KR101444515B1

KR101444515B1 - 이동 전화 네트워크의 기지국의 구성 결정

Info

Publication number: KR101444515B1
Application number: KR1020117013432A
Authority: KR
Inventors: 시몬 존 게일; 스티븐 레이몬드 할; 앤드류 제임스 어쿠하트
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2014-09-24
Also published as: CN102273251B; KR20110089345A; US8934855B2; CA2743456C; BRPI0921017A2; EP2356847A2; EP2356847B1; WO2010055084A2; RU2011121009A; US20100120415A1; RU2510594C2; CN102273251A; WO2010055084A3; CA2743456A1; JP5562972B2; JP2012508537A; BRPI0921017B1

Abstract

이동 전화 네트워크에서 사용하기 위한 기지국은 송수신기 장치에 결합되어 복수의 빔을 생성하는 안테나 장치를 포함한다. 기지국을 테스트하는 방법은 송수신기 장치에서 빔을 통해 수신된 테스트 신호의 신호 세기들을 검출하고; 상기 송수신기 장치에서 검출된 상기 신호 세기들을 비교 및/또는 상관시키고; 상기 비교 및/또는 상관의 결과를 이용하여 안테나 장치 및 송수신기 장치의 구성을 결정하고/하거나 장애를 검출하는 단계를 포함한다. 평균 신호 세기의 비교는 케이블링 장애 및 빔 오류를 검출하는데 사용될 수 있다. 비평균화 신호 세기의 상관은 어느 빔이 동일한 편파를 갖는지를 결정하는데 사용될 수 있다. 빔 포인팅 방향 및 섹터에 대한 안테나의 할당은 셀 사이에서 이동하는 모바일의 핸드오버를 모니터링함으로써 결정될 수 있다. 주파수는 주파수 재사용 방식에 따라 섹터에 할당될 수 있다.

Description

이동 전화 네트워크의 기지국의 구성 결정{DETERMINING THE CONFIGURATION OF A BASE STATION OF A MOBILE TELEPHONY NETWORK}

본 발명은 이동 전화에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 이동 전화 네트워크의 기지국을 테스트하고 이동 전화 네트워크에 사용하기 위한 기지국의 구성을 결정하는 것에 관한 것이다.

이동 전화 네트워크는 잘 알려져 있다. 이동 핸드셋과 같은 사용자 장치가 무선 링크를 통해 통신 네트워크에 연결된 기지국의 네트워크와 통신하는 이동 전화 시스템은 여러 세대에 걸쳐 급속하게 발전해 왔다. 아날로그 변조를 이용한 시스템의 초기 전개는 2세대 디지털 시스템으로 대체되었으며, 이는 현재 UMTS 및 CDMA와 같은 3세대 디지털 시스템으로 대체되고 있다. 3세대 표준은 2세대 시스템에 의해 제공된 것보다 더 큰 데이터 처리량을 제공하며; 이러한 경향은 흔히 간단히 LTE로 불리는 소위 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution) 시스템이라는 3세대 파트너쉽 프로젝트(the Third Generation Partnership Project)에 의해 계속 제안되고 있으며, 이는 더 넓은 주파수 대역, 스펙트럼상 효율적인 변조 기술을 이용하고, 그리고 잠재적으로 또한 공간상 다양한 전파 경로를 이용하여 (다중 입력 다중 출력) 용량을 증가시켜, 여전히 잠재적으로 더 큰 용량을 제공한다. 전형적으로, 이러한 셀룰러 무선 시스템은 이동 전화 핸드셋 또는 무선 단말과 같은 사용자 장치, 각각 잠재적으로 소위 액세스 링크를 통해 셀로 알려진 커버리지(coverage) 영역 내에 배치된 많은 사용자 장치와 통신하는 다수의 기지국, 및 각 기지국과 PSTN과 같은 통신 네트워크 간의 백홀(backhaul)로 알려진 양방향 연결부를 포함한다.

기지국은 전형적으로 안테나 지지 타워를 포함한다. 안테나는 케이블을 통해 신호 프로세서들에 연결된다. 각각의 신호 프로세서는 무선 송수신기 및 다른 신호 처리 장비를 포함한다. 이러한 신호 프로세서는 전형적으로 지상의 캐비넷 또는 다른 하우징에 내장된다. 안테나는 전형적으로 타워 주변에 있는 각 섹터에 할당되며 전형적으로 섹터 당 하나 보다 많은 안테나가 제공된다. 예를 들어, 하나의 셀에 대응하여, 120도 각도 간격으로 세 쌍의 안테나와 세 개의 섹터가 있을 수 있으며, 그 결과 하나의 타워는 세 개의 섹터를 서비스한다. 다수의 안테나는 전형적으로 동일한 방사 패턴을 가지며 동일한 영역 내에서 사용자 단말들을 위한 커버리지를 제공한다. 기지국과 사용자 단말 사이에서 다수의 무선 전파 경로의 독립성을 제공하기 위하여, 안테나들은 나란히 이격될 수 있으며, 및/또는 상이한 방사 신호 편파(polarisation)가 사용될 수 있다. 하나의 물리적 안테나는 두 편파 채널을 제공할 수 있다. 전형적으로, 기지국 섹터에는 상이한 편파, 흔히 + 및 -45도가 제공될 것이며, 또한 공간 다이버시티(spatial diversity)는 제2 이중 편파 안테나에 의해 제공될 수 있다. 다중 안테나 채널의 사용으로 생기는 다이버시티 이점은 무선 전파 경로에서 다수의 반사 신호의 중첩 또는 상쇄의 차이로 인한 것이며, 이는 국부적 페이딩 효과(localised fading effect)를 유발한다. 이러한 페이딩은 공간적 분리 또는 상이한 방사 편파의 사용으로 인해 다중 안테나 채널에 독립적으로 변한다. 시간의 경과에 따라, 또는 사용자 단말 위치의 작은 변화에 대해 평균화될 때, 사용자 단말로부터 수신된 평균 신호 세기는 공통적이다. 기지국 섹터에 대한 사용자의 공통 방위각(azimuth angle)과, 사용자 단말의 공통 경로 손실과 관련하여, 평균 수신 신호 세기의 차이는 기지국 수신기 하드웨어의 삽입 손실의 차이에 기인한 것이거나, 또는 안테나 게인 패턴의 차이에 기인한 것이라고 추정될 수 있다.

이전에 제안된 어떤 기지국에서 다이버시티 쌍에 연결된 신호 프로세서들은 연관되며: 예를 들어 다이버시티 쌍에 연결된 한 쌍의 신호 프로세서들은 동일한 주파수에서 동작하고 하나의 국부 발진기를 공유한다.

이동 전화 네트워크의 일예에서, 세 개의 상이한 무선 주파수들이 기지국 셀의 세 개의 섹터들에 할당된다. 네트워크의 모든 셀에 적용되는 이러한 주파수 재사용 방식은 두 인접 섹터들이 동일한 무선 주파수에서 동작하지 않도록 보장해 준다. 이러한 네트워크는 세 개의 주파수를 재사용하는 것으로 기술된다. 단일 주파수 네트워크가 또한 알려져 있다. LTE 시스템은 단일 주파수 네트워크 또는 세 개의 주파수를 재사용하는 것으로 배치될 수 있다.

