KR20080005786A - 통합 형상의 기지국 안테나 - Google Patents

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Abstract

통합 형상의 기지국 안테나가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 기지국 안테나는 각각의 할당된 주파수 대역을 통해 이동통신 단말과 해당 무선신호를 송수신하는 다수 서비스 안테나를 외부 하우징인 각 레이돔 내부에 상호 간 이격거리를 조절하여 결합하고, 각 서비스 안테나와 전기적으로 연결되는 다중대역 결합기를 통해 각 무선신호를 합성 또는 분기하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 여러 종류의 서비스 안테나를 보다 단순한 안테나로 구현함으로써, 동일 서비스를 제공하는 서비스 안테나 간의 서비스 품질을 향상시키고, 기지국 안테나에 대한 외관상의 디자인도 보다 자유롭게 할 수 있으며, 기지국 안테나를 이루는 각 서비스 안테나와 기지국의 내부 시스템을 유선 연결하는 외부 연결 케이블의 수도 절감한다.
기지국 안테나

Description

통합 형상의 기지국 안테나{BASE STATION ANTENNA OF COMBINED SHAPE}
도 1은 종래 기술에 따른 기지국 안테나에 대한 설비 형상을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 각 서비스 안테나가 지향하는 서비스를 표시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나에 대한 설비 형상을 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 각 레이돔이 지향하는 서비스를 표시한 도면,
도 5는 도 3에 도시된 기지국 안테나의 세부구성을 도시한 도면,
도 6은 도 3에 도시된 기지국 안테나의 또 다른 세부구성을 도시한 도면, 그리고
도 7은 도 3에 도시된 기지국 안테나를 이루는 레이돔 내부에 구비되는 서비스 안테나의 구성 예를 도시한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 제 1 레이돔 110 : 전신주
120 : 제 2 레이돔 130 : 급전선
200, 300, 400, 430, 440 : 레이돔 230 : 다중대역 결합기
210, 220, 310, 320, 410, 420, 432, 434, 436, 442, 444, 446 : 서비스 안테나
330 : T- 접합 분배기
본 발명은 기지국 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각각의 이동통신 서비스를 위해 이동통신 단말과 무선통신하는 각 서비스 안테나에 대한 설비구성을 단순화하고, 이에 구비되는 외부연결 케이블의 수를 줄이기 위한 통합 형상의 기지국 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 시스템은 사람, 자동차, 선박, 열차, 항공기 등 이동체를 대상으로 하는 통신 시스템으로, 이에는 키폰 시스템, 이동전화, 항만전화, 항공기 전화, 이동공중전화, 무선호출, 위성이동통신, 아마추어무선, 어업무선 등이 포함된다.
이러한 이동통신 시스템은 일정 영역내를 이동중인 이동통신 단말을 서비스하는 다수의 기지국, 기지국 제어기, 여러 기지국 제어기들을 운영 관리하는 기지국 관리 시스템, 교환국 시스템 및 위치 등록 시스템으로 구성되어 있다. 또한, 상기 기지국은 일반 유선가입자나 이동통신 가입자로부터 전달되는 음성 및 데이터 신호를 CDMA(Code Division Multiple Access) 신호변환, 디지털-아날로그 변환을 거친다. 아울러, 기지국은 변환된 아날로그 신호를 해당 셀 구역의 이동통신 단말로 전달하기 위해 기지국의 송신단에 위치한 전력증폭 장치를 통해 최종적으로 전력증폭하여 서비스 안테나 단을 통해 방사한다. 또한, 상기 기지국은 해당 셀 구역 에 위치한 이동통신 단말이 송신하는 무선신호를 수신용 안테나를 통해 역방향 채널로 수신하여 망 운용 시스템으로 전달한다.
이러한 통상의 기지국은 이동통신 단말과 무선통신하기 위하여 외부에 설치된 서비스 안테나 및 급전선을 포함하는 외부 시스템과 기지국 내부에 위치하여 기지국 무선 송수신 장비를 포함하는 내부 시스템으로 이루어진다.
