KR100312526B1 - 이동통신 시스템의 기지국에서 안테나 제어 방법 - Google Patents

이동통신 시스템의 기지국에서 안테나 제어 방법 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
이동통신 시스템에서 기지국의 안테나를 제어하는 방법에 관한 기술이다.
나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
섹터형 안테나를 가지는 이동통신 시스템의 기지국에서 트래픽이 폭주하는 섹터에 안테나를 효율적으로 할당하는 방법을 제공한다.
다. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 이동통신 시스템의 섹터형 기지국에서 안테나를 제어하는 방법으로, 각 섹터들의 안테나로부터 수신되는 수신전계강도를 측정하여 각 섹터마다의 수신전계강도를 계산하는 단계와, 상기 계산된 각 섹터마다의 수신전계강도에 따라 각 섹터마다의 트래픽 분포를 검사하는 단계와, 상기 검사결과 특정 섹터에 임계값 이상의 트래픽이 폭주할 경우 해당 섹터의 안테나를 트래픽이 폭주하지 않는 다른 섹터로 할당하여 수신경로를 변경하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도
이동통신 시스템에서 섹터형 기지국에서 사용된다.

Description

이동통신 시스템의 기지국에서 안테나 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING ANTENNA IN BASE STATION OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 데이터 셀룰라 시스템(Digital Cellular System:이하 DCS라 함)와개인 통신 시스템(Personal Communication System:이하 PCS라 함)에서 안테나를 제어하는 방법에 관한 것으로, 통화 품질을 개선하기 위한 안테나의 제어 방법에 관한 것이다.
통상적으로 DCS 또는 PCS의 기지국은 이동통신 가입자를 수용하고 있으므로, 각 기지국의 셀마다 그 셀에 포함되어 있는 이동통신 가입자의 수가 각기 다르게 된다. 따라서 특정한 기지국에서는 호가 폭주되는 경우에 다른 기지국은 거의 대기상태(Idle)를 유지하기도 한다. 이는 하나의 기지국 내에서도 각 방향에 따라서도 이러한 현상이 발생하게 된다. 이를 상술하면, 하나의 기지국은 보통 3개의 섹터를 가지도록 구성되어 있으며, 각 섹터마다 보통 2개의 안테나가 설치되어 하나의 섹터를 담당하게 된다. 그리고 상기 각 섹터를 담당하는 안테나들은 기지국 내부의 섹터당 트래픽의 분포와는 무관하게 항상 일정한 빔패턴을 가진다. 즉, 하나의 기지국이 3개의 섹터로 구분되어 있고, 하나의 섹터에 2개의 안테나가 구비된 경우 기지국에는 총 6개의 안테나로 구성된다.
이와 같이 하나의 기지국이 3개의 섹터로 구성되는 경우 특정한 섹터에 트래픽이 폭주하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 기지국에서 트래픽이 폭주하는 섹터에서는 타 사용자와 간섭으로 인한 노이즈 레벨이 증가하게 되며, 이로 인해 통화의 품질이 저하됨과 섹터의 범위도 줄어들게 된다. 따라서 이러한 경우에는 해당 기지국에서 고품질의 서비스가 불가능하게 되며, 운용자가 운용자 컴퓨터 등을 이용하여 기지국에 접속하여 각 안테나의 빔 패턴을 조정하여 트래픽이 폭주되는 측으로 안테나를 덜할당해 주어야만 정상적으로 통화가 이루어질 수 있다. 만일이러한 빔 패턴의 조정이 이루어지지 않을 경우 기존 통화를 수행하는 사람은 통신이 단절되거나 또는 심한 노이즈로 인해 서비스의 질이 저하되는 문제가 있다. 그런데 이와 같이 운용자가 직접 섹터의 안테나를 할당하는 경우에는 각 기지국마다 운용자가 배치되어 섹터를 운용해야 하므로 인력의 낭비가 있다. 또한 이러한 트래픽의 변화는 매우 유동적이므로 운용자가 시기적절하게 이를 유지하기 곤란한 문제가 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 이동통신 시스템의 기지국에서 트래픽이 폭주하는 섹터에 대하여 안테나를 효율적으로 할당하여 고품질의 통신 서비스를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신 시스템의 섹터형 기지국에서 안테나를 제어하는 방법으로, 각 섹터들의 안테나로부터 수신되는 수신전계강도를 측정하여 각 섹터마다의 수신전계강도를 계산하는 단계와, 상기 계산된 각 섹터마다의 수신전계강도에 따라 각 섹터마다의 트래픽 분포를 검사하는 단계와, 상기 검사결과 특정 섹터에 임계값 이상의 트래픽이 폭주할 경우 해당 섹터의 안테나를 트래픽이 폭주하지 않는 섹터로 할당하여 수신경로를 변경하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따라 이동통신 시스템에서 안테나를 할당하기 위한 기지국의 해당 블록 구성도,
도 2는 도 1에 따라 하나의 기지국에서 안테나가 할당될 경우의 셀 할당 모습을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 셀 로딩시의 제어 흐름도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 셀 로딩값을 이용하여 섹터를 할당하기 위한 제어 흐름도,
도 5는 3개의 구역으로 구분된 안테나의 각 섹터에 따른 빔 폭의 경우를 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 또한 동일한 부분은 비록 다른 도면에 도시되더라도 동일한 참조부호를 사용한다.
