KR20000061282A - 기지국 커버리지 제어 장치 - Google Patents

기지국 커버리지 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 이동 통신 시스템에서 단말기의 위치 정보를 이용하여 기지국 커버리지를 실시간 및 자동을 제어할 수 있는 기지국 커버리지 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 기지국 커버리지 제어 장치에 있어서, 다중빔 안테나는 다수의 빔을 생성한다. 빔 제어부는 다중빔 안테나에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 크기 및 개수를 조절하기 위하여 상기 다중빔 안테나에 다수의 가변 입력 전력을 인가하고 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호를 스위칭한다. 안테나 제어기는 상기 빔 제어부의 동작을 제어하고 상기 다수의 빔의 상태에 따른 제어 신호를 발생한다. 커버리지 제어기는 단말기로부터 수신된 단말기 위치 정보 및 기지국 식별 번호를 기초로 하여 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 표시하고, 상기 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 기초로 하여 상기 안테나 제어기의 제어 신호를 발생한다. 본 발명에 의하면, 핸드 오프 영역과 관련된 무선망 최적화를 보다 정밀하고 효율적으로 할수 있도록 함과 동시에 한 기지국에 집중되는 트래픽을 인접 기지국으로 분산시켜 전체 시스템 용량의 증대 효과를 얻을 수 있도록 한다.

Description

기지국 커버리지 제어 장치{BASE STATION COVERAGE CONTROLLER}
본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 통신 시스템에서 기지국의 커버리지를 실시간 및 자동으로 제어하는 장치에 관한 것이다.
도 1에는 종래의 기지국 송신부가 도시되어 있다. 최종단의 고출력 증폭기 모듈(102)의 각 고출력 증폭기(102a, 102b, 102c, 102d)의 출력은 합성기(104)에 의해 합성된 후 대역 통과 필터(106) 및 안테나(108)를 거쳐 공간에 전파된다.
도 2 및 도 3에는 종래의 기지국의 공간 다이버시티 구성 방법이 도시되어 있다. 종래의 기지국의 공간 다이버시티 구성 방법에는 도 2에 도시된 바와 같이 듀플렉서(206)를 이용하여 한 개의 안테나(202)로 송수신을 겸하고 다른 한 개의 수신 전용 안테나(204)를 이용하는 방법 및 도 3에 도시된 바와 같이 한 개의 안테나(302)로 송신을 하고 수신 안테나(306)를 별도로 두 개 사용하는 방법이 있다.
일반적으로 기지국의 커버리지는 기지국의 송신 전력, 안테나의 복사 패턴, 및 전파 환경에 따라 결정된다. 전파 환경은 기지국 안테나의 설치 위치가 확정되면 결정되므로 주로 기지국의 송신 전력 및 안테나의 복사 패턴이 커버리지를 결정하는 주요 요소가 된다. 기지국 커버리지는 가능한한 크게 설계되어 전파 음영 지역이 최소로 되도록 함이 중요하다. 그러나 기지국의 무선 채널 용량은 한정되어 있으므로 전체적인 망 운용의 효율성을 위해서는 인접 기지국과의 핸드 오프 영역이 너무 중복되거나 특정 기지국이 인접 기지국에 비하여 트래픽이 집중되는 현상이 발생되지 않도록 하여야 한다.
인접 기지국들 사이의 지역에는 두 개 이상의 기지국 신호가 존재하는 핸드 오프 영역이 존재한다. 핸드 오프는 이동국이 통화를 하면서 다른 기지국 커버리지 영역으로 이동하더라고 통화가 끊어지지 않고 연속이 되도록 하기 위하여 필요하다. 효율적인 무선망이 되기 위해서는 적절한 크기의 핸드 오프 영역이 존재하여야 한다. CDMA 방식의 이동 통신에서는 이동국이 핸드 오프 중일 때는 두 개 이상의 기지국과 동시에 통신하므로 핸드 오프를 하지 않을 때에 비하여 무선 채널을 더 많이 점유한다. 이로 인하여 기지국이 동시에 서비스할 수 있는 사용자 수, 즉, 용량이 감소되며, 핸드 오프 영역이 넓을수록 이 현상이 크게 나타난다. 반면에 핸드 오프 영역이 너무 좁으면 이동 중에 통화가 끊어질 수 있으므로 핸드 오프 영역은 적절한 크기를 갖도록 설계되어야 한다.
