KR102669830B1 - 기지국간 간섭을 최소화하기 위한 기지국 안테나 - Google Patents

Abstract

기지국간 간섭을 최소화하기 위한 기지국 안테나가 개시된다. 개시된 안테나는, 서포터; 상기 서포터에 결합되며 방사체가 내장되어 있는 레이돔; 상기 레이돔 위에 위치하는 선택적 차폐면을 포함하되, 상기 선택적 차폐면은 상기 레이돔에서 방사되는 신호 중 상향 방향으로 방사되는 서브 빔을 차단한다. 개시된 안테나에 의하면, 기지국 안테나의 빔이 전리층에 반사되어 타 가지국에 발생시키는 간섭을 억제할 수 있으며, 적은 비용 및 낮은 복잡도로 안테나의 빔 중 요구되지 않는 서브 빔이 타 기지국에 발생시키는 간섭을 억제할 수 있는 장점이 있다.

Description

기지국간 간섭을 최소화하기 위한 기지국 안테나{Base Station Antenna for Minimizing Interference between Base Stations}

본 발명은 기지국 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기지국간 간섭을 최소화하기 위한 기지국 안테나에 관한 것입니다.

4G 및 5G 통신 기술의 발달로 인해 단말 사용자 및 통신 용량이 급속도로 증가하고 있다. 특히, 단말 사용자가 밀집되어 있는 도심지에는 기지국이 매우 촘촘하게 배치되어 있다.

각각의 기지국 안테나는 미리 설정된 영역으로 메인 빔을 방사하도록 설계되나 의도하지 않은 서브 빔이 원하지 않는 방향으로 방사되어 다른 기지국에 간섭을 발생시킬 수 있다.

기지국은 상대적으로 고지대에 설치되기에 의도하지 않은 서브 빔이 다른 기지국에 직접 전달되는 경우는 많지 않으나 상향으로 방사되는 서브 빔이 전리층에서 반사되어 인접한 다른 기지국에 도달하여 간섭을 발생시키는 문제가 존재한다.

이러한 간섭의 원인이 되는 서브 빔을 억제하기 위한 해결책으로는, 안테나 내부에 있는 각각의 방사체로 개별 급전하는 안이 있다. 하지만, 개별 급전을 위해서는 급전된 신호의 위상과 크기를 조절하는 페이즈 쉬프터의 포트 수 또한 방사체 수만큼 증가하여야 하므로 안테나 내부 복잡도 및 안테나 가격이 상승한다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예들은 기지국 안테나의 빔이 전리층에 반사되어 타 기지국에 발생시키는 간섭을 억제할 수 있는 기지국 안테나를 제안한다.

본 발명의 실시예들은 본 발명은 적은 비용 및 낮은 복잡도로 안테나의 빔 중 요구되지 않는 서브 빔이 타 기지국에 발생시키는 간섭을 억제할 수 있는 기지국 안테나를 제안한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 서포터; 상기 서포터에 결합되며 방사체가 내장되어 있는 레이돔; 상기 레이돔 위에 위치하는 선택적 차폐면을 포함하되, 상기 선택적 차폐면은 상기 레이돔에서 방사되는 신호 중 상향 방향으로 방사되는 서브 빔을 차단하는 기지국 안테나가 제공된다.

상기 선택적 차폐면은 상기 레이돔에서 방사되는 신호의 주파수 전체를 차단하도록 차폐 주파수가 설정된다.

상기 선택적 차폐면은 상기 서포터와 결합되는 결합기에 의해 상기 레이돔 위에 고정된다.

상기 선택적 차폐면은 부채꼴 형상을 가진다.

상기 부채꼴 형상을 가지는 선택적 차폐면의 각도는 안테나의 방사 섹터에 상응한다.

상기 선택적 차폐면의 적어도 일부는 상기 레이돔과 상하로 오버랩된다.

상기 선택적 차폐면에는 다수의 돌출 프레임이 돌출된다.

상기 다수의 돌출 프레임 각각에는 다수의 홀이 형성된다.

