KR20040008750A - 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량증대 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량증대 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 순방향 또는 역방향 링크시 각 섹터의 RSSI를 통해 얻은 각 섹터의 사용자 분포를 고려하여 각 섹터의 변동 빔에 해당하는 패스를 사용자 분포가 높은 섹터에서 낮은 섹터로 스위칭하며, 2 패스의 RF 신호를 m 패스의 빔 신호로 변환하거나 m 패스의 빔 신호를 2 패스의 RF 신호로 변환하는 적응 섹터기(100); 기지국의 각 섹터를 고정 빔(y) 및 변동 빔(z)으로 이루어진 멀티 빔으로 형성하고, 순방향 링크시 빔 신호를 안테나 신호로 변환하는 한편, 역방향 링크시 안테나 신호를 빔 신호로 변환하는 아날로그 빔 형성기(200); 아날로그 빔 형성기(200)의 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받아 전력 증폭하여 출력하는 전력 증폭기(300); 및 순방향 또는 역방향 링크시 안테나 신호의 노이즈 제어 및 필터링 기능을 수행하여 다중 어레이 안테나(500)를 통해 송/수신하는 프론트 엔드 유닛(400)으로 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 적응 섹터 기술을 통해 기지국 셀내 사용자의 분포에 따른 섹터간의 트래픽 양의 불균형을 개선하여 셀의 용량을 증대시키는 뛰어난 효과가 있다.

Description

이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법{DEVICE FOR INCREASING CELL CAPACITY USING ADAPTIVE SECTORIZATION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 이동통신 기지국에서의 셀(Cell) 용량 증대 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적응 섹터 기술(Adaptive Sectorization)을 이동통신 기지국에 적용하여 셀내 사용자의 분포에 따른 섹터(Sector)간의 트래픽(Traffic) 양의 불균형을 개선하여 셀의 용량을 증대시키는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 기지국 시스템에 적용되어 셀 용량을 증대시키는 기술은 스마트 안테나(Smart Antenna) 기술 및 적응 섹터 기술(AdaptiveSectorization)이 개발되어 있었다. 이 때, 상기 스마트 안테나 기술이 적응 섹터 기술에 비해 성능이 비교적 월등하다.
그러나 상술한 스마트 안테나 기술을 기지국에 적용하기 위해서는 적응 빔 형성기를 적용하기 위해 모뎀과 트랜시버를 재설계해야 되고, 늘어난 안테나 경로 신호에 대하여 트랜시버의 증설이 필수적이었다. 또한, 상기 스마트 안테나 기술은 기지국 용량 증대에 필요한 핵심적인 기능 외에 다이버시티(Diversity) 기능, 스티어링(Steering) 기능, 틸팅(Tilting) 기능, 송/수신 전력 조절에 의한 셀 형상의 변경 기능 등의 여러 부가 기능들을 추가해야 되므로 기지국의 구조가 매우 복잡해 지고 그 설계와 구현에 있어서도 상당한 어려움을 겪게 되며, 이로 인해 기지국 운용상의 어려움을 야기시키는 문제점이 있었다.
따라서, 이동 통신 분야에서는 비록 스마트 안테나 기술이 적응 섹터 기술에 비해 성능이 비교적 월등하다 하더라도 구현상의 어려움으로 인해 기지국에 적용하여 사용하지 않는다.
이 때, 적응 섹터 기술에 대하여 설명하면, 상기 적응 섹터 기술이란 다중 어레이 안테나를 사용하여 섹터의 크기를 환경에 따라 적응적으로 제어하는 기술로써, CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), WLL(Wireless Local Loop) 방식의 셀룰러(Cellular) 이동통신 기지국에 적용 가능하다.
상술한 적응 섹터 기술의 용량 증대 효과를 보다 구체적으로 예를 들어 설명하면, 한 섹터의 전체 용량이 N이라고 가정했을 때 3 섹터로 구성된 셀의 용량은3N이 된다. 그러나 셀 내에서 사용자들의 분포가 불균일하여 특정 섹터에 2N의 사용자가 집중되어 있고 나머지 두 섹터에 N의 사용자가 퍼져 있다면, 비록 셀 전체 용량이 3N이지만 한 섹터의 용량은 N밖에 될 수 없으므로 셀의 용량은 2N이 된다. 이 경우 적응 섹터 기술을 이용하여 2N이 집중되어 있는 섹터의 크기를 줄여서 N으로 만들어 주면서 다른 두 섹터에 할당되는 용량을 2N으로 만들어 준다면, 이 셀은 사용자의 분포가 변하지 않았지만 섹터 크기의 조절로 인해 3N의 용량을 갖게 되어 원래 셀의 최대 용량으로 서비스가 가능하게 된다. 하지만, 상술한 적응 섹터 기술을 이동통신 시스템에 적용하기 위해서는 내부 구성 요소들의 변형 및 구조 변경이 필요하므로 기술적인 곤란성에 의해 사용하기가 어려웠다.
한편, 종래 이동통신 3섹터 기지국은 도 1에 도시된 바와 같이, RF(Radio Frequency; 이하 RF라 칭함.) 제어기(11)를 구비하고 있으며 제어국과의 데이터 송/수신을 통해 데이터의 D/A 변환(Digital/Analog Converting) 기능, 업/다운 변환 기능 및 변/복조 기능 등과 같은 데이터 송/수신 기능을 수행하는 트랜시버(Tranceiver)(10), 상기 트랜시버(10)로부터 RF 신호를 입력받아 증폭하는 전력 증폭기(20), RF 신호의 송/수신시 잡음 제거 기능 등을 수행하는 프론트 엔드 유닛(FEU : Front End Unit)(30), 및 각 섹터당 2개씩 설치된 다이버시티 안테나(40)로 구성되어 있었으며, 도 2에 도시된 바와 같이 고정된 3섹터 셀 구조였다.
