KR20230116513A

KR20230116513A - 기지국의 설치 위치를 결정하는 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20230116513A
Application number: KR1020220013543A
Authority: KR
Inventors: 김진욱
Original assignee: 주식회사 케이티
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2023-08-04

Abstract

기지국 설치 위치 결정 장치는 기지국을 설치할 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할하는 단계, 그리고 지형 고도 또는 분할 영역에 위치하는 건물의 높이에 따라 결정되는 상기 분할 영역의 높이, 상기 복수의 분할 영역 중에서 소정 개수의 인접 분할 영역들로 둘러싸인 분할 영역과 상기 인접 분할 영역들 간의 상대적인 높이 비교, 그리고 분할 영역의 경로 손실(path loss) 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 복수의 분할 영역 중에서 상기 기지국을 설치할 분할 영역을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

기지국의 설치 위치를 결정하는 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING INSTALLATION LOCATION OF BASE STATION}

본 개시는 기지국의 설치 위치를 결정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

무선망 설계/최적화 시스템은 기지국 및 안테나 정보, 지형 고도 및 건물 지도, 무선 품질 측정 데이터 등을 입수하여 기지국의 커버리지 및 간섭 분석, 자동 최적화, 측정 데이터 분석을 수행하고 목적한 지역의 커버리지율 통계나 커버리지 맵, 최적 안테나의 방향 및 틸트(tilt)를 산출하는 기능을 한다. 이와 같은 결과물들을 도출하는데 기지국 위치 정보는 매우 큰 영향을 끼치는 변수이다. 즉, 기지국의 위치를 어떻게 설정하느냐에 따라 결과물의 정확도는 달라질 수 있다.

이처럼, 효율적인 망 설계를 하기 위해서는 기지국의 위치 선정이 매우 중요하다.

최적의 기지국 위치를 도출하기 위해서는 다양한 백그라운드 정보가 필요하다. 백그라운드 정보는 기지국의 하드웨어(HardWare)/소프트웨어(SoftWare) 파라미터 정보, 지형 정보, 고도 정보, 건물 정보 등을 예로 들 수 있다. 이러한 모든 백그라운드 정보를 보유하고 있다면 최적화 업무를 하는데 있어 큰 도움을 받을 수 있겠지만, 모든 백그라운드 정보를 확보하는 것은 어렵다.

기지국 내부 파라미터 정보는 제조사의 보안 사항이라 모든 정보를 받는데 제약사항이 있다. 지도 관련 정보 또한 국가 내부 보안사항이라 전체 공개를 하는데 제약이 존재한다.

따라서, 무선망 최적화를 위해 이동 통신 사업자는 지속적으로 무선망 품질을 모니터링하고, 무선망 품질 열화가 발생한 지역에 대한 최적화를 수행한다.

기지국 내부 파라미터 변경으로 해결이 되면, 최고의 솔루션이겠지만 해결이 안 되는 경우에는 기지국의 신설/이설/철거와 같은 물리적인 솔루션으로 해결해야 한다. 이 경우에도 기지국의 위치 선정은 결과에 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 이와 같은 제약 사항으로 인해 현재까지 무선망 최적화를 위해서 현장 엔지니어의 경험에 의한 최적화를 진행하고 있다. 이로 인해 최적화 기간과 비용이 증가하고 엔지니어의 역량 편차에 의한 무선망 품질 편차가 발생하는 문제가 있는 실정이다.

본 개시는 기지국을 설치할 위치를 결정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 개시는 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할한 후, 각 분할 영역에 위치하는 건물 높이/지형 고도, 인접 분할 영역에 위치하는 건물 높이/지형 고도와의 상대적인 높이 비교, 분할 영역의 경로 손실(path loss)을 복합적으로 고려하여 기지국을 설치할 최적화된 위치를 결정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

한 특징에 따르면, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 기지국 설치 위치 결정 장치의 동작 방법으로서, 기지국을 설치할 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할하는 단계, 그리고 지형 고도 또는 분할 영역에 위치하는 건물의 높이에 따라 결정되는 상기 분할 영역의 높이, 상기 복수의 분할 영역 중에서 소정 개수의 인접 분할 영역들로 둘러싸인 분할 영역과 상기 인접 분할 영역들 간의 상대적인 높이 비교, 그리고 분할 영역의 경로 손실(path loss) 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 복수의 분할 영역 중에서 하나의 분할 영역을 선택하고 선택한 분할 영역을 상기 기지국을 설치할 위치로 결정하는 단계를 포함한다.

상기 결정하는 단계는, 상기 분할 영역의 높이, 상기 상대적인 높이 비교 그리고 상기 경로 손실 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적으로 점수를 부여하는 단계, 최상위 점수를 부여한 분할 영역을 후보 위치로 결정하는 단계, 그리고 상기 후보 위치로 결정한 분할 영역으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 분할 영역들의 경로 손실들이 정해진 임계치를 충족하면, 상기 후보 위치를 기지국의 설치 위치로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 부여하는 단계와 상기 후보 위치로 결정하는 단계 사이에, 분할 영역의 유형에 따라 설치 가능한 기지국 유형에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적으로 추가 점수를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 후보 위치로 결정하는 단계와 상기 설치 위치로 결정하는 단계 사이에, 상기 바깥에 위치하는 분할 영역들 중에서 상기 정해진 임계치를 충족하지 않는 분할 영역이 적어도 하나라도 있으면, 상기 후보 위치의 분할 영역에 부여된 점수 다음으로 높은 점수를 부여한 분할 영역을 후보 위치로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 점수를 부여하는 단계 이전에, 분할 영역에 위치하는 건물들의 높이 중에서 최상위 건물 높이와 분할 영역의 지형 고도를 합한 값 또는 분할 영역에 건물이 없으면 지형 고도를 분할 영역의 높이로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 점수를 부여하는 단계 이전에, 상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 기준 분할 영역을 둘러싼 8개의 인접 분할 영역의 높이를 상기 기준 분할 영역의 높이와 비교하여 상기 기준 분할 영역의 높이보다 낮은 높이의 분할 영역의 개수를 카운트하는 단계를 더 포함하고, 상기 점수를 부여하는 단계는, 상기 카운트한 개수에 기초하여 복수의 분할 영역 중에서 기준 분할 영역으로 선정된 분할 영역들에 차등적으로 점수를 부여할 수 있다.

상기 점수를 부여하는 단계 이전에, 상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 분할 영역으로부터 나머지 분할 영역들까지의 경로 손실값 들의 평균 경로 손실값을 상기 복수의 분할 영역 각각에 대하여 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 계산하는 단계는, 상기 복수의 분할 영역을 3차원 가상 공간 상에서 분할 영역의 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하면은 분할 영역의 크기로 설정된 다면체 형상의 건물들로 가상화 하는 단계, 상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 제1 분할 영역에 대응하는 제1 건물의 상면으로부터 경로 손실 측정 대상인 적어도 하나의 제2 분할 영역에 대응하는 제2 건물의 바닥면까지의 거리를 경로 손실 모델에 적용하여 상기 제1 분할 영역에서 상기 적어도 하나의 상기 제2 분할 영역까지의 경로 손실값들을 계산하는 단계, 그리고 상기 계산한 경로 손실값들의 평균값을 상기 제1 분할 영역의 경로 손실값으로 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 기지국 설치 위치 결정 장치의 동작 방법으로서, 기지국을 설치할 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할하는 단계, 지형 고도 또는 분할 영역에 위치하는 건물의 높이에 따라 결정되는 분할 영역의 높이에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적인 점수를 부여하는 단계, 상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 기준 분할 영역을 둘러싼 8개의 인접 분할 영역의 높이를 상기 기준 분할 영역의 높이와 비교하여 상기 기준 분할 영역의 높이보다 낮은 높이의 분할 영역의 개수를 카운트하고, 카운트한 개수에 따른 차등적인 점수를 상기 복수의 분할 영역 중에서 기준 분할 영역들에 부여하는 단계, 그리고 상기 복수의 분할 영역에 부여된 점수들을 합산하고, 합산한 총 점수가 최상위인 분할 영역을 기지국의 설치 위치로 결정하는 단계를 포함한다.

