KR100493913B1 - Apparatus for controling flexible sector antenna system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트래픽부하에 따라 기지국의 섹터 안테나를 회전시켜 섹터 안테나의 수평빔패턴과 빔지향특성을 향상시킬 수 있도록 한 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a control apparatus of a sector variable antenna system to rotate the sector antenna of the base station according to the traffic load to improve the horizontal beam pattern and the beam directing characteristics of the sector antenna.
본 발명은 다수의 수직편파 안테나와 다수의 수평편파 안테나가 설치된 고정판과, 상기 고정판의 양측에 설치된 힌지를 경유하여 상기 고정판의 양측 각각에서 회전 가능하게 결합된 가변판과, 자신의 로드가 상기 힌지에 연결되어 상기 가변판 각각을 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 제어부와, 상기 섹터 가변 안테나 각각에서 수신된 호수(Call) 및 수신전력레벨(Tx)에 기초하여 상기 섹터 가변 안테나의 트래픽부하를 검출하는 검출부와, 상기 검출부로부터 검출된 상기 섹터 가변 안테나 각각의 트래픽부하를 저장하는 메모리부와, 상기 메모리에 저장된 상기 섹터 가변 안테나 각각의 트래픽부하를 표시함과 아울러 운영자로부터 입력되는 명령을 상기 제어부에 공급하는 모니터링/사용자조작부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a fixed plate having a plurality of vertically polarized antennas and a plurality of horizontal polarized antennas, a variable plate rotatably coupled to each of both sides of the fixed plate via hinges provided on both sides of the fixed plate, and its rod hinged. A sector variable connected to a motor for rotating each of the variable plates, a control unit for controlling driving of the motor, and a sector and a reception power level Tx received by each of the sector variable antennas. A detection unit for detecting a traffic load of the antenna, a memory unit for storing the traffic load of each of the sector variable antennas detected by the detection unit, and a traffic load of each of the sector variable antennas stored in the memory, and inputting from the operator And a monitoring / user control unit for supplying the command to the control unit. do.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 기지국 안테나의 각 섹터의 트래픽부하에 따라 기지국의 섹터 안테나를 회전시켜 섹터 가변 안테나의 수평빔 각도 및 빔지향특성을 조정하게 된다. 그 결과, 본 발명에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 섹터 가변 안테나의 수평빔패턴과 빔지향특성을 향상시킬 수 있다.According to this configuration, the present invention adjusts the horizontal beam angle and beam directing characteristics of the sector variable antenna by rotating the sector antenna of the base station according to the traffic load of each sector of the base station antenna. As a result, the control apparatus of the sector variable antenna system according to the present invention can improve the horizontal beam pattern and the beam directing characteristics of the sector variable antenna.
Description
본 발명은 섹터 안테나 시스템에 관한 것으로, 특히 트래픽부하에 따라 기지국의 섹터 안테나를 회전시켜 섹터 안테나의 수평빔패턴과 빔지향특성을 향상시킬 수 있도록 한 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sector antenna system, and more particularly, to a control apparatus of a sector variable antenna system capable of rotating a sector antenna of a base station according to a traffic load to improve a horizontal beam pattern and a beam directing characteristic of the sector antenna.
일반적으로, 이동통신망이나 무선가입자회선(wireless local loop : WLL)과 같은 무선통신망에서는 교환국과 가입자 단말기 간에 기지국을 설치하고, 기지국과 가입자 단말기 간에 무선신호를 교환하게 된다.In general, in a wireless communication network such as a mobile communication network or a wireless local loop (WLL), a base station is installed between an exchange station and a subscriber station, and radio signals are exchanged between the base station and the subscriber station.
기지국에 설치되는 안테나는 가입자호의 공간적 분포를 고려하여 일정한 빔패턴과 빔지향특성을 갖도록 설계된다. 이동통신망의 기지국에 적용된 안테나로는 가입자 호의 공간적 편재를 고려한 섹터 안테나(Sector Antenna)가 주로 이용된다.The antenna installed in the base station is designed to have a constant beam pattern and beam directing characteristics in consideration of the spatial distribution of the subscriber call. As an antenna applied to a base station of a mobile communication network, a sector antenna considering a spatial ubiquity of a subscriber call is mainly used.
섹터를 3 개(α, β, γ)로 분할하는 경우에, 이동통신망의 기지국은 각 섹터(α, β, γ)의 트래픽부하가 일정한 것을 가정하여 각 섹터(α, β, γ)의 섹터별 트래픽을 각각 담당하도록 빔패턴과 빔지향특성이 고정된 3 개의 섹터 안테나가 설치된다. 기지국 운용 중에 트래픽에 장기적인 변화가 발생되면 운용자는 섹터 가변 안테나의 빔패턴과 빔지향특성을 조절하게 된다.In the case of dividing the sector into three (α, β, and γ), the base station of the mobile communication network assumes that the traffic load of each sector (α, β, and γ) is constant and the sector of each sector (α, β, and γ). Three sector antennas with fixed beam patterns and beam directing characteristics are installed to cover each traffic. If a long-term change in traffic occurs during base station operation, the operator adjusts the beam pattern and the beam directing characteristic of the sector variable antenna.
