KR20090033403A - 셀룰러 안테나 - Google Patents

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KR20090033403A
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control
angle
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KR1020097004119A
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다니엘 로즈
앤드류 토마스 그레이
아서 조지 로버츠
피터 브루스 그라함
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앤드류 코포레이션
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Abstract

본 발명은, 폭, 방위각 및 다운틸트각을 가지는 안테나 빔을 통해 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 안테나를 제공한다. 이 안테나는, 2차원 어레이의 방사부(31 내지 34), 피드 라인으로부터 방사부로의 피드 네트워크(35 내지 39)를 포함한다. 피드 네트워크는, 안테나 빔의 다운틸트각을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 신호의 위상을 변화시키는 다운틸트 위상 시프팅 수단(35 및 36), 안테나 빔의 방위각을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 신호의 위상을 변화시키는 방위 위상 시프팅 수단(38 및 39), 및 안테나 빔의 폭을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 신호의 위상 또는 전력을 변화시키는 빔폭 조정 수단(37)을 포함한다.
셀룰러 안테나, 지상 기반 셀룰러 통신 시스템, 안테나 빔, 피드 네트워크, 안테나 시스템

Description

셀룰러 안테나{CELLULAR ANTENNA}
본 발명은 지상 기반 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 안테나에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 안테나 시스템 및 하나 이상의 안테나를 갖는 셀룰러 통신 시스템에 관한 것이다.
통상, 종래 셀룰러 기지국에 사용된 안테나는 안테나 빔 방향을 변화시키는 수단을 포함하지 않았고, 필요한 셀 커버리지를 제공하는 빔을 제공하기 위해 필요한 각도로 지지 구조에 장착되어야 했다. 최근의 안테나는 셀룰러 기지국의 안테나의 빔의 다운틸트를 원격 조정하는 수단을 포함한다. WO96/14670호 공보에, 안테나의 피드 경로에서 가변 전기적 위상 시프트를 형성하여 안테나의 빔의 다운틸트시키는 기계적 조정가능한 위상 시프터를 가지는 안테나가 개시되어 있다.
레이더 분야에 사용되는 위상형(phased) 어레이 안테나는 방위(azimuth) 빔 스티어링 및 수직 빔 틸팅(다운틸트)을 제공하여 안테나의 빔을 필요한 방향으로 향하게 한다. 통상, 이러한 안테나는 액티브 스위칭부를 사용하였고, 복잡한 고가의 구조로 이루어졌다.
셀룰러 기지국의 안테나의 빔의 하나 이상의 특성을 변화시키면, 셀룰러 통 신 시스템은 원하는 영역에 용량을 할당함에 있어 더욱 유연할 수 있다.
본 출원인의 이전의 출원 WO96/14670호 공보에, 복수의 안테나의 다운틸트를 원격 조정하는 안테나 제어 시스템이 개시되어 있다. 제어기(80)가 셀룰러 기지국의 베이스에 위치하고, 별도의 케이블(78)이 각각의 안테나를 제어하기 위해 필요하다. 새로운 안테나가 추가될 때마다, 마스트 헤드로부터 제어기(80)로 운영되게 하기 위해 새로운 제어 케이블(78)이 필요하다.
WO96/14670호의 시스템에서, 각각의 안테나는 케이블(78)이 접속되는 포트에 의해 식별된다. 제어기(80)에 의해 제어될 수 있는 안테나의 수는 가용 포트의 수에 따라 제한될 수 있다.
종래기술의 시스템은 특허된 제어기를 사용하여 안테나 특성을 원격 조정하였다. 널리 입수가능한 표준 장치로 하여금 안테나 제어 시스템을 프로그래밍, 제어하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은 종래기술의 일부 문제점을 해결하는 안테나 제어 시스템, 안테나 및 안테나 시스템을 제공하는데 있거나, 적어도 공중에게 유용한 선택을 제공하는데 있다.
본 발명의 제1 태양은, 폭, 방위각 및 다운틸트각을 가지는 안테나를 통해 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 안테나를 제공하며, 이 안테나는, 2차원 어레이의 방사부, 및 피드 라인으로부터 방사부로의 피드 네트워크를 포함하며, 이 피드 네트워크는, 안테나 빔의 다운틸트각을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 복수의 신호의 위상을 변화시키는 다운틸트 위상 시프팅 수단, 안테나 빔의 방위각을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 신호들의 위상을 변화시키는 방위 위상 시프팅 수단, 및 안테나 빔의 폭을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 신호들의 위상 또는 전력을 변화시키는 빔폭 조정 수단을 포함한다.
본 발명의 제1 태양은, 수평(방위) 및 수직(다운틸트) 방향으로 조정가능한 빔각, 및 조정가능한 빔폭을 가지는 안테나를 제공한다.
본 발명의 제2 태양은, 폭 및 각을 가지는 안테나 빔을 통해 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 안테나를 제공하며, 복수의 방사부, 및 피드 라인으로부터 방사부로의 피드 네트워크를 포함하며, 이 피드 네 트워크는, 안테나 빔의 폭을 변화시키기 위해 방사부들간의 전력의 분배를 변화시키는 전력 분배 수단, 및 안테나 빔의 각을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 신호의 위상을 변화시키는 위상 시프팅 수단을 포함한다.
본 발명의 제2 태양은, 조정가능한 빔폭 및 조정가능한 빔각(방위 및/또는 다운틸트 방향으로 조정할 수 있음)을 제공하는 바람직한 피드 네트워크를 제공한다.
바람직하게는, 전력 분배 수단은 하나 이상의 중앙 방사부와, 이 중앙 방사부의 반대편의 어레이에 위치한 2개 이상의 외부 방사부간에 전력을 분배한다.
바람직하게는, 전력 분배 수단은, 예를 들면, 한쌍의 하이브리드 결합기(hybrid coupler), 및 이 하이브리드 결합기들 사이에 위상 시프터를 포함하는, 실질적으로 비감쇠형 전력 분배기이다.
바람직하게는, 다운틸트 또는 방위 위상 시프팅 수단은 한쌍의 외부 방사부들간의 상대 위상을 조정한다.
바람직하게는, 중앙 방사부와 전력 분배 수단간의 위상 관계는 모든 빔각에 대해 실질적으로 고정된다.
대체적인 배열에서, 빔폭 조정 수단은 안테나 빔의 폭을 변화시키기 위해 방사부로 공급되거나 방사부로부터 수신되는 신호의 위상을 변화시키는 수단을 포함한다.
바람직하게는, 어레이는 적어도 3개 이상의 행(rows) 및 적어도 3개 이상의 열(columns)의 방사부를 포함한다.
이 안테나는 CDMA 인코더 및/또는 디코더를 사용하는 코드분할 다중접속 시스템(CDMA 또는 W-CDMA)에 특히 적합하다.
