KR20020041554A - 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색및 빔형성 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 안테나(smart antenna)를 적용한 이동통신 시스템(특히 IMT-2000 시스템, IS-2000 시스템)에서 초기 이동국 탐색시 선형 파워 증폭기의 파워를 조절하여 최적의 빔을 형성토록 한 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 시스템이 초기화되면 복수개의 배열 안테나중 하나의 배열 안테나에만 가중치를 부여해주고, 상기 부여된 가중치에 따라 전 방향(모든 방향)으로 빔을 형성하여 이동국의 위치를 탐색한다. 또한 상기 탐색 결과 이동국의 위치가 탐색되면 그 탐색된 이동국의 위치에 따라 복수개의 선형 파워 증폭기의 파워 양을 가변하여 빔을 형성시켜 스마트 안테나 시스템을 적용한 이동통신 기지국의 전력을 절감한다.

Description

스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법{Method for forming beam and MS searching in a mobile communication BTS using smart antenna}

본 발명은 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법에 관한 것으로, 특히 스마트 안테나(smart antenna)를 적용한 이동통신 시스템(특히 IMT-2000 시스템, IS-2000 시스템)에서 초기 이동국 탐색시 선형 파워 증폭기의 파워를 조절하여 최적의 빔을 형성토록 한 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 CDMA 방식 통신 시스템에서는 기지국 용량 증가를 위해서 섹터(알파 섹터, 베타 섹터, 감마 섹터) 안테나를 사용하고 있다. 그러나 이러한 섹터 안테나의 사용으로도 급격히 증가하는 이동국을 충분히 커버할 수 없었다.

따라서 현재 연구, 개발중인 차세대 이동통신 시스템에서는 보다 많은 용량의 이동국 접속 요구를 만족시켜주기 위해서 스마트 안테나를 적용하였다.

여기서 스마트 안테나는 배열 안테나로 구성되며, 적응 디지털 필터의 일종인 빔형성 알고리즘으로 운용된다. 즉, 스마트 안테나 시스템은 원하는 이동국의 방향으로 가장 큰 이득을 갖는 빔(main Lobe : 주빔)을 형성하고, 다른 이동국의방향으로는 상대적으로 적은 이득의 빔을 형성하여 간섭의 영향을 줄이는 방법이다.

첨부한 도면 도 1은 일반적인 IMT-2000 시스템용 순방향 스마트 안테나 시스템의 개략 구성도로서, 이는 4개의 배열 안테나를 적용한 경우이다.

여기서, 참조부호 101 ~ 104는 4개의 배열 안테나, 200은 가중치를 생성 및 부여해주는 가중치 생성부, 300은 송신신호를 분배하는 송신신호 분배기, 401 ~ 404는 승산기를 각각 나타낸다.

이와 같이 구성되는 일반적인 IMT-2000 시스템용 순방향 스마트 안테나 시스템은, 송신신호 분배기(300)에서 송신 신호를 4개로 분배하고, 가중치 생성부(200)에서는 빔 패턴 형성을 위한 각 배열 안테나의 가중치를 생성 및 부여한다.

다음으로, 각 배열 안테나와 일대일로 매칭되는 승산기(401 ~ 404)는 상기 송신신호 분배기(300)에서 4개로 분배된 송신신호와 상기 가중치 생성부(200)에서 생성된 가중치(w)를 각각 승산하여 빔 패턴을 형성하고, 그 형성된 빔 패턴을 각 배열 안테나(101 ~ 104)를 통해 방사하여 빔을 형성하게 된다.

여기서 종래에는 초기 상태에서 이동국 탐색을 위하여 가중치(w)를 부여하게 되는 데, 이 때 동일 레벨의 가중치를 부여하여 빔의 형성이 0°방향 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 정 중앙으로 빔을 형성하여 이동국을 탐색하게 된다.

도 2는 종래 선형 파워 증폭기를 사용한 순방향 스마트 안테나 시스템의 개략적인 구성도이다.

