KR100912506B1 - 기지국 송수신 안테나 및 그의 운용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기지국 송수신 안테나 및 그의 운용 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 셀 내 모든 단말의 위치 정보 및 송신 레벨 값을 수집하는 단계, 위치 정보 및 송신 레벨 값을 이용하여 셀 트래픽 통계 분석을 수행하고, 통계 분석 결과를 기반으로 안테나 방사 패턴을 생성하는 단계, 빔 패턴 합성을 통하여 최적화된 안테나 방사 패턴을 최적화하는 단계 및 최적화된 안테나 방사 패턴에 따라 안테나 빔 패턴을 변경시키는 단계를 포함하는 기지국 송신 안테나의 운용 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 셀 채널 용량 증대 및 서비스 품질을 보장할 수 있음은 물론, 기지국 시스템 설치 및 운용 비용을 절감할 수 있다.
기지국, 안테나, 방사 패턴, 전력 제어

Description

기지국 송수신 안테나 및 그의 운용 방법{BASE STATION ANTENNA AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 기지국 송수신 안테나 및 그의 운용 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 기지국 시스템 설치 및 운용 비용을 절감할 수 있는 기지국 송수신 안테나 및 그의 운용 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT 신성장 동력 핵심 기술 개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-F-041-01, 과제명: 지능형 안테나 기술].
기지국은 할당된 셀 영역 내에 위치하는 단말들에 음성 및 데이터 서비스를 제공한다.
기지국의 전력 제어는 단말과의 통신 품질 수준은 물론, 송수신 데이터의 양을 최대로 설정하기 위해 중요한 요소로서, 최근 주로 이용되고 있는 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access; CDMA) 방식은 개방루프 전력제어와 폐쇄루프 전력 제어를 기반으로 순방향 및 역방향 링크 전력 제어를 수행하는 능동 전력 제어 방법을 사용한다.
능동 전력 제어 방법은 기지국이 단말로부터 수신하는 전력과 기지국이 단말로 송신하는 전력의 합이 항상 일정하게 유지되도록 제어하는 것으로, 이를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 능동 전력 제어 방법을 통한 기지국의 전력 제어의 기본 원리를 도식화한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 단말 A는 단말 B에 비해 기지국과 가까운 거리에 위치하므로, 기지국이 단말 A로부터 수신하는 신호의 강도는 단말 B로부터 수신하는 신호의 강도보다 더 크다. 이때, 능동 전력 제어 방법을 이용하는 기지국은 단말 B로 전송하는 신호의 강도를 단말 A로 전송하는 신호의 강도보다 커지도록 제어하고, 이로 인해, 기지국과 단말 A 간의 송수신 전력과 기지국과 단말 B 간의 송수신 전력은 서로 같아지도록 제어 한다.
도 2는 단말이 기지국으로 전송하는 송신 전력과 단말이 기지국으로부터 수신하는 수신 전력의 총 합이 일정하게 유지되는 능동 전력 제어의 일례를 나타낸 도면이다. 참고로, 도 2에서, PMS는 단말이 기지국으로 전송하는 송신 전력을 나타내고, PBS는 단말이 기지국으로부터 수신하는 수신 전력을 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 단말이 기지국으로 전송하는 송신 전력과 단말이 기지국으로부터 수신하는 수신 전력의 총 합은 -75 dBm으로 일정하게 유지된다. 이때, -75 dBm은 예시적인 것으로, 단말의 송신 전력과 수신 전력의 합은 이와 다른 값으로 일정하게 유지되도록 설정될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 능동 전력 제어 방법을 통한 기지국의 전력 제어는 셀룰라(Cellar) 및 피씨에스(PCS)와 같은 협대역 서비스에 적용되어 기지국과 단말 간의 음성 및 데이터 서비스 품질(Quality of Service; 이하, "QoS"라 칭함)을 일정 수준 이상으로 유지하는 데에 효과적이다.
한편, 능동 전력 제어 방법은 단말이 음영 지역이나 셀 영역의 가장자리 또는 기지국 안테나 방사 패턴의 공백(Null) 지역에 위치하는 경우, QoS를 유지하기 위해 기지국과 단말 간의 신호 송수신에 큰 전력이 요구된다. 큰 전력으로 송수신 되는 신호는 해당 단말 주변의 타 단말에 간섭 잡음을 증가시켜 QoS를 낮추는 요인이 되고, 이로 인해 큰 전력이 요구되는 단말과의 신호 송수신을 강제적으로 제한할 수 밖에 없는 문제점이 존재한다.
최근, 이동 통신 기술의 발전으로 인해 광대역 코드 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access; WCDMA), 고속 하향 패킷 접속(High Speed Downlink Packet Access; HSDPA) 및 휴대 인터넷(Wireless Broadband Internet; Wibro)과 같은 동영상 데이터 및 음성 서비스를 함께 제공하는 광대역 서비스가 제공되고 있다. 그러나, 능동 전력 제어 방법만으로는 기지국 셀 내에 위치하는 모든 단말들에 이러한 광대역 서비스를 동등한 QoS로 제공하기에는 어려움이 있다.