통상, 안테나는, 신호를 안테나(들)로 제공하여 안테나 빔의 특성을 조정하는 제어 수단을 포함하는 지상 기반 안테나 시스템의 일부분이다.
통상, 제어 수단은 원격 제어 센터로부터 명령을 수신하는 로컬 수신기를 포함한다.
본 발명의 제3 태양은, 안테나 빔을 통해 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 안테나 시스템을 제공하며, 복수의 방사부, 및 방사부로의 신호 및/또는 방사부로부터의 신호를 송신하기 위한 RF 피드 라인을 가지는 안테나, RF 피드 라인에 접속된 송신 수단, 및 송신 수단으로부터 RF 피드 라인을 통해 수신된 제어 데이터에 따라 안테나 빔의 특성을 조정하는 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 제4 태양은, 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 안테나 시스템을 제공하며, 구조상의 상승된 위치에 각각 설치되어, 안테나의 빔의 특성을 조정하는 위상 시프팅 수단을 각각 가지는 복수의 안테나, 및 안테나 근처에 상승된 위치에 설치되어, 위상 시프팅 수단을 제어하는 안테나 제어 시스템을 포함한다.
본 발명의 제5 태양은, 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 안테나를 제공하며, 복수의 방사부, 이 복수의 방사부로의 피드 네트워크에 설치되어 안테나 빔의 특성을 조정하는 하나 이상의 위상 시프터, 및 각각의 위상 시프터와 결합된 전자기계적 수단을 구동하는 제어 수단을 포함하며, 제어 수단은 제공되는 제어 데이터에 따라 안테나를 제어하는 처리 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 시스템은, 명령을 각각의 안테나 시스템으로 제공하여 각각의 시스템의 안테나 빔 특성을 조정하는 원격 제어 센터를 포함하는 지상 기반 셀룰러 통신 시스템의 일부분으로서 설치된다.
본 발명의 제6 태양은, 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치 장치와 통신하기 위한 복수의 안테나의 빔 특성을 제어하는 안테나 제어 시스템을 제공하며, 안테나 제어 시스템은, 안테나의 빔 특성을 변화시키기 위한 명령을 수신하는 수단, 원하는 커버리지를 달성하기 위해 모든 안테나에 필요한 빔 특성을 계산하는 수단, 및 원하는 커버리지를 달성하기 위해 필요한 각각의 안테나의 하나 이상의 빔 특성을 조정하는 수단을 포함한다.
본 발명의 제7 태양은, 지상 기반 셀룰러 통신 시스템에서의 이동 장치와 통신하기 위한 안테나를 제어하는 컴퓨터를 제공하며, 복수의 안테나의 구성의 파라미터를 그래픽으로 디스플레이하고, 입력 장치를 사용하여 그래픽 구성요소를 조작하여 구성의 파라미터를 조정할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 수단, 및 이 그래픽 사용자 인퍼페이스 수단에 의해 디스플레이된 파라미터에 따라 안테나의 파라미터를 조정하기 위해 액튜에이션 수단으로 제어 신호를 송신하는 통신 수단을 포함한다.
본 발명은 종래기술의 일부 문제점을 해결하는 안테나 제어 시스템, 안테나 및 안테나 시스템을 제공하는데 있거나, 적어도 공중에게 유용한 선택을 제공한다.
도 1에서는, 안테나(1)는 일렬로 배열된 3개의 방사부(2, 3 및 4)의 어레이를 가진다. 도 2는 커넥터(6)로부터 방사부(2, 3 및 4)로의 피드 네트워크(5)의 개략도를 나타낸다. 전력 분배기(7)는 안테나(2 및 4)와 안테나(3)간에 전력을 분배한다. 전력 분배기(7)를 조정하면, 안테나(1)의 빔의 빔폭의 변화를 가져온다.
전력 분배기(7)는 도 2a에 상세히 도시된다. 제1 하이브리드 결합기(71)는 커넥터(6)에 접속된 입력 포트(72) 및 단절된 포트(73)를 가진다. 하이브리드 결합기(71)는 입력 신호를 90°의 위상차를 가지고 라인(74 및 75)상으로 출력되는 동일한 진폭의 2개의 신호로 분리한다. 라인(75)상의 신호의 위상은 라인(74)의 길이 L1과 비교하여 라인(75)의 길이 L2를 조정하는 위상 시프터(75)에 의해 조정될 수 있다. 라인(74 및 75)은 90°위상 시프트로 신호를 분리, 결합하는 제2 하이브리드 결합기(76)로 접속된다. L1=L2이면, 신호들은 출력(78)에서 보강 간섭하고 출력(77)에서 상쇄 간섭한다. L1≠L2이면, 신호는 출력(77 및 78)간에 위상 시프터(79)의 위치에 의해 결정되는 비로 분할된다. L1 대 L2간의 일정비에 대해서는, 모든 신호가 출력(77)에서 출력되고 어떠한 신호도 출력(78)에서 출력되지 않는다. 전력 분배기(7)는 비감쇠형이며, 즉, 전력 손실 및 과열을 가져올 수 있는 감쇠기(예, 저항)를 사용하지 않는다는 것이다.
위상 시프터(8 및 9)는 방사부(3)에 대하여 방사부(2 및 4)의 위상을 차동 변화시킨다. 위상 시프터(8 및 9)는 WO96/14670호 공보에 개시된 형의 하나의 가변 차동 위상 시프터내에 통합될 수 있다. 위상 시프터(8 및 9)를 조정하면, 안테나 빔의 방위 스티어링을 가져온다.
도 1 및 도 2에 도시된 간단한 3개 방사부의 어레이는, 위상 시프터(8 및 9)의 조정에 의한 방위 스티어링, 및 전력 분배기(7)의 변화에 의한 방위 빔폭 조정을 가져온다.
도 3에서는, 안테나(10)는 6개의 방사부(11 내지 16)를 포함한다. 도 4에서는, 도 3에 도시된 안테나의 피드 네트워크의 개략도가 도시된다.
피드 네트워크(18)를 통해 커넥터(17)로부터 방사부로 또는 방사부로부터 커넥터(17)로 신호가 전달된다. 위상 시프터(19)는 방사부(11, 12 및 13)로부터 수신되거나 방사부(11, 12 및 13)로 송신되는 신호의 위상을 방사부(14, 15 및 16)로부터 수신되거나 방사부(14, 15 및 16)로 송신되는 위상에 대하여 변화시킨다. 방사부(14 내지 16)의 행들간의 위상에 대한 방사부(11 내지 13)의 행들간의 위상의 변화는 안테나의 빔의 수직 틸팅(다운틸팅)을 가져온다. 따라서, 위상 시프터(19)의 조정은 안테나의 빔의 다운틸팅을 가져오는데 사용될 수 있다.