기지국의 구성이 정확한 것이 기지국의 기능에 중요하다. 예를 들어, 안테나의 빔 포인팅 방향 및 안테나의 방사 패턴은 정확해야 한다. 다이버시티 쌍은 동일한 방향을 가리켜야 한다. 인접한 다이버시티 쌍들의 빔은 기설정된 정도로 기설정된 위치에서만 중첩해야 한다. 또한, 다이버시티 쌍은 동일한 주파수에서 동작하는 이와 연관된 신호 프로세서들의 쌍에 연결되어야 한다. 빔 포인팅시 오류가 발생할 수 있거나 또는 안테나 또는 이들에 연결된 송수신기에도 장애(faults)가 있을 수 있다. 더욱이, 기지국을 구축할 때, 안테나를 신호 프로세서에 정확하게 연결하기가 쉽지 않다. 안테나는 신호 프로세서의 하우징 위로 높은 곳에 있고 이들을 연결하기 위한 케이블은 무겁고 조작하기가 어렵다. 타워의 높이는 특히 악천후에 잠재적으로 케이블의 조작을 위험하게 만든다. 안테나와 신호 프로세서에 케이블을 부정확하게 연결하기가 쉽다. 따라서 그 구성에 장애가 있는지를 판단하고/하거나 그 구성을 결정하기 위해 적어도 기지국을 테스트할 필요가 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 이동 전화 네트워크에 사용하기 위한 기지국을 구성하는 방법이 제공되며, 상기 기지국은 신호 프로세서에 결합된 안테나를 포함하며, 상기 방법은,

상기 신호 프로세서에서 상기 안테나를 통해 수신된 테스트 신호의 신호 세기들을 검출하는 단계;

상기 신호 프로세서에서 검출된 상기 신호 세기들을 비교 및/또는 상관시키는 단계; 및

상기 비교 및/또는 상관의 결과를 이용하여 상기 안테나의 구성 및/또는 상기 안테나의 상기 신호 프로세서와의 연결 및/또는 상기 구성에서 장애를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 이동 전화 네트워크의 기지국에 사용하기 위한 테스트 장치를 제공하며, 상기 기지국은 케이블을 통해 각각의 안테나에 연결하는 각각의 포트를 갖는 복수의 신호 프로세서를 포함하며, 상기 테스트 장치는,

상기 신호 프로세서에서 상기 안테나를 통해 수신된 테스트 신호의 신호 세기들을 검출하고;

상기 신호 프로세서에서 검출된 상기 신호 세기들을 비교 및/또는 상관시키고;

상기 비교 및/또는 상관의 결과를 이용하여 상기 안테나의 구성 및/또는 상기 안테나의 상기 신호 프로세서와의 연결 및/또는 상기 구성에서 장애를 결정하도록 동작가능하다.

상기 신호 프로세서에 의해 수신된 신호의 신호 세기들을 비교함으로써, 상기 신호들이 동일한 신호 세기를 가져야 하기 때문에 어느 신호 프로세서가 동일한 다이버시티 쌍에 연결되는지를 결정할 수 있다.

인접 안테나의 방사 패턴의 커습들에서 수신된, 또는 다이버시티 쌍에 의해 수신되어 동일하여야 하는 신호의 신호 세기들을 비교함으로써, 장애, 예를 들어 빔 포인팅 오류 또는 빔 패턴 오류가 있는지 여부를 판단할 수 있다.

상기 신호 프로세서에서 검출된 신호의 신호 세기들을 상관시킴으로써, 어느 신호 프로세서가 동일한 편파의 채널들에 연결되는지를 결정할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 이동 전화 네트워크에서 사용하기 위한 기지국의 구성을 결정하는 방법이 제공되며, 상기 기지국은 복수의 다이버시티 안테나 쌍들 및 각각의 신호 전송 케이블을 통해 상기 안테나들의 각각의 안테나에 연결된 각각의 포트를 갖는 신호 프로세서를 포함하며, 상기 방법은,

a) 하나의 신호 프로세서에 의해 수신된 테스트 신호의 신호 세기를 측정하는 단계,

b) 다른 신호 프로세서에 의해 수신된 상기 테스트 신호의 신호 세기를 측정하는 단계,

c) 상기 하나 및 다른 프로세서들에 의해 수신된 상기 신호 세기들을 비교하는 단계, 및

d) 만일 상기 비교된 신호 세기가 동일하면 상기 하나 및 다른 신호 프로세서들을 다이버시티 안테나 쌍에 연결된 것으로 지정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태는 이동 전화 네트워크에서 사용하기 위한 기지국의 구성을 결정하는 테스트 장치를 제공하며, 상기 기지국은 복수의 다이버시티 안테나 쌍들 및 각각의 신호 전송 케이블을 통해 상기 안테나들의 각각의 안테나에 연결된 각각의 포트를 갖는 신호 프로세서를 포함하며, 상기 테스트 장치는,

a) 하나의 신호 프로세서에 의해 수신된 테스트 신호의 신호 세기를 측정하고,

b) 다른 신호 프로세서에 의해 수신된 상기 테스트 신호의 신호 세기를 측정하고,

c) 상기 하나 및 다른 프로세서에 의해 수신된 신호 세기들을 비교하고,

d) 만일 상기 비교된 신호 세기가 동일하면 하나 및 다른 신호 프로세서들을 다이버시티 안테나 쌍에 연결된 것으로 지정하도록 동작가능하다.

따라서, 상기 테스트 방법 및 장치는 안테나가 어떻게 신호 프로세서에 연결되는지를 테스트하고 어느 신호 프로세서가 상기 다이버시티 안테나 쌍에 연결되는지를 표시한다. 일단 그것이 알려지면, 본 발명의 일예에서 상기 연결에 대한 수정이 수행된다. 본 발명의 다른 예에서, 상기 신호 프로세서의 동작 주파수는 개별적으로 조정가능하다. 따라서, 일단 상기 신호 프로세서가 상기 다이버시티 쌍들과 연관되면, 상기 신호 프로세서의 주파수는, 예를 들어, 네트워크의 주파수 재사용 방식에 따라서 설정된다.

상기 다이버시티 쌍들이 가리키는 방향이 알려지지 않을 수 있으므로 섹터에서 사용될 주파수는 결정될 필요가 있다. 본 발명의 일예에서, 상기 주파수는 공통 주파수 채널 상에서의 커버리지의 중첩을 최소화하기 위하여, 섹터들 중 하나를 선택하고, 인접 기지국의 인접 섹터의 동작 주파수를 검출하고, 네트워크의 주파수 재사용 계획에 따라 섹터의 주파수를 설정함으로써 설정된다.

본 발명의 구현시, 신호 세기는 기설정된 시간 동안 평균된 신호 세기로서 이는 예를 들어 다이버시티 쌍의 상이한 편파가 동일한 평균 신호 세기를 생성하게 해준다. "동일"은 기설정된 허용 오차 범위 내에서 동일한 것을 의미한다. 평균 시간 및 허용 오차 범위는 네트워크 운영자 또는 기지국의 설계자에 의한 선택 문제이다.

본 발명의 다른 특징 및 장점들은 단지 예로만 제시되며 첨부의 도면을 참조하여 기술되는 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 자명해질 것이다.

도 1은 이동 전화 네트워크의 기지국의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 일예를 갖는 기지국의 일예의 개략적인 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른, 도 2의 장치의 동작 방법의 일예를 설명하는 흐름도이다.
도 4는 도 3c에서 언급한 예시적인 메트릭스이다.
도 5는 도 2의 장치의 다른 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 이동 전화 네트워크에서 공지의 주파수 재사용 방식의 일예를 예시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른, 기지국 주변의 섹터들의 주파수를 설정하는 방법의 일예를 설명하는 흐름도이다.
도 8은 안테나들이 인접하는지 여부를 검출하는 방법을 설명하는 개략적인 도면이다.
도 9는 송수신기 쌍들이 국부 발진기를 공유하는 본 발명에 따른 장치의 다른 예의 개략적인 블록도이다.
도 10은 본 발명에 따른 장치의 또 다른 예의 한 섹터의 개략적인 블록도이다.
도 11 및 도 12는 편파가 동일한 안테나 채널들이 식별되는 도 10의 장치의 동작 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 1 내지 도 8의 본 예시적인 설명에서는 용이한 설명을 위해 기지국이 각 섹터에서 편파 다이버시티 쌍을 구성하는 두 개의 물리적 안테나를 갖는 세 개의 섹터를 구비하고, 각 안테나는 고정된 포인팅 방향을 갖는 단일의 주 빔(single main beam)을 갖는다고 가정한다. 본 발명은 그것으로 제한되는 것은 아니고 기술되는 바와 같이 본 발명의 범주 내에서 다른 많은 구성들이 가능하다.

케이블 구성 결정

도 1을 참조하면, 통상적인 기지국의 일예는 세 개의 다이버시티 안테나 쌍들: A11, A12; A21, A22; 및 A31, A32를 지지하는 높은 타워를 갖는다. 각 쌍의 안테나들은 예를 들어 + 및 -45도의 직교 편파(orthogonal polarizations)로 편광된다. 6개의 안테나는 각각의 케이블을 통해 지상의 캐비넷 또는 다른 하우징 H에 내장된 장비의 포트 P1 내지 P6에 연결된다. 각 포트는 무선 송수신기 및 다른 신호 처리 회로를 포함하는 신호 프로세서에 연결된다. 도 1의 기지국에서 안테나는 기설정된 방식으로 포트에 연결되고; 예를 들어 다이버시티 쌍 A31, A32은 포트 P1 및 P2에 연결되어 한 쌍의 신호 프로세서에 연결되도록 사전에 결정되며, 이 예에서, 그 송수신기들은 동일한 국부 발진기를 공유하므로 다이버시티 쌍 A31, A32와 연관된 섹터에 대한 네트워크의 주파수 재사용 계획에 따라 선택된 주파수인 동일한 주파수에서 동작한다. 도 2는 또한 인접한 셀들 사이의 경계를 나타내는 점선으로 표시된 섹터별 다이버시티 쌍들을 도시한다. 기지국은 이하의 본 명세서에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 안테나 및 섹터의 개수와 구성이 다를 수 있다.