하지만, 상술한 종래 고정된 3섹터 기지국은 셀내 사용자의 분포에 따라 섹터간의 트래픽 양이 불균형을 이룰 경우 셀 용량이 줄어들어 통화 품질이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 적응 섹터 기술을 통해 기지국 셀내 사용자의 분포에 따른 섹터간의 트래픽 양의 불균형을 개선하여 셀의 용량을 증대시키기 위한 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
또다른 목적으로는 적응 섹터 기술을 기지국에 적용할 때 아날로그 빔 형성기를 이용하므로 내부 구성 요소들의 변형 없이 적용 가능하여 하드웨어(Hardware) 비용을 절감할 뿐만 아니라, 아날로그 빔(beam) 형성기를 전력 증폭기 전에 사용하므로 위상 오차를 줄일 수 있는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치는, RF 제어기를 구비하여 데이터의 송/수신과 관련된 다양한 기능을 수행하는 트랜시버를 구비한 이동통신 기지국 시스템에 있어서,
상기 RF 제어기의 RSSI를 통해 각 섹터의 사용자 분포를 확인하고, 순방향링크시 상기 트랜시버로부터 각 섹터당 2 패스의 RF 신호를 각각 입력받으면 각 섹터의 사용자 분포를 고려하여 각 섹터의 변동 빔에 해당하는 패스를 사용자 분포가 높은 섹터에서 낮은 섹터로 스위칭한 후 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 생성하여 출력하는 한편, 역방향 링크시 y개의 고정 빔의 패스가 포함된 m 패스의 빔 신호를 각 섹터별로 입력받으면 이를 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버로 출력하는 적응 섹터기;
순방향 링크시 상기 적응 섹터기로부터 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 입력받으면 각 섹터당 고정 빔(y) 및 변동 빔(z)으로 이루어진 멀티 빔을 형성하기 위해 각 m 패스의 빔 신호를 n 패스의 안테나 신호로 각각 변환한 후 출력하는 한편, 역방향 링크시 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이를 m 패스의 빔 신호로 각각 변환하여 상기 적응 섹터기로 출력하는 아날로그 빔 형성기;
상기 아날로그 빔 형성기의 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받아 전력 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 및
순방향 링크시 상기 전력 증폭기로부터 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이를 ℓ개의 안테나를 통해 전송하는 한편, 역방향 링크시 상기 ℓ개의 안테나로부터 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이의 노이즈 제거 및 필터링을 수행한 후 각 섹터당 n개의 패스를 통해 상기 아날로그 빔 형성기로 출력하는 프론트 엔드 유닛으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법은, 적응 섹터기의 적응 섹터 처리기가 현 기지국이 2섹터 기지국이고 각 섹터당 4개의 고정 빔과 2개의 변동 빔으로 할당되어 있음을 인식하는 제 101 단계;
상기 적응 섹터 처리기가 상기 RF 제어기로부터 각 섹터의 RSSI를 입력받아 알파 섹터가 베타 섹터보다 사용자 분포가 높음을 인식하고, 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값을 계산하는 제 102 단계;
상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파 섹터의 RSSI가 이미 정해진 제 1 임계값보다 크고, 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 이미 정해진 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 제 103 단계;
상기 제 103 단계에서 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크지 않거나 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크지 않으면 종료하는 한편, 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크고 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면, 상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파, 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단하는 제 104 단계;
상기 제 104 단계에서 상기 알파, 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있으면, 상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단하는 제 105 단계; 및
상기 제 105 단계에서 상기 알파 섹터 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있지 않으면, 상기 적응 섹터 처리기가 알파 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔 중 하나를 베타 섹터로 할당하는 제 106 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 고정된 3섹터 기지국의 구조를 나타낸 기능 블록도,
도 2는 종래 고정된 3섹터 셀의 형상을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 3섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 구성을 나타낸 기능 블록도,
도 4는 도 3에 따른 이동통신 3섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치에서 송신 빔 섹터 할당기의 내부 구성을 나타낸 기능 블록도,
도 5는 도 3에 따른 이동통신 3섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치에서 수신 빔 섹터 할당기의 내부 구성을 나타낸 기능 블록도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법을 나타낸 동작 플로우챠트,
도 7은 도 6에 따른 2섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀용량 증대 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 참조도,
도 8은 본 발명의 이 실시예에 따른 3섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법을 나타낸 동작 플로우챠트,
도 9는 도 8에 따른 3섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 참조도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 트랜시버 11 : RF 제어기
100 : 적응 섹터기 110 : 적응 섹터 처리기
120 : 송신 빔 섹터 할당기 121 : 알파 섹터 분배기
122 : 베타 섹터 분배기 123 : 감마 섹터 분배기
124 : 제 1 스위치 125 : 제 2 스위치
126 : 제 3 스위치 127 : 제 4 스위치
128 : 제 5 스위치 129 : 제 6 스위치
130 : 수신 빔 섹터 할당기 131 : 제 1 스위치
132 : 제 2 스위치 133 : 제 3 스위치
133 : 제 4 스위치 135 : 제 5 스위치
136 : 제 6 스위치 137 : 알파 섹터 혼합기
138 : 베타 섹터 혼합기 139 : 감마 섹터 혼합기
200 : 아날로그 빔 형성기 210 : 송신 아날로그 빔 형성기
211 : 송신 알파 버틀러 매트릭스 212 : 송신 베타 버틀러 매트릭스
213 : 송신 감마 버틀러 매트릭스 220 : 수신 아날로그 빔 형성기
221 : 수신 알파 버틀러 매트릭스 222 : 수신 베타 버틀러 매트릭스
223 : 수신 감마 버틀러 매트릭스 300 : 전력 증폭기
400 : 프론트 엔드 유닛 500 : 다중 어레이 안테나
이하, 본 발명 이동통신 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 각 섹터당 2개의 고정 빔과 2개의 변동 빔으로 할당된 3섹터 기지국에 본 발명을 적용한 것이며, 하기에서는 도 3의 장치를 일 실시예로 들어 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 3섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치는 적응 섹터기(100), 아날로그 빔 형성기(200), 전력 증폭기(300), 및 프론트 엔드 유닛(FEU)(400)으로 구성되어 있다.