전력 분배기(20 및 23) 및 위상 시프터(21, 22, 24 및 25)는 도 2를 참조하여 설명한 방법으로 동작한다. 전력 분배기(20 및 23)는 안테나의 빔의 빔폭을 수정하도록 조정될 수 있고, 위상 시프터(21 및 22) 및 위상 시프터(24 및 25)는 안테나의 빔의 방위를 수정하도록 조정될 수 있다. 전력 분배기(20 및 23)는, 빔폭이 방사부의 모든 행에 대해 균일하게 조정되도록, 공통 기계적 연결부에 의해 구 동될 수 있다. 유사하게, 위상 시프터(21 및 22) 및 위상 시프터(24 및 25)는 안테나의 빔의 방위가 모든 행들에 대하여 일정하도록 공통 기계적 연결부에 의해 구동될 수 있다.
도 5에서는, 방사부의 대체적인 다이아몬드형 어레이가 도시된다. 안테나(30)는 방사부(31, 32, 33 및 34)를 포함한다. 도 6은 도 5에 도시된 안테나 어레이의 피드 네트워크를 나타낸다.
위상 시프터(35 및 36)는, 방사부(31 및 34)에 공급되는 신호의 위상을 방사부(32 및 33)에 공급되는 신호의 위상에 대하여 차동 변화시킨다. 위상 시프터(35 및 36)를 조정함으로써, 안테나의 빔의 다운틸트를 조정할 수 있다. 위상 시프터(35 및 36)는 하나의 가변 차동 위상 시프터로서 제공될 수 있다.
전력 분배기(37)는 방사부(32 및 33)와 방사부(31 및 34)간의 전력의 분배를 조정한다. 이렇게 함으로써, 안테나의 빔의 빔폭을 조정할 수 있다.
위상 시프터(38 및 39)는, 방사부(31 및 34)로 공급되거나 또는 방사부(31 및 34)로부터 수신되는 신호의 위상에 대하여 방사부(32 및 33)로 공급되거나 (32 및 33)로부터 수신되는 신호의 가변 차동 위상 시프팅하게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 안테나의 빔의 방위를 조정할 수 있다. 위상 시프터(38 및 39)는 하나의 가변 차동 위상 시프터로서 제공될 수 있다.
도 7에서는, 셀룰러 통신 기지국에서 사용하기 위한 바람직한 설계의 안테나 구성이 도시된다. 셀룰러 기지국에서 사용하기 위한 안테나는 3개 이상의 방사부의 열 및 3개의 수직으로 이격된 방사부의 그룹을 포함한다. 이렇게 함으로써, 양 호한 빔 대칭을 달성할 수 있다. 안테나(40)는 3개의 열로 배열된 방사부(41 내지 50), 즉, 42, 45 및 48과, 41, 44, 47 및 50과, 43, 46 및 49를 포함한다. 또한, 방사부는 3개의 그룹, 즉, 41 내지 43, 44 내지 47, 및 48 내지 50으로 분할된다. 이 3개의 그룹은 안테나(40)를 가로지르는 3개의 넓은 행에 포함된다.
도 8에서는, 피드 네트워크(51)가 개략적으로 도시된다. 위상 시프터(52 및 53)는, 중간행의 방사부(44 내지 47)에 대하여 제1 행의 방사부(41 내지 43) 및 제3 행의 방사부(48 내지 50)로부터 수신되거나 제1행의 방사부(41 내지 43) 및 제3행의 방사부(48 내지 50)로 송신되는 신호의 위상을 차동 시프팅한다. 이렇게 함으로써, 위상 시프터(52 및 53)의 변화에 의해 안테나의 빔의 다운틸트를 조정할 수 있다. 위상 시프터(52 및 53)는 하나의 가변 차동 위상 시프터일 수 있다.
전력 분배기(54 내지 56)는 상술한 방법과 동일한 방법으로 빔폭을 변화시키도록 조정될 수 있다. 전력 분배기(54 내지 56)는, 각각의 방사부의 그룹에 대해 안테나의 빔폭이 일정하게 동시에 조정되도록 구축, 배열되는 것이 바람직하다.
위상 시프터(57 내지 62)는 상술한 방법과 동일한 방법으로 동작하여 방위 스티어링을 가져온다. 각각의 위상 시프터쌍(57 및 58, 59 및 60, 및 61 및 62)은 하나의 가변 차동 위상 시프터로 이루어질 수 있다. 또한, 각각의 방사부의 그룹의 빔의 방위가 정렬되도록 위상 시프터가 직렬로 구동되는 것이 바람직하다.
다른 바람직한 어레이는 5행 3열로 규칙적으로 배열된 15개의 방사부의 어레이다.
많은 다른 가능한 방사부와 피드 어레이가 특정 응용에 대한 요구조건에 따 라 사용될 수 있다.
이 실시예에서 도시된 방사부는 이중 분극(dual polarisation) 안테나에 사용하기에 적당한 다이폴쌍(dipole pairs)이다. 그 밖의 다른 방사부도 다른 응용에 적당하다면 대체될 수 있다.
도 9에서는, 도 7 및 도 8에 도시된 안테나의 위상 시프터를 제어하는 제어 수단이 도시된다. 제어 수단(63)은 기동 수단(motive means, 64 내지 66)을 구동한다. 기동 수단(64 내지 66)은 적당한 기어형 전기 모터 등일 수 있다.
기동 수단(64)은 가변 차동 위상 시프터(70)(위상 시프터(52 및 53))를 조정하여 안테나의 빔의 다운틸트를 변화시킨다. 기동 수단(65)은 위상 시프터(80, 81 및 82)(위상 시프터(57 내지 62))를 연결부(69)를 통해 조정하여 안테나의 빔의 방위를 조정한다. 기동 수단(66)은 전력 분배기(54 내지 56)를 연결부를 통해 조정하여 안테나의 빔의 빔폭을 조정한다. 구동 메커니즘 및 연결부는 WO96/14670호 공보에 개시된 형일 수 있다.
포트(83)는 제어 수단(63)이 원격 제어 수단과 통신하게 한다. 통상, 포트(83)는 모뎀에 접속되어 제어국과의 원격 통신을 물리적 또는 무선 통신을 통해 용이하게 한다. 제어 수단(63)은 현재 구성에 대한 정보 및 안테나의 상태를 원격 제어 센터로 전달할 수 있고, 원격 제어 센터는 제어 수단(63)에 의해 구현될 수 있는 안테나의 다운틸트, 방위 또는 빔폭의 조정을 위한 명령을 제공할 수 있다. 제어 수단(63)은 안테나(40)와 동일한 형의 복수의 안테나를 제어하는 것이 바람직하다.
