KR102448701B1 - 안테나 시스템 - Google Patents

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KR102448701B1
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배준홍
조광현
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주식회사 케이티
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Abstract

안테나 시스템은 기설정된 송수신 주파수 대역에 해당하는 채널을 정배치 또는 역배치하여 사용하는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 포함하는 안테나부 및 제 1 안테나 및 제 2 안테나 사이에 설치된 그리드망을 포함할 수 있다.

Description

안테나 시스템{ANTENNA SYSTEM}
본 발명은 안테나 시스템에 관한 것이다.
기존에는 유선 케이블을 설치하지 못하는 지역의 고객에게 통신 서비스를 제공하기 위해 마이크로웨이브 주파수를 이용하여 무선통신선로를 구성함으로써 통신 서비스를 제공하고 있다. 이러한 무선통신선로의 구성은 각 국가마다 정해진 주파수 대역의 채널을 허가받은 후 허가받은 주파수로 무선장치를 운용하고 있다.
인터넷 사용자 트래픽의 증가와 스마트폰의 대중화 등으로 인한 트래픽 수요에 대응하기 위해 무선통신선로의 용량 확장이 필요하다. 이를 위해 주파수 채널을 추가로 허가받아 여러 개의 주파수 채널을 사용함으로써 무선통신선로의 용량을 확장할 수 있다.
하지만 사용하는 주파수 대역의 모든 채널을 사용할 경우, 주파수 할당 채널이 모두 소진되어 무선통신선로의 전송 용량을 확장할 수 없게 된다.
이럴 경우에는 무선송수신으로 사용되는 주파수를 역으로 재배치(즉, 송신용 주파수를 수신용 주파수로 재배치하고, 수신용 주파수를 송신용 주파수로 재배치)하여 주파수 대역을 확장할 수 있다. 주파수 역배치 방법은 도 1과 같이 동일 장소에 설치되어 있는 제 1 안테나(100)의 송신/수신 주파수를 제 2 안테나(110)에서 수신/송신 주파수로 재사용하거나 제 2 안테나(110)의 송신/수신 주파수를 제 1 안테나(100)에서 수신/송신 주파수로 재사용하는 방법을 말한다.
하지만, 이러한 주파수 역배치 방식은 전파 간섭을 야기한다. 여기서, 전파 간섭은 사용중인 무선송수신기에 추가되는 주파수 역배치용 무선장치간에 발생하는 현상으로 상호간 잡음으로 작용하여 통신 불능 상태를 야기한다.
도 1을 참조하면, 주파수 역배치 방식을 사용하는 경우에는 제 1 안테나(100)의 송신주파수가 제 2 안테나(110)의 수신측에 잡음성 간섭으로 작용하고, 제 2 안테나(110)의 송신주파수는 제 1 안테나(100)의 수신측에서 잡음성 간섭을 발생하여 결국에는 제 1 안테나(100) 및 제 2 안테나(110) 모두의 통신 불능 상태를 야기한다.
안테나를 설치하는 철탑(Tower)의 높이가 충분하여 마이크로웨이브 안테나 구매 시, 동봉되어 제출되는 안테나 방사패턴도의 기준에 따라 제 1 안테나 및 제 2 안테나 간의 이격거리를 충분히 확보하면 이러한 간섭현상을 최소화할 수 있다. 하지만 안테나 배치 방법과 철탑 높이의 한계로 인해 충분한 안테나 간의 이격 거리를 확보하는 경우는 극히 드물다.
또한, 동일 장소에서의 주파수 역배치 방법은 동일 장소에서 송신 주파수와 수신 주파수가 동일하게 되므로 송신 주파수 및 수신 주파수를 분리하여 사용하는 FDM(Frequency Division Multiplexing) 방식에서는 기술상 통신선로를 구성할 수 없으며 또한 각 국의 주파수 정책 상 이러한 통신선로를 구성할 수 없다.
한국등록특허공보 제10-0491884호 (2005.05.19. 등록)
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제 1 안테나 및 제 2 안테나 사이에 그리드망을 설치함으로써 제 1 안테나 및 제 2 안테나 간의 주파수 역배치시 발생하는 전파간섭 현상을 감소시키고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 안테나 시스템은 기설정된 송수신 주파수 대역에 해당하는 채널을 정배치 또는 역배치하여 사용하는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 포함하는 안테나부; 및 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 사이에 설치된 그리드망을 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 제 1 안테나 및 제 2 안테나 사이에 그리드망을 설치함으로써 제 1 안테나 및 제 2 안테나 간의 주파수 역배치시 발생하는 전파간섭 현상을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 주파수 자원이 고갈된 상황에서 마이크로웨이브 무선통신선로의 구성이 필요한 경우 주파수 역배치 구현에 필요한 그리드망을 안테나 사이에 설치함으로써 전파 간섭을 최소화하고, 이를 통해 무선통로선로 구성에 필요한 주파수를 추가 확보할 수 있다.
도 1은 주파수 역배치시 간섭현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나 시스템의 구성도이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 그리드망의 규격 및 설치 조건을 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제 1 안테나 및 제 2 안테나의 주파수 역배치시 전파간섭량을 최소화하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 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 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 2a 내지 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나 시스템의 구성도이다.
도 2a를 참조하면, 안테나 시스템은 안테나부(미도시), 그리드망(220) 및 위치 결정부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 2a의 안테나 시스템은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 2a를 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 도 2a와 다르게 구성될 수도 있다.
이하에서는 도 3a 내지 4b를 함께 참조하여 도 2a를 설명하기로 한다.
안테나부(미도시)는 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)를 포함할 수 있다.
