에서 데이터 테이블의 형태로 존재한다.
다음으로, 해석반경내 다른 각도 방향상의 각 수신점에 대한 전송손실값(PL)을 계산하는 경우에, 전체 전송손실값(PL)은 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))과 건물에 의한 전송손실값(PL_Building)을 더한다(804).
이때, 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))은 상기 컴퓨터(71)내의 기억공간에 저장된 가시지역 전송손실값을 참조하므로써 다시 가시지역 전송손실값을 계산하지 않는다.
따라서, 각 수신점에서는 기지국과 수신점 사이의 건물의 유무를 확인하고 그에 따른 전송손실값(PL_Building)만을 계산한면 된다.
만약, 건물이 없으면 전체 전송손실값(PL)은 저장된 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 영을 더한값(가시지역 전송손실값(PL_LOS(d)) + 0)이되고, 한편 건물이 있으면 전체 전송손실값(PL)은 저장된 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 건물에 의한 전송손실값(PL_Building)을 더한값(가시지역 전송손실값(PL_LOS(d)) + PL_Building)이 된다.
상기한 바와 같이 하나의 수신점에 대해 전송손실값을 구하기 위해서는 거리에만 의존하는 가시지역 전송손실(PL_LOS(d)) 및 장애물(즉, 건물)에 대한 전송손실값(PL_Building)을 각각 구하여야 한다.
그러나, 이중 거리에 따라 일정한 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))을 한 방향(Radial)에 대해서만 계산하고 다른 방향 해석시 그대로 사용하므로써 계산량을 줄이고 결과적으로 계산시간을 단축할 수 있다.
기존의 일반적인 해석방법에 의하면 360도 전방향을 1도 간격으로 해석하고 300m 반경과 2m 간격을 가정하면. 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))식에 대한 계산회수는 360*(300/2)이므로 54,000회가 된다.
그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전송손실 예측 방법에 의하면 하나의 방향에 대해 300/2이므로 150회만 계산하여 이를 데이터 테이블에 저장하면 된다.
마지막으로, 전체 방향에 대해 계산된 전송손실값(PL)을 프린터(73) 또는 프로터(74)에 출력하여 최종 서비스 영역을 도시한다(805).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와같은 본 발명에 따르면, 기존의 예측방법에 비해 계산시간을 단축할 수 있으므로 매우 빠른 수행 결과를 예측할 수 있고, 셀 커버리지의 예측 수행 속도를 향상시킬 수 있으며, 전체 무선망 설계시스템의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 무선망 설계시스템에 적용되는 전송손실 예측 방법에 있어서,
    해석의 대상이 되는 전파환경 파라미터를 설정하는 제 1 단계;
    처음 계산되는 방향에 대하여 소정 간격으로 가시지역(LOS) 전송손실값(PL_LOS(d))을 계산하는 제 2 단계;
    상기 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))을 거리 및 손실값의 표의 형태로 컴퓨터내의 기억공간에 저장하는 제 3 단계;
    기지국과 수신점 사이에 장애물이 있는지를 판단하는 제 4 단계;
    상기 제 4 단계의 판단결과, 장애물이 없으면(즉, 가시지역에 있으면) 상기 기억공간에 저장된 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 영을 더하여 전체 전송손실값을 구하는 제 5 단계;
    상기 제 4 단계의 판단결과, 장애물이 있으면(즉, 비가시지역에 있으면) 상기 기억공간에 저장된 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 건물에 의한 전송손실값(PL_Building)을 더하여 전체 전송손실값을 구하는 제 6 단계; 및
    전체 방향에 대해 계산된 전송손실값을 출력장치에 출력하여 최종 서비스 영역을 도시하는 제 7 단계
    를 포함하여 이루어진 전송손실 예측 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2, 3, 5, 및 6 단계의 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))은 각각,
    거리에만 의존하도록 하여 거리가 같은 수신점에서의 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))은 동일하게 취급되어 다른 방향 해석시 그대로 사용되는 것을 특징으로 하는 전송손실 예측 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 4 단계 및 제 5 단계는 각각,
    지형의 영향을 받지 않기 때문에 기지국으로부터 가시지역(LOS : Llne Of Sight)에 있을 경우의 전체 전송손실값(PL)은 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))이되고, 건물들에 가려져 기지국으로부터 비가시지역(NLOS)에 있을 경우의 전체 전송손실값(PL)은 상기 가시지역 전송손실값(PL_LOS(d))에 건물에 의한 전송손실값(PL_Building)을 더한값인 것을 특징으로 하는 전송손실 예측 방법.
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