KR20200044559A - 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시(disclosure)는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시는 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 것으로서, 무선 신호를 측정하기 위한 장치는, 조절 가능한 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제1 안테나 집합과, 고정된 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제2 안테나 집합과, 상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합을 이용하여 무선 신호들을 수신 및 분석하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 안테나 집합에 포함되는 상기 복수의 안테나들의 지향 방향을 조절하고, 상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합을 이용하여 상기 무선 신호들을 수신하고, 상기 무선 신호들을 분석하도록 제어할 수 있다.

Description

무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECEIVING AND MEASURING RADIO SIGNALS}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 무선 신호에 대한 것으로, 보다 구체적으로 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 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(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 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 Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
일반적으로, 통신 시스템의 개발 과정 중 실제 통신 환경에서 신호를 측정/분석하는 절차가 수행된다. 전술한 5G 시스템의 경우 기존의 셀룰러 시스템에 비하여 높은 주파수 대역을 사용하고 있으므로, 기존의 측정/분석 장비를 그대로 사용하기 어려운 점이 있다. 따라서, 5G 시스템의 특성을 고려한 무선 신호의 수신 및 측정/분석 방안이 필요하다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 무선 신호를 효과적으로 수신 및 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 지향성 안테나를 이용하여 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 신호를 측정하기 위한 장치는, 조절 가능한 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제1 안테나 집합과, 고정된 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제2 안테나 집합과, 상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합을 이용하여 무선 신호들을 수신 및 분석하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 안테나 집합에 포함되는 상기 복수의 안테나들의 지향 방향을 조절하고, 상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합을 이용하여 상기 무선 신호들을 수신하고, 상기 무선 신호들을 분석하도록 제어할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 무선 신호를 측정하기 위한 방법은, 제1 안테나 집합에 포함된, 조절 가능한 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들의 지향 방향을 조절하는 과정과, 상기 제1 안테나 집합 및 고정된 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제2 안테나 집합을 이용하여 무선 신호들을 수신하는 과정과, 상기 무선 신호들을 분석하는 과정을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 지향성 안테나들의 지향 방향을 조절하며 신호를 수신 및 측정함으로써, 높은 주파수의 무선 신호를 효과적으로 분석할 수 있게 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치의 구성을 도시한다.
도 1b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치에 포함된 수신부의 구성을 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 수신부의 구현 예를측정 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치에서 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 4는 무선 신호에 대한 도플러 효과의 영향을 도시한다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치에서 측정을 위한 신호를 추출하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정을 위한 신호의 추출 결과의 예들을 도시한다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치의 구현 예를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 지향성 안테나를 이용하여 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 장치를 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어, 신호 또는 신호의 속성을 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시 예들에 따라 무선 신호를 수신 및 측정하는 장비(equipment)는 이하 '측정 장치'로 지칭되나, '무선 측정 장치', '분석 장치', '무선 신호 분석 장치', '측정 장비', '무선 측정 장비', '분석 장비', '무선 신호 분석 장비' 또는 동등학 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다.
일반적인 전파 측정 장비는 수신기 당 하나의 안테나만 연결이 가능하도록 설계되므로, 신호 수신 성능에 제한이 존재한다. 고주파 특성을 고려할 경우, 옴니(omni) 안테나보다 지향성 안테나를 사용하는 것이 바람직하나, 지향성 안테나는 옴니 안테나에 비하여 좁은 수신 범위를 가진다. 따라서, 이하 본 개시는 지향성 안테나들을 이용하여 옴니 안테나와 같은 신호 수신 범위를 확보하기 위한 다양한 실시 예들을 제안한다.
도 1a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치를 도시한다.
도 1a를 참고하면, 측정 장치는 신호 분석부 110 및 수신부 120을 포함한다.