상기 기지국 안테나는 상기 다수의 돌출 프레임을 연결하는 적어도 하나의 연결 봉을 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 서포터; 상기 서포터에 결합되며 다수의 방사체가 내장되어 있는 레이돔; 상기 레이돔 위에 위치하는 선택적 차폐면을 포함하되, 상기 선택적 차폐면에는 미리 설정된 형상을 가지는 다수의 홀이 형성되는 기지국 안테나가 제공된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 기지국 안테나의 빔이 전리층에 반사되어 타 가지국에 발생시키는 간섭을 억제할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 적은 비용 및 낮은 복잡도로 안테나의 빔 중 요구되지 않는 서브 빔이 타 기지국에 발생시키는 간섭을 억제할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국간 간섭을 최소화하기 위한 기지국 안테나 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나가 전 영역에 신호를 보내기 위해 배치되는 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나를 상부에서 바라본 평면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 안테나를 상부에서 바라본 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 차폐면이 적용된 기지국 안테나의 구조를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 차폐면에서 하나의 셀의 구조를 나타낸 도면.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

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”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국간 간섭을 최소화하기 위한 기지국 안테나 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나는 서포터(200), 레이돔(210), 제1 결합기(220), 선택적 차폐면(230), 제2 결합기(240) 및 제3 결합기(250)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나는 주로 고지대에 설치되며, 서포터(200)는 기지국 안테나를 고정시키는 기능을 한다. 서포터(200)는 긴 원통 형상을 가지며, 서포터(200)는 고지대의 지면에 수직으로 세워진다. 서포터(200)에는 레이돔(210)이 결합된다. 서포터(200)는 금속 재질로 이루어질 수도 있으며, 필요에 따른 유전체 재질로 이루어질 수도 있다.

서포터(200)의 길이는 레이돔(210)보다 긴 것이 바람직하며, 레이돔(210)은 서포터(200)에 고정되어 고정 상태를 유지한다.

서포터(200)에는 제1 결합기(220) 및 제2 결합기(240)가 결합된다. 서포터(200)와 레이돔(210)은 제1 결합기(220) 및 제2 결합기(240)를 통해 결합될 수 있다.

도 1에는 두 개의 결합기(220, 240)를 이용하여 서포터(200)와 레이돔(210)이 결합하는 구조가 도시되어 있으나, 서포터(200)와 레이돔(210)을 결합하는 결합기의 수가 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 두 개의 결합기(220, 240)는 레이돔의 회전 각도를 조절하도록 설정될 수도 있다. 안테나에서 방사되는 빔을 원하는 방향으로 보내기 위해 기계적 틸팅이 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 하향 방향으로 신호를 전송하여야 할 경우, 기지국 안테나의 레이돔(210)을 하향 방향으로 회전시키는 것이다. 도 1에는 서포터(200)와 레이돔(210)이 평행하게 배치된 구조가 도시되어 있으나, 하향 방향으로의 신호 전송을 위해 제1 결합기(220) 및 제2 결합기(240)를 이용하여 레이돔(210)이 하향을 바라보도록 레이돔(210)의 회전 각도를 조절시킬 수 있을 것이다. 일례로, 제2 결합기(240)의 아암의 길이를 증가시키고 제1 결합기(220)의 아암의 길이를 유지하여 레이돔(210)이 하향을 바라보도록 할 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 레이돔(210)의 상부에는 선택적 차폐면(230)이 위치한다. 도 1을 참조하면, 제2 결합기(240)로부터 연장되는 제3 결합기(250)에 선택적 차폐면(230)이 결합된다. 물론, 제3 결합기(250)가 서포터(200)로부터 연장되어 선택적 차폐면(230)과 결합될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

레이돔(210)에 비해 위에 위치하는 선택적 차폐면(230)은 레이돔에서 방사되는 빔 중 상향 방향으로의 빔을 차단하는 기능을 한다. 선택적 차폐면(230)은 주파수에 따라 RF 신호를 선택적으로 통과시키거나 차폐하는 기능을 한다. 구체적으로 선택적 차폐면(230)은 미리 설정된 주파수 대역의 신호는 통과시키고 해당 주파수 대역 이외의 주파수 신호는 차폐시키도록 동작한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에서 사용되는 선택적 차폐면(230)은 레이돔(210)에서 방사되는 신호의 주파수 전체를 차단하도록 선택적 차폐면(230)의 차폐 주파수 영역이 설정된다.