핸드 오프와 관련하여 영역의 크기 외에 중요한 것으로 핸드 오프 영역에서 수신되는 기지국의 수가 중요하다. 이는 특히 모든 기지국이 동일한 주파수를 사용하는 CDMA 방식의 이동 통신 시스템에서는 더욱 중요하다. CDMA 시스템에서는 통신에 필요한 하나의 기지국 신호 외의 다른 기지국 신호는 모든 간섭 신호로 작용하여 통신 품질을 악화시키는 요인이 된다. 따라서, 핸드 오프 영역에 핸드 오프를 위하여 필요한 기지국 이외의 다른 기지국 신호가 많이 수신될수록 그 지역의 통신 품질은 저하된다. 이와 같이 불필요한 기지국 신호가 많이 수신되는 지역을 파일롯 폴루션(pollution) 지역이라 부른다.
상기 핸드 오프와 관련한 문제점을 해결하고 효율적으로 망을 운용하기 위하여 무선망 최적화를 수행하는데, 그 방법에는 안테나의 틸트각 조정 및 송신 전력의 조정 등이 있다.
도 4a 내지 도 4d에는 종래 기지국의 방향성 안테나 복사 패턴의 예가 도시되어 있다. 도 4a는 주빔(402)의 개수가 한 개이며 수평 빔 폭은 30°이다. 도 4b는 주빔(404)의 개수가 한 개이며 수평 빔 폭은 45°이다. 도 4c는 주빔(406)의 개수가 한 개이며 수평 빔 폭은 60°이다. 도 4d는 주빔(402)의 개수가 한 개이며 수평 빔 폭은 90°이다. 그런데 상기 핸드 오프와 관련한 문제점은 한 기지국 커버리지의 모든 경계 지역에서 동일한 양상으로 발생되지 않고 지역 별로 서로 다른 특성을 갖고 있다. 즉, 어느 지역은 핸드 오프 지역이 너무 넓고 다른 지역은 작을 수 있으며 파일롯 폴루션 지역도 국부적인 지역에만 발생되는 경우가 많다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 송신 전력의 조정은 모든 방향으로의 송신 전력에 영향을 미치므로 문제가 발생되는 특정 방향으로의 송신 전력을 제어할 수 없는 단점이 있고, 안테나 틸트는 주로 주빔 방향으로는 효과가 크나 기타 방향으로는 제어가 어려운 단점이 있다.
기지국에서 사용할 수 있는 최대 무선 채널의 수는 정해져 있는데, 때때로 어느 한 기지국에 트래픽이 집중되어 무선 채널이 모두 사용되므로써 통신을 하고자 하는 가입자가 통신을 못하게 되는 경우가 발생한다. 이러한 상황을 해결하기 위하여는 무선 채널의 증설 또는 기지국의 증설과 같은 방법을 사용하여야 했으나, 이러한 방법은 트래픽이 집중되는 시간이 많지 않음에 비하여 비용이 많이 드는 단점이 있다.
이에 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동 통신 시스템에서 단말기의 위치 정보를 이용하여 기지국 커버리지를 실시간 및 자동을 제어할 수 있는 기지국 커버리지 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수의 빔을 생성하는 다중빔 안테나; 상기 다중빔 안테나에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 크기 및 개수를 조절하기 위하여 상기 다중빔 안테나에 다수의 가변 입력 전력을 인가하고 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호를 스위칭하는 빔 제어부; 상기 빔 제어부의 동작을 제어하고 상기 다수의 빔의 상태에 따른 제어 신호를 발생하는 안테나 제어기; 및단말기로부터 수신된 단말기 위치 정보 및 기지국 식별 번호를 기초로 하여 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 표시하고, 상기 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 기초로 하여 상기 안테나 제어기의 제어 신호를 발생하는 커버리지 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 커버리지 제어 장치를 제공한다.