신호 분석부 110은 수신부 120를 통해 수신된 무선 신호들을 분석한다. 예를 들어, 신호 분석부 110은 신호에 관련된 다양한 인자들(예: 안테나 이득, 시스템 이득, 케이블 손실, 신호 세기 등)을 분석할 수 있다. 신호 분석부 110에 의한 분석 결과는 안테나별로 생성될 수 있으며, 안테나별 분석 데이터는 시간 축에서의 특성 값들을 포함할 수 있다. 또한, 신호 분석부 110은 전체 안테나들 또는 안테나들의 부분 집합에 대한 대표 값(예: 평균, 이동 평균 등)을 포함할 수 있다.
신호 분석부 110은 제어부 112 및 저장부 114를 포함할 수 있다. 제어부 112는 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있으며, 분석 동작을 수행하고, 다른 구성요소(예: 수신부 120)의 동작을 제어할 수 있다. 저장부 114는 측정 장치의 동작을 위해 필요한 프로그램, 명령어, 설정 데이터를 저장하고, 분석 결과를 저장할 수 있다. 제어부 112는 측정 장치가 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
수신부 120은 무선 신호를 수신한다. 이를 위해, 수신부 120은 적어도 하나의 안테나 및 수신 회로(예: 증폭기, 신호 경로(path))를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 수신부 120에 포함되는 적어도 하나의 안테나는 지향성 안테나일 수 있다. 예를 들어, 수신부 120은 이하 도 1b와 같이 구성될 수 있다.
도 1에 도시되지 아니하였으나, 측정 장치는 표시부 및 입력부를 더 포함할수 있다. 표시부는 제어부 112의 제어에 따라 신호에 대한 분석 결과 및 측정 장치를 제어하기 위한 인터페이스를 표시할 수 있다. 입력부는 사용자의 입력을 감지하고, 감지된 입력을 제어부 112로 제공할 수 있다. 예를 들어, 입력부는 키보드, 버튼 등을 포함할 수 있다.
도 1b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치에 포함된 수신부의 구성을 도시한다. 도 1b는 수신부 120의 구성으로 이해될 수 있다.
도 1b를 참고하면, 수신부 120은 안테나부 122, 스위칭부 124, 증폭부 126를 포함한다.
안테나부 122는 복수의 안테나들을 포함하며, 복수의 안테나들은 복수의 안테나 집합들로 구분된다. 복수의 안테나 집합들은 제1 안테나 집합 122a 및 제2 안테나 집합 122b를 포함할 수 있다. 안테나부 122에 포함되는 복수의 안테나들은 지향성 안테나들이며, 각 지향성 안테나들은 서로 다른 방향을 향해 배치될 수 있다. 예를 들어, 지향성 안테나는 혼(horn) 안테나로 구현될 수 있다.
복수의 안테나 집합들 중 적어도 하나의 집합(예: 제1 안테나 집합 122a)에 포함된 지향성 안테나들은 지향 각도를 조절할 수 있도록 설계될 수 있다. 이를 위해, 도 1b에 도시되지 아니하였으나, 지향성 안테나들의 지향 각도를 조절하기 위한 구동 수단이 더 포함될 수 있다. 지향성 안테나들의 지향 각도들 각각은 독립적으로 조절될 수 있다. 복수의 안테나 집합들 중 적어도 하나의 집합(예: 제2 안테나 집합 122b)에 포함된 지향성 안테나들은 고정된 지향 각도를 가지도록 설계될 수 있다.
