KR100360009B1 - Apparatus for hybrid distributing a multi beam in a mobile system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 통신 시스템의 다중 빔 복합 분산/합성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-beam composite dispersion / compositing apparatus of a mobile communication system.
본 발명은 기지국을 통해 출력되는 다중 빔을 n(단, n은 3의 배수)개의 섹터로 분류하여 서비스하는 이동 통신 시스템의 다중 빔 복합 분산/합성 장치에 있어서, 이동 통신 시스템내의 m(단, m은 4의 배수)개의 안테나를 통해 제공되는 다중 빔을 방향이 상이한 m/2개의 고정 빔과 적응 빔으로 각각 생성하는 n개의 다중 빔 성형 수단으로 구성되는 다중 빔 성형기 모듈과; 다중 빔 성형 수단의 m/2개의 적응 빔 출력단과 연결되며, m/2개의 출력단과 m/4개의 접지단으로 이루어지는 m개의 스위칭 수단을 구비하는 스위치 모듈과; m/2개의 고정 빔 출력단 또는 스위치 수단의 m/2개의 출력단과 연결되는 180°커플러 모듈과; 180°커플러 모듈을 통해 n개의 섹터로 고정 빔 및 적응 빔의 빔 경로를 형성하는 합성기 모듈을 포함하고 구성된다. 따라서, 본 발명은 기지국의 각 섹터의 통화량 균형을 구현함으로써, 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 유지 관리 측면에서 매우 편리하다는 효과가 있으며, 빔을 스위칭하는데 필요한 스위치의 수를 줄여 높은 안정성을 실현할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a multi-beam complex distributed / composite apparatus for a mobile communication system that classifies and outputs multiple beams output through a base station into n (where n is a multiple of 3) sectors. m is a multi-beam forming machine module composed of n multi-beam shaping means for generating multi-beams provided through multiple antennas of multiples of 4 into m / 2 fixed beams and adaptive beams each having a different direction; A switch module connected to m / 2 adaptive beam output stages of the multi-beam shaping means and having m switching means including m / 2 output stages and m / 4 ground stages; a 180 ° coupler module connected to the m / 2 fixed beam outputs or the m / 2 outputs of the switch means; And comprises a synthesizer module for forming the beam paths of the fixed and adaptive beams into n sectors through a 180 ° coupler module. Therefore, the present invention implements the balance of call volume in each sector of the base station, which not only efficiently utilizes frequency resources, but also has an effect of being very convenient in terms of maintenance, and reduces the number of switches required to switch beams, thereby ensuring high stability. There is an effect that can be realized.
Description
본 발명은 이동 통신 시스템의 빔 분산/합성 기술에 관한 것으로, 특히, 각 섹터의 통화량 분포에 따라 가변적으로 섹터의 서비스 영역을 조절하는 이동 통신 시스템의 다중 빔 복합 분산/합성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a beam dispersion / synthesis technique of a mobile communication system, and more particularly, to a multi-beam complex dispersion / composite apparatus of a mobile communication system that adjusts a service area of a sector variably according to the distribution of call volume of each sector.
현재 이동 통신 시스템내의 이동 통신 기지국은 옴니(omni) 기지국과 섹터(sector) 기지국으로 분류할 수 있으며, 거의 대부분의 이동 통신 시스템에서는 섹터 기지국의 형태를 취하고 있다. 이러한 섹터 기지국의 경우, 3섹터 또는 6섹터로 구성되어 있는데, 현재 CDMA 기지국의 경우는 3섹터 기지국 형태를 취하고 있다.Currently, mobile communication base stations in mobile communication systems can be classified into omni base stations and sector base stations, and most mobile communication systems take the form of sector base stations. In the case of such a sector base station, it is composed of three sectors or six sectors. Currently, a CDMA base station takes the form of a three sector base station.