상기 커버리지 제어기는 상기 단말기로부터의 단말기 위치 정보 신호 및 기지국 식별 번호를 분석하여 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 표시하는 기지국 커버리지 표시부 및 상기 기지국 커버리지 표시부에 의해 표시된 상기 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 분석하여 핸드 오프 지역 크기, 파일롯 폴루션 지역의 파일롯 수, 및 트래픽 분산 조절용 안테나 제어 신호를 발생하는 안테나 자동 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
도 1은 종래의 기지국 송신부를 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 종래의 기지국에서 사용되는 공간 다이버시티 구성도이다.
도 4a 내지 도 4d는 종래의 기지국 안테나 복사 특성의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국 제어 장치를 구비한 이동 통신 시스템의 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 기지국의 일예를 나타낸 블럭도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 빔 제어부의 제어에 의해 생성되는 다중 빔의 여러 가지 복사 특성을 나타낸 도면들이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시된 다이버시티 합성기의 구성 방법의 예들이 나타낸 도면들이다.
도 9는 도 5에 도시된 기지국의 다른 예를 나타낸 블럭도이다.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
502: GPS 수신기 내장 단말기 504: 기지국
508: 기지국 제어기 510: 교환기
512: 커버리지 제어기 514: 커버리지 표시부
516: 안테나 자동 제어부 602,902: 다중빔 안테나
604,904: 빔 제어부 606,906: 안테나 제어기
608: 분배기 610,912: 다이버시티 합성기
612,914: 듀플렉서 908: 고출력 증폭기
910: 대역 통과 필터 602a,902a: 안테나 소자
602b,902b: 다중빔 형성회로 604a,904a: 가변 감쇠기
604b,904b: 스위치
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국 커버리지 제어 장치를 구비한 이동 통신 시스템이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 기지국 커버리지 제어 장치는 기지국(504) 및 커버리지 제어기(512)를 포함한다.
GPS 수신기 내장 단말기(502)는 GPS 위성(도시안됨)으로부터 GPS 신호를 수신하여 자신의 위치 정보를 통신 중에 주기적으로 기지국(504)으로 송신한다. 기지국(504)은 GPS 수신기 내장 단말기(502)의 위치 정보를 T1 또는 E1 전송로(506)를 통해 기지국 제어기(508) 및 교환기(510)에 전송한다.
도 6에는 도 5에 도시된 기지국(504)의 일예가 도시되어 있다.
상기 기지국(504)은 다중빔 안테나(602), 빔 제어부(604), 안테나 제어기(606), 분배기(608), 다이버시티 합성기(610), 및 다수의 듀플렉서(612)를 포함한다. 다중빔 안테나(602)는 다수의 빔을 생성한다. 상기 다중빔 안테나(602)는 4개의 안테나 소자(602a) 및 다중빔 형성 회로(602b)를 포함한다. 상기 4개의 안테나 소자(602a)는 수평 방향 또는 원형으로 배열된다. 상기 다중빔 형성 회로(602b)는 상기 4개의 안테나 소자(602a)에 연결되어 4개의 빔을 생성한다. 상기 다중빔 안테나(602)는 주빔의 개수가 두 개 이상의 안테나이며, 본 발명에서는 4개의 빔을 갖는 안테나를 예를 들어 설명한다.
빔 제어부(604)는 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 크기 및 개수를 조절하기 위하여 상기 다중빔 안테나(602)에 다수의 가변 입력 전력을 인가하고 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호를 스위칭한다. 상기 빔 제어부(604)는 4개의 가변 감쇠기(604a) 및 4개의 스위치(604b)를 포함한다. 상기 4개의 가변 감쇠기(604a)는 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 4의 빔의 크기를 각각 조절하기 위하여 가변 입력 전력을 상기 다중빔 안테나(602)에 인가한다. 4개의 스위치(604b)는 상기 다중빔 안테나(602)의 빔의 개수를 조절하기 위하여 상기 안테나 제어기(606)의 제어에 따라 온/오프 상태로 제어되어 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호 BS를 스위칭한다.
