KR20010011138A - 무선통신시스템에서의 안테나 각도 자동 조절 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선통신시스템에서의 안테나 각도 자동 조절 방법 및 그를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 무선통신시스템에서 수평/수직 모터를 이용하여 마이크로파/밀리미터파 통신에서 사용되는 수신각이 좁은 안테나 각도가 최대의 수신전력을 수신할 수 있도록 안테나의 각도를 정확하게 자동으로 조절하기 위한 안테나 각도 자동 조절 방법 및 그를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 안테나의 방향 각도를 자동으로 조절하기 위하여, 안테나에 안테나를 수평/수직 방향에 대해 독립적으로 동작시킬 수 있는 각도 조절 수단을 구비하는 제 1 단계; 안테나의 상태를 검사하여 탐색하려는 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 결정하고, 안테나에 수신되는 수신전력과 결정된 좌표 범위내에서 좌표 각도 간격에 따라 안테나의 위치 좌표를 탐색하여 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표를 추적하는 제 2 단계; 및 각도 조절 수단을 이용하여 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표로 안테나의 중심점을 이동시키는 제 3 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선통신시스템 등에 이용됨.

Description

무선통신시스템에서의 안테나 각도 자동 조절 방법{METHOD FOR CONTROLING ANTENNA ANGLE IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선통신시스템에서의 안테나 각도 조절 방법 및 그를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것으로, 특히 수평/수직 모터를 이용하여 마이크로파/밀리미터파 통신에서 사용되는 수신각이 좁은 안테나 각도가 최대의 수신전력을 수신할 수 있도록 안테나의 각도를 자동으로 정확하게 조절할 수 있도록 한 안테나 각도 자동 조절 방법 및 그를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
본 발명에 사용되는 용어를 정의하면 다음과 같다.
마이크로 웨이브(Micro Wave)는 주파수 범위가 3GHz에서 30GHz 까지의 전파로 파장의 길이가 1cm에서 1mm 범위의 값을 갖는다.
밀리미터 웨이브(MM : Milimeter Wave)는 주파수 범위가 30GHz에서 300GHz 까지의 전파로 파장의 길이가 1mm에서 0.1mm 범위의 값을 가진다.
파라볼라 안테나(Parabolic Antenna)는 마이크로 웨이브 및 밀리미터 웨이브의 링크에 주로 사용되는 안테나로 수직, 수평 빔폭이 2~3도 미만이 된다.
무선 마이크로/밀리미터 안테나 링크는 미세한 안테나 조정이 요구되는데, 종래에는 망원경을 통해 육안으로 안테나의 각도를 조정함으로써 많은 시간이 소요되었을 뿐만아니라 정밀도에도 한계가 있었다. 즉, 마이크로파/밀리미터파의 전파특성상 안테나는 빔폭 2~3도 미만의 수평/수직 특성을 갖는데, 이로 인해 송수신 안테나간에 정확한 안테나 각도를 맞추는 것이 용이하지 않았다. 이를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.
종래의 송수신 안테나 각도 조절 방법은 안테나 옆에 동일 방향으로 부착된 망원경을 이용하여 육안으로 대강의 각도를 맞추고, 수신측 계측기의 수신값들을 모니터링하면서 안테나 각도를 조절하였다.
그러나, 이러한 종래의 방법은 근거리에서는 사용가능하나, 거리가 멀어질수록(예를 들면, 2~3km 이상) 안테나 각도의 미세한 이동에도 포커스가 맞지 않았다. 또한, 주변의 반사체에 의한 다중경로에 의해 최적의 수신방향이 두 안테나간 가시선(LOS : Line Of Sight) 방향과 일치하지 않은 경우도 빈번하였다. 이처럼 육안(또는 망원경)을 이용하여 안테나 각도를 조정할 경우에는 이러한 경로를 예측하기가 매우 힘들었다.