도 10에서는, 제어국(84)이 데이터 링크(89 내지 91)(물리적 또는 무선)를 통해 제어 수단(63, 85 및 86)에 접속된 셀룰러 통신 시스템이 도시된다. 안테나(87, 88 및 92 내지 97)는 상술한 안테나(40)와 동일한 형이다. 안테나(40, 87 및 88)의 위상 시프터는 제어국(84)으로부터 데이터 링크(89)를 통해 수신되는 명령에 따라 제어 수단(63)에 의해 제어될 수 있다. 이와 같은 방법으로, 다른 셀룰러 기지국의 안테나(92 내지 95)는 제어 수단(85)에 의해 제어되고, 안테나(95 내지 97)는 제어 수단(86)에 의해 제어된다.
어떤 개수의 제어기(63, 85 및 86)라도 중앙 제어국(84)에 의해 제어될 수 있다. 이렇게 함으로써, 안테나(40, 87 및 88), 안테나(92 내지 94) 및 안테나(95 내지 97)에 의해 커버되는 영역이 제어국(84)에 의해 동적으로 제어되어 통신 시스템에 대한 요구를 만족시키거나 시스템을 원하는 커버리지의 패턴으로 구성하게 할 수 있다.
대체적인 구성에서, 고정된 제어 센터(84)는 무선 링크를 통해 통신하는 이동(로빙) 네트워크 최적화 유니트로 대체(또는 보충)될 수 있다.
도 11 내지 도 13에서는, 위상 시프터만을 사용하여 방위 스티어링 및 빔폭 조정을 달성하는 대체적인 구성이 도시된다.
이 실시예에서, 위상 시프터(103 및 104)는 독립적으로 조정가능하다. 그러나, 위상 시프터(103 및 104)는, 위상 시프터(103 및 104)가 차동 및 비차동 방법으로 조정되어 원하는 방법으로 방위 스티어링 및 빔폭 조정을 달성하게 하는 적당한 연결부에 의해 구동될 수 있다.
방사부(100)는 피드점(105)에 직접 접속되고, 방사부(101)는 위상 시프터(103)를 통해 피드점(105)에 접속되고, 방사부(102)는 위상 시프터(104)를 통해 피드점(105)에 접속된다. 위상 시프터(103 및 104)는, 도 9 및 도 10에 도시된 제어 수단(63)과 같은 제어 수단으로부터의 제어 신호에 응답하는 적당한 기어형 전기 모터와 같은 적당한 기동 수단에 의해 독립적으로 구동된다.
도 11에서는, 위상 시프터(103 및 104)는 차동 방법으로 조정되어 빔 스티어링을 가져온다는 것을 알 수 있다. 도 12 및 도 13에서는, 위상 시프터(103 및 104)는 일치하여 조정되어 안테나의 빔을 넓히거나 좁히게 한다. 안테나(101 및 102)로의 위상 시프트가 증가될 때, 안테나의 빔은 넓어지고, 위상 시프트가 감소될 때, 안테나의 빔은 좁아진다. 위상 시프터(103 및 104)의 독립적인 조정은, 두개의 위상 시프터만을 사용하여 스티어링 및 빔폭 조정을 동시에 행할 수 있게 한다.
도 14는 패널 안테나(106)의 방사부(100 내지 102)의 물리적 배열을 나타낸다.
도 15 및 도 16에서는, 도 11 내지 도 14에서 설명한 개념의 일 실시예가 2차원 어레이의 방사부를 사용하여 도시된다. 이 경우, 패널 안테나(111)의 방사부(107 내지 110)는 다이아몬드형으로 배열된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 방사부(107 내지 110)는 위상 시프터(112 내지 115)를 통해 피드점(116)에 접속된다. 각각의 위상 시프터(112 내지 115)는 독립적으로 조정가능하다. 위상 시프터(114 및 115)의 차동 조정은 방위 빔 스티 어링을 제공할 수 있다. 위상 시프터(114 및 115)의 비차동 조정은 수평면의 빔폭을 변화시킬 수 있다. 위상 시프터(112 및 113)의 차동 조정은 수직면의 빔 틸팅을 가져올 수 있다. 위상 시프터(112 및 113)의 비차동 조정은 수직면의 빔폭 조정을 가져올 수 있다.
이러한 배열은, 수평면 및 수직면의 빔 스티어링과, 수직면 및 수평면의 빔폭 조정을 가능하게 한다.
도 15 및 도 16은 도 11 내지 도 14에서 설명한 개념의 최소 구현례를 나타내고, 관심의 대상인 응용분야에 따라서는 더 많은 수의 방사부가 바람직할 수도 있다. 위상 시프터(112 내지 115)를 독립적으로 조정가능한 것으로서 설명하였지만, 위상 시프터는 공통 기계적 연결부를 통해 적당하게 구동되어 원하는 빔형태 및 방향 조정을 달성할 수 있다.
도 17에서는, 빔폭 조정 및 방위 스티어링을 가져오는 최소 구현례가 완성형으로 개시된다. 전력 분배기(119)는 방사부들(117 및 118)간에 전력을 분배하여 빔폭 조정을 가져온다. 위상 시프터(121)가 조정되어 방위 스티어링을 가져올 수 있다. 이 실시예는 완성형으로 설명하였지만, 방사부(117 및 118)가 동일하게 구동되지 않을 때에는 빔의 비대칭으로 인해 바람직한 설계가 되지 않을 수 있다.
도 10에 도시된 타입의 시스템에서, 제어 센터(84)는 다수의 안테나의 빔폭 및/또는 빔방향을 동시에 조정하는 것이 필요하다. 한 안테나의 셀 커버리지의 조정은 다른 안테나에 의해 채워져야 하는 갭을 형성할 수도 있다. 제어 센터(84)는 원하는 커버리지를 달성하기 위해 필요한 안테나 조정을 계산하는 적당한 컴퓨팅 수단 및 소프트웨어를 가지는 것이 바람직하다.
도 18에서는, 복수의 안테나(203 내지 205)를 지지하는 구조(202)로 이루어지는 안테나 시스템(201)이 있다. 각각의 안테나(203 내지 205)는 도 1 내지 도 17에 도시된 안테나중의 하나일 수 있다. 송신 유니트는, 안테나로의 RF 피드 케이블상에 제어 데이터를 주입함으로써, 제어 신호를 안테나(203 내지 205)에 제공한다. 송신 수단(206)은 시리얼 포트(207)를 통해 소켓(208)에 접속된 인터페이스 포트를 가진다. 팜 파일롯(Palm Pilot)(TM)과 같은 PDA가 케이블(211)을 통해 소켓(208)에 접속된 인터페이스 유니트(210)에 접속된다. 인터페이스 유니트(210)는 PDA(209)의 포트에 접속되고, RS 232 시리얼 통신 프로토콜로부터 RS 485 시리얼 프로토콜로 변환시킨다. 다른 방법으로는, PDA(209)는 직접 RS 232 접속에 의해 송신 수단(206)에 접속될 수 있다.
도 19 내지 도 21은 도 18의 안테나 시스템에 대한 3개의 가능한 제어 시스템 구현례를 나타낸다. 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호가 부여된다.
