KR20190073036A - 구조물의 전파 인입부를 고려한 통신 환경 분석 및 망 설계를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

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 명세서의 일 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 무선 신호 전송 특성을 확인하는 방법은 신호 송신 위치를 확인하는 단계; 구조물을 확인하는 단계; 상기 구조물 상에 위치하는 적어도 하나의 전파 인입 구조를 확인하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 전파 인입 구조에 대한 정보를 기반으로 상기 신호 송신 위치에서 전송되는 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 단계를 포함한다.

Description

구조물의 전파 인입부를 고려한 통신 환경 분석 및 망 설계를 위한 방법 및 장치 {Method and apparatus for analyzing communication environment and network design considering leading in part of a structure}

본 명세서의 실시 예는 무선 통신 시스템 운용을 위한 전파 통신 환경 모델링 하고, 이를 통한 보조 장치 설정 및 망 운용을 위한 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 발명이다. 보다 구체적으로 본 명세서의 실시 예는 mmWave를 이용한 무선 통신 환경에서 실외의 송신 장치에서 전송된 무선 신호의 실내 전파 양상을 분석하고 이를 기반으로 통신 환경을 모델링 하고 이를 통한 보조 장치 설정 및 망 운용을 위한 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 발명이다.

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) 이후의 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), 및SCMA(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 기술인 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.

이와 같은 최근의 통신 시스템의 경우 상대적으로 고주파의 통신 신호를 사용하는 바, 이를 고려한 무선 통신 환경을 분석하고 이를 기반으로 망을 구성하고, 설치된 망을 운용할 필요성이 있다.

본 명세서의 실시 예는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 무선 통신 시스템 운용을 위한 전파 통신 환경 모델링 하고, 이를 통한 보조 장치 설정 및 망 운용을 위한 방법 및 이를 이용한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 고주파의 무선 신호를 이용하는 통신 시스템에서 실외의 송신기에서 송신된 신호의 실내 전파 특성을 분석하고, 통신 시스템 운용을 위한 전파 통신 환경 모델링 하고, 이를 통한 보조 장치 설정 및 망 운용을 위한 방법 및 이를 이용한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 무선 신호 전송 특성을 확인하는 방법은 신호 송신 위치를 확인하는 단계; 구조물을 확인하는 단계; 상기 구조물 상에 위치하는 적어도 하나의 전파 인입 구조를 확인하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 전파 인입 구조에 대한 정보를 기반으로 상기 신호 송신 위치에서 전송되는 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 단계를 포함한다.

본 명세서의 다른 실시 예에 따르는 무선 통신 시스템에서 신호 전송 특성을 분석하는 연산 장치는 정보를 송신 및 수신 할 수 있는 송수신부; 및 신호 송신 위치를 확인하고, 구조물을 확인하고, 상기 구조물 상에 위치하는 적어도 하나의 전파 인입 구조를 확인하고, 상기 적어도 하나의 전파 인입 구조에 대한 정보를 기반으로 상기 신호 송신 위치에서 전송되는 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 제어부를 포함한다.

본 명세서의 실시 예에 따르면 무선 통신 시스템에서 무선 신호의 전파 전송 특성을 파악하고 이를 기반으로 송신기 및 보조 장치 등을 배치하고 이를 기반으로 망을 운용할 수 있다.

도 1은 수학적 모델링 기법을 이용한 망 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 레이 트레이싱 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 명세서의 실시 예에 따른 3차원 지도 정보를 획득하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 명세서의 실시 예에 따라 이미지 정보를 통해 이미지 내의 물체의 재질 정보 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 명세서의 실시 예에 따라 레이 트레이싱을 통한 통신 채널 환경을 분석하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 명세서의 실시 예에 따른 구조물의 실외 및 실내에서 전파 수신 품질을 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 신호의 주파수에 따라 상기 신호가 구조물 내부로 전파되는 양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 전파 투과 가능한 물체를 통해 전파가 투과할 때 물체의 두께 및 입사각도에 따른 손실을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 구조물의 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체의 배치에 따라 전파 투과 양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 구조물의 전파 인입 구조에 인접한 물체에 따른 전파 진행 양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 명세서의 실시 예에 따른 전파 인입 구조를 고려한 신호 전파 양상을 시뮬레이션 하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 명세서의 실시 예에 따른 전파 인입 구조를 고려한 신호 전파 양상을 시뮬레이션 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 명세서의 실시 예에 따른 전파 인입 구조의 세부 구조에 따른 전파 손실 및 회절 특성을 나타내는 도면이다.
도 14는 구조물의 전파 인입 구조에 인접한 물체의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 구조물의 전파 인입 구조와 신호 경로에 따라 전파 전달을 위한 보조 물체를 설치하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 무선신호 전달을 위한 보조 물체를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 명세서의 실시 예에 따른 망 운용 상황에 따라 전파 전달을 위한 보조 물체 설치를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 명세서의 실시 예에 따른 연산장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 명세서의 실시 예에 따른 기지국을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

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.

또한 실시 예에서 방법을 설명하는 도면에서 설명의 순서가 반드시 실행의 순서와 대응되지는 않으며, 선후 관계가 변경되거나 병렬적으로 실행 될 수도 있다. 또한 실시 예에서 필수적이라 언급되지 않은 단계는 선택적으로 수행될 수 있음이 자명하다.

도 1은 수학적 모델링 기법을 이용한 망 설계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면 송신기(110, 120)은 송신 빔(112, 122)을 형성하여 신호를 전송할 수 있다.

이와 같이 수학적 모델링 기법은 송신 신호의 주파수 및 거리 등등을 입력으로 특정 신호 송수신 모델링 기법을 통해 명시적(explicit)으로 표현된 함수를 통해 RF 정보를 예측할 수 있다. 도면에서와 같이 송신기(110, 120)은 각각 세 방향의 빔(112, 122)을 형성할 수 있고, 이에 따라 모델링 기법을 통해 송신 신호의 RF 특성을 적용할 수 있다. 이와 같이 수학적 모델링 기법을 통하면 보다 적은 계산량으로 RF 정보를 예측할 수 있으나 보다 높은 주파수에서 정확한 측정을 위한 방법이 요구된다.

도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 레이 트레이싱 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면 하나 이상의 송신기(212, 214, 216)에서 신호를 송신하는 것을 가정하고, 이에 따라 각 송신기(212, 214, 216)에서 송신한 신호가 수신되는 강도가 지도 상에 명암으로 표시된다. 보다 짙은 색이 강한 수신 강도를 가지는 지역이고 연한 색일수록 약한 신호 강도를 가지게 된다.