스위칭부 124는 안테나부 122에 포함되는 복수의 안테나들과 연결되며, 복수의 안테나들 중 적어도 하나 및 증폭부 126를 연결한다. 스위칭부 124는 제어부 112의 제어에 따라 복수의 안테나들과 순차적으로 경로를 형성함으로써, 복수의 안테나들을 통해 수신되는 신호들을 증폭부 126로 제공할 수 있다. 이를 위해, 스위칭부 124는 적어도 하나의 스위칭 또는 스위치 보드(switch board)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 스위칭부 124는 하나의 스위치를 포함할 수 있다. 이 경우, 스위칭부 124는 특정 시점에 하나의 안테나를 증폭부 126에 연결할 수 있다. 복수의 안테나들을 모두 연결하는 경우, 연결된 개수만큼의 손실(loss)이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 하나의 스위치만을 사용함으로써, 한 순간에 하나의 안테나만을 수신 경로에 연결하고, 경로를 순환시킴으로써, 데이터가 손실없이 수집될 수 있다. 다른 실시 예에 따라, 스위칭부 124는 안테나 집합들의 개수만큼의 스위치들을 포함할 수 있다.
증폭부 126는 안테나부 122를 통해 수신된 신호를 증폭한다. 예를 들어, 증폭부 126는 LNA(low noise amplifier)로 구현될 수 있다. 즉, 고주파의 전파 도달 거리가 짧아지는 점을 보강하기 위해, 수신부 120는 증폭부 126를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 이동 측정의 용이성을 위하여, 증폭부 126은 1개 LNA를 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 수신부의 구현 예를측정 도시한다. 도 2a 내지 도 2c는 안테나부 122가 2개의 안테나 집합들이 수직축에서 이중 구조를 가지는 경우를 예시한다.
도 2a를 참고하면, 2개의 안테나 집합들은 반구 형상으로 배치될 수 있다. 이를 위해, 안테나부 122는 안테나들을 고정시키기 위한 다양한 지지 부재들 및 하우징을 포함할 수 있다. 반원구의 상단부 210a에 배치된 제1 안테나 집합 122a에 포함된 안테나들 211-1 내지 211-N은 지향 각도 조절 가능한 구조를 가지며, 하단부 210b에 배치된 제2 안테나 집합 122b에 포함된 안테나들 212-1 내지 212-N은 고정된 지향 각도를 가진다. 예를 들어, 높은 장애물을 거치는 신호는, 신호원(signal source)로부터 도달하는 수신각이 수직축으로 높은 편차를 가지게 되므로, 이중 배열된 안테나들 중 상단부 210a에 포함되는 안테나들 211-1 내지 211-N은 전기적 장치를 이용하여 상하 이동이 가능하게 구성된다. 일 실시 예에 따라, 상용 고주파 특성을 고려하여, 각 안테나 집합에 포함되는 안테나들은 25의 빔폭을 가지는 16개의 안테나들로서, 360도 방향을 커버하도록 구성될 수 있다.
상단부 210a에 배치된 하나의 안테나(예: 안테나 211-1) 및 하단부 210b에 배치된 하나의 안테나(예: 안테나 212-1)는 하나의 안테나 쌍(pair)(예: 안테나 쌍 210-1)을 이룬다. 이에 따라, 안테나부 122는 N개의 안테나 쌍들 210-1 내지 210-N을 포함한다. 하나의 안테나 쌍은 동일한 수평 각도를 커버(cover)하며, 상단부 210a에 배치된 안테나 211-1는 수직 방향으로 지향 각도를 조절함으로써 일정 범위의 수직 각도를 커버할 수 있다. 안테나의 지향 각도의 조절을 위해, 제어부 112는 안테나 211-1의 수직 방향 이동을 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
도 2a와 같이, 본 개시의 다양한 실시 예들은 지향성 안테나들을 반구형으로 배치함으로써 옴니 안테나를 사용하는 것과 같은 효과를 제공할 수 있다. 지향성 안테나들은 수평 방향에서 360도 방향을 커버하도록 구성되고, 수직 방향에서 복수의 열들로 배치되어, 적어도 하나의 상단 열은 각도 별로 이동이 가능하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 안테나 쌍 210-1은 도 2b와 같이 구성될 수 있다. 도 2b를 참고하면, 안테나 212-1는 제1 고정 부재 214를 통해 베이스(base) 부재 213에 고정된다. 안테나 211-1은 제2 고정 부재 215를 통해 구동부 216에 연결되고, 구동부 216는 베이스 부재 213에 고정된다. 안테나 211-1은 가이드 부재 217를 따라 이동될 있으며, 이동에 따라 수직 방향 지향 각도가 변화한다.