또한, 능동 전력 제어 방법은 둘 이상의 이종의 서비스들을 한꺼번에 제공할 수 있는 공동 기지국을 설립할 수 없는 요인이 된다. 즉, 공동 기지국을 위해 광대역 안테나를 사용하여 기지국으로부터 단말로의 신호 송신을 위해 이용하는 경 우, 신호 송신 시에 방사되는 안테나의 수동 상호 변조 잡음이 송신 안테나와 인접한 수신 안테나로 입력되어 신호 수신 성능을 현저하게 저하시킨다. 이는 곧 기지국이 셀 내에 위치하는 단말로 제공하는 QoS를 크게 저하시키는 요인이 된다.
그러나, 둘 이상의 이종의 서비스들을 한꺼번에 제공할 수 있는 공동 기지국은 시스템 구축 및 운용 비용 절감의 이유로 그 필요성이 커지고 있어 기존의 능동 전력 제어 방법을 개선한 새로운 기지국 전력 제어 방법의 제공이 시급한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셀 채널 용량 증대 및 서비스 품질을 보장할 수 있음은 물론, 기지국 시스템 설치 및 운용 비용을 절감할 수 있는 기지국 송수신 안테나 및 그의 운용 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 기지국 송신 안테나의 운용 방법은, 기지국에서 송신 안테나의 운용을 제어하는 방법으로서, 셀 내 모든 단말의 위치 정보 및 송신 레벨 값을 수집하는 단계, 상기 위치 정보 및 송신 레벨 값을 이용하여 셀 트래픽 통계 분석을 수행하고, 상기 통계 분석 결과를 기반으로 안테나 방사 패턴을 생성하는 단계, 빔 패턴 합성을 통하여 최적화된 안테나 방사 패턴을 최적화하는 단계 및 상기 최적화된 안테나 방사 패턴에 따라 안테나 빔 패턴을 변경시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 기지국 송신 안테나는, 기저대역 처리부로부터 입력되는 중간 주파수 신호를 고주파 신호로 변환하는 상향 주파수 변환부, 상기 고주파 신호를 변환하여 동일한 진폭 및 위상을 가지는 복수의 제1 신호를 생성하는 송신 전력 분배부, 복수의 상기 제1 신호를 변환하여 복수의 단위 송신 안테나를 통해 전송하는 신호 전송부 및 복수의 상기 제1 신호에 각각 대응되는 복수의 제2 신호의 레벨을 검출하여 상기 기저대역 처리부로 전달하고, 상기 복수의 단위 송신 안테나 각각의 개구면 분포를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 기지국 수신 안테나는, 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 복수의 제1 신호를 생성하는 신호 수신부, 상기 복수의 제1 신호를 결합하여 제2 신호를 생성하는 수신 전력 결합부, 상기 제2 신호를 중간 주파수 신호로 변환하고, 상기 중간 주파수 신호를 기저대역 처리부로 전달하는 하향 주파수 변환부 및 상기 복수의 제1 신호에 각각 대응되는 복수의 제3 신호의 레벨을 검출하여 상기 기저대역 처리부로 전달하고, 상기 복수의 안테나 각각의 개구면 분포를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, 송신 능동 전력 제어 기능을 최소화함과 동시에 수동 능동 전력 제어 방법을 이용하여 셀 채널 용량 증대 및 서비스 품질을 보장할 수 있다.
또한, 단말의 배터리 사용 시간을 증가시킴은 물론, 셀 수용 영역을 확장함으로써 기지국 및 중계기의 개수를 감소시킬 수 있어 시스템 설비 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 수동 상호 변조 잡음 문제를 해결하여 둘 이상의 이종의 서비스들을 한꺼번에 제공할 수 있는 공동 기지국을 설치하는 것이 가능하게 되므로, 기지국 시스템 설치 및 운용 비용을 절감하는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송수신 안테나 및 그의 운용 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)를 도시한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)는 전원 공급부(110), 상향 주파수 변환부(120), 송신 전력 분배부(130), 제어부(140) 및 신호 전송부(150)를 포함한다.
전원 공급부(110)는 입력단을 통해 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 제어부(140)로 전달한다.
상향 주파수 변환부(120)는 입력단을 통해 입력되는 중간 주파 수(Intermediate Frequency; IF) 신호를 상향 고주파 신호(Radio Frequency; RF)로 변환하고, 변환된 신호를 송신 전력 분배부(130)로 전달한다.
송신 전력 분배부(130)는 상향 주파수 변환부(120)로부터 입력되는 고주파 신호를 이용하여 신호 전송부(150)에 포함되는 단위 전송부(150-1 ~ 150-N)의 개수에 대응되며 서로 동일한 진폭 및 위상을 가지는 신호를 생성하고, 생성된 신호를 복수의 단위 전송부(150-1 ~ 150-N)각각에 전달한다.
제어부(140)는 신호 전송부(150)의 복수의 단위 전송부(150-1 ~ 150-N) 각각에서 증폭되는 신호의 레벨을 검출하여 기지국 송신 안테나(100) 외부의 기저대역(Baseband) 처리부(미도시함)로 전달하는 한편, 안테나 방사 패턴을 합성하고 안테나 개구면 분포를 제어한다.
복수의 단위 전송부(150-1 ~ 150-N)는 각각 송신 전력 분배부(130)로부터 입력되는 신호를 증폭 및 대역 필터링한 후, 단위 안테나(미도시함)를 통해 전송한다.