보다 구체적으로 수신기(220)의 위치를 가정하고 해당 영역에서 신호의 수신 강도를 판단할 수 있다. 또한 하나의 송신기(212)로부터 수신기(220)까지 가능한 경로 각각에 대한 전송 채널을 판단할 수 있다. 송신기(212)로부터 수신기(220)에 직접 송신되는 신호(242)가 있을 수 있고, 다른 물체(230)에 반사되어 수신되는 신호(232)도 있다. 이와 같이 레이 트레이싱에 따른 시뮬레이션을 수행하면, 특정 영역에 송신기(212, 214, 216)로부터 수신된 신호의 강도와 해당 신호의 전송 경로에 대한 정보를 획득할 수 있다. 상기 신호의 전송 경로에 따른 신호 수신 강도를 판단할 때 반사되는 물체의 표면 재질 및 외부 형태 중 적어도 하나를 고려할 경우 수신기(220)에서 보다 정확한 신호 수신 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에서 표면 재질로 언급하나, 이는 물체의 외부 표면만을 의미하지 않으며, 전파의 반사에 영향을 미칠 수 있는 내부의 재질까지 포함하는 개념이며, 이와 같은 정보를 통해 보다 정확한 전파 반사의 특징을 추정할 수 있다.

또한 직접적으로 신호가 송신되는 경로 상에 전파 투과 가능한 장애물이 위치할 수 있다. 상기 장애물의 일 예로 나무가 있을 수 있으며, 나무 이외에도 전파가 투과 되면서 신호 감쇠가 일어날 수 있는 장애물을 레이 트레이싱 시뮬레이션 시 고려할 수 있다. 이와 같이 전파 투과가 가능한 장애물에 대한 정보를 고려함으로써 보다 정확한 시뮬레이션 결과를 획득할 수 있다. 상기 나무는 통신 경로 상에 위치하여 전파 투과시 신호 감쇠를 초래하는 장애물의 예시로 다른 식물 또는 통신 경로 상에 설치된 설치물 일 수 있으며, 이외에 신호 감쇠를 일으킬 수 있는 다른 물체들을 포함할 수 있다.

이와 같이 레이 트레이싱을 수행함으로써 지도 상에 최적의 송신기 위치 및 수신기 위치 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 또한 실시 예에 따라 레이 트레이싱 시뮬레이션은 복수개의 송신기 위치 후보 및 수신기 위치 후보를 고려하여 수행될 수 있으며, 레이트레이싱 결과에 따라 송신기 위치 및 수신기 위치 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.

이와 같이 레이 트레이싱 시뮬레이션 기법은 RF 신호가 지나가는 경로 각각에 대한 전송 채널을 판단하고, 이를 기반으로 수신기(220)의 위치에서 RF 신호 정보를 예측할 수 있다. 실시 예에서 레이 트레이싱 시뮬레이선 기법은 신호의 경로에 따른 채널 환경을 판단하는 과정에서 신호가 전송되는 거리뿐 아니라 그 경로의 환경(e.g. 매질의 종류), 3D 지형 및 건물에 의한 반사 및 회절 중 적어도 하나를 계산하여, 보다 정확한 RF 신호 정보를 예측할 수 있다. 또한 상기 기법을 통한 채널 추정 방법은 RF 신호의 주파수에 따른 제한이 없고 실제 환경을 정교하게 반영할 수 있으며, 시뮬레이션 결과를 기반으로 최적의 송신 위치 및 수신 위치 중 적어도 하나를 판단할 수 있다.

또한 5G 네트워크는 28 - 60 GHz의 초고주파 신호를 이용한다. 따라서 5G 망설계 툴에서 무선 신호 정보를 알아내기 위해서는 수학적 모델링 기법이 아닌 레이 트레이싱 시뮬레이션 기법을 사용하여 정확도를 높일 수 있다. 레이 트레이싱 시뮬레이션의 일 예에서 전파가 건물에 부딪혀 반사되는 경로를 예측할 때 모든 건물들의 표면이 동일한 RF 성질을 가진 것으로 가정하고 반사를 계산할 수 있다. 하지만 반사면의 표면 재질, 외부 형태 및 패턴에 따라 RF 신호의 반사율이 차이가 나기 때문에 이러한 가정은 정확한 시뮬레이션 결과를 보장하지 못하는 바, 이에 따른 정보를 고려한 레이 트레이싱 기법이 요구된다.

도 3a 및 3b는 본 명세서의 실시 예에 따른 3차원 지도 정보를 획득하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a 및 3b를 참조하면, 도 3a의 실제 이미지 정보와 상기 이미지 정보에 대응하는 위치 정보를 기반으로 3차원 지도 정보를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 이미지 정보를 기반으로 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 도 3b의 3차원 지도 정보를 획득할 수 있다.

도 3b에서 획득된 지도 정보는 건물(310), 수신기 후보 영역(330) 및 나무(320)를 포함할 수 있다. 이와 같이 지도 정보를 획득함으로써 이를 기반으로 송신기 위치 후보 및 수신기 위치 후보를 결정하고, 이에 따라 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행하여 최적의 송신기 위치 및 수신기 위치 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.

또한 실시 예에서 건물(310)과 같은 요소의 경우 전파를 반사하거나 산란하는 특징을 가질 수 있으며, 이와 같은 요소의 경우 표면 재질 및 외부 형태를 고려함으로써 보다 정확한 시뮬레이션 결과를 획득할 수 있다.

또한 실시 예에서 나무(320)의 경우 전파 투과가 가능하나 투과된 전파가 공기중에 비해 큰 신호 감쇠를 겪을 수 있다. 이와 같이 나무(320)와 같은 물체를 통한 전파 전달 특성을 고려함으로써 보다 정확한 시뮬레이션 결과를 획득할 수 있다.

또한 실시 예에서 수신기 후보 영역(330)은 레이 트레이싱에 따라 선택적으로 수행될 수 있으며, 고정 또는 이동 가능한 수신기가 설치될 수 있는 영역을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 건물(310)의 창문 영역에 수신기를 설치하고, 이를 통해 건물 내부에 다른 수신기와 건물 외부의 송신기 사이의 통신에서 창문 영역에 설치된 수신기가 릴레이 역할을 수행할 수 있다. 이와 같이 수신기 후보 영역(330)을 고려하여 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행함으로써 보다 양호한 신호 수신환경을 고려한 결과 값을 얻을 수 있다.