실제로, 새로운 기지국이 설치될 때, 안테나 모두가 기설정된 방식으로 포트에 연결되지 않도록 케이블링할 때 오류가 발생할 수 있다.

도 2를 참조하면, 기지국은 이동 전화 네트워크에 새로 설치된다. 기지국은 이 예에서 각 송수신기(4)의 포트 P1 내지 P6에 랜덤하게 연결된 다이버시티 쌍들 A11, A12, A21, A22 및 A31, A32을 갖는다. 이것은 그 설치자가 다이버시티 쌍들을 기설정된 계획에 따라 포트들에 의도적으로 연결하려 하지 않거나 또는 그 계획에 따라 연결하려고 했지만 실수를 하게 된다는 점을 고려하여 이루어질 수 있다. 송수신기(4)는 신호 프로세서 및 다른 처리 회로를 구비하고, 통상적인 관습에 따라, 프로세서에 의해 수신된 신호의 세기를 나타내는 신호 RSSI를 생성하며, RSSI는 수신 신호 세기 표시자(Received Signal Strength Indicator)를 의미한다. 이 예에서 각 송수신기는 어떤 다른 송수신기와는 독립적인 것으로, 예를 들어 어느 것도 국부 발진기를 공유하지 않는다. 각 송수신기는 독립적으로 조정가능하다.

송수신기는 송수신기 쌍들로, 및 그 쌍들로부터 제공된 데이터를 변조 및 복조하는 모뎀(5)에 연결된다.

본 발명의 실시예에서, 모뎀(5)은 송수신기의 각 쌍 및 어떤 쌍으로 임의로 데이터를 라우팅할 수 있으며 이들을 집합적으로 이용하여 MIMO 무선 기능을 제공할 수 있다.

RSSI 신호는 기지국의 구성을 결정하는 테스트 프로세서(6)에 제공되며; 즉, 테스트 프로세서(6)는 안테나들이 신호 프로세서(4)에 연결되는 순서를 결정한다. 프로세서(6)는, 예를 들어, 네트워크 제어 센터에 원격 배치되어, 구성 오류를 운영자에게 표시해 줄 수 있는 디스플레이(61)를 구비한다.

본 예에서, 테스트 프로세서는 도 3a, 도 3b 및 도 3c의 흐름도에 따라 동작한다. 도 3a를 참조하면, 단계(S2)에서 기지국은 단일 주파수에서 동작하도록 활성화되고; 즉, 모든 송수신기는 단일 주파수 네트워크에서처럼 동일한 주파수에서 동작한다. 모든 송수신기(4)는 도 2의 소스(2)와 같은 테스트 신호원으로부터 테스트 신호를 적어도 수신하도록 동작한다. 본 예에서 테스트 신호원은 테스트 모바일이지만 다른 신호원이 이용될 수 있다. 테스트 신호원은 사용자 단말, 예를 들어, 이동 전화 네트워크 내에서 동작하는 이동 전화일 수 있다. 테스트 모바일은 기지국을 구성할 목적으로만 동작할 수 있거나, 또는 다른 기지국과의 통신에 관여하고, 구성될 기지국의 범위 내에 있는 사용자 모바일일 수 있다. 테스트 모바일은 구성될 기지국과의 통신에 관여하고, 그리고 하나의 섹터만이 동시에 동작가능하고, 하나의 안테나 채널만이 활성인 기동 모드(start-up mode)에서 기지국이 동작하는(S2) 사용자 모바일일 수 있다.

단계(S4)에서, 포트 P1 내지 P6 중 어떤 하나가 선택되고 단계(S6)에서 테스트 신호가 수신되고 그 평균 신호 세기가 기설정된 시간 동안 측정된다. 평균 신호 세기는 해당 포트를 식별하는 식별자(ID)와 함께 저장된다. 단계(S12 및 S14)에서, 다른 포트가 선택되고 테스트 신호가 수신되고 그 평균 신호 세기가 기설정된 시간 동안 측정된다. 평균 신호 세기는 다른 포트를 식별하는 식별자(ID)와 함께 저장된다. 그러한 프로세스는 모든 포트가 테스트될 때까지 반복되고(S18) 따라서 각 송수신기에서 평균 신호 세기를 측정 및 기록한다. 그러나, 포트 P1 내지 P6의 다이버시티 쌍들 A11 내지 A32과의 연결은 여전히 알려져 있지 않다.

다음의 설명에서, 포트가 선택되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 테스트 신호원은 선택된 포트에 연결된 안테나의 주요 빔과 반드시 정렬될 필요가 없다. 결과적으로, 테스트 소스로부터의 신호는 기지국의 안테나의 사이드 로브(side lobes)를 통해 수신되는 것이 가능하다. 따라서, 어느 안테나가 쌍을 이루는지를 판단하는 것은 간단하지 않다. 도 3b를 참조하면, 모든 신호 세기는 모든 다른 신호 세기와 비교되고 안테나 쌍들은 기설정된 비교 기준에 기초하여 식별된다. 도 3c를 참조하면, 페어링(pairings)의 식별은 시간의 경과에 따라 상이한 많은 위치에서 많은 테스트 소스로부터 데이터를 누적하여 부가적으로 또는 선택적으로 더욱 정제될 수 있다.

도 3b를 참조하면, 단계(S20)에서, 포트 ID의 데이터 및 도 3a의 프로세스에 의해 생성된 신호 세기를 이용하여, 모든 포트는 초기에 선택되지 않은 것으로 표시된다. 단계(S22 및 S24)에서, 모든 포트의 신호 세기가 서로 비교되어 신호 세기가 최대인 포트를 구하고 그 포트가 선택된 최대 포트로서 선택 표시된다. 단계(S26 및 S28)에서 나머지 포트의 신호 세기는 선택된 포트의 신호 세기와 비교되어 어느 것이 선택된 최대 포트의 신호 세기와의 차이가 최소인지를 결정한다. 단계(S30)에서 이들 두 포트는 한 쌍으로서 지정된다. 단계(S22 내지 S30)의 프로세스는 모든 포트 쌍들이 식별될 때까지 선택되지 않은 모든 나머지 포트들에 대해서 단계(S32 및 S34)를 반복한다.

도 3a 및 도 3b의 프로세스는 기지국의 안테나 쌍들을 식별하는 유일한 테스트로서 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 프로세스는 시간의 경과에 따라 그리고 테스트 소스(2)의 상이한 많은 위치에 대해 도 3a 및 b의 프로세스를 계속하는 도 3c의 프로세스에 의해 보완될 수 있다. 이러한 프로세스는 얼마나 많은 다이버시티 쌍들이 기지국에 있어야 하는지를 기지국에게 표시해주는 네트워크 관리 기능을 수반할 수 있다.

단계(S36)에서, 도 3b의 프로세스에 의해 식별되는 각 포트 쌍마다, 이들 두 포트와 연관된 신호 세기(또는 전력)의 합이 계산되고, 단계(S38)에서 이들 포트와 연관된 모든 신호 세기(또는 전력)의 합이 계산된다. 단계(S40)에서, 각 포트 쌍마다, 그 쌍의 전력 합과 모든 전력 합의 비율이 계산되어 신뢰 가중치로서 포트 페어링에 지정된다.

도 4에 예를 들어 도시된 바와 같은 메트릭스가 사용되며, 이 메트릭스는 각기 포트의 수와 동일한 다수의 로우 및 컬럼을 갖는다. 도 2에 대응하는 예에서는, 6개의 포트가 있으므로 메트릭스는 6x6이다. 로우 및 컬럼의 교차점은 한 쌍의 포트에 해당한다. 단계(S36 내지 S40)에서 생성된 가중치 지수는 메트릭스 내 적절한 위치에 메트릭스로 저장된다. 따라서, 한 쌍의 포트 P1 및 P2의 경우, 가중치 지수 W12가 셀 P1P2에 저장된다. 포트 P2 및 P1에 대한 가중치 W21은 동일할 것이기 때문에 셀 P1P2에 역시 저장되고 그 결과 X로 표시된 바와 같이 메트릭스의 절반은 필요하지 않다. 도 4는 다른 가능한 가중치를 대표적인 셀들에 도시한다.