복수의 단위 전송부(150-1 ~ 150-N)는 복수의 방사 소자들이 그룹화되어 모두 동일한 구조로 형성된다. 또한, 단위 전송부(150-1 ~ 150-N) 각각에 포함되는 단위 안테나(미도시함)는 개구면 진폭 및 위상 분포를 임의로 조절하여 앙각 및 방위각을 제어 할 수 있는 이차원 능동 위상 배열 안테나 구조로 형성되며, 다른 단위 전송부에 포함되는 단위 안테나와는 별도로 독립적인 위상 제어가 가능하다. 또한, 단위 안테나는 반사판과 능동 위상 급전 배열로 구성되는 하이브리드 안테나일 수 있음은 물론이다. 한편, 복수의 단위 전송부(150-1 ~ 150-N)는 일차원적으 로 배열될 수도 있다.
참고로, 상향 주파수 변환부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)에 포함되는 것으로 나타낸 도 3과는 달리, 기지국 송신 안테나(100)의 외부에 별도로 설치될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140)를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140)를 도시한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140)는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, 142), 유전자 알고리즘(Genetic Algorithm; GA) 모듈(144) 및 벡터 신호(Vector Signal) 제어부(146)를 포함한다.
중앙 처리 장치(142)는 입력단을 통해 기저대역 처리부로부터 입력되는 감시 및 제어 데이터를 기반으로 유전자 알고리즘 모듈(144) 및 벡터 신호 제어부(146)를 제어한다.
유전자 알고리즘 모듈(144)은 고성능 합성 알고리즘의 일종인 유전자 알고리즘을 수행하여 안테나 개구면 벡터 정보를 추출한다. 그리고, 셀 채널 용량 시뮬레이션을 수행하여 트래픽 밀집 지역의 채널 용량이 증가하는지의 여부를 판단하고, 셀 내의 모든 단말에 QoS가 보장되는지의 여부를 판단한다.
벡터 신호 제어부(146)는 유전자 알고리즘 모듈(144)로부터 추출된 안테나 개구면 벡터 정보를 이용하여 복수의 단위 전송부(150-1 ~ 150-N) 의 전송 신호 진폭 및 위상을 제어함으로써 안테나 방사 패턴 형성을 위한 안테나 개구면 분포를 제어한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 단위 전송부(150-1)를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단위 전송부(150-1)를 도시한 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단위 전송부(150-1)는 벡터 블록(150-1a), 증폭기(150-1b), 송신 필터(150-1c) 및 단위 송신 안테나(150-1d)를 포함한다.
벡터 블록(150-1a)은 제어부(140)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 송신 전력 분배부(130)로부터 입력되는 신호의 진폭 및 위상을 제어한다.
증폭기(150-1b)는 벡터 블록(150-1a)으로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 송신 필터(150-1c)는 대역 통과 필터로 형성되어 설정된 송신 대역에 대응되는 신호를 통과시킨다. 만약, 두 개의 서비스 송신 대역을 동시에 통과시키는 경우, 송신 필더(150-1c)는 듀플렉서(Duplexer)로 형성될 수 있다.
단위 송신 안테나(150-1d)는 송신 필터(150-1c)를 통해 잡음 성분이 제거된 신호를 입력받아 단말로 전송한다. 앞서 도 1 및 도 2에 나타낸 능동 전력 제어 방법은 개방루프 전력제어와 폐쇄루프 전력 제어를 기반으로 순방향 및 역방향 링크 전력 제어를 수행하는 것으로, 기저대역(Baseband) 처리부로부터 기지국 안테나로 입력되는 전력(Power)를 조절하는 것이다. 이에 반해, 앞서 도 3 내지 도 5를 통해 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)는 기저대역 처리부로부터 일정한 전력을 입력받아 기지국 송신 안테나(100)의 빔 패턴 합성을 통해 셀 내의 단말에 전력 밀도 개념으로 분배하여 주는 수동 전력 제어(Passive Power Control) 방법을 수행한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 기지국은 기저대역 처리부의 능동 전력 제어와 기지국 송신 안테나(100)의 수동 전력 제어를 동시에 수행하고, 이로 인해 셀 내에 균일 분포 전력 밀도 및 가중치 분포 전력 밀도를 제공함으로써, 보다 나은 서비스 품질을 제공한다.
이하, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴 및 전력 밀도 패턴을 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
참고로, 도 6 내지 도 11에서, Htower는 기지국 송신 안테나(100)의 높이를 나타내고, Ls,c는 기지국 송신 안테나(100)로부터 셀 반경까지의 경사 길이를 나타낸다. 또한, Ls,peak는 기지국 송신 안테나(100)로부터 빔 패턴의 최대점까지의 경사 길이를 나타내고, Rcell은 기지국 송신 안테나(100)로부터 셀 반경(Cell Range)까지의 수평 길이를 나타낸다. 또한, PFD는 셀 내의 전력 밀도를 나타내며, ΔRcell은 셀 확장 길이(Service Cell Extent)를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)는 수동 전력 제어 방법을 통해 셀 중심으로부터 앙각(Elevation Angle) 서비스 거리를 고려한 전력 밀도를 제공하는 방사 패턴을 형성한다. 이때, 균일 분포 전력 밀도를 제공하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테 나(100)의 방사 패턴은 코씨컨트(Cosecant) 빔 패턴이 된다.
