KR19990074017A - 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

1.청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 그 방법
2.발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 기지국을 제어하는 장소에서 지향성 안테나의 방향과 앙각을 자동 또는 수동으로 원격조정할 수 있도록 하여 기지국 주변의 환경변화와 일시적 가입자 증가지역의 통화 수요량 확대 및 인접 기지국과의 간섭정도를 조정할 수 있는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 함.
3 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 상하단부에서 길이방향으로 돌출되게 설치된 돌출편이 구비된 안테나; 안테나를 소정 방사방향으로 회전시키는 회전축; 회전축에 좌우방향 회전구동력을 제공하는 수단; 회전축에 상하방향 회전구동력을 제공하는 수단; 좌우방향 및 상하방향 회전 구동력 제공수단의 회전각을 제어하는 구동 제어 수단; 및 외부의 제어 신호를 입력받아 상기 구동 제어 수단에 출력하는 정합 수단
을 포함 함.
4.발명의 중요한 용도
본 발명은 안테나의 통화권 제어에 이용됨

Description

지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 이동전화 기지국의 지향성 안테나(sectorized directional antenna)를 설치, 조정, 운용함에 있어서 필요시마다 통화권 영역을 조정할 수 있도록 하는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
현재 이동전화 기지국에 설치되어 있는 방향성인 섹터 안테나는 지향성이 강하며 앙각(올려본 각)에 따라 통화권 영역에 크게 영향을 미친다. 따라서, 각도를 올려 멀리까지 전파가 도달되게 하면 인접 기지국의 통화 품질 및 가입자 용량에 영향을 미치게 되고 각도를 너무 낮추게 되면 통화권 영역이 줄어들게 되어 각 기지국 전체의 조화가 요구되고 있다.
상기 섹터 안테나를 설치, 조정, 운용함에 있어서, 종래의 지향성 안테나는 도 1 에 도시된 바와 같이 직립된 지향성 안테나(110)의 후측 상하면 중앙 및 좌우면 중앙에 좌우각도 조정용 제1 결합편(120)과 앙각 조정용 제2 결합편(130)을 설치하고 볼트 및 너트 등의 체결 수단을 이용하여 외부의 지지대에 조여 고정하는 구조로 되어 있다. 그리고, 종래에는 통화권 영역 및 인접 기지국과의 간섭 감소를 조정하기 위하여 상기 구조의 안테나 방향, 각도 등을 설치당시 또는 보수시에만 조정하고, 이후에는 고정시켜 버리고 있었다.
그러나, 기지국 주변의 건물 지형 변화 또는 행사 등에 의한 통화량 밀집지역에서의 통화품질 저하를 고려하여 안테나의 방위각 조정의 필요성이 요구되고 있으나, 상기와 같은 안테나 고정방식을 이용할 경우에는 사람이 직접 안테나 구조물에 접근하여 조정해야 하는 작업상의 번거로움과 안전사고의 위험이 수반되기 때문에 수시로 바꿀수 없는 문제점이 있었다.
또한, 셀룰라 방식의 이동전화 시스템은 주변에 또 다른 기지국이 있으므로 기지국 설치 및 운용시 인접기지국과의 전파 간섭양(정도) 등을 고려하여 기지국 위치를 선정하고 있으며, 결국 이는 모든 기지국의 설정 사항을 함께 고려하여야 한다. 그래서, 기지국의 설치후 운용중일 때 인접의 전파환경이 변화, 즉 주변 고층건물 증설, 인접에 기지국 증설 등으로 인하여 전파환경이 변할 경우 인력으로 구조물에 접근하여 새로운 조정을 해야하는 데, 모든 기지국의 설정이 동시에 연관되어 있어 인력으로 전파환경을 조정한다는 것은 사실상 무리이며, 많은 작업시간 및 인력의 낭비를 가져오고 안전상의 위험이 따르는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 기지국을 제어하는 장소에서 지향성 안테나의 방향과 앙각을 자동 또는 수동으로 원격조정할 수 있도록 하여 기지국 주변의 환경변화와 일시적 가입자 증가지역의 통화 수요량 확대 및 인접 기지국과의 간섭정도를 조정할 수 있는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 안테나 구조물의 예시도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 지향성 안테나의 통화권 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도.