그런데, 이러한 3섹터 기지국의 경우, 고정된 빔 폭을 가진 안테나를 사용하여 각각의 섹터가 고정된 영역을 서비스하고 있는 바, 각 섹터가 관할하고 있는 영역의 통화량 분포가 불균형한 상태이어서 최대의 통화량을 갖는 섹터를 기준으로 주파수 자원이 할당되어 있다. 따라서, 통화량이 많지 않은 섹터는 주파수 자원의 활용 효율이 낮아질 소지가 있으며, 통화량이 집중된 섹터에는 무선 채널 이용 효율이 줄어들고 커버리지(coverage)가 축소될 수 있다. 이로 인해, 서비스 효율 저하 및 주파수 자원 관리/유지비용이 과다하게 발생한다는 문제가 제기되었다.However, the three-sector base station uses an antenna having a fixed beam width to serve an area in which each sector is fixed. As a result, an unbalanced distribution of the call volume in the area controlled by each sector results in maximum call volume. Frequency resources are allocated based on sectors having. Therefore, a sector with a small amount of call may have a low efficiency of using frequency resources, and a sector having a concentrated call amount may reduce a wireless channel use efficiency and reduce coverage. This raises the problem that the service efficiency is lowered and the frequency resource management / maintenance cost is excessive.
또한, 종래의 고정 3섹터 기지국을 적용한 이동 통신 시스템에서는, 기지국의 통화량 분포가 바뀌었을 경우, 이에 대한 대처 방법이 수작업으로 이루어져야 하는 바, 즉, 섹터 방향을 변경하고자 할 경우 철탑 위에 설치된 안테나의 방향을 운용자가 직접 변경해야 하는 바, 관리 측면에서 매우 번거롭고 위험할 뿐만 아니라 그 작업 시간에 있어서도 매우 비효율적이라는 문제가 제기되었다.In addition, in the conventional mobile communication system employing a fixed three-sector base station, if the call volume distribution of the base station is changed, a countermeasure should be made manually, that is, the direction of the antenna installed on the tower in order to change the sector direction. The need for operators to make changes directly raises the question of not only being cumbersome and dangerous in terms of management, but also very inefficient in their working hours.
따라서, 본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 기존 섹터 기지국에서 사용되고 있는 방식인 일정한 크기의 방향을 갖는 고정 빔과, 섹터 빔의 크기와 방향을 가변할 수 있도록 하는 적응 빔을 이용하여 가변 섹터를 구현함으로써 기지국의 각 섹터의 통화량 균형과 주파수 자원의 효율적 활용을 제공하도록 한 이동 통신 시스템의 다중 빔 분산/합성 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, using a fixed beam having a constant size direction, which is a method used in the existing sector base station, and an adaptive beam that can vary the size and direction of the sector beam Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-beam spreading / compositing device of a mobile communication system that provides a variable amount of call volume balance and efficient use of frequency resources by implementing a variable sector.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기지국을 통해 출력되는 다중 빔을 n(단, n은 3의 배수)개의 섹터로 분류하여 서비스하는 이동 통신 시스템의 다중 빔 복합 분산/합성 장치에 있어서, 이동 통신 시스템내의 m(단, m은 4의 배수)개의 안테나를 통해 제공되는 다중 빔을 방향이 상이한 m/2개의 고정 빔과 적응 빔으로 각각 생성하는 n개의 다중 빔 성형 수단으로 구성되는 다중 빔 성형기 모듈과; 다중 빔 성형 수단의 m/2개의 적응 빔 출력단과 연결되며, m/2개의 출력단과 m/4개의 접지단으로 이루어지는 m개의 스위칭 수단을 구비하는 스위치 모듈과; m/2개의 고정 빔 출력단 또는 스위치 수단의 m/2개의 출력단과 연결되는 180°커플러 모듈과; 180°커플러 모듈을 통해 n개의 섹터로 고정 빔 및 적응 빔의 빔 경로를 형성하는 합성기 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템의 다중 빔 복합 분산/합성 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a multi-beam composite distributed / composite apparatus of a mobile communication system that classifies and services multiple beams output through a base station into n (where n is a multiple of 3) sectors. Multi-beam shaping machine consisting of n multi-beam shaping means for generating multi-beams provided by m (where m is a multiple of 4) antennas in the communication system, respectively, with m / 2 fixed and adaptive beams in different directions A module; A switch module connected to m / 2 adaptive beam output stages of the multi-beam shaping means and having m switching means including m / 2 output stages and m / 4 ground stages; a 180 ° coupler module connected to the m / 2 fixed beam outputs or the m / 2 outputs of the switch means; A synthesizer module for forming a beam path of fixed and adaptive beams into n sectors through a 180 ° coupler module is provided.
