KR20140012590A - 다중 지향성 안테나를 이용한 무선 통신 방법 및 그 장치 - Google Patents

다중 지향성 안테나를 이용한 무선 통신 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 지향성 안테나를 이용하여 무선 통신을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 운송수단은 적어도 두개의 통신장치를 구비하고, 상기 적어도 두개의 통신장치 중 하나인 통신장치A는 지향성 안테나 그룹1을 포함하고, 다른 하나인 통신장치B는 지향성 안테나 그룹2를 포함하고, 상기 통신장치A는, 상기 통신장치 B의 망 연결 여부에 따라, 상기 통신장치A에 포함된 상기 지향성 안테나 그룹1의 지향성 안테나 선택 제어를 수행함을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 다수의 지향성 안테나를 이용하여 무선 신호의 방향을 탐색할 수 있고, 복수의 통신 장치를 이용하여 어느 한 통신장치가 위성망, 기지국, 또는 다른 선박 등에 접속한 경우, 다른 통신 장치의 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 통신 중계를 수행할 수 있고, 기지국 또는 AP(Access Point) 역할을 수행할 수 있다.

Description

다중 지향성 안테나를 이용한 무선 통신 방법 및 그 장치{Method and apparatus of wireless communication by using multiple directional antennas}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 지향성 안테나를 이용하여 무선 통신을 수행하는 방법에 관한 것이다.
유무선 통신기술의 발전에 따라 지상에서는 다양한 통신기기들이 언제 어디서나 광대역 통신망에 접속해서 서비스를 받을 수 있는 환경이 구축되어 있다. 그러나 해상통신 시스템은 매우 오래된 통신 시스템임에도 불구하고 상대적으로 그 발전 속도가 느리게 진행되고 있는 실정이다. 해상통신 시스템은 간단한 문자 전송 서비스를 제외하고는 대부분 음성 위주의 통신 서비스에 국한되어 있다.
해상에서는 유선통신을 위한 인프라 구축이 어려워 무선통신 위주의 서비스에 의존할 수밖에 없고, 해상통신은 무선 주파수의 통달거리 한계에 따라 MF(Medium Frequency), HF(High Frequency), VHF(Very High Frequency) 대역 통신을 이용하고, 원거리를 운행하는 선박들은 고가의 위성통신에 의존하고 있다.
이와 같은 해상 통신 시스템이 적용되는 해상 통신 분야에서는 1990년대 말부터 GMDSS(Global Maritime Distress and Safety System)가 시행되었다. GMDSS는 해상에서의 인명안전을 위하여 디지털 통신기술, 위성 통신 기술 등을 이용해 세계의 어느 해상에서 선박이 조난당하더라도 그 선박으로부터 육상의 구조기관이나 부근을 항해하는 다른 선박에게 신속, 정확한 원조 요청을 가능하게 하고, 또한 육상으로부터 항해안전에 관한 정보 등을 적절히 수신할 수 있게 하는 시스템이다.
또한 최근에는 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)가 E-네비게이션(E-Navigation) 개발을 위한 전략을 수립 중에 있다. E-네비게이션은 선박의 특성, 화물, 운항 등에 관련된 다양한 정보를 실시간으로 송수신할 수 있게 하는 자동선박인식 시스템(AIS: Automatic Identification system)을 활용하여 선박과 해상정보를 수집, 통합, 교환, 표현 및 분석할 수 있는 방법이다. 이를 활용하여 데이터 및 멀티미디어를 수용할 수 있는 해상의 ITS(International Transportation System)을 구축할 수 있다.
또한 항만 및 선상에서는 최근의 전파 기술을 반영한 무선랜(WLAN: Wireless Local Area Network), 와이맥스(WiMAX: World Interoperability for Microwave Access) 등의 통신 기술들이 해상통신 현대화를 위하여 고려되고 있으며, 최근에는 위성과 연계한 VHF 대역을 이용하는 AIS가 해상 인프라 통신망으로 부상(emerge)하고 있다.