레이돔(210)은 배열 안테나에 사용되는 일종의 하우징으로서 레이돔(210)에는 다수의 방사체(미도시)가 배열된다. 다수의 방사체로 각각 급전 신호가 제공되며, 급전 신호의 위상을 조절하여 다수의 방사체에서 방사되는 신호의 빔 방향을 결정한다.

다수의 방사체를 통해 방사되는 빔은 메인 빔과 서브 빔으로 구분되며, 메인 빔은 미리 의도된 방향으로 방사되나 서브 빔은 미리 의도된 방향으로 방사되지 않는다. 배열 안테나의 적절한 설계를 통해 서브 빔의 파워를 약화시킬 수는 있으나 서브 빔의 발생을 완전히 차단할 수는 없다.

서브 빔 중 일부는 상향 방향으로 방사되기도 하며, 상향 방향으로 방사된 서브 빔은 전리층에서 반사될 수 있고 반사된 신호는 다른 기지국에 수신되어 다른 기지국에 간섭을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 선택적 차폐면(230)은 상향 방향으로 방사되는 서브 빔을 차단시키는 기능을 한다. 이러한 서브 빔의 선택적 차폐면(230)에서의 차단으로 인해 서브 빔의 신호가 전리층에서 반사되어 다른 기지국에 간섭을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

기지국 안테나는 고지대에 설치되기 때문에 바람의 영향을 크게 받는다. 서브 빔의 영향을 차단하기 위해 금속 판을 사용하게 될 경우 기지국 안테나의 무게가 무거워지며 바람에 의한 영향도 크게 받아 설치 구조의 안정성을 도모하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 선택적 차폐면(230)을 레이돔(210)의 상부에 위치시켜 설치 구조의 안정성이 유지되도록 한다. 선택척 차폐면(230)은 다수의 홀이 형성된 구조이기에 가벼울 뿐만 아니라 바람에 의한 영향도 최소화될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나가 전 영역에 신호를 보내기 위해 배치되는 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 세 개의 기지국 안테나(300, 310, 320)가 도시되어 있다. 각 기지국 안테나는 전방 120도의 섹터에 신호를 방사하며, 세 개의 기지국 안테나를 통해 전 영역에 신호를 방사한다.

물론 도 2와 같이 모든 기지국 안테나가 120도의 섹터 영역으로만 신호를 방사하는 것은 아니며 기지국 안테나의 섹터 각도는 요구되는 성능에 따라 결정될 수 있을 것이며, 섹터 각도에 따라 설치되는 기지국 안테나의 수도 변경될 수 있을 것이다.

한편, 도 2에 도시된 각각의 기지국 안테나(300, 310, 320)는 도 1에 도시된 기지국 안테나와 다소 상이하다.

도 2에 도시된 기지국 안테나는 선택적 차폐면(230)이 서포터(200)에 직접 연결되며, 레이돔(210)과 선택적 차폐면(230)의 일부는 상하로 오버랩될 수 있다.

선택적 차폐면(230)은 레이돔(210)의 상부에 위치하되 선택적 차폐면(230)의 일부가 레이돔(210)과 상하로 오버랩되는지 여부는 선택적인 사항이며, 오버랩 영역 역시 요구 성능에 따라 선택되는 사항이다.

한편, 선택적 차폐면(230)은 기지국 안테나의 레이돔(210) 또는 서포터(200)와 직교하도록(지면과 평행하도록) 배치될 수도 있으며, 레이돔(210) 또는 서포터(200)와 직교하는 각도로부터 소정 각도 기울어질 수도 있다.