도 4a 및 4b는 본 명세서의 실시 예에 따라 이미지 정보를 통해 이미지 내의 물체의 재질 정보 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 및 4b를 참조하면, 이미지 정보에서 이미지 내부에 표시된 물체의 재질을 판단할 수 있다. 보다 구체적으로 이미지 정보에서 딥러닝 기반의 컴퓨터 비전 기술을 기반으로 이미지 내부의 물체의 재질을 판단할 수 있다. 보다 구체적인 딥러닝 기반의 컴퓨터 비전 기술과 관련된 특징은 후술하도록 한다.

실시 예에서 도 4a의 이미지 정보를 분석하여, 도 4b의 결과를 얻을 수 있다. 이때 이미지 내부에 표시되는 색상, 명암, 반사율, 각 요소간의 상호 위치 관계 및 이미지 전체 구성 요소의 배치 중 적어도 하나를 기반으로 각 요소를 판단할 수 있다. 실시 예에서 이미지 분석을 통해 아스팔트(410), 콘크리트(420), 식물(430), 철재 구조물(440), 차량(450), 하늘(460) 및 유리(470)등의 재질을 판단할 수 있다. 이와 같이 이미지 정보를 통해 이미지 내부에 표시된 요소들의 재질을 판단하고, 상기 재질의 특성을 레이 트레이싱 시뮬레이션에 반영함으로써 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.

도 5는 본 명세서의 실시 예에 따라 레이 트레이싱을 통한 통신 채널 환경을 분석하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행하기 위한 방법이 개시된다. 실시 예에서 레이 트레이싱 시뮬레이션은 제어부를 포함하는 연산장치에서 수행 될 수 있다. 상기 연산 장치는 중앙 제어 프로세서를 포함하는 연산 장치일 수 있으며, 개인용 컴퓨터, 워크스테이션 등을 포함할 수 있다. 이하 실시 예에서 시뮬레이션은 연산 장치에 의해 수행되는 것으로 언급될 수 있다.

단계 510에서 연산 장치는 2차원 이미지 정보 및 3차원 지도 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에서 2차원 이미지 정보는 이미지에 대응하는 추가정보를 포함할 수 있으며, 상기 추가 정보는 이미지가 촬영된 위치 정보, 방향 정보, 화각을 포함한 촬영 정보를 포함할 수 있다. 상기 추가 정보를 기반으로 2차원 이미지 정보와 대응하는 3차원 지도 정보를 판단할 수 있다. 또한 3차원 지도 정보는 위치 정보와 이에 대응하는 3차원 지도 정보를 포함할 수 있다. 이와 같은 정보는 지표 또는 수면 위에 건물, 구조물, 식물 들의 형태 정보를 포함할 수 있으며, 실시 예에 따라 송신기 후보 위치 및 수신기 후보 위치 중 적어도 하나와 관련된 정보를 포함할 수 있다.

단계 520에서 연산 장치는 지도 정보 및 이미지 정보 중 적어도 하나를 기반으로 실재 환경 정보를 획득할 수 있다. 실재 환경 정보는 통신 경로 상에 위치하는 물체 및 물체의 특성을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 2차원 이미지 정보를 분석하여 이를 기반으로 통신 경로 상에 위치할 수 있는 물체들의 특성을 판단할 수 있다. 상기 물체들의 특성은 물체 표면의 재질 및 물체 외부 형태 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 전파 투과가 가능한 물체의 경우 물체의 형상 및 투과시 신호 감쇠 정도와 관련된 정보를 포함할 수 있다.

단계 530에서 연산장치는 상기 단계 510 및 520에서 획득한 정보를 기반으로 통신 경로의 실재 환경 정보를 3차원 지도 정보에 매핑할 수 있다. 이와 같이 3차원 지도 정보에 매핑할 때 2차원 이미지 정보에 포함된 추가 정보를 기반으로 3차원 지도 정보에 대응되는 물체에 상기 2차원 이미지 정보를 통해 획득한 추가 정보를 매핑할 수 있다.

단계 540에서 연산 장치는 상기 단계 530을 통해 생성된 정보를 기반으로 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 실시 예에서 레이 트레이싱 시뮬레이션은 특정 방향의 빔을 고려하여, 순차적으로 빔 정보를 변경하면서 그에 대응하는 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행하거나, 송신기에서 전송할 수 있는 전 방향의 빔을 동일한 시구간 내에 전송한 경우를 가정하고 그에 대응하는 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 레이 트레이싱 시뮬레이션 수행 결과 송신기에서 전송된 신호가 수신기에 수신되기 위해서 거치는 경로와 상기 경로 상에 위치한 실재 환경 정보를 반영하여 수신기에서 수신할 수 있는 신호 품질을 예측하고 이를 분석할 수 있다. 또한 실시 예에서 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행할 때, 3차원 지도 정보를 기반으로 송신 위치 및 수신 위치 중 적어도 하나를 결정하고, 상기 단계 530에서 매핑된 정보를 기반으로 신호 전송 환경을 판단할 수 있다.

단계 550에서 상기 레이 트레이싱 시뮬레이션을 기반으로 결과 값을 획득할 수 있으며, 상기 획득한 결과 값과 실재 환경에서 측정한 값을 기반으로 추가적인 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 시뮬레이션 결과 값과 실재 환경 측정 값을 비교하여 비교된 값이 상이한 경우 상기 단계 520에서 획득한 정보를 상기 실재 환경 측정 값을 기반으로 변경하여 시뮬레이션 결과 값을 다시 생성할 수도 있다. 이와 같이 실재 환경 정보를 3차원 지도에 반영하여 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행함으로 써 보다 신뢰성 있는 통신 채널 분석이 가능하다. 보다 구체적으로 레이 트레이싱 시뮬레이션의 대상이 된 지역에서 직접 송신기와 수신기를 설치하고, 송신기에서 전송한 신호가 수신기에 수신되는 결과 값을 기반으로 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행하기 위한 기본 정보를 추가하거나 업데이트 할 수 있다.

이와 같이 레이 트레이싱 시뮬레이션 결과를 기반으로 지도 내의 특정 영역에 무선 서비스를 제공하기 위한 최적의 송신기 위치 및 수신기 위치 중 적어도 하나를 결정할 수 있다. 이와 같이 최적의 송신기 위치 및 수신기 위치 중 적어도 하나를 결정함으로써 효과적인 망 설계를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 특정 지역 내의 무선 단말에게 효과적으로 무선 신호를 제공하기 위해 최적의 기지국 위치를 결정할 수 있다. 이와 같이 최적의 기지국 위치를 결정함으로써 보다 적은 기지국을 배치하는 경우에도 효과적인 서비스를 제공할 수 있다.