그런데 종래의 섹터 안테나는 섹터별 트래픽의 순간적인 변화에 대하여 대응할 수 없기 때문에 섹터간 트래픽 부하가 섹터별로 일정하지 않아서 기지국 전체 용량과 무관하게 1 개 섹터에서 트래픽 부하가 많이 발생되는 경우에 해당 섹터에 대하여 용량을 증대하기가 어려운 실정이다. 다시 말하여, 종래의 섹터 안테나는 각 섹터별로 수용 가능한 트래픽 부하가 고정되어 있기 때문에 트래픽의 공간분포나 시간의 진행에 따라 각 섹터에 대한 빔패턴과 빔지향특성을 최적으로 조절할 수 없는 문제점이 있다. 그 결과, 종래의 이동통신 시스템은 기지국 섹터 가변 안테나의 섹터간 트래픽부하가 불균일하게 분포되면 섹터간 호소통이 원활하지 않게 됨은 물론, 그로 인하여 통화품질이 떨어지게 된다. However, since the conventional sector antenna cannot cope with the instantaneous change of traffic by sector, the traffic load between sectors is not constant from sector to sector, so that if a lot of traffic load is generated in one sector regardless of the base station's total capacity, It is difficult to increase the capacity with respect to the situation. In other words, the conventional sector antenna has a problem that the traffic load that can be accommodated for each sector is fixed, so that the beam pattern and the beam directing characteristic of each sector cannot be optimally adjusted according to the spatial distribution of the traffic or the progress of time. . As a result, in the conventional mobile communication system, when the sector-to-sector traffic load of the base station sector variable antenna is unevenly distributed, the communication between the sectors is not smooth, and thus the call quality is deteriorated.
따라서, 본 발명의 목적은 트래픽부하에 따라 기지국의 섹터 안테나를 회전시켜 섹터 안테나의 수평빔패턴과 빔지향특성을 향상시킬 수 있도록 한 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치를 제공하는데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a control apparatus of a sector variable antenna system to rotate the sector antenna of the base station according to the traffic load to improve the horizontal beam pattern and the beam directing characteristic of the sector antenna.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 다수의 수직편파 안테나와 다수의 수평편파 안테나가 설치된 고정판과, 상기 고정판의 양측에 설치된 힌지를 경유하여 상기 고정판의 양측 각각에서 회전 가능하게 결합된 가변판과, 자신의 로드가 상기 힌지에 연결되어 상기 가변판 각각을 회전시키기 위한 모터와, 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 제어부와, 상기 섹터 가변 안테나 각각에서 수신된 호수(Call) 및 수신전력레벨(Tx)에 기초하여 상기 섹터 가변 안테나의 트래픽부하를 검출하는 검출부와, 상기 검출부로부터 검출된 상기 섹터 가변 안테나 각각의 트래픽부하를 저장하는 메모리부와, 상기 메모리에 저장된 상기 섹터 가변 안테나 각각의 트래픽부하를 표시함과 아울러 운영자로부터 입력되는 명령을 상기 제어부에 공급하는 모니터링/사용자조작부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a control apparatus of a sector variable antenna system according to an embodiment of the present invention is a fixing plate provided with a plurality of vertical polarization antenna and a plurality of horizontal polarization antenna, and the fixing plate via the hinges provided on both sides of the fixing plate A variable plate rotatably coupled at each side of the motor, a rod having its rod connected to the hinge to rotate each of the variable plates, a control unit for controlling the driving of the motor, and a sector variable antenna in each A detector which detects the traffic load of the sector variable antenna based on the received call and the received power level Tx, a memory unit which stores the traffic load of each of the sector variable antennas detected by the detector; Indication of traffic load of each of the sector variable antennas stored in the memory and input from the operator It is characterized in that it comprises a monitoring / control panel for supplying a user command to the control unit.
상기 제어장치에서 상기 제어부는 상기 모터를 구동하여 상기 섹터 가변 안테나의 빔패턴을 조정하는 것을 특징으로 한다.The control unit in the control device is characterized in that for adjusting the beam pattern of the sector variable antenna by driving the motor.
상기 제어장치는 상기 고정판에 연결되어 상기 고정판을 회전시키기 위한 제 2 모터를 더 구비한다.The control device further includes a second motor connected to the fixed plate to rotate the fixed plate.
상기 제어장치에서 상기 제어부는 상기 제 2 모터를 구동하여 상기 섹터 가변 안테나 전체를 회전시킴으로써 상기 섹터 가변 안테나의 빔지향특성을 조정하는 것을 특징으로 한다.The control unit in the control device is characterized in that for adjusting the beam directing characteristics of the sector variable antenna by rotating the entire sector variable antenna by driving the second motor.
상기 섹터 가변 안테나의 빔지향특성은 3개의 섹터를 담당하는 3개의 섹터 안테나를 가지며, 'A'를 각 섹터별 수평빔의 기준각도로써 30°, 60°, 90°, 180°, 360°중 어느 하나이며, 'η'은 각 섹터의 호수(Call) 또는 수신전력값(Tx)의 함수로써 각 섹터의 트래픽부하를 나타낼 경우, 상기 3개의 섹터 안테나의 수평빔 각도 중 제1 수평빔 각도는 이며,제2 수평빔 각도는 이며,제3 수평빔 각도는 인 것을 특징으로 한다.The beam directing characteristic of the sector variable antenna has three sector antennas for three sectors, and 'A' is the reference angle of the horizontal beam for each sector, among 30 °, 60 °, 90 °, 180 °, and 360 °. Where 'η' represents the traffic load of each sector as a function of the call or the received power value Tx of each sector, the first horizontal beam angle among the horizontal beam angles of the three sector antennas is And the second horizontal beam angle is And the third horizontal beam angle is It is characterized by that.