도 1에 도시된 기지국 안테나는 선택적 차폐면(230)이 소정 각도 기울어져 있으며, 도 2에 도시된 기지국 안테나는 선택적 차폐면(230)이 레이돔(210) 및 서포터(200)와 직교하는 방향으로 배치된다. 선택적 차폐면(230)의 각도는 설치 장소 또는 요구되는 특성에 따라 적절히 선택될 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나를 상부에서 바라본 평면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 기지국 안테나를 상부에서 바라본 평면도이다. 선택적 차폐면(230)은 직사각형 형상을 가질 수 있으며, 도 3을 통해 선택적 차폐면(230)이 소정 형태의 셀이 반복되며 홀이 형성되는 구조라는 점을 명확히 확인할 수 있다.

선택적 차폐면(230)에 형성된 홀로 인해 바람으로 인한 영향이 현저하게 줄어들게 되며 바람이 많은 고지대에서도 기지국 안테나는 안정적인 구조 유지가 가능하다.

한편, 도 3에는 선택적 차폐면(230)이 레이돔(210)과 상하로 오버랩되지 않는 경우가 도시되어 있으나, 선택적 차폐면(230)의 일부가 레이돔(210)과 상하로 오버랩될 수도 있다는 점은 이미 설명한 바 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 안테나를 상부에서 바라본 평면도이다.

도 4를 참조하면, 선택적 차폐면(630)은 부채꼴 형상을 가질 수 있다. 부채꼴 형상의 선택적 차폐면(630)은 레이돔(610)을 기준으로 점차 폭이 넓어지는 구조를 가지게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 부채꼴 형상을 가진 선택적 차폐면(630)의 각도는 안테나의 방사 섹터에 상응할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같은 부채꼴 형상의 선택적 차폐면(630)은 신호가 방사되는 영역에 기초하여 그 형상이 결정되기에 상향 방향으로 방사되는 서브 빔의 방사를 보다 효과적으로 차단할 수 있으며 도 3에 도시된 선택적 차폐면과 비교할 때 무게에 있어서도 큰 차이가 나지 않는다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선택적 차폐면이 적용된 기지국 안테나의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 안테나는 서포터(600), 레이돔(610), 제1 결합기(620), 선택적 차폐면(630), 제2 결합기(640), 제3 결합기(650), 제4 결합기(660), 연결 부재(670), 다수의 돌출 프레임(680) 및 다수의 연결 봉(690)을 포함한다.

도 4를 통해 살펴본 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기지국 안테나의 선택적 차폐면(630)은 부채꼴 형상을 가진다.

서포터(600) 및 레이돔(610)의 구조 및 기능은 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제1 결합기(620) 및 제2 결합기(640)는 레이돔(610)을 서포터(600)에 고정시키는 기능을 한다.

선택적 차폐면(630)으로부터 다수의 돌출 프레임(680-1, 680-2, 680-3, 680-4, 680-5, 680-6)이 돌출된다. 일례로, 돌출 프레임(680)은 얇은 판의 형태를 가질 수 있다.

다수의 돌출 프레임(680)은 선택적 차폐면(630)을 안정적으로 고정시키기 위한 엘리먼트이다.

제3 결합기(650)는 제3 돌출 프레임(680-3) 및 제4 돌출 프레임(680-4)과 결합되어 선택적 차폐면(630)을 고정시킨다. 제4 결합기(660)는 연결 부재(670-1, 670-2)과 결합되며, 연결 부재(670-1, 670-2)는 제3 돌출 프레임(680-3) 및 제4 돌출 프레임(680-4)과 결합되어 선택적 차폐면(630)을 고정시킨다. 제4 결합기(660)는 제3 결합기(650) 및 선택척 차폐면(630)에 비해 위에 위치하며, 연결 부재(670-1, 670-2)는 제4 결합기(660)로부터 하향 방향으로 연장되면서 제3 돌출 프레임(680-3) 및 제4 돌출 프레임(680-4)과 결합된다.

한편, 다수의 돌출 프레임(680-1, 680-2, 680-3, 680-4, 680-5, 680-6)에는 다수의 홀(685)이 형성된다. 다수의 홀(685)은 측방으로부터의 바람의 영향을 최소화하기 위해 형성된다.