상기 적응 섹터기(100)는 순방향 링크(Link)시 상기 트랜시버(10) 내 RF 제어기(11)의 수신 신호 세기(Received Signal Indication; 이하 RSSI라 칭함.)를 통해 각 섹터의 사용자 분포를 확인하고, 상기 트랜시버(10)로부터 각 섹터당 2 패스(Path)의 RF 신호를 각각 입력받으면 각 섹터의 사용자 분포를 고려하여 각 섹터의 변동 빔에 해당하는 패스를 사용자 분포가 높은 섹터에서 낮은 섹터로 스위칭한 후 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 생성하여 상기 아날로그 빔 형성기(200)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 적응 섹터기(100)는 역방향 링크시 상기 아날로그 빔 형성기(200)로부터 y개의 고정 빔의 패스가 포함된 m 패스의 빔 신호를 각 섹터별로 입력받으면 이를 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버(10)로 출력하는 역할을 한다.
이 때, 상기 적응 섹터기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 적응 섹터 처리기(110), 송신 빔 섹터 할당기(120) 및 수신 빔 섹터 할당기(130)로 구성되어 있다.
상기 적응 섹터기(100) 내의 적응 섹터 처리기(110)는 상기 RF 제어기(11)로부터 입력받은 RSSI를 통해 각 섹터의 사용자 분포를 확인한 후 이에 상응하도록 각 섹터별 변동 빔의 패스를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 및 수신 빔 섹터 할당기(130)로 각각 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 적응 섹터기(100) 내의 송신 빔 섹터 할당기(120)는 상기 트랜시버(10)로부터 각 섹터당 2 패스를 통해 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 각 섹터당 고정 빔, 변동 빔, 및 인접한 섹터의 변동 빔을 합친 개수(k=6) 만큼의 패스로 분배하고, 이후 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 각 섹터의 변동 빔에 해당하는 패스를 스위칭하여 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 생성한 후 상기 아날로그 빔 형성기(200)로 출력하는 역할을 하며, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 알파() 섹터 분배기(121), 베타() 섹터 분배기(122), 감마() 섹터 분배기(123), 제 1 스위치(124), 제 2 스위치(125), 제 3 스위치(126), 제 4 스위치(127), 제 5 스위치(128) 및 제 6 스위치(129)로 구성되어 있다.
상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 상기 알파 섹터 분배기(121)는 a 및 b 출력단이 상기 제 5, 6 스위치(128, 129)의 I2입력단에 각각 접속되어 있고, c 및 d 출력단은 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 알파 고정 빔 입력단에 접속되어 있으며, e 및 f 출력단은 상기 제 1, 2 스위치(124, 125)의 I1입력단에 각각 접속되어, 상기 트랜시버(10)의 알파() 섹터 출력단으로부터 2 패스를 통해 RF 신호를 입력받으면 이를 k=6 개의 패스로 분배한 후 각 출력단을 통해 해당 스위치(124, 125, 128, 129) 및 아날로그 빔 형성기(200)로 각각 출력하는 역할을 한다. 이 때, 상기 a, b, e, f 출력단의 신호는 상기 c 및 d의 출력단과 다르게 각 스위치들(128, 129, 124, 125)을 거치게 되므로, 상기 알파 섹터 분배기(121)는 이들의 위상과 진폭의 차이를 보상하는 역할도 수행한다.
한편, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 베타 섹터 분배기(122)는 a 및 b 출력단이 상기 제 1, 2 스위치(124, 125)의 I2입력단에 각각 접속되어 있고, c 및 d 출력단은 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 베타 고정 빔 입력단에 접속되어 있으며, e 및 f 출력단은 상기 제 3, 4 스위치(126, 127)의 I1입력단에 각각 접속되어, 상기 트랜시버(10)의 베타 섹터 출력단으로부터 2 패스를 통해 RF 신호를 입력받으면 이를 k=6 개의 패스로 분배한 후 각 출력단을 통해 해당 스위치(124, 125, 126, 127) 및 아날로그 빔 형성기(200)로 각각 출력하는 역할을 한다. 이 때, 상기 a, b, e, f 출력단의 신호는 상기 c 및 d의 출력단과 다르게 각 스위치들(124, 125, 126, 127)을 거치게 되므로, 상기 베타 섹터 분배기(122)는이들의 위상과 진폭의 차이를 보상하는 역할도 수행한다.
또한, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 감마 섹터 분배기(123)는 a 및 b 출력단이 상기 제 3, 4 스위치(126, 127)의 I2입력단에 각각 접속되어 있고, c 및 d 출력단은 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 감마 고정 빔 입력단에 접속되어 있으며, e 및 f 출력단은 상기 제 5, 6 스위치(128, 129)의 I1입력단에 각각 접속되어, 상기 트랜시버(10)의 감마 섹터 출력단으로부터 2 패스를 통해 RF 신호를 입력받으면 이를 k=6 개의 패스로 분배한 후 각 출력단을 통해 해당 스위치(126, 127, 128, 129) 및 아날로그 빔 형성기(200)로 각각 출력하는 역할을 한다. 이 때, 상기 a, b, e, f 출력단의 신호는 상기 c 및 d의 출력단과 다르게 각 스위치들(126, 127, 128, 129)을 거치게 되므로, 상기 감마 섹터 분배기(123)는 이들의 위상과 진폭의 차이를 보상하는 역할도 수행한다.
한편, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 제 1 스위치(124)는 상기 알파 및 베타 섹터 분배기(121, 122)의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 알파 섹터 입력 패스로 스위칭하는 역할을 한다.
또한, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 제 2 스위치(125)는 상기 알파 및 베타 섹터 분배기(121, 122)의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 베타 섹터 입력 패스로 스위칭하는 역할을 한다.
한편, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 제 3 스위치(126)는 상기 베타 및 감마 섹터 분배기(122, 123)의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 베타 섹터 입력 패스로 스위칭하는 역할을 한다.
또한, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 제 4 스위치(127)는 상기 베타 및 감마 섹터 분배기(122, 123)의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 감마 섹터 입력 패스로 스위칭하는 역할을 한다.
한편, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 제 5 스위치(128)는 상기 감마 및 알파 섹터 분배기(123, 121)의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 감마 섹터 입력 패스로 스위칭하는 역할을 한다.
또한, 상기 송신 빔 섹터 할당기(120) 내에 장착된 제 6 스위치(129)는 상기 감마 및 알파 섹터 분배기(123, 121)의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 알파 섹터 입력 패스로 스위칭하는 역할을 한다.