제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)는 기설정된 송수신 주파수 대역에 해당하는 채널을 정배치 또는 역배치하여 사용할 수 있다.
위치 결정부(미도시)는 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)가 송수신 주파수에 해당하는 채널을 역배치하여 사용하는 경우, 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210) 간에 발생하는 간섭 신호를 실측하고, 실측된 간섭 신호에 기초하여 그리드망(220)의 설치 위치를 결정할 수 있다.
그리드망(220)은 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210) 사이에 설치될 수 있다.
그리드망(220)은 위치 결정부(미도시)에 의해 결정된 설치 위치에 기초하여 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210) 사이에 설치될 수 있다.
그리드망(220)은 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)가 송수신 주파수에 해당하는 채널을 역배치하여 사용하는 경우, 제 1 안테나(200)의 송신 신호가 제 2 안테나(210)의 수신부에 간섭 신호로서 작용하는 것을 감소시키고, 제 2 안테나(210)의 송신 신호가 제 1 안테나(200)의 수신부에 간섭 신호로서 작용하는 것을 감소시킬 수 있다.
그리드망(220)을 통해 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)의 송수신 주파수의 역배치에 따른 전파 간섭이 제어될 수 있다.
여기서, 전파 간섭의 감소량은 그리드망의 규격 및 설치 조건에 기초하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 전파 간섭의 감소량은 도 3a 내지 도 3b에 도시된 그리드망의 규격 및 설치 조건에 따라 제어될 수 있다.
도 3a 내지 도 3b를 함께 참조하면, 그리드망의 규격 및 설치 조건은 그리드망(220)의 격자 직경 정보, 그리드망(220)의 가로 및 세로 정보, 그리드망(220)의 재질 정보, 그리드망(220)의 두께 정보, 그리드망(220)의 겹침 정보, 그리드망(220)의 설치 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 그리드망(220)의 격자 직경 정보는 안테나 직경(즉, 안테나의 주파수 파장)의 1/4이하(1/10 이하 권고)인 값을 포함할 수 있다. 또한, 그리드망(220)의 가로 정보는 안테나 직경의 2배 이상인 값을 포함하고, 그리드망(220)의 세로 정보는 안테나 직경의 1.5배 이상인 값을 포함할 수 있다. 또한, 그리드망(220)의 재질 정보는 알루미늄 재질 정보(알루미늄 재질이 전파 차단 능력이 우수함)를 포함할 수 있다. 또한, 그리드망(220)의 두께 정보는 기설정된 값(예컨대, 0.5mm) 이상 두께 정보를 포함하고, 그리드망(220)의 겹침 정보는 다중 레이어 정보(다중 레이어로 구성될수록 성능이 향상됨)를 포함할 수 있다. 또한, 그리드망(220)의 설치 위치는 안테나 직경의 1/4 길이 전면에 이격된 위치에서 그리드망(220)이 기설정된 기울기(예컨대, 5도 내지 10도)를 갖도록 경사지게 설치되는 정보를 포함할 수 있다.
이러한 그리드망(220)의 규격은 도 3a 내지 3b를 참조하되, 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210) 사이의 그리드망(220)의 설치 위치는 그리드망(220)이 설치되는 현장에서 간섭 신호의 실측을 통해 결정될 수 있다.
도 3a 내지 3b에 도시된 그리드망(220)의 규격 및 설치 조건은 5GHz 마이크로웨이브 안테나가 설치되어 있는 야외 철탑 환경에 최적화된 스펙이다.
이러한 야외 철탑 환경은 일반적으로 전파 차단 환경(예컨대, 대상물에 의해 둘러싸서 외부와의 전파 차폐를 사용하는 방법인 차폐룸 등)과는 상이하다.
5GHz 외의 주파수를 사용하는 안테나 간에 설치되는 그리드망(220)의 규격 및 설치조건은 도 3c와 같을 수 있다. 예를 들어, 도 3c를 참조하면, 그리드망(220)의 격자 직경 정보는 3/주파수인 값을 포함할 수 있다. 또한, 그리드망(220)의 판 크기 정보는 안테나 직경의 2배 이상인 값을 포함할 수 있다. 또한, 그리드망(220)의 재질 정보는 알루미늄 재질 정보를 포함하고, 그리드망(220)의 겹침 정보는 다중 레이어 정보를 포함할 수 있다. 또한, 그리드망(220)의 설치 정보는 안테나 직경의 1/4 길이 전면에 이격된 위치에서 그리드망(220)이 기설정된 기울기를 갖도록 경사지게 설치되는 정보를 포함할 수 있다.
한편, 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)는 수직 배열로 배치될 수 있다. 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)가 수직으로 동일 선상에 위치해야 하는 이유는 도 4a와 같이 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)가 서로 수직 배열(90도)로 배치될 경우 간섭신호량이 최소값을 갖기 때문이다.
도 4b를 참조하면, 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210) 간 기본 간섭량이 -68dBm에서 -81dBm으로 감소하면, 안정적인 통신상태를 유지할 수 있다.
일반적인 마이크로웨이브 무선통신장치는 수신되는 수신 신호에서 -30 내지 -35dB(신호대 잡음비) 내에 잡음 신호가 유입되지 않아야 양호한 통신상태를 유지할 수 있다.
제 1 안테나(200)를 사용하는 무선통신장치에서 수신되는 신호레벨이 -45dBm일 경우, 기본 간섭량이 -68dBm으로 신호대잡음비가 23dB로 안정적인 통신 상태를 유지할 수 없다. 이를 개선하기 위해, 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)를 수직 배열로 배치함으로써 신호대잡음비를 30dB로 개선할 수 있고, 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210) 사이에 그리드망(220)을 설치함으로써 신호대잡음비를 36dB으로 개선하여 안정적인 통신상태로 유지할 수 있다.
도 2b는 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210)가 역배치되고, 제 1 안테나(200) 및 제 2 안테나(210) 사이에 그리드망(220)이 실제로 설치된 도면이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 제 1 안테나
210: 제 2 안테나
220: 그리드망