도 7a 내지 도 7d에는 도 6에 도시된 빔 제어부(604)의 제어에 의해 생성되는 다중 빔의 여러 가지 복사 특성을 나타낸다. 도 7a는 빔 제어부(604)의 4개의 스위치(604b)가 모두 온 상태로 되어 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 4개의 빔(702)이 모두 송신되고 4개의 가변 감쇠기(604a)에 의해 상기 송신되는 4개의 빔의 크기가 동일하게 조절되는 것을 나타낸다. 도 7b는 빔 제어부(604)의 4개의 스위치(604b)가 모두 온 상태로 되어 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 4개의 빔이 모두 송신되고 4개의 가변 감쇠기(604a)에 의해 상기 송신되는 4개의 빔 중 3개의 빔(704)의 크기는 동일하고 나머지 1개의 빔(706)이 상기 3개의 빔(704) 보다 작게 조절되는 것을 나타낸다.
도 7c는 빔 제어부(604)의 4개의 스위치(604b) 중 3개는 온되고 나머지 1개는 오프 상태로 되어 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 4개의 빔 중 3개의 빔이 송신되고 4개의 가변 감쇠기(604a) 중 상기 온 상태인 3개의 스위치에 대응하는 3개의 가변 감쇠기에 의해 상기 송신되는 3개의 빔 중에 2개의 빔(708)의 크기는 동일하고 나머지 1개의 빔(710)이 상기 2개의 빔(708) 보다 작게 조절되는 것을 나타낸다. 도 7d는 빔 제어부(604)의 4개의 스위치(604b) 중 2개는 온되고 나머지 2개는 오프 상태로 되어 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 4개의 빔 중 2개의 빔(712)이 송신되고 4개의 가변 감쇠기(604c) 중 상기 온 상태인 2개의 스위치에 대응하는 2개의 가변 감쇠기에 의해 상기 송신되는 2개의 빔의 크기가 동일하게 조절되는 것을 나타낸다.
안테나 제어기(606)는 상기 빔 제어부(604)의 동작을 제어하고 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 상태에 따른 제어 신호 SC를 발생한다. 분배기(608)는 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호 BS를 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 빔의 개수 만큼 분배한다.
다이버시티 합성기(610)는 상기 다중빔 안테나(602)로부터 수신되는 4개의 단말기 신호, 즉 제1 단말기 신호 FM, 제2 단말기 신호 SM, 제3 단말기 신호 TM, 및 제4 단말기 신호 HM를 상기 안테나 제어기(606)에 의해 발생된 상기 빔의 상태에 따른 제어 신호 SC에 응답하여 다이버시티에 필요한 2개의 수신 신호, 즉 제1 수신 신호 FR 및 제2 수신 신호 SR로 변환한다.
도 8a 내지 도 8d에는 도 6에 도시된 다이버시티 합성기(610)의 구성 방법의 예들이 도시되어 있다. 도 8a를 참조하면, 다이버시티 합성기(610)는 상기 다중빔 안테나(602)로부터 수신되는 4개의 단말기 신호, 즉 제1 단말기 신호 FM, 제2 단말기 신호 SM, 제3 단말기 신호 TM, 및 제4 단말기 신호 HM를 수신한다. 상기 다이버시티 합성기(610)는 상기 제1 단말기 신호 FM 및 제2 단말기 신호 SM를 합성하여 제1 수신 신호 FR로 변환하고, 제3 단말기 신호 TM 및 제4 단말기 신호 HM를 합성하여 제2 수신 신호 SR로 변환한다. 도 8b를 참조하면, 다이버시티 합성기(610)는 상기 다중빔 안테나(602)로부터 수신되는 4개의 단말기 신호, 즉 제1 단말기 신호 FM, 제2 단말기 신호 SM, 제3 단말기 신호 TM, 및 제4 단말기 신호 HM를 수신한다. 상기 다이버시티 합성기(610)는 상기 제1 단말기 신호 FM 및 제3 단말기 신호 TM를 합성하여 제1 수신 신호 FR로 변환하고, 제2 단말기 신호 SM 및 제4 단말기 신호 HM를 합성하여 제2 수신 신호 SR로 변환한다.