상기 결정하는 단계 이전에, 상기 복수의 분할 영역을 3차원 가상 공간 상에서 분할 영역의 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하면은 분할 영역의 크기로 설정된 다면체 형상의 건물들로 가상화 하고, 가상화 한 건물들 간의 거리를 건물 투과율을 고려한 경로 손실 모델 및 자유 공간에서의 경로 손실 모델에 적용하여 상기 복수의 분할 영역에 대한 경로 손실들을 산출하는 단계, 그리고 산출한 경로 손실들에 기초하여 차등적인 점수를 상기 복수의 분할 영역에 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 결정하는 단계 이전에, 분할 영역의 유형에 따라 설치 가능한 기지국 유형에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적으로 추가 점수를 부여하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 결정하는 단계는, 상기 합산한 총 점수가 최상위인 분할 영역을 후보 위치로 선정하는 단계, 그리고 상기 후보 위치로 결정한 분할 영역으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 분할 영역들의 경로 손실들이 정해진 임계치를 충족하면, 상기 후보 위치를 기지국의 설치 위치로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 특징에 따르면, 기지국 설치 위치 결정 장치는 기지국을 설치할 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할하는 분할 영역 설정부, 지형 고도 또는 분할 영역에 위치하는 건물의 높이에 따라 결정되는 상기 분할 영역의 높이, 상기 복수의 분할 영역 중에서 소정 개수의 인접 분할 영역들로 둘러싸인 분할 영역과 상기 인접 분할 영역들 간의 상대적인 높이 비교, 그리고 분할 영역의 경로 손실(path loss) 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 복수의 분할 영역에 차등적인 점수를 부여하는 점수 할당부, 그리고 상기 복수의 분할 영역 중에서 상대적으로 높은 점수를 부여받은 분할 영역에 상기 기지국을 설치하기로 결정하는 위치 결정부를 포함한다.

상기 위치 결정부는, 상기 점수가 가장 높은 분할 영역을 후보 위치로 결정하고, 상기 후보 위치로 결정한 분할 영역으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 분할 영역들의 경로 손실들이 정해진 임계치를 충족하면, 상기 후보 위치를 기지국의 설치 위치로 결정하며, 상기 정해진 임계치를 충족하지 않으면, 다음으로 점수가 높은 분할 영역을 후보 위치로 결정하여 상기 임계치의 충족 여부를 판단하기를 반복할 수 있다.

상기 기지국 설치 위치 결정 장치는 상기 복수의 분할 영역을 3차원 가상 공간 상에서 분할 영역의 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하면은 분할 영역의 크기로 설정된 다면체 형상의 건물들로 가상화 하고, 가상화 한 건물들 간의 거리를 경로 손실 모델에 적용하여 상기 복수의 분할 영역에 대한 각각의 경로 손실값을 산출하는 경로 손실 계산부를 더 포함하고, 상기 경로 손실 계산부는, 제1 분할 영역을 가상화 한 제1 건물과 제2 분할 영역을 가상화 한 제2 건물 사이에 적어도 하나의 제3 분할 영역을 가상화한 건물이 있을 경우, 건물들 간의 거리를 건물 투과율을 고려한 경로 손실 모델 및 자유 공간에서의 경로 손실 모델에 각각 적용하여 산출한 경로 손실값들을 합산하여 상기 제1 분할 영역의 경로 손실값을 산출하고, 상기 제1 건물과 상기 제2 건물 사이에 상기 적어도 하나의 제3 건물이 없는 경우, 건물들 간의 거리를 건물 투과율을 고려한 경로 손실 모델에 적용하여 상기 제1 분할 영역의 경로 손실값을 산출할 수 있다.

실시예에 따르면, LTE나 5G 등의 무선망 설계시 최적의 기지국 설치 위치를 도출하는데 효율적으로 기여할 수 있다. 게다가 기지국 설치를 위한 최적화 업무를 수행하는데 있어 보안 등의 이슈로 제한된 정보 수집으로 제약 사항이 있더라도 최소한의 정보로 기지국의 최적화 위치를 도출할 수 있다.

또한, 기지국을 설치할 목표 지역을 분할하고 분할 영역들을 점수화하고 이를 토대로 기지국 설치 위치를 결정함으로써, 기존의 방법 대비 적은 계산량으로 신속하게 최적화된 결과를 얻을 수 있다.

또한, 기지국의 최적화 위치를 도출하므로, 사용자는 최적화 업무를 할 때, 대상 영역의 RSRP(Reference Signals Received Power)를 최대화하거나 간섭을 감소시켜서 향상된 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)과 사용자 쓰루풋(throughput)을 얻을 수 있다.

도 1은 한 실시예에 따른 기지국 설치 위치 결정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 기지국 설치 위치를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 실시예에 따른 기지국을 설치할 목표 지역을 지형 고도 정보와 건물 정보가 반영된 지도로 나타낸 예시도이다.
도 4는 실시예에 따른 BIN 높이에 따른 점수화의 예시도이다.
도 5는 실시예에 따른 8개 1-tier BIN에 의해 둘러싸인 기준 BIN을 나타낸 예시도이다.
도 6은 실시예에 따른 기준 BIN과 8개 1-tier BIN 간의 BIN 높이 비교에 따른 점수화의 예시도이다.
도 7은 실시예에 따른 BIN의 점수화 예시도이다.
도 8은 실시예에 따른 후보 BIN에서 반경 300m 이내의 BIN들과 반경 300m 바깥의 BIN들을 나타낸 예시도이다.
도 9는 실시예에 따른 3차원 공간 상에 건물로 가상화 한 BIN의 예시도이다.
도 10은 한 실시예에 따른 평균 경로 손실(Pathloss)의 산출 예시도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이다.
도 15는 실시예에 따른 측면 좌표를 산출하는 예시도이다.
도 16은 한 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명에서 설명하는 장치들은 적어도 하나의 프로세서, 메모리 장치, 통신 장치 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 지정된 장소에 하드웨어와 결합되어 실행되는 프로그램이 저장된다. 하드웨어는 본 발명의 방법을 실행할 수 있는 구성과 성능을 가진다. 프로그램은 도면들을 참고로 설명한 본 발명의 동작 방법을 구현한 명령어(instructions)를 포함하고, 프로세서와 메모리 장치 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 실행한다.

본 명세서에서 "전송 또는 제공"은 직접적인 전송 또는 제공하는 것 뿐만 아니라 다른 장치를 통해 또는 우회 경로를 이용하여 간접적으로 전송 또는 제공도 포함할 수 있다.

본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.

본 명세서에서 도면에 관계없이 동일한 도면번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는" 은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어들은 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 명세서에서 도면을 참고하여 설명한 흐름도에서, 동작 순서는 변경될 수 있고, 여러 동작들이 병합되거나, 어느 동작이 분할될 수 있고, 특정 동작은 수행되지 않을 수 있다.

도 1은 한 실시예에 따른 기지국 설치 위치 결정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1을 참고하면, 기지국 설치 위치 결정 장치(이하, '위치 결정 장치'로 통칭함)(100)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 컴퓨팅 장치로서, 본 개시에서 설명하는 최적화된 기지국 설치 위치를 결정하는 동작을 위한 컴퓨터 프로그램을 탑재하고, 컴퓨터 프로그램은 프로세서에 의해 실행된다.

위치 결정 장치(100)는 기지국 신설 위치를 결정한다. 위치 결정 장치(100)는 지도 DB(110), 목표 지역 선정부(120), 지도 정보 생성부(130), BIN 설정부(140), BIN 점수 할당부(150), 경로 손실 계산부(160) 및 위치 결정부(170)를 포함할 수 있다.

지도 DB(110)는 국내 지도 화면을 구성하는 지도 이미지 데이터를 저장한다. 지도 이미지 데이터는 지도 화면에 표시할 이미지 객체, 그리고 이미지 객체의 속성 정보를 포함할 수 있다. 이미지 객체는 건물 객체와 도로 객체를 포함한다. 건물 객체의 속성 정보는 건물의 행정 주소, 건물의 높이, 건물이 위치하는 지형의 고도를 포함한다. 도로 객체의 속성 정보는 도로의 행정 주소, 도로가 위치하는 지형의 고도를 포함한다.