한편, 상기 적응 섹터기(100) 내의 수신 빔 섹터 할당기(130)는 y개의 고정 빔의 패스가 포함된 m 패스의 빔 신호를 각 섹터별로 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어 신호에 따라 해당 섹터의 패스로 스위칭한 후 각 섹터당 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버(10)로 출력하는 역할을 하며, 이는 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 스위치(131), 제 2 스위치(132), 제 3 스위치(133), 제 4 스위치(134), 제 5 스위치(135) 및 제 6 스위치(136), 알파 섹터 혼합기(137), 베타 섹터 혼합기(138) 및 감마 섹터 혼합기(139)로 구성되어 있다.
이 때, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 제 1 스위치(131)는 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 알파 섹터 출력 패스로부터 알파 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 상기 알파 섹터 혼합기(137) 또는 베타 섹터 혼합기(138)로 스위칭하는 역할을 한다.
또한, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 제 2 스위치(132)는 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 베타 섹터 출력 패스로부터 베타 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 알파 섹터 혼합기(137) 또는 베타 섹터 혼합기(138)로 스위칭하는 역할을 한다.
한편, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 제 3 스위치(133)는 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 베타 섹터 출력 패스로부터 베타 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 베타 섹터 혼합기(138) 또는 감마 섹터 혼합기(139)로 스위칭하는 역할을 한다.
또한, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 제 4 스위치(134)는 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 감마 섹터 출력 패스로부터 감마 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 베타 섹터 혼합기(138) 또는 감마 섹터 혼합기(139)로 스위칭하는 역할을 한다.
한편, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 제 5 스위치(135)는 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 감마 섹터 출력 패스로부터 감마 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 감마 섹터 혼합기(139) 또는 알파 섹터 혼합기(137)로 스위칭하는 역할을 한다.
또한, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 제 6 스위치(136)는 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 알파 섹터 출력 패스로부터 알파 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기(110)의 스위칭 제어에 따라 감마 섹터 혼합기(139) 또는 알파 섹터 혼합기(137)로 스위칭하는 역할을 한다.
한편, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 알파 섹터 혼합기(137)는 a 및 b 입력단이 상기 제 5, 6 스위치(135, 136)의 O2출력단에 각각 접속되어 있고, c 및 d 입력단은 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 알파 고정 빔 출력단에 접속되어 있으며, e 및 f 입력단은 상기 제 1, 2 스위치(131, 132)의 O1출력단에 각각 접속되어, 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 알파 섹터 출력 패스들과 상기 제 1 스위치(131) 또는 제 2 스위치(132)로부터 알파 섹터에 해당하는 빔 신호를 입력받은후 이를 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버(10)로 출력하는 역할을 한다. 이 때, 상기 a, b, e, f 입력단의 신호는 상기 c 및 d의 입력단과 다르게 각 스위치들(135, 136, 131, 132)을 거쳐 입력되므로, 상기 알파 섹터 혼합기(137)는 이들의 위상과 진폭의 차이를 보상하는 역할도 수행한다.
또한, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 베타 섹터 혼합기(138)는 a 및 b 입력단이 상기 제 1, 2 스위치(131, 132)의 O2출력단에 각각 접속되어 있고, c 및 d 입력단은 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 베타 고정 빔 출력단에 접속되어 있으며, e 및 f 입력단은 상기 제 3, 4 스위치(133, 134)의 O1출력단에 각각 접속되어, 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 베타 섹터 출력 패스들과 상기 제 3 스위치(133) 또는 제 4 스위치(134)로부터 베타 섹터에 해당하는 빔 신호를 입력받은 후 이를 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버(10)로 출력하는 역할을 한다. 이 때, 상기 a, b, e, f 입력단의 신호는 상기 c 및 d의 입력단과 다르게 각 스위치들(131, 132, 133, 134)을 거쳐 입력되므로, 상기 베타 섹터 혼합기(138)는 이들의 위상과 진폭의 차이를 보상하는 역할도 수행한다.
그리고, 상기 수신 빔 섹터 할당기(130) 내에 장착된 감마 섹터 혼합기(139)는 a 및 b 입력단이 상기 제 3, 4 스위치(133, 134)의 O2출력단에 각각 접속되어 있고, c 및 d 입력단은 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 감마 고정 빔 출력단에 접속되어 있으며, e 및 f 입력단은 상기 제 5, 6 스위치(135, 136)의 O1출력단에 각각 접속되어, 상기 아날로그 빔 형성기(200)의 감마 섹터 출력 패스들과 상기 제 5스위치(135) 또는 제 6 스위치(136)로부터 감마 섹터에 해당하는 빔 신호를 입력받은 후 이를 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버(10)로 출력하는 역할을 한다. 이 때, 상기 a, b, e, f 입력단의 신호는 상기 c 및 d의 입력단과 다르게 각 스위치들(133, 134, 135, 136)을 거쳐 입력되므로, 상기 감마 섹터 혼합기(138)는 이들의 위상과 진폭의 차이를 보상하는 역할도 수행한다.
한편, 상기 아날로그 빔 형성기(200)는 순방향 링크시 상기 적응 섹터기(100)로부터 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 입력받으면 각 섹터당 고정 빔(y) 및 변동 빔(z)으로 이루어진 멀티 빔을 형성하기 위해 각 m 패스의 빔 신호를 n 패스의 안테나 신호로 각각 변환한 후 상기 전력 증폭기(300)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 아날로그 빔 형성기(200)는 역방향 링크시 상기 전력 증폭기(300)로부터 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이를 m 패스의 빔 신호로 각각 변환하여 상기 적응 섹터기(100)로 출력하는 역할을 한다.
이 때, 상기 아날로그 빔 형성기(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 송신 알파 버틀러 매트릭스(211), 송신 베타 버틀러 매트릭스(212) 및 송신 감마 버틀러 매트릭스(213)를 구비한 송신 아날로그 빔 형성기(210)와 수신 알파 버틀러 매트릭스(221), 수신 베타 버틀러 매트릭스(222) 및 수신 감마 버틀러 매트릭스(223)를 구비한 수신 아날로그 빔 형성기(220)로 구성되어 있다.