한편, 도 6은 예시적인 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)는 셀 중심으로부터 앙각만을 고려한 일차원 방사 패턴 뿐 아니라, 앙각 및 방위각을 함께 고려한 이차원 방사 패턴을 생성할 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴에 대응되는 셀 범위내 거리에 따른 전력 밀도를 도시한 도면이다. 참고로, 도 7에서 일반적인 기지국 송신 안테나의 방사 패턴에 대응되는 셀 내의 전력 밀도는 점선으로 나타내고, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴에 대응되는 셀 내의 전력 밀도는 실선으로 나타내었다.
도 7에 도시한 바와 같이, 능동 전력 제어 방법을 이용하는 일반적인 기지국 송신 안테나의 방사 패턴은 QoS 저하(degradation) 영역이 존재한다. 이에 반해, 수동 전력 제어 방법을 이용하는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴은 QoS 저하 영역이 존재하지 않는다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴을 이용함에 따라 셀 범위가 셀 확장 길이(ΔRcell)만큼 확대되는데, 이때, 셀 확장 길이(ΔRcell)에 대응되는 영역(Sc)은 일반적인 기지국 송신 안테나의 방사 패턴 사용시 전력 밀도가 높은 영역(Sa, Sb)의 합과 같다.
도 8a는 일반적인 기지국 송신 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이고, 도 8b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 8a에 나타낸 일반적인 기지국 송신 안테나의 방사 패턴과 달리, 도 8b에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴은 전력 밀도의 분포가 균일하게 나타난다.
한편, 도 6 내지 도 8b에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴은 전파 페이딩 효과는 없다고 가정하고 나타낸 것이다. 이와는 달리, 전파 페이딩 효과 및 음영 지역을 고려한 실제 셀 통신 환경에서, 균일 분포 전력 밀도를 제공하기 위해서는 셀 내의 모든 지점에서 측정되는 통계 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 빔 패턴 합성을 수행하면 되는데, 이를 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 참고로, 도 9 내지 도 11에 나타낸 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴은 수동 전력 제어 방법을 통해 셀 중심으로부터 앙각(Elevation Angle) 서비스 거리를 고려한 전력 밀도를 제공하는 방사 패턴을 형성한다. 이때, 균일 분포 전력 밀도를 제공하기 위해 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴은 코씨컨트(Cosecant) 빔 패턴이 된다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)는 셀 중심으로부터 앙각만을 고려한 일차원 방사 패턴뿐 아니라, 앙각 및 방위각을 함께 고려한 이차원 방사 패턴을 생성할 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 앙각 거리에 따른 방사 패턴을 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴에 대응되는 셀 내의 앙각 거리에 따른 전력 밀도를 도시한 도면이다. 그리고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 서비스 셀 내 전력 밀도 패턴을 도시한 도면이다. 참고로, 도 10에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나의 방사 패턴에 대응되는 셀 내의 전력 밀도는 점선으로 나타내고, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴에 대응되는 셀 내의 전력 밀도는 실선으로 나타내었다.
도 9에 도시한 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 앙각 거리에 따른 방사 패턴은 수동 전력 제어 방법을 이용하는 코씨컨트(Cosecant) 빔 패턴을 기반으로 셀 내의 통계 데이터를 이용하여 빔 패턴을 합성함으로써 밀집 트래픽 지역에 더 큰 전력 밀도를 제공한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴은 수동 전력 제어 방법을 이용하는 코씨컨트(Cosecant) 빔 패턴을 기반으로 하고, 이로 인해 도 10에 나타낸 셀 범위는 앞서 도 8을 통해 설명한 것과 같이 확대된다. 기지국 송신 안테나(100)는 셀 내에 존재하는 제1 밀집 트래픽 지역(Dense Traffic Area 1) 및 제2 밀집 트래픽 지역(Dense Traffic Area 2)에 균일 분포 전력 밀도보다 상대적으로 큰 전력 밀도를 제공한다. 이로 인해, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 밀집 트래픽 지역의 전력 밀도의 증가분(Se, Sg)만큼 밀집 트래픽 지역 이외의 전력 밀도는 도 7에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴 시 보다 낮아지게 된다. 즉, 도 10에서, 제1 및 제2 밀집 트래픽 지역의 전력 밀도의 증가분의 합(Se+Sg)과 그 외의 지역의 전력 밀도의 감소분의 합(Sd+Sf+Sh)은 서로 같다.
또한, 도 11에 도시한 것과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴은 제1 및 제2 밀집 트래픽 지역 각각의 가중치(K1, K2)만큼 높은 전력 밀도가 나타나는 가중치 분포 전력 밀도를 구현한다.
이하, 상술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 방사 패턴을 생성하는 기지국 송신 안테나(100)의 운용 방법을 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 운용 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 기지국과 통신 링크가 형성된 단말은 GPS를 기반으로 하는 위치 정보 및 송신 레벨 값을 기지국으로 전송하고, 기지국은 셀 내 모든 단말의 위치 정보 및 송신 레벨 값을 수집한다(S102). 이때, 기지국의 기저대역 처리부는 단말과의 통신 링크 형성을 위해 실시간적으로 능동 전력 제어 방법을 이용한다.
S102 단계를 수행한 기지국은, 수집된 셀 내 모든 단말의 위치 정보 및 송신 레벨 값을 이용하여 준-실시간적인 셀 트래픽 통계 분석을 수행하고, 이를 통해 현재 셀에 최적인 안테나 방사 패턴을 위한 요구 방사 패턴 마스크를 생성한다(S104).