도 3 은 도 2 의 장치를 이용한 이동 통신망의 구성도.
도 4 는 본 발명에 의한 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 신호수집 송수신기를 이용한 이동 통신망의 구성도.
도5a 및 5b는 본 발명의 지향성 안테나가 제어된 예시도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 지향성 안테나의 통화권 제어 방법의 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210, 340, 510,520 : 안테나 220 : 회전축
230 : 좌우 구동기 240 : 상하 구동기
250 : 구동 제어기 260 : 모뎀
310 : 운용자 제어 인터페이스 320 : 기지국 제어기
330 : 기지국 400 : 신호수집 송수신기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 상하단부에서 길이방향으로 돌출되게 설치된 돌출편이 구비된 안테나; 상기 안테나의 상하 돌출편을 관통하여 그를 고정하며, 상기 안테나를 소정 방사방향으로 회전시키는 회전축; 상기 회전축에 좌우방향 회전구동력을 제공하는 수단; 상기 회전축에 상하방향 회전구동력을 제공하는 수단; 외부의 제어 신호에 따라 상기 좌우방향 및 상하방향 회전 구동력 제공수단의 회전각을 제어하는 구동 제어 수단; 및 상기 좌우방향 및 상하방향 회전 구동력 제공수단의 회전각 신호와 구동 제어 수단의 데이터 신호를 외부로 전송하고 외부의 제어 신호를 입력받아 상기 구동 제어 수단에 출력하는 정합 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징한다.
또한, 본 발명의 방법은, 지향성 안테나의 통화권 제어 장치에 적용되는 지향성 안테나 통화권 제어 방법에 있어서, 다수의 이동국의 송신 출력과 전계 강도를 측정하고 신호수집 송수신기의 보고 내용을 분석하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계의 분석에 따라 호 접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수를 측정하는 제 2 단계; 및 상기 제 2 단계의 측정에 따라 안테나의 방향각과 앙각을 조정하고 전파 설정 환경 테이터를 갱신하는 제 3 단계를 포함하여 이루어는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도 1 내지 6 을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 지향성 안테나의 통화권 제어 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 지향성 안테나의 통화권 제어 장치는, 상하단부에서 길이방향으로 돌출되게 설치된 돌출편이 구비된 안테나(210), 안테나(210)의 상하 돌출편을 관통하여 그를 고정하며, 안테나(210)를 소정 방사방향으로 회전시키는 회전축(220), 회전축(220)에 좌우방향 회전구동력을 제공하는 좌우 구동기(230), 회전축(220)에 상하방향 회전구동력을 제공하는 상하 구동기(240), 외부의 제어 신호에 따라 좌우 및 상하 구동기(230, 240)의 회전각을 제어하는 구동 제어기(250) 및 좌우 및 상하 구동기(230, 240)의 회전각 신호와 구동 제어기(250)의 데이터 신호를 외부에 전송하고 외부의 제어 신호를 입력받아 구동 제어기(250)에 전송하는 모뎀(260)을 구비하고 있다.
또한, 상기 회전축(220)은 그의 중앙부에 돌출되게 장착되어 상하 구동기(240)와 연결된 회전각 조절편을 더 포함할 수 있다.
또한, 상하 구동기(230)와 좌우 구동기(240)는 외부의 신호를 인가받아 제어신호에 따라 소정각만큼만 정역회전하는 모터와, 일측은 모터의 축에 장착되고 타측은 회전축(220)에 장착된 동력전달 감속기어 및 상하방향의 회전량과 좌우 방향 회전량을 측정할 수 있는 회전량 측정용 센서를 구비하고 있다.
그리고, 좌우 구동기(230)의 동력전달 감속기어의 말미부분은 회전축(220)에 용이하게 결합되고 회전축(220)에 최적의 회전력을 제공하기 위하여 반원형의 하우징과 하우징을 회전축(220)에 단단히 고정시킬 수 있도록 하는 평평한 사각형의 축 고정편을 구비하고 있다.