상기 제어장치에서 상기 제어부는 운영자로부터 입력되는 명령에 따라 상기 섹터 가변 안테나의 빔패턴과 빔지향특성 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit may control at least one of the beam pattern and the beam directing characteristic of the sector variable antenna according to a command input from an operator.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예의 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will be apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템은 수직편파 안테나(11 내지 1n)와 수평편파 안테나(21 내지 2n)가 설치된 고정 금속반사판(7)과, 힌지(9)를 경유하여 고정 금속반사판(7)의 양 측면에 각각 회전 가능하게 결합된 제 1 및 제 2 가변 금속판(8a, 8b)과, 제 1 및 제 2 가변 금속판(8a, 8b) 각각을 회전시키기 위한 제 1 및 제 2 모터(101, 102)와, 고정 금속반사판(7)을 회전시키기 위한 제 3 모터(103)와, 제 1 내지 제 3 모터(101, 102, 103) 각각의 구동을 제어하기 위한 제 1 내지 제 3 모터 구동부(111, 112, 113)를 구비한다.1 and 2, the sector variable antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a fixed metal reflector 7 and a hinge, in which vertically polarized antennas 11 to 1n and horizontally polarized antennas 21 to 2n are installed. Rotating the first and second variable metal plates 8a and 8b and the first and second variable metal plates 8a and 8b respectively rotatably coupled to both sides of the fixed metal reflector 7 via 9). Drive the first and second motors 101 and 102, the third motor 103 to rotate the fixed metal reflector plate 7, and the first to third motors 101, 102 and 103, respectively. First to third motor drives 111, 112, and 113 are provided for control.
수직편파 안테나(11 내지 1n)와 수평편파 안테나(21 내지 2n)는 상호 직교하도록 고정 금속반사판(7)의 전면에 부착된다. 이 수직편파 안테나(11 내지 1n)와 수평편파 안테나(21 내지 2n)는 자신에게 입력되는 고주파신호에 응답하여 원편파(좌회전편파 또는 우회전편파)를 복사함과 아울러 가입자의 이동통신 단말기로부터 수신되는 고주파 무선신호를 전기적인 신호로 변환하게 된다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템은 고주파신호를 입력받는 고주파 입력 콘넥터(6)와, 수직편파 안테나(11 내지 1n)에 병렬로 접속된 제 1 분배/합성기(31)와, 수평편파 안테나(21 내지 2n)에 병렬로 접속된 제 2 분배/합성기(32)와, 고주파 입력 콘넥터(6)와 제 1 및 제 2 분배/합성기(31, 32) 사이에 접속된 스위치(5) 및 분배기(4)를 구비한다.The vertically polarized antennas 11 to 1n and the horizontally polarized antennas 21 to 2n are attached to the front surface of the fixed metal reflector 7 so as to be perpendicular to each other. The vertically polarized antennas 11 to 1n and the horizontally polarized antennas 21 to 2n radiate circularly polarized waves (left-turned polarization or right-turned polarization) in response to a high frequency signal input thereto, and are received from a subscriber's mobile communication terminal. High frequency radio signals are converted into electrical signals. To this end, the sector variable antenna system according to an embodiment of the present invention and the high frequency input connector (6) for receiving a high frequency signal, and the first distribution / synthesizer (31) connected in parallel to the vertical polarization antenna (11 to 1n) and A switch connected between the second divider / compositor 32 connected in parallel to the horizontally polarized antennas 21 to 2n, and the high frequency input connector 6 and the first and second divider / combiners 31 and 32; 5) and distributor 4.
고주파 입력 콘넥터(6)는 도시하지 않은 기지국으로부터 입력되는 고주파신호를 스위치(5)에 공급하게 된다.The high frequency input connector 6 supplies a high frequency signal input from a base station (not shown) to the switch 5.
스위치(5)는 안테나(11 내지 1n, 21 내지 2n)를 통하여 고주파신호를 송출하는 경우에 고주파 입력 콘넥터(6)로부터의 고주파성분을 분배기(4)에 공급한다. 또한, 스위치(5)는 안테나(11 내지 1n, 21 내지 2n)에서 고주파 무선신호가 수신되면, 분배기(4)로부터 공급되는 고주파신호를 고주파 입력 콘넥터(6)를 경유하여 도시하지 않은 기지국에 공급하게 된다.The switch 5 supplies a high frequency component from the high frequency input connector 6 to the distributor 4 when transmitting a high frequency signal through the antennas 11 to 1n and 21 to 2n. In addition, when the high frequency radio signal is received at the antennas 11 to 1n and 21 to 2n, the switch 5 supplies the high frequency signal supplied from the distributor 4 to the base station (not shown) via the high frequency input connector 6. Done.
분배기(4)는 안테나(11 내지 1n, 21 내지 2n)를 통하여 고주파신호를 송출하는 경우에 스위치(5)로부터 입력되는 고주파신호를 수직편파 성분과 수평편파 성분으로 분할하고, 수직편파 성분을 제 1 분배/합성기(31)에 공급함과 아울러 수평편파 성분을 제 2 분배/합성기(32)에 공급하게 된다. 또한, 분배기(4)는 안테나(11 내지 1n, 21 내지 2n)에서 고주파 무선신호가 수신되면, 제 1 및 제 2 분배/합성기(31, 32)에 의해 합성된 신호를 스위치(5)에 공급하게 된다.The divider 4 divides the high frequency signal input from the switch 5 into a vertical polarization component and a horizontal polarization component when transmitting a high frequency signal through the antennas 11 to 1n and 21 to 2n. In addition to supplying to the first distribution / compositor 31, the horizontal polarization component is supplied to the second distribution / compositor 32. In addition, when the high frequency radio signal is received at the antennas 11 to 1n and 21 to 2n, the divider 4 supplies the signals synthesized by the first and second divider / combiners 31 and 32 to the switch 5. Done.