상기 송신 아날로그 빔 형성기(210) 내에 장착된 송신 알파 버틀러매트릭스(211)는 상기 적응 섹터기(100)의 송신 빔 섹터 할당기(120)로부터 알파 섹터의 m 패스 빔 신호를 입력받으면 이를 모두 혼합함과 동시에 각각 다른 위상으로 변환시킨 후 n개의 패스를 통해 상기 전력 증폭기(300)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 송신 아날로그 빔 형성기(210) 내에 장착된 송신 베타 버틀러 매트릭스(212)는 상기 적응 섹터기(100)의 송신 빔 섹터 할당기(120)로부터 베타 섹터의 m 패스 빔 신호를 입력받으면 이를 모두 혼합함과 동시에 각각 다른 위상으로 변환시킨 후 n개의 패스를 통해 상기 전력 증폭기(300)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 송신 아날로그 빔 형성기(210) 내에 장착된 송신 감마 버틀러 매트릭스(213)는 상기 적응 섹터기(100)의 송신 빔 섹터 할당기(120)로부터 감마 섹터의 m 패스 빔 신호를 입력받으면 이를 모두 혼합함과 동시에 각각 다른 위상으로 변환시킨 후 n개의 패스를 통해 상기 전력 증폭기(300)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 수신 아날로그 빔 형성기(220) 내에 장착된 수신 알파 버틀러 매트릭스(221)는 상기 프론트 엔드 유닛(400)으로부터 알파 섹터의 n 패스 안테나 신호를 입력받으면 이를 각각 분리함과 동시에 위상 변환시킨 후 m 패스의 빔 신호로 변환하여 각각 상기 적응 섹터기(100) 내 수신 빔 섹터 할당기(130)의 알파 섹터 패스로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 수신 아날로그 빔 형성기(220) 내에 장착된 수신 베타 버틀러 매트릭스(222)는 상기 프론트 엔드 유닛(400)으로부터 베타 섹터의 n 패스 안테나 신호를 입력받으면 이를 각각 분리함과 동시에 위상 변환시킨 후 m 패스의 빔 신호로변환하여 각각 상기 적응 섹터기(100) 내 수신 빔 섹터 할당기(130)의 베타 섹터 패스로 출력하는 역할을 한다.
그리고, 상기 수신 아날로그 빔 형성기(220) 내에 장착된 수신 감마 버틀러 매트릭스(223)는 상기 프론트 엔드 유닛(400)으로부터 감마 섹터의 n 패스 안테나 신호를 입력받으면 이를 각각 분리함과 동시에 위상 변환시킨 후 m 패스의 빔 신호로 변환하여 각각 상기 적응 섹터기(100) 내 수신 빔 섹터 할당기(130)의 감마 섹터 패스로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 전력 증폭기(300)는 상기 송신 아날로그 빔 형성기(210)의 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받아 전력 증폭한 후 상기 프론트 엔드 유닛(400)으로 출력하는 역할을 하며, ℓ=12개의 다중 어레이 안테나(Array Antenna)(500) 소자의 지원이 가능한 전력 증폭기이다.
또한, 상기 프론트 엔드 유닛(400)은 내부에 도시치 않은 듀플렉서, 저잡음 증폭기 및 필터 등과 같은 소자를 구비하고 있으며, 순방향 링크시 상기 전력 증폭기(300)로부터 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이를 ℓ=12개, 즉 각 섹터당 4개씩의 다중 어레이 안테나(500)를 통해 전송하는 역할을 한다.
한편, 상기 프론트 엔드 유닛(400)은 역방향 링크시 상기 ℓ=12개의 다중 어레이 안테나(500)로부터 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이의 노이즈(Noise) 제거 및 필터링(Filtering)을 수행한 후 각 섹터당 n개의 패스를 통해 상기 수신 아날로그 빔 형성기(220)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 적응 섹터기(100) 및 아날로그 빔 형성기(200) 간의 각 섹터당 m 패스의 개수와 상기 아날로그 빔 형성기(200), 전력 증폭기(300) 및 프론트 엔드 유닛(400) 간의 n 패스의 개수와 각 섹터당 ℓ개의 안테나의 개수는 상기 각 섹터당 고정 빔(y) 및 변동 빔(z)의 합의 개수와 각각 동일하도록 구현한다.
한편, 상기와 같이 구성된 3섹터 기지국에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치는 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과할 뿐이며, 그 구성 요소들의 개수와 패스를 변형한다면 2섹터 기지국 또는 6섹터 기지국에도 적용 가능하다.
그러면, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 2섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 하며, 전체적인 구성 요소들의 동작 과정은 이미 상술하였으므로 상기 적응 섹터기(100) 내 적응 섹터 처리기(110)의 변동 빔 할당 과정에 대해서만 설명하기로 한다.
먼저, 상기 적응 섹터기(100)의 적응 섹터 처리기(110)는 현 기지국이 도 7에 도시된 바와 같은 2섹터 기지국임과 각 섹터당 4개(y)의 고정 빔과 2개(z)의 변동 빔으로 할당되어 있음을 인식하는 초기화 단계를 수행한다(S101).
그런후, 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 RF 제어기(11)로부터 각 섹터의 RSSI를 입력받아 알파 섹터가 베타 섹터보다 사용자 분포가 높음을 인식하고, 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값을 계산한다(S102). 여기서, 상술한바와 같이 알파 섹터가 베타 섹터보다 사용자 분포가 높다는 것은 예를 들어 설명하기 위해 정의를 내린 것이다.
이어서, 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 알파 섹터의 RSSI가 이미 정해진 제 1 임계값보다 크고, 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 이미 정해진 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단한다(S103). 여기서, 상술한 제 1, 2 임계값은 알고리즘 구현시 기지국 및 그 주위 환경에 따라 설정되는 임의의 셋팅 값이다.
이 때, 상기 제 103 단계(S103)에서 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크지 않거나 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크지 않으면(NO) 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알고리즘을 종료한다. 하지만, 상기 제 103 단계(S103)에서 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크고 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 알파 및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단한다(S104). 여기서, 상술한 제 104 단계(S104)에서 상기 적응 섹터 처리기(110)가 변동 빔의 섹터 할당 여부를 판단하는 방법은 상기 송/수신 빔 섹터 할당기(120, 130) 내 해당 스위치들의 스위칭 상태를 통해서이다.