이러한 메트릭스의 내용은 유지되고 일정 기간 동안 도 3a 및 도 3b의 프로세스에 의해 수집되고 처리된 신호 세기(또는 전력)의 측정치는 단계(S36 내지 S40)에 의해 처리되고 가중치는 메트릭스에 누적 가중치로 누적(즉, 합산)된다.

단계(S44)에서, 메트릭스의 모든 로우 및 컬럼은 비선택된 것으로 표시된다. 단계(S46)에서 최대 가중치를 포함하는 셀이 구해지고 그 셀의 로우 및 컬럼에 의해 식별된 포트 쌍의 ID가 저장되며 그 로우 및 컬럼은 선택된 것으로 표시된다. 단계(50 및 52)에 표시된 바와 같이, 이 프로세스는 나머지 로우 및 컬럼들에 대해 반복된다.

메트릭스를 사용하면 안테나 쌍들의 선택이 정제되고 필요하다면 변경될 수 있게 하는 신뢰 등급(confidence ratings)이 제공된다.

따라서, 도 3a 내지 도 3c의 예에서, 가중 프로세스는 선택된 포트 쌍에서 신뢰성 척도를 제공하기 위해 사용된다. 가중치 값들은 한 모바일의 다수의 테스트 위치에 대해 및/또는 다수의 테스트 모바일에 대해, 테스트 모바일의 반복 측정 동안 누적될 수 있다.

섹터 당 두 개보다 많은 안테나가 존재하는 경우, 안테나 집합의 선택은 먼저 가장 높게 가중된 포트 쌍의 식별로 시작할 수 있다. 그 다음, 이 프로세스는 어떤 비선택된 포트와 처음에 선택된 두 포트 중 어느 하나 사이에 가중치가 가장 높은 매치를 선택함으로써 그 집합에 대해 추가적인 포트를 선택할 수 있다.

일단 도 3a 및 도 3b (및 선택적으로 도 3c)의 프로세스가 종료되면, 알려진 것은 전적으로 포트들과 송수신기들 중 어느 것이 동일한 다이버시티 안테나 쌍에 연결되는지에 관한 것이다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 포트 P5 및 P3은 동일한 다이버시티 안테나 쌍에 연결되지만 다이버시티 쌍이 속하는 지리적 커버리지의 섹터와 실제 포인팅 각도는 알려지지 않았다. 포인팅 방향을 결정하는 방법은 아래에서 설명될 것이다.

대안 예(도 5)

도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 구성을 고려해 보자. 각기 다이버시티 안테나 쌍을 갖는 세 개의 섹터가 있다. 구성을 결정하는 대안의 방법은 다음과 같다.

단계(S52)에서 어떠한 다른 포트와도 쌍을 이루지 않았다고 식별된 포트에 해당하는 포트를 선택한다. 단계(S54)에서 기지국 주변에 있는 어떤 모바일과의 양방향 통신을 위해 그 포트를 스위치 온 한다. 단계(S56)에서, 모바일과의 양방향 트래픽 호를 설정하고: 이 트래픽 호를 설정하는 것은 모바일을 식별하는 것을 포함한다. 기지국이 MIMO 전송 다이버시티를 지원하는 경우, 그 통신은 초기에 단일 전송 채널만이 가능하다. 단계(S58)에서 단일 주파수 동작 모드의 수신 전용 모드에서 모든 다른 포트를 스위치 온 한다. 모든 포트는 모바일로부터 수신하도록 동작 가능하지만 처음에 선택된 포트는 모바일과 양방향 통신하여 활성 상태로 유지된다. 단계(S60)에서, 각 포트에서 식별된 모바일로부터 수신된 신호(전송 중이었을 수 있는 어떤 다른 모바일로부터 수신된 임의의 신호는 무시)의 RSSI가 측정되어 그 포트의 신원과 함께 저장된다. 그 다음, 단계(S62)에서, 도 3b의 프로세스의 단계(S20 내지 S30)가 수행되어 도 3b를 참조하여 전술한 바와 같은 가장 큰 RSSI 및 가장 큰 RSSI와의 최소 차이를 갖는 포트 쌍을 식별한다. 단계(S68)에서 식별된 쌍은 완전히 동작가능하도록 활성화될 수 있다. 이것은 완전한 MIMO 동작을 가능하게 하는 것을 포함할 수 있다. 식별된 쌍은 모바일과 양방향 통신하는 처음에 선택된 포트를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

모든 포트 쌍들을 구하지 못한 경우(단계(S64)), 쌍을 이루지 않은 다른 포트가 선택되고 단계(S52 내지 S62)는 쌍을 이루지 않은 모든 포트들에 대해 가능하게 식별된 상이한 모바일과의 단일 주파수 동작에서 다시 반복된다.

단계(S64)는 얼마나 많은 다이버시티 쌍들이 기지국에 있어야 하는지를 기지국에게 표시해 주는 네트워크 관리 기능을 포함할 수 있다.

단계(S54 및 S58)는 용이한 설명을 위해 개별적이고 순차적인 단계들로서 도시되었지만 이는 동시에 수행될 수 있다.

도 3c의 프로세스는 일단 모든 쌍들이 단계(S70)에 표시된 바와 같이 식별되었으면 수행될 수 있거나 또는 쌍들을 식별하는 프로세스는 점선 화살표로 표시된 바와 같이 도 3c의 프로세스를 포함할 수 있다.

일단 쌍들이 단일 주파수 동작에서 식별되면, 주파수는 도 6 및 도 7을 참조하여 후술하는 바와 같이 네트워크의 주파수 재사용 방식에 따라 쌍들에 할당될 수 있다. 또한, 섹터들이 가리키는 방향은 후술하는 바와 같이 결정될 수 있다.

포인팅 방향 결정

포트와 송수신기가 연결된 다이버시티 쌍들의 포인팅 각도를 결정하는 방법의 일예가 다음과 같이 설명된다. 지리적 위치가 알려져 있는 테스트 모바일이 존재한다고 가정할 수 있다. 테스트 모바일은 지리적 위치를 결정하기 위해 시스템이 설치되어 있는 사용자 단말일 수 있으며 이 경우 테스트 모바일은 그의 위치를 기지국에 전송할 수 있다. 대안으로, 테스트 모바일 위치는 다수의 기지국의 전파 지연에 대한 삼각 측량을 통해 결정될 수 있다.

테스트 모바일은 또한 그 위치가 알려진 의도적으로 제공된 테스트 신호일 수 있다. 테스트 모바일의 위치(들)의 방위 리스트가 기지국의 각 안테나에 의해 기록, 지원되며, 지리적 안테나 포인팅 각도는 각도 범위의 중간으로 근사화된다. 한가지 예시적인 방법에서, 섹터에 의해 서비스되는 테스트 모바일들의 방위 집합은 히스토그램으로 그룹화되고, 이러한 분포는 이어서 규정된 비율의 테스트 모바일들을 포함하는 범위로 제한된다. 이것은 방위 집합으로부터 외곽 방위(outlying bearings)를 제거한다. 그 다음, 선택된 간격 중 양 및 음의 양극단 사이의 중간 범위가 안테나 포인팅 각도로서 기록된다.

도 6을 참조하면 빔 방향을 결정하는 프로세스의 또 다른 예가 도시된다. 네트워크는 다수의 셀(12)을 포함한다. 도 6의 예에서 주파수는 세 주파수 F1, F2 및 F3을 갖는 주파수 재사용 방식에 따라 셀들에 할당된다. 주파수는 인접 셀들이 상이한 주파수에서 동작하도록 셀들에 할당된다. 도 6에서, 셀들은 세 개의 그룹으로 더 그룹화된다. 세 개 중 각 그룹은 세 개의 셀들의 교차점에 배치된 하나의 기지국에 의해 서비스된다. 각 셀은 기지국에 의해 서비스되는 하나의 섹터에 대응한다. 도 6에는 두 기지국(8 및 10)이 도시되어 있다. 기지국(8)은 도 2의 기지국이다. 기기국(10)은 인접 기지국이다. 도 6에 도시되지 않은 다른 기지국들이 있다. 기지국(8)은 세 개의 셀 A, B, C을 서비스한다.

도 3a 및 도 3b(또는 도 5)의 프로세스가 성공적으로 완료되었으므로 각 다이버시티 안테나 쌍마다, 포트들과 신호 프로세서들 중 어느 것이 동일한 다이버시티 안테나 쌍에 연결되어 있는지 알려지지만 다이버시티 쌍이 속하는 안테나 쌍과 섹터의 신원은 알려지지 않는다고 가정한다.

