KR20130071325A - 티브이 유휴대역 이용하는 지능형 기지국 - Google Patents

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KR20130071325A
KR20130071325A KR1020120025150A KR20120025150A KR20130071325A KR 20130071325 A KR20130071325 A KR 20130071325A KR 1020120025150 A KR1020120025150 A KR 1020120025150A KR 20120025150 A KR20120025150 A KR 20120025150A KR 20130071325 A KR20130071325 A KR 20130071325A
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김병조
구본태
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 티브이 유휴대역 이용하는 지능형 기지국에 관한 것이다. 본 발명의 지능형 기지국은 위치를 측정하는 위치 측정부, 측정된 위치에 대응되는 티브이 유휴대역 데이터베이스를 수신하는 네트워크 접속부, 펨토셀 단위 영역에서 티브이 유휴대역을 스펙트럼 센싱하는 스펙트럼 센싱부, 스펙트럼 센싱된 티브이 유휴대역을 처리하는 스펙트럼 센싱 처리부, 설정된 티브이 유휴대역으로 신호를 송수신하는 무선 송수신부, 및 티브이 유휴대역 데이터베이스의 티브이 유휴대역과 스펙트럼 센싱된 티브이 유휴대역의 비교를 통해 현재 사용 가능한 티브이 유휴대역을 결정하고, 결정된 티브이 유휴대역으로 신호를 송수신하도록 무선 송수신부를 설정하는 제어부를 포함하고, 제어부는 티브이 유휴대역 데이터베이스의 갱신을 위해 네트워크 접속부를 통해 결정된 티브이 유휴대역 정보를 송신하도록 제어한다.

Description

티브이 유휴대역 이용하는 지능형 기지국{INTELLIGENT BASE STATION FORUSING TV WHITE SPACE}
본 발명은 방송 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 TV 유휴대역 구분의 정확도가 향상된 티브이(TV) 유휴대역 이용 장치에 관한 것이다.
현재, 티브이(TV) 유휴대역, 즉 TV 화이트 스페이스(TVWS: TV White Space)는 TV 방송용으로 분배되어 있는 초단파(VHF: Very High Frequency) 주파수 및 극초단파(UHF: Ultra High Frequency) 주파수 대역 중에서 방송 사업자가 사용하지 않는 비어있는 주파수 대역을 의미한다. TV 화이트 스페이스 대역은 정부의 전파 규제에 대한 조건을 만족하면 누구나 사용할 수 있는 비면허 대역이다.
구체적으로 살펴보면, TV 화이트 스페이스 대역은 공간적으로 방송 사업자 간의 주파수 간섭을 위해 비워둔 대역, 지역별로 사용되지 않는 주파수 대역, 또는 방송용 전파가 수신되지 못하는 지역의 주파수 대역을 의미한다. 그리고, TV 화이트 스페이스 대역은 시간적으로 방송 사업자가 방송을 송출하지 않는 시간에 사용되지 않는 방송 주파수 대역을 의미한다.
이러한 TV 유휴대역을 이용하는 방송 통신 기기들(일예로, 기지국, 액세스 포인트 등)은 방송 사업자들이 사용하고 있는 방송 주파수 대역에 간섭을 일으켜 방송 사업자의 고객인 TV 시청자의 수신을 방해하지 않아야 한다. 또한, TV 유휴대역을 이용하는 통신 기기들은 TV 유휴대역의 일부를 사용하여 소출력으로 통신하는 무선 마이크 장치에 영향을 주지 않아야 한다.
TV 유휴대역을 정확히 구분하기 위한 기술 중의 하나로 데이터베이스(DB: Database) 서버를 활용하는 기술이 제안되고 있다. 하지만, 데이터 베이스 서버를 활용하여 TV 유휴대역을 구분하는 방식은 세분화된 작은 지역 내에서는 데이터베이스의 정확도가 감소하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 티브이(TV) 유휴대역 구분을 위해 정확도가 향상된 TV 유휴대역 이용하는 지능형 기지국을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 TV 유휴대역에 대한 데이터베이스의 정확도를 향상하는 TV 유휴대역 이용하는 지능형 기지국을 제공함에 있다.