또한 실재 환경에서 측정한 신호 수신 정보를 반영함으로써 적응적인 망 관리가 가능할 수 있다. 보다 구체적으로 송신기를 설치한 후, 주변 환경이 변경된 경우, 변경된 환경을 고려한 추가적인 레이 트레이싱 시뮬레이션을 수행하고, 이에 대한 결과 값을 추가로 반영하여 송신기 위치를 조정하는 것과 같은 망 관리를 수행할 수 있다. 또한 이와 같은 망 관리는 송신기 위치를 조정하는 것 이외에 송신기에서 전송하는 빔 관련 정보를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 송신기는 레이 트레이싱 시뮬레이션 결과 값을 기반으로 송신 빔 및 수신 빔을 결정할 수 있다. 이와 같은 송신 빔 및 수신 빔을 결정하기 위해서 레이 트레이싱 시뮬레이션 결과 값을 기반으로 빔 정렬을 수행할 수도 있다. 이와 같은 적응적인 망 관리는 주기적으로 수행될 수 있다.

도 6은 본 명세서의 실시 예에 따른 구조물의 실외 및 실내에서 전파 수신 품질을 측정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면 실외에 송신 장치가 위치할 수 있다. 신호 측정을 위한 구조물과 관련된 610을 참조하면, 상기 송신 장치에서 전송되는 무선신호의 전송 방향(630)이 도면과 같이 형성될 경우 구조물(620)에 인접하거나 구조물(620)의 내부에서 신호 수신 품질을 측정할 수 있다. 실시 예에서 신호 수신 품질은 신호 수신 파워를 포함할 수 있으며, 신호의 왜곡 여부를 나타내는 정보, 간섭과 신호의 비율과 같은 정보를 포함할 수 있다.

구조물(620)은 파티오(640)를 포함할 수 있으며, 파티오 내부 및 실외에 위치하는 측정 지점은 o1 내지 o5로 표시될 수 있고, 실내에 위치하는 측정 지점은 #1 내지 #12로 표시될 수 있다. 송신 장치에서 전송되는 신호의 수신 품질을 각 측정 지점에서 판단할 수 있다.

구조물은 벽(655)과 같은 전파 투과가 어려워 실질적으로 전파가 차단되는 구조 및 및 창문(650)과 같이 실내로 전파 인입이 가능한 구조를 포함할 수 있다. 이와 같이 구조물을 구성하는 각 부분의 구조에 따라 실내에서 측정되는 신호 품질이 달라질 수 있다. 실시 예에서 창문(650)으로 언급되는 전파 인입이 가능한 구조는 구조물 외부에서 전파가 실내로 인입될 수 있는 구조를 포함할 수 있으며, 전파 투과가 용이한 재질로 이루어 질 수 있다. 또한 전파 투과가 용이하지 않은 경우에도 실질적으로 전파 투과가 가능한 구조일 경우 전파 인입 구조로 판단할 수 있다.

보다 구체적으로 실내의 측정 지점의 경우, 창문(650)에 인접한 측정 위치(#1, #4, #6, #9 및 #12)의 전파 수신 품질이 좋을 수 있다.

이때 창문(650)의 위치, 크기, 재질 및 주변 구조는 실내에 전파될 수 있는 신호의 품질에 영향을 끼칠 수 있는 바, 상기 요소 및 구조물에서 창문의 위치를 고려할 경우 실내에서 신호 전파 환경을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

도 7은 신호의 주파수에 따라 상기 신호가 구조물 내부로 전파되는 양상을 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면 실외에서 전송되는 전파가 창문과 같은 전파 인입 구조를 통해 실내로 전송되는 양상이 도시되고 있다. 보다 구체적으로 전송되는 전파의 주파수에 따라 실내에 전파될 수 있는 신호의 전파 양상이 도시되고 있다.

도 7의 (a)의 경우 저주파수의 무선신호(710)가 전파되고, 벽(720)을 통해 일부가 투과(740)되고, 인입 구조를 통해 실내로 전파 되며, 인입 구조 인근에서 회절(730)을 통해 실내로 전파되는 양상이 도시되고 있다.

도 7의 (b)의 경우 고주파수의 무선신호(760)가 전파되고, 벽(770)을 통해 일부가 투과(790)되고, 인입 구조를 통해 실내로 전파 되며, 인입 구조 인근에서 회절(780)을 통해 실내로 전파되는 양상이 도시되고 있다.

고주파 무선신호(760)의 경우 저주파의 무선신호(710)에 비해 투과율이 낮으며 회절 범위가 낮아 직접적으로 인입 구조를 통과하는 신호 이외에는 저주파 무선 신호에 비해 실내 전파가 어려울 수 있는 바, 이에 따라 전파 인입 구조를 고려하여 실내에서 전파 환경을 분석할 필요성이 있다.

또한 전파 인입 구조를 구성하는 물질의 재질, 두께, 창틀과 같은 인입 구조 상에 위치하는 물체, 인입 구조 인근에 위치하는 구조물의 특성 역시 무선 신호의 실내 전파 양상에 영향을 미치며 이를 고려할 필요성이 있다.

도 8은 전파 투과 가능한 물체를 통해 전파가 투과할 때 물체의 두께 및 입사각도에 따른 손실을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 송신기(810) 및 수신기(820) 사이에 투과 가능한 물체(830)을 두고, 입사각 및 투과 가능한 물체(830)의 두께에 따라 신호의 손실 정도(840)을 측정할 수 있다.

실시 예에서 입사각은 투과 가능한 물체(830)와 수직일 경우를 최소로 하고, 평행일 경우 최대로 하였다.

이와 같이 투과 가능한 물체(830)의 두께가 두껍고, 입사각이 클 경우에 신호 손실이 커질 수 있으며, 이를 기반으로 전파 인입 구조에 위치하는 투과 가능한 물체(830)의 재질, 두께 및 전파 입사각을 기반으로 실내에서 무선 신호의 전파 양상을 판단할 수 있다.

도 9는 구조물의 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체의 배치에 따라 전파 투과 양상을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체(920)의 배치 형태에 따라 무선 신호가 내부에 전파되는 양상이 도시된다.

구조물의 벽면(910)중 일부에 전파 인입 구조가 형성되고, 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체(920)의 배치에 따라 실외에서 송신되는 무선신호(930)가 실내로 전파되는 양상이 달라질 수 있다. 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체(920)는 창문의 경우 창틀일 수 있으며, 이와 같은 물체의 배치 개수, 두께 방향 등에 따라 무선 신호의 전파 양상이 달라질 수 있다.

일 예로 창틀 하나의 두께가 얇을 경우 및 창틀의 개수가 많을 경우 무선 신호가 창틀에 의해 회절 될 수 있으며, 이에 따라 실내에 보다 넓은 범위에 무선 신호가 전달될 수 있다.