도 8c를 참조하면, 다이버시티 합성기(610)는 상기 다중빔 안테나(602)로부터 수신되는 4개의 단말기 신호, 즉 제1 단말기 신호 FM, 제2 단말기 신호 SM, 제3 단말기 신호 TM, 및 제4 단말기 신호 HM를 수신한다. 상기 다이버시티 합성기(610)는 상기 제2 단말기 신호 SM를 제1 수신 신호 FR로 변환하고, 제3 단말기 신호 TM을 제2 수신 신호 SR로 변환한다. 도 8d를 참조하면, 다이버시티 합성기(610)는 상기 다중빔 안테나(602)로부터 수신되는 4개의 단말기 신호, 즉 제1 단말기 신호 FM, 제2 단말기 신호 SM, 제3 단말기 신호 TM, 및 제4 단말기 신호 HM를 수신한다. 상기 다이버시티 합성기(610) 상기 제2 단말기 신호 SM를 제1 수신 신호 FR로 변환하고, 제3 단말기 신호 TM 및 제4 단말기 신호 HM을 합성하여 제2 수신 신호 SR로 변환한다.
다수의 듀플렉서(612)는 상기 분배기(608) 및 다이버시티 합성기(610)의 하나를 상기 빔 제어부(604)를 통하여 다중빔 안테나(602)에 결합시킨다. 교환기(510)는 GPS 수신기 내장 단말기(502)의 위치 정보를 나타내는 단말기 위치 정보 신호 PI 및 기지국 식별 번호 BID와 함께 커버리지 제어기(512)로 전송한다.
커버리지 제어기(512)는 교환기(510)로부터 수신된 단말기 위치 정보 PI 및 기지국 식별 번호 BID를 기초로 하여 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 표시한다. 커버리지 제어기(512)는 또한 상기 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 기초로 하여 상기 안테나 제어기(606)의 제어 신호를 발생한다. 상기 커버리지 제어기(512)는 커버리지 표시부(514) 및 안테나 자동 제어부(516)를 포함한다.
상기 커버리지 표시부(514)는 상기 교환기(510)로부터 수신된 단말기 위치 정보 PI 및 기지국 식별 번호 BID를 분석하여 지도 상에 표시한다. 즉, 위치 정보를 장시간에 걸쳐 지도 상에 누적하여 표시하면 기지국 커버리지 지도를 얻을 수 있다. 상기 커버리지 표시부(514)는 또한 단말기 위치 정보 PI 및 기지국 식별 번호 BID를 실시간으로 지도 상에 표시하여 현재 기지국으로부터 서비스받고 있는 GPS 내장 단말기(502)의 지리적 분포도를 얻을 수 있다. GPS 내장 단말기(502)가 핸드 오프를 수행중 일때는 위치 정보가 두 개 이상의 기지국에 동시에 전달되므로 이를 이용하면 핸드 오프 영역 및 이때 수신되는 기지국 또는 파일롯의 수를 표시할 수 있다.안테나 자동 제어부(516)는 상기 기지국 커버리지 표시부(514)에 의해 표시된 상기 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 분석하여 핸드 오프 지역 크기, 파일롯 폴루션 지역의 파일롯 수, 및 트래픽 분산 조절용 안테나 제어 신호 HC 및 TC를 발생한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국 커버리지 제어 장치의 동작을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
GPS 수신기 내장 단말기(502)는 GPS 위성(도시안됨)으로부터 GPS 신호를 수신하여 자신의 위치 정보를 통신 중에 주기적으로 기지국(504)으로 송신한다. 기지국(504)은 GPS 수신기 내장 단말기(502)의 위치 정보를 T1 또는 E1 전송로(506)를 통해 기지국 제어기(508) 및 교환기(510)에 전송한다.