또한, 다수의 돌출 프레임은 다수의 연결 봉(690-1, 690-2, 690-3, 690-4)을 통해 서로 연결될 수 있다. 다수의 연결 봉(690-1, 690-2, 690-3, 690-4)은 돌출 프레임들(680)이 서로 연결되도록 하여 프레임의 돌출 구조가 안정적으로 유지될 수 있도록 한다.

도 5에 도시된 돌출 프레임의 수 및 연결 봉의 수가 요구되는 조건에 따라 달라질 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 차폐면에서 하나의 셀의 구조를 나타낸 도면이다.

선택적 차폐면의 셀 구조로는 알려진 다양한 셀 구조가 사용될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 다이아몬드 형태의 셀이 사용될 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이 6각형 형태의 셀이 사용될 수도 있을 것이다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이 사각형 링 형상의 셀이 사용될 수도 있고, 도 10에 도시된 바와 같이, 별 형상의 셀이 사용될 수도 있다.

도 9에 도시된 별 형상의 셀은 두 개의 금속이 상하로 이격되어 배치된다.

도 6 내지 도 9에 도시된 구조 이외에도 알려진 다양한 형태의 셀이 본 발명의 선택적 차폐면에 적용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

1. 서포터;
   상기 서포터에 결합되며 방사체가 내장되어 있는 레이돔;
   상기 레이돔 위에 위치하는 선택적 차폐면을 포함하되,
   상기 선택적 차폐면은 상기 레이돔에서 방사되는 신호 중 상향 방향으로 방사되는 서브 빔을 차단하고,
   상기 선택적 차폐면에는 다수의 돌출 프레임이 돌출되는 기지국 안테나.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 선택적 차폐면은 상기 레이돔에서 방사되는 신호의 주파수 전체를 차단하도록 차폐 주파수가 설정되는 기지국 안테나.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 선택적 차폐면은 상기 서포터와 결합되는 결합기에 의해 상기 레이돔 위에 고정되는 기지국 안테나.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 선택적 차폐면은 부채꼴 형상을 가지는 기지국 안테나.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 부채꼴 형상을 가지는 선택적 차폐면의 각도는 안테나의 방사 섹터에 상응하는 기지국 안테나.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 선택적 차폐면의 적어도 일부는 상기 레이돔과 상하로 오버랩되는 기지국 안테나.
   
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 돌출 프레임 각각에는 다수의 홀이 형성되는 기지국 안테나.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 돌출 프레임을 연결하는 적어도 하나의 연결 봉을 더 포함하는 기지국 안테나.
   
10. 서포터;
    상기 서포터에 결합되며 다수의 방사체가 내장되어 있는 레이돔;
    상기 레이돔 위에 위치하는 선택적 차폐면을 포함하되,
    상기 선택적 차폐면에는 미리 설정된 형상을 가지는 다수의 홀이 형성되고,
    상기 선택적 차폐면에는 다수의 돌출 프레임이 돌출되는 기지국 안테나.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 선택적 차폐면은 상기 레이돔에서 방사되는 신호의 주파수 전체를 차단하도록 차폐 주파수가 설정되는 기지국 안테나.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 선택적 차폐면은 부채꼴 형상을 가지는 기지국 안테나.
    
13. 제10항에 있어서,
    상기 선택적 차폐면은 상기 레이돔과 직교하는 각도로 배치되거나 상기 레이돔과 직교하는 각도에서 하향 방향으로 소정 각도 기울어지도록 배치되는 기지국 안테나.
    
14. 제10항에 있어서,
    상기 선택적 차폐면의 적어도 일부는 상기 레이돔과 상하로 오버랩되는 기지국 안테나.
    
15. 삭제
16. 제10항에 있어서,
    상기 다수의 돌출 프레임 각각에는 다수의 홀이 형성되는 기지국 안테나.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 다수의 돌출 프레임을 연결하는 적어도 하나의 연결 봉을 더 포함하는 기지국 안테나.