본 발명의 기술적 과제는 다중 지향성 안테나를 이용하여 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 무선 통신을 중계하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 복수의 통신장치를 이용하여 무선 통신을 중계하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선 통신 시스템에서 무선 통신 방향을 탐색하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 다수의 지향성 안테나를 이용하여 무선 통신 방향을 탐색하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 복수개의 주파수 대역을 이용하여 무선 통신을 중계하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 과제는 해상 무선 통신 시스템에서 다수의 지향성 안테나를 이용하여 무선 통신을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 해상 무선 통신 시스템에서 다수의 지향성 안테나를 이용하여 방향 탐색을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 해상 무선 통신 시스템에서 다수의 지향성 안테나를 이용하여 무선 통신을 중계하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 다수의 지향성 안테나를 포함하는 통신장치를 제공한다. 상기 통신장치는 상기 다수의 지향성 안테나 각각의 RSS(Received Signal Strength)를 측정하는 RSS 측정부, 상기 측정된 RSS를 기반으로 상기 다수의 지향성 안테나 중 일부 지향성 안테나를 선택하는 안테나 선택부, 및 상기 선택된 일부 지향성 안테나와 통신부의 연결 제어를 수행하는 안테나 스위치를 포함하되, 상기 통신장치는 운송수단(vehicle)에 구비되고, 상기 운송수단은 타통신장치를 더 구비하되, 상기 안테나 선택부는 상기 타통신장치의 망(network) 연결 여부를 더 기반하여 상기 일부 지향성 안테나 선택을 수행함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 적어도 두개의 통신장치를 구비하는 운송수단을 제공한다. 상기 운송수단은 상기 적어도 두개의 통신장치 중 하나인 통신장치A는 지향성 안테나 그룹1을 포함하고, 다른 하나인 통신장치B는 지향성 안테나 그룹2를 포함하고, 상기 통신장치A는, 상기 통신장치 B의 망 연결 여부에 따라, 상기 통신장치A에 포함된 상기 지향성 안테나 그룹1의 지향성 안테나 선택 제어를 수행함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 다수의 지향성 안테나를 가진 통신장치에서, 지향성 안테나 제어 방법을 제공한다. 상기 지향성 안테나 제어 방법은 상기 통신장치가 구비된 운송수단에 더 구비된 타통신장치가 망에 접속되었는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 타통신장치가 망에 접속되었는지 여부를 기반으로 지향성 안테나의 선택 제어를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다수의 지향성 안테나를 이용하여 무선 신호의 방향을 탐색할 수 있고, 복수의 통신 장치를 이용하여 어느 한 통신장치가 위성망, 기지국, 또는 다른 선박 등에 접속한 경우, 다른 통신 장치의 지향성 안테나들을 이용하여 무선 통신 중계를 수행할 수 있고, 기지국 또는 AP(Access Point) 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면 무선 신호의 방향을 탐색함에 있어, 각각의 지향성 안테나로 수신된 RF(Radio Frequency) 신호를 측정하는바, 무지향성 안테나로 수신 방향을 탐색하는 것보다 탐색 거리가 증가하는 효과가 있다.
또한, 예를 들어 무선 랜 표준 규격인 802.11ac 규격과 같이 매체 접근 제어(MAC: Medium Access Control) 계층에서 각 지향성 안테나의 수신 방향 별로 순차적으로 방향을 탐색하는 방식에 비하여, 본 발명은 모든 지향성 안테나에서 수시로 수신 세기를 측정할 수 있으므로, 탐색 시간 및 탐색을 위한 복잡도가 감소하는 효과가 있다.
도 1 내지 3은 하나의 통신장치에 구비되는 지향성 안테나들의 배치 예들을 나타낸다.
도 4는 RF 송신 전력이 제한되어 있는 시스템에서 사용되는 지향성 안테나 개수에 따른 통신거리의 예를 나타낸다.
도 5은 두 개의 통신장치가 하나의 선박에 탑재되어 본 발명에 따른 무선 통신을 수행하는 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 선박1과 선박2의 통신 링크 구성의 일 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 통신을 수행하는 선박1의 통신장치B의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 무선 통신을 수행하는 선박1의 통신장치B의 구조의 다른 예를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 안테나 선택부에서 수행되는 안테나 선택 방법의 일 예를 나타낸다.
도 10는 본 발명에 따른 통신장치에서 수행되는 지향성 안테나 제어 방법의 일 예를 나타낸다.