도 2c를 참고하면, 제2 안테나 집합 122b에 포함된 안테나들 212-1 내지 212-N은 원형으로 배치될 수 있고, 스위칭부 124와 연결될 수 있다. 제1 안테나 집합 122a에 포함된 안테나들 211-1 내지 211-N 역시 원형으로 배치될 수 있고, 스위칭부 124와 연결될 수 있다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치에서 무선 신호를 수신 및 측정하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 3은 측정 장치의 동작 방법을 예시한다.
도 3을 참고하면, 301 단계에서, 측정 장치는 안테나들의 지향 방향을 결정하고, 결정된 지향 방향에 따라 안테나들을 조절한다. 안테나들의 지향 방향은 측정 스케줄링에 따라 결정될 수 있다. 안테나들의 지향 방향은 측정 알고리즘에 따라 결정되거나, 또는 사용자의 명령에 따라 결정될 수 있다. 사용자는 수신 신호를 모니터링하며, 필요에 따라, 상단부의 안테나들을 이동시킴으로써 적합한 신호 수신각 확인할 수 있다. 지향 방향이 결정되면, 측정 장치는 적어도 하나의 안테나 집합에 포함된 안테나들의 수직 각도를 조절함으로써 안테나들을 배치할 수 있다. 또는, 측정 장치는 안테나부를 회전시킴으로써 지정된 안테나가 특정 수평 각도를 지향하도록 조절할 수 있다.
303 단계에서, 측정 장치는 안테나들을 이용하여 신호들을 수신한다. 일 실시 예에 따라, 측정 장치는 스위치를 제어함으로써 복수의 안테나들을 순차적으로 이용하여 신호들을 수신 및 수집할 수 있다. 이를 통해, 측정 장치는 하나의 수신 경로를 통해 복수의 안테나들을 통해 수신되는 신호들을 수집할 수 있다. 여기서, 신 경로는 LNA를 포함할 수 있다. 즉, 측정 장치는 안테나들을 통해 수신되는 신호를 증폭할 수 있다.
305 단계에서, 측정 장치는 신호들을 분석한다. 즉, 측정 장치는 복수의 안테나들을 통해 수신된 신호들에 대한 분석을 수행할 수 있다. 이때, 신호들이 어느 안테나를 통해 수신되었는지에 대한 정보가 제공되므로, 신호의 수신각(angle of arrival, AOA)이 안테나의 지향 방향으로부터 얻어질 수 있다.
도 3을 참고하여 설명한 바와 같이, 복수의 안테나들이 서로 다른 지향 방향을 가지도록 조절된다. 이에 따라, 안테나의 지향 방향으로부터, 수신된 신호의 수신각이 용이하게 파악될 수 있다. 이를 위해, 측정 수행 전, 측정 장치는 안테나의 지향 각도를 추정 및 보정할 수 있다. 예를 들어, 안테나의 지향 각도에 대한 추정 및 보정은 GPS(global positioning system) 신호를 이용하여 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 측정 장치는 DGPS(differential GPS)를 적용하여 각 안테나의 수신 방향각을 추정 및 보정할 수 있다. 예를 들어, 측정 장치는 1번 안테나와 DGPS의 방향을 연동함으로써 DGPS의 신호에 의해 특정 안테나에 지향 방향을 추정할 수 있다. 구체적으로, GPS 또는 DGPS를 이용하여 측정 장치의 이동 방향을 확인하면, 이동 방향을 향하는 안테나의 지향 방향은 그 이동 방향과 일치한다고 판단할 수 있다. 즉, GPS 또는 DGPS를 이용하여 측정된 이동 방향은 경도 및 위도 좌표들을 포함하므로, 측정 장치는 좌표 값들로부터 수평각(azimuth)를 계산할 수 있고, 계산된 수평각을 해당 안테나의 지향 방향, 즉, 수신각으로 결정할 수 있다.