상기 기지국의 내부 시스템은 안테나로부터 신호를 수신하거나, 안테나를 통해 신호를 송출하기 위한 무선 송수신부, 송수신하기 위한 신호를 처리하는 디지털 신호처리부 및 기지국의 상태 검증을 위한 기지국 시험기를 포함하여 구성한다. 또한, 상기 무선 송수신부는 안테나 초단, 송수신기 단 및 중간주파수 증폭 분배단을 포함하여 이루어진다. 더 나아가, 상기 안테나 초단은 방향성 결합기, 수신대역 여파기, 수신 저잡음 증폭기,전력 분배기 및 송신 대역 여파기 등으로 구현된다.
이러한 종래 기술에 따른 기지국 안테나에 대한 설비 형상을 도 1에 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기지국 안테나는 기지국을 구성하는 외부 시스템에 속하는 구성요소이며, 해당 셀 구역에 위치한 이동통신 단말과 무선 통신하기 위해 각각의 서비스 지역을 커버하는 다수 서비스 안테나들(12, 14, 16)을 구비한다. 이에 따라, 기지국 안테나는 각 이동통신 서비스에 따라 설치되는 서비스 안테나들(12, 14, 16)의 수를 더욱 늘려 구비하게 되고, 각 서비스 안테나(12, 14, 16)와 기지국의 내부 시스템과 연결하는 급전선(18)을 비롯한 외부연결 케이블이 복잡하게 연결됨에 따라 케이블 포설이 어려워지고 외관상의 문제도 발생한다.
또한, 도 2는 도 1에 도시된 각 서비스 안테나(12, 14, 16)가 지향하는 서비 스를 표시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 기지국 안테나가 3종류의 이동통신 서비스를 각 서비스 지역에 제공하기 위한 서비스 안테나를 6개 구비한다. 아울러, 이동통신 서비스 1, 2를 위한 서비스 안테나들(12, 14 포함)이 서로 다른 방향을 지향하여 설비됨으로써, 각 서비스 지역을 커버하며, 이는 이동통신 서비스 3을 위한 서비스 안테나들(16 포함)도 마찬가지다. 또한, 서로 다른 이동통신사가 기지국을 공유하여 해당 서비스 안테나를 추가 증설하기도 함에 따라, 외관상 기지국 안테나의 모습은 매우 복잡해 보일 뿐만 아니라, 관련 케이블의 수도 증가하여 케이블 포설 작업도 용이하지 않다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 각 서비스 지역을 커버하는 서비스 안테나별로 할당된 주파수 대역에 대한 특성을 이용하여 주파수 이격도를 향상시키면서 안테나 구조를 단조롭게 구현하기 위한 통합 형상의 기지국 안테나를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 통합 형상의 기지국 안테나는, 각각의 할당된 주파수 대역을 통해 이동통신 단말과 해당 무선신호를 송수신하는 다수 서비스 안테나를 외부 하우징인 각 레이돔 내부에 상호 간 이격거리를 조절하여 결합하고, 각 서비스 안테나와 전기적으로 연결되는 다중대역 결합기를 통해 각 무선신호를 합성 또는 분기하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 기지국 안테나의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 통합 형상의 기지국 안테나를 구현하기 위한 것이며, 해당 이동통신 서비스를 위한 각 서비스 안테나별로 할당된 주파수 대역의 특성을 이용하여 각 서비스 안테나 간의 주파수 격리도를 최대한 향상케 하는 구조를 형성하고, 이렇게 형성된 구조의 서비스 안테나들을 기지국 안테나의 외부 하우징을 형성하는 레이돔 내부에 설치한다. 이에 따라, 이동통신 서비스를 위하여 설치되는 서비스 안테나의 외형적인 숫자를 줄이고, 주변 환경과 조화되는 환경 친화형 기지국 안테나를 구현하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명에 대한 보다 상세한 설명을 위해 이동통신 단말의 무선신호를 기지국 안테나가 수신하는 역방향 채널위주로 관련 내용을 상술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 기지국 안테나에 대한 설비 형상을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기지국 안테나가 824 내지 894MHz 주파수 대역의 CDMA 서비스인 제 1 서비스, 1885 내지 2170MHz 주파수 대역의 WCDMA 서비스인 제 2 서비스 및 2300 내지 2390MHz 주파수 대역의 이동통신 서비스인 제 3 서비스를 위한 각 서비스 안테나를 구비하는 것으로 가정할 경우, 상기 기지국 안테나는 소정의 서비스를 제공하기 위한 각 서비스 안테나를 내장하여 일정 서비스 지역을 커버하는 제 1 레이돔(100), 상기 제 1 레이돔(100)에 내장된 각 서비스 안테나와 대응하여 상호 간의 주파수 이격도를 크게 하는 구조로 상기 제 1 레이돔(100)이 관장하는 서비스 지역과 다른 서비스 지역을 커버하기 위한 각 서비스 안 테나를 내장하는 제 2 레이돔(120)으로 이루어진다. 또한, 제 1 레이돔(100) 및 제 2 레이돔(120)으로 이루어진 기지국 안테나는 전신주(110) 등에 설비되어 해당 셀 구역의 이동통신 단말과 무선통신하고, 수신한 무선신호를 급전선(130)을 통해 기지국의 내부 시스템으로 전송하게 된다.