섹터와 주파수의 연관

이제 기지국(8)의 포트 쌍들을 네트워크의 섹터들(즉, 셀들)과 연관시키는 방법의 일예가 도 7a 및 도 7b의 흐름도를 참조하여 설명될 것이다.

처음에, 기지국(8)의 모든 송수신기는 동일한 단일 주파수에서 동작한다. 단계(S80)에서, 어떤 다이버시티 쌍과 그와 연관된 송수신기 쌍이 선택되어 어느 섹터가 선택되는지가 알려지지 않더라도 섹터를 선택할 수 있다. 인접 섹터들 내의 모바일로부터 신호가 그 섹터의 송수신기(4)와 테스트 프로세서(6)에 의해 수신되고 모니터된다. 사용자 단말이 하나의 섹터로부터 다른 섹터로 이동할 때, 그 사용자 단말은 기지국(8)의 모든 섹터에서 처음에 사용된 동일한 주파수로 유지된다. 사용자 단말이 기지국(8)의 섹터로 또는 그 섹터로부터 인접 기지국(10)의 섹터로 또는 그 섹터로부터 이동할 때, 그 동작 주파수는 변할 수 있다. 인접 기지국(10)의 섹터에 의해 사용되는 주파수는 본 명세서에서 핸드오버 주파수라고 지칭된다. 단계(S84)에서 인접 셀 내 모바일의 핸드오버 주파수는 섹터 ID로 검출되고 저장된다. 다른 섹터가 선택되고(S86) 인접 섹터 내 모바일의 핸드오버 주파수가 그 선택된 섹터에 대해 검출되고 저장된다. 이것은 모든 섹터에 대해 반복된다(S90). 일단 모든 섹터가 선택되었다면, 그 결과는 기지국(8) 섹터에 의해 순서화된 핸드오버 주파수들로 이루어진 분포이다.

도 7b의 프로세스는 네트워크의 재사용 방식에 따라 섹터에 주파수를 할당한다. 이 프로세스는 단계(S80)에서 시작하고 이 단계는 섹터들 중 어느 하나를 선택한다. 이 프로세스는 섹터에 할당된 주파수가 재사용 방식에 의해 좌우되기 때문에 인접한 섹터들의 주파수와 달라야 한다는 점에 기초하여 그 섹터와 연관된 핸드오버 주파수의 분포에 의거 인접한 섹터의 핸드오버 주파수와 다른 주파수를 결정한다. 예를 들어, 기지국(8)에서의 모든 가능한 주파수 할당이 검토되어 할당된 주파수가 동일한 주파수에 대해 핸드오버의 횟수를 최소화하는 조합을 찾도록 시험될 수 있다. 이것은 기지국(8)에서의 두 섹터가 동일한 주파수에서 동작하지 않도록 보장한다. 이러한 프로세스는 주파수가 모든 섹터에 할당될 때까지 단계(S88 및 S90)에서 모든 섹터에 대해 반복된다(S92). 테스트 프로세서는 신호 프로세서(6)의 송수신기의 국부 발진기의 주파수를 제어할 수 있다.

일단 안테나와 신호 프로세서의 연결이 일단 알려지면, 일예에서 테스트 프로세서(6)는 연결 맵(a map of the connections)을 디스플레이(61)에 디스플레이한다. 이 디스플레이는 네트워크 제어 센터에서 소프트웨어 관리 기능을 표시할 수 있으며, 여기서 인간 운영자 또는 소프트웨어 제어 기능은 셀룰러 네트워크를 관리할 수 있다. 운영자는 일예에서 맵을 이용하여 연결에 필요한 변경을 만들 수 있다. 예를 들어, 운영자는 연결을 부정확하다고 간주하고 그래서 안테나를 신호 프로세서에 재연결할 수 있다. 다른 예에서, 신호 프로세서(4)는 개별적으로 조정가능하다. 따라서, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명되는 바와 같이, 신호 프로세서(4)의 주파수가 설정될 수 있다.

장애 검출

도 3a 및 도 3b의 프로세스의 종료시 이용가능한 정보는 신호 프로세서에 의해 수신된 평균 신호 세기 및 이들 신호 세기의 비교를 포함한다. 이 정보는 어느 신호 프로세서가 다이버시티 쌍에 연결되는지를 판단하는 것 이외의 목적 및/또는 그의 추가 목적으로 사용될 수 있다. 이 정보는 예를 들어 장애를 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 만일 포트가 이와 연관된 평균 신호 세기가 사전 규정된 한계치 내의 어떤 다른 신호 세기와 일치하지 않아서 어떤 다른 포트와 쌍을 이룰 수 없다면, 장애가 있을 수 있다. 장애는 연결 장애; 예를 들어 케이블이 잘못 연결된 것일 수 있다. 테스트 프로세서(6)는 디스플레이(61) 상에 경보 상태를 표시하여, 경보 상황과 연관된 포트를 식별하도록 구성될 수 있다.

이하 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 일부 기지국은 다른 안테나 장치를 가질 수 있으며 평균 신호 세기의 비교는 어느 안테나들이 인접하는지를 판단하고: 예를 들어 빔 포인팅 오류 같은 장애를 검출하고; 방사 패턴의 차이를 검출하고; RF 컴포넌트의 장애를 검출하는데 이용될 수 있다. 이러한 RF 컴포넌트는 방사 안테나 소자의 안테나로부터 다수의 방사 패턴 빔을 생성하는데 사용되는 버틀러(Butler) 메트릭스 결합기와 같은 빔 형성 네트워크를 포함할 수 있다.

각기 하나의 다이버시티 쌍을 포함하는 세 개의 섹터를 갖는 기지국을 개략적으로 도시하는 도 8을 고려해 보자. 이들 섹터의 경계는 화살표 Cp로 표시된다. 각각의 다이버시티 쌍은 그와 인접한 두 패턴(12a 및 12b)과 중첩하는 방사 패턴 또는 빔(12)을 생성한다. 이러한 패턴들은 섹터들 간의 경계 Cp에 놓인 커습들(cusps)에서 교차한다. 도 8의 기지국은 공간 분할 다중화(SDMA)를 통해 동작한다. 한 쌍의 빔(12)은 사용자 모바일이 하나의 섹터로부터 인접 섹터로 핸드오버할 필요가 있다고 확인되면 인접한 것으로 간주될 수 있다. 대안으로, 커습들에서 테스트 신호를 생성하기 위하여, 운영자는 테스트 사용자 단말을 두 섹터 간의 경계와 물리적으로 정렬시킬 수 있다. 또는, 테스트 신호는 인접한 두 다이버시티 안테나 쌍들에 연결된 네 개의 신호 프로세서에서 동일한 평균 신호 세기가 수신되면 커습들에 있다고 검출될 수 있다.

커습들에서의 테스트 신호를 이용하여, 인접 섹터들의 다이버시티 쌍들의 네 개의 신호 프로세서에 의해 수신된 평균 신호 세기의 변화를 보여주는 분포가 형성될 수 있다. 이러한 분포는 안테나의 방사 패턴의 차이 및 빔 형성기의 잠재적인 장애를 검출하는데 사용될 수 있다. 한 쌍의 신호 프로세서가 다이버시티 안테나쌍에 연결되어 있다고 판단되면, 커습들에서 두 신호 프로세서에 의해 수신된 평균 신호 세기의 비교를 통해 다이버시티 쌍의 안테나의 잠재적인 빔 포인팅 오류를 검출할 수 있다. 만일 안테나가 오정렬되면(즉, 빔 포인팅 오류가 있으면), 평균 신호 세기가 다를 것이다.

또한, 동일한 섹터를 커버하는 다수의 안테나 사이에서 수신된 신호의 차이를 검출하기 위해 유사한 기술이 사용될 수 있다. 만일 한 채널의 평균 신호 세기가 다른 채널의 평균 신호 세기보다 낮으면, 이것은 RF 연결 장애, 증폭기 게인의 감소, 또는 안테나 장애를 의미할 수 있다. 만일 하나의 포트가 하나의 섹터로 핸드오버할 때 연관된 쌍보다 더 큰 신호를 수신하고, 그리고 만일 신호 세기 차이가 다른 섹터로 핸드오버할 때 역전되면, 이는 포인팅 방향의 차이를 의미할 가능성이 있다. 안테나가 이중 편파를 갖는 단일 유닛인 경우, 물리적인 포인팅 방향은 동일하다. 따라서, 핸드오버 커습들에서의 상대적 신호 세기의 차이는 안테나 내에서의 장애를 의미할 수 있으므로 의도된 방사 패턴이 실제로 형성되지 않는다.