이하, 본 명세서에서는 본 발명의 일부 실시 예들을 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 명세서에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 명세서의 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결","결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서는 임의의 방위각(azimuth)과 앙각(elevation)을 갖는 지향성 안테나를 사용한다. VLF와 HF 대역에서의 통신은 전리층(ionosphere)의 반사파를 이용하고, LF와 MF 대역에서의 통신은 표면파(surface wave)를 이용하여 수백 km 떨어진 곳까지 통신이 가능하다. 그러나 VHF/UHF(Very High Frequency)/SHF(Super High Frequency) 대역에서는 전리층의 반사가 일어나지 않으므로 대류권을 이용한 대류권을 이용한 직접파(direct wave)와 지표면의 반사에 의한 반사파를 통해 통신을 수행할 수 있으며, 장거리 통신을 위해서 방향성을 가지는 지향성 안테나를 사용할 필요성이 존재한다. 본 발명은 예를 들어 VHF/UHF/SHF 대역에서 직접파를 이용하는 선박간 해상 무선 통신에 적용될 수 있다. 본 발명에 따르면 선박간 해상 무선 통신에 있어서 다수의 지향성 안테나를 사용하여 방향 탐색, 통신, 중계를 수행할 수 있다. 이를 위하여 본 발명에 따른 통신 장치는 해상 통신의 특성상 전방위로 신호를 보낼 수 있고, 가능한 장거리로 통신을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 운송 수단(Vehicle, 예를 들어 선박 등)은 적어도 하나의, 바람직하게는 둘 이상의 통신장치를 구비할 수 있고, 각 통신장치는 다수의 지향성 안테나를 구비할 수 있다. 각 통신장치에 구비되는 다수의 지향성 안테나는 일정 회전축을 기준으로 일정한 또는 임의의 각도 간격으로 서로 다른 방향을 향하도록 수평으로 배치될 수 있다. 이 경우 상기 다수의 지향성 안테나는 상기 일정 회전축을 기준으로 외부방향(external direction)을 향하도록 배치될 수 있다. 따라서 각각의 지향성 안테나는 전방위로 전파를 방사하지 못하지만, 다수의 지향성 안테나가 전체적으로 전방위로 전파를 방사할 수 있다.
예를 들어, 90도의 방위각을 갖는 4개(상기 다수의 지향성 안테나의 수를 n이라 할 경우 n=4, 이하 같다)의 지향성 안테나들은 일정 회전축을 둘러싸고 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수 있다. 또는 60도의 방위각을 갖는 6개(n=6)의 지향성 안테나들은 일정 회전축을 둘러싸고 서로 다른 방향을 향하도록 배치될 수도 있다. 상기 방위각 및 지향성 안테나들의 수는 예시로서 본 발명을 실행하기 위하여 더 방위각이 큰 지향성 안테나가 방위각의 일부가 서로 중첩되어 배치될 수 있고, 또는 더 방위각이 작은 지향성 안테나들이 사용될 수도 있다. 또는 더 적은 수 또는 더 많은 수의 지향성 안테나들이 사용될 수도 있음은 당연하다. 또는, 지향성 안테나들 중 일부 또는 전부의 방위각의 크기가 서로 다른 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 당연하다.
도 1 내지 3은 하나의 통신장치에 구비되는 지향성 안테나들의 배치 예들을 나타낸다.
하나의 통신장치가 2개의 지향성 안테나를 구비하는 경우, 상기 2개의 지향성 안테나는 예를 들어 도 1과 같이 배치될 수 있고, 하나의 통신장치가 3개의 지향성 안테나를 구비하는 경우, 상기 3개의 지향성 안테나는 예를 들어 도 2와 같이 배치될 수 있으며, 하나의 통신장치가 8개의 지향성 안테나를 구비하는 경우, 상기 8개의 지향성 안테나는 예를 들어 도 3과 같이 배치될 수 있다. 다만 이는 예시로서, 다양한 수의 지향성 안테나 및 다양한 방위각을 갖는 지향성 안테나가 사용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
한편, 하나의 통신장치의 RF 송신 전력은 제한되어 있을 수 있다. RF 송신 전력이 제한되어 있는 시스템에서 여러 개의 지향성 안테나를 사용하는 경우 연결된 안테나 개수가 적을수록 통신거리가 늘어나는 특성이 있다.