이때 상기 기지국(504)의 동작을 도 6을 참조하여 설명한다.
다중빔 안테나(602)는 4개의 빔을 생성한다. 빔 제어부(604)의 4개의 가변 감쇠기(604a)는 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 4의 빔의 크기를 각각 조절한다. 스위치(604b)는 상기 다중빔 안테나(602)의 빔의 개수를 조절하기 위하여 상기 안테나 제어기(606)에 의해 온/오프 상태로 제어되어 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호 BS를 스위칭한다. 분배기(608)는 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호 BS를 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 빔의 개수 만큼 분배한다.
다이버시티 합성기(610)는 상기 다중빔 안테나(602)로부터 수신되는 4개의 단말기 신호, 즉 제1 단말기 신호 FM, 제2 단말기 신호 SM, 제3 단말기 신호 TM, 및 제4 단말기 신호 FM를 상기 안테나 제어기(606)에 의해 발생된 상기 빔의 상태에 따른 제어 신호 SC에 응답하여 다이버시티에 필요한 2개의 수신 신호, 즉 제1 수신 신호 FR 및 제2 수신 신호 SR로 변환한다. 이때 다이버시티 방식은 서로 다른 방향을 향하는 빔을 이용하므로 빔 다이버시티 또는 각도 다이버시티라고 불린다. 상기 다이버시티 합성기의 신호 합성 방법은 다중빔 안테나의 복사 특성, 즉 각 가변 감쇠기 및 각 스위치의 제어 값 및 무선 구간의 전파 환경에 따라 여러 가지 방법이 있다. 교환기(510)는 GPS 수신기 내장 단말기(502)의 위치 정보를 나타내는 단말기 위치 정보 신호 PI 및 기지국 식별 번호 BID와 함께 커버리지 제어기(512)로 전송한다.
커버리지 제어기(512)의 커버리지 표시부(514)는 상기 교환기(510)로부터 수신된 단말기 위치 정보 PI 및 기지국 식별 번호 BID를 분석하여 지도 상에 표시한다. 즉, 위치 정보를 장시간에 걸쳐 지도 상에 누적하여 표시하면 기지국 커버리지 지도를 얻을 수 있다. 상기 커버리지 표시부(514)는 또한 단말기 위치 정보 PI 및 기지국 식별 번호 BID를 실시간으로 지도 상에 표시하여 현재 기지국으로부터 서비스받고 있는 GPS 내장 단말기(502)의 지리적 분포도를 얻을 수 있다. GPS 내장 단말기(502)가 핸드 오프를 수행중 일때는 위치 정보가 두 개 이상의 기지국에 동시에 전달되므로 이를 이용하면 핸드 오프 영역 및 이때 수신되는 기지국 또는 파일롯의 수를 표시할 수 있다. 안테나 자동 제어부(516)는 상기 기지국 커버리지 표시부(514)에 의해 표시된 상기 기지국 커버리지 지도를 분석하여 핸드 오프 지역 크기 및 파일롯 폴루션 지역의 파일롯 수 조절용 안테나 제어 신호 HC를 발생한다. 안테나 자동 제어부(516)는 상기 기지국 커버리지 표시부(514)에 의해 표시된 상기 단말기 분포도를 분석하여 트래픽 분산 조절용 안테나 제어 신호 TC를 발생한다.
상기 핸드 오프 지역 크기 및 파일롯 폴루션 지역의 파일롯 수 조절용 안테나 제어 신호 HC 및 트래픽 분산 조절용 안테나 제어 신호 TC는 공중 교환 전화망(public switched telephone network; PSTN, 518)을 통하여 안테나 제어기(606)에 전송된다.
