KR20240058650A - 망 정보 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치가 수행하는 망 정보 처리 방법은, 상공망용 기지국이 상공망 서비스를 제공해야 하는 셀 커버리지에 대한 정보를 획득하는 단계와, 상기 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 상기 셀 커버리지에 대한 정보에 기초하여 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업(tilt-up) 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

망 정보 처리 장치 및 방법{method and apparatus for processing network information}

본 발명은 망 정보를 처리하는 장치와 이 장치가 망 정보를 처리하는 방법에 관한 것이다.

최근 선진국들을 중심으로 도심항공교통(urban air mobility, UAM)에 대한 관심이 높아지고 있고, 우리나라 또한 한국형 도심항공교통에 대해 종합실증을 수행한 바 있고 그 상용화를 앞둔 시점에 있다.

한국형 도심항공교통의 기술 로드맵에 따르면 UAM 비행체의 운항 고도는 300 미터 내지 600 미터 정도이고, 최대 운항 속도는 320km/h 정도로 기대되며, 정해진 운항 경로를 따라 운용될 것으로 예상된다.

UAM 비행체의 운항 경로에는 UAM 비행체에 데이터 송수신 서비스를 지원하기 위해 상공망이 운용될 예정이며, 상공망용 기지국은 일정 범위의 서비스 셀에 대한 통신을 담당함으로써, UAM 비행체들이 상공망용 기지국들에 의해 제공되는 상공망의 서비스 커버리지 내에서 통신을 수행할 수 있다. 이러한 상공망용 기지국은 서비스 셀 내에 운항 중인 복수의 비행체를 대상으로 하여 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 해당 비행체들에 탑재된 상공망용 통신 장치와 상호간의 무선 통신을 수행한다.

한편, 상공망은 3GPP 4G/5G 등의 일반적인 지상의 이동통신망과 달리 UAM 비행체의 운항 경로가 있는 고도에 대하여 통신 서비스를 제공하면 되기 때문에 기지국의 운용 환경 측면에서 지상망과 비교할 때에 많은 차이가 있다.

따라서, UAM 비행체 등과 같이 상공에서 운영되는 비행체나 이러한 비행체에 탑재된 비행체용 통신 장치를 대상으로 상공망 서비스를 제공하기 위해서는 상공망의 운용 환경에 맞는 새로운 기술이 요구되는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-2232183호, 등록일자 2021년 03월 19일.

실시예에 따르면, 상공망의 운용 환경에 맞게 상공망용 기지국의 셀 커버리지를 구축할 수 있도록 하는 망 정보 처리 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

제 1 관점에 따른 망 정보 처리 장치가 수행하는 망 정보 처리 방법은, 상공망용 기지국이 상공망 서비스를 제공해야 하는 셀 커버리지에 대한 정보를 획득하는 단계와, 상기 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 상기 셀 커버리지에 대한 정보에 기초하여 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업(tilt-up) 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정하는 단계를 포함한다.

제 2 관점에 따른 망 정보 처리 장치는, 상공망용 기지국이 상공망 서비스를 제공해야 하는 셀 커버리지에 대한 정보를 획득하는 정보 획득부와, 상기 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 상기 셀 커버리지에 대한 정보에 기초하여 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정하는 프로세서부를 포함한다.

제 3 관점에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 기록매체는, 상기 컴퓨터 프로그램이, 상기 망 처리 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함한다.

실시예에 따르면, 상공망의 운용 환경을 고려한 망 정보 처리를 통해 상공망용 기지국의 셀 커버리지를 구축할 수 있도록 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정해 준다. 예를 들어, 상공망 서비스를 위해 설치할 상공망용 기지국의 개수 및 위치가 고정되면, 상공망용 기지국의 셀 커버리지 구축을 위한 안테나 틸트업 각도를 결정하고, 신호 빔의 넓이와 개수를 조절할 수 있다. 반대로 신호 빔의 넓이를 고정할 경우 상공망용 기지국의 개수와 위치, 안테나 틸트업 각도를 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치가 탑재되거나 연동할 수 있는 기지국을 포함하여 구성되는 상공망을 포함하는 UAM 운용 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 망 정보 처리 장치가 수행하는 망 정보 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 안테나 틸트업 각도에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 안테나 틸트업 각도와 비행체와의 거리 변화에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 안테나 틸트업 각도에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 신호 빔의 개수에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 비행체의 위치에 따라 기지국의 틸트업 각도 범위를 나타낸 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

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 있음을 의미한다.