도 1은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 다중 빔 복합 분산/합성 장치의 스위칭 기술을 설명하기 위한 고정 빔/적응 빔 분포도,1 is a fixed beam / adaptive beam distribution diagram for explaining a switching technique of a multi-beam complex dispersion / compositing device of a mobile communication system according to the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 빔 복합 분산/합성 장치의 상세 구성도.Figure 2 is a detailed block diagram of a multi-beam composite dispersion / synthesis apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
102 : 다중빔 형성기 모듈102: multibeam former module
104 : 스위치 모듈104: switch module
106 : 180°커플러 모듈106: 180 ° Coupler Module
108 : 합성기 모듈108: synthesizer module
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
설명에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 빔 분산/합성 장치는 3개의 섹터 구조로 구성되며, 한 섹터 당 4개(총 12개)의 다중화 빔을 생성하는 것을 전제하였다. 또한, 본 발명에서는, 이러한 섹터 당 4개의 다중화 빔을 2개의 고정 빔과 2개의 적응 빔으로 재 생성하여 통화량 분포에 따라 적응적으로 합성/분산시키는 것을 전제하였다.Prior to the description, the multi-beam dispersion / compositing apparatus according to the preferred embodiment of the present invention is composed of three sector structures, and it is assumed that four (12 total) multiplexed beams are generated per sector. In addition, in the present invention, it is assumed that the four multiplexed beams per sector are regenerated into two fixed beams and two adaptive beams to be adaptively synthesized / distributed according to the call distribution.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 적용되는 다중화 빔은 총 12개의 빔으로 분포되며, 이러한 12개의 다중화 빔을 6개의 고정 빔(A2, A3, B2, B3, C2, C3)과 6개의 적응 빔(A1, A4, B1, B4, C1, C4)으로 재분류하여 섹터의 방향 및 빔 폭을 가변시킬 수 있도록 구현하였다.That is, as shown in FIG. 1, the multiplexed beams applied to the present invention are distributed into a total of 12 beams, and the 12 multiplexed beams are divided into six fixed beams A2, A3, B2, B3, C2, and C3. By reclassifying into six adaptive beams (A1, A4, B1, B4, C1, C4), the direction and beam width of the sector can be changed.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 빔 복합 분산/합성 장치의 구성 블록도로서, 다중 빔 성형기 모듈(102), 스위치 모듈(104), 180°커플러 모듈(106) 및 합성기 모듈(108)을 포함한다.FIG. 2 is a block diagram of a multi-beam composite dispersion / compositing device according to a preferred embodiment of the present invention, and includes a multi-beam shaper module 102, a switch module 104, a 180 ° coupler module 106, and a synthesizer module 108. ).
도 2에 도시한 바와 같이, 다중 빔 성형기 모듈(102)은 도시 생략된 안테나로부터 제공되는 빔을 각각 방향이 상이한 12개의 빔으로 생성하여 출력한다. 즉, 다중 빔 성형기 모듈(102)내에는 섹터 개수에 대응하는 다중 빔 성형 수단이 구비되는 바, 하나의 다중 빔 성형 수단에 의해 4개의 안테나로부터 각각 방향이 상이한 4개의 빔을 생성하는 것이다.As shown in FIG. 2, the multi-beam shaper module 102 generates and outputs beams provided from antennas, not shown, as 12 beams having different directions. In other words, the multi-beam shaping module 102 is provided with multi-beam shaping means corresponding to the number of sectors. The multi-beam shaping module 102 generates four beams having different directions from four antennas by one multi-beam shaping means.
본 발명에 따른 스위치 모듈(104)은 이러한 다중 빔 성형기 모듈(102)을 통해 제공되는 다중 빔을 적응적으로 스위칭하여 각 섹터에 제공한다. 즉, 스위치 모듈(104)은 6개의 스위칭 수단으로 구성되며, 이러한 각각의 스위칭 수단은 다중 빔 성형기 모듈(102)로부터 제공되는 다중 빔 중 적응 빔으로 사용될 빔 출력포트(A4, B1, B4, C1, C4, A1)와 연결된다.The switch module 104 according to the present invention adaptively switches the multiple beams provided through the multi-beam shaper module 102 and provides them to each sector. That is, the switch module 104 is composed of six switching means, each of which switching means beam output ports A4, B1, B4, C1 to be used as adaptive beams among the multiple beams provided from the multiple beam former module 102. , C4, A1).