도 19에서는, 제1 제어 시스템 구현례가 도시된다. 이 경우, 송신 수단(206)은 각각의 안테나(203, 204 및 205)로의 각각의 RF 피드 라인(212, 213 및 214)상에 제어 데이터를 삽입한다. 각각의 안테나는, 각각의 RF 케이블(212, 213 및 214)로부터 제어 데이터를 추출하고 이 제어 데이터에 따라 액튜에이터(218, 219 및 220)를 구동하는 개별 액튜에이션 수단(215, 216 및 217)을 포함한다. 통상, 액튜에이터(218 내지 220)는 다운틸트 및/또는 방위 및/또는 빔폭을 조정하기 위해 각각의 안테나의 하나 이상의 위상 시프터중의 일부를 상대적으로 이동시키는 전자 기계적 수단일 수 있다. 전자 기계적 위상 시프터를 사용함으로써, 동작 파라미터가 전원 고장의 경우 변화하지 않고 유지하는 것을 확실하게 한다. 또한, 액튜에이션 수단(215 내지 217)은 안테나(203 내지 205)용 트랜시버를 포함한다.
또한, 각각의 안테나(203, 204 내지 205)는, 고유 번호를 기억하는 칩, 일련의 스위치 또는 저항 등일 수 있는 고유 식별 수단(221, 222 및 223)을 구비한다. 이렇게 함으로서, 액튜에이션 수단(215, 216 및 217)이 각각의 안테나를 고유의 방법으로 식별하게 하고 안테나 ID와 결합한 정보를 제공하게 한다. 추후의 도면에 도시되지 않지만, 이러한 특성은 아래에서 설명하는 각각의 다른 실시예에 통합될 수 있다.
송신 수단(206)은 임의의 편리한 위치, 예를 들면, 기지국내에 설치될 수 있다. 이 어레이는, 각각의 안테나(203, 204 및 205)를 제어하기 위해 또는 각각의 안테나에 관한 정보를 얻기 위해 특정의 제어 케이블링이 필요하지 않다는 점에서 이점을 가진다. 사용시, 팜 파일롯(TM)과 같은 휴대형 PDA(209)가 적당한 인터페이스 수단(207, 208, 210 및 211)을 통해 송신 수단(206)에 접속되어 동기 수단(215 내지 217)과 PDA(209)간의 통신을 용이하게 할 수 있다. 각각의 안테나의 다운틸트, 빔폭 및 방위와 같은 현재의 특성이 PDA(209)로 다운로딩될 수 있고, PDA(209)에서 데이터를 기입하고 액튜에이션 수단(215, 216 및 217)으로 송신하여 안테나의 특성을 조정할 수 있다.
다른 방법으로는, 설정 또는 미래 설정의 스케줄은 PDA(209)로부터 액튜에이션 수단(215 내지 217)으로 다운로딩될 수 있고, 이 설정에 따라 안테나는 동작한다. 예를 들면, 상이한 기간에 대해 필요한 안테나 설정은 파일로서 PDA(209)로부터 각각의 액튜에이션 수단(215 내지 217)으로 송신되어, 이 스케줄에 따라 동작한다.
도 20에서는, 제2 제어 시스템 구현례가 도시된다. 이 경우, 송신 수단(206)으로부터의 제어 데이터는, 전용 케이블을 통해 각각의 액튜에이터(218, 219 및 220)를 구동시키는 하나의 액튜에이션 수단(224)을 통해 추출된다. 액튜에이션 수단(224)은, 액튜에이션 수단(224)에서 안테나(203, 204 및 205)까지 필요한 케이블의 길이를 최소화하기 위해 안테나(203, 204 및 205)에 근접한 위치의 구조의 상부에 설치하는 것이 바람직하다. 짧은 접속 경로만이 필요하므로, 안테나 기지국의 하부로부터 각각의 안테나로 배선시킬 필요에 대해 탁월한 이점이 여전히 있다.
도 21에서는, 이 구현례는, 제어 데이터 수신 수단(225)이 시리얼 제어 데이터를 안테나에 관한 제어 데이터를 추출하여 액튜에이터(218, 219 및 220)를 구동시키는 액튜에이션 수단(226, 227 및 228)에 공급하는 점을 제외하고는, 도 20의 구현례와 동일하다. 액튜에이션 수단(226, 227 및 228)은 안테나(203 내지 205)용 데이터 트랜시버를 포함할 수 있다.
도 22에서는, RF 피드 라인상에 제어 데이터를 삽입하는 것보다는 시리얼 라인을 통해 액튜에이션 수단으로 신호를 공급하는 대체의 실시예가 도시된다. 이 경우, 시리얼 라인(230)은 소켓(208)으로부터 구조의 상부에 있는 액튜에이션 수단에 접속된다. 직접 접속이 제공되는 모든 경우에는 적절한 라이트닝 스트라이크 보호(lightning strike protection)가 필요하다.
도 23의 실시예에서 도시된 바와 같이, 시리얼 라인(230)이 소켓(208)으로부터 시리얼 라인을 통해 액튜에이션 수단(232 및 233)에 접속된 안테나(203)의 액튜에이션 수단(231)에 접속된다. 이 경우, 시리얼 라인은 RS 485 시리얼 접속이다. RS 485 시리얼 접속에 대한 매체는 연선, 동축 케이블 또는 광 섬유 케이블일 수 있다. 다른 적당한 프로토콜은 CAN 버스 또는 1 와이어TM 접속 등을 포함할 수 있다. 액튜에이션 수단(231, 232 및 233)은 시리얼 라인(230)을 통해 공급되는 제어 데이터에 따라 액튜에이터(218, 219 및 220)를 제어한다.
또한, 각각의 안테나의 현재 구성의 설명이 액튜에이션 수단(231, 232 또는 233)으로부터 PDA(209)로 다운로딩될 수 있고, 동작 파라미터가 실시간으로 조정될 수 있거나 또는 파일이 PDA로부터 각각의 액튜에이션 수단(231 내지 233)으로 다운로딩되어 안테나의 동작을 스케줄링할 수 있다.
도 24에서는, 도 21의 실시예의 제2 구현례가 도시된다. 이 경우, 하나의 액튜에이션 수단(234)이 시리얼 라인(230)을 통해 공급되는 제어 데이터에 따라 액튜에이터(218, 219 및 220)를 직접 구동시킨다. 이 어레이는, 한 안테나에 대한 한 액튜에이션 수단보다 한 사이트에 대해 한 액튜에이션 수단(234)만을 필요로 하는 점에서 더욱 간단하다. 또한, 액튜에이션 수단(234)은 각각의 안테나(203, 204 및 205)용 트랜시버를 포함할 수 있다.
모든 구현례는, 셀룰러 안테나 기지국의 모든 안테나를 제어할 수 있도록 액튜에이션 수단에 하나의 시리얼 케이블만이 액튜에이션 수단에 제공되는 것이 필요하다. 이는, 액튜에이션 수단으로부터 지지 구조의 베이스로 추가의 케이블이 설치되지 않으면서, 새로운 안테나가 마스트 헤드에서 액튜에이션 수단에 접속되는 것이 필요하다.