이제, 본 발명에 의한 통화권 제어 장치의 동작을 상세히 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 구동 제어기(250)는 이동 전화 기지국의 지향성 안테나를 설치 조정, 운용함에 있어서 필요시마다 통화권 영역 및 인접 기지국과의 간섭양을 조정하기 위하여 외부의 제어 신호에 따라 좌우 구동기(230)와 상하 구동기(240)에 제어 신호를 출력한다.
그리고, 회전축(220)에 부착된 좌우 구동기(230)와 상하 구동기(240)는 좌우방향 및 상하방향 구동력을 회전축(220)에 제공하여 안테나(210)의 방향 및 앙각 등을 조정한다.
즉, 구동 제어기(250)로부터 좌우방향 조정을 요구하는 제어 신호를 입력받은 좌우 구동기(230)가 입력된 제어 신호에 따라 모터를 구동시켜 모터에 설치된 감속 기어를 회전시키면, 감속기어에 연결된 회전축(220)이 감속기어의 회전력에 의해 회전하게 되어 회전축(220)에 고정된 안테나(210)의 방향을 좌우방향으로 회전시키게 된다.
또한, 구동 제어기(250)로부터 상하방향 조정을 요구하는 제어 신호를 입력받은 상하 구동기(240)가 입력된 제어 신호에 따라 모터를 구동시켜 모터에 설치된 감속 기어를 회전시키면, 감속기어에 연결된 회전축(220)이 감속기어의 회전력에 의해 회전하게 되어 회전축(220)에 고정된 안테나(210)의 방향을 상하방향으로 회전시키게 된다.
그러면, 좌우 구동기(230)와 상하 구동기(240)에 설치된 상하방향 실제 회전량 및 좌우방향 실제 회전량 측정용 센서는 회전 후에 측정된 값을 모뎀(260)을 통해 외부로 전송한다.
이러한 안테나 조정 동작은 원하는 전파 환경이 달성될 때가지 반복적으로 실시된다.
도 3 은 도 2 의 장치를 이용한 이동 통신망의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 이동 통신망은, 외부의 운용자와의 인터페이스를 제공하는 운용자 제어 인터페이스(310)와, 운용자 제어 인터페이스(310)로부터 제어신호를 입력받아 연결된 다수의 기지국을 제어하는 기지국 제어기(BSC : Base Station Controll)(320)와, 기지국 제어기(320)의 제어를 받아 연결된 안테나(340)의 앙각 변화 및 좌우방향 변화를 조정하는 기지국(BTS : Base Tranceiver Station)(330) 및 기지국(330)에 의해 앙각 및 좌우 방향의 변화를 가져오며 원하는 통화권을 확보하는 안테나(340)를 구비하고 있다.
외부의 운용자는 전파 환경의 변화에 따라 원하는 안테나(340)를 조정하기 위하여 운용자 제어 인터페이스(310)를 통해 기지국 제어기(320)에 필요한 제어 신호를 출력한다.
그러면, 기지국 제어기(320)는 운용자로부터의 제어 신호에 따라 기지국(330)에 제어 신호를 출력하고, 기지국(330)은 안테나(340)를 제어하여 원하는 전파 환경을 설정한다.
도 4 는 본 발명에 의한 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 신호수집 송수신기를 이용한 이동 통신망의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 이동 통신망은, 도 3 에 통화권안에 적절하게 산재되어 있고 소속 기지국(330)의 안테나(340)의 출력 및 전계강도를 측정하여 유선 또는 무선을 통하여 기지국 제어기(310)에 전송하는 신호수집 송수신기(400)를 구비하고 있다.
이제, 본 발명에 의한 지향성 안테나의 통화권 제어 장치 및 신호수집 송수신기를 이용한 이동 통신망의 동작을 상세히 살펴보면, 다음과 같다.
먼저, 서비스권내의 여러 지역에 산재하여 주변 기지국(330)의 안테나(340)의 송신 신호(전계 강도, 다중 경로파등)를 수신하는 신호수집 송수신기(400)는 이동국 측면의 수신 상태에 관한 정보 데이터를 기설비된 유무선 통신망을 통하여 기지국 제어기(320)에 출력한다.