지도 DB(110)는 공개된 다양한 지도 정보/지형 정보, 예컨대, 국토교통부에서 제공하는 지도 DB 등을 토대로 구축될 수 있다.

목표 지역 선정부(120)는 사용자 입력에 따라 기지국을 설치할 목표 지역을 선정한다. 목표 지역 선정부(120)는 통신 사업자가 정한 복수의 기지국 설치 권역 중에서 사용자가 선택한 특정 권역을 목표 지역으로 선정할 수 있다. 목표 지역 선정부(120)는 사용자 입력에 따른 행정 주소에 대응하는 지역을 목표 지역으로 선정할 수 있다.

지도 정보 생성부(130)는 목표 지역에 대하여 지형 고도와 건물 높이를 반영한 지도 정보를 생성한다.

BIN 설정부(140)는 지도 정보 생성부(130)에 생성된 목표 지역의 지도 정보 상에 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역을 생성한다. 여기서, 분할 영역은 'BIN'으로 호칭하기로 한다. 즉, BIN 설정부(140)는 목표 지역을 정해진 크기의 영역 단위로 분할하여 복수의 BIN을 생성한다.

BIN 점수 할당부(150)는 복수의 BIN에 정해진 조건에 따른 차등적인 점수를 할당한다.

BIN 점수 할당부(150)는 각 BIN에 위치하는 건물들의 높이 중에서 최상위 건물 높이와 지형 고도를 합한 값을 BIN 높이로 계산한다. BIN 점수 할당부(150)는 BIN에 건물이 없으면 지형 고도를 BIN 높이로 계산한다. BIN 점수 할당부(150)는 건물과 도로가 함께 있을 경우에는 건물의 높이를 BIN 높이로 계산한다.

BIN 점수 할당부(150)는 BIN 높이에 따라 복수의 BIN에 차등적으로 점수를 할당한다.

BIN 점수 할당부(150)는 복수의 BIN 중에서 소정 개수의 인접 BIN들로 둘러싸인 기준 BIN과 인접 BIN들 간의 상대적인 높이 비교에 따라 복수의 BIN에 차등적으로 점수를 할당한다. BIN 점수 할당부(150)는 복수의 BIN 중에서 임의의 기준 BIN을 둘러싼 8개의 인접 BIN들(1-Tier BIN)의 높이를 기준 BIN의 높이와 비교하여 기준 BIN의 높이보다 낮은 높이를 가지는 BIN의 개수를 카운트한다. BIN 점수 할당부(150)는 카운트한 인접 BIN들의 개수에 기초하여 기준 BIN에 차등적으로 점수를 할당한다.

BIN 점수 할당부(150)는 경로 손실 계산부(160)에 의해 복수의 BIN에 대하여 계산된 평균 경로 손실(path loss)값들에 따라 복수의 BIN에 차등적으로 점수를 할당한다.

BIN 점수 할당부(150)는 BIN 별 구축비를 반영하여 추가 점수를 복수의 BIN에 부여할 수 있다. 이때, 구축비는 BIN의 유형에 따라 설치 가능한 기지국 유형에 따라 결정된다. 따라서, BIN 점수 할당부(150)는 설치 가능한 기지국 유형에 따라 복수의 BIN에 차등적으로 추가 점수를 부여할 수 있다.

BIN 점수 할당부(150)는 각각의 BIN에 부여된 점수들을 합산하여 총 점수를 계산하고, 이를 각각의 BIN에 대한 최종 점수로 설정한다.

실시예에 따르면, BIN 점수 할당부(150)는 점수 환산시, 우선순위 파라미터에 가중치를 할당할 수 있다. 즉, BIN 높이, 인접 BIN들과의 상대적인 높이 비교, 평균 경로 손실 중에서 사전에 정해진 파라미터에 가중치를 적용하여 점수를 환산할 수 있다. 그러면, 최종 점수는 가중치가 적용된 파라미터의 점수가 크게 반영되므로, 결과적으로, 가중치가 적용되 파라미터를 우선적으로 고려하여 기지국 설치 위치를 결정할 수 있게 된다.

경로 손실 계산부(160)는 복수의 BIN 중에서 임의의 BIN으로부터 나머지 BIN들까지의 경로 손실값들의 평균값을 복수의 BIN 각각에 대하여 계산한다. 이때, 경로 손실 계산부(160)는 모든 BIN에 기지국이 설치되었다고 가정하고 경로 손실을 계산한다. 이때, 경로 손실은 기지국이 설치된 건물의 탑층에서 단말이 위치하는 건물의 바닥층까지의 거리에 대한 함수를 통해 계산된다. 이때, 경로 손실 계산부(160)는 하나의 BIN에 하나의 건물이 있다고 가정한다.

실시예에 따르면, 경로 손실 계산부(160)는 복수의 BIN을 가상 공간(예, 3차원) 상에서 BIN의 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하면은 BIN의 크기로 설정된 다면체 형상의 건물들로 가상화 할 수 있다.

경로 손실 계산부(160)는 가상화 한 건물들 간의 거리를 경로 손실 모델에 적용하여 복수의 BIN에 대한 각각의 경로 손실값을 산출할 수 있다.

경로 손실 계산부(160)는 기지국 후보지와 수신점 간의 경로 손실을 계산한다. 이때, 기지국 후보지는 BIN의 유형에 상관없이 BIN의 상면 중점에 기지국을 설치한다고 가정한다. 수신점의 경우, BIN 유형이 건물일 경우, 건물 내부 바닥면의 중점에 있다고 가정한다. 즉, 수신점의 건물 높이는 고려하지 않고 지형 고도만 반영하여 경로 손실이 계산된다. 또한, BIN 유형이 도로일 경우, 어차피 건물이 존재하지 않으므로, 지형 고도만 반영하여 수신점이 건물 내부 바닥면의 중점에 있다고 가정하여 경로 손실이 계산된다.

위치 결정부(170)는 복수의 BIN 중에서 상대적으로 높은 점수를 부여받은 BIN을 기지국의 신설 위치로 결정할 수 있다.

이때, 위치 결정부(170)는 최상위 점수를 부여한 BIN을 후보 지역으로 결정하고, 후보 위치로 결정한 BIN으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 BIN들의 경로 손실들이 정해진 임계치를 충족하면, 후보 위치를 기지국의 설치 위치로 결정할 수 있다.

위치 결정부(170)는 후보 위치로 결정한 BIN으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 BIN들 중에서 경로 손실값이 정해진 임계치를 충족하지 않는 BIN이 적어도 하나라도 있으면, 다음으로 높은 점수를 부여한 BIN을 후보 위치로 결정한다. 위치 결정부(170)는 후보 위치로 결정된 BIN으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 BIN들의 경로 손실값이 모두 임계치를 충족할 때까지 BIN 점수가 높은 순서대로 후보 위치를 결정하기를 반복한다.

도 2는 실시예에 따른 기지국 설치 위치를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 실시예에 따른 기지국을 설치할 목표 지역을 지형 고도 정보와 건물 정보가 반영된 지도로 나타낸 예시도이고, 도 4는 실시예에 따른 BIN 높이에 따른 점수화의 예시도이고, 도 5는 실시예에 따른 8개 1-tier BIN에 의해 둘러싸인 기준 BIN을 나타낸 예시도이고, 도 6은 실시예에 따른 기준 BIN과 8개 1-tier BIN 간의 BIN 높이 비교에 따른 점수화의 예시도이고, 도 7은 실시예에 따른 BIN의 점수화 예시도이고, 도 8은 실시예에 따른 후보 BIN에서 반경 300m 이내의 BIN들과 반경 300m 바깥의 BIN들을 나타낸 예시도이다.