본 발명의 티브이(TV) 유휴대역을 이용하는 지능형 기지국은 위치를 측정하는 위치 측정부, 상기 측정된 위치에 대응되는 티브이 유휴대역 데이터베이스를 수신하는 네트워크 접속부, 펨토셀 단위 영역에서 티브이 유휴대역을 스펙트럼 센싱하는 스펙트럼 센싱부, 상기 스펙트럼 센싱된 티브이 유휴대역을 처리하는 스펙트럼 센싱 처리부, 설정된 티브이 유휴대역으로 신호를 송수신하는 무선 송수신부, 및 상기 티브이 유휴대역 데이터베이스의 티브이 유휴대역과 상기 스펙트럼 센싱된 티브이 유휴대역의 비교를 통해 현재 사용 가능한 티브이 유휴대역을 결정하고, 상기 결정된 티브이 유휴대역으로 신호를 송수신하도록 상기 무선 송수신부를 설정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 티브이 유휴대역 데이터베이스의 갱신을 위해 상기 네트워크 접속부를 통해 상기 결정된 티브이 유휴대역 정보를 송신하도록 제어한다.
본 발명에 의하면, 지능형 기지국은 펨토셀 단위 영역별로 스펙트럼 센싱을 통해 TV 유휴대역 데이터베이스를 업데이트함으로서, 정확도가 향상된 TV 유휴대역을 활용할 수 있다. 또한, 지능형 기지국은 TV 유휴대역에 대한 정보를 포함한 TV 유휴대역 데이터베이스의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 TV 유휴대역을 활용하는 방송 통신 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 TV 유휴대역 관리 장치를 도시한 도면, 및
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 TV 유휴대역 관리 장치의 동작을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명은 티브이(TV) 유휴대역, 일예로, TV 화이트 스페이스(TVWS: TV White Space)를 활용하는 방송 통신 시스템에서 TV 화이트 스페이스를 위치 정보에 근거하여 관리함으로써 지역, 위치, 또는 시간에 따라 분산적이고 협업적인 티브이 유휴대역 맵을 관리할 수 있는 TV 유휴대역 관리 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 TV 유휴대역을 활용하는 방송 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 방송 통신 시스템(100)은 지능형 기지국들(110, 120), 광대역 기지국(130), 및 TV 유휴대역 관리 서버(140)를 포함한다. 여기서, 지능형 기지국들(110, 120), 광대역 기지국(130), 및 TV 유휴대역 관리 서버(140)는 아이피(IP) 코어 네트워크(101)를 통해 연결될 수 있다. 지능형 기지국들(110, 120)과 광대역 기지국(130)은 상호 간에 무선 채널을 통해 연결될 수도 있다.
지능형 기지국들(110, 120)은 펨토셀 단위의 영역 내에 위치한 단말들과 통신한다. 지능형 기지국들(110, 120)은 TV 유휴대역에 대한 스펙트럼 센싱 및 TV 유휴대역을 활용하는 지능형 펨토셀 기지국, 또는 TV 유휴대역에 대한 스펙트럼 센싱을 수행하는 지능형 무선랜 액세스포인트를 포함한다.
한편, 티브이(TV) 유휴대역, 즉 TV 화이트 스페이스는 TV 방송용으로 분배되어 있는 초단파(VHF: Very High Frequency) 주파수 및 극초단파(UHF: Ultra High Frequency) 주파수 대역 중에서 방송 사업자가 사용하지 않는 비어있는 주파수 대역을 의미한다.
지능형 기지국들(110, 120)은 지능형 기지국이 위치한 위치를 측정하고, 위치 측정을 통해 위치 정보를 생성할 수 있다. 지능형 기지국들(110, 120)은 TV 유휴대역 관리 서버(140)로부터 TV 유휴대역 데이터베이스를 수신할 수 있다. TV 유휴대역 관리 서버(140)로부터 수신된 TV 유휴대역 데이터 베이스는 지능형 기지국의 펨토셀보다 상대적으로 넓은 영역에 대응되는 TV 유휴대역 정보로서 지능형 기지국들(110, 120)의 주파수 환경 정보와 다를 수 있다. 지능형 기지국들(110, 120)은 수신된 TV 유휴대역 데이터베이스를 중심으로 스펙트럼(또는 주파수) 센싱을 한다. 지능형 기지국들(110, 120)은 스펙트럼 센싱을 통해 스펙트럼 센싱 정보를 생성할 수 있다.
지능형 기지국들(110, 120)은 위치 정보와 스펙트럼 센싱 정보를 TV 유휴대역 관리 서버(140)에 업데이트하기 위해 TV 유휴대역 관리 서버(140)로 전송하거나 광대역 기지국(130)을 통해 TV 유휴대역 관리 서버(140)로 전송한다.
한편, 지능형 기지국들(110, 120) 중에서 지능형 기지국(110)은 TV 유휴대역, 일예로, TV 화이트 스페이스를 활용하여 통신할 수도 있다. 이때, 지능형 기지국(110)은 제 1 단말(111) 또는 제 2 단말(112)과 TV 화이트 스페이스를 활용하여 통신할 수 있다.