이와 같이 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체(920)를 고려함으로써 실외에서 전송된 무선 신호가 실내에서 전파될 수 있는지에 대한 양상을 판단할 수 있다.

도 10은 구조물의 전파 인입 구조에 인접한 물체에 따른 전파 진행 양상을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 전파 인입 구조(1010)에 인접한 물체(1020)의 배치 형태에 따라 무선 신호의 전파 양상이 도시된다.

실시 예에서 무선신호(1030)가 도시된 방향과 같이 진행되고, 인접한 물체(1020)에서 반사, 산란 및 회절(1040)등이 되면서, 무선 신호(1030)의 일부 성분이 전파 인입 구조(1010)를 통해 실내로 전파될 수 있다. 이와 같이 전파 인입 구조(1010)에 인접한 물체(1020)의 배치에 따라 실외에서 실내로 무선 신호가 전파되는 양상이 달라질 수 있으며, 이를 고려함으로써 보다 정확한 무선 신호 전파 특성을 판단할 수 있다. 실시 예에서 인접한 물체(1020)를 판단하는 거리는 측정하는 무선 신호의 주파수, 전파 인입 구조(1010)의 크기 및 인접한 물체(1020)의 크기 중 적어도 하나를 기반으로 결정될 수 있다. 보다 구체적으로 무선 신호의 주파수에 비례 또는 반비례 하여 거리가 결정될 수 있다. 또한 전파 인입 구조(1010)가 클 경우 보다 먼 거리의 물체를 분석할 수 있다. 또한 인접한 물체(1020)의 크기가 큰 경우에도 보다 먼 거리의 물체를 포함하여 무선 신호 전송 특성을 분석할 수 있다.

또한 실시 예에 따라서 인접한 물체(1020)를 판단하는 거리는 기설정 된 거절일 ㅅ

도 11은 본 명세서의 실시 예에 따른 연산 장치에서 전파 인입 구조를 고려한 신호 전파 양상을 시뮬레이션 하기 위한 방법을 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 3차원 지도 데이터 및 이에 대응하는 2차원 이미지 정보를 기반으로 구조물의 위치 및 구조물에서 전파 인입 구조를 판단하고, 전파 인입 구조 관련 특징을 기반으로 무선 신호 전파 특성을 분석할 수 있다. 이를 통해 구조물 내부에 전파가 전송되는 특성을 판단할 수 있으며, 실내에 신호 전송을 보다 원활히 하기 위해 보조 장치를 설치와 관련된 정보도 결정할 수 있다. 실시 예에서 3차원 지도 데이터라고 언급되는 것은 지형 지물과 구조물과 같은 3차원 지도 정보를 포함하는 데이터일 수 있고, 실시 예에서 2차원 이미지 정보는 상기 지도 데이터에 각 위치에 대응하는 이미지 데이터를 포함할 수 있다.

단계 1105에서 연산 장치는 3차원 지도 정보에 대응하는 2차원 이미지 정보를 획득할 수 있다. 실시 예에서 2차원 이미지 정보는 3차원 지도 정보의 각 위치에 대응하는 2차원 이미지 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면 3차원 지도 정보에 대응하는 스트리트 뷰를 포함할 수 있다.

단계 1110에서 연산 장치는 상기 2차원 이미지 정보에서 구조물에 대응하는 이미지에서 창문을 포함하는 전파 인입 구조의 위치 및 창문의 특성을 분석할 수 있다. 실시 예에서 창문의 특성은 창문의 크기를 포함할 수 있다. 실시 예에서 상기 위치 분석은 이미지 프로세싱을 통해 전파가 인입될 수 있는 구조를 판단하는 것을 포함할 수 있으며, 이미지의 반복되는 패턴, 색상, 재질 및 빛 반사도 중 적어도 하나를 기반으로 창문을 포함하는 전파 인입 구조를 분석할 수 있다. 이를 기반으로 연산 장치는 구조물에서 적어도 하나의 창문 위치를 검출할 수 있다. 또한 실시 예에서 상기와 같은 창문 위치 및 창문의 특성을 분석하기 위해 머신 러닝을 이용할 수 있다. 건물과 같은 구조물에 대한 반복적인 학습을 통해 이미지를 분석하여 구조물에서 창문과 같은 전파 인입 구조의 위치와 특성을 판단할 수 있다.

단계 1115에서 연산 장치는 검출된 창문 위치를 기반으로 구조물 전체에서 창문의 레이아웃을 분석할 수 있다. 보다 구체적으로 반복되는 창문의 패턴을 전체 구조물에서 창문을 포함하는 전파 인입 구조의 배치를 판단할 수 있다.

단계 1120에서 연산 장치는 상기 창문의 레이아웃을 기반으로 누락된 창문이 있는지 판단할 수 있다. 보다 구체적으로 반복되는 패턴 중에 누락된 창문의 위치가 있을 경우 2차원 이미지 분석을 통해 창문 위치 확인이 누락되었는지 판단할 수 있다.

단계 1125에서 누락된 창문이 있을 경우 창문 위치를 보간할 수 있다. 보다 구체적으로 누락된 것으로 판단되는 위치에 이미지 분석을 통해 창문이 위치하는지 판단할 수 있다.

단계 1130에서 연산 장치는 확인된 창문의 상세 구조 및 주변 구조물 분석 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 창문의 창틀이 있는지 여부 및 창틀의 배치 및 특성을 분석할 수 있다. 또한 창문의 재질의 특성을 분석할 수 있다. 또한 창문 주변의 구조물을 분석할 수 있다. 이와 같은 분석 결과를 기반으로 전파 전달 특성 판단을 위한 모델링을 수행할 때 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.

단계 1135에서 연산 장치는 이전 단계에서 획득한 정보를 3차원 지도 정보에 매칭 시킬 수 있다. 보다 구체적으로 각 구조물에 전파 인입 구조 및 그 특성을 나타낼 수 있는 물리적 파라미터를 3차원 지도에 매핑할 수 있으며, 이를 통해 무선 신호 전파 특성에 대한 분석을 수행할 수 있다.

단계 1140에서 연산 장치는 정합된 정보를 물리 계수로 모델링 할 수 있다. 보다 구체적으로 이전에 획득한 물리적 파라미터를 기반으로 시뮬레이션을 수행할 때 무선 신호의 전파 특성을 분석할 수 있도록 물리 계수로 모델링 할 수 있다. 일 실시 예로 유사한 전파 특성을 가지는 구조물의 경우 동일 카테고리로 묶어서 모델링의 복잡도를 낮출 수 있다.