도 4는 RF 송신 전력이 제한되어 있는 시스템에서 사용되는 지향성 안테나 개수에 따른 통신거리의 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 다수의 지향성 안테나를 사용함에 있어서, 임의의 송신 RF 전력에 대하여 (a)는 모든 지향성 안테나를 이용하여 전방위로 전파를 방사하는 경우의 통신거리를 나타내고, (b)는 두개의 지향성 안테나를 이용하여 전파를 방사하는 경우의 통신거리를 나타내며, (c)는 한개의 지향성 안테나를 이용하여 전파를 방사하는 경우의 통신거리를 나타낸다. 도 4는 RF 송신 전력이 일정한 경우 모든 지향성 안테나를 이용하여 전방위로 전파를 방사하는 (a)보다, 하나 또는 일부의 지향성 안테나를 이용하여 전파를 방사하는 (b), (c)의 경우에 통신거리가 늘어나는 특성을 보여준다.
본 발명에 따른 통신장치는 상기와 같은 특성을 이용하여 통신거리를 조절할 수 있다. 상기 다수의 지향성 안테나는 본 발명에 따른 통신장치에 구비된다. 상기 통신장치는 상기 지향성 안테나들을 통하여 해상 등에서 무선 통신 방향을 탐색하고 무선 통신 및 중계 등을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 예로서, 적어도 두 개의 통신장치가 하나의 선박에 탑재되어 본 발명에 따른 무선 통신을 수행하는 경우를 설명한다. 다만 이는 예시로서, 하나의 통신장치 또는 셋 이상의 통신장치가 하나의 선박에 탑재될 수도 있고, 또는 다른 종류의 운송수단(vehicle)에 탑재되어 본 발명에 따른 무선 통신을 수행할 수도 있음은 당연하다.
도 5은 두 개의 통신장치가 하나의 선박에 탑재되어 본 발명에 따른 무선 통신을 수행하는 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 하나의 선박(50)은 두개의 통신장치(510, 520)를 탑재한다. 이 경우 상기 두 개의 통신장치(510, 520) 중 하나는 통신장치A(510), 다른 하나는 통신장치B(520)라 불릴 수 있다. 하나의 선박 내의 상기 통신장치들(510, 520)은 서로 통신 데이터 및 제어신호를 주고 받을 수 있도록 연결되어 있다. 또한, 상기 통신장치들(510, 520)은 서로 독립되게 통신 링크(link)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 통신장치A(510)는 육상 기지국 또는 해상 기지국, 또는 위성국과 통신 링크를 구성할 수 있다. 통신장치B(520)은 다른 선박 또는 다른 종류의 운송수단과 통신 링크를 구성할 수 있다.
해상에서 발생할 수 있는 통신 링크의 종류는 여러 가지가 있을 수 있다. 예를 들어, 통신 링크의 종류로는 육상 기지국과 해상 선박간 통신 링크, 해상 기지국과 해상 선박간 통신 링크, 위성국과 해상 선박간 통신 링크, 육상 기지국 또는 해상 기지국 또는 위성국 또는 다른 선박과 연결되어 있는 선박과의 통신 링크, 다른 링크 없이 단순한 선박간의 통신 링크 등이 있을 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 선박1과 선박2의 통신 링크 구성의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면 선박1(60)의 통신장치A(601)가 육상 기지국 또는 해상 기지국 또는 위성국 또는 다른 선박에 연결되는 경우, 선박1(60)은 통신장치B(602)를 통하여 선박2(65)의 통신장치A(651)와 통신 링크를 구성할 수 있다.
선박1(60)의 통신장치B(602)는 다음과 같은 구조를 가지고 운용될 수 이다.
도 7은 본 발명에 따른 무선 통신을 수행하는 선박1의 통신장치B의 구조의 일 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 통신장치B(70)는 다수의 지향성 안테나(700), RSS(Received Signal Strength) 측정부(710), 안테나 선택부(720) 안테나 스위치(730), 송수신 경로 스위치(740), 송신 모드 검출부(745), 망 연결 판단부(750), 통신부(760)를 포함한다. 통신부(760)는 RF 송신기(761), RF 수신기(762), 그리고 변복조 및 MAC 처리부(763)을 포함한다.