Claims (5)

  1. 안테나 시스템에 있어서,
    기설정된 송수신 주파수 대역에 해당하는 채널을 정배치 또는 역배치하여 사용하는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 포함하는 안테나부; 및
    상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 사이에 설치된 그리드망
    을 포함하되,
    상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 상기 송수신 주파수에 해당하는 채널을 역배치하여 사용하는 경우, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 간에 발생하는 간섭 신호를 실측하고, 상기 실측된 간섭 신호에 기초하여 상기 그리드망의 설치 위치를 결정하는 위치 결정부를 포함하고,
    상기 그리드망은 상기 결정된 그리드망의 설치 위치에 기초하여 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 사이에 설치되는 안테나 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리드망은 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나가 상기 송수신 주파수에 해당하는 채널을 역배치하여 사용하는 경우, 상기 제 1 안테나의 송신 신호가 상기 제 2 안테나의 수신부에 간섭 신호로서 작용하는 것을 감소시키고, 상기 제 2 안테나의 송신 신호가 상기 제 1 안테나의 수신부에 상기 간섭 신호로서 작용하는 것을 감소시키는 것인, 안테나 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 그리드망을 통해 상기 송수신 주파수의 역배치에 따른 전파 간섭이 제어되고,
    상기 전파 간섭의 감소량은 상기 그리드망의 규격 및 설치 조건에 기초하여 제어되는 것인, 안테나 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 수직 배열로 배치되는 것인, 안테나 시스템.
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