여기서 참조부호 101 ~ 104는 제1 내지 제4 배열 안테나를 나타내고, 참조부호 501 ~ 504는 상기 제1 내지 제4 배열 안테나(101 ~ 104)와 일대일로 매칭되는 제1 내지 제4 선형 파워 증폭기를 나타내고, 참조부호 601 ~ 604는 상기 제1 내지 제4 선형 파워 증폭기(501 ~ 504)와 일대일로 매칭되는 제1 내지 제4 주파수 상향 변환기를 나타내고, 참조부호 701 ~ 704는 상기 제1 내지 제4 주파수 상향 변환기(601 ~ 604)와 일대일로 매칭되는 제1 내지 제4 디지털/아날로그 변환기를 나타낸다.

이와 같이 구성된 종래 선형 파워 증폭기를 사용한 순방향 스마트 안테나 시스템은, 4개로 분배된 송신 신호는 제1 내지 제4 디지털/아날로그 변환기(701 ~ 704)에서 각각 아날로그 송신신호로 변환되고, 제1 내지 제4 주파수 상향 변환기(601 ~ 604)에서 각각 업 컨버팅되어 고주파수로 변환된다.

이후 제1 내지 제4 선형 파워 증폭기(501 ~ 504)에서 각각 전력 증폭된 후 제1 내지 제4 배열 안테나(101 ~104)를 통해 빔으로 송출된다.

여기서 제1 내지 제4 선형 파워 증폭기(501 ~ 504)는 초기 이동국 탐색시 모두 파워의 양이 최대가 되어 정 중앙으로 빔을 형성토록 한다.

그러나 이러한 종래의 순방향 스마트 안테나 시스템은, 초기 상태에서 이동국의 위치를 탐색하는 경우 가중치를 동일 레벨로 부여하게 되므로 전 방향(모든 방향)으로 빔 생성이 불가능하다는 단점이 있었으며, 딸서 초기 상태에서 이동국의 위치 파악에도 정확성이 결여되는 단점이 있었다.

또한 초기 이동국 탐색시 선형 파워 증폭기의 파워 양도 모두 최대가 되므로, 기지국의 전력 소모가 커지고, 또한 불필요한 전력이 낭비되는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 기존의 순방향 스마트 안테나 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은 스마트 안테나(smart antenna)를 적용한 이동통신 시스템(특히 IMT-2000 시스템, IS-2000 시스템)에서 초기 이동국 탐색시 선형 파워 증폭기의 파워를 조절하여 최적의 빔을 형성토록 한 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

복수개의 배열 안테나를 적용한 이동통신 기지국에 있어서,

시스템이 초기화되면 상기 복수개의 배열 안테나중 하나의 배열 안테나에만 가중치를 부여해주는 단계와;

상기 부여된 가중치에 따라 전 방향(모든 방향)으로 빔을 형성하여 이동국의 위치를 탐색하는 단계와;

상기 탐색 결과 이동국의 위치가 탐색되면 그 탐색된 이동국의 위치에 따라 복수개의 선형 파워증폭기의 파워 양을 가변하여 빔을 형성시키는 단계로 이루어진다.

도 1은 일반적인 IMT-2000용 순방향 스마트 안테나 시스템의 개념을 설명하기 위한 개념도이고,

도 2는 종래 선형 파워 증폭기를 사용한 순방향 스마트 안테나 시스템의 개략적인 구성도이고,

도 3은 종래 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 초기 이동국 탐색을 위한 빔 패턴을 설명하기 위한 설명도이고,

도 4는 본 발명에서 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 초기 이동국 탐색을 위한 빔 패턴을 설명하기 위한 설명도이고,

도 5는 본 발명에 의한 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법을 보인 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 ~ 104 ..... 제1 내지 제4 배열 안테나

401 ~ 404 ..... 제1 내지 제4 승산기

501 ~ 504 ..... 제1 내지 제4 선형 파워 증폭기

601 ~ 604 ..... 제1 내지 제4 주파수 상향 변환기

701 ~ 704 ..... 제1 내지 제4 디지털/아날로그 변환기

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 도 1과 같은 일반적인 IMT-2000용 순방향 스마트 안테나 시스템에서, 기존과 같이 초기 상태에서 동일 레벨의 가중치를 주는 것이 아니고, 4개의 배열 안테나(101 ~ 104)중 하나의 배열 안테나(예를 들어, 101)에만 가중치를 부여(w(1))하고, 나머지 배열 안테나(102 ~ 104)는 가중치를 부여하지 않는다(w(0), w(0), w(0)).