이 때, 상기 제 104 단계(S104)에서 상기 알파 및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있으면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 알파 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단한다(S105).
상기 제 105 단계(S105)에서 상기 알파 섹터 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있지 않으면(NO), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔을 중 하나를 베타 섹터로 할당한다(S106). 즉, 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔을 스위칭하는 스위치 중 해당 스위치를 제어하여 해당 변동 빔을 베타 섹터로 할당하는 것이다.
한편, 상기 제 104 단계(S104)에서 상기 알파 및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있지 않으면(NO), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 알파 및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔 중 하나를 베타 섹터로 할당한다(S107).
한편, 하기에서는 본 발명의 이 실시예에 따른 3섹터 기지국 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법에 대해 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 적응 섹터기(100)의 적응 섹터 처리기(110)는 현 기지국이 도 9에 도시된 바와 같은 3섹터 기지국임과 각 섹터당 2개의 고정 빔과 2개의 변동 빔으로 할당되어 있음을 인식하는 초기화 동작을 수행한다(S201).
그런후, 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 RF 제어기(11)로부터 각 섹터의RSSI를 입력받아 "알파 섹터 > 베타 섹터 > 감마 섹터" 순의 사용자 분포 상태를 인식하고, 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값을 계산한다(S202). 여기서, 상기와 같이 섹터의 사용자 분포 순서가 "알파 섹터 > 베타 섹터 > 감마 섹터"인 것은 이해를 돕기 위해 임의로 정의한 것이다.
이어서, 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 알파 섹터의 RSSI가 이미 정해진 제 1 임계값보다 크고, 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단한다(S203).
이 때, 상기 제 203 단계(S203)에서 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크지 않거나 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크지 않으면(NO), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알고리즘을 종료한다. 하지만, 상기 제 203 단계(S203)에서 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크고 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 상기 알파 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단한다(S204).
이 때, 상기 제 204 단계(S204)에서 상기 알파 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있으면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값과 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값을 계산한다(S205).
그런후, 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값보다 큰지의 여부를 판단한다(S206).
이 때, 상기 제 206 단계(S206)에서 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값보다 크면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단한다(S207).
상기 제 207 단계(S207)에서 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 적으면(NO) 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알고리즘을 종료한다. 하지만, 상기 제 207 단계(S207)에서 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 및 베타 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단한다(S208).
이 때, 상기 제 208 단계(S208)에서 알파 및 베타 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있지 않으면(NO), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 섹터의 변동 빔을 베타 섹터로 할당한다(S209).
반면에, 상기 제 204 단계(S204)에서 상기 알파 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있지 않으면(NO), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알파 섹터의 변동 빔 하나를 감마 섹터로 할당한 후 종료한다(S210).
한편, 상기 제 206 단계(S206)에서 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값보다 적거나(NO), 상기 제 208 단계(S208)에서 알파 및 베타 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있으면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단한다(S211).
이 때, 상기 제 211 단계(S211)에서 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 적으면(NO) 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알고리즘을 종료한다. 하지만, 상기 제 211 단계(S211)에서 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단한다(S212).
상기 제 212 단계(S212)에서 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있지 않으면(NO) 상기 적응 섹터 처리기(110)는 알고리즘을 종료한다. 하지만, 상기 제 212 단계(S212)에서 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있으면(YES), 상기 적응 섹터 처리기(110)는 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔 중 하나를 감마 섹터로 할당한다(S213).
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 적응 섹터 기술을 통해 기지국 셀내 사용자의 분포에 따른 섹터간의 트래픽 양의 불균형을 개선하여 셀의 용량을 증대시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
또다른 효과로는 적응 섹터 기술을 기지국에 적용할 때 아날로그 빔 형성기를 이용하므로 내부 구성 요소들의 변형 없이 적용 가능하여 하드웨어 비용을 절감할 뿐만 아니라, 아날로그 빔 형성기를 전력 증폭기 전에 사용하므로 위상 오차를 줄일 수 있다는 것이다.

Claims (13)

  1. RF 제어기를 구비하여 데이터의 송/수신과 관련된 다양한 기능을 수행하는 트랜시버를 구비한 이동통신 기지국 시스템에 있어서,
    상기 RF 제어기의 RSSI를 통해 각 섹터의 사용자 분포를 확인하고, 순방향 링크시 상기 트랜시버로부터 각 섹터당 2 패스의 RF 신호를 각각 입력받으면 각 섹터의 사용자 분포를 고려하여 각 섹터의 변동 빔에 해당하는 패스를 사용자 분포가 높은 섹터에서 낮은 섹터로 스위칭한 후 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 생성하여 출력하는 한편, 역방향 링크시 y개의 고정 빔의 패스가 포함된 m 패스의 빔 신호를 각 섹터별로 입력받으면 이를 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버로 출력하는 적응 섹터기;
    순방향 링크시 상기 적응 섹터기로부터 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 입력받으면 각 섹터당 고정 빔(y) 및 변동 빔(z)으로 이루어진 멀티 빔을 형성하기 위해 각 m 패스의 빔 신호를 n 패스의 안테나 신호로 각각 변환한 후 출력하는 한편, 역방향 링크시 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이를 m 패스의 빔 신호로 각각 변환하여 상기 적응 섹터기로 출력하는 아날로그 빔 형성기;