이때, 도 1의 구성 요소들과 연계하여 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 목표 지역 선정부(120)는 기지국을 설치할 목표 지역을 선정한다(S101). 목표 지역은 최적 무선망 파라미터를 도출할 기지국 설치 지역에 해당한다. S101에서 목표 지역 선정부(120)는 지도 화면을 사용자 단말(도시하지 않음)에게 제공하고, 제공한 지도 화면 상에서 사용자 단말(도시하지 않음)이 선택한 지역을 목표 지역으로 선정할 수 있다. 또는, S101에서 목표 지역 선정부(120)는 사용자 단말(도시하지 않음)로부터 입력받은 행정 주소(예, 서울시 강남구 테헤란로)에 해당하는 목표 지역을 지도 화면으로 생성하여 출력할 수 있다. 이때, 지도 화면은 행정 경계 지도나 쉐이프 파일(shapefile) 등 벡터 지도일 수 있다.

지도 정보 생성부(130)는 S101에서 선정된 목표 지역의 지형 고도 정보와 건물 높이 정보를 반영한 지도 정보를 생성한다(S102). 지형 고도 정보와 건물 높이 정보는 국토교통부에서 제공하는 정보가 활용될 수 있다.

S102에 생성하는 지도 정보는 S101의 지도 화면과 달리 목표 지역을 건물 이미지 객체(B)와 도로 이미지 객체(R)로 간략화 하여 나타낸 것으로서, 도 3과 같을 수 있다. 도 3을 참조하면, 지도 정보는 목표 지역을 건물 이미지 객체(B)들과 도로 이미지 객체(R)들로 나타낸 지적편집도일 수 있다.

S102에서, 지도 정보 생성부(130)는 지도 DB(110)에서 획득한 목표 지역의 지도 이미지 데이터와 공지된 QGIS 프로그램을 이용하여 도 3과 같은 지도 정보를 생성할 수 있다.

S102에서, 지도 정보 생성부(130)는 지도 정보 생성부(130)는 목표 지역의 행정 주소에 기초하여 지도 DB(110)로부터 목표 지역의 지도 이미지 데이터, 즉, 건물 이미지 객체와 도로 이미지 객체를 획득하고, 획득한 건물 이미지 객체와 도로 이미지 객체를 포함하는 지도 정보를 생성할 수 있다.

여기서, 지도 DB(110)는 국토교통부에서 제공하는 건물 DB로부터 획득한 건물 정보를 포함할 수 있다. 건물 정보는 폴리곤(Polygon) 정보를 포함한다. 폴리곤 정보는 건물 이미지 객체(B) 또는/및 도로 이미지 객체(R)에 대응하는 속성 정보를 포함할 수 있다. 속성 정보는 객체 ID에 매칭되는 속성값들을 포함하며, 속성값들은 건물의 복수의 꼭지점 정보인 멀티 폴리곤 정보, 건물 높이, 고도값, 객체 타입(건물 또는 도로), 좌표값, 둘레(타원체, 평면체), 면적(타원체, 평면), 액션 등을 포함할 수 있다.

BIN 설정부(140)는 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 영역 단위로 분할(S103)하여 복수의 BIN을 생성한다. 하나의 BIN은 12.5[m]×12.5[m] 또는 25[m]×25[m]의 크기를 가질 수 있다. 하나의 BIN에는 여러 건물들이 존재할 수 있다.

BIN 설정부(140) 및/또는 BIN 점수 할당부(150)는 BIN에 존재하는 여러 개의 건물들 중에서 사용자가 선택한 건물에 대한 지형 고도 정보와 건물 높이 정보를 지도 DB(110) 또는 외부의 DB(예, 국토교통부 DB)로부터 획득할 수 있다.

BIN 점수 할당부(150)는 S103에서 생성한 각 BIN 별로 BIN 높이를 계산하고, 복수의 BIN에게 각 BIN 높이에 따라 차등적으로 점수를 할당한다(S104).

S104에서, BIN 점수 할당부(150)는 지형 고도 및 건물 높이를 합한 값을 BIN 높이로 계산한다. 지형 고도는 각 BIN에 대해 해수면을 기준으로 한 고도를 의미할 수 있다. 각 BIN에는 BIN 높이, 그리고 BIN 높이에 따른 점수가 할당된다.

도 4의 (a)를 참조하면, 목표 지역의 지도 정보는 복수개의 BIN으로 분할된다. 각 BIN은 BIN 식별자(예, #1, ~ #49)가 부여될 수 있다.

이때, 하나의 BIN에는 적어도 하나의 건물이 포함되거나 건물이 없을 수도 있다. 건물이 없는 BIN은 도로 유형 BIN으로서, 공원이나 도로가 포함되어 있다.

BIN 점수 할당부(150)는 임의의 BIN에 건물이 존재하면, 그 BIN의 지형 고도와 건물의 높이를 합한 값을 BIN 높이로 계산한다. 여기서, 지형 고도와 건물의 높이는 지도 DB(110)로부터 획득된다. BIN 안에 위치하는 건물 객체의 ID를 이용하여 지도 DB(110)로부터 지형 고도 값과 건물의 높이 값을 획득할 수 있다.

BIN 점수 할당부(150)는 임의의 BIN에 건물이 적어도 두개 이상 존재하면, 건물들 중에서 가장 높은 건물의 높이와 지형 고도를 합한 값을 BIN 높이로 계산한다. 이는, 기지국을 설치할 때 상대적으로 높은 건물에 설치하는 것이 서비스 반경 확보에 유리하기 때문이다.

BIN 점수 할당부(150)는 임의의 BIN에 건물이 없으면, 건물 높이가 0이므로, 지형 고도값을 BIN 높이로 계산한다. BIN 점수 할당부(150)는 BIN 안에 위치하는 도로 또는 공원의 객체 ID를 이용하여 지도 DB(110)로부터 지형 고도 값을 획득할 수 있다.

BIN 점수 할당부(150)는 표 1과 같이 BIN 높이에 따른 점수 환산 테이블을 이용하여 복수의 BIN에 각각의 점수를 할당한다(S104).

BIN 높이(=지형 고도+건물 높이)	점수
≥200	20
≥180	15
≥150	12
≥120	10
≥100	8
≥80	6
≥60	4
≥40	2
<40	0

모든 BIN의 점수는 0으로 초기화되어 있다. S104를 통해 도 4의 (B)와 같이, 각각의 BIN에는 BIN 높이에 따른 점수가 할당되게 된다. 예를 들어, BIN #1의 지형 고도가 67.45이고, 건물 높이가 15.32이면 BIN #1의 높이는 67.45+15.32=82.77 이다. 따라서, BIN #1의 높이가 80점 이상이므로, BIN #1에는 6점이 할당된다.

BIN 점수 할당부(150)는 복수의 BIN 중에서 소정 개수의 인접 BIN들로 둘러싸인 기준 BIN과 인접 BIN들 간의 상대적인 높이 비교에 따라 기준 BIN들에 차등적으로 점수를 할당한다(S105).

도 5를 참조하면, 목표 지역의 복수의 BIN을 BIN 식별자로 구분하여 나타내었는데, 기준 BIN은 8개의 1-Tier BIN들로 둘러싸인 BIN을 의미한다. 따라서, 전체 BIN들 중에서 기준 BIN들은 도 5에서 'A'로 표시하였다. 예컨대, 기준 BIN들은 도 5의 BIN #9, BIN #10, BIN #11, BIN #12, BIN #13, BIN #16, BIN #17, BIN #18, BIN #19, BIN #20, BIN #23, BIN #24, BIN #25, BIN #26, BIN #27, BIN #30, BIN #31, BIN #32, BIN #33, BIN #34, BIN #37, BIN #38, BIN #39, BIN #40, BIN #41이 해당한다. BIN 점수 할당부(150)는 기준 BIN의 1-Tier BIN들 중에서 기준 BIN 보다 낮은 BIN들의 개수에 따라 차등적으로 점수를 할당한다.