한편, 최근 밀리미터/마이크로 웨이브 기술의 발달로 인해 기존의 전송망 뿐만아니라 광대역 가입자선로(B-WLL) 등 일반 가입자와의 직접적인 링크 구성에도 이러한 기술이 널리 사용되게 되었다. 이에 따라, 기지국으로부터 전송되는 신호를 가입자단에서는 이득이 높은 파라볼라 안테나를 사용하여 수신하였다.
그러나, 이러한 파라볼라 안테나는 빔폭이 2~3도 미만으로 안테나단에서의 미세한 조정이 수 km 떨어진 지점의 포커스(Focus)에서는 수 십미터의 편이를 나타낼 뿐만아니라, 정적인 반사물질에 의해 직진파 진행 방향 이외의 각도에서 도래하는 파가 보다 우수한 링크를 가질 수 있으나 육안으로는 다양한 각도에 대한 실험이 불가능하였다.
따라서, 마이크로파/밀리미터파 대역에서 최대의 수신전력을 수신할 수 있도록, 요구되는 오차범위내에서 자동으로 최적의 안테나 각도를 찾아낼 수 있는 방안이 필수적으로 요구된다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 무선통신시스템에서 수평/수직 모터를 이용하여 마이크로파/밀리미터파 통신에서 사용되는 수신각이 좁은 안테나 각도가 최대의 수신전력을 수신할 수 있도록 안테나의 각도를 정확하게 자동으로 조절하기 위한 안테나 각도 자동 조절 방법 및 그를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 안테나 각도 조정시스템의 구성 예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 안테나 각도 자동 조절 방법중 단계별 수신전력값 탐색 과정에 대한 일실시예 설명도.
도 3 은 본 발명에 따른 안테나 각도 자동 조절 방법에 대한 일실시예 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 안테나 12 : 수평방향 모터
13 : 수직방향 모터 14 : 수신전력 측정기
15 : 단말기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선통신시스템에서 안테나의 각도를 조절 방법에 있어서, 상기 안테나의 방향 각도를 자동으로 조절하기 위하여, 상기 안테나에 상기 안테나를 수평/수직 방향에 대해 독립적으로 동작시킬 수 있는 각도 조절 수단을 구비하는 제 1 단계; 상기 안테나의 상태를 검사하여 탐색하려는 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 결정하고, 상기 안테나에 수신되는 수신전력과 상기 결정된 좌표 범위내에서 좌표 각도 간격에 따라 상기 안테나의 위치 좌표를 탐색하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표를 추적하는 제 2 단계; 및 상기 각도 조절 수단을 이용하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표로 상기 안테나의 중심점을 이동시키는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 프로세서를 구비한 무선통신시스템에, 상기 안테나의 방향 각도를 자동으로 조절하기 위하여, 상기 안테나에 상기 안테나를 수평/수직 방향에 대해 독립적으로 동작시킬 수 있는 각도 조절 수단을 구비하는 제1 기능; 상기 안테나의 상태를 검사하여 탐색하려는 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 결정하고, 상기 안테나에 수신되는 수신전력과 상기 결정된 좌표 범위내에서 좌표 각도 간격에 따라 상기 안테나의 위치 좌표를 탐색하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표를 추적하는 제2 기능; 및 상기 각도 조절 수단을 이용하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표로 상기 안테나의 중심점을 이동시키는 제3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명은 마이크로파/밀리미터파 대역에서 안테나 각도가 최대의 수신전력을 수신할 수 있도록 하기 위해, 수신단(또는 송신단) 수평/수직 방향에 독립적으로 동작하는 정밀한 수평/수직 방향의 모터를 장착한 로테이터를 제작하고, 이러한 수평/수직 방향의 모터와 수신전력 측정기를 통하여 가능한 링크 방향에 대해 스캐닝을 하고 각 각도에서 측정된 데이터를 분석함으로써, 요구되는 오차범위내에서 최적의 안테나 각도를 자동으로 찾아낼 수 있다.