도 1은 본 발명에 따라 이동통신 시스템에서 안테나를 할당하기 위한 기지국의 해당 블록 구성도이다. 이하 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 블록의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
6개의 각 안테나(ANT1, ANT2, ANT3, ANT4, ANT5, ANT6)들은 둘씩 쌍을 이루어 하나의 섹터를 담당한다. 즉, 기지국이 담당하는 섹터가 3개로 구분되어 있는 경우 제1 및 제2안테나(ANT1, ANT2)는 A섹터를 담당하고, 제3 및 제4안테나(ANT3, ANT4)는 B섹터를 담당하며, 제5 및 제6안테나(ANT5, ANT6)는 C섹터를 담당한다고 가정한다. 이를 도면으로 도시하면 도 2와 같다. 도 2는 상술된 바에 따라 상기 도 1의 실시 예를 설명하기 위한 하나의 기지국에서 안테나가 할당될 경우의 셀 할당 모습을 도시한 도면이다.
그러면 각 안테나들을 통해 수신되는 데이터들은 해당하는 무선부를 통해 이동통신 단말기와 무선링크를 형성하여 데이터를 송수신하게 된다. 이러한 경우에 각 무선부에서는 수신전계강도(RSSI)를 측정하게 된다. 수신전계강도 측정부(100)는 이와 같이 각 무선부에서 측정되는 수신전계강도(RSSI)를 취합하여 해당섹터에 대한 수신전계강도를 측정하여 이를 안테나 할당부(101)로 출력한다. 안테나 할당부(101)는 수신전계강도 측정부(100)로부터 수신전계강도에 따른 데이터를 입력받아 섹터의 전력 및 임계 트래픽 량을 계산한다. 그리고 상기 안테나 할당부(101)는상기 계산된 값에 따라 이후 설명되는 제어 흐름도에 의해 안테나를 할당하게 된다. 상기한 안테나 할당부(101)는 기지국의 주 제어부에서 수행하도록 구성할 수도 있으며, 이와 달리 안테나의 제어를 위한 프로세서를 별도로 구비하여 구성할 수도 있다. 또한 이러한 경우 디지털 무선 패스를 제어할 수 있기 위해서는 각 섹터마다 할당되어 있는 두 개의 안타나 중 어느 하나의 안테나라도 단순히 수신용 안테나만으로 이루어진 경우에는 안테나의 할당이 불가능하다. 따라서 기지국의 각 섹터마다 할당되어 있는 두 개의 안테나가 모두 송수신용 안테나로 구비되어야 한다. 이러한 실시의 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다. 그러면 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 안테나 할당부에서 수행되는 제어 과정을 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 셀 로딩시의 제어 흐름도이다. 이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 셀 로딩시의 제어 과정을 상세히 설명한다.
상기 수신전계강도 측정부(100)는 (201)단계에서 각 안테나를 통해 수신되는 수신전계강도를 측정한다. 이러한 수신전계강도의 측정은 상기 도 1의 설명에서 상술한 바와 같이 이루어진다. 이러한 수신전계강도를 측정한 데이터는 안테나 할당부(101)로 입력된다. 그리고, 상기 안테나 할당부(101)는 각 섹터마다 할당된 안테나의 수신전계강도 값을 측정하게 된다. 그러면 안테나 할당부(101)는 각 섹터당 수신된 전계강도값을 가지고, 각 섹터마다 노이즈가 증가된 값을 계산한다. 여기서 노이즈가 증가된 값은 백그라운드 노이즈 값과, 현재 수신되는 총 수신전력의 차이에 의해 계산된다. 그리고 상기 안테나 할당부(101)는 상기 구해진 노이즈 증가분을 이용하여 셀로딩(Cell Lodaing) 값을 계산한다. 상기 계산되는 셀 로딩값은 하기 <수학식 1>에 의해 계산된다.