도 6의 (a)를 참조하면, 기준 BIN이 BIN #41일 경우, 1-Tier BIN들은 BIN #33, BIN #34, BIN #35, BIN #40, BIN #42, BIN #47, BIN #48, BIN #49가 된다. 도 6의 (b)와 같이, 기준 BIN(BIN #41)의 BIN 높이가 110이고, 이를 1-Tier BIN들(BIN #33, BIN #34, BIN #35, BIN #40, BIN #42, BIN #47, BIN #48, BIN #49)의 BIN 높이(45, 85, 65, 12, 185, 11, 100, 63)과 비교하면, 기준 BIN(BIN #41) 보다 낮은 높이를 가진 1-Tier BIN들의 개수는 7개이다. BIN 점수 할당부(150)는 표 2와 같은 1-Tier BIN 기준 테이블을 이용하여 기준 BIN(BIN #41)에 점수를 할당할 수 있다.

1-Tier BIN 수(기준 BIN 높이 > 1-Tier BIN 높이)	점수
8	8
7	7
6	6
5	5
4	4
3	3
2	2
1	1
0	0

도 6의 (c)를 참조하면, 표 2에 기초하여 BIN 점수 할당부(150)는 기준 BIN(BIN #41) 보다 낮은 높이를 가진 1-Tier BIN들의 개수인 7에 할당된 7점을 기준 BIN(BIN #41)에 할당한다. 이러한 방식으로 도 5에 나타낸 기준 BIN들에 점수가 할당된다.

BIN 점수 할당부(150)는 경로 손실 계산부(160)에 의해 계산된 각 BIN에 대한 경로 손실값들에 따라 차등적인 점수를 각 BIN에 할당한다(S106). 이때, 경로 손실 계산부(160)는 목표 지역의 복수의 BIN들 중에서 임의의 BIN과 나머지 BIN들 간의 경로 손실값들의 평균값을 임의의 BIN의 경로 손실값으로 계산한다.

BIN 점수 할당부(150)는 표 3과 같이 BIN의 평균 경로 손실값(Avg.Pathloss)[dB]에 따른 점수 환산 테이블을 토대로 점수를 할당할 수 있다.

평균 경로 손실값(Avg.Pathloss)[dB]	점수
40~60	20
60~80	15
80~100	10
100~120	8
120~140	6
140~160	2
160~180	0

표 3을 참조하면, pathloss값이 우수할수록, 즉, pathloss값이 낮을 수록높은 점수를 차등해서 부여하도록 설정되어 있다.

예를 들어, BIN 점수 할당부(150)는 BIN #57의 평균 경로 손실값이 78이면, 이는 표 3에서 60~80 구간에 해당하므로, 그에 대응하는 15점을 BIN #57에 할당할 수 있다.

BIN 점수 할당부(150)는 구축비를 점수에 반영하기 위해 표 4와 같이 설치 기지국의 유형에 따른 환산 점수 테이블을 토대로 각 BIN에 점수를 추가 할당한다(S107).

BIN 유형	기지국 유형	점수
도로	나대지	5
도로	전주	10
건물	옥탑	20

표 4에 따르면, 기지국의 구축비가 낮을수록, 높은 점수가 반영되어 있다. 나대지의 경우는 넓은 평야에 높은 Pole을 설치하고, Pole 상단에 기지국을 거치하는 유형이다. 전주는 전봇대에 기지국을 설치하는 유형이다. 나대지의 경우에는 땅 주인과의 협의가 필요하고, 전주의 경우에는 국토교통부와 같은 국가기관과의 협의가 필요하다. 나대지와 전주는 기지국을 설치하더라도 기지국의 접근성이 쉽지 않고 관리자의 안전에도 위험성이 있는 점을 고려하여 건물의 옥탑에 비해 상대적으로 낮은 점수가 할당되어 있다. 기지국을 건물에 설치하는 옥탑 유형도 건물주와의 협의가 필요하나 접근성이 나대지와 전주에 비해 용이하고 관리자의 안전성 관점에서도 상대적으로 유리하다. 따라서, 기지국을 건물에 설치하는 유형은 기지국을 도로에 설치하는 유형들보다 상대적으로 높은 점수가 할당된다.

BIN 점수 할당부(150)는 지도 DB(110)로부터 각 BIN의 객체 ID를 토대로 BIN의 유형을 확인할 수 있다. BIN 점수 할당부(150)는 지도 DB(110)로부터 각 BIN의 행정 주소, 객체 ID를 토대로 건물 정보의 유무를 확인할 수 있다.

BIN에 건물이 하나도 없으면, 그 BIN의 유형은 도로 유형이다. BIN에 적어도 하나의 건물이 있다면, 그 BIN의 유형은 건물 유형이다. 도로 유형의 경우, 설치 가능한 기지국 유형은 나대지와 전주일 수 있다. 이때, 전주는 전봇대를 의미하며, 도로에 전주가 설치되어 있으면 해당 BIN의 기지국 유형은 전주가 되고 전주가 없으면 나대지 유형이다. 이때, 지도 DB(110)는 객체 ID에 대응하여 도로에 전주가 설치되어 있는지 여부에 관한 정보를 포함할 수 있다.

BIN 점수 할당부(150)는 S104, S105, S106, S107을 통해 목표 지역의 각 BIN에 할당된 점수들을 모두 합산하고, 합산한 점수를 각 BIN의 최종 점수로 산출한다(S108). 이러한 점수는 해당 BIN이 기지국의 최적화된 신설 위치인지를 나타내는 지표이다.

도 7을 참조하면, BIN 점수 할당부(150)는 BIN 식별자 별로 BIN 높이에 따른 점수, 1-tier BIN수에 따른 점수, 경로 손실에 따른 점수, 기지국 유형에 따른 점수, 총 점수가 매칭된 테이블을 생성하여 BIN들의 점수를 관리할 수 있다. 예컨대, BIN #1의 경우, 기준 BIN이 아니므로, 1-tier BIN수에 따른 점수는 0으로 설정되어 있다. BIN #23의 경우, 기준 BIN이므로, 1-tier BIN수에 따른 점수가 할당되어 있다.

위치 결정부(170)는 S108에서 산출한 각 BIN의 최종 점수를 비교하여 가장 높은 점수, 즉, 최상위 점수를 가진 BIN을 기지국을 설치할 후보 위치로 결정한다(S109). 위치 결정부(170)는 도 7의 총 점수를 내림차순 정렬하고, 총 점수가 높은 순서대로 후보 위치를 선정할 수 있다.

위치 결정부(170)는 후보 위치로 결정된 BIN으로부터 반경 300m 이내에 위치하는 BIN들을 제거(S110)하고, 나머지 BIN들, 즉, 반경 300m 바깥에 위치하는 BIN들의 평균 경로 손실값들이 모두 기준값 보다 큰지 판단한다(S111).

도 8을 참조하면, 위치 결정부(170)는 후보 위치로 결정된 BIN이 BIN #23이라면, BIN #23으로부터 반경 300m 이내에 위치하는 BIN들(P1)을 제외한 나머지 BIN들의 평균 경로 손실값이 기준값 보다 큰지를 판단한다(S111).

반경 300m 이내 BIN들을 제거하는 이유는 후보 위치로 결정된 BIN과 중복되는 위치가 기지국 설치 위치로 결정됨을 피하기 위함이다. 즉, 300m내에 있는 BIN들의 경로 손실을 고려하여 근접한 거리에 기지국을 추가 배치하는 것은 효율적이지 않기 때문이다.

S111에서 반경 300m 바깥에 위치하는 BIN들의 평균 경로 손실값들이 모두 기준값 보다 크다고 판단되면, 이는 후보 위치에 기지국을 설치할 경우 목표 지역 내에 음영 지역이 없다고 판단할 수 있다. 따라서, 위치 결정부(170)는 S109에서 후보 위치로 결정된 BIN을 기지국의 설치 위치로 결정한다(S112).