이렇게 함으로써, 도 4와 같이 초기 상태에서 전 방향(모든 방향)으로 빔을 형성하여 이동국을 정확히 탐색한다.

또한 본 발명은 도 2와 같이 선형 파워 증폭기를 사용하는 경우, 이동국의 위치가 탐색되면 그 탐색된 이동국의 위치에 따라 복수개의 선형 파워 증폭기의 파워 양을 달리한다. 예를 들어, 제1 선형 파워 증폭기(501)는 20W, 제1 선형 파워 증폭기(502)는 5W, 제3 선형 파워 증폭기(503)는 5W, 제4 선형 파워 증폭기(504)는 5W등으로 설정한다.

이렇게 함으로써 기지국 전력 소모를 저감하고, 또한 불필요한 전력 낭비를 방지한다.

첨부한 도면 도 5는 상기와 같은 본 발명의 개념을 달성하기 위한 바람직한 실시 예를 보인 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 시스템이 초기화되면 복수개의 배열 안테나중 하나의 배열 안테나에만 가중치를 부여해주는 단계(S101 ~ S102)와; 상기 부여된 가중치에 따라 전 방향(모든 방향)으로 빔을 형성하여 이동국의 위치를 탐색하는 단계(S103)(S104)와; 상기 탐색 결과 이동국의 위치가 탐색되면 그 탐색된 이동국의 위치에 따라 복수개의 선형 파워증폭기의 파워 양을 가변하여 빔을 형성시키는 단계(S105 ~ S106)로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법은, 먼저 단계 S101에서 시스템(이동통신 기지국)이 초기화되면, 단계 S102에서 복수개의 배열 안테나(101 ~ 104)중 하나의 배열 안테나(예를 들어, 101)만 가중치를 부여(w(1))해주고, 나머지 배열 안테나(102 ~ 104)는 가중치를 부여하지 않는다(모두 w(0)상태).

이렇게 함으로써 배열 안테나에서 송출되는 빔의 형상은 전 방향(모든 방향) 빔이 되며, 도 4는 이러한 초기 상태 이동국 탐색을 위한 빔 형상을 보인 것이다.

단계 S103에서는 상기와 같이 전 방향으로 형성한 빔에 의거 이동국의 위치를 탐색한다.

이후 단계 S104에서는 이동국의 위치가 탐색되는지를 체크하고, 그 결과 이동국의 위치가 탐색되면, 단계 S105에서 탐색된 이동국의 위치에 따라 도 2의 제1 내지 제4 선형 파워 증폭기(501 ~ 504)의 파워 양을 달리하여 빔 패턴을 생성한다. 즉, 제1 선형 파워 증폭기(501)만 파워 양을 20W로 설정하고, 나머지 선형 파워 증폭기(502 ~ 504)의 파워 양은 5W로 설정한다.

이후 각 배열 안테나를 통해 이동국으로 빔을 투사하게 된다.

이상에서 상술한 본 발명 "스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법"에 따르면, 초기 상태에서 이동국의 위치 탐색시 복수개의 배열 안테나중 하나의 배열 안테나에만 가중치를 부여하여 전 방향(모든 방향)으로 빔을 형성시킴으로써, 이동국 탐색에 정확성을 기할 수 있는 이점이 있다.

또한 각 배열 안테나에 연결되는 선형 파워 증폭기의 파워 양을 탐색된 이동국의 위치에 따라 달리 함으로써, 기지국의 전력을 절감할 수 있는 이점도 있다.

Claims (1)

1. 복수개의 배열 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 초기 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법에 있어서,

   시스템이 초기화되면 상기 복수개의 배열 안테나중 하나의 배열 안테나에만 가중치를 부여해주는 단계와;

   상기 부여된 가중치에 따라 전 방향(모든 방향)으로 빔을 형성하여 이동국의 위치를 탐색하는 단계와;

   상기 탐색 결과 이동국의 위치가 탐색되면 그 탐색된 이동국의 위치에 따라 복수개의 선형 파워증폭기의 파워 양을 가변하여 빔을 형성시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 스마트 안테나를 적용한 이동통신 기지국에서 이동국 탐색 및 빔형성 제어방법.