제 1 분배/합성기(31)는 가입자의 이동통신 단말기 쪽으로 고주파신호를 송출하는 경우에 분배기(4)로부터 입력되는 고주파신호의 수직편파 성분을 다수의 수직편파 안테나(11 내지 1n)에 공급하고, 가입자의 이동통신 단말기로부터 고주파 무선신호를 수신하는 경우에 수직편파 안테나(11 내지 1n) 각각으로부터 수신된 고주파 무선신호의 수직편파 성분을 합성하여 분배기(4)에 공급한다.The first distributor / combiner 31 supplies the vertical polarization components of the high frequency signal input from the distributor 4 to the plurality of vertical polarization antennas 11 to 1n when transmitting a high frequency signal toward the subscriber's mobile communication terminal. When receiving a high frequency radio signal from the subscriber's mobile communication terminal, vertical polarization components of the high frequency radio signals received from each of the vertical polarization antennas 11 to 1n are synthesized and supplied to the distributor 4.
제 2 분배/합성기(32)는 가입자의 이동통신 단말기 쪽으로 고주파신호를 송출하는 경우에 분배기(4)로부터 입력되는 고주파신호의 수평편파 성분을 다수의 수평편파 안테나(21 내지 2n)에 공급하고, 가입자의 이동통신 단말기로부터 고주파 무선신호를 수신하는 경우에 수평편파 안테나(21 내지 2n) 각각으로부터 수신된 고주파 무선신호의 수평편파 성분을 합성하여 분배기(4)에 공급한다.The second distributor / combiner 32 supplies the horizontal polarization components of the high frequency signal input from the distributor 4 to the plurality of horizontal polarization antennas 21 to 2n when transmitting a high frequency signal toward the subscriber's mobile communication terminal. When a high frequency radio signal is received from the subscriber's mobile communication terminal, horizontal polarization components of the high frequency radio signals received from each of the horizontal polarization antennas 21 to 2n are synthesized and supplied to the distributor 4.
고정 금속반사판(7)에 결합되는 제 1 가변 금속판(8a)의 선회를 가능하도록 하는 힌지(9)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 가변 금속판(8a)과 대향되는 측면에서 돌출된 고정 금속반사판(7)의 힌지돌출부(22a)와, 고정 금속반사판(7)과 대향되는 측면에서 "L"자 형태로 형성된 힌지돌출부(22a)에 형성된 홀에 회전 가능하게 삽입되어 제 1 모터(101)의 로드(10a)에 연결되는 제 1 가변 금속판(8a)의 제 1 힌지축(20a)을 가지게 된다. 이에 따라, 제 1 가변 금속반사판(8a)은 제 1 모터(101)가 구동되거나 운영자에 의한 수동 조작되면 힌지(9)를 중심으로 선회 운동할 수 있게 된다. 이 제 1 가변 금속반사판(8a)은 힌지(9)를 중심으로 선회전하여 고정 금속반사판(7)과 이루는 각도가 변화됨으로써 수평빔 각도와 안테나 이득을 조정하여 수평빔패턴을 변화시키는 역할을 한다.The hinge 9 which enables pivoting of the first variable metal plate 8a coupled to the fixed metal reflector 7 is fixed metal protruding from the side opposite to the first variable metal plate 8a as shown in FIG. 3. The first motor 101 is rotatably inserted into a hole formed in the hinge protrusion 22a of the reflecting plate 7 and a hinge protrusion 22a formed in an “L” shape on the side facing the fixed metal reflecting plate 7. It has a first hinge shaft (20a) of the first variable metal plate (8a) connected to the rod (10a) of. Accordingly, the first variable metal reflector plate 8a can pivot around the hinge 9 when the first motor 101 is driven or manually operated by an operator. The first variable metal reflector plate 8a rotates about the hinge 9 to change the angle formed with the fixed metal reflector plate 7 so as to change the horizontal beam pattern by adjusting the horizontal beam angle and the antenna gain.
고정 금속반사판(7)에 결합되는 제 2 가변 금속판(8b)의 선회를 가능하도록 하는 힌지(9)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 가변 금속판(8b)과 대향되는 측면에서 돌출된 고정 금속반사판(7)의 힌지돌출부(22b)와, 고정 금속반사판(7)과 대향되는 측면에서 "L"자 형태로 형성된 힌지돌출부(22b)에 형성된 홀에 회전 가능하게 삽입되어 제 2 모터(102)의 로드(10b)에 연결되는 제 2 가변 금속판(8b)의 제 2 힌지축(20b)을 가지게 된다. 이에 따라, 제 2 가변 금속반사판(8b)은 제 2 모터(102)가 구동되거나 운영자에 의한 수동 조작되면 힌지(9)를 중심으로 선회 운동할 수 있게 된다. 이 제 2 가변 금속반사판(8b)은 힌지(9)를 중심으로 선회전하여 고정 금속반사판(7)과 이루는 각도가 변화됨으로써 수평빔 각도와 안테나 이득을 조정하여 수평빔패턴을 변화시키는 역할을 한다.The hinge 9 which enables pivoting of the second variable metal plate 8b coupled to the fixed metal reflector 7 is fixed metal protruding from the side opposite to the second variable metal plate 8b as shown in FIG. 3. The second motor 102 is rotatably inserted into a hole formed in the hinge protrusion 22b of the reflecting plate 7 and the hinge protrusion 22b formed in an “L” shape on the side facing the fixed metal reflecting plate 7. It has a second hinge shaft 20b of the second variable metal plate 8b connected to the rod 10b. Accordingly, the second variable metal reflector plate 8b can pivot about the hinge 9 when the second motor 102 is driven or manually operated by an operator. The second variable metal reflector plate 8b rotates about the hinge 9 to rotate the angle of the fixed metal reflector plate 7 so as to change the horizontal beam pattern by adjusting the horizontal beam angle and antenna gain.