S104 단계를 통해 방사 패턴 마스크를 생성한 기지국은, 유전자 알고리즘 모듈(144)을 이용하여 고성능 패턴 합성 알고리즘의 일환인 유전자 알고리즘을 통해 요구 방사 패턴 마스크에 적합한 실제 방사 패턴 최적화 과정(S106)을 거치며, 그 결과로부터 새로운 안테나 개구면 벡터 정보를 추출한다(S108). 이때, 기지국은 고성능 패턴 합성 알고리즘 수행시, 트래픽 밀집 지역에 대응되는 패턴 영역에 가 중치를 준다. 이로 인해, 도 9 내지 도 11에 나타낸 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴이 생성됨은 물론이다. 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴 생성에 대응되는 내용을 설명하기 위한 것이며, 가중치를 주지 않으면, 도 6 내지 도 8에 나타낸 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴이 생성됨은 당연하다.
S108 단계를 수행한 기지국은, 실제 빔 패턴을 생성하여 이를 이용한 셀 용량 시뮬레이션을 수행하여 서비스 셀 내 채널 용량이 증가하는지의 여부를 판단한다(S110).
S110 단계의 판단 결과, 채널 용량이 증가하지 않으면, 기지국은 셀 내 모든 단말의 위치 정보 및 송신 레벨 값을 수집하는 S102 단계 이후를 반복한다.
반대로, S110 단계의 판단 결과, 채널 용량이 증가하면, 기지국은 셀 내의 모든 단말에 QoS가 보장되는지의 여부를 판단한다(S112).
S112 단계의 판단 결과, 셀 내의 모든 단말에 QoS가 보장되지 않으면, 기지국은 셀 내 모든 단말의 위치 정보 및 송신 레벨 값을 수집하는 S102 단계 이후를 반복한다.
만약, S112 단계의 판단 결과, 셀 내의 모든 단말에 QoS가 보장되면, 기지국은 기지국 송신 안테나(100)의 안테나 빔 패턴을 갱신(Update)한다(S114). 이로 인해, 기지국은 현재 셀 트래픽 상황에 최적인 방사 패턴을 생성할 수 있다. 참고로, 기지국에서 수동 전력 제어를 수행할 때에는 셀 간의 소프트 핸드오버를 고려하여 인접 기지국이 대응 할 수 있도록 인접 기지국들간의 수동 전력 제어 정보 교 환이 필요할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)를 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)를 도시한 도면이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)는 전원 공급부(210), 하향 주파수 변환부(220), 수신 전력 결합부(230), 제어부(240) 및 신호 수신부(250)를 포함한다.
전원 공급부(210)는 입력단을 통해 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 제어부(240)로 전달한다.
하향 주파수 변환부(220)는 수신 전력 결합부(230)로부터 입력되는 고주파 신호를 중간 주파수로 변환하고, 하향 변환된 신호를 입력단을 통해 기저대역 처리부로 전달한다.
수신 전력 결합부(230)는 복수의 단위 수신부(250-1 ~ 250-N) 각각으로부터 입력되는 고주파 신호를 전력 결합하여 하향 주파수 변환부(220)로 전달한다.
제어부(240)는 신호 수신부(250)의 복수의 단위 수신부(250-1 ~ 250-N) 각각에서 증폭되는 신호의 레벨을 검출하여 기지국 수신 안테나(200) 외부의 기저대역(Baseband) 처리부(미도시함)로 전달하는 한편, 안테나 방사 패턴을 합성하고 수신 안테나 개구면 분포를 제어한다.
신호 수신부(250)는 복수의 단위 수신부(250-1 ~ 250-N)를 포함한다. 복수 의 단위 수신부(250-1 ~ 250-N)는 각각 단위 안테나(미도시함)를 통해 입력되는 신호를 필터링하여 잡음을 제거한 후, 수신 전력 결합부(230)로 전달한다.
복수의 단위 수신부(250-1 ~ 250-N)는 복수의 방사 소자들이 그룹화되어 모두 동일한 구조로 형성된다. 또한, 단위 수신부(250-1 ~ 250-N) 각각에 포함되는 단위 안테나(미도시함)는 개구면 진폭 및 위상 분포를 임의로 조절하여 앙각 및 방위각을 제어 할 수 있는 이차원 능동 위상 배열 안테나 구조로 형성되며, 다른 단위 전송부에 포함되는 단위 안테나와는 별도로 독립적인 위상 제어가 가능하다. 또한, 단위 안테나는 반사판과 능동 위상 급전 배열로 구성되는 하이브리드 안테나일 수 있음은 물론이다. 한편, 단위 수신부(250-1 ~ 250-N)는 일차원적으로 배열될 수도 있다.
참고로, 하향 주파수 변환부(220)는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)에 포함되는 것으로 나타낸 도 13과는 달리, 기지국 수신 안테나(200)의 외부에 별도로 설치될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 단위 수신부(250-1)를 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단위 수신부(250-1)를 도시한 도면이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단위 수신부(250-1)는 벡터 블록(250-1a), 증폭기(250-1b), 수신 필터(250-1c) 및 단위 수신 안테나(250-1d)를 포함한다.
단위 수신 안테나(250-1d)는 단말로부터 입력되는 신호를 입력받아 수신 필 터(250-1c)로 전달한다.