반면, S111에서 반경 300m 바깥에 위치하는 BIN들의 평균 경로 손실값들 중에서 적어도 하나라도 기준값 보다 크지 않은 BIN이 있다면, 후보 위치에 기지국을 설치할 경우 목표 지역 내에 음영 지역이 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 위치 결정부(170)는 총 점수가 다음 순위로 높은 BIN을 후보 위치로 결정한다(S113). 그리고 S110 부터 다시 반복한다. 즉, 후보 위치로 결정된 BIN으로부터 반경 300m 바깥에 위치하는 BIN들의 평균 경로 손실값들이 모두 기준값을 초과할때까지 총 점수의 내림차순 순위에 따라 후보 위치의 BIN을 선택하여 S110, S111, S113을 반복한다. 반경 300m 바깥에 위치하는 BIN들의 평균 경로 손실값들이 모두 기준값을 초과하여야 목표 지역에서 음영 지역이 사라진다.

이처럼, 위치 결정 장치(100)는 도 2의 과정을 통해 목표 지역에서 기지국을 신설한 위치를 최적화할 수 있다.

도 9는 실시예에 따른 3차원 공간 상에 건물로 가상화 한 BIN의 예시도이고, 도 10은 한 실시예에 따른 평균 경로 손실(Pathloss)의 산출 예시도이고, 도 11은 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이고, 도 12는 또 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이고, 도 13은 또 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이고, 도 14는 또 다른 실시예에 따른 평균 경로 손실의 산출 예시도이고, 도 15는 실시예에 따른 측면 좌표를 산출하는 예시도이다.

도 9를 참조하면, 경로 손실 계산부(160)는 BIN을 가상 공간에서 다면체 형상의 건물로 가상화 할 수 있다. 이때, 가상 공간은 2차원 또는 3차원 표준 좌표계로 지정된다. 다면체 형상의 건물은 BIN 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하 단면(S)은 BIN 크기로 설정된다. 경로 손실 계산부(160)는 지도 DB(110)로부터 각 BIN의 객체 ID를 이용하여 폴리곤 정보를 호출하고, 폴리곤 정보 내에 꼭지점 값들을 표준 좌표계에 적합하게 환산하여 도 9와 같이 다면체 형상의 건물로 가상화 할 수 있다.

이하, 도 4의 (a)에 나타낸 복수의 BIN 중에서 BIN #1에 대한 평균 경로 손실값을 산출하는 예시에 대해 설명한다. 이때, BIN #1에 대한 평균 경로 손실값은 BIN #1으로부터 나머지 BIN들(BIN #2 ~ BIN #49)까지의 경로 손실값들의 평균값이다.

경로 손실은 거리 함수의 모델로 정의되므로, BIN들간의 경로 손실은 BIN들간의 거리를 알면 구할 수 있다. BIN들은 건물로 가상화 되었으므로, 건물들 간의 거리를 구하게 된다. 이때, 기지국은 건물의 가장 높은 층, 예컨대, 옥상에 설치된다. 경로 손실은 건물의 가장 낮은 층에서 높은 값을 가진다. 따라서, 경로 손실 계산을 위한 거리는 건물의 상면 중심 좌표에서 건물의 바닥면 중심 좌표까지를 이은 선분의 길이로 계산된다.

먼저, 도 10을 참조하면, BIN #1과 BIN #9 간의 경로 손실값을 산출하는 내용을 설명한다. 이때, BIN #1과 BIN #9는 모두 BIN 유형이 건물 유형이다. 또한, BIN #1과 BIN #9 사이에는 다른 BIN이 존재하지 않는다. 따라서, 경로 손실 모델은 건물 투과만 고려한다. 경로 손실 계산부(160)는 건물 투과를 고려하는 경로 손실 모델(이하, '건물 투과 경로 손실 모델')을 이용한다.

건물 투과 경로 손실 모델은 다양한 모델들이 사용될 수 있는데, 실시예에 따르면, 다음 수학식 1, 2, 3과 같은 경로 손실 모델들이 사용될 수 있다. 그러나, 이는 단지 경로 손실 모델의 예시로서, 이러한 모델로 국한되는 것은 아니다.

[수학식 1]

[수학식 2]

[수학식 3]

수학식 1, 2, 3은 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에 정의된 다양한 경로 손실(PL_InH-LOS, PL_InH-NLOS, PL'_InH-NLOS, Optional PL'_InH-NLOS)의 산출 수식의 예시로서, 수학식 2, 3은 다중 경로에서의 경로 손실 산출 수식을 나타낸다. 여기서, d_3D는 BIN들간의 거리가 사용된다. f_c는 설치할 기지국의 주파수가 사용된다.

경로 손실 계산부(160)는 BIN #1의 상면(S1)의 중심 좌표(P1)와 BIN #9의 바닥면(S2)의 중심 좌표(P2) 간의 거리(d1)를 건물 투과 경로 손실 모델에 적용하여 BIN #1과 BIN #9 간의 경로 손실값을 산출할 수 있다.

경로 손실 계산부(160)는 폴리곤 정보를 통해 중심 좌표, 즉, P1과 P2를 확인하고, 이를 정규화(normalization)하여 거리 계산에 이용할 수 있다.

도 11을 참조하면, 도 10의 다른 예시로서, BIN #9가 도로 유형인 경우에 해당한다.

경로 손실 계산부(160)는 BIN #1의 상면(S1)의 중심 좌표(P1)에서 BIN #9의 바닥면(S2)의 중심 좌표(P2)에 이르는 거리(d2, d3)를 경로 손실 모델에 적용하여 경로 손실값을 산출한다. 여기서, d2는 P1과 P3 사이의 거리를 나타낸다. P3는 BIN #1의 측면(S3)과 BIN #9의 상면(S4)이 교차하는 선분 상에 위치하는 교점 좌표이다. d3는 P3와 P2 사이의 거리를 나타낸다. d2는 건물 내부를 통과하므로, 경로 손실 계산부(160)는 d2를 건물 투과 경로 손실 모델에 적용하여 경로 손실값(v1)을 계산한다. 또한, BIN #9는 도로 유형이므로 d3는 건물 내부가 아닌 외부 공간을 통과한다. 따라서, 경로 손실 계산부(160)는 d3를 자유 공간(free space)에서의 경로 손실 모델에 적용하여 경로 손실값(v2)을 계산한다. 여기서, 자유 공간 경로 손실 모델은 수학식 4와 같이 정의될 수 있으나, 이는 설명을 위한 예시이므로, 이에 국한되지 않는다.

[수학식 4]

여기서, K는 자유 공간 경로 손실 계수로서, 안테나 이득 등 각종 전파 환경을 고려하여 결정되고, λ는 설치할 기지국의 파장에 해당한다. d는 BIN들 간의 거리를 말한다.

경로 손실 계산부(160)는 경로 손실값(v1)과 경로 손실값(v2)을 합한 값을 BIN #1에서 BIN #9 까지의 경로 손실값으로 산출한다.

도 12를 참조하면, BIN #1에서 BIN #17 까지의 경로 손실값을 계산하는 과정을 설명하는 예시도이다. 이때, BIN #1과 BIN #17 사이에는 BIN #9가 존재한다. 또한, BIN #1, BIN #9, BIN #17는 모두 건물 유형인 경우에 해당한다.

경로 손실 계산부(160)는 BIN #1의 상면(S1)의 중심 좌표(P1)에서 BIN #17의 바닥면(S5)의 중심 좌표(P4)까지의 거리(d4, d5, d6, d7, d8)를 경로 손실 모델에 적용하여 BIN #1에서 BIN #17 까지의 경로 손실값을 계산한다.

d4는 BIN #1의 상면(S1)에서 BIN #1의 측면(S3)까지의 거리로서, P1과 P5 간의 거리에 해당한다. d5는 BIN #1의 측면(S3)에서 BIN #9의 상면(S4)까지의 거리(P5와 P6간의 거리)를 나타낸다. d6는 BIN #9의 상면(S4)에서 BIN #9의 측면(S6)까지의 거리(P6과 P7간의 거리)를 나타낸다. d7는 BIN #9의 측면(S6)에서 BIN #17의 상면(S7)까지의 거리(P7과 P8간의 거리)를 나타낸다. d8는 BIN #17의 상면(S7)에서 BIN #17의 바닥면(S5)까지의 거리(P8과 P4간의 거리)를 나타낸다.