따라서, 본 발명은 수량화된 각도 단위로 스캐닝하여 단계적으로 최대의 수신전력을 탐색함으로써, 요구되는 정밀도의 안테나 각도를 신속히 찾을 수 있다. 즉, 수치화된 안테나 각도를 조절하여 수신전력을 기록하고, 최대의 수신전력을 나타내는 각도 주변을 다시 정밀히 검사하므로 단계적으로 정확도를 높혀가면서 최적의 수신 안테나 각도를 찾을 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 안테나 각도 조정시스템의 구성 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 안테나 각도 조정시스템은 안테나(수신기 또는 송신기)(11)에 수평/수직 방향으로 독립적으로 동작하는 수평/수직 방향 조절 모터(12,13)를 이용하여 안테나(11)를 고정시킨다.
이와 같이, 안테나 각도 조정시스템은 파라볼라 안테나(11)에 수평방향, 수직방향으로 동작하는 수평방향 조절 모터(12) 및 수직방향 조절 모터(13)가 각각 달려 있다. 여기서, 각 안테나 각도(x,y)에 대해 수신되는 신호(즉, 수신전력)는 수신전력 측정기(14)를 통해 위치 좌표와 함께 단말기(15)에 저장된다. 이때, 단말기(15)는 수평방향 조절 모터(12) 및 수직방향 조절 모터(13)를 제어하여 범위내의 방향에서 순차적으로 스캔하여 수신전력값을 기록한다.
도 2 는 본 발명에 따른 안테나 각도 자동 조절 방법중 단계별 수신전력값 탐색 과정에 대한 일실시예 설명도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 각도 자동 조절 방법중 단계별 수신전력값 탐색 과정은, 우선 송신 안테나쪽(x_0,y_0)으로 향하게 하고 장치를 동작시키면 초기 각도(x_0,y_0)로부터 초기 증분(Inc_0)의 간격으로 움직여 가며 수신전력을 위치 좌표와 함께 저장한다. 이때, 스캔되는 x축의 범위는 "x_0-Rx_0"에서 "x_0+Rx_0"이 되고, y축은 "y_0-Ry_0"에서 "y_0+Ry_0"이 된다.
이후, 저장된 데이터로부터 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표(x_1,y_1)를 취득하여 안테나의 방향을 이동시킨다.
다음으로, 새로운 초기값(x_1,y_1)에서 보다 정밀한 스캔 간격(Inc_1)을 이용하여 범위내를 스캔하여 위치 좌표와 수신전력을 다시 기록한다. 이후에, 2차 스캐닝을 통해 얻은 데이터중 최대 수신전력을 갖는 위치 좌표(x_2,y_2)의 각도로 안테나의 각도를 조절하여 원하는 정밀도에 이를 때까지 계속 스캐닝 단계(N)를 진행한다.
마지막으로, 각 단계에서 최고 수신 전력값을 얻는 지점의 위치 좌표를 추적하여 나가면 원하는 오차 범위내에서 최고 수신전력을 나타내는 안테나의 위치 좌표(x_N,y_N)를 얻을 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 안테나 각도 자동 조절 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 안테나 각도 자동 조절 방법은, 먼저 수신기(즉, 안테나(11))의 상태를 체크하고 각 단계에서 탐색하려는 좌표 범위(예를 들면, x축은 x_0-Rx_0에서 x_0+Rx_0, y축은 y_0-Ry_0에서 y_0+Ry_0)와 좌표 각도 간격(Inc)을 결정한다(301).
이후, 정해진 범위와 간격을 이용하여 모든 범위내의 좌표를 스캔하여 위치 좌표와 안테나(11)를 통해 전달된 수신전력을 기록한다(302).
다음으로, 전 단계에서 저장된 데이터를 검색하여 최대 수신전력을 갖는 지점의 위치 좌표로 안테나(11)의 중심점을 이동시킨다(303). 즉, 최대 수신전력을 갖는 위치 좌표로 안테나(11)의 각도를 조절한다.