수신 필터(250-1c)는 단위 수신 안테나(250-1d)로부터 입력되는 신호를 필터링한다. 여기에서, 수신 필터(250-1c)는 기지국 송신 안테나(100)의 송신 필터(150-1c)와 비슷한 형태로 형성된다. 즉, 두 개의 서비스의 수신 대역을 동시에 통과시키기 위한 듀플렉서(Duplexer) 또는 하나의 서비스 수신 대역을 통과시키기 위한 대역 통과 필더로 형성된다.
증폭기(250-1b)는 수신 필터(150-1c)를 통해 필터링되어 출력된 신호를 증폭한다.
벡터 블록(250-1a)은 증폭기(250-1b)로부터 수신한 신호를 수신 전력 결합부(230)로 전달한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 단위 전송부(150-1) 및 기지국 수신 안테나(200)의 단위 수신부(250-1)의 동작을 도 15을 참조하여 설명한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 단위 전송부(150-1) 및 기지국 수신 안테나(200)의 단위 수신부(250-1)에 포함되는 구성요소들 각각의 출력 신호를 도시한 도면이다.
벡터 블록(150-1a)은 제어부(140)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 송신 전력 분배부(130)로부터 입력되는 신호의 진폭 및 위상을 제어하여 각각 주파수 f1 및 f2를 중심 주파수로 하는 두 개의 기본 신호(S1, S2)를 생성한다.
증폭기(150-1b)는 벡터 블록(150-1a)으로부터 입력되는 두 개의 기본 신 호(S1, S2)를 증폭하여 생성되는 신호(S3, S4)를 출력한다. 이때, 증폭기(150-1b) 자체의 비선형 특성으로 인해, 증폭기(150-1b)의 출력 신호는 능동 상호 변조 잡음(Active InterModulation Distortion; 이하, AIMD) 신호(S5, S6)를 포함한다. 여기에서, 신호(S5)는 신호(S3)의 중심 주파수(f1)보다 낮은 중심 주파수(2f1-f2)를 가지며, 신호(S6)는 신호(S4)의 중심 주파수(f2)보다 높은 중심 주파수(2f2-f1)를 가진다.
도 15에 도시한 바와 같이, 송신 필터(150-1c)는 두 개의 서비스의 송신 대역(f1, f2)에 대응되는 신호를 동시에 통과시키기 위한 듀플렉서(Duplexer)로 형성되어 신호(S3, S4)는 그대로 통과시키고, 증폭기(150-1b)의 능동 상호 변조 잡음 신호(S5, S6)는 제거한다.
단위 송신 안테나(150-1d)는 송신 필터(150-1c)를 통해 잡음 성분(S5, S6)이 제거된 신호를 입력받아 단말로 전송한다. 이때, 단위 송신 안테나(150-1d)에 의해 미약한 수동 상호 변조 잡음(Passive InterModulation Distortion; 이하, PIMD) 신호(S7, S8)이 발생하고, 결국 단위 송신 안테나(150-1d)로부터 방사된 신호는 S3, S4, S7 및 S8이 된다. 도 15에 도시한 바와 같이, 수동 상호 변조 잡음 신호들(S7, S8)의 중심 주파수를 능동 상호 변조 잡음 신호들(S5, S6)의 중심 주파수와 동일하게 나타난다.
기지국 송신 안테나(100)의 단위 송신 안테나(150-1d)로부터 방사된 신호(S3, S4, S7, S8)는 기지국 수신 안테나(200)에 도달될 때까지의 감쇄로 인해 방사된 신호 중 일부(S7, S8)는 소멸되고, 나머지 신호들(S3, S4)은 감쇄로 인해 S9 및 S10과 같이 신호의 크기가 작아진다. 참고로, 도 15에서는 수동 상호 변조 잡음 신호(S7, S8)가 미약한 경우를 나타내었으나, 수동 상호 변조 잡음 신호(S7, S8)가 감쇄로 인해 완전히 소멸되지 않고, 기지국 수신 안테나(200)에 도달하는 경우에도, 수신 필터(250-1c)를 거치면서 제거됨은 물론이다.
한편, 단위 수신 안테나(250-1d)를 통해 수신된 미약한 수신 신호(S9, S10)는 수신 필터(250-1c)를 통과한 후 증폭기(250-1b)에 의해 증폭된 수신 신호(S11, S12) 형태로 벡터 블록(250-1a)을 통해 수신 전력 결합부(230)로 전달한다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100) 및 기지국 수신 안테나(200)는 일반적인 기저대역 처리부와 결합되어 기지국을 형성할 수 있음은 물론이다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)가 일반적인 기저대역 처리부와 함께 결합되어 형성되는 기지국을 도 16을 참조하여 설명한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)를 스마트 안테나의 기저대역 신호처리 모듈과 결합시켜 형성되는 기지국(1000)을 도시한 도면이다.
도 16에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(1000)은 다중 수신 안테나부(1100), 다중 케이블 블록(1200) 및 기저대역 처리부(1300)를 포함한다.
다중 수신 안테나부(1100)는 일차원적으로 배열되는 복수의 기지국 수신 안테나(200-1 ~ 200-M)를 포함한다.
다중 케이블 블록(1200)은 복수의 동축 케이블(1200-1 ~ 1200-M)을 포함한다. 복수의 동축 케이블(1200-1 ~ 1200-M) 각각은 복수의 기지국 수신 안테 나(200-1 ~200-M) 각각의 입력단(미도시함)과 기저대역 처리부(1300) 간의 통신 및 제어 데이터 신호 송수신을 위한 것이다.