이후, 측정 장치는 나머지 안테나들의 개수 및 빔폭에 기반하여, 나머지 안테나들에 대하여 보정된 방향 정보를 연동시킬 수 있다. 이동 방향의 좌표 값들을 이용하여 어느 하나의 안테나에 대한 수신각이 결정되면, 측정 장치는 나머지 안테나들에 대한 수신각을 추정할 수 있다. 예를 들어, 22.5도의 빔폭을 가지는 16개의 안테나들이 배치된 경우, 1번 안테나를 0도에 맞추어 배치하면, 나머지 안테나들의 수신각은 1번 안테나의 수신각에 22.5의 배수를 더한거나 뺌으로써 보정될 수 있다. 예를 들어, 1번 안테나와 인접한 2번 안테나의 수신각은 1번 안테나의 수신각 22.5도를 보정해준 값으로 치환될 수 있다. 이러한 동작들을 통해, 측정 장치가 이동하는 위치에서의 각 안테나별 수신각이 확인될 수 있다.
이에 따라, 각 안테나에 도달한 신호는 DGPS와 연동되며, 모든 신호는 도달각과 수신 신호량과 함께 저장 및 기록될 수 있다. 이때, 동일 안테나에서 다수 중복 위치 신호가 발생하는 것을 고려하여, 신호에 대한 정보는 구간 평균화 후 저장될 수 있다.
무선 신호는 채널을 통과하며 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 송신단 또는 수신단이 이동하면, 도플러 효과(Doppler effect)에 의해 송신 시 신호의 주파수와 수신 시 신호의 주파수 간 차이 발생할 수 있다. 도 4는 무선 신호에 대한 도플러 효과의 영향을 도시한다. 도 4를 참고하면, 송신 시 신호 410의 피크(peak) 성분의 주파수는 28.005GHz이나, 도플러 효과에 의해, 수신 시 신호 420의 피크 성분의 주파수는 28.007GHz일 수 있다. 즉, 피크 성분이 주파수 축에서 이동하는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 측정을 위해 송신된 신호의 주파수가 일정하지 아니할 수 있으므로, 측정 장치는 일정 대역폭 내의 신호를 짧은 대역으로 나누어 수신한 후, 동일 수신 시간대의 스펙트럼(spectrum) 내에서 피크 신호가 수신된 구간만 선별적으로 처리함으로써, 실제 측정하고자 하는 신호만 측정할 수 있다. 이를 위한 동작들은 이하 도 5와 같다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치에서 측정을 위한 신호를 추출하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 5은 측정 장치의 동작 방법을 예시한다.
도 5를 참고하면, 501 단계에서, 측정 장치는 수신 신호를 대역별로 분할한다. 여기서, 대역은 신호 수신을 위한 전체 대역폭에 비하여 작은 폭을 가진다. 이에 따라, 하나의 수신 신호는 복수의 대역별 부분 신호(partial-signal)들로 분할된다. 부분 신호는 협대역 신호로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 전체 대역은 11개의 대역들로 분할될 수 있고, 신호 610 및 신호 620은 11개의 부분 신호들로 분할될 수 있다.
503 단계에서, 측정 장치는 대역별 신호들 중 측정을 위한 신호를 확인한다. 즉, 측정 장치는 복수의 부분 신호들 중 측정을 위해 송신된 신호를 포함하는 부분 신호를 확인한다. 여기서, 측정을 위한 신호는 미리 정의된 기준에 따라 확인될 수 있다. 예를 들어, 미리 정의된 기준은 신호의 값, 패턴, 크기 중 적어도 하나에 기반하여 정의될 수 있다. 구체적인 예로, 측정을 위한 신호를 포함하는 부분 신호는 피크 성분을 포함하는 부분 신호일 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같은 경우, 신호 610의 부분 신호들 중 부분 신호 612가, 신호 620의 부분 신호들 중 부분 신호 622가 측정을 위한 신호를 포함하는 신호로서 선택되 수 있다.