도 25에서는, 무선 실시예가 도시된다. 일 실시예에서, 무선 통신을 송신, 수신할 수 있는 PDA(240)는 안테나 시스템(201)의 액튜에이션 수단(241)과 통신한다. 다른 방법으로는, PDA(240)는 시리얼 통신 포트와 같은 포트를 통해 무선 트랜시버와 인터페이싱할 수 있다. 도 26에 도시된 바와 같이, 액튜에이션 수단(241)은 안테나(203, 204 및 205)의 액튜에이터(218, 219 및 220)를 직접 구동시킬 수 있다. 셀룰러 기지국과의 상호간섭을 피하기 위해 주의를 해야 하지만, 무선 통신은 적당한 무선 주파수 통신을 통해 행해질 수 있다. 다른 방법으로는, 광학 또는 다른 무선 통신을 사용할 수 있다. 적외선 통신을 사용할 수 있거나, 또는 광섬유를 액튜에이션 수단(241)과 PDA(240)의 광학 포트에 연결되는 커넥터간에 접속시킬 수 있다. 무선 통신은 라이트닝 보호가 필요하지 않다는 점에서 이점을 가진다.
도 27 및 도 28의 실시예에서, PDA(242)는 각각의 액튜에이션 수단(243 내지 245)과 직접 통신하여 액튜에이터(218 내지 220)를 직접 제어한다. 이 실시예는, 각각의 안테나(203, 204 및 205)가 자체로 포함되어 있고, 각각의 안테나가 설치될 때, 추가의 배선이 필요하지 않다는 점에서 이점을 가진다.
액튜에이터(218, 219 및 220)에 대해 설명하였지만, 각각의 안테나에 사용되는 엑튜에이터의 수는 안테나의 기능, 즉, 다운틸트 또는 빔폭 조정 및/또는 방위 조정을 사용하는지의 여부에 따라 변화할 수 있다.
전원은, RF 피드 라인, 별도의 전원 공급 라인 또는 배터리를 충전하는 태양 전지와 같은 독립 전원으로부터 인출함으로써, 각각의 액튜에이션 수단으로 공급된다. 별도의 전원 라인은 시리얼 통신 라인과 통합될 수 있고, 사용될 때, 각각의 액튜에이션 수단에 직렬로 접속될 수 있다. 독립 전원은 각각의 안테나 또는 액튜에이션 수단내로 통합될 수 있다.
상술한 실시예들에서, 액튜에이션 수단은 안테나 방사부로의 피드 경로에서 위상 시프터를 제어하는데 사용되었고, 안테나용 데이터 트랜시버를 포함할 수 있다. 본 발명의 제어 시스템은, 액튜에이션 수단이 안테나 시스템의 다수의 다른 구성요소를 제어하도록 확장될 수 있다. 구조의 상부에 있는 저잡음 증폭기는 액튜에이션 수단을 통해 이득을 조정하도록 능동적으로 제어될 수 있다. 필터는 액튜에이션 수단에 의해 능동적으로 제어될 수 있다. 또한, 일부 응용에서, 듀플렉서 또는 디플렉서는 양방향 동작과 단방향 동작간에 스위칭하도록 제어될 수 있다.
또한, 셀룰러 기지국의 주 송신기 및 수신기가 안테나 근처의 구조의 상부에 설치될 수 있다. 하나의 광학 링크가 원격통신 데이터 및 제어 데이터를 전달하는데 사용될 수 있다. 액튜에이션 수단은 기지국 장치와 통합될 수 있거나, 또는 기지국 장치와는 별도로 설치될 수 있다.
도 29에서는, 원격 정보 획득 또는 안테나 시스템의 제어를 위한 시스템이 도시된다. 이 경우, 컴퓨터(250)는 WAN(250)을 통해 기지국(252)에 접속된다. WAN은 필요한 셀룰러 패킷 프로토콜 또는 인터넷 프로토콜을 사용하여 패킷 스위치형 접속 또는 스위치형 회로일 수 있다. 기지국은 기지국 네트워크 하드웨어(253) 및 안테나 제어 유니트(254)와 통신한다. 안테나 제어 유니트(254)는 LAN(255)을 통해 안테나 액튜에이션 수단(256)과 통신한다. 도 18의 실시예에서, 안테나 제어 유니트(254)는 송신 수단(206)에 대응하고, 액튜에이션 수단(215 내지 217, 224 및 225 내지 228)은 액튜에이션 수단(256)에 대응한다. 도 23 및 도 24의 실시예에서, 액튜에이션 수단(256)은 액튜에이션 수단(231 내지 233 및 234)에 대응한다.
도 29의 실시예는, 네트워크 동작자가 기지국과의 통신을 통해 안테나 시스템을 제어하게 한다. 이렇게 함으로써, 네트워크 동작자가 임의의 안테나의 현재 구성에 관한 정보를 다운로드하게 하고, 임의의 안테나의 구성을 능동적으로 제어하게 하고, 임의의 안테나의 동작의 스케줄을 액튜에이션 수단(256)으로 다운로드하게 한다. 네트워크 동작자가 네트워크 동작자에게 할당된 식별 코드를 통해 안테나를 어드레싱할 수 있도록, 컴퓨터(250)에 안테나 식별 수단(도 19의 221 내지 223 참조)간의 일치 테이블이 유지될 수 있다.
도 30에서는, 표준 원격통신 네트워크를 통한 원격 제어 시스템이 도시된다. 이 경우, 랩탑(260) 또는 PDA(261)와 같은 장치는 원격통신 네트워크(262)를 통해 안테나 제어 유니트(264)로 인터페이싱하는 데이터 통신 장치(263)와 통신한다. 데이터 통신 장치(263)는 라우터, 모뎀, 브리지 등일 수 있다. 안테나 제어 수 단(264)은 LAN(265)을 통해 액튜에이션 수단(266)과 통신한다. 액튜에이션 수단(266)은 상술한 실시예들의 액튜에이션 수단(215 내지 217, 224, 225 내지 228, 231 내지 233, 234, 241 또는 243 내지 245)에 대응한다. 국부적으로 위치한다면, 장치(260 및 261)는 액튜에이션 수단(266)과 직접 통신할 수 있다. 이 시스템은, 표준 원격통신 접속을 통해 네트워크 동작자에 의한 제어 및 원격 데이터 획득을 가능하게 한다. 이렇게 함으로써, 제3의 하드웨어 또는 프로토콜 표준에 따를 필요없이, 기지국 또는 별도의 원격통신 채널을 통해 안테나 시스템을 원격 제어할 수 있게 한다.
LAN(255 및 256)은 원하는 적당한 통신 프로토콜을 사용하는 연선, 동축 또는 광섬유 시리얼 데이터 통신 링크일 수 있다.