이때, d4, d6, d8는 건물 내부를 통과하므로, 경로 손실 계산부(160)는 d4, d6, d8를 건물 투과 경로 손실 모델에 각각 적용하여 경로 손실값들(V3)을 계산한다. d5, d7은 건물 외부를 통과하므로, 경로 손실 계산부(160)는 d5, d7를 자유 공간 경로 손실 모델에 각각 적용하여 경로 손실값들(V4)을 계산한다. 경로 손실 계산부(160)는 경로 손실값들(V3)과 경로 손실값들(V4)을 합산한 값을 BIN #1에서 BIN #17 까지의 경로 손실값으로 계산한다.

도 13을 참조하면, 도 12의 다른 예시로서, BIN #1, BIN #9는 건물 유형이고 BIN #17는 도로 유형인 경우에 해당한다.

경로 손실 계산부(160)는 BIN #1의 상면(S1)의 중심 좌표(P1)에서 BIN #17의 바닥면(S5)의 중심 좌표(P4)까지의 거리(d4, d5, d6, d9)를 경로 손실 모델에 적용하여 BIN #1에서 BIN #17 까지의 경로 손실값을 계산한다.

이때, d9는 BIN #9의 측면(S6)에서 BIN #17의 바닥면(S5)까지의 거리(P7과 P4까지의 거리)를 나타낸다.

d4, d6은 건물 내부를 통과하므로, 경로 손실 계산부(160)는 d4, d6을 건물 투과 경로 손실 모델에 각각 적용하여 경로 손실값들(V5)을 계산한다. d5, d9는 건물 외부를 통과하므로, 경로 손실 계산부(160)는 d5, d9를 자유 공간 경로 손실 모델에 각각 적용하여 경로 손실값들(V6)을 계산한다. 경로 손실 계산부(160)는 경로 손실값들(V5)과 경로 손실값들(V6)을 합산한 값을 BIN #1에서 BIN #17 까지의 경로 손실값으로 계산한다.

도 14를 참조하면, 도 12의 다른 예시로서, BIN #9의 높이가 BIN #1 및 BIN #17보다 낮은 경우에 해당한다.

경로 손실 계산부(160)는 BIN #1의 상면(S1)의 중심 좌표(P1)에서 BIN #17의 바닥면(S5)의 중심 좌표(P4)까지의 거리(d4, d10, d11)를 경로 손실 모델에 적용하여 BIN #1에서 BIN #17 까지의 경로 손실값을 계산한다.

d10은 P5와 P9 사이의 거리를 나타낸다. P9는 BIN #9의 상면(S4)과 BIN #17의 측면(S8)이 교차하는 선분 상에 위치하는 교점 좌표이다. d11은 P9에서 P4까지의 거리를 나타낸다.

이때, d4, d11은 건물 내부를 통과하므로, 경로 손실 계산부(160)는 d4, d11을 건물 투과 경로 손실 모델에 각각 적용하여 경로 손실값들(V7)을 계산한다. d10은 건물 외부를 통과하므로, 경로 손실 계산부(160)는 d10을 자유 공간 경로 손실 모델에 적용하여 경로 손실값(V8)을 계산한다. 경로 손실 계산부(160)는 경로 손실값들(V7)과 경로 손실값(V8)을 합산한 값을 BIN #1에서 BIN #17 까지의 경로 손실값으로 계산한다. 이상 설명한 도 11 ~ 도 14에서 거리 계산에 사용되는 좌표들(P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9)는 각 면(S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9)에 대한 중심 좌표가 사용될 수 있다.

이때, 상면(S1, S4, S7)과 바닥면(S2, S5)의 좌표(P1, P2, P4, P6, P8 )는 건물의 꼭지점 좌표를 통해 산출된 중심 좌표가 사용될 수 있다.

또한, 측면(S3, S6, S8)의 교점 좌표(P3, P5, P7, P9)는 교점면의 중심 좌표가 사용될 수 있다. 이때, 교점면의 중심 좌표는 건물의 꼭지점 좌표, 건물의 높이를 통해 산출될 수 있으며, 이를 설명하면, 도 15와 같다.

도 15를 참조하면, 도 11에서 P3를 산출하는 예시를 나타낸다.

BIN #1의 꼭지점 좌표들을 b1, b2, b3, b4라 하고, h1은 BIN #1의 높이이고 h2는 BIN #9의 높이이다. P3는 BIN #1의 측면과 BIN #9의 상면이 교차하는 선분 상의 중심 좌표가 사용될 수 있다. 이때, 교차 선분 상의 중심 좌표는 b5와 b6의 좌표를 토대로 산출될 수 있다. b5는 b1, b3, h2를 토대로 산출될 수 있고, b6은 b2, b4, h2를 토대로 산출될 수 있다.

또한, 다른 실시예에 따르면, 가상화된 건물들은 가상 공간에서의 좌표값들에 매핑된다. 따라서, 가상 공간에서 각 건물들의 상면 중심과 바닥면 중심을 이는 선분이 각 면에서 만나는 교점은 가상 공산에 매핑된 좌표를 통해 확인이 가능하다. 이는 표준 좌표계로 가상화된 공간에서 건물들을 표현하는 프로그램을 통해 달성될 수 있다.

한편, 도 16은 한 실시예에 따른 컴퓨팅 장치의 구성도이다.

도 16을 참고하면, 도 1 ~ 도 15에서 설명한 위치 결정 장치(100)는 적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 컴퓨팅 장치(200)일 수 있다.

컴퓨팅 장치(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 프로세서(210)에 의하여 수행되는 프로그램을 로드하는 메모리(220), 프로그램 및 각종 데이터를 저장하는 스토리지(230), 통신 인터페이스(240), 입력 인터페이스(250) 및 디스플레이 장치(260) 그리고 이들을 연결하는 버스(270)를 포함할 수 있다. 이외에도, 컴퓨팅 장치(200)는 다양한 구성 요소가 더 포함될 수 있다. 프로그램은 메모리(220)에 로드될 때 프로세서(210)로 하여금 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작을 수행하도록 하는 명령어들(instruction)을 포함할 수 있다. 즉, 프로세서(210)는 명령어들을 실행함으로써, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 방법/동작들을 수행할 수 있다. 명령어는 기능을 기준으로 묶인 일련의 컴퓨터 판독가능 명령어들로써 컴퓨터 프로그램의 구성 요소이자 프로세서에 의해 실행되는 것을 가리킨다.

프로세서(210)는 컴퓨팅 장치(200)의 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(210)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 또는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작을 실행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다.

메모리(220)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장한다. 메모리(220)는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방법/동작을 실행하기 위하여 스토리지(230)로부터 하나 이상의 프로그램을 로드할 수 있다. 메모리(220)는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리로 구현될 수 있을 것이나, 본 개시의 기술적 범위는 이에 한정되지 않는다.

스토리지(230)는 프로그램을 비임시적으로 저장할 수 있다. 스토리지(230)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함하여 구성될 수 있다.

통신 인터페이스(240)는 컴퓨팅 장치(200)의 유무선 통신을 지원한다. 이를 위해, 통신 인터페이스(240)는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

버스(290)는 컴퓨팅 장치(200)의 구성 요소 간 통신 기능을 제공한 다. 버스(290)는 주소 버스(Address Bus), 데이터 버스(Data Bus) 및 제어 버스(Control Bus) 등 다양한 형태의 버스로 구현될 수 있다.