단계 1145에서 이전 단계에 모델링 된 정보를 기반으로 무선신호 전파와 관련된 시뮬레이션을 수행할 수 있으며, 이를 통해 무선 신호 전파 특성을 분석할 수 있다.

실시 예에서 단계 1110 내지 단계 1125의 동작은 단계 1110단계에서 전체적으로 수행될 수 있으며, 창문 레이아웃 분석에 따른 창문 위치 보간을 수행하는 것은 실시 예에 따라 생략될 수도 있다. 또한 모델링을 수행하는 것은 실시 예에 따라 획득된 정보의 일부를 생략하여 수행될 수 있으며, 이를 통해 연산의 복잡도를 낮출 수 있다. 보다 구체적으로 획득된 정보 중 일부를 생략하는 것은 전송되는 신호의 주파수와 같은 특성에 의해 결정될 수 있다. 보다 구체적으로 반사 특성이 낮은 신호의 시뮬레이션을 수행할 때는 전파 인입구조 인근의 구조물과 관련된 정보를 생략하고 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

실시 예에서 시뮬레이션의 일 예를 설명하면, 지도 정보를 획득하고, 스트리트 뷰와 같이 상기 지도에 대응하는 이미지 정보를 획득할 수 있다. 상기 지도 정보 또는 스트리 뷰와 같은 이미지 정보를 기반으로 구조물의 위치를 판단하고, 이미지 정보를 기반으로 상기 구조물에서 전파 인입 구조 및 이에 대한 특성을 분석할 수 있다. 분석된 정보를 다시 지도 정보에 매핑 시키고 이를 기반으로 전파 특성을 물리 계수로 모델링 하여, 이와 같은 구조물과 전파 인입 구조를 고려한 무선 신호의 전파 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

도 12는 본 명세서의 실시 예에 따른 전파 인입 구조를 고려한 신호 전파 양상을 시뮬레이션 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 12를 참조하면 연산장치는 2차원 이미지를 기반으로 구조물의 전파 인입 구조의 특성을 확인하고 이를 기반으로 3차원 지도에 매핑을 수행할 수 있다.

연산장치는 2차원 이미지(1205) 정보를 획득할 수 있다. 이미지 분석을 통해 구조물을 확인할 수 있다.

연산 장치는 이미지(1205)에서 건물(1210)의 위치를 확인할 수 있으며, 건물상에 배치된 창문(1215)의 위치를 확인할 수 있다. 이와 같은 건물(1210)의 위치와 창문(1215)의 위치는 이미지 분석을 통해 수행될 수 있다. 보다 구체적으로 이미지 분석을 기반으로 적어도 하나의 창문 후보군을 결정하고, 상기 후보군의 배치를 기반으로 추가적인 창문을 찾는 것을 포함할 수 있다.

또한 연산 장치는 확인된 창문(1215)에서 창문의 세부구조(1220), 장문 주변의 구조(1225, 1230)를 확인할 수 있으며, 이 역시 이미지 분석을 통해 수행될 수 있다. 창문 상의 세부 구조의 타입은 창틀의 배치 및 두께를 포함할 수 있으며, 각 방향으로 배치된 창틀의 수를 포함할 수 있다. 창문 주변의 구조는 창문과의 거리를 포함할 수 있으며, 창문과의 배치 관계 등을 기반으로 타입 역시 포함될 수 있다.

또한 연산 장치는 분석된 건물(1210) 및 창문(1215)의 위치를 기반으로 이미지 분석에서 누락된 창문(1235)를 보간할 수 있다. 이와 같은 보간 절차에서는 각 창문의 배치 상태 및 건물의 구조가 고려될 수 있다. 보다 구체적으로 대칭적인 구조에서 일부에 창문이 배치되지 않은 경우 연산 장치는 누락된 창문으로 판단하거나 추가적인 이미지 분석을 통해 창문이 누락되었는지 여부에 대해서 판단할 수 있다.

연산 장치는 식별번호 1240과 같이 이미지 분석을 통해 획득된 정보를 3차원 지도 정보에 매핑할 수 있다. 보다 구체적으로 건물의 벽의 특성 및 창문 특성을 매핑할 수 있으며, 유전률, 투과율 및 회절 계수 정 적어도 하나를 기반으로 신호 전파 특성을 분석할 수 있다.

도 13은 본 명세서의 실시 예에 따른 전파 인입 구조의 세부 구조에 따른 전파 손실 및 회절 특성을 나타내는 도면이다.

도 13을 참조하면 연산 장치는 이미지 분석을 통해 창문을 포함하는 전파 인입 구조 상의 세부 구조를 확인할 수 있으며, 이를 기반으로 무선 신호의 전파 특성을 확인할 수 있다.

식별번호 1310 내지 1330과 같은 창문을 분석하고 이에 대한 세부 구조를 분석할 수 있다. 세부구조는 창문 상에서 다른 재질로 이루어진 물체를 포함할 수 있으며 일 예로 창틀과 같은 구조를 포함할 수 있다. 이와 같은 세부 구조에 따라 창문 상에 인입되는 무선 신호가 손실되거나, 회절 및 반사 될 수 있다. 실시 예에서 창문 상의 세부구조를 확인하는 것은 이미지 분석을 통해서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로 창문 상의 세부 구조는 이미지 분석을 통해 창틀의 방향, 폭, 재질 및 개수 중 적어도 하나를 판단하는 것을 포함할 수 있다. 이와 같이 창문의 세부 구조를 판단하고 이를 유형화 하여 전파 인입 구조를 고려한 시뮬레이션 결과에 상기 창문의 세부 구조를 수치화 하여 반영할 수 있다. 보다 구체적으로 세부 구조에 따라 반사, 투과 및 회절 중 적어도 하나와 관련된 수치를 결정하고 이를 기반으로 전파 인입 구조를 통해 실내로 무선 신호가 전파되는 것을 시뮬레이션 할 수 있다.

식별 번호 1350은 창살의 너비에 따른 전파 손실을 나타내며, 창살의 너비가 넓어질수록 손실이 커지며, 이는 창살의 개수에 따라 손실의 정도가 달라질 수 있다.

식별 번호 1360은 창살의 굵기에 따른 전파 회절 정도를 나타내며, 창살의 굵기가 얇을 수로 회절이 보다 잘 일어나고, 이는 창살의 개수에 따라 회절의 정도가 달라질 수 있다.

이와 같이 창문의 세부 구조를 분석함으로써 무선 신호의 전파 특성을 보다 잘 분석할 수 있다.