그러면, 기지국 제어기(320)에서는 신호수집 송수신기(400)로부터 얻은 각 기지국(330)에서 송신한 신호의 수신상태에 관한 정보신호를 분석하여 기지국(330)의 안테나(340) 설정 상태에 따른 영향력(결과)을 파악한다.
그리고, 기지국 제어기(320)는 이러한 기지국(330)의 안테나(340)의 설정 상태에 따른 영향력(결과)을 가공 처리하여 등고선 지도와 비슷한 전계 강도(Field Strength) 지도로 표현할 수 있으며 원하는 상태가 아니라고 판단되면 각 기지국(330)의 안테나(340)를 다시 조정하기 위한 제어 신호를 모뎀(260)을 통하여 구동 제어기(250)에 출력한다.
그리고, 구동 제어기(250)는 수신한 제어 신호에 따른 상하 및 좌우 회전력을 공급할 수 있는 제어 신호를 좌우 구동기(230)와 상하 구동기(240)에 출력한다.
이때, 좌우 구동기(230)와 상하 구동기(240)는 구동 제어기(250)로부터 입력받은 신호에 따라 회전축(220)에 회전력을 제공하여 회전축(220)을 회전 시키고, 안테나(400)는 회전축(220)의 회전에 따라 회전하여 일정한 통화권을 확보하게 된다.
도5a 및 5b는 본 발명의 지향성 안테나가 제어된 예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 제1 기지국 주변에 이동국이 밀집하게 되는 경우에 제1 기지국의 안테나(510)의 앙각을 도 5b 의 경우처럼 낮추게 되면 제1 기지국의 통화권이 축소되고 제1 기지국 주변에 밀집되어 있는 이동국에게만 통신을 허용함으로 제1 기지국의 부하 부담을 줄일 수 있고, 양질의 통화 품질 서비스를 제공 할 수 있으며, 동시에 제2 기지국의 안테나(520)의 앙각을 높여 통화권을 확대함으로 제1 기지국이 포기한 통화권을 점유하여 종래 제1 기지국의 통화권안에 있던 이동국에 통화를 제공 할 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 지향성 안테나의 통화권 제어 방법의 흐름도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 지향성 안테나의 통화권 제어 방법은, 먼저 기지국 제어기는 대기 상태(610)에 있다가 외부로부터 전파 설정 환경의 변화를 수신하면(611), 이동국의 송신 출력 및 전계 강도를 분석하고(612) 신호수집 송수신기의 보고 내용을 분석한다(613).
후에, 이동국들의 전계강도가 이전 설정값보다 작은지를 판단하여(614), 이전 설정값보다 작지않으면 대기 상태(610)부터 반복하고, 이전 설정값보다 작으면 호접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수를 측정한다(615).
계속하여, 호접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수가 변경전 접속 실패 횟수에 따른 설정값보다 큰가를 판단하여(616), 설정값보다 크지 않으면 대기상태(610)부터 반복하고, 설정값보다 크면 안테나의 방향각을 조정하고(617), 앙각을 조정한다(618).