    상기 아날로그 빔 형성기의 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받아 전력 증폭하여 출력하는 전력 증폭기; 및
    순방향 링크시 상기 전력 증폭기로부터 각 섹터당 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이를 ℓ개의 안테나를 통해 전송하는 한편, 역방향 링크시 상기 ℓ개의안테나로부터 n 패스의 안테나 신호를 입력받으면 이의 노이즈 제거 및 필터링을 수행한 후 각 섹터당 n개의 패스를 통해 상기 아날로그 빔 형성기로 출력하는 프론트 엔드 유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    각 섹터당 m 패스의 개수, n 패스의 개수, 및 각 섹터당 ℓ개의 안테나의 개수가 상기 각 섹터당 고정 빔(y) 및 변동 빔(z)의 합의 개수와 각각 동일하도록 구현됨을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적응 섹터기는, 상기 RF 제어기로부터 입력받은 RSSI를 통해 각 섹터의 사용자 분포를 확인한 후 이에 상응하도록 각 섹터별 변동 빔의 패스를 스위칭하기 위한 스위칭 제어 신호를 각각 출력하는 적응 섹터 처리기;
    상기 트랜시버로부터 각 섹터당 2 패스를 통해 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 각 섹터당 고정 빔, 변동 빔, 및 인접한 섹터의 변동 빔을 합친 개수(k) 만큼의 패스로 분배하고, 이후 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 각 섹터의변동 빔에 해당하는 패스를 스위칭하여 각 섹터당 m 패스의 빔 신호를 생성한 후 상기 아날로그 빔 형성기로 출력하는 송신 빔 섹터 할당기; 및
    y개의 고정 빔의 패스가 포함된 m 패스의 빔 신호를 각 섹터별로 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어 신호에 따라 해당 섹터의 패스로 스위칭한 후 각 섹터당 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버로 출력하는 수신 빔 섹터 할당기로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 송신 빔 섹터 할당기는, 상기 트랜시버의 알파 섹터 출력단으로부터 2 패스를 통해 RF 신호를 입력받으면, 상기 아날로그 빔 형성기로 동일한 위상과 진폭을 갖는 신호가 입력되도록 위상 및 진폭을 조절한 후 k 개의 패스로 분배하는 알파 섹터 분배기;
    상기 트랜시버의 베타 섹터 출력단으로부터 2 패스를 통해 RF 신호를 입력받으면, 상기 아날로그 빔 형성기로 동일한 위상과 진폭을 갖는 신호가 입력되도록 위상 및 진폭을 조절한 후 k 개의 패스로 분배하는 베타 섹터 분배기;
    상기 트랜시버의 감마 섹터 출력단으로부터 2 패스를 통해 RF 신호를 입력받으면, 상기 아날로그 빔 형성기로 동일한 위상과 진폭을 갖는 신호가 입력되도록 위상 및 진폭을 조절한 후 k 개의 패스로 분배하는 감마 섹터 분배기;
    상기 알파 및 베타 섹터 분배기의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기의 알파 섹터 입력 패스로 스위칭하는 제 1 스위치;
    상기 알파 및 베타 섹터 분배기의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기의 베타 섹터 입력 패스로 스위칭하는 제 2 스위치;
    상기 베타 및 감마 섹터 분배기의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기의 베타 섹터 입력 패스로 스위칭하는 제 3 스위치;
    상기 베타 및 감마 섹터 분배기의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기의 감마 섹터 입력 패스로 스위칭하는 제 4 스위치;
    상기 감마 및 알파 섹터 분배기의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기의 감마 섹터 입력 패스로 스위칭하는 제 5 스위치; 및
    상기 감마 및 알파 섹터 분배기의 각 섹터 사이의 변동 빔들에 해당하는 패스로부터 RF 신호를 각각 입력받으면 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 상기 아날로그 빔 형성기의 알파 섹터 입력 패스로 스위칭하는 제 6 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 수신 빔 섹터 할당기는, 상기 아날로그 빔 형성기의 알파 섹터 출력 패스로부터 알파 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 알파 또는 베타 섹터 패스로 스위칭하는 제 1 스위치;
    상기 아날로그 빔 형성기의 베타 섹터 출력 패스로부터 베타 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 알파 또는 베타 섹터 패스로 스위칭하는 제 2 스위치;
    상기 아날로그 빔 형성기의 베타 섹터 출력 패스로부터 베타 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 베타 또는 감마 섹터 패스로 스위칭하는 제 3 스위치;
    상기 아날로그 빔 형성기의 감마 섹터 출력 패스로부터 감마 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 베타 또는 감마 섹터 패스로 스위칭하는 제 4 스위치;
    상기 아날로그 빔 형성기의 감마 섹터 출력 패스로부터 감마 섹터 변동 빔의 RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 감마 또는 알파 섹터 패스로 스위칭하는 제 5 스위치;
    상기 아날로그 빔 형성기의 알파 섹터 출력 패스로부터 알파 섹터 변동 빔의RF 신호를 입력받은 후 이를 상기 적응 섹터 처리기의 스위칭 제어에 따라 감마 또는 알파 섹터 패스로 스위칭하는 제 6 스위치;
    상기 아날로그 빔 형성기의 알파 섹터 출력 패스들과 상기 제 1 스위치 또는 제 2 스위치로부터 알파 섹터에 해당하는 빔 신호들을 입력받으면, 이들의 위상 및 진폭이 동일한 위상 및 진폭을 갖도록 조절한 후 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버로 출력하는 알파 섹터 혼합기;
    상기 아날로그 빔 형성기의 베타 섹터 출력 패스들과 상기 제 3 스위치 또는 제 4 스위치로부터 베타 섹터에 해당하는 빔 신호들을 입력받으면, 이들의 위상 및 진폭이 동일한 위상 및 진폭을 갖도록 조절한 후 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버로 출력하는 베타 섹터 혼합기; 및
    상기 아날로그 빔 형성기의 감마 섹터 출력 패스들과 상기 제 5 스위치 또는 제 6 스위치로부터 감마 섹터에 해당하는 빔 신호들을 입력받으면, 이들의 위상 및 진폭이 동일한 위상 및 진폭을 갖도록 조절한 후 2개의 패스로 혼합하여 상기 트랜시버로 출력하는 감마 섹터 혼합기로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 아날로그 빔 형성기는, 상기 적응 섹터기로부터 알파 섹터의 m 패스 빔 신호를 입력받으면 이를 모두 혼합함과 동시에 각각 다른 위상으로 변환시킨 후 n개의 패스를 통해 상기 전력 증폭기로 출력하는 송신 알파 버틀러 매트릭스, 상기 적응 섹터기로부터 베타 섹터의 m 패스 빔 신호를 입력받으면 이를 모두 혼합함과 동시에 각각 다른 위상으로 변환시킨 후 n개의 패스를 통해 상기 전력 증폭기로 출력하는 송신 베타 버틀러 매트릭스, 및 상기 적응 섹터기로부터 감마 섹터의 m 패스 빔 신호를 입력받으면 이를 모두 혼합함과 동시에 각각 다른 위상으로 변환시킨 후 n개의 패스를 통해 상기 전력 증폭기로 출력하는 송신 감마 버틀러 매트릭스를 구비한 송신 아날로그 빔 형성기; 및
    상기 프론트 엔드 유닛으로부터 알파 섹터의 n 패스 안테나 신호를 입력받으면 이를 각각 분리함과 동시에 위상 변환시킨 후 m 패스의 빔 신호로 변환하여 각각 상기 적응 섹터기의 알파 섹터 패스로 출력하는 수신 알파 버틀러 매트릭스, 상기 프론트 엔드 유닛으로부터 베타 섹터의 n 패스 안테나 신호를 입력받으면 이를 각각 분리함과 동시에 위상 변환시킨 후 m 패스의 빔 신호로 변환하여 각각 상기 적응 섹터기의 베타 섹터 패스로 출력하는 수신 베타 버틀러 매트릭스, 및 상기 프론트 엔드 유닛으로부터 감마 섹터의 n 패스 안테나 신호를 입력받으면 이를 각각 분리함과 동시에 위상 변환시킨 후 m 패스의 빔 신호로 변환하여 각각 상기 적응 섹터기의 감마 섹터 패스로 출력하는 감마 버틀러 매트릭스를 구비한 수신 아날로그 빔 형성기로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 각 섹터의 멀티 빔과 동일한 개수인 ℓ개의 안테나는 다중 어레이 안테나인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 장치가 2섹터 기지국, 3섹터 기지국, 또는 6섹터 기지국 중 어느 하나의 기지국에 적용하여 구현 가능함을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치.