도 14는 구조물의 전파 인입 구조에 인접한 물체의 종류를 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하면, 연산 장치는 이미지 분석을 통해 창문과 같은 전파 인입 구조에 인접한 물체를 확인할 수 있으며, 이와 같은 물체가 무선 신호 전파에 미치는 영향을 고려해서 시뮬레이션을 수행할 수 있다.

도시된 것과 같은 처마 구조(1410), 덮개 구조(1415), 선반구조(1420) 및 실외기와 같은 설치물(1425)의 경우 창문에 인접하여 무선 신호의 반사, 회절 및 투과 중 적어도 하나에 영향을 줄 수 있다. 도시된 구조 이외에도 상기와 같이 무선 신호의 반사, 회절 및 투과 중 적어도 하나에 영향을 줄 수 있는 구조의 경우 이미지 분석을 통해 크기, 모양, 재질 및 창문과의 거리 중 적어도 하나를 고려하여 이를 기반으로 전파 인입 구조를 통해 실내로 무선 신호가 전파되는 것을 시뮬레이션 할 수 있다.

도 15는 구조물의 전파 인입 구조와 신호 경로에 따라 전파 전달을 위한 보조 물체를 설치하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 15를 참조하면 무선 신호가 전송되는 경로(1515)를 확인하고 이를 기반으로 인입구조를 확인할 수 있다. 보다 구체적으로 식별번호 1510의 이미지를 기반으로 전파 인입 구조를 분석할 수 있다. 이에 따라 식별번호 1520 내지 1540과 같은 전파 인입 구조를 확인할 수 있으며, 전파 인입 구조의 크기, 재질, 전파 인입 구조의 세부 구조, 인접하여 위치하는 물체 등을 고려하여 무선 신호가 실내로 어떻게 전파될 수 있는 지 시뮬레이션 할 수 있다.

이때 시뮬레이션을 이전 실시 예에서 분석한 정보를 기반으로 물리 값을 수치화 하여 3차원 모델에 반영하고 이를 기반으로 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 이를 기반으로 실내에 무선 신호가 전송되는 양상을 판단할 수 있으며, 실내에서 통신을 위한 무선 신호의 품질이 적합하지 못할 경우 이와 같은 결과 값을 도출할 수 있으며, 이를 기반으로 무선 신호 전파를 보조하기 위한 장치를 설정하기 위한 정보를 결정할 수도 있다. 이에 대한 자세한 사항은 후술하도록 한다.

도 16은 무선 신호 전달을 위한 보조 물체를 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면 무선 신호 전달을 위한 보조 물체가 도시된다. 보다 구체적으로 전파 인입 구조 인근에 도시된 보조 물체를 설치함으로써 실내에 무선 신호가 보다 잘 전파될 수 있도록 할 수 있다. 이와 같은 보조 물체는 무선 신호를 반사 및 회절 시킬 수 있다. 실시 예에서 보조 물체의 재질은 전파 반사 및 회절에 적합하게 선택될 수 있으며, 실시 예에 따라 회절 및 반사를 보다 넓은 방향으로 할 수 있도록 일정한 패턴을 형성할 수 있다. 이 때 패턴의 크기는 사용되는 전파의 주파수를 기반으로 결정될 수 있다. 보다 구체적으로 패턴을 일정 간격으로 홈이 파진 구조를 포함할 수 있으며, 반복되는 형태의 요철 구조를 포함할 수도 있다. 이와 같은 패턴을 포함함으로써 회절 및 반사를 보다 용이하게 할 수 있다.

또한 상기 보조 물체는 전파 인입 구조에 인접하여 설치될 수 있으며, 신호의 전송 방향 및 실내에서 무선 신호가 도달하지 않는 영역의 위치 중 적어도 하나를 고려하여 설치되는 방향을 결정할 수 있다.

또한 보조 물체는 하나의 원기둥의 모양(1610), 두개의 원기둥 모양(1615) 및 사각 판 타입(1620) 등을 포함할 수 있으며, 그 모양은 제한되지 않을 수 있다. 이와 같은 보조 물체를 설치함으로써 실내에 무선신호가 보다 용이하게 전달될 수 있다.

도 17은 본 명세서의 실시 예에 따른 망 운용 상황에 따라 전파 전달을 위한 보조 물체 설치를 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하면, 망 운용 상황에 따라 전파 전달을 위한 보조 물체 설치를 하고, 설치된 보조 물체를 기반으로 망 운용을 할 수 있는 방법이 도시된다.

송신기(1705)는 건물(1710)을 향해 신호를 전송할 수 있다. 이 때 송신기(1705)와 건물(1710) 사이에 나무(1715)와 같은 전파의 투과를 방해할 수 있는 물체가 위치할 수 있다. 최초에 무선 신호의 전파 양상을 분석하여 건물(1710) 내에 무선 신호를 전파하기 위한 보조 물체의 설치 위치를 결정할 수 있다. 일 예로 초기 최적 설치 위치(1720)와 같이 설정될 수 있고, 이에 따라 보조 물체를 설치할 수 있다.

이후 나무(1715)가 자라거나 그 위치가 변경될 경우 초기 최적 설치 위치(1720)이외의 2번째 최적위치(1725)에 보조 물체를 추가적으로 설치할 수 있다. 2번째 최적위치(1725)의 경우 최초 시뮬레이션에 따라 결정될 수 있으며, 실시 예에 따라 나무(1715)의 성장 또는 변경된 위치를 추가로 고려하여 설치할 수도 있다.

또한 실시 예에서 송신기(1705)는 보조 물체가 설치 위치(1720, 1725)에 설치 된 것을 고려하여 신호를 전송할 수 있다. 보다 구체적으로 설치된 보조 물체에 따라 회절 및 반사 중 적어도 하나에 적합한 빔을 선택하여 신호를 전송할 수 있다. 보다 구체적으로 해당 빔의 주파수 및 빔 방향을 상기 설치된 보조 물체의 위치 및 특성에 따라 변경하여 전송할 수 있다.

도 18은 본 명세서의 실시 예에 따른 연산장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 18은 본 명세서의 실시 예에 따른 연산장치를 나타낸 도면이다.

도 18을 참조하면 실시 예의 연산장치(1800)는 입력부(1810), 저장부(1815) 및 제어부(1820)을 포함한다.

송수신부(1810)는 연산장치(1800) 외부의 장치와 신호를 송수신 할 수 있다. 보다 구체적으로 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있으며, 이를 위한 인테페이스 부를 포함할 수 있다.