평균 신호 세기

"평균 신호 세기"라는 용어가 앞에서 사용되고 "전력"이라고도 지칭되었다. 신호 세기는 네트워크 운영자에 의해 선택된 일정 시간 동안 평균화된다. 다이버시티 쌍의 안테나들은 상이한 편파를 갖지만 테스트 소스로부터의 신호는 다수의 반사 및 다수의 상이한 신호 경로로 인해 시간에 따라 변하는 편파를 가질 것이다. 적절한 시간 동안 하나의 소스로부터의 신호 세기를 평균화함으로써, 다이버시티 쌍의 안테나들은 동일한 신호 세기를 수신할 것이다. 평균 신호 세기들이 비교되어 이들 평균 신호 세기가 사전 규정된 허용 오차 내에서 동일한 경우 동일하다고 간주된다.

각 섹터마다 안테나 쌍들이 식별될 수 있도록 테스트 측정을 제공하기 위하여, 도 3c를 참조하여 설명된 바와 같이 다수의 테스트 모바일 위치가 필요할 수 있다.

다른 실시예

전술한 실시예들은 본 발명의 예시적인 예들로 이해되어야 한다. 본 발명의 다른 실시예들이 가능하다.

한 쌍의 송수신기가 국부 발진기를 공유함

이제 도 9를 참조하면, 도 9의 기지국에는 송수신기(10, 12, 14)가 다이버시티 안테나 쌍들의 각 쌍과 연관되어 쌍들로 배열되어 있다. 각각의 송수신기 쌍(10, 12, 14)은 동일한 국부 발진기를 공유하므로 그 송수신기 쌍들은 동일한 다이버시티 안테나 쌍에 연결되어야 한다. 이러한 쌍들은 제어 프로세서(16)의 제어하에서 개별적으로 조정가능하다.

스위치(8)는 포트 P1 내지 P6 중 어느 하나를 송수신기의 입력들 I11 내지 I32 중 어느 하나에 연결하도록 동작가능하다. 스위치(8)는 수신된 신호에 상당한 잡음, 왜곡 또는 감쇠를 유도하지 않는 스위치일 필요가 있을 것이다. 안테나가 도 2에 도시된 바와 동일한 랜덤 패턴으로 포트 P1 내지 P6에 연결되어 있다고 가정한다. 그러나 도 9의 예에서, 다이버시티 안테나 쌍, 예를 들어, A11, A12는 도 9에서 예를 들어 A11 및 A12로 표시된 바와 같은 연관된 송수신기 쌍(10)에 연결되어야 한다. 도 9가 다이버시티 쌍들 A1, A2 및 A3에 연결된 신호 프로세서 쌍들(10, 12 및 14)을 도시하지만, 이 쌍들이 프로세서(16)의 제어하에서 조정가능하기 때문에 이들은 다른 순서로 연결될 수 있다.

송수신기의 동작 주파수는 제어 프로세서(6)에 의해 제어된다. 포트들과 송수신기 쌍들의 페어링은 도 3의 프로세스를 이용하여 행해질 수 있으며, 여기서 모든 송수신기는 초기에 동일한 주파수에서 동작한다. 스위치가 포트들을 송수신기들에 랜덤하게 연결한다고 가정한다. 도 3의 프로세스는 안테나 쌍들과 이들이 연결되는 각각의 송수신기들을 식별할 것이다. 이러한 정보는 스위치의 구성을 설정하는데 사용되며 이 스위치는 이후에 안테나들을 쌍을 이룬 송수신기들에 정확하게 연결하도록 재구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 송수신기들이 예를 들어 (도 9에서와 같이) 공통 국부 발진기를 공유하는 쌍들로 독립적으로 조정가능하지 않지만 그 하드웨어가 도 2에 도시된 바와 같은(즉, 안테나와 송수신기들 간에 RF 스위치(8)가 없는) 경우, 케이블 연결에 기초하여 안테나 쌍들을 결정하기 위하여, 초기에 기지국이 단일 주파수에서 동작하는 전술한 바와 같은 도 3의 알고리즘이 채용될 수 있다. 쌍들이 연결되어 송수신기의 두 채널이 상이한 주파수로 동작하는 것이 필요하다고 확인된 경우, 경보가 발생되어 네트워크 제어 센터에 전송된다. 기지국은 케이블이 부정확하게 연결된 섹터들 상에서 섹터 당 단일의 안테나 포트로 계속 동작할 수 있다.

편파가 동일한 안테나의 식별(도 10, 도 11 및 도 12)

도 10을 참조하면, 적어도 하나의 다른 섹터를 가질 수 있는 기지국의 한 섹터가 도시되어 있다. 도시된 섹터는 MIMO 섹터로 동작한다. 이 섹터는 이격된 두 안테나 쌍들 AP11 및 AP12를 갖는다. 각 안테나 쌍에서는 두 안테나가 예를 들어 수직 및 수평 또는 + 및 -45도인 직교 편파 PA 및 PB를 갖는다. 네 개의 안테나는 각기 네 개의 케이블 C를 통해 네 개의 포트들 P1A, P1B, P2A 및 P2B에 연결된다. 포트는 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 모뎀(5)에 연결된 송수신기(4)의 포트이다. 모뎀은 각각의 포트에서 수신된 신호 세기를 나타내는 신호 RSSI를 출력한다. 테스트 프로세서(6)는 RSSI들을 수신하고 이들을 처리한다.

포트와 안테나 쌍들의 페어링 및 안테나의 포인팅 방향은 예를 들어 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이 평균 RSSI들을 측정하고 이들을 처리함으로써 결정될 수 있다.

MIMO 동작은 안테나의 공간 분리와 상이한 편파를 이용하여 다수의 상이한 전파 채널을 제공한다. 이 경우, 어느 안테나가 동일한 섹터를 커버하는지 식별하기에는 충분하지만 어느 안테나가 공간적으로 분리되어 있는지 또는 상이한 편파를 이용하고 있는지 구별할 필요는 없다. 그러나, 공간 다중화, 적응적 빔 형성 또는 지향성 빔 패턴이 형성되는 다른 기술에서는, 디지털 가중치들의 집합이 섹터 당 다수의 안테나 채널에 적용될 수 있다. 이 경우, 공통 편파에 대응하는 안테나 포트들이 나란히 있는 다수의 컬럼과 같이 가까이 이격된 소자들의 어레이에 연결한다고 가정하고, 아직 알려지지 않았다면 섹터 내에서 동일한 편파를 갖는 모든 안테나를 식별할 필요가 있다. 테스트 소스로부터 평균 RSSI를 측정하는 대신에 이를 행하기 위하여, 본 발명의 본 실시예는 각 포트에서 RSSI의 변화를 측정하고 신호들 중 어느 것이 상관되는지를 판단하여 어느 안테나가 동일한 편파를 갖는지를 판단한다.

도 11을 참조하면, 도 10에 도시된 바와 같은 단지 하나의 섹터에서, 단계(S152)는 편파를 결정할 목적으로 어떤 다른 포트와 연관되지 않은 것으로 식별된 포트인 포트를 선택한다. 단계(S154)에서, 그 포트는 기지국 근처에 있는 어떤 모바일과의 양방향 통신을 위해 스위치 온 된다. 단계(S156)에서, 모바일과의 양방향 트래픽 호가 설정되고: 이러한 호 설정은 모바일을 식별하는 것을 포함한다. 단계(S158)에서, 하나의 섹터 내 다른 모든 포트는 단일 주파수 동작 모드의 수신 전용 모드에서 스위치 온 된다. 모든 포트는 모바일로부터 수신하도록 동작가능하며 반면에 처음에 선택된 포트는 모바일과 양방향 통신하여 활성 상태로 유지된다. 단계(S160)에서, 각 포트에서 식별된 모바일로부터 수신된 신호의 비평균(un-averaged) RSSI은 (전송 중일 수 있는 어떤 다른 모바일로부터 수신된 어떤 신호는 무시함) 일정 기간(윈도우라고 지칭됨) 동안 측정되고 포트의 신원과 함께 저장된다. 비평균 RSSI는 정상 동작시 그 기간 동안 변할 것이다. 그 다음, 단계(S162)에서, 도 12의 프로세스는 윈도우 동안 상관된 RSSI 변화가 가장 큰 포트들의 집합을 식별하도록 수행된다. 단계(S168)에서 식별된 집합은 완전히 동작가능하도록 활성화될 수 있다.