원하는 정밀도의 각도를 얻기 위해, 상기의 과정(301 내지 303)을 반복(즉, 다단계 탐색) 수행한다.
마지막으로, 최종단계에서 결정된 위치 좌표로 안테나(11)의 각도를 조정하고 각도 조절장치(수평방향 조절모터(12), 수직방향 조절모터(13))를 고정시킨다(304).
상기한 바와 같은 본 발명은, 현장에서 안테나 방향 각도의 조절시 자동으로 최적의 각도를 신속히 찾아낼 수 있으므로 인력과 비용측면에서 생산성과 효율을 향상시킬 수 있고, 시험 및 연구단계에서 소수의 인원으로 실험장치를 신속히 구축할 수 있으며, 실제 가입자내 안테나 설치시 빠른 시간에 최적설치가 가능하므로 서비스 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
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 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 수량화된 각도 단위로 스캐닝하여 단계적으로 최대의 수신전력을 탐색함으로써, 자동으로 최적의 안테나 각도를 신속히 찾을 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 무선통신시스템에서 안테나의 각도를 조절 방법에 있어서,
    상기 안테나의 방향 각도를 자동으로 조절하기 위하여, 상기 안테나에 상기 안테나를 수평/수직 방향에 대해 독립적으로 동작시킬 수 있는 각도 조절 수단을 구비하는 제 1 단계;
    상기 안테나의 상태를 검사하여 탐색하려는 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 결정하고, 상기 안테나에 수신되는 수신전력과 상기 결정된 좌표 범위내에서 좌표 각도 간격에 따라 상기 안테나의 위치 좌표를 탐색하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표를 추적하는 제 2 단계; 및
    상기 각도 조절 수단을 이용하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표로 상기 안테나의 중심점을 이동시키는 제 3 단계
    를 포함하여 이루어진 무선통신시스템에서의 안테나 각도 자동 조절 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 안테나의 최적의 방향 각도를 얻기 위해, 상기 안테나의 상태를 검사하여 탐색하려는 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 결정하고, 상기 안테나에 수신되는 수신전력과 상기 결정된 좌표 범위내에서 좌표 각도 간격에 따라 상기 안테나의 위치 좌표를 탐색하되, 다단계 탐색을 통해 각 단계에서 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표를 추적하는 것을 특징으로 하는 무선통신시스템에서의 안테나 각도 자동 조절 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 안테나의 상태를 점검하는 제 4 단계;
    탐색하려는 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 결정하는 제 5 단계;
    상기 결정된 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 이용하여 모든 좌표 범위내의 좌표를 스캔하여 위치 좌표와 상기 안테나를 통해 전달된 상기 수신전력을 기록하는 제 6 단계; 및
    상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표를 구하는 제 7 단계
    를 포함하여 이루어진 무선통신시스템에서의 안테나 각도 자동 조절 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 안테나는,
    마이크로파/밀리미터파 통신에서 사용되는 수신각이 좁은 안테나인 것을 특징으로 하는 무선통신시스템에서의 안테나 각도 자동 조절 방법.
  5. 프로세서를 구비한 무선통신시스템에,
    상기 안테나의 방향 각도를 자동으로 조절하기 위하여, 상기 안테나에 상기 안테나를 수평/수직 방향에 대해 독립적으로 동작시킬 수 있는 각도 조절 수단을 구비하는 제1 기능;
    상기 안테나의 상태를 검사하여 탐색하려는 좌표 범위와 좌표 각도 간격을 결정하고, 상기 안테나에 수신되는 수신전력과 상기 결정된 좌표 범위내에서 좌표 각도 간격에 따라 상기 안테나의 위치 좌표를 탐색하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표를 추적하는 제2 기능; 및
    상기 각도 조절 수단을 이용하여 상기 수신전력이 최대가 되는 위치 좌표로 상기 안테나의 중심점을 이동시키는 제3 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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