기저대역 처리부(1300)는 아날로그 디지털 변환부(Analog to Digital Converter; ADC)(1310), 모뎀부(1320) 및 디지털 빔 성형부(1330)를 포함한다.
아날로그 디지털 변환부(1310)는 복수의 아날로그 디지털 변환기(1310-1 ~ 1310-M)를 포함하고, 모뎀부(1320)는 복수의 모뎀(1320-1 ~ 1320-M)을 포함한다.
디지털 빔 성형부(1330)는 고성능 패턴 합성 알고리즘의 일종인 디지털 빔 성형 알고리즘을 수행함으로써, 적응형 빔 성형을 가능케한다.
이때, 디지털 빔 성형부(1330)는 방위각 방향에 대한 적응형 빔 성형을 수행한다. 그리고, 앙각 방향에 대해서는 다중 수신 안테나부(1100)의 복수의 기지국 수신 안테나(200-1 ~ 200-M) 각각이 빔 패턴 합성에 의한 수동 전력 제어 방법을 수행한다. 이때, 수동 전력 제어를 위한 방사 패턴 변환 시에 적용된 개구면 벡터 분포 데이터는 안테나의 채널 보정 데이터에 반영되어야 함은 물론이다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 기지국은 기저대역 처리부(1300)의 능동 전력 제어 및 기지국 송수신 안테나(100, 200)의 수동 전력 제어를 함께 사용하는데, 이때 셀 내에서 단말의 송수신 전력 관계를 도 17을 참조하여 설명한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 송수신 전력 관계를 도시한 도면이다. 참고로, 도 17에서, PMS 및 PBS는 앞서 도 2에서와 마찬가지로, 각각 단말이 기지국으로 전송하는 송신 전력 및 단말이 기지국으로부터 수신하는 수신 전력을 나 타낸다. 또한, ΔPMS는 단말의 능동 전력 제어 범위를 나타내고, ΔPBS는 기지국의 능동 전력 제어 범위를 나타낸다. 그리고, 도 18에서, 능동 전력 제어 범위 내에서는 도 2와 같이, 단말이 기지국으로 전송하는 송신 전력과 단말이 기지국으로부터 수신하는 수신 전력의 총 합은 -75 dBm으로 일정하게 유지되도록 제어된다.
도 17에 도시한 바와 같이, 능동 전력 제어 범위(ΔPMS, ΔPBS)가 종래에 비해 줄어들게 되고, 이로 인해 단말의 전력 사용 효율이 높아지게 된다.
상술한 본 발명의 특징에 따른 기지국 송수신 안테나(100, 200) 및 이를 이용하는 기지국은 송신 능동 전력 제어 기능을 최소화함과 동시에 수동 능동 전력 제어 방법을 이용하여 셀 채널 용량 증대 및 서비스 품질을 보장할 수 있다.
또한, 단말의 배터리 사용 시간을 증가시킴은 물론, 셀 수용 영역(셀 반경)을 확장함으로써 기지국 및 중계기의 개수를 감소시킬 수 있어 시스템 설비 비용을 절감시킬 수 있음은 물론, 수동 상호 변조 잡음 문제를 해결하여 둘 이상의 이종의 서비스들을 한꺼번에 제공할 수 있는 공동 기지국을 설치하는 것이 가능하게 되므로, 기지국 시스템 설치 및 운용 비용을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 능동 전력 제어 방법을 통한 기지국의 전력 제어의 기본 원리를 도식화한 도면이다.
도 2는 단말이 기지국으로 전송하는 송신 전력과 단말이 기지국으로부터 수신하는 수신 전력의 총 합이 일정하게 유지되는 능동 전력 제어의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140)를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단위 전송부(150-1)를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴에 대응되는 셀 범위내 거리에 따른 전력 밀도를 도시한 도면이다.
도 8a는 일반적인 기지국 송신 안테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 8b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 앙각 거리에 따른 방사 패턴을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 방사 패턴 에 대응되는 셀 내의 앙각 거리에 따른 전력 밀도를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 서비스 셀 내 전력 밀도 패턴을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 운용 방법을 도시한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 단위 수신부(250-1)를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 송신 안테나(100)의 단위 전송부(150-1) 및 기지국 수신 안테나(200)의 단위 수신부(250-1)에 포함되는 구성요소들 각각의 출력 신호를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 수신 안테나(200)를 일반적인 기저대역 신호처리 모듈과 결합시켜 형성되는 기지국(1000)을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 송수신 전력 관계를 도시한 도면이다.