또한, 명세서에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA나 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, 마이크로 코드, 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.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치가 탑재되거나 연동할 수 있는 기지국을 포함하여 구성되는 상공망을 포함하는 UAM 운용 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, UAM 운용 시스템(100)은 복수의 UAM 비행체(111, 112, 113), 기지국(120), 서버(130) 및 UATM(140)(unmanned aircraft system traffic management)을 포함할 수 있다.

복수의 UAM 비행체(111, 112, 113)는 UATM(140) 내의 PSU(provider of service for UAM)에 기 설정된 운항 경로 정보에 따른 운항 경로를 따라 운용되고, 기지국(120) 및 서버(130)에 의해 무선 통신이 지원되는 환경하에 기지국(120)에 의한 셀 커버리지 내에서 상공망(101)을 이용할 수 있다. 예를 들어, UAM 비행체(111, 112, 113)에는 기지국(120)과의 무선 통신을 위한 비행체용 통신 장치(도시 생략됨)가 탑재될 수 있다. 이러한 비행체용 통신 장치(도시 생략됨)는 3GPP 4G/5G 등의 일반적인 지상 이동통신망에서의 이동통신 단말에 대응한다고 할 수 있다. 도 1에는 3개의 UAM 비행체(111, 112, 113)를 도시하였으나 이는 일 예를 나타낸 것으로서 UAM 비행체의 수는 얼마든지 변경될 수 있다.

기지국(120)은 복수의 UAM 비행체(111, 112, 113) 중 자신의 서비스 셀 내에 위치하는 UAM 비행체에 대해 상공망(101)을 통한 이동통신 서비스를 제공한다. 이러한 기지국(120)은 본 발명의 일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치(도 2의 도면부호 200)이 탑재되거나 별도로 구현된 망 정보 처리 장치(도 2의 도면부호 200)와 연동해 셀 커버리지를 구축할 수 있다. 도 1에는 하나의 기지국(120)을 예시적으로 도시하였지만 상공망(101)은 복수의 기지국(120)이 각각 제공하는 서비스 셀의 집합에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 기지국(120)은 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 경로를 따라 진행 방향으로 배치된 복수의 상공망 셀 중 적어도 하나의 셀을 각각 서비스 셀로서 제공할 수 있다.

서버(130)는 UATM(140)에 기 설정된 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 경로 정보에 기초하여 복수의 UAM 비행체(111, 112, 113)에 대해 이동통신을 제공하는 상공망 셀들에 대한 정보를 기지국(120)을 통해 UAM 비행체(111, 112, 113)에 전달할 수 있다. 예를 들어, 상공망(101)이 3GPP 4G/5G로 구현된 경우에 서버(130)는 MME(mobility management entity)이거나 코어 네트워크를 구성하는 다른 엔티티일 수 있다.

UATM(140) 내의 PSU는 UAM 비행체(111, 112, 113)의 출발지, 도착지, 운항 시간, 기상 환경 등의 관련 정보들에 기초하여 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 경로를 결정 및 설정할 수 있고, 이렇게 설정된 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 경로 정보를 서버(130)에 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치(200)는 정보 획득부(210), 프로세서부(220) 및 출력부(230)를 포함하고, 저장부(240)를 더 포함할 수 있다.

정보 획득부(210)는 상공망용 기지국이 상공망 서비스를 제공해야 하는 셀 커버리지에 대한 정보를 획득해 프로세서부(220)에 제공한다. 예를 들어, 셀 커버리지에 대한 정보로는 셀 영역 수평넓이 및 고도범위에 대한 정보를 포함할 수 있다.