이와 같이 셀 로딩 값이 계산되면 상기 안테나 할당부(101)는 기지국의 각 섹터당 할당 매트릭스의 구성에 따라 임계치를 비교하고, 각 안테나를 특정 섹터에 할당하여 각 섹터에 빔 폭을 형성할 수 있게 된다.
그러면 상기 도 3에 의해 계산된 값을 이용하여 섹터를 할당하는 제어 흐름을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 셀 로딩값을 이용하여 섹터를 할당하기 위한 제어 흐름도이다. 이하 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 섹터 할당시의 제어 흐름을 상세히 설명한다.
상기 안테나 할당부(101)는 (301)단계에서 상기 수신전계강도 측정부(100)로부터 수신전계강도에 따른 전력 값을 수신한다. 그리고, (303)단계로 진행하여 상기 도 3에서 검사된 값에 따라 각 섹터마다 트래픽의 분포를 검사한다. 이와 같은 트래픽을 도시하면 도 5와 같이 도시할 수 있다. 도 5는 3개의 구역으로 구분된 안테나의 각 섹터에 따른 빔 폭의 경우를 도시한 도면이다.
도 5의 (a)의 경우 정상적인 경우이므로 3영역으로 구분된 각 섹터들(A, B, C)은 동일한 빔 폭을 가지며, 동일한 거리의 수신전계강도를 가진다. 그리고 도 5의 (b)의 경우는 C섹터에 트래픽이 폭주되는 경우를 도시하였다. 즉, 이와 같이 트래픽이 폭주되는 경우 C영역의 빔 폭은 줄어들게 되며, 그렇지 않은 다른 영역인 A영역, B영역은 (a)의 경우와 동일한 빔폭을 가진다. 즉, C영역에 위치한 단말기들은 트래픽이 폭주하여 수행중인 호의 품질이 저하되며, 동시에 발호동작이 이루어지는 경우도 기지국과 근접한 거리의 단말기에 대해서만 수행될 수 있도록 제한된다. 그러므로 상기 안테나 할당부(101)는 (305)단계로 진행하여 안테나의 디지털 무선(Radio Frequency) 패스를 제어하여 안테나를 할당하게 된다. 이와 같이 안테나를 할당하는 경우를 예를 들어 설명하면, 하기와 같다. 트래픽이 폭주되지 않은 섹터가 A섹터와 B섹터이므로 상기 두 섹터 중 트래픽 양이 적은 섹터를 선택하여 하나의 안테나를 할당하도록 구성할 수도 있다. 이와 같이 안테나가 할당영역이 바뀔 경우 안테나의 숫자가 줄어든 영역에는 빔폭이 줄어들게 되어 트래픽을 효과적을 분산시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 섹터형 기지국에서 각 섹터를 담당하는 안테나들 중 트래픽이 폭주하는 섹터로 트래픽이 폭주하지 않는 섹터의 안테나를 할당하여 트래픽이 폭주하는 섹터의 통신품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 이동통신 시스템의 섹터형 기지국에서 안테나를 제어하는 방법에 있어서,
    각 섹터들의 안테나로부터 수신되는 수신전계강도를 측정하여 각 섹터마다의 수신전계강도를 계산하는 단계와,
    상기 계산된 각 섹터마다의 수신전계강도에 따라 각 섹터마다의 트래픽 분포를 검사하는 단계와,
    상기 검사결과 특정 섹터에 임계값 이상의 트래픽이 폭주할 경우 해당 섹터의 안테나를 트래픽이 폭주하지 않는 다른 섹터로 할당하여 수신경로를 변경하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 기지국에서 안테나 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트래픽의 분포 검사가,
    각 섹터마다의 수신전계강도를 측정하고 상기 측정된 수신전계강도의 값을 이용하여 노이즈의 증가분을 계산하여 셀 로딩 값을 구하며, 상기 구해진 셀 로딩 값과 미리 저장된 안테나의 섹터 할당 메트릭스의 구성을 이용하여 트래픽의 분포를 계산함을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 기지국에서 안테나 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    셀 로딩 계산은 하기 수학식 2에 의해 계산됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 기지국에서 안테나 제어 방법.
    상기 수학식 2에서 노이즈 증가분은 백그라운드의 노이즈 값과 현재 수신되는 총 수신전력의 차이로 계산함.
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