스위치 모듈(104)내의 스위칭 수단은 2개의 출력단과 1개의 접지단으로 이루어지며, 스위치 모듈(104)의 제어에 따라 접지단으로 스위칭되어 2개의 출력단 중 1개의 출력단, 즉, 자기 섹터에 대응하는 출력단으로 빔 경로를 형성하거나, 다중 빔 성형기 모듈(102)의 출력단으로 스위칭되어 2개의 출력단 모두로 빔 경로를 선택적으로 형성하는 기능을 수행한다. 즉, 스위치 모듈(104)에서 적응 빔으로 사용될 포트에 연결된 스위칭 수단이 온(on)될 경우에는 2-way 분배기로 사용되며, 오프(off)될 경우에는 한 출력포트로만 빔이 연결되도록 하는 것이다.The switching means in the switch module 104 is composed of two output terminals and one ground terminal, and is switched to the ground terminal under the control of the switch module 104 to correspond to one output terminal of the two output terminals, that is, the magnetic sector. A beam path is formed at an output end, or switched to an output end of the multi-beam shaper module 102 to selectively form a beam path at both output ends. That is, when the switching means connected to the port to be used as the adaptive beam in the switch module 104 is on, it is used as a 2-way splitter, and when it is off, the beam is connected to only one output port. .
그리고, A4와 B2, B4와 C1, 그리고 C4와 A1 출력포트에 대응하는 스위칭 수단은 모두 오프되거나 서로 반대 반향으로 연동되어 동작한다. 예를 들어, A4 포트에 대응하는 스위칭 수단과 B1 포트에 대응하는 스위칭 수단이 모두 오프 상태이거나, A4 포트에 대응하는 스위칭 수단이 온되면 B1 포트에 대응하는 스위칭 수단은 오프되고, A4 포트에 대응하는 스위칭 수단이 오프되면 B1 포트에 대응하는 스위칭 수단은 온된다. 즉, 본 발명에 따른 스위칭 수단은 상술한 스위치 모듈(104)의 온/오프 제어 신호에 따라 자기 섹터에 대응하는 합성기로 입력되는 빔은 상쇄시키고, 타 섹터에 대응하는 합성기로 입력되는 빔은 180°위상 지연되도록 스위칭되는 것이다.The switching means corresponding to A4 and B2, B4 and C1, and C4 and A1 output ports are all turned off or interlocked in opposite directions. For example, when both the switching means corresponding to port A4 and the switching means corresponding to port B1 are off, or when the switching means corresponding to port A4 is on, the switching means corresponding to port B1 is turned off and corresponds to port A4. When the switching means is turned off, the switching means corresponding to the B1 port is turned on. That is, the switching means according to the present invention cancels the beam input to the synthesizer corresponding to the magnetic sector according to the on / off control signal of the switch module 104 described above, and the beam input to the synthesizer corresponding to the other sector is 180 It is switched so as to delay the phase.
180°커플러 모듈(106)은 6개의 고정 빔 출력단 또는 스위칭 수단의 2개의 출력단 중 일단과 연결되며, 6개의 고정 빔은 자기 섹터로 연결시키고, 6개의 적응 빔은 타 섹터로 연결시키는 기능을 수행한다.The 180 ° coupler module 106 is connected to one of the six fixed beam outputs or one of the two outputs of the switching means, and the six fixed beams connect to the magnetic sectors and the six adaptive beams to the other sectors. do.
합성기 모듈(108)은 빔의 진폭 및 위상 특성이 일치되도록 조정하는 기능을 수행한다. 이러한 합성기 모듈(108)은, 예컨대, 4-way 합성기로 구성될 수 있으며,다중 빔 성형기 모듈(102)로부터 합성기 모듈(108)까지의 모든 경로의 진폭 및 위상 특성이 일치되도록 조정하는 기능을 수행한다.The synthesizer module 108 performs the function of adjusting the amplitude and phase characteristics of the beam to match. This synthesizer module 108 may, for example, be configured as a 4-way synthesizer, and performs the function of adjusting the amplitude and phase characteristics of all paths from the multi-beam shaper module 102 to the synthesizer module 108 to match. do.