프로세서부(220)는 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 정보 획득부(210)에 의해 획득된 셀 커버리지에 대한 정보에 기초하여 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정해 출력부(230)를 통해 출력한다. 이러한 프로세서부(220)는 해당 셀 커버리지에 대응하는 셀 영역 수평넓이 및 고도범위 내에 타깃 포인트(target point)를 설정할 수 있고, 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 설정된 타깃 포인트까지의 이격거리와 안테나 틸트업 각도를 추출할 수 있으며, 추출된 이격거리와 안테나 틸트업 각도에 기초하여 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출할 수 있다.

여기서, 프로세서부(220)는 설정된 타깃 포인트의 고도와 안테나 틸트업 각도 및 주파수 대역이 영향을 주는 패스로스(pathloss)를 이용해 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출할 수 있다. 셀 커버리지 내 상공망 이용장치의 RSRP(reference signal received power)를 패스로스와 상공망용 기지국의 전송 전력 및 신호 빔의 이득을 반영하여 계산할 수 있고, 계산된 RSRP의 값과 기 설정된 임계값의 비교 결과에 따라 신호 빔의 넓이를 확정할 수 있으며, 확정된 넓이를 가진 신호 빔이 셀 커버리지의 전체를 커버할 수 있는 신호 빔의 개수를 확정할 수 있다.

출력부(230)는 프로세서부(220)에 의한 처리 결과를 기지국(120)에 제공해 기지국(120)에 의해 상공망 서비스를 위한 셀 커버리지가 구축되게 한다. 예를 들어, 출력부(230)는 프로세서부(220)에 의한 처리 결과를 인터페이스 등을 통해 기지국(120)에 제공하거나 통신 채널을 이용해 기지국(120)으로 전송할 수 있다.

저장부(240)는 프로세서부(220)에 의한 처리 결과를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(240)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 망 처리 방법을 프로세서부(220)가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 망 정보 처리 장치가 수행하는 망 정보 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 안테나 틸트업 각도에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 안테나 틸트업 각도와 비행체와의 거리 변화에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 안테나 틸트업 각도에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 신호 빔의 개수에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 비행체의 위치에 따라 기지국의 틸트업 각도 범위를 나타낸 개념도이다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 망 정보 처리 장치(200)가 탑재되거나 연동할 수 있는 기지국(120)을 포함하여 구성되는 UAM 운용 시스템(100)에서 기지국(120)을 통해 상공망 서비스가 제공되는 과정에 대해 살펴보기로 한다.

상공망(101)은 적어도 하나 이상의 기지국(120)에 의한 셀 커버리지에 의해 구성되는데, 상공망(101)은 지상망과 달리 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 고도에 맞춘 고도 범위에 기지국(120)의 셀 커버리지를 구축해야 한다. UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 경로를 따라 상공망(101)의 셀 커버리지가 결정되면, 망 정보 처리 장치(100)의 정보 획득부(210)는 사용자 입력 또는 서버(130)로부터 셀 커버리지에 대한 정보를 획득해 망 정보 처리 장치(100)의 프로세서부(220)에 제공한다. 예를 들어, 정보 획득부(210)는 셀 영역 수평넓이 및 고도범위에 대한 정보를 획득해 프로세서부(220)에 제공할 수 있다(S310).

프로세서부(220)는 도 4에 나타낸 바와 같이 셀 커버리지에 대응하는 셀 영역 수평넓이 및 고도범위 내에 타깃 포인트를 설정할 수 있고, 기지국(120)의 위치를 기준으로 설정된 타깃 포인트까지의 이격거리와 안테나 틸트업 각도를 추출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서부(220)는 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 고도가 300m 내지 600m로 운용될 경우에 타깃 포인트의 고도는 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 고도에서 중간 고도인 높이 450m로 정할 수 있다.

기지국(120)과 타깃 포인트까지의 이격기리(d)는 기지국(120)의 안테나 틸트업 각도(θ)와 타깃 포인트의 높이(h)에 의해 수학식 1에 의해 결정된다. 실제 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 고도 등을 고려하면 타깃 포인트의 높이가 상황마다 다를 수 있지만, 동일한 높이로 비행한다고 가정할 경우에 틸트업 각도가 작을수록 기지국(120)과 타깃 포인트까지의 이격거리(d)가 길어지고 그에 따라 셀 커버리지 영역이 넓어지는 것을 알 수 있다.