다수의 지향성 안테나(700)는 상술한 바와 같이 일정 회전축을 기준으로 일정한 또는 임의의 각도 간격으로 서로 다른 방향을 향하도록 수평으로 배치될 수 있다. 상기 다수의 지향성 안테나(700)는 상기 일정 회전축을 기준으로 외부방향을 하도록 배치될 수 있다. 다수의 지향성 안테나(700)는 도 4에서 상술한 바와 같이 모든 지향성 안테나를 통하여 전방위로 전파를 방사할 수도 있고, 특정 지향성 안테나를 통하여 특정 방향으로만 전파를 방사할 수도 잇다.
RSS 측정부(710)는 다수의 지향성 안테나(700)의 각 지향성 안테나로 입력되는 RF 수신 신호에 대해서 수신 신호 세기(RSS)를 측정할 수 있다. RSS 측정부(710)는 각 지향성 안테나에 대한 RSS를 안테나 선택부로 전달한다.
안테나 선택부(720)는 RSS 측정부(710)에서 측정된 각 지향성 안테나에 대한 RSS를 고려하여 통신에 사용할 지향성 안테나를 선택하고, 안테나 선택신호를 안테나 스위치(730)로 전달한다. 이 경우 안테나 선택부(720)는 지향성 안테나를 선택함에 있어 통신부(760)에서 측정한 신호대 잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)를 더 고려할 수 있다. 구체적으로 예를 들어 상기 SNR은 통신부(760)에 포함되는 변복조 및 MAC 처리부(763)에서 측정될 수 있다.
한편 안테나 선택부(720)는 동일 선박에 탑재된 통신장치A의 망 연결 판단부로부터 통신장치A가 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국, 또는 다른 선박 등과 (무선) 통신 링크가 구성되어 있는지에 대한 정보를 수신하고, 이를 기반으로 안테나 선택을 제어할 수 있다.
안테나 스위치(730)는 안테나 선택부(720)로부터 수신한 안테나 선택신호를 기반으로 통신부(760)와 선택된 지향성 안테나가 연결되도록 제어한다. 구체적으로 안테나 스위치(730)는 RF 송신기(761) 및 RF 수신기(762) 중 적어도 하나와 선택된 지향성 안테나가 연결되도록 제어할 수 있다. 구체적으로 예를 들어 안테나 스위치(730)가 송수신 경로 스위치(740)와 연결되고, 송수신 경로 스위치(740)는 RF 송신기(761) 및 RF 수신기(762) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 이 경우 송신 모드 검출부(745)가 더 송수신 경로 스위치(740)와 연결되고, 송수신 경로 스위치(740)로 경로 선택 신호를 전달할 수 있다. 송수신 경로 스위치(740)는 상기 경로 선택 신호를 기반으로 RF 송신기(761) 및 RF 수신기(762) 중 적어도 하나와 연결 제어를 수행할 수 있다.
변복조 및 MAC 처리부(763)는 RF 송신기(761) 및 RF 수신기(762)와 연결되어 송수신되는 통신 신호의 변조 또는 복조를 수행한다. 변복조 및 MAC 처리부(763)는 예를 들어 음성 및 데이터 정보를 변조하여 RF 송신기(761)로 보낼 수 있고, RF 수신기(762)로부터 수신한 신호를 복조하여 음성 및 데이터 정보를 추출할 수 있다.
한편 망 연결 판단부(750)는 통신장치B(70)가 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국 또는 다른 선박 등과 통신 링크가 구성되었는지 여부를 판단하고, 통신장치B(70)를 탑재한 선박의 통신장치A에 알려준다. 구체적으로 예를 들어 망 연결 판단부(750)는 변복조 및 MAC 처리부(763)과 연결되고, 변복조 및 MAC 처리부(763)의 신호 처리를 기반으로, 통신장치B(70)의 통신 링크 구성 여부에 관한 정보를 생성할 수 있고, 망 연결 판단부(750)는 상기 통신장치A의 안테나 선택부로 통신장치B(70)의 통신 링크 구성 여부에 관한 정보를 유선 또는 무선으로 전송할 수 있다.