  9. 적응 섹터기의 적응 섹터 처리기가 현 기지국이 2섹터 기지국이고 각 섹터당 4개의 고정 빔과 2개의 변동 빔으로 할당되어 있음을 인식하는 제 101 단계;
    상기 적응 섹터 처리기가 상기 RF 제어기로부터 각 섹터의 RSSI를 입력받아 알파 섹터가 베타 섹터보다 사용자 분포가 높음을 인식하고, 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값을 계산하는 제 102 단계;
    상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파 섹터의 RSSI가 이미 정해진 제 1 임계값보다 크고, 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 이미 정해진 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 제 103 단계;
    상기 제 103 단계에서 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크지 않거나 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크지 않으면 종료하는 한편, 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크고 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면, 상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파 및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단하는 제 104 단계;
    상기 제 104 단계에서 상기 알파 및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있으면, 상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단하는 제 105 단계; 및
    상기 제 105 단계에서 상기 알파 섹터 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있지 않으면, 상기 적응 섹터 처리기가 알파 및 베타 섹터의 우측 경계 영역의 두 변동 빔 중 하나를 베타 섹터로 할당하는 제 106 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 104 단계에서 상기 알파 및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있지 않으면, 상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파및 베타 섹터의 좌측 경계 영역의 두 변동 빔 중 하나를 베타 섹터로 할당하는 제 107 단계를 추가로 포함시킴을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법.
  11. 적응 섹터기의 적응 섹터 처리기가 현 기지국이 3섹터 기지국이고 각 섹터당 2개의 고정 빔과 2개의 변동 빔으로 할당되어 있음을 인식하는 제 201 단계;
    상기 적응 섹터 처리기가 상기 RF 제어기로부터 각 섹터의 RSSI를 입력받아 "알파 섹터 > 베타 섹터 > 감마 섹터" 순의 사용자 분포 상태를 인식하고, 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값을 계산하는 제 202 단계;
    상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파 섹터의 RSSI가 이미 정해진 제 1 임계값보다 크고, 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 제 203 단계;
    상기 제 203 단계에서 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크지 않거나 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크지 않으면 종료하는 한편, 상기 알파 섹터의 RSSI가 제 1 임계값보다 크고 알파 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면, 상기 적응 섹터 처리기가 상기 알파 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단하는 제 204 단계;
    상기 제 204 단계에서 상기 알파 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있으면, 상기 적응 섹터 처리기가 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값과 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값을 계산하는 제 205 단계;
    상기 적응 섹터 처리기가 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값보다 큰지의 여부를 판단하는 제 206 단계;
    상기 제 206 단계에서 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값보다 크면, 상기 적응 섹터 처리기가 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 제 207 단계;
    상기 제 207 단계에서 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 적으면 종료하는 한편, 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면, 상기 적응 섹터 처리기가 알파 및 베타 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단하는 제 208 단계; 및
    상기 제 208 단계에서 알파 및 베타 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있지 않으면, 상기 적응 섹터 처리기가 알파 섹터의 변동 빔을 베타 섹터로 할당하는 제 209 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 204 단계에서 상기 알파 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있지 않으면, 상기 적응 섹터 처리기가 알파 섹터의 변동 빔 하나를 감마 섹터로 할당한 후 종료하는 제 210 단계를 추가로 포함시킴을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 206 단계에서 알파 섹터의 RSSI에서 베타 섹터의 RSSI를 뺀 값이 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값보다 적거나, 상기 제 208 단계에서 알파 및 베타 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 베타 섹터로 할당되어 있으면, 상기 적응 섹터 처리기가 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 큰지의 여부를 판단하는 제 211 단계;
    상기 제 211 단계에서 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 적으면 종료하는 한편, 베타 섹터의 RSSI에서 감마 섹터의 RSSI를 뺀 값이 제 2 임계값보다 크면, 상기 적응 섹터 처리기가 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있는지의 여부를 판단하는 제 212 단계; 및
    상기 제 212 단계에서 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있지 않으면 종료하는 한편, 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔이 모두 감마 섹터로 할당되어 있으면, 상기 적응 섹터 처리기가 베타 및 감마 섹터 사이의 두 변동 빔 중 하나를 감마 섹터로 할당하는 제 213 단계를 추가로 포함시킴을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서의 적응 섹터 기술을 이용한 셀 용량 증대 장치의 제어 방법.
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