도 31에서는, PDA의 그래픽 사용자 인터페이스를 설명한다. 아래의 설명은 마우스와 같은 입력 장치를 사용하는 컴퓨터에 직접 응용할 수 있다. 도 31은 3개의 섹터 셀룰러 통신 사이트에 대한 빔 커버리지를 나타내는 다수의 그래픽 구성요소를 나타낸다. 로브(271, 272 및 273)는 원격통신 사이트의 3개의 안테나의 빔 커버리지를 나타낸다. 예를 들면, 스크린을 스타일러스로 건드림으로써, 로브(271)가 선택되면, 제어 막대(274 및 275)가 디스플레이될 수 있다. 스타일러스로 막대를 클릭하여 원하는 위치로 이동시킴으로써, 로브(271)의 모양을 조정할 수 있다. 로브(271)의 모양은 제어 막대(275)를 사용하여 조정될 수 있다. 제어 막대(274 및 275)를 조정하여, 방위 스티어링 및 방위 빔폭 모두를 로브(271)에 대해 조정할 수 있다. 노멀 상태로부터의 스티어링의 방위각의 수치 및 빔폭의 수치 변 화를 나타낼 수 있다. 도 31에 도시된 예에서, 2°의 방위 스티어링 변화를 도면 부호 276으로 나타내고, 양쪽의 15°의 빔폭의 좁아짐을 도면 부호 277 및 278로 나타낸다.
각각의 로브(271, 272 및 273)는 이러한 방법으로 조정될 수 있고, 원하는 구성이 달성될 때, 실제의 안테나 설정이 그래픽 사용자 인터페이스상에 디스플레이되는 안테나 설정과 일치하게 조정되도록, 이러한 정보는 상술한 액튜에이션 수단으로 보내어질 수 있다. 이와 같이, 안테나의 실제 설정은 액튜에이션 수단으로부터 다운로딩될 수 있고 PDA의 스크린상에 디스플레이될 수 있다. 이렇게 함으로써, 현재 구성이 쉽게 이해할 수 있는 방법으로 디스플레이될 수 있고, 편리한 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 조정할 수 있다.
또한, 상술한 방법의 개선례에서, 자동 보상 수단이 설치될 수 있다. 한 안테나를 조정할 때, 커버리지의 갭을 가져올 수 있다. 이러한 갭에 대해 조정하기 위해, 다른 안테나의 동작 파라미터를 자동 조정하여 필요한 커버리지가 여전히 유지되고 있음을 확실하게 할 수 있다. 필요한 커버리지 및 최적화 파라미터가 각각의 사이트에 대해 설정될 수 있다. 자동 보상 수단은 이러한 정보에 기초하여 안테나에 대한 필요한 동작 파라미터를 자동 계산할 수 있다. 일부 경우, 모든 방향으로 커버리지를 제공할 필요가 있다. 다른 상황에서는, 특정의 영역만이 커버리지를 필요로 할 수도 있다. 서로 다른 영역내에서, 서로 다른 용량이 필요할 수 있다. 자동 보상 수단은 사이트 제약조건에 대하여 섹터들간에 용량의 분담 및 커버리지를 최적화한다.
도 32에서는, 다운틸트를 조정하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스가 도시된다. 이 그래픽 사용자 인터페이스는 각각의 사이트에 대한 다운틸트를 조정하기 위한 제어 막대(281, 282 및 283)의 형태이다.
도 33에서는, 간단한 테이블 디스플레이 인터페이스가 도시된다. 이 경우, 빔 틸트, 빔 방위 및 빔폭이 테이블 형태로 보여질 수 있고, 박스를 선택하여 값을 기입함으로써, 조정될 수 있다.
도 34에서는, 스케줄링 인터페이스가 도시된다. 이 스케줄링 인터페이스를 사용하여, 안테나에 대한 동작 파라미터가 도 31 또는 도 33의 그래픽사용자 인터페이스를 사용하여 설정될 수 있다. 그 후, 사용자는 이 구성이 사용되는 일주일 중의 기간을 정의할 수 있다. 이와 같이, 다른 구성을 다른 기간에 대해 정의할 수 있다. 도 34에 도시된 바와 같이, 구성(290, 291 및 292)이 일주일 중의 서로 다른 기간에 대해 스케줄링될 수 있다. 이러한 스케줄은 PDA, 컴퓨터 등에서 생성될 수 있고, 전체 스케줄이 액튜에이션 수단으로 다운로딩되어 스케줄에 따라 안테나를 제어할 수 있다.
이렇게 함으로써, 네트워크 동작자가 시간에 따라 변화함에 따라 용량을 할당하여 요구를 만족하게 한다. 이렇게 함으로써, 유용한 스펙트럼을 더욱 효과적으로 사용하게 한다. 이론상의 계산은 네트워크 용량의 개선이 이러한 능동적 섹터 제어를 사용하여 달성될 수 있음을 나타낸다. 이러한 제어성은 커버리지를 영역에 제공하기 위해 필요한 사이트의 수를 감소시킬 수 있고, 특정의 커버리지(예, 스타디움 등에서의 이벤트를 담당)를 제공하지 않고서도 피크 요구에 대한 작은 지 리적 영역에 대한 집중된 커버리지를 허용한다. 또한, 시스템의 유연성은, 사이트에서 통신 두절이 있는 경우 두절 커버리지를 허용하고, 사이트 보수와 관련하여 두절시간을 피한다.
본 발명은 PDA와 같은 표준 장치를 사용하여 제어 및 프로그래밍을 용이하게 하는 안테나 시스템을 제공한다. 이 시스템은 최소의 추가 배선을 필요로 하는 새로운 안테나의 추가를 용이하게 한다.
또한, 본 발명은 안테나의 빔의 다운틸트 및 빔폭, 방위 및 빔폭 또는 방위, 빔폭 및 다운틸트를 독립적으로 원격 제어할 수 있는 안테나를 제공한다. 따라서, 이 안테나는 안테나의 빔을 제어하는데 있어서 큰 유연성을 제공하여, 셀룰러 통신 시스템에서 안테나 빔에 의해 담당되는 영역을 능동적으로 제어할 수 있게 한다.
상술한 설명에서 공지의 동등물을 가지는 구성요소 또는 완성품에 대해 설명하였지만, 이러한 동등물은 각각 개시된 것처럼 여기서 인용된다.
본 발명을 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 개선례 및/또는 변형례가 가능하다.
본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 예를 들어 설명한다.
도 1은 3개 방사부의 어레이 안테나를 나타내는 도.
도 2는 도 1에 도시된 안테나의 피드 네트워크의 개략도.
도 2a는 가변 전력 분배기를 나타내는 도.
도 3은 6개 방사부의 어레이 안테나를 나타내는 도.
도 4는 도 3에 도시된 안테나의 피드 네트워크의 개략도.