한편, 송수신 경로 스위치(740)는 경우에 따라 다음 도 8과 같이 생략될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 무선 통신을 수행하는 선박1의 통신장치B의 구조의 다른 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 통신장치B(80)는 다수의 지향성 안테나(800), RSS 측정부(810), 안테나 선택부(820) 안테나 스위치(830), 망 연결 판단부(850), 통신부(860)을 포함한다. 통신부(860)는 RF 송수신기(861), 변복조 및 MAC 처리부(863)를 포함한다.
도 8에서는 하나의 RF 송수신기(861)가 안테나 스위치(830)와 연결되어, RF 송수신 제어를 수행한다. 안테나 스위치(830)는 안테나 선택부(820)로부터 수신한 안테나 선택신호를 기반으로 통신부(860), 특히 RF 송수신기(861)와 선택된 지향성 안테나가 연결되도록 제어한다.
변복조 및 MAC 처리부(863)는 RF 송수신기(860)와 연결되어 송수신되는 통신 신호의 변조 또는 복조를 수행한다. 변복조 및 MAC 처리부(863)는 예를 들어 음성 및 데이터 정보를 변조하여 RF 송수신기(861)로 보낼 수 있고, RF 송수신기(861)로부터 수신한 신호를 복조하여 음성 및 데이터 정보를 추출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 안테나 선택부는, 예를 들어 다음과 같은 방법으로 지향성 안테나 선택을 수행할 수 있다. 이하 안테나 선택부를 기준으로 설명하나, 상기 안테나 선택은 상기 안테나 선택부를 포함하는 통신장치에서 수행될 수도 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명에 따른 안테나 선택부에서 수행되는 안테나 선택 방법의 일 예를 나타낸다. 도 9는 예를 들어 통신장치B가 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국 또는 다른 선박에 접속되어 있지 않은 경우일 수 있다. 도 9에서 안테나 선택부는 통신장치B에 구비된 경우이다. 도 9에서 통신장치A는 상기 통신장치B를 탑재한 선박에 탑재된 다른 통신장치를 의미한다.
도 9를 참조하면, 안테나 선택부는 통신장치A의 망 접속 여부를 확인한다(S900). 다시 말하면 안테나 선택부는 통신장치A의 통신 링크 구성 여부를 확인한다. 즉, 안테나 선택부는 통신장치A가 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국, 또는 다른 선박 등과 통신 링크를 구성하였는지 여부를 확인한다.
S900에서 통신장치A가 망 접속되었다고 판단된 경우, 안테나 선택부는 모든 지향성 안테나 혹은 다수의 지향성 안테나를 선택한다(S910). 이는 예를 들어, 통신장치A가 접속된 망을 통하여 수신한 신호를 통신장치 B가 다른 선박 등으로 전송하기 위함일 수 있다. 즉, 다른 임의의 선박이 방향을 탐색할 수 있도록 하기 위하여, 안테나 선택부가 모든 지향성 안테나 또는 복수의 지향성 안테나를 선택하고, 통신장치B가 전방위로 RF 신호를 방출할 수 있다.
S900에서 통신장치A가 망 접속되었다고 판단되지 않은 경우, 안테나 선택부는 각 안테나의 RSS 기반으로 방향 탐색을 수행하고(S920). RSS가 높은 하나 또는 일부 지향성 안테나를 선택한다(S930). 이는 예를 들어, 통신장치B가 새로이 망에 접속하기 위함일 수 있다. 즉, 통신장치B는 상기 선택된 안테나를 통하여 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국, 또는 다른 선박 등에 통신 링크를 구성할 수 있다. 여기서 RRS가 높은 지향성 안테나를 선택한다 함은 RSS가 가장 높은 지향성 안테나를 선택함을 포함할 수 있고, 또는 RSS가 특정값 이상인 지향성 안테나를 선택함을 포함할 수 있다. 이하 같다.
도 10는 본 발명에 따른 통신장치에서 수행되는 지향성 안테나 제어 방법의 일 예를 나타낸다. 도 10는 예를 들어 통신장치가 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국 또는 다른 선박에 접속되어 있지 않은 경우일 수 있다. 도 10에서 타통신장치는 상기 통신장치를 탑재한 선박에 탑재된다.