안테나 제어기(606)는 상기 커버리지 제어기(512)의 안테나 자동 제어부(516)으로부터의 상기 핸드 오프 지역 크기 및 파일롯 폴루션 지역의 파일롯 수 조절용 안테나 제어 신호 HC 및 트래픽 분산 조절용 안테나 제어 신호 TC에 응답하여 빔 제어부 제어 신호 BC를 발생하여 상기 빔 제어부(604)의 동작을 제어한다. 안테나 제어기(606)는 상기 다중빔 안테나(602)에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 상태에 따른 제어 신호 SC를 발생한다.
도 9에는 도 5에 도시된 기지국의 다른 예가 도시되어 있다.
상기 기지국은 다중빔 안테나(902), 빔 제어부(904), 안테나 제어기(906), 4개의 고출력 증폭기(908), 4개의 대역 통과 필터(910), 다이버시티 합성기(912), 및 4개의 듀플렉서(914)를 포함한다. 다중빔 안테나(902)는 다수의 빔을 생성한다. 상기 다중빔 안테나(902)는 4개의 안테나 소자(902a) 및 다중빔 형성 회로(902b)를 포함한다. 상기 4개의 안테나 소자(902a)는 수평 방향 또는 원형으로 배열된다. 상기 다중빔 형성 회로(902b)는 상기 4개의 안테나 소자(902a)에 연결되어 4개의 빔을 생성한다. 상기 다중빔 안테나(902)는 주빔의 개수가 두 개 이상의 안테나이며, 본 발명에서는 4개의 빔을 갖는 안테나를 예를 들어 설명한다.
빔 제어부(904)는 상기 다중빔 안테나(902)에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 크기 및 개수를 조절하기 위하여 가변 입력 전력을 출력하고 기지국 송신단으로부터의 4개의 기지국 신호 BS1, BS2, BS3, 및 BS4를 스위칭한다. 상기 빔 제어부(904)는 4개의 가변 감쇠기(904a) 및 4개의 스위치(904b)를 포함한다. 상기 4개의 가변 감쇠기(904a)는 상기 다중빔 안테나(902)에 의해 생성된 상기 4의 빔의 크기를 각각 조절하기 위하여 4개의 가변 입력 전력을 출력한다. 4개의 스위치(904b)는 상기 다중빔 안테나(902)의 빔의 개수를 조절하기 위하여 상기 안테나 제어기(906)의 제어에 따라 온/오프 상태로 제어되어 기지국 송신단으로부터의 4개의 기지국 신호 BS1, BS2, BS3, 및 BS4를 스위칭한다.
안테나 제어기(906)는 상기 빔 제어부(904)의 동작을 제어하고 상기 다중빔 안테나(902)에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 상태에 따른 제어 신호 SC를 발생한다. 4개의 고출력 증폭기(908)는 상기 빔 제어부(904)로부터의 상기 4개의 가변 입력 전력을 각각 증폭한다. 4개의 대역 통과 필터(910)는 4개의 고출력 증폭기(908)의 출력을 각각 대역 통과 필터링한다. 다이버시티 합성기(912)는 상기 다중빔 안테나(902)를 통하여 수신된 4개의 단말기 신호 FM, SM, TM, 및 HM을 상기 안테나 제어기(906)에 의해 발생된 상기 빔의 상태에 따른 제어 신호 SC에 응답하여 다이버시티에 필요한 2개의 수신 신호 FR 및 SR로 변환한다. 4개의 듀플렉서(914)는 상기 4개의 고출력 증폭기(908) 및 다이버시티 합성기(912)의 하나를 다중빔 안테나(902)에 선택적으로 결합시킨다.