507 단계에서, 측정 장치는 측정을 위한 신호를 저장 및 분석한다. 측정 장치는 측정을 위한 신호를 포함하는 것으로 확인된 부분 신호들을 저장하고, 나머지 부분 신호들을 폐기할 수 있다. 이후, 측정 장치는 저장된 부분 신호를 분석할 수 있다.
도 5를 참고하여 설명한 실시 예에 따르면, 측정을 위한 신호를 포함하는 부분 신호는 피크 성분을 포함하는 부분 신호일 수 있다. 이 경우, 측정 장치는 해당 대역에서 다른 간섭 신호가 검출되는지 여부를 판단하는 동작을 먼저 수행할 수 있다. 다른 간섭 신호가 검출되지 아니하면, 측정 시 피크 성분이 측정을 위한 신호라는 가정이 가능하다.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 측정 장치의 구현 예를 도시한다.
도 7을 참고하면, 측정 장치는 차량 710에 설치될 수 있다. 구체적으로, 측정 장치의 신호 분석부 110은 차량 710의 내부에, 수신부 120은 차량 710의 상부에 설치될 수 있다. 수신부 120은 다수의 지향성 안테나를 스위칭하며 옴니(omni) 안테나와 같이 신호를 수신할 수 있고, 신호 분석부 110은 수신 신호들 중 필요로 하는 신호만을 추출하고, 분석할 수 있다. 추가적으로, 차량 710에 GPS 수신기 720가 더 설치될 수 있으며, 측정 장치는 GPS 수신기 720를 통해 수신되는 GPS 신호를 이용하여 안테나들의 각도를 추정 및 보정할 수 있다.
차량 710에 설치된 측정 장치는 신호 수신 및 측정을 위해 사용될 수 있다. 여기서, 신호는 대상 시스템의 기지국 또는 단말에서 송신되는 신호일 수 있다. 또는, 측정을 목적으로 설계된 장치, 예를 들어, 신호 발생기 730 및 송신기 740에 의해 송신되는 신호일 수 있다.
전파 전달 중 Doppler 발생의 신호 영향을 방지하기 위하여, 신호 수신시에 BW 설정 후 최대 신호 기준으로 신호 수집 구성
고주파에서 신호가 ray의 특성을 가지므로, 신호 수신각 확인을 위하여 DGPS와 연동하여 각 antenna별로 절대 각도 할당 구성
상술한 다양한 실시 예들에 따라, 다중 안테나 사용 및 안테나 위치 가변으로 인해, 다양한 신호 수신각에서의 측정이 수행될 수 있다. 또한, 안테나별 다수의 신호 수신을 통하여, 빔포밍 및 MIMO(multiple input multiple output) 채널 분석 데이터가 확보될 수 있다. 특히, 스위치를 이용하여 초당 약 수백회의 데이터 획득이 이루어지며, 매 수신 신호마다 신호 강도 및 수신각 정보가 함께 생성되므로, 활용이 용이하다. 수신각이 포함된 대량 데이터(massive data)를 활용함으로써, 밀리미터파(mmWave)에서의 지역별 채널 추정이 용이해질 수 있으며, 지역별 채널 추정 정보는 시스템 설계의 정확도 개선하기 위해 사용될 수 있다. 수집된 데이터는 안테나 개별 특성 및 구간별 최적(best) 신호를 추출하기 위해 사용될 수 있으며, 추출된 신호는 전파 모델 정확도 향상에 기여할 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 무선 신호를 측정하기 위한 장치에 있어서,
    조절 가능한 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제1 안테나 집합과,
    고정된 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제2 안테나 집합과,
    상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합을 이용하여 무선 신호들을 수신 및 분석하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 안테나 집합에 포함되는 상기 복수의 안테나들의 지향 방향을 조절하고,
    상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합을 이용하여 상기 무선 신호들을 수신하고,
    상기 무선 신호들을 분석하도록 제어하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, GPS(global positioning system) 신호를 이용하여 상기 복수의 안테나들의 지향 방향에 대한 정보를 생성하는 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합에 포함되는 복수의 안테나들은 반구형으로 배치되며,
    상기 제1 안테나 집합은, 상기 반구형의 상단에 배치되고,