광대역 기지국(130)은 광대역 단위의 영역 내에 위치한 단말들과 통신한다. 광대역 기지국(130)은 지능형 기지국들(110, 120)과 통신할 수도 있다. 광대역 기지국(130)은 지능형 기지국들(110, 120)로부터 위치 정보와 스펙트럼 센싱 정보를 수신하면, 인접한 TV 유휴대역 관리 서버(140)로 전송한다.
TV 유휴대역 관리 서버(140)는 TV 유휴대역에 대한 정보를 포함하는 TV 유휴대역 데이터베이스를 관리한다. TV 유휴대역 관리 서버(140)는 TV 유휴대역 데이터베이스를 펨토셀 단위의 지능형 기지국들(110, 120)을 통해서 수신된 스펙트럼 센싱 정보에 근거하여 업데이트한다. 이를 통해, TV 유휴대역 관리 서버(140)는 TV 유휴대역 데이터베이스를 지능형 기지국들(110, 120)을 통해 분산적이고 협업적으로 TV 유휴대역 관리 데이터베이스를 업데이트할 수 있다. 또한, TV 유휴대역 관리 서버(140)는 펨토셀 단위로 세분화된 TV 유휴대역에 대한 정보를 포함한 TV 유휴대역 데이터베이스를 대응되는 지능형 기지국들(110, 120) 또는 광대역 기지국(130) 각각으로 제공할 수 있다.
이를 통해 본 발명에서 제안된 지능형 기지국은 펨토셀 단위로 TV 유휴대역 데이터베이스를 업데이트함으로써 정확도가 향상된 TV 유휴대역을 이용할 수 있다. 또한, 지능형 기지국은 펨토셀 단위 영역에 대해 스펙트럼 센싱을 수행함에 따라서 TV 유휴대역 데이터베이스의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 지능형 기지국을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 지능형 기지국은 위치 측정부(210), 네트워크 접속부(220), 스펙트럼 센싱부(230), 스펙트럼 센싱 처리부(240), 무선 송수신부(250), 및 제어부(260)를 포함한다.
위치 측정부(210)는 지능형 기지국(110)의 위치를 측정한다. 이를 위해, 위치 측정부(210)는 GPS 신호를 이용하여 위치를 측정하는 GPS 모듈을 포함할 수 있다. 위치 측정부(210)는 무선랜(WLAN)을 이용한 위치 측정하거나 사용자(또는 서비스 공급업자)의 입력 등을 통해서도 지능형 기지국의 위치를 측정할 수 있다. 위치 측정부(210)는 측정된 위치 정보를 제어부(260)로 출력한다.
네트워크 접속부(220)는 아이피 네트워크 코어(101)에 접속되고, 아이피 네트워크 코어(101)와의 인터페이스를 담당한다. 네트워크 접속부(220)는 제어부(260)를 통해 위치 측정부(210)에서 측정된 위치 정보를 수신한다. 네트워크 접속부(220)는 위치 정보에 대응되는 TV 유휴대역 데이터베이스를 수신하고, 수신된 TV 유휴대역 데이터베이스를 제어부(260)로 출력한다.
스펙트럼 센싱부(230)는 TV 유휴대역을 스펙트럼 센싱한다. 스펙트럼 센싱부(230)는 수신된 TV 유휴대역 데이터베이스에 근거하여 TV 유휴대역 센싱을 한다. 스펙트럼 센싱부(230)는 수신된 TV 유휴대역 데이터베이스에 대응되는 TV 유휴대역은 서비스 공급업자들 간에 미리 결정되어 있는 정확도 이상의 정확도를 얻기 위해 센싱 강도를 높인다. 스펙트럼 센싱부(230)는 TV 유휴대역 데이터베이스의 TV 유휴대역 주변의 대역에 대해서도 일정한 정확도를 획득하기 위해 센싱 강도를 조절한다. 스펙트럼 센싱부(230)는 스펙트럼 센싱 결과를 스펙트럼 센싱 처리부(240)로 출력한다.
예를 들어, 스펙트럼 센싱부(230)는 수신 신호 세기(RSSI: Received Signal Strength Indication)를 이용하거나 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier transform)을 이용하여 에너지를 검출한다. 이때, 스펙트럼 센싱부(230)는 광역(coarse) 검출 방식과 정밀(fine) 검출 방식을 사용하여 스펙트럼 센싱을 할 수 있다.