도 5는 4개 방사부의 어레이 안테나를 나타내는 도.
도 6은 도 5에 도시된 안테나의 피드 네트워크의 개략도.
도 7은 10개 방사부의 어레이 안테나를 나타내는 도.
도 8은 도 7에 도시된 안테나의 피드 네트워크의 개략도.
도 9는 도 7 및 도 8에 도시된 안테나의 제어 어레이를 나타내는 도.
도 10은 셀룰러 통신 시스템을 나타내는 도.
도 11 내지 도 14는 위상 시프터만을 사용하는 일 실시예를 나타내는 도.
도 15 및 도 16은 2차원으로 안테나 빔 방향 및 폭을 조정하는 위상 시프터만을 사용하는 일 실시예를 나타내는 도.
도 17은 빔 스티어링 및 빔폭 조정을 가져오는 최소 구현례를 나타내는 도.
도 18은 제1 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타내는 도.
도 19는 도 18의 실시예에 대한 제1 제어 시스템 구현례를 나타내는 도.
도 20은 도 18의 실시예에 대한 제2 제어 시스템 구현례를 나타내는 도.
도 21은 도 18의 실시예에 대한 제3 제어 시스템 구현례를 나타내는 도.
도 22는 제2 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타내는 도.
도 23은 도 22의 실시예에 대한 제1 제어 시스템 구현례를 나타내는 도.
도 24는 도 22의 실시예에 대한 제2 제어 시스템 구현례를 나타내는 도.
도 25는 제3 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타내는 도.
도 26는 도 25의 실시예에 대한 제어 시스템 구현례를 나타내는 도.
도 27은 제4 실시예에 따른 안테나 시스템을 나타내는 도.
도 28은 도 27의 실시예에 대한 제어 시스템 구현례를 나타내는 도.
도 29는 제1 실시예에 따른 원격 제어 시스템을 나타내는 도.
도 30은 제2 실시예에 따른 원격 제어 시스템을 나타내는 도.
도 31은 일 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스를 나타내는 도.
도 32는 다운틸트를 조정하는 사용자 인터페이스를 나타내는 도.
도 33은 테이블 인터페이스를 나타내는 도.
도 34는 스케줄링 인터페이스를 나타내는 도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1: 안테나
2, 3, 4: 방사부
5: 피드 네트워크
6: 커넥터
7: 전력 분배기

Claims (20)

  1. 폭 및 각을 가지는 안테나 빔을 통해 지상 기반 셀룰러 통신 시스템의 이동 장치와 통신하기 위한 안테나로서,
    복수의 방사부; 및
    피드 라인으로부터 상기 방사부로의 피드 네트워크를 포함하며,
    상기 피드 네트워크는,
    상기 안테나 빔의 폭을 변화시키기 위해 상기 방사부들간에 전력의 분배를 독립적으로 변화시키는 전력 분배 수단; 및
    상기 안테나 빔의 상기 각을 변화시키기 위해 상기 방사부로 공급되거나 상기 방사부로부터 수신되는 신호의 위상을 독립적으로 변화시키는 위상 시프팅 수단
    을 포함하는 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 분배 수단은, 하나 이상의 중앙 방사부와, 상기 중앙 방사부의 반대편에 위치한 2개 이상의 외부 방사부간에 전력을 분배시키는 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전력 분배 수단은 실질적으로 비감쇠형인 안테나.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프팅 수단은 상기 한쌍의 외부 방사부들간의 상대 위상을 조정하는 안테나.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중앙 방사부와 상기 전력 분배 수단간의 위상 관계는 빔각의 모든 값에 대해 실질적으로 고정되는 안테나.
  6. 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각은 방위각인 안테나.
  7. 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각은 다운틸트각인 안테나.
  8. 제2항, 제4항 또는 제5항 중 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프팅 수단은 상기 안테나 빔의 방위각 및 다운틸트각을 변화시킬 수 있는 안테나.
  9. 제1항, 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프팅 수단은 2개 이상의 위상 시프팅부의 상대 위치를 변화시켜 조정되는 안테나.
  10. 제1항, 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 안테나; 및
    코드분할 다중접속(CDMA) 방식에 따른 상기 방사부로의 송신을 위한 다운링크 신호를 인코딩하는 인코더를 포함하는 지상 기반 안테나 시스템.
  11. 제1항, 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 안테나; 및
    코드분할 다중접속(CDMA) 방식에 따른 상기 방사부로부터 수신된 업링크 신호를 디코딩하는 디코더를 포함하는 지상 기반 안테나 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 안테나에 신호를 제공하여 상기 안테나 빔의 특성을 조정하는 제어 수단을 포함하는 지상 기반 안테나 시스템.
  13. 제1항, 제2항, 제4항, 또는 제5항중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 안테나; 및
    상기 안테나에 신호를 제공하여 상기 안테나 빔의 특성을 조정하는 제어 수단을 포함하는 지상 기반 안테나 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 수단은 원격 제어 센터로부터 명령을 수신하는 로컬 수신기를 포함하는 지상 기반 안테나 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    복수의 안테나를 포함하며,
    상기 제어 수단은,
    상기 안테나중 한 안테나의 빔 특성을 변화시키기 위한 명령을 수신하는 수단;
    원하는 커버리지를 달성하기 위해 모든 상기 안테나에 필요한 상기 빔 특성을 계산하는 수단; 및
    상기 원하는 커버리지를 달성하기 위해 각각의 안테나의 하나 이상의 빔 특성을 조정하는 수단
    을 포함하는 지상 기반 안테나 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    복수의 안테나의 구성의 파라미터를 그래픽으로 디스플레이하고, 입력 장치를 사용하여 그래픽 구성요소를 조작하여 상기 구성의 파라미터를 조정할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 수단; 및
    제어 신호를 액튜에이션 수단으로 보내어, 상기 그래픽 사용자 인터페이스 수단에 의해 디스플레이되는 파라미터에 따라 안테나의 파라미터를 조정하는 통신 수단
    을 포함하는 지상 기반 안테나 시스템.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 위상 시프팅 수단은,
    상기 안테나 빔의 다운틸트각을 변화시키기 위해 상기 방사부로 공급되거나 상기 방사부로부터 수신되는 신호의 위상을 변화시키는 다운틸트 위상 시프팅 수단; 및
    상기 안테나 빔의 방위각을 변화시키기 위해 상기 방사부로 공급되거나 상기 방사부로부터 수신되는 신호의 위상을 변화시키는 방위 위상 시프팅 수단
    을 포함하는 안테나.
  18. 제1항에 있어서, 상기 복수의 방사부는 2차원 어레이의 방사부를 형성하는 안테나.
  19. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어레이는 적어도 3개의 행 및 적어도 3개의 열의 방사부를 포함하는 안테나.
  20. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔폭은 방위 방향으로 조정 가능한 안테나.
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