[수학식 1]

도 5 및 도 6은 기지국(120)의 안테나 틸트업 각도(θ) 및 기지국(120)과 타깃 포인트까지의 이격거리(d)의 변화에 의해 기지국(120)의 신호가 전송되는 범위를 어떻게 달라지는가를 나타내는 것이다. 동일 빔을 사용하여 UAM 비행체(111, 112, 113)가 운항하는 경로에 기지국(120)을 구축할 경우 안테나 틸트업 각도가 작을수록 해당 빔이 커버하는 영역이 커지는 것을 확인할 수 있다. 도 6에서와 같이 안테나 틸트업 각도(θ₁)의 셀 커버리지(501)가 안테나 틸트업 각도(θ₂)의 셀 커버리지(502)보다 더 넓은 것을 확인할 수 있다.

특정 빔과 안테나 틸트업 각도에 의해 결정되는 셀 커버리지는 기지국(120)과 타깃 포인트와의 이격거리(d)와 관련이 있으며, 셀 커버리지의 넓이는 d²에 비례한다. 이를 통해 UAM 비행체(111, 112, 113)의 운항 고도 범위 내에서의 몇 개의 기지국 국소를 이용해 상공망(101)을 구축할지를 계산할 수 있다. 예를 들어, 상공망(101)을 구축해야 하는 전체 길이를 평균적인 상공망 기지국의 안테나 틸트업 각도 따른 영역으로 나누면 예측 가능하다.

기지국(120)의 안테나 틸트업 각도를 결정할 때 앞서 언급한 단순 거리 외에도 추가적으로 고려할 사항이 있다. 먼저 틸트업 한 상공망 기지국(120)이 지상망 기지국에 미치는 간섭 영향이다.

일반적으로 틸트업 각도가 낮을수록 지상으로의 간섭의 영향이 더 넓다. 하지만, 지상망의 이동통신단말에게 끼치는 간섭의 영향을 정확히 판단하기 위해서는 지상망의 신호 세기와의 비교가 필요하다. 예를 들면 이동통신단말에게 미치는 간섭의 영향이 약하더라도 지상망의 신호 세기 역시 약하면 통신에 문제가 될 수 있고 간섭의 영향이 크더라도 지상망의 신호 세기 역시 세면 통신의 문제를 거의 일으키지 않을 수 있다. 이를 토대로 지상망의 신호 세기와 간섭 신호의 세기를 비교하여 상공망 안테나의 틸트업 각도를 일정 이하로 낮출 수 없도록 할 수 있다.

또 다른 고려 사항은 기지국과의 정해진 거리에 따라 틸트업 각도를 변경하다 보면 SINR 측면에서 효율이 떨어지는 구간이 발생할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 틸트업 각도가 증가하면 SINR 분포가 좋아지다가 일정 범위에서는 오히려 떨어지고 이후 다시 좋아지는 형태를 보인다. 그 이유는 틸트업 각도가 낮은 값으로부터 점점 높아질수록 d가 짧아지면서 패스로스(pathloss)가 작아져 신호 세기도 커지지만 인접한 셀에서의 간섭의 영향 역시 커지기 때문이다. 따라서 신호와 간섭의 비로 표현되는 SINR 분포는 작은 각도에서 점점 커질수록 SINR 커지다가 (각도가 커질수록 신호 세기가 증가하는 속도가 간섭의 세기가 증가하는 속도보다 더 빠름) 일정 값 이상이 되면 각도가 증가하여도 오히려 작아지게 된다 (일정 각도 이상에서는 각도가 커질수록 간섭의 세기가 증가하는 속도가 신호 세기가 증가하는 속도보다 더 빠름). 반면 틸트업 각도가 충분히 커지면 각 셀의 신호가 인접한 셀로 넘어가지 않기 때문에 간섭의 영향은 거의 없어지고 SINR 분포는 좋아진다. 이를 통해 셀 거리에 따라 SINR 분포를 고려하였을 때 사용하지 못하는 틸트업 각도를 설정할 수 있다.

도 4 내지 도 6을 통해 살펴본 바와 같이 UAM 운용 시스템은 상공망용 기지국의 안테나 틸트업 각도에 따라 타깃 포인트와의 거리와 그에 따른 셀 영역이 결정되고, 이러한 상공망 구축시 기지국의 틸트업 각도는 지상망과의 간섭 영향, SINR 분포의 악화를 계산하여 일정 틸트업 각도는 틸트업 각도 설정값에서 제외할 수 있다.