스펙트럼 센싱 처리부(240)는 스펙트럼 센싱 결과를 수신하고, 스펙트럼 센싱 결과의 처리를 통해 TV 유휴대역을 획득한다. 스펙트럼 센싱 처리부(240)는 스펙트럼 센싱을 통해 획득한 TV 유휴대역을 제어부(260)로 출력한다.
또한, 무선 송수신부(250)는 무선으로 신호를 송수신하기 위한 무선(RF: Radio Frequency)부를 포함할 수 있다. 무선 송수신부(250)는 스펙트럼 센싱부(230)와 스펙트럼 센싱을 위한 신호를 송수신한다. 무선 송수신부(250)는 제어부(260)에 의해 설정된 주파수 대역에서 신호를 송수신한다. 이때, 무선 송수신부(250)는 제어부에 의해 결정된 TV 유휴대역을 통해서도 데이터를 송수신할 수 있다.
제어부(260)는 지능형 기지국(110)에 포함된 각 모듈들의 동작을 제어한다. 제어부(260)는 위치 측정부(210)에서 제공된 위치 정보에 근거하여 네트워크 접속부(220)로부터 TV 유휴대역 데이터베이스를 수신한다. 이때, 제어부(260)는 TV 유휴대역 데이터베이스에 포함된 TV 유휴대역과 스펙트럼 센싱 처리부(240)로부터 수신된 TV 유휴대역의 비교를 통해 현재 지능형 기지국(110)에서 사용 가능한 TV 유휴대역을 결정한다. 이때, 제어부(260)는 TV 유휴대역을 스펙트럼 센싱을 통해 결정할 수 있다.
제어부(260)는 타이머(261), TV 유휴대역 데이터베이스 저장부(262), 및 TV 유휴대역 처리부(263)를 포함한다.
타이머(261)는 TV 유휴대역 데이터베이스를 갱신하기 위해 미리 설정된 시간 간격으로 스펙트럼 센싱 동작을 수행하기 위한 시간을 측정한다. 일예로, 타어머(261)는 제어부(260)에서 스펙트럼 센싱 동작을 완료한 시점에 온 동작하고, 다음 스펙트럼 센싱 동작이 시작되는 시점에 오프될 수 있다. TV 유휴대역은 시간 상황에 따라 변화될 수 있으므로, 타이머(261)는 시간대 별 스펙트럼 센싱을 가능하게 한다.
TV 유휴대역 데이터베이스 저장부(262)는 IP 코어 네트워크로부터 수신된 TV 유휴대역 데이터베이스를 저장한다. TV 유휴대역 데이터베이스 저장부(262)는 TV 유휴대역 처리부(263)에서 스펙트럼 센싱을 통해 결정된 TV 유휴대역을 포함하는 TV 유휴대역 데이터 베이스를 저장할 수도 있다.
TV 유휴대역 처리부(263)는 스펙트럼 센싱된 TV 유휴대역과 IP 네트워크 코어로부터 수신된 TV 유휴대역 데이터베이스의 TV 유휴대역을 비교한다. TV 유휴대역 처리부(263)는 실제 TV 유휴대역 데이터베이스로부터 수신된 TV 유휴대역을 최종 유휴대역으로 결정한다. TV 유휴대역 처리부(263)는 결정된 TV 유휴대역을 IP 네트워크 접속부를 통해 TV 유휴대역 관리 서버(140)로 송신하거나, TV 유휴대역 데이터베이스 저장부(262)의 TV 유휴대역 데이터베이스를 업데이트할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 기지국 동작을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 위치 측정부(210)는 지능형 기지국(110)의 위치를 측정한다(S101단계). 위치 측정부(210)는 측정된 위치 정보를 제어부(260)로 출력한다.
제어부(260)는 측정된 위치 정보에 근거하여 TV 유휴대역 데이터베이스를 네트워크 접속부(220)를 통해 수신하고, 수신된 TV 유휴대역 데이터베이스에 근거하여 스펙트럼 센싱부(230)에 스펙트럼 센싱을 위한 TV 유휴대역을 설정한다(S103단계).
스펙트럼 센싱부(230)는 설정된 TV 유휴대역에 근거하여 스펙트럼 센싱을 수행한다(S105단계).
제어부(260)는 스펙트럼 센싱부(230)의 스펙트럼 센싱이 시간별 스펙트럼 센싱인지 확인한다(S107단계).