이상에서 설명한 본 개시의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 개시의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 기지국 설치 위치 결정 장치의 동작 방법으로서,
기지국을 설치할 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할하는 단계, 그리고
지형 고도 또는 분할 영역에 위치하는 건물의 높이에 따라 결정되는 상기 분할 영역의 높이, 상기 복수의 분할 영역 중에서 소정 개수의 인접 분할 영역들로 둘러싸인 분할 영역과 상기 인접 분할 영역들 간의 상대적인 높이 비교, 그리고 분할 영역의 경로 손실(path loss) 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 복수의 분할 영역 중에서 하나의 분할 영역을 선택하고 선택한 분할 영역을 상기 기지국을 설치할 위치로 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에서,
상기 결정하는 단계는,
상기 분할 영역의 높이, 상기 상대적인 높이 비교 그리고 상기 경로 손실 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적으로 점수를 부여하는 단계,
최상위 점수를 부여한 분할 영역을 후보 위치로 결정하는 단계, 그리고
상기 후보 위치로 결정한 분할 영역으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 분할 영역들의 경로 손실들이 정해진 임계치를 충족하면, 상기 후보 위치를 기지국의 설치 위치로 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
제2항에서,
상기 부여하는 단계와 상기 후보 위치로 결정하는 단계 사이에,
분할 영역의 유형에 따라 설치 가능한 기지국 유형에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적으로 추가 점수를 부여하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제2항에서,
상기 후보 위치로 결정하는 단계와 상기 설치 위치로 결정하는 단계 사이에,
상기 바깥에 위치하는 분할 영역들 중에서 상기 정해진 임계치를 충족하지 않는 분할 영역이 적어도 하나라도 있으면, 상기 후보 위치의 분할 영역에 부여된 점수 다음으로 높은 점수를 부여한 분할 영역을 후보 위치로 결정하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제2항에서,
상기 점수를 부여하는 단계 이전에,
분할 영역에 위치하는 건물들의 높이 중에서 최상위 건물 높이와 분할 영역의 지형 고도를 합한 값 또는 분할 영역에 건물이 없으면 지형 고도를 분할 영역의 높이로 선정하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제5항에서,
상기 점수를 부여하는 단계 이전에,
상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 기준 분할 영역을 둘러싼 8개의 인접 분할 영역의 높이를 상기 기준 분할 영역의 높이와 비교하여 상기 기준 분할 영역의 높이보다 낮은 높이의 분할 영역의 개수를 카운트하는 단계를 더 포함하고,
상기 점수를 부여하는 단계는,
상기 카운트한 개수에 기초하여 복수의 분할 영역 중에서 기준 분할 영역으로 선정된 분할 영역들에 차등적으로 점수를 부여하는, 방법.
제2항에서,
상기 점수를 부여하는 단계 이전에,
상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 분할 영역으로부터 나머지 분할 영역들까지의 경로 손실값 들의 평균 경로 손실값을 상기 복수의 분할 영역 각각에 대하여 계산하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제7항에서,
상기 계산하는 단계는,
상기 복수의 분할 영역을 3차원 가상 공간 상에서 분할 영역의 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하면은 분할 영역의 크기로 설정된 다면체 형상의 건물들로 가상화 하는 단계,
상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 제1 분할 영역에 대응하는 제1 건물의 상면으로부터 경로 손실 측정 대상인 적어도 하나의 제2 분할 영역에 대응하는 제2 건물의 바닥면까지의 거리를 경로 손실 모델에 적용하여 상기 제1 분할 영역에서 상기 적어도 하나의 상기 제2 분할 영역까지의 경로 손실값들을 계산하는 단계, 그리고
상기 계산한 경로 손실값들의 평균값을 상기 제1 분할 영역의 경로 손실값으로 산출하는 단계
를 포함하는, 방법.
적어도 하나의 프로세서에 의해 동작하는 기지국 설치 위치 결정 장치의 동작 방법으로서,
기지국을 설치할 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할하는 단계,
지형 고도 또는 분할 영역에 위치하는 건물의 높이에 따라 결정되는 분할 영역의 높이에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적인 점수를 부여하는 단계,
상기 복수의 분할 영역 중에서 임의의 기준 분할 영역을 둘러싼 8개의 인접 분할 영역의 높이를 상기 기준 분할 영역의 높이와 비교하여 상기 기준 분할 영역의 높이보다 낮은 높이의 분할 영역의 개수를 카운트하고, 카운트한 개수에 따른 차등적인 점수를 상기 복수의 분할 영역 중에서 기준 분할 영역들에 부여하는 단계, 그리고
상기 복수의 분할 영역에 부여된 점수들을 합산하고, 합산한 총 점수가 최상위인 분할 영역을 기지국의 설치 위치로 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
제9항에서,
상기 결정하는 단계 이전에,
상기 복수의 분할 영역을 3차원 가상 공간 상에서 분할 영역의 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하면은 분할 영역의 크기로 설정된 다면체 형상의 건물들로 가상화 하고, 가상화 한 건물들 간의 거리를 건물 투과율을 고려한 경로 손실 모델 및 자유 공간에서의 경로 손실 모델에 적용하여 상기 복수의 분할 영역에 대한 경로 손실들을 산출하는 단계, 그리고
산출한 경로 손실들에 기초하여 차등적인 점수를 상기 복수의 분할 영역에 부여하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제10항에서,
상기 결정하는 단계 이전에,
분할 영역의 유형에 따라 설치 가능한 기지국 유형에 기초하여 상기 복수의 분할 영역에 차등적으로 추가 점수를 부여하는 단계
를 더 포함하는, 방법.
제9항에서,
상기 결정하는 단계는,
상기 합산한 총 점수가 최상위인 분할 영역을 후보 위치로 선정하는 단계, 그리고
상기 후보 위치로 결정한 분할 영역으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 분할 영역들의 경로 손실들이 정해진 임계치를 충족하면, 상기 후보 위치를 기지국의 설치 위치로 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
기지국을 설치할 목표 지역을 정해진 크기를 가지는 복수의 분할 영역으로 분할하는 분할 영역 설정부,
지형 고도 또는 분할 영역에 위치하는 건물의 높이에 따라 결정되는 상기 분할 영역의 높이, 상기 복수의 분할 영역 중에서 소정 개수의 인접 분할 영역들로 둘러싸인 분할 영역과 상기 인접 분할 영역들 간의 상대적인 높이 비교, 그리고 분할 영역의 경로 손실(path loss) 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 복수의 분할 영역에 차등적인 점수를 부여하는 점수 할당부, 그리고
상기 복수의 분할 영역 중에서 상대적으로 높은 점수를 부여받은 분할 영역에 상기 기지국을 설치하기로 결정하는 위치 결정부
를 포함하는, 기지국 설치 위치 결정 장치
제13항에서,
상기 위치 결정부는,
상기 점수가 가장 높은 분할 영역을 후보 위치로 결정하고,
상기 후보 위치로 결정한 분할 영역으로부터 정해진 반경의 바깥에 위치하는 분할 영역들의 경로 손실들이 정해진 임계치를 충족하면, 상기 후보 위치를 기지국의 설치 위치로 결정하며,
상기 정해진 임계치를 충족하지 않으면, 다음으로 점수가 높은 분할 영역을 후보 위치로 결정하여 상기 임계치의 충족 여부를 판단하기를 반복하는, 기지국 설치 위치 결정 장치.
제14항에서,
상기 복수의 분할 영역을 3차원 가상 공간 상에서 분할 영역의 높이가 건물 높이로 설정되고 건물의 상하면은 분할 영역의 크기로 설정된 다면체 형상의 건물들로 가상화 하고, 가상화 한 건물들 간의 거리를 경로 손실 모델에 적용하여 상기 복수의 분할 영역에 대한 각각의 경로 손실값을 산출하는 경로 손실 계산부를 더 포함하고,
상기 경로 손실 계산부는,
제1 분할 영역을 가상화 한 제1 건물과 제2 분할 영역을 가상화 한 제2 건물 사이에 적어도 하나의 제3 분할 영역을 가상화한 건물이 있을 경우, 건물들 간의 거리를 건물 투과율을 고려한 경로 손실 모델 및 자유 공간에서의 경로 손실 모델에 각각 적용하여 산출한 경로 손실값들을 합산하여 상기 제1 분할 영역의 경로 손실값을 산출하고,
상기 제1 건물과 상기 제2 건물 사이에 상기 적어도 하나의 제3 건물이 없는 경우, 건물들 간의 거리를 건물 투과율을 고려한 경로 손실 모델에 적용하여 상기 제1 분할 영역의 경로 손실값을 산출하는, 기지국 설치 위치 결정 장치.