한편, 상공망(101)을 구축하는 기지국(120)이 다중 신호 빔을 사용할 경우에 하나의 셀 커버리지 내에서 각 영역에 효과적으로 빔을 나누어 사용함으로써 같은 위치에서 상공망 기지국(120)의 신호 세기가 더 세게 전송되는 이득을 얻을 수 있다. 하지만, 기지국(120)과 UAM 비행체(111, 112, 113) 간의 적정한 빔 페어를 유지하기 위해 빔 스위핑 동작, 빔 리포트 동작 및 빔 결정 동작이 추가적으로 필요하다.

따라서 기지국(120)은 추가적인 동작으로 인한 오버헤드를 감안함과 아울러 해당 동작 중 잘못된 결정으로 인한 손해를 포함해 충분한 이득을 얻을 수 있을 경우를 잘 선택해서 동작할 필요가 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 UAM 운용 시스템에서 기지국의 신호 빔의 개수에 따른 셀 커버리지를 설명하기 위한 개념도이다. 기지국 #1과 기지국 #2가 각각의 셀 영역을 하나의 빔으로 제공하는 경우와 기지국 #2가 3개의 빔으로 제공하는 경우를 나타낸다. 일반적으로 여러 빔을 사용할 때 하나의 빔을 사용하는 경우보다 커버리지가 늘어날 가능성이 높다. 즉, 기지국 #2의 경우 기지국 #1와 안테나 틸트업 각도가 같을 경우 기지국 #2의 영역만을 빔으로 나눌 수도 있지만 일반적으로 조금 더 커질 수 있음을 고려하였다. 기지국 #1의 신호도 수신 가능하나 기지국 #2의 신호 세기가 더 세기 때문이다.

기지국이 여러 개의 빔을 사용할 때의 얻을 수 있는 SINR 증가의 이득은 UAM 비행체의 최적의 빔 수신 능력과 관련이 있다. 일반적으로 기지국의 빔 영역은 위에서 설명한 기지국과 빔 영역과의 거리에 따라 달라진다. 따라서 기지국과 빔 영역이 가까울수록 영역의 넓이는 작아진다. 상공망 기지국 다중 빔 사용의 효과를 얻기 위해서는 영역이 작은, 그러나 거리가 가까워 신호 세기가 큰 빔 영역에 맞는 최적 빔을 UAM 비행체가 선택하여 동작함으로써 SINR 증가를 극대화 시켜야 한다. 만약 UAM 기체가 해당 빔 영역에 적절한 빔을 선택하여 동작할 수 없다면 해당 빔 영역의 SINR 증가 효과는 크게 줄어들 것이다. 도 7의 예를 들어 설명하면 기지국 #2의 빔 #1/2/3 다중 빔 사용의 이득을 얻기 위해서는 UAM 기체가 각 빔 영역에 최적화된 빔 선택이 이루어 질 경우 가능하고, 그렇지 못하다면 빔 변경을 위한 오버헤드에 비해 이득이 크지 않을 수 있다.

이를 조금 더 구체적으로 살펴보면, 기지국의 빔 개수를 늘릴수록 (틸트업 각도가 커지는 방향으로 추가되고 있다고 가정) 빔 넓이가 동일하더라도 거리가 줄어들어 신호 세기는 커지나 각 빔이 커버하는 영역은 점점 줄어든다. 즉 해당 빔을 사용하여 이득을 볼 수 있는 영역이 줄어들기 때문에 빔 영역의 넓이를 고려하여 일정 수준 이하 까지만 빔 개수를 증가시킬 수 있다.