저장부(1815)는 연산장치(1800)과 관련된 정보 및 상기 송수신부(1810)를 통해 송수신되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 또한 시뮬레이션 결과에 따른 정보, 이미지 분석에 따른 물체 표면 재질 및 외부 형태에 대한 정보, 3차원 지도 정보 및 이에 매핑된 물체 표면 재질 및 외부 형태에 대한 정보와 같이 본 명세서의 실시 예에서 시뮬레이션에 필요한 정보 전반을 저장할 수 있다. 또한 실시 예에 따라 전파 인입 구조와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 또한 시뮬레이션 결과 및 비교 결과 중 적어도 하나를 기반으로 저장부(1815)에 저장된 정보가 추가, 삭제 및 업데이트 될 수 있다.

제어부(1820)은 연산장치(1800)의 동작을 제어할 수 있으며, 상기 실시 예에서 설명한 연산장치와 관련된 동작을 수행할 수 있도록 연산장치 전반을 제어할 수 있다. 제어부(1820)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한 프로세서는 본 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 제약이 없다.

도 19는 본 명세서의 실시 예에 따른 기지국을 설명하기 위한 도면이다.

도 19를 참조하면 실시 예의 기지국(1900)은 송수신부(1910), 저장부(1915) 및 제어부(1920)을 포함한다.

송수신부(1910)는 단말 및 다른 네트워크 엔티티와 신호를 송수신 할 수 있다.

저장부(1915)는 기지국(1900)과 관련된 정보 및 상기 송수신부(1910)를 통해 송수신되는 정보 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 또한 실시 예에 따른 시뮬레이션 결과 및 무선 신호 전달을 위한 보조 물체의 설치 위치 중 적어도 하나의 정보를 저장할 수 있다. 실시 예에서 저장부(1915)의 구성은 필수적이지 않을 수 있다.

제어부(1920)은 기지국(1900)의 동작을 제어할 수 있으며, 상기 실시 예에서 설명한 기지국과 관련된 동작을 수행할 수 있도록 기지국 전반을 제어할 수 있다. 제어부(1920)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

110, 120 : 송신기
112, 122 : 송신 빔

Claims (20)

1. 무선 통신 시스템에서 무선 신호 전송 특성을 확인하는 방법에 있어서,
   신호 송신 위치를 확인하는 단계;
   구조물을 확인하는 단계;
   상기 구조물 상에 위치하는 적어도 하나의 전파 인입 구조를 확인하는 단계; 및
   상기 적어도 하나의 전파 인입 구조에 대한 정보를 기반으로 상기 신호 송신 위치에서 전송되는 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 단계를 포함하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 단계는
   상기 구조물 내부에서 상기 신호 송신 위치에서 전송되는 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전파 인입 구조를 확인하는 단계는
   상기 전파 인입 구조의 크기 정보 및 상기 전파 인입 구조의 재질 정보 중 적어도 하나를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 전파 인입 구조는 창문을 포함하고, 상기 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체는 상기 창문의 창틀을 포함하고,
   상기 전파 인입 구조를 확인하는 단계는
   상기 창틀의 개수, 상기 창틀의 배치 방향 및 상기 창틀의 폭 중 적어도 하나를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전파 인입 구조에 인접한 물체를 확인하는 단계를 더 포함하고,
   상기 무선 신호의 전송 특성은 상기 전파 인입 구조에 인접한 물체를 기반으로 확인되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 전파 인입 구조를 확인하는 단계는
   상기 구조물에 대한 이미지 정보를 확인하는 단계;
   상기 이미지 정보를 기반으로 하나 이상의 전파 인입 구조를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 전파 인입 구조를 확인하는 단계는
   상기 확인된 하나 이상의 전파 인입 구조의 배치를 기반으로 추가적인 전파 인입 구조를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 전파 인입 구조에 대한 정보 및 상기 확인된 무선 신호의 전송 특성을 기반으로 무선 신호 전송을 보조하기 위한 물체를 설치하기 위한 위치를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 무선 신호 전송을 보조하기 위한 물체의 형태는 상기 무선 신호의 주파수 및 상기 신호 송신 위치를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 구조물은 3차원 지도 정보를 기반으로 확인되고, 상기 전파 인입 구조는 상기 3차원 지도 정보에 대응하는 이미지정보를 기반으로 확인되는 것을 특징으로 하는 무선 신호 전송 특성 확인 방법.
11. 무선 통신 시스템에서 신호 전송 특성을 분석하는 연산 장치에 있어서,
    정보를 송신 및 수신 할 수 있는 송수신부; 및
    신호 송신 위치를 확인하고, 구조물을 확인하고, 상기 구조물 상에 위치하는 적어도 하나의 전파 인입 구조를 확인하고, 상기 적어도 하나의 전파 인입 구조에 대한 정보를 기반으로 상기 신호 송신 위치에서 전송되는 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 제어부를 포함하는 연산 장치.
12. 제11항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 구조물 내부에서 상기 신호 송신 위치에서 전송되는 무선 신호의 전송 특성을 확인하는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
13. 제11항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 전파 인입 구조의 크기 정보 및 상기 전파 인입 구조의 재질 정보 중 적어도 하나를 확인하는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
14. 제11항에 있어서
    상기 전파 인입 구조는 창문을 포함하고, 상기 전파 인입 구조 상에 위치하는 물체는 상기 창문의 창틀을 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 창틀의 개수, 상기 창틀의 배치 방향 및 상기 창틀의 폭 중 적어도 하나를 확인하는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
15. 제11항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 전파 인입 구조에 인접한 물체를 확인하고,
    상기 무선 신호의 전송 특성은 상기 전파 인입 구조에 인접한 물체를 기반으로 확인되는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
16. 제11항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 구조물에 대한 이미지 정보를 확인하고, 상기 이미지 정보를 기반으로 하나 이상의 전파 인입 구조를 확인하는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
17. 제16항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 확인된 하나 이상의 전파 인입 구조의 배치를 기반으로 추가적인 전파 인입 구조를 확인하는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
18. 제11항에 있어서
    상기 제어부는
    상기 적어도 하나의 전파 인입 구조에 대한 정보 및 상기 확인된 무선 신호의 전송 특성을 기반으로 무선 신호 전송을 보조하기 위한 물체를 설치하기 위한 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
19. 제18항에 있어서
    상기 무선 신호 전송을 보조하기 위한 물체의 형태는 상기 무선 신호의 주파수 및 상기 신호 송신 위치를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 연산 장치.
20. 제11항에 있어서
    상기 구조물은 3차원 지도 정보를 기반으로 확인되고, 상기 전파 인입 구조는 상기 3차원 지도 정보에 대응하는 이미지정보를 기반으로 확인되는 것을 특징으로 하는 연산 장치.

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