한편, 힌지(9)에는 고정 금속반사판(7)과 제 1 가변 금속반사판(8a) 사이의 각도 및 고정 금속반사판(7)과 제 2 가변 금속반사판(8b) 사이의 각도를 운영자가 쉽게 알 수 있도록 고정 금속반사판(7)과 제 1 가변 금속반사판(8a) 사이 및 고정 금속반사판(7)과 제 2 가변 금속반사판(8b) 사이에 각도를 지시하는 각도지시계가 설치될 수도 있다.On the other hand, the hinge 9 allows the operator to easily know the angle between the fixed metal reflecting plate 7 and the first variable metal reflecting plate 8a and the angle between the fixed metal reflecting plate 7 and the second variable metal reflecting plate 8b. An angle indicator indicating an angle may be provided between the fixed metal reflecting plate 7 and the first variable metal reflecting plate 8a and between the fixed metal reflecting plate 7 and the second variable metal reflecting plate 8b.
섹터 가변 안테나의 양측 힌지(9)에 각각 연결된 제 1 및 제 2 모터(101, 102)는 양측의 제 1 및 제 2 가변 금속반사판(8a, 8b)이 서로 반대방향으로 선회할 수 있도록 반대방향으로 구동된다.The first and second motors 101 and 102 connected to both hinges 9 of the sector variable antenna respectively have opposite directions so that the first and second variable metal reflectors 8a and 8b on both sides can pivot in opposite directions. Driven by.
한편, 제 3 모터(103)는 고정 금속반사판(7)의 하단 중심에 그 회전 로드(10c)가 연결되어 섹터 가변 안테나 전체를 선회시키게 된다.On the other hand, the third motor 103 is the rotary rod 10c is connected to the center of the lower end of the fixed metal reflector 7 to rotate the entire sector variable antenna.
제 1 내지 제 3 모터구동부(111, 112, 113) 각각은 도시하지 않은 기지국으로부터의 모터제어신호(MC)에 응답하여 제 1 내지 제 3 모터(101, 102, 103) 각각을 제어하게 된다. 여기서, 제 1 내지 제 3 모터(101, 102, 103) 각각은 회전자와 자화된 고정자 사이의 자력으로 회전하며, 1펄스에 대하여 1 스텝(Step)씩 회전하는 스테핑 모터(Stepping Motor)를 사용하게 된다. 여기서, 스테핑 모터의 회전자는 영구자석으로 되어 있고, 고정자의 극성이 N극 또는 S극이 되도록 제어하여 대응하는 영구자석을 한 스텝씩 끌어당기는 힘으로 회전운동을 일으킨다.Each of the first to third motor driving units 111, 112, and 113 controls each of the first to third motors 101, 102, 103 in response to a motor control signal MC from a base station (not shown). Here, each of the first to third motors (101, 102, 103) rotates by a magnetic force between the rotor and the magnetized stator, using a stepping motor that rotates by one step for one pulse Done. Here, the rotor of the stepping motor is made of a permanent magnet, and the polarity of the stator is controlled to be the N pole or the S pole to cause the rotational movement by the force pulling the corresponding permanent magnet by one step.
이를 위해, 제 1 내지 제 3 모터구동부(111, 112, 113) 각각은 도 4에 도시된 바와 같이 도시하지 않은 기지국으로부터의 모터 제어신호(MC)에 의해 펄스신호를 생성하는 펄스생성회로(34)와, 펄스생성회로(34)로부터의 펄스신호를 분할하여 자화펄스를 순차적으로 생성하는 펄스분배회로(36) 및 펄스분배회로(36)로부터의 자화펄스를 고정자 코일에 전류를 공급하는 자화회로(38)를 구비한다.To this end, each of the first to third motor driving units 111, 112, and 113 is a pulse generation circuit 34 for generating a pulse signal by the motor control signal MC from a base station (not shown) as shown in FIG. ) And a pulse distribution circuit 36 for dividing the pulse signal from the pulse generation circuit 34 to sequentially generate magnetization pulses, and a magnetization circuit for supplying current to the stator coils with the magnetization pulses from the pulse distribution circuit 36. 38 is provided.
펄스분배회로(36)는 도시하지 않은 스위칭소자를 이용하여 스테핑모터의 고정자를 시계방향 또는 반시계방향으로 자화시키기 위한 자화펄스를 생성한다. 자화회로(38)는 펄스분배회로(36)로부터의 자화펄스로는 고정자의 코일을 충분히 자화시킬 수 없기 때문에 스테핑 모터를 구동할 수 없으므로 스테핑 모터에 공급되는 전원 방식에 따라 정전압 구동 또는 정전류 구동 방식 중 어느 하나에 의해 자화펄스의 전력을 증폭시켜 모터에 공급한다.The pulse distribution circuit 36 generates magnetization pulses for magnetizing the stator of the stepping motor clockwise or counterclockwise using a switching element (not shown). The magnetization circuit 38 cannot drive the stepping motor because the magnetization pulses from the pulse distribution circuit 36 cannot sufficiently magnetize the coil of the stator. Therefore, the constant voltage driving or the constant current driving method depends on the power supply system supplied to the stepping motor. The power of the magnetizing pulse is amplified by either of the two and supplied to the motor.