이하에서는, 본 발명이 목적으로 하는 바를 보다 용이하게 이해하도록, 상술한 스위치 모듈(104)의 스위칭 동작에 의해 가변 섹터가 구현되는 구체적인 동작 원리를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, in order to more easily understand the object of the present invention, a detailed operation principle in which the variable sector is implemented by the above-described switching operation of the switch module 104 will be described in more detail.
먼저, A4 포트에 대응하는 스위칭 수단과 B1 포트에 대응하는 스위칭 수단이 모두 오프될 경우에는, 일반적인 섹터 기지국, 즉, 6개의 고정 빔을 사용하는 통상의 이동 통신 시스템의 원리와 동일하다.First, when both the switching means corresponding to the A4 port and the switching means corresponding to the B1 port are turned off, it is the same as that of a general sector base station, i.e., a conventional mobile communication system using six fixed beams.
그러나, A4 스위칭 수단이 온되고 B1 스위칭 수단이 오프될 경우에는, 빔 A4는 2-way 분배기로 사용되는 스위치를 통과하여 두 개의 180°커플러로 입력된다. 따라서, 섹터 1 합성기로 입력되는 빔 A4는 각각 180°와 0°위상 지연을 갖게 되므로 서로 상쇄됨을 알 수 있을 것이다.However, when the A4 switching means is turned on and the B1 switching means is turned off, the beam A4 enters into two 180 ° couplers through a switch used as a two-way distributor. Accordingly, it can be seen that the beams A4 input to the sector 1 synthesizer cancel each other because they have 180 ° and 0 ° phase delays, respectively.
한편, 섹터 2 합성기로 입력되는 빔 A4는 180°위상 지연되며, 빔 B1도 180°위상 지연된 상태로 섹터 2에 합성되므로, 빔 A4는 빔 B1과 섹터 2에 합성되어 섹터의 크기를 변경할 수 있는 것이다.On the other hand, since the beam A4 input to the sector 2 synthesizer is 180 ° phase delayed, and the beam B1 is also synthesized to sector 2 with a 180 ° phase delayed state, the beam A4 is synthesized to the beams B1 and sector 2 so that the size of the sector can be changed. will be.
다른 한편, A4 스위칭 수단이 오프되고 B1 스위칭 수단이 온된 경우에는, 빔 A4와 빔 B1이 섹터 1에 합성된다는 사실을 제외하고 상술한 과정과 동일한 원리로 동작하며, 이러한 사실은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, when the A4 switching means is turned off and the B1 switching means is turned on, it operates on the same principle as the above-described procedure except that the beam A4 and the beam B1 are combined in sector 1, which fact is the technical field of the present invention. Those skilled in the art will readily appreciate, and a detailed description thereof will be omitted.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이동 통신 시스템의 다중 빔 복합 분산/합성장치는, 6개의 고정 빔과 6개의 적응 빔을 이용하여 각 섹터의 통화량 분포에 따라 섹터 빔의 크기와 방향을 가변시켜 무선 채널 이용 효율을 극대화하도록 하는데 그 특징이 있다.As described above, the multi-beam complex dispersion / sum growth value of the mobile communication system according to the present invention uses six fixed beams and six adaptive beams to vary the size and direction of the sector beams according to the call volume distribution of each sector. It is characterized by maximizing channel utilization efficiency.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 기술하고 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하기에 기술하는 특허청구범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 당업자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.As mentioned above, although preferred embodiments of the present invention have been described and described, it should be understood by those skilled in the art that various modifications are possible within the scope of the following claims.
따라서, 본 발명은 기지국의 각 섹터의 통화량 균형을 구현함으로써, 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 유지 관리 측면에서 안정성과 편리성을 증대시키는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 빔을 스위칭하는데 필요한 스위치의 수를 줄여 높은 안정성을 실현할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the present invention implements the balance of call volume in each sector of the base station, which not only efficiently utilizes frequency resources, but also increases stability and convenience in terms of maintenance. In addition, the present invention has the effect of achieving a high stability by reducing the number of switches required to switch the beam.
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