S107단계의 확인결과, 제어부(260)는 스펙트럼 센싱부(230)의 스팩트럼 센싱이 시간별 스펙트럼 센싱이 아닌 경우 S109단계로 진행한다. 이때, 스펙트럼 센싱부(230)는 TV 유휴대역을 식별하기 위한 스펙트럼 센싱 동작한다.
제어부(230)는 스펙트럼 센싱 결과를 통해 TV 유휴대역이 비어있는지를 판단한다(S109단계).
S109단계의 판단결과, 제어부(260)는 TV 유휴대역이 비어있는 경우 해당 TV 유휴대역을 TV 유휴대역 데이터베이스에 추가한다(S111단계).
S109단계의 판단결과, TV 유휴대역이 비어있지 않은 경우 간선 대역을 배제한 TV 유휴대역을 할당한다(S113단계).
S107단계의 확인결과, 제어부(260)는 스펙트럼 센싱부(230)의 스팩트럼 센싱이 시간별 스펙트럼 센싱인 경우 S115단계로 진행한다. 즉, 제어부(260)에서 내부의 타이머(261) 등의 구동을 통해 일정 시간 간격으로 스펙트럼 센싱을 수행하는 경우에 해당한다.
제어부(260)는 수신된 스펙트럼 센싱 결과를 통해 추가 TV 유휴대역이 있는지를 판단한다(S115단계).
S115단계의 판단결과, 제어부(260)는 추가 TV 유휴대역이 존재하면 TV 유휴대역 데이터베이스에 추가한다(S117단계).
S115단계의 판단결과, 제어부(260)는 추가 TV 유휴대역이 존재하지 않으면, TV 유휴대역 데이터베이스를 유지한다(S119단계).
제어부(260)는 위치 정보 및 스펙트럼 센싱 정보(스펙트럼 센싱 결과 또는 TV 유휴대역이 업데이트된 TV 유휴대역 데이터베이스)를 IP 코어 네트워크를 통해 TV 유휴대역 관리 서버로 전송한다(S121단계).
본 발명의 지능형 제어국은 TV 유휴대역을 스펙트럼 센싱을 통해 TV 유휴대역 데이터베이스를 업데이트하고, 스펙트럼 센싱 동작을 시간대별로 측정한다. 복수개의 지능형 기지국들 각각에서 스펙트럼 센싱된 TV 유휴대역 정보를 사용함으로서 TV 유휴대역 데이터베이스의 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명은 TV 유휴대역을 이용하는 지능형 기지국들이 사용중인 TV 채널을 인지함으로서 방송 채널을 보호할 수 있는 스펙트럼 센싱 기술을 제안한다.
또한, 본 발명에서 제안된 지능형 기지국은 긴급 재난 방송 시 특정한 TV 유휴대역을 이용하여 재난 방송 및 긴급 방송을 제공할 수 있도록 TV 유휴대역 데이터베이스에 포함된 TV 유휴대역을 긴급 변경할 수도 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 방송 통신 시스템 101: 아이피 코어 네트워크
110, 120: 지능형 기지국들 130: 광대역 기지국
140: TV 유휴대역 관리 서버 210: 위치 측정부
220: 네트워크 접속부 230: 스펙트럼 센싱부
240: 스펙트럼 센싱 처리부 250: 무선 송수신부
260: 제어부 261: 타이머
262: TV 유휴대역 데이터베이스 저장부
263: TV 유휴대역 처리부

Claims (1)

  1. 위치를 측정하는 위치 측정부;
    상기 측정된 위치에 대응되는 티브이 유휴대역 데이터베이스를 수신하는 네트워크 접속부;
    펨토셀 단위 영역에서 티브이 유휴대역을 스펙트럼 센싱하는 스펙트럼 센싱부;
    상기 스펙트럼 센싱된 티브이 유휴대역을 처리하는 스펙트럼 센싱 처리부;
    설정된 티브이 유휴대역으로 신호를 송수신하는 무선 송수신부; 및
    상기 티브이 유휴대역 데이터베이스의 티브이 유휴대역과 상기 스펙트럼 센싱된 티브이 유휴대역의 비교를 통해 현재 사용 가능한 티브이 유휴대역을 결정하고, 상기 결정된 티브이 유휴대역으로 신호를 송수신하도록 상기 무선 송수신부를 설정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 티브이 유휴대역 데이터베이스의 갱신을 위해 상기 네트워크 접속부를 통해 상기 결정된 티브이 유휴대역 정보를 송신하도록 제어하는 티브이 유휴대역 이용하는 지능형 기지국.
KR1020120025150A 2011-12-20 2012-03-12 티브이 유휴대역 이용하는 지능형 기지국 KR20130071325A (ko)

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