이에 따라, 제 1 모터 구동부(111)는 도시하지 않은 기지국으로부터의 제 1 모터 제어신호(MC1)에 응답하여 제 1 모터(101)의 회전방향, 회전수 등을 조정하여 제 1 가변 금속반사판(8a)과 고정 금속반사판(7) 사이의 각도를 자동으로 변화시키는 역할을 한다. 또한, 제 2 모터 구동부(112)는 도시하지 않은 기지국으로부터의 제 2 모터 제어신호(MC2)에 응답하여 제 2 모터(102)의 회전방향, 회전수 등을 조정하여 제 2 가변 금속반사판(8b)과 고정 금속반사판(7) 사이의 각도를 자동으로 변화시키는 역할을 한다. 또한, 제 3 모터 구동부(113)는 도시하지 않은 기지국으로부터의 제 3 모터 제어신호(MC3)에 응답하여 제 3 모터(103)의 회전방향, 회전수 등을 조정하여 섹터 안테나 전체를 회전시킴으로써 섹터 가변 안테나의 빔지향특성을 자동으로 변화시키는 역할을 한다. Accordingly, the first motor driving unit 111 adjusts the rotation direction, the rotation speed, and the like of the first motor 101 in response to the first motor control signal MC1 from the base station (not shown). It serves to automatically change the angle between the 8a) and the fixed metal reflection plate (7). In addition, the second motor driving unit 112 adjusts the rotation direction, the rotation speed, and the like of the second motor 102 in response to the second motor control signal MC2 from a base station (not shown) to display the second variable metal reflector plate 8b. ) And the fixed metal reflecting plate (7) to automatically change the angle. In addition, the third motor driver 113 rotates the entire sector antenna by adjusting the rotation direction, the rotation speed, etc. of the third motor 103 in response to the third motor control signal MC3 from a base station (not shown). It automatically changes the beam directing characteristics of the variable antenna.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치를 나타낸다. 5 shows a control device of a sector variable antenna system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 기지국(42) 상에 설치되고 빔패턴과 빔지향특성이 가변 가능한 섹터 안테나(이하, "섹터 가변 안테나"라 한다)(41)와, 섹터 가변 안테나(41)로부터 수신된 호(Call) 수와 수신전력 신호(Tx)를 섹터별로 검출하기 호수/수신전력신호 검출부(이하, "Call/Tx 검출부"라 한다)(43)와, Call/Tx 검출부(43)와 섹터 가변 안테나(41) 사이에 접속된 제어부(44)와, 제어부(44)에 접속된 메모리(46) 및 모니터링/사용자조작시스템(45)을 구비한다. Referring to FIG. 5, a control device of a sector variable antenna system according to an exemplary embodiment of the present invention is a sector antenna (hereinafter, referred to as a “sector variable antenna”) installed on a base station 42 and having a variable beam pattern and a beam directing characteristic. (41) and the number of calls (Call) received from the sector variable antenna 41 and the received power signal (Tx) for sector-by-sector detection / receive power signal detector (hereinafter referred to as "Call / Tx detector") And the control unit 44 connected between the Call / Tx detection unit 43 and the sector variable antenna 41, the memory 46 and the monitoring / user operating system 45 connected to the control unit 44. Equipped.
섹터 가변 안테나(41)는 3 개의 섹터를 각각 담당하는 3 개의 섹터 안테나(α,β,γ)를 포함할 수 있고 2 개의 섹터를 각각 담당하는 2 개의 섹터 안테나를 포함할 수도 있다. 이하, 섹터 가변 안테나(41)는 3 개의 섹터 안테나를 포함하는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 섹터 가변 안테나(41)에 포함된 섹터 안테나(α,β,γ) 각각은 도 1 내지 도 3과 같이 제 1 및 제 2 모터(101, 102) 또는 운영자의 수동조작에 의해 제 1 및 제 2 가변 금속 반사판(8a, 8b)이 선회됨으로써 수평빔패턴이 가변되며, 제 3 모터(103) 또는 운영자의 수동조작에 의해 고정 금속반사판(7)과 제 1 및 제 2 가변 금속 반사판(8a, 8b) 전체가 선회됨으로써 빔지향특성이 가변된다. 섹터 가변 안테나(41)에 포함된 섹터 안테나(α,β,γ) 각각의 수평빔패턴과 빔지향특성은 제어부(44)에 의해 제어된다.The sector variable antenna 41 may include three sector antennas α, β, and γ each responsible for three sectors, and may include two sector antennas each for two sectors. Hereinafter, it is assumed that the sector variable antenna 41 includes three sector antennas. Each of the sector antennas (α, β, and γ) included in the sector variable antenna 41 is the first and second motors by the first and second motors 101 and 102 or the operator's manual operation as shown in FIGS. By turning the variable metal reflector plates 8a and 8b, the horizontal beam pattern is variable, and the fixed metal reflector plate 7 and the first and second variable metal reflector plates 8a and 8b are operated by the third motor 103 or the manual operation of the operator. ), The beam directing characteristic is changed by turning the whole. The horizontal beam pattern and the beam directing characteristic of each of the sector antennas α, β, and γ included in the sector variable antenna 41 are controlled by the controller 44.
기지국(42)은 도시하지 않은 기지국 제어기를 경유하여 이동교환국으로부터 입력되는 오디오신호 및 데이터를 섹터 가변 안테나(41)에 공급함과 아울러 섹터 가변 안테나(41)에 의해 수신된 신호를 기지국 제어기에 공급한다. 또한, 기지국(42)은 섹터 가변 안테나(41)의 각 섹터 안테나로부터 입력되는 데이터를 Call/Tx 검출부(43)에 공급한다. The base station 42 supplies the sector variable antenna 41 with audio signals and data input from the mobile switching center via a base station controller (not shown), and also supplies the signal received by the sector variable antenna 41 to the base station controller. . The base station 42 also supplies the call / Tx detector 43 with data input from each sector antenna of the sector variable antenna 41.
Call/Tx 검출부(43)는 기지국(42)으로부터 입력되는 데이터에서 각 섹터별로 호수(Call)와 수신전력신호(Tx)를 검출하게 된다.The call / Tx detector 43 detects the call and the received power signal Tx for each sector from the data input from the base station 42.