만일 포트의 편파가 요구되는 신뢰 지수로 구해지지 않았다면(단계(S164)), 다른 포트가 선택되고 단계(S152 내지 S162)는 아마도 식별된 상이한 모바일과의 단일 주파수 동작에서 다시 반복된다.

단계들(S154 및 S158)은 용이한 설명을 위해 별개의 순차적인 단계들로 도시되었지만 동시에 수행될 수 있다.

도 12를 참조하면, 단계(S120)에서, 도 11의 프로세스에 의해 생성된 포트 ID의 데이터와 신호 세기의 변화를 이용하여, 한 섹터의 모든 포트들이 초기에 비선택된 것으로 표시된다. 이 프로세스에서, 포트들이 이미 섹터에 할당되었고, 프로세스는 테스트 모바일 위치에 대응하는 섹터 내에서 적용된다고 가정한다(즉, 테스트 모바일은 알고리즘이 적용되는 섹터에서 가장 강한 평균 RSSI를 가짐). 단계(S122 및 S124)에서, 섹터에 할당된 N개의 포트가 있으며, 두 편파 각각에 연결된 N/2 포트가 있다고 가정한다. 단계(S120)에서, 상관 메트릭스는 N개의 포트들 사이에서 형성되어, 그 결과 NxN 상부 대각 메트릭스를 생성한다(주 대각은 배제). 단계(S122)에서, 알고리즘은 N 포트를 두 편파에 할당하는 모든 가능한 순열을 생성한다. 단계(S124)에서, N/2 포트들의 두 집합 내의 모든 페어링 간의 상관들이 합산된다. 단계(S126)에서, 이들 상관의 합산이 가장 큰 순열이 식별되고, 그 다음 이 순열은 포트들을 편파에 할당하는 것으로 추천된다. 상관의 합은 포트 할당의 신뢰성을 결정할 때 신뢰 지수로서 사용된다.

전술한 설명은 상관된 신호 세기 변화가 편파가 동일한 포트들을 표시하는 데 사용될 것이라고 가정한다. 그러나, 복합 상관 함수의 모듈러스(modulus) 또한 사용될 수 있으며, 여기서 복합 신호 샘플들이 비교된다.

전술한 바와 같이 포트들을 두 편파에 할당하면, 프로세스를 확장하여 공통 편파에 대한 인접한 포트 쌍들을 결정하는 것이 가능하다. 그 상관은 인접한 안테나 소자 쌍들에 연결된 포트들 간에 가장 크고, 안테나 소자들 간의 물리적 분리가 증가함에 따라 감소할 것으로 예상할 수 있다.

빔 포인팅 방향

모바일의 신원은 기지국에 알려질 수 있고 셀 내의 모바일의 근사 위치는 그 기지국과 인접 기지국의 공지된 좌표 및 인접한 기지국으로부터의 모바일의 근사 거리를 나타내는 타이밍 어드밴스 파라미터를 이용하여 삼각 측량으로 결정될 수 있다. 식별된 모바일을 추적함으로써, 정보가 생성되어 기지국에서 각 빔 쌍에 의해 제공되는 방위각의 범위를 결정하여 빔 쌍들의 컴퍼스 방위(compass bearing) 및 기지국 주변의 빔 쌍들의 순서를 결정할 수 있다.

빔 및 안테나

"안테나"는 전형적으로 하나의 편파 또는 두 개의 직교 편파, 및 하나 또는 두 개의 RF 커넥터 포트를 갖는 물리적인 안테나를 지칭한다. 안테나는 또한 여러 방사 구조체가 공동 위치되어 있는 단일의 하우징일 수 있다. 안테나는 또한 하나의 단일 방사 개구가 다수의 방사 빔을 생성하는 빔 형성 결합기 회로에 연결된 방사 소자들의 어레이일 수 있다. 빔은 또한 각각의 송수신기 포트에서 무선 장비 또는 모뎀에 의해 신호에 적용된 디지털 또는 RF 위상 및 진폭 가중치를 이용하여 생성될 수 있다. 이 경우, 섹터 안테나로부터 수신된 신호는 물리적인 RF 커넥터를 선택하기 보다, 적절한 위상 및 진폭 가중치를 할당함으로써 선택된다. 전술한 바와 같이, 안테나는 방사 안테나 소자 어레이를 포함할 수 있다. 안테나는, 버틀러 메트릭스 결합기와 같이, 그러한 빔 형성기를 포함하는 단일의 안테나로부터 다수의 방사 패턴 빔을 생성하는데 사용되는 빔 형성 네트워크를 포함할 수 있다.

기지국 및 섹터

하나의 기지국은 세 개보다 많은 섹터를 가질 수 있다. 이러한 섹터들은 방위각이 같지 않은 각도를 가질 수 있다.

섹터들은 각기 예를 들어 전술한 바와 같이 MIMO 다중 입력 다중 출력 구성을 가질 수 있지만 다른 구성들도 가능하다. 단일의 무지향성 송신기는 MISO(다중 입력 단일 출력)로 알려진 상이한 섹터들을 커버하는 다수의 지향성 수신기를 구비할 수 있다. 또 다른 구성이 알려져 있으며 본 발명에서 사용될 수 있다.

섹터 당 둘보다 많은 안테나 채널 쌍들이 있을 수 있다. 또한, 다수의 캐리어 주파수를 각기 독립적인 안테나를 갖는 동일한 섹터 내에 제공하게 하도록 다수의 채널이 제공될 수 있다. 이것의 목적은 다이버시티는 아니고, RF 결합기를 이용하는 것과 반대로 "무선으로" 결합하는 신호를 제공하기 위한 것이다.

테스트 신호원

테스트 신호원은 테스트 모바일, 테스트 사용자 단말, 다른 인접 기지국, 사용자의 이동 전화 또는 다른 다른 단말일 수 있다.

사용자 단말

사용자 단말은 이동 전화, 또는 네트워크에서 동작가능한 다른 전자 통신 디바이스일 수 있다.

테스트 프로세서 및 컴퓨터 프로그램

도 2 또는 도 4의 테스트 프로세서는 기지국의 다른 장비와 다른 프로세서(6)로서 기술되었다. 이 프로세서는 본 발명을 수행하기 위한 소프트웨어를 포함하는 적절한 프로그램 가능 프로세서일 수 있다. 기지국은 그의 통상적인 장비의 일부로서 적합한 프로세서를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서는 본 발명에 따라 전술한 방법을 수행하도록 프로그램될 수 있다.

본 발명은 또한 적절한 프로세서에서 실행할 때 본 발명의 방법을 수행하도록 동작가능한 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 컴퓨터 프로그램은 캐리어 예를 들어 신호로 전달되거나 또는 하드 디스크, 광학 디스크, 자기 광학 디스크, 테이프, 전자 메모리 디바이스 예를 들어 플래시 메모리 또는 어떤 다른 적절한 메모리를 포함하는, 적절한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 네트워크의 서버에 저장되고, 예를 들어, 백홀 네트워크를 통해 기지국에 다운로드될 수 있다.

어느 하나의 실시예와 관련하여 기술된 어떤 특징은 단독으로, 또는 기술된 다른 특징들과 결합하여 사용될 수 있으며, 또한 실시예들 중 어느 다른 실시예의 하나 이상의 특징들과 조합하거나, 또는 실시예들 중 어느 다른 실시예의 어떤 조합으로도 사용될 수 있음은 물론일 것이다. 더욱이, 전술하지 않은 등가물 및 변형물은 또한 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있으며, 이는 첨부의 청구범위에서 규정된다.