    상기 제2 안테나 집합은, 상기 반구형의 하단에 배치되는 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 안테나 집합에 포함되는 복수의 안테나들은, 수직축의 지향 방향 조절을 위해 수직 방향에서 이동 가능하도록 구성되는 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 안테나들 중 적어도 하나를 수신 경로와 연결하는 스위칭부를 더 포함하는 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 스위칭부를 이용하여 상기 복수의 안테나들이 순차적으로 상기 수신 경로와 연결되도록 제어하는 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 안테나들 중 적어도 하나를 통해 수신된 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함하는 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    수신 신호를 대역별 부분 신호들로 분할하고,
    상기 부분 신호들 중 측정을 위한 신호를 포함하는 적어도 하나의 부분 신호를 선택하는 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정을 위한 신호를 포함하는 적어도 하나의 부분 신호는, 수신 신호의 피크(peak) 성분을 포함하는 부분 신호를 포함하는 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는, 안테나의 지향 방향에 대한 각도 정보를 상기 안테나를 통해 수신되는 신호의 수신각 정보로서 저장하는 장치.
  11. 무선 신호를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    제1 안테나 집합에 포함된, 조절 가능한 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들의 지향 방향을 조절하는 과정과,
    상기 제1 안테나 집합 및 고정된 지향 방향을 가지는 복수의 안테나들을 포함하는 제2 안테나 집합을 이용하여 무선 신호들을 수신하는 과정과,
    상기 무선 신호들을 분석하는 과정을 포함하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    GPS(global positioning system) 신호를 이용하여 상기 복수의 안테나들의 지향 방향에 대한 정보를 생성하는 과정을 더 포함하는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 안테나 집합 및 상기 제2 안테나 집합에 포함되는 복수의 안테나들은 반구형으로 배치되며,
    상기 제1 안테나 집합은, 상기 반구형의 상단에 배치되고,
    상기 제2 안테나 집합은, 상기 반구형의 하단에 배치되는 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    복수의 안테나들의 지향 방향을 조절하는 과정은,
    상기 제1 안테나 집합에 포함되는 복수의 안테나들을 수직축의 지향 방향 조절을 위해 수직 방향에서 이동시키는 과정을 포함하는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    무선 신호들을 수신하는 과정은,
    상기 복수의 안테나들이 순차적으로 상기 수신 경로와 연결되도록 제어하는 과정을 포함하는 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 안테나들 중 적어도 하나를 통해 수신된 신호를 증폭하는 과정을 더 포함하는 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 무선 신호들을 분석하는 과정은,
    수신 신호를 대역별 부분 신호들로 분할하는 과정과,
    상기 부분 신호들 중 측정을 위한 신호를 포함하는 적어도 하나의 부분 신호를 선택하는 과정을 포함하는 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 측정을 위한 신호를 포함하는 적어도 하나의 부분 신호는, 수신 신호의 피크(peak) 성분을 포함하는 부분 신호를 포함하는 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 무선 신호들을 분석하는 과정은,
    안테나의 지향 방향에 대한 각도 정보를 상기 안테나를 통해 수신되는 신호의 수신각 정보로서 저장하는 과정을 포함하는 방법.
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