또한 상공망 기지국의 다중 빔 사용은 UAM 기체의 빔 수신 능력에 제한될 수 있다. 예를 들면 UAM 기체가 빔 영역에 맞게 자신의 수신 빔 선택을 하지 못할 경우 상공망 기지국은 다중 빔 사용을 하지 않고 단일 빔 사용으로 변경할 수 있고, UAM 기체의 수신 빔 선택하는 능력에 제한이 있을 경우 (예를 들어, 상공망 기지국 빔 영역을 고려하였을 때 4개의 다중 빔을 사용할 수 있으나 UAM 기체의 빔 선택 능력이 2개의 빔 영역에만 적절한 빔을 선택할 수 있다면 다중 빔의 개수를 2개로 제한한다.) 빔 영역으로 선택된 다중 빔의 개수를 UAM 기체의 빔 사용 능력에 맞게 줄일 수 있다.

UAM 비행체의 수신 빔 개수에 따른 성능은 도 8처럼 기지국 위치와 운항 항로에 따른 UAM 비행체가 이루는 각도의 범위에 영향을 받는다. 도 8을 통해 알 수 있듯이 기지국 위치와 운항 항로에 따른 UAM 비행체가 이루는 각도의 범위가 넓다면 UAM 비행체가 여러 개의 수신 빔을 사용하는 것은 이득이 있을 수 있다.

도 7 및 도 8을 통해 살펴본 바와 같이 UAM 운용 시스템에서 기지국(120)이 다중 빔을 사용할지 또는 단일 빔을 사용할지는 다중 빔으로 인한 새로운 빔 영역과 UAM 비행체가 수신 빔포밍이 가능한지에 대한 여부로 결정할 수 있다.

앞서 살펴본 바와 같이 패스로스는 기지국(120)에서 타깃 포인트까지의 이격거리(d) 및 안테나 틸트업 각도(θ)의 영향을 받는다. 그러므로, 망 정보 처리 장치(200)의 프로세서부(220)는 설정된 타깃 포인트의 고도와 안테나 틸트업 각도 및 주파수 대역이 영향을 주는 패스로스를 이용해 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서부(220)는 셀 커버리지 내 상공망 이용장치, 예컨대 UAM 비행체 또는 이에 탑재된 상공망 통신장치의 RSRP(reference signal received power)를 패스로스와 기지국(120)의 전송 전력 및 신호 빔의 이득을 반영하여 계산하고, 계산된 RSRP의 값과 기 설정된 임계값의 비교 결과에 따라 신호 빔의 넓이를 확정하며, 확정된 넓이를 가진 신호 빔이 셀 커버리지의 전체를 커버할 수 있는 신호 빔의 개수를 확정한다. 예컨대, 계산된 RSRP의 값이 기 설정된 임계값보다 낮으면 신호 빔의 넓이를 줄일 수 있다(S320).

이후, 프로세서부(220)는 단계 S320에서 결정된 안테나 틸트업 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수에 대한 정보를 출력하도록 출력부(230)를 제어하고, 출력부(230)를 통해 출력되는 안테나 틸트업 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수에 대한 정보를 제공받은 기지국(120)은 셀 커러비지를 구축하여 상공망 서비스를 제공할 수 있다.

한편, 전술한 실시예에 따른 망 정보 처리 장치(200)가 수행하는 망 정보 처리 방법에 포함된 각각의 단계를 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하도록 컴퓨터 프로그램이 구현될 수 있다.

또한, 전술한 실시예에 따른 망 정보 처리 장치(200)가 수행하는 망 정보 처리 방법에 포함된 각각의 단계를 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 실시예에 따르면 상공망의 운용 환경을 고려한 망 정보 처리를 통해 상공망용 기지국의 셀 커버리지를 구축할 수 있도록 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정해 준다. 예를 들어, 상공망 서비스를 위해 설치할 상공망용 기지국의 개수 및 위치가 고정되면, 상공망용 기지국의 셀 커버리지 구축을 위한 안테나 틸트업 각도를 결정하고, 신호 빔의 넓이와 개수를 조절할 수 있다. 반대로 신호 빔의 넓이를 고정할 경우 상공망용 기지국의 개수와 위치, 안테나 틸트업 각도를 조절할 수 있다.

본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 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 흐름도의 각 단계에서 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 기록매체에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 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 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 단계는 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 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상공망의 운용 환경을 고려한 망 정보 처리를 통해 상공망용 기지국의 셀 커버리지를 구축할 수 있도록 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정해 준다. 이러한 본 발명의 실시예는 UAM 등과 같은 비행체에 상공망 서비스를 제공하는 각종 시스템 및 관련 기술분야에 이용할 수 있다.