제어부(44)는 Call/Tx 검출부(43)로부터 검출된 각 섹터별로 호수(Call)와 수신전력신호(Tx)에 기초하여 각 섹터별 트래픽부하를 검출하여 메모리(46)에 저장한다. 메모리(46)는 각 섹터별 트래픽부하에 따른 섹터 가변 안테나(41) 각각의 수평빔 각도값을 저장하고 있다.The controller 44 detects and stores the traffic load for each sector in the memory 46 based on the lake Call and the received power signal Tx for each sector detected by the call / Tx detector 43. The memory 46 stores horizontal beam angle values of the sector variable antennas 41 according to the traffic load of each sector.
이에 따라, 제어부(44)는 메모리(46)에 저장된 각 섹터 가변 안테나의 수평빔 각도값을 이용하여 각 섹터별 트래픽부하에 따라 제 1 내지 제 3 모터 제어신호(MC1, MC2, MC3)를 생성하거나, 운용자의 수동적인 제어에 의해 제 1 내지 제 3 모터 제어신호(MC1, MC2, MC3)를 생성하게 된다.Accordingly, the controller 44 generates the first to third motor control signals MC1, MC2, and MC3 according to the traffic load for each sector using the horizontal beam angle value of each sector variable antenna stored in the memory 46. Alternatively, the first to third motor control signals MC1, MC2, and MC3 are generated by manual control of an operator.
이와 같이, 제어부(44)에 의해 발생된 제 1 및 제 2 모터 제어신호(MC1, MC2)는 제 1 및 제 2 모터 구동부(110, 111)를 제어하여 섹터 가변 안테나(41)에 포함된 섹터 안테나들 중에서 트래픽부하가 과도하게 높거나 낮은 것으로 평가된 섹터를 담당하는 섹터 안테나를 회전시켜 해당 섹터의 수평빔 각도를 조정하게 된다. 또한, 제어부(44)에 의해 발생된 제 3 모터 제어신호(MC3)는 제 3 모터 구동부(112)를 제어하여 섹터 가변 안테나(41)에 포함된 섹터 안테나들 중에서 트래픽부하가 과도하게 높거나 낮은 것으로 평가된 섹터를 담당하는 섹터 안테나 전체를 회전시켜 해당 섹터의 빔지향특성을 조정하게 된다.As such, the first and second motor control signals MC1 and MC2 generated by the controller 44 control the first and second motor drivers 110 and 111 to include the sectors included in the sector variable antenna 41. Among the antennas, a sector antenna for a sector whose traffic load is estimated to be excessively high or low is rotated to adjust the horizontal beam angle of the sector. In addition, the third motor control signal MC3 generated by the controller 44 controls the third motor driver 112 so that the traffic load is excessively high or low among the sector antennas included in the sector variable antenna 41. The entire sector antenna for the sector evaluated as being rotated is rotated to adjust the beam directing characteristics of the sector.
모니터링/사용자조작시스템(45)은 LCD, CRT 또는 프린터 등의 출력장치와 키보드, 마우스 등의 입력장치를 포함하여 맨머신 인터페이스(Man machine interface)를 구현하게 된다. 이 모니터링/사용자조작시스템(45)은 운용자로부터 입력되는 데이터를 제어부(44)에 공급하여 제어부(44)에서 필요로 하는 파라미터값을 설정하거나 가변시킴과 아울러 제어부(44)로부터 입력되는 데이터를 출력하여 섹터 가변 안테나(41)의 각 섹터 가변 안테나의 현재 상태와 트래픽부하, 섹터별 빔패턴, 빔지향특성 등을 운용자로 하여금 확인할 수 있도록 표시장치에 표시한다.The monitoring / user operating system 45 implements a man machine interface including an output device such as an LCD, a CRT or a printer, and an input device such as a keyboard and a mouse. The monitoring / user operating system 45 supplies data input from the operator to the controller 44 to set or vary the parameter values required by the controller 44 and to output data input from the controller 44. The display device displays the current state of each sector variable antenna of the sector variable antenna 41, the traffic load, the beam pattern for each sector, the beam directing characteristic, and the like so that the operator can check the result.
본 발명의 실시예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 도 6과 같이 세 개의 섹터(α,β,γ) 각각을 담당하는 3 개의 섹터 안테나가 설치된 경우에 각 섹터(α,β,γ)의 수평빔 각도를 섹터별 트래픽양에 따라 아래의 수학식 1 내지 3과 같이 정의하게 된다.In the control apparatus of the sector variable antenna system according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, when three sector antennas are installed to cover each of the three sectors (α, β, and γ), each sector (α, β, and γ) is installed. The horizontal beam angle of is defined as Equations 1 to 3 according to the amount of traffic per sector.
수학식 1 내지 3에 있어서, 'A'는 각 섹터별 수평빔의 기준각도로써 30°, 60°, 90°, 180°, 360° 등으로 설정될 수 있다. 그리고 'η'은 각 섹터의 호수(Call) 또는 수신전력값(Tx)의 함수로써 각 섹터의 트래픽부하를 나타낸다.In Equations 1 to 3, 'A' may be set to 30 °, 60 °, 90 °, 180 °, 360 °, etc. as a reference angle of the horizontal beam for each sector. 'Η' represents the traffic load of each sector as a function of the call or receive power value Tx of each sector.
도 7은 3 개의 섹터로 이루어진 기지국에서 각 섹터의 트래픽부하의 변화를 나타낸다. 7 shows a change in traffic load of each sector in a base station consisting of three sectors.