Claims

이동 전화 네트워크에서 사용하기 위한 기지국을 테스트하는 방법으로서, 상기 기지국은, 송수신기 장치(transceiver arrangement)의 다수의 송수신기에 결합된 다수의 안테나를 구비한, 복수의 빔을 생성하기 위한 안테나 장치(antenna arrangement)를 포함하며,
상기 방법은,
상기 송수신기 장치의 상기 다수의 송수신기 각각에서, 상기 송수신기 각각에 결합된 상기 안테나에 의해 생성된 상기 빔을 통해 수신된 테스트 신호의 신호 세기를 검출하는 단계;
상기 송수신기 장치의 상기 다수의 송수신기에서 검출된 상기 신호 세기들의 비교 및 상관 중 적어도 하나를 수행하는 단계; 및
상기 비교 및 상관 중 적어도 하나의 결과를 이용하여, 상기 안테나 장치 및 송수신기 장치의 구성 결정 및 장애(faults) 검출 중 적어도 하나를 수행하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
각 빔과 연관된 신호 세기들을 다른 빔들과 연관된 모든 다른 신호 세기들과 비교하는 단계, 및 상기 비교에 기설정된 기준을 적용함으로써 인접 빔들을 식별하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 기준은, 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 한 쌍의 빔에 대한 것으로, 하나의 빔은 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 모든 다른 빔들 보다 더 큰 신호 세기를 가지며 다른 빔은 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 모든 다른 빔들과 비교하여 가장 적은 양만큼 다른 것인 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
인접 빔들의 식별에 신뢰 가중치들(confidence weights)을 적용하는 단계를 포함하고,
상기 신뢰 가중치들은 인접 빔 쌍들에 적용되고, 한 쌍의 빔에 대한 신뢰 가중치는 상기 쌍의 빔들을 통해 수신된 테스트 신호들의 신호 세기들 대 모든 빔들에 의해 수신된 모든 테스트 신호들의 신호 세기들의 합의 비율인,
방법.
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제4항에 있어서,
일정 시간 동안 그리고 상기 테스트 신호들의 다수의 상이한 위치들에 대해 상기 신호 세기의 비교를 반복적으로 수행하는 단계, 및 상기 식별된 빔들과 연관시켜 상기 가중치들을 누적하는 단계를 포함하며, 상기 누적된 가중치들은 인접 빔들의 식별의 신뢰도를 나타내는 방법.
제6항에 있어서,
상기 누적된 가중치들을 이용하여 장애를 식별하는 단계를 포함하는 방법.
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호 세기들은 상기 기지국의 구성을 결정하도록 상관되는 방법.
이동 전화 네트워크에서 사용하기 위한 기지국의 구성을 결정하는 방법으로서, 상기 기지국은 케이블들을 통해 다수의 송수신기에 연결된 다수의 안테나를 구비하고, 상기 안테나들은 연관된 빔들의 집합들을 생성하며, 상기 방법은,
상기 다수의 송수신기 각각에서, 상기 송수신기 각각에 연결된 상기 안테나를 통해 수신된 테스트 신호의 신호 세기를 검출하는 단계,
상기 송수신기 각각마다, 수신된 테스트 신호의 신호 세기를 모든 다른 송수신기들에 의해 수신된 신호 세기들과 비교하는 단계, 및
상기 비교로부터 상기 케이블들을 통한 상기 안테나들과 송수신기들의 연결들을 식별하는 단계
를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 검출하는 단계는 모든 송수신기들의 동일한 동작 주파수에서 실시되는 방법.
제11항에 있어서,
상기 송수신기들은 독립적으로 조정가능하고, 상기 연결들을 식별한 후에 상기 송수신기들을 재조정하는 단계를 포함하는 방법.
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제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연관된 빔들의 집합들은 각각의 섹터와 연관되며,
상기 섹터에서 방위가 알려진 테스트 신호원으로부터 테스트 신호를 수신함으로써 상기 섹터의 방위를 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
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제10항에 있어서,
각 빔과 연관된 신호 세기들을 다른 빔들과 연관된 모든 다른 신호 세기들과 비교하는 단계; 및
상기 비교에 기설정된 기준을 적용함으로써 인접 빔들을 식별하는 단계
를 포함하고,
상기 기준은, 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 한 쌍의 빔에 대한 것으로, 하나의 빔은 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 모든 다른 빔들 보다 더 큰 신호 세기를 가지며 다른 빔은 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 모든 다른 빔들과 비교하여 가장 적은 양만큼 다른 것인,
방법.
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제19항에 있어서,
인접 빔들의 식별에 신뢰 가중치들을 적용하는 단계를 포함하고,
상기 신뢰 가중치들은 인접 빔 쌍들에 적용되고, 한 쌍의 빔에 대한 신뢰 가중치는 상기 쌍의 빔들을 통해 수신된 테스트 신호들의 신호 세기들 대 모든 빔들에 의해 수신된 모든 테스트 신호들의 신호 세기들의 합의 비율인,
방법.
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제21항에 있어서,
일정 시간 동안 그리고 상기 테스트 신호들의 다수의 상이한 위치들에 대해 상기 신호 세기의 비교를 반복적으로 수행하는 단계;
상기 식별된 빔들과 연관시켜 상기 가중치들을 누적하는 단계 - 상기 누적된 가중치들은 인접 빔들의 식별의 신뢰도를 나타냄 -; 및
상기 누적된 가중치들을 이용하여 장애를 식별하는 단계
를 포함하는, 방법.
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이동 전화 네트워크의 기지국에 사용하기 위한 테스트 장치로서, 상기 기지국은 안테나 장치의 다수의 안테나에 결합된 다수의 송수신기를 구비한 송수신기 장치를 포함하며, 상기 테스트 장치는,
상기 송수신기 장치의 상기 다수의 송수신기 각각에서, 상기 송수신기 각각에 결합된 상기 안테나에 의해 생성된 빔을 통해 수신된 테스트 신호의 신호 세기를 검출하고;
상기 송수신기 장치의 상기 다수의 송수신기에서 검출된 상기 신호 세기들의 비교 및 상관 중 적어도 하나를 수행하고;
상기 비교 및 상관 중 적어도 하나의 결과를 이용하여, 상기 안테나 장치 및 송수신기 장치의 구성 결정 및 장애 검출 중 적어도 하나를 수행하도록
동작가능한 테스트 장치.
제29항에 있어서,
상기 장치는 각 빔과 연관된 신호 세기들을 다른 빔들과 연관된 모든 다른 신호 세기들과 비교하고, 상기 비교에 기설정된 기준을 적용함으로써 인접 빔들을 식별하도록 동작가능한 테스트 장치.
제30항에 있어서,
상기 기준은, 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 한 쌍의 빔에 대한 것으로, 하나의 빔은 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 모든 다른 빔들 보다 더 큰 신호 세기를 가지며 다른 빔은 이전에 인접한 것으로 식별되지 않은 모든 다른 빔들과 비교하여 가장 적은 양만큼 다른 것인 테스트 장치.
제30항 또는 제31항에 있어서,
인접 빔들의 식별에 신뢰 가중치들을 적용하도록 동작가능한 테스트 장치.
제32항에 있어서,
상기 신뢰 가중치들을 인접 빔 쌍들에 적용하도록 동작가능하고, 한 쌍의 빔에 대한 신뢰 가중치는 상기 쌍의 빔들을 통해 수신된 테스트 신호들의 신호 세기들 대 모든 빔들에 의해 수신된 모든 테스트 신호들의 신호 세기들의 합의 비율인 테스트 장치.
제32항에 있어서,
일정 시간 동안 그리고 상기 테스트 신호들의 다수의 상이한 위치들에 대해 상기 신호 세기의 비교를 반복적으로 수행하고, 상기 식별된 빔들과 연관시켜 상기 가중치들을 누적하도록 동작가능하고, 상기 누적된 가중치들은 인접 빔들의 식별의 신뢰도를 나타내는 테스트 장치.
제34항에 있어서,
상기 누적된 가중치들을 이용하여 장애를 식별하도록 동작가능한 테스트 장치.
제29항에 있어서,
상기 테스트 장치는 신호 세기들을 상관시키도록 동작가능한 테스트 장치.
제29항에 있어서,
상기 빔들의 집합들은 각각의 섹터와 연관되며 상기 기지국은 다른 기지국들 및 기설정된 주파수 재사용 방식을 갖는 이동 전화 네트워크 내에 있으며, 상기 테스트 장치는 일단 상기 안테나들과 송수신기들의 연결들이 식별되었다면 상기 재사용 방식에 따라 상기 섹터들에 주파수들을 할당하도록 동작가능한, 기지국과 사용하기 위한 테스트 장치.
제29항에 있어서,
상기 빔들의 집합들은 각각의 섹터와 연관되며 상기 기지국은 다른 기지국들 및 기설정된 주파수 재사용 방식을 갖는 이동 전화 네트워크 내에 있으며, 상기 장치는 하나 이상의 인접 기지국의 인접 섹터들로부터 상기 기지국의 섹터들에 진입하는 사용자 단말들의 핸드오버 주파수들을 검출하고, 상기 주파수 재사용 방식에 따라 상기 검출된 핸드오버 주파수들에 상보적인 주파수들을 상기 기지국의 섹터들에 할당하도록 동작가능한, 기지국과 사용하기 위한 테스트 장치.
제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 테스트 장치를 포함하는 기지국.
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