이상 설명에서와 같이, 단말기가 기지국과 통신 중에 주기적으로 전송하는 위치 정보를 전송로를 통해 기지국 제어기 및 교환기로 전달하고, 교환기는 위치 정보를 추출하여 커버리지 자동 제어기에 전달한다. 커버리지 자동 제어기는 이를 이용하여 기지국 커버리지 지도와 단말기 분포도를 작성함과 동시에 안테나 제어 알고리즘을 수행하여 안테나 제어 신호를 발생하여 이를 안테나 제어기에 전달하며 안테나 제어기는 다중빔 안테나 각각의 입력 전력을 제어하여 복사 패턴을 제어하므로써 핸드 오프 영역과 관련된 무선망 최적화를 보다 정밀하고 효율적으로 할수 있도록 함과 동시에 한 기지국에 집중되는 트래픽을 인접 기지국으로 분산시켜 전체 시스템 용량의 증대 효과를 얻을 수 있도록 한다.

Claims (6)

  1. 다수의 빔을 생성하는 다중빔 안테나;
    상기 다중빔 안테나에 의해 생성된 상기 다수의 빔의 크기 및 개수를 조절하기 위하여 상기 다중빔 안테나에 다수의 가변 입력 전력을 인가하고 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호를 스위칭하는 빔 제어부;
    상기 빔 제어부의 동작을 제어하고 상기 다수의 빔의 상태에 따른 제어 신호를 발생하는 안테나 제어기; 및
    단말기로부터 수신된 단말기 위치 정보 및 기지국 식별 번호를 기초로 하여 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 표시하고, 상기 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 기초로 하여 상기 안테나 제어기의 제어 신호를 발생하는 커버리지 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 커버리지 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다중빔 안테나는 수평으로 배열된 4개의 안테나 소자 및 상기 4개의 안테나 소자에 연결되어 4개의 빔을 생성하는 다중빔 형성 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 커버리지 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다중 빔 안테나는 4개의 빔을 생성하고, 상기 빔 제어부는 상기 다중빔 안테나에 의해 생성된 상기 4의 빔의 크기를 각각 조절하기 위하여 4개의 가변 입력 전력을 상기 다중빔 안테나에 인가하는 4개의 가변 감쇠기 및 상기 다중빔 안테나의 빔의 개수를 조절하기 위하여 상기 안테나 제어기의 제어에 따라 온/오프 상태로 제어되어 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호를 스위칭하는 4개의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 커버리지 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 커버리지 제어기는 상기 단말기로부터의 단말기 위치 정보 신호 및 기지국 식별 번호를 분석하여 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 표시하는 기지국 커버리지 표시부 및 상기 기지국 커버리지 표시부에 의해 표시된 상기 기지국 커버리지 지도 및 단말기 분포도를 분석하여 핸드 오프 지역 크기, 파일롯 폴루션 지역의 파일롯 수, 및 트래픽 분산 조절용 안테나 제어 신호를 발생하는 안테나 자동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 커버리지 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 기지국 송신단으로부터의 기지국 신호를 상기 다중빔 안테나에 의해 생성된 빔의 개수 만큼 분배하는 분배기;
    상기 다중빔 안테나로부터 수신되는 4개의 단말기 신호를 상기 안테나 제어기에 의해 발생된 상기 빔의 상태에 따른 제어 신호에 응답하여 다이버시티에 필요한 2개의 수신 신호로 변환하는 다이버시티 합성기; 및
    상기 분배기 및 다이버시티 합성기의 하나를 상기 다중빔 안테나에 선택적으로 결합시키는 4개의 듀플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 커버리지 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 빔 제어부로부터의 상기 다수의 가변 입력 전력을 각각 증폭하는 4개의 고출력 증폭기;
    상기 4개의 고출력 증폭기의 출력을 각각 대역 통과 필터링하는 4개의 대역 통과 필터;
    상기 다중빔 안테나로부터 수신되는 4개의 단말기 신호를 상기 안테나 제어기에 의해 발생된 상기 빔의 상태에 따른 제어 신호에 응답하여 다이버시티에 필요한 2개의 수신 신호로 변환하는 다이버시티 합성기; 및
    상기 4개의 고출력 증폭기 및 다이버시티 합성기의 하나를 상기 다중빔 안테나에 선택적으로 결합시키는 4개의 듀플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 커버리지 제어장치.
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