후에, 단기간에 그 변화를 에측할 수 있는 변수들에 대한 단기적 결과를 수집하고(619), 장기적으로 측정하여야 그 변화를 알 수 있는 변수들에 대한 장기적 결과를 수집하여(620), 수집 결과에 따라 전파 설정 환경 데이터인 이동국의 송신 설정 및 전계강도와 호접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수를 갱신 한 후에(621) 대기 상태(610)부터 반복한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정하는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 안테나의 방향 및 앙각을 원격으로 조정하여 인력에 의한 조정을 피할 수 있음으로 노동력을 절감할 수 있고, 전파 환경 변화에 대해 원격 조정에 의한 빠른 대처가 가능하며, 특정 시간대에 특정지역의 많은 통화량을 수용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 상하단부에서 길이방향으로 돌출되게 설치된 돌출편이 구비된 안테나;
    상기 안테나의 상하 돌출편을 관통하여 그를 고정하며, 상기 안테나를 소정 방사방향으로 회전시키는 회전축;
    상기 회전축에 좌우방향 회전구동력을 제공하는 수단;
    상기 회전축에 상하방향 회전구동력을 제공하는 수단;
    외부의 제어 신호에 따라 상기 좌우방향 및 상하방향 회전구동력 제공 수단의 회전각을 제어하는 구동 제어 수단; 및
    상기 좌우방향 및 상하방향 회전구동력 제공 수단의 회전각 신호와 구동 제어 수단의 데이터 신호를 외부로 전송하고 외부의 제어 신호를 입력받아 상기 구동 제어 수단에 출력하는 정합 수단
    을 포함하는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전축은,
    중앙부에 돌출되게 장착되어 상기 상하방향 회전력 구동수단과 연결된 회전각 조절편을 더 포함하는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정합 수단을 통하여 상기 구동 제어 수단에 외부로부터 입력된 신호에 따라 제어 신호를 출력하는 기지국 제어 수단; 및
    상기 기지국 제어 수단에 상기 안테나의 출력 및 전계 강도를 측정하여 출력하는 신호수집 송수신 수단
    을 더 포함하는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 좌우방향 회전구동력 제공수단은,
    상기 구동 제어 수단으로부터의 제어 신호에 따라 소정각만큼만 정역회전하는 모터;
    일측은 상기 모터의 축에 장착되고 타측은 상기 회전축에 장착된 동력전달 감속기어; 및
    상기 모터에 연결되어 그의 방향각도를 감지하는 수단을 포함하는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 상하방향 회전구동력 제공수단은
    상기 구동 제어 수단으로부터의 제어 신호에 따라 소정각만큼만 정역회전하는 모터;
    일측은 상기 모터의 축에 장착되고 타측은 상기 회전축에 장착된 동력전달 감속기어; 및
    상기 모터에 연결되어 그의 방향각도를 감지하는 수단을 포함하는 지향성 안테나의 통화권 제어 장치.
  6. 지향성 안테나의 통화권 제어 장치에 적용되는 지향성 안테나 통화권 제어 방법에 있어서,
    다수의 이동국의 송신 출력과 전계 강도를 측정하고 신호 수집송수신기의 보고 내용을 분석하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계의 분석에 따라 호 접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수를 측정하는 제 2 단계; 및
    상기 제 2 단계의 측정에 따라 안테나의 방향각과 앙각을 조정하고 전파 설정 환경 테이터를 갱신하는 제 3 단계
    를 포함하여 이루어진 지향성 안테나 통화권 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는,
    외부로부터 전파 설정 환경 변화를 수신하는 제 4 단계;
    상기 이동국 송신 출력 및 전계 강도를 측정하는 제 5 단계; 및
    상기 신호 수집송수신기의 보고 내용을 분석하는 제 6 단계
    를 포함하여 이루어진 지향성 안테나의 통화권 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    다수의 상기 이동국의 전계 강도가 소정의 이전 설정값보다 작은지를 판단하는 제 7 단계;
    상기 제 7 단계의 판단 결과, 상기 이동국들의 전계 강도가 상기 소정의 이전 설정값보다 작지 않으면 상기 제 1 단계부터 반복하는 제 8 단계; 및
    상기 제 7 단계의 판단 결과, 다수의 상기 이동국의 전계 강도가 상기 소정의 이전 설정값보다 작으면 상기 호 접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수를 측정하는 제 9 단계
    를 포함하여 이루어진 지향성 안테나의 통화권 제어 방법.
  9. 제 6항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 호 접속 시도 이동국의 접속 실패 회수가 접속 실패 횟수에 따른 상기 소정의 설정값보다 큰지를 판단하는 제 10 단계;
    상기 제 10 단계의 판단 결과, 상기 호 접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수가 접속 실패 횟수에 따른 상기 소정의 설정값보다 크지 않으면 상기 제 1 단계부터 반복하는 제 11 단계;
    상기 제 10 단계의 판단 결과, 상기 호 접속 시도 이동국의 접속 실패 횟수가 접속 실패 횟수에 따른 설정값보다 크면 상기 안테나의 방향각과 앙각을 조정하는 제 12 단계; 및
    장·단기적 결과를 수집하고, 전파 설정 환경 데이터를 갱신하는 제 13 단계
    를 포함하여 이루어진 지향성 안테나의 통화권 제어 방법.
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