도 7을 참조하면, (a)는 3 개의 섹터 상에 트래픽 부하가 균등하게 분포한 섹터별 트래픽분포이며, (b)는 3 개의 섹터 상에 트래픽 부하가 불균일정도가 커지면서 상대적으로 트래픽부하가 높은 섹터와 트래픽부하가 낮은 섹터가 공존하는 트래픽분포이다. 그리고 (c)는 3 개의 섹터 상에 트래픽 부하가 불균일정도가 심한 섹터별 트래픽분포이다. 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 (a)와 같은 트래픽분포에서 섹터 가변 안테나(41)의 각 섹터에 대하여 현재의 빔패턴과 빔지향특성을 그대로 유지하게 된다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 (a)에서 (b) 또는 (c)로 섹터별 트래픽부하의 불균일정도가 심하게 변하게 되면 상대적으로 트래픽부하가 높은 섹터의 수평빔패턴을 감소시키도록 해당 섹터를 담당하는 섹터 가변 안테나의 수평빔 각도를 감소시키고 빔지향특성을 변화시키는 반면에, 상대적으로 트래픽부하가 낮은 섹터의 빔패턴을 증가시키도록 해당 섹터를 담당하는 섹터 가변 안테나의 수평빔 각도를 증가시키고 빔지향특성을 변화시키게 된다. Referring to FIG. 7, (a) is a traffic distribution for each sector in which the traffic load is uniformly distributed on three sectors, and (b) is a relatively high traffic load with an uneven traffic load on three sectors. A traffic distribution in which a sector and a sector having a low traffic load coexist. And (c) shows sector-by-sector traffic distribution with severe uneven traffic load on three sectors. The control apparatus of the sector variable antenna system according to the embodiment of the present invention maintains the current beam pattern and the beam directing characteristic for each sector of the sector variable antenna 41 in the traffic distribution as shown in (a). In the control apparatus of the sector variable antenna system according to the embodiment of the present invention, when the nonuniformity of the traffic load for each sector varies greatly from (a) to (b) or (c), the horizontal beam pattern of a sector having a relatively high traffic load While the horizontal beam angle of the sector variable antenna in charge of the corresponding sector is reduced and the beam directing characteristics are changed to reduce the frequency, the sector variable antenna in charge of the sector is increased to increase the beam pattern of the sector having a relatively low traffic load. It is possible to increase the horizontal beam angle and to change the beam directing characteristics.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 기지국 안테나의 각 섹터의 트래픽부하에 따라 기지국의 섹터 안테나를 회전시켜 섹터 가변 안테나의 수평빔 각도 및 빔지향특성을 조정하게 된다. 그 결과, 본 발명에 따른 섹터 가변 안테나 시스템의 제어장치는 섹터 가변 안테나의 수평빔패턴과 빔지향특성을 향상시킬 수 있다.As described above, the control apparatus of the sector variable antenna system according to the present invention is to adjust the horizontal beam angle and the beam directing characteristics of the sector variable antenna by rotating the sector antenna of the base station according to the traffic load of each sector of the base station antenna. As a result, the control apparatus of the sector variable antenna system according to the present invention can improve the horizontal beam pattern and the beam directing characteristics of the sector variable antenna.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템을 나타내는 정면도.1 is a front view showing a sector variable antenna system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 섹터 가변 안테나 시스템을 나타내는 측면도.2 is a side view showing a sector variable antenna system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 고정 금속반사판과 가변 금속반사판의 연결부를 상세하게 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing in detail the connection of the fixed metal reflector and the variable metal reflector shown in FIGS.
도 4는 도 1에 도시된 제 1 내지 제 3 모터 구동부 각각을 나타내는 블록도.4 is a block diagram illustrating each of the first to third motor driving units shown in FIG. 1.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 섹터 안테나 시스템의 제어장치를 개략적으로 나타내는 블록도.5 is a block diagram schematically illustrating a control device of the sector antenna system shown in FIGS. 1 and 2.
도 6은 3 개의 섹터를 가정할 때 각 섹터의 수평빔 각도를 섹터별 트래픽양에 따라 정의한 것을 개략적으로 나타내는 도면.FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the horizontal beam angle of each sector, assuming three sectors, according to the amount of traffic for each sector. FIG.
도 7은 3 개의 섹터 각각에서 트래픽부하 변화의 일 예를 나타내는 도면.7 is a diagram illustrating an example of a traffic load change in each of three sectors.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
11 내지 1n : 수직편파 안테나 21 내지 2n : 수평편과 안테나11 to 1n: vertically polarized antenna 21 to 2n: horizontally sliced antenna
4 : 분배기 5 : 스위치4 divider 5 switch
6 : 콘넥터 7 : 고정 금속반사판6 connector 7: fixed metal reflector plate
8a, 8b : 가변 금속반사판 9 : 힌지8a, 8b: variable metal reflector plate 9: hinge
10a,10b,10c : 모터의 로드 20a, 20b : 힌지축10a, 10b, 10c: Rod of motor 20a, 20b: Hinge shaft
22a, 22b : 힌지돌출부 34 : 펄스생성 회로22a, 22b: hinge protrusion 34: pulse generation circuit
36 : 펄스분배회로 38 : 자화회로36: pulse distribution circuit 38: magnetization circuit
41 : 섹터 가변 안테나 42 : 기지국41 sector variable antenna 42 base station
43 : Call/Tx 검출부 44 : 제어부43: call / Tx detection unit 44: control unit
45 : 모니터링/사용자조작시스템 46 : 메모리45: monitoring / user control system 46: memory
101, 102, 103 : 모터 111, 112, 113 : 모터 구동부101, 102, 103: motor 111, 112, 113: motor drive unit
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