100: UAM 운용 시스템
111, 112, 113: UAM 비행체
120: 기지국
200: 망 정보 처리 장치
210: 정보 획득부
220: 프로세서부
230: 출력부
240: 저장부

Claims (9)

1. 망 정보 처리 장치가 수행하는 망 정보 처리 방법으로서,
   상공망용 기지국이 상공망 서비스를 제공해야 하는 셀 커버리지에 대한 정보를 획득하는 단계와,
   상기 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 상기 셀 커버리지에 대한 정보에 기초하여 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업(tilt-up) 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정하는 단계를 포함하는
   망 정보 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 결정하는 단계는,
   상기 해당 셀 커버리지에 대응하는 셀 영역 수평넓이 및 고도범위 내에 타깃 포인트(target point)를 설정하는 단계와,
   상기 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 상기 설정된 타깃 포인트까지의 이격거리와 상기 안테나 틸트업 각도를 추출하는 단계와,
   상기 추출된 이격거리와 안테나 틸트업 각도에 기초하여 상기 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출하는 단계를 포함하는
   망 정보 처리 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출하는 단계는, 상기 설정된 타깃 포인트의 고도와 상기 안테나 틸트업 각도 및 주파수 대역이 영향을 주는 패스로스(pathloss)를 이용하는
   망 정보 처리 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출하는 단계는,
   상기 셀 커버리지 내 상공망 이용장치의 RSRP(reference signal received power)를 상기 패스로스와 상기 상공망용 기지국의 전송 전력 및 상기 신호 빔의 이득을 반영하여 계산하는 단계와,
   상기 계산된 RSRP의 값과 기 설정된 임계값의 비교 결과에 따라 상기 신호 빔의 넓이를 확정하는 단계와,
   상기 확정된 넓이를 가진 상기 신호 빔이 상기 셀 커버리지의 전체를 커버할 수 있는 상기 신호 빔의 개수를 확정하는 단계를 포함하는
   망 정보 처리 방법.
5. 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
   상기 컴퓨터 프로그램은,
   제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 망 정보 처리 방법을 프로세서가 수행하도록 하는 명령어를 포함하는
   컴퓨터 판독 가능 기록매체.
6. 상공망용 기지국이 상공망 서비스를 제공해야 하는 셀 커버리지에 대한 정보를 획득하는 정보 획득부와,
   상기 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 상기 셀 커버리지에 대한 정보에 기초하여 해당 셀 커버리지를 지원하기 위한 안테나 틸트업(tilt-up) 각도와 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정하는 프로세서부를 포함하는
   망 정보 처리 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 프로세서부는, 상기 안테나 틸트업 각도와 상기 신호 빔의 넓이 및 개수를 결정할 때에,
   상기 해당 셀 커버리지에 대응하는 셀 영역 수평넓이 및 고도범위 내에 타깃 포인트를 설정하고,
   상기 상공망용 기지국의 위치를 기준으로 상기 설정된 타깃 포인트까지의 이격거리와 상기 안테나 틸트업 각도를 추출하며,
   상기 추출된 이격거리와 안테나 틸트업 각도에 기초하여 상기 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출하는
   망 정보 처리 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 프로세서부는, 상기 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출할 때에, 상기 설정된 타깃 포인트의 고도와 상기 안테나 틸트업 각도 및 주파수 대역이 영향을 주는 패스로스를 이용하는
   망 정보 처리 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 프로세서부는, 상기 신호 빔의 넓이 및 개수를 추출할 때에,
   상기 셀 커버리지 내 상공망 이용장치의 RSRP를 상기 패스로스와 상기 상공망용 기지국의 전송 전력 및 상기 신호 빔의 이득을 반영하여 계산하고,
   상기 계산된 RSRP의 값과 기 설정된 임계값의 비교 결과에 따라 상기 신호 빔의 넓이를 확정하며,
   상기 확정된 넓이를 가진 상기 신호 빔이 상기 셀 커버리지의 전체를 커버할 수 있는 상기 신호 빔의 개수를 확정하는
   망 정보 처리 장치.

Images