Claims (19)

  1. 기지국에서 송신 안테나의 운용을 제어하는 방법에 있어서,
    셀 내 모든 단말의 위치 정보 및 송신 레벨 값을 수집하는 단계;
    상기 위치 정보 및 송신 레벨 값을 이용하여 셀 트래픽 통계 분석을 수행하고, 상기 통계 분석 결과를 기반으로 안테나 방사 패턴을 생성하는 단계;
    빔 패턴 합성을 통하여 최적화된 안테나 방사 패턴을 최적화하는 단계; 및
    상기 최적화된 안테나 방사 패턴에 따라 안테나 빔 패턴을 변경시키는 단계;
    를 포함하는 기지국 송신 안테나의 운용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 방사 패턴은 앙각 방향에 대한 빔 패턴인 기지국 송신 안테나의 운용 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 방사 패턴은 앙각 방향 및 방위각 방향에 대한 합성 빔 패턴인 기지국 송신 안테나의 운용 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    유전자 알고리즘을 통해 상기 빔 패턴 합성을 수행하는 기지국 송신 안테나 의 운용 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변경시키는 단계는,
    상기 최적화된 안테나 방사 패턴을 기반으로 서비스 셀 내 채널 용량이 증가되는지의 여부를 판단하고, 상기 서비스 셀 채널 용량이 증가되면, 상기 서비스 셀 내 단말에 제공하는 서비스 품질이 보장되는지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 서비스 품질이 보장되면, 상기 안테나 빔 패턴을 변경시키는 단계를 수행하는 단계;
    를 포함하는 기지국 송신 안테나의 운용 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변경시키는 단계는,
    상기 채널 용량이 증가되지 않거나 또는 상기 서비스 품질이 보장되지 않으면, 상기 수집하는 단계, 상기 생성하는 단계, 상기 최적화하는 단계 및 상기 판단하는 단계를 다시 수행하는 단계를 더 포함하는 기지국 송신 안테나의 운용 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 최적화된 안테나 방사 패턴을 생성하는 단계; 및
    생성된 상기 안테나 방사 패턴을 이용하여 상기 채널 용량이 증가되는지의 여부를 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 기지국 송신 안테나의 운용 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 최적화하는 단계는, 개구면 벡터 정보를 추출하여 상기 안테나의 개구면 벡터를 제어하는 단계를 더 포함하는 기지국 송신 안테나의 운용 방법.
  9. 기저대역 처리부로부터 입력되는 중간 주파수 신호를 고주파 신호로 변환하는 상향 주파수 변환부;
    상기 고주파 신호를 변환하여 동일한 진폭 및 위상을 가지는 복수의 제1 신호를 생성하는 송신 전력 분배부;
    복수의 상기 제1 신호를 변환하여 복수의 단위 송신 안테나를 통해 전송하는 신호 전송부; 및
    복수의 상기 제1 신호에 각각 대응되는 복수의 제2 신호의 레벨을 검출하여 상기 기저대역 처리부로 전달하고, 상기 복수의 단위 송신 안테나 각각의 개구면 분포를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기지국 송신 안테나.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 단위 송신 안테나 각각의 개구면 벡터 정보를 추출하는 알고리즘 모듈; 및
    상기 복수의 단위 송신 안테나 각각의 개구면의 벡터를 제어하는 벡터 신호 제어부;
    를 포함하는 기지국 송신 안테나.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 개구면의 벡터는 상기 개구면의 진폭과 위상을 포함하는 기지국 송신 안테나.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 알고리즘 모듈은 유전자 알고리즘을 통해 상기 개구면 벡터 정보를 추출하는 기지국 송신 안테나.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 신호 전송부는 상기 복수의 제1 신호의 개수에 대응되는 복수의 단위 전송부를 포함하며,
    상기 복수의 단위 전송부 각각은,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 복수의 제1 신호 중 대응하는 제1 신호의 진폭 및 위상을 변환하여 제3 신호를 생성하는 벡터 블록;
    상기 제3 신호를 증폭하여 제4 신호를 출력하는 증폭기;
    상기 제4 신호를 필터링하여 상기 복수의 제2 신호 중 대응하는 제2 신호를 출력하는 필터; 및
    상기 단위 송신 안테나;
    를 포함하는 기지국 송신 안테나.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 송신 안테나는 일차원적으로 배열되는 기지국 송신 안테나.
  15. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 송신 안테나는 이차원 능동 위상 배열 안테나이거나 또는 반사판과 능동 위상 급전 배열로 구성되는 능동 하이브리드 안테나인 기지국 송신 안테나.
  16. 단말로부터 전송되는 신호를 수신하여 복수의 제1 신호를 생성하는 신호 수신부;
    상기 복수의 제1 신호를 결합하여 제2 신호를 생성하는 수신 전력 결합부;
    상기 제2 신호를 중간 주파수 신호로 변환하고, 상기 중간 주파수 신호를 기 저대역 처리부로 전달하는 하향 주파수 변환부; 및
    상기 복수의 제1 신호에 각각 대응되는 복수의 제3 신호의 레벨을 검출하여 상기 기저대역 처리부로 전달하고, 상기 복수의 안테나 각각의 개구면 분포를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 기지국 수신 안테나.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 신호 수신부는 상기 복수의 제1 신호의 개수에 대응되는 복수의 단위 수신부를 포함하며,
    상기 복수의 단위 수신부 각각은,
    상기 단말로부터 전송되는 신호를 수신하는 단위 수신 안테나;
    상기 단말로부터 전송되는 신호를 필터링하여 상기 제3 신호를 출력하는 필터;
    상기 제3 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기;
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 증폭기의 출력 신호의 진폭 및 위상을 변환하여 생성되는 상기 복수의 제1 신호를 상기 기저대역 처리부로 전달하는 벡터 블록;
    을 포함하는 기지국 수신 안테나.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 복수의 단위 수신 안테나는 일차원적으로 배열되는 기지국 수신 안테나.
  19. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 복수의 단위 수신 안테나는 이차원 능동 위상 배열 안테나이거나 또는 반사판과 능동 위상 급전 배열로 구성되는 능동 하이브리드 안테나인 기지국 수신 안테나.
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