도 10을 참조하면, 통신장치는 타통신장치의 망 접속 여부를 확인한다(S1000). 다시 말하면 안테나 선택부는 타통신장치의 통신 링크 구성 여부를 확인한다. 즉, 안테나 선택부는 타통신장치가 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국, 또는 다른 선박 등과 통신 링크를 구성하였는지 여부를 확인한다.
S1000에서 타통신장치가 망에 접속되었다고 판단된 경우, 통신장치는 모든 지향성 안테나 혹은 다수의 지향성 안테나를 선택한다(S1010). 이는 예를 들어, 타통신장치가 접속된 망을 통하여 수신한 신호를 통신장치가 다른 선박 등으로 전송하기 위함일 수 있다. 즉, 다른 임의의 선박이 방향을 탐색할 수 있도록 하기 위하여, 통신장치가 모든 지향성 안테나 또는 복수의 지향성 안테나를 선택하고, 전방위로 RF 신호를 방출할 수 있다.
S1000에서 타통신장치가 망 접속되었다고 판단되지 않은 경우, 통신장치는 각 안테나의 RSS 기반으로 방향 탐색을 수행하고(S1020). RSS가 높은 하나 또는 일부 지향성 안테나를 선택한다(S1030). 이는 예를 들어, 통신장치가 새로이 망에 접속하기 위함일 수 있다. 즉, 통신장치는 상기 선택된 지향성 안테나를 통하여 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국, 또는 다른 선박 등에 통신 링크를 구성할 수 있다.
통신장치는 상기 선택된 지향성 안테나를 통하여 망에 접속하여 통신을 수행한다(S1040). 통신장치는 상기 선택된 지향성 안테나를 통하여 육상 기지국, 해상 기지국, 위성국, 또는 다른 선박 등에 통신(즉, 무선 신호의 송수신)을 수행할 수 있다.
통신장치는 통신 신호의 신호품질(SNRavr)이 일정 수준(threshold) 이하로 내려가는지를 확인한다(S1050), 통신장치는 상기 신호품질이 일정 수준 이하로 내려가는지 주기적으로 확인할 수 있다. 상기 신호품질이 일정 수준 이하로 내려가면 통신장치는 다시 S1020 이하의 절차를 수행한다. 즉, 상기 신호품질이 일정 수준 이하로 내려가면 통신장치는 다시 RSS 기반의 방향 탐색을 수행하고, RSS가 높은 하나 또는 일부 지향성 안테나를 다시 선택하여 통신을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다수의 지향성 안테나를 이용하여 무선 신호의 방향을 탐색할 수 있고, 복수의 통신 장치를 이용하여 어느 한 통신장치가 위성망, 기지국, 또는 다른 선박 등에 접속한 경우, 타통신장치의 지향성 안테나들을 이용하여 무선 통신 중계를 수행할 수 있고, 기지국 또는 AP 역할을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 무선 신호의 방향을 탐색함에 있어, 각각의 지향성 안테나로 수신된 RF 신호를 측정하는바, 무지향성 안테나로 수신 방향을 탐색하는 것보다 탐색 거리가 증가하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 모든 지향성 안테나에서 수시로 수신 세기를 측정할 수 있으므로, 탐색 시간 및 탐색을 위한 복잡도가 감소하는 효과가 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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

Claims (20)

  1. 다수의 지향성 안테나를 포함하는 통신장치로서,
    상기 다수의 지향성 안테나 각각의 RSS(Received Signal Strength)를 측정하는 RSS 측정부;
    상기 측정된 RSS를 기반으로 상기 다수의 지향성 안테나 중 일부 지향성 안테나를 선택하는 안테나 선택부; 및
    상기 선택된 일부 지향성 안테나와 통신부의 연결 제어를 수행하는 안테나 스위치를 포함하되,
    상기 통신장치는 운송수단(vehicle)에 구비되고, 상기 운송수단은 타통신장치를 더 구비하되, 상기 안테나 선택부는 상기 타통신장치의 망(network) 연결 여부를 더 기반하여 상기 일부 지향성 안테나 선택을 수행함을 특징으로 하는, 통신장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 선택된 안테나를 통하여 망 연결 및 무선 통신을 수행함을 특징으로 하는, 통신장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 지향성 안테나는 일정 회전축을 기준으로 일정한 또는 임의의 각도 간격으로 서로 다른 외부 방향(external direction)을 향하도록 배치됨을 특징으로 하는, 통신장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 통신장치의 망 연결 여부를 판단하고, 상기 통신장치의 망 연결 여부에 관한 정보를 상기 타통신장치로 전송함을 특징으로 하는, 통신장치
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 통신부는 RF 송신기 및 RF 수신기를 포함하고,
    상기 통신부가 송신 모드인지 수신 모드인지 여부에 따라 상기 RF 송신기 및 상기 RF 수신기 중 적어도 하나와 상기 선택된 안테나의 연결 제어를 수행하는 송수신 경로 스위치를 더 포함함을 특징으로 하는, 통신장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 운송수단은 선박이고,
    상기 통신부는 VHF(Very High Frequency), UHF(Ultra Hihg Frequency) 또는 SHF(Super High Frequency) 대역에서 직접파(direct wave)를 이용하여 통신을 수행함을 특징으로 하는, 통신장치
  7. 적어도 두개의 통신장치를 구비하는 운송수단으로,
    상기 적어도 두개의 통신장치 중 하나인 통신장치A는 지향성 안테나 그룹1을 포함하고, 다른 하나인 통신장치B는 지향성 안테나 그룹2를 포함하고,
    상기 통신장치A는, 상기 통신장치 B의 망 연결 여부에 따라, 상기 통신장치A에 포함된 상기 지향성 안테나 그룹1의 지향성 안테나 선택 제어를 수행함을 특징으로 하는, 운송수단.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 지향성 안테나 그룹1에 포함된 다수의 지향성 안테나는 일정 회전축을 기준으로 일정한 또는 임의의 각도 간격으로 서로 다른 외부 방향을 향하도록 배치됨을 특징으로 하는, 운송수단.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 통신장치A는 상기 통신장치B가 망(network)에 연결된 경우, 상기 지향성 안테나 그룹1의 모든 지향성 안테나를 선택하고, 전방위로 RF(Radio Frequency) 신호를 방사함을 특징으로 하는, 운송수단.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 통신장치A는 상기 통신장치B가 망에 연결되지 않은 경우, 상기 지향성 안테나 그룹1의 다수의 지향성 안테나 각각의 RSS를 측정하고, 상기 RSS가 높은 하나 또는 일부의 지향성 안테나를 선택하고, 상기 선택된 지향성 안테나를 통하여 무선 통신을 수행함을 특징으로 하는, 운송수단.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 운송수단은 선박이고,
    상기 통신장치A는 VHF, UHF 또는 SHF 대역에서 직접파를 이용하여 상기 무선 통신을 수행함을 특징으로 하는, 운송수단.
  12. 다수의 지향성 안테나를 가진 통신장치에서, 지향성 안테나 제어 방법으로,
    상기 통신장치가 구비된 운송수단에 더 구비된 타통신장치가 망에 접속되었는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 타통신장치가 망에 접속되었는지 여부를 기반으로 지향성 안테나의 선택 제어를 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 다수의 지향성 안테나는 일정 회전축을 기준으로 일정한 또는 임의의 각도 간격으로 서로 다른 외부 방향을 향하도록 구비됨을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 타통신장치가 망에 접속된 경우, 모든 상기 다수의 지향성 안테나를 선택함을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 선택된 모든 다수의 지향성 안테나를 통하여 전방위로 RF 신호를 방사함을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 타통신장치가 망에 접속되지 않은 경우, 상기 다수의 지향성 안테나의 RSS를 측정하고, 상기 RSS가 높은 하나 또는 일부의 지향성 안테나를 선택함을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 선택된 지향성 안테나로 망에 접속하여 무선 통신을 수행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 운송수단은 선박이고,
    상기 무선 통신은 VHF, UHF 또는 SHF 대역에서 직접파를 이용하여 수행됨을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 무선 통신의 신호품질을 측정하는 단계; 및
    상기 신호품질이 일정 수준(threshold) 이하인 경우 상기 다수의 지향성 안테나의 RSS를 재측정하고, 상기 재측정된 RSS가 높은 하나 또는 일부의 지향성 안테나를 재선택함을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 신호품질은 주기적으로 측정됨을 특징으로 하는, 지향성 안테나 제어 방법.
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