더 나아가, 상기에서 언급되는 주파수 이격도를 크게 하는 구조라 함은 824 내지 894MHz 주파수 대역을 통해 제 1 서비스를 제공하는 서비스 안테나와 1885 내지 2170MHz 주파수 대역을 통해 제 2 서비스를 제공하는 서비스 안테나 간에 상당한 주파수 간극이 존재하는 것을 이용함으로써, 서비스 안테나 간의 이격거리를 작게 하여 해당 레이돔(100, 120) 내부에 설비하더라도 주파수 혼선 등의 이유로 이동통신 서비스 품질이 저해되지 않는 구조를 일컫는다.
또한, 도 4는 도 3에 도시된 각 레이돔(100, 120)이 지향하는 서비스를 표시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기지국 안테나는 제 1 레이돔(100)에 일정 섹터 방향을 지향하도록 구비된 제 2 서비스를 제공하는 서비스 안테나 및 제 3 서비스를 제공하는 서비스 안테나를 통하여 일정 서비스 지역에 제 2 서비스 및 제 3 서비스를 제공한다. 아울러, 기지국 안테나는 상기 제 1 레이돔(100)의 제 2 서비스 및 제 3 서비스를 위한 서비스 안테나와 서로 상반된 섹터 방향에 설비된 제 1 서비스를 제공하는 서비스 안테나를 통하여 해당 서비스 지역에 제 1 서비스를 제공한다.
또한, 상기 기지국 안테나는 상기 제 1 레이돔(100) 이외에 제 1 서비스, 제 2 서비스 및 제 3 서비스 제공을 위한 제 2 레이돔(120)을 구비할 경우, 제 1 레이 돔(100)과 제 2 레이돔(120) 내부에 설치된 각 서비스 안테나 간의 주파수 격리도를 크게 하기 위해 상기 제 2 레이돔(120)의 제 2 서비스를 제공하는 서비스 안테나와 제 3 서비스를 제공하는 서비스 안테나를 제 1 레이돔(100)에 설치된 동일 서비스 관련 서비스 안테나들과 대응하여 대각선 방향에 설비하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제 2 레이돔(120)의 제 1 서비스를 제공하는 서비스 안테나도 제 1 레이돔(100)에 설치된 동일 서비스 관련 서비스 안테나와 대응하여 대각선 방향에 설비하는 것이 바람직하다.
도 5는 도 3에 도시된 기지국 안테나의 세부구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기지국 안테나를 형성하는 소정의 레이돔(200)이 제 1 서비스 및 제 2 서비스를 담당하는 경우, 상기 레이돔(200)의 내부에는 제 1 서비스를 위한 서비스 안테나(210), 제 2 서비스를 위한 서비스 안테나(220)가 구비된다. 또한, 상기 레이돔(200)의 내부에는 제 1 서비스를 위한 서비스 안테나(210)와 제 2 서비스를 위한 서비스 안테나(220)를 통해 인가되는 무선신호들을 합성하기 위해 상기 제 1 서비스를 위한 서비스 안테나(210)와 제 2 서비스를 위한 서비스 안테나(220)에 전기적으로 연결되는 다중대역 결합기(230)를 구비한다. 아울러, 상기 다중대역 결합기(230)는 급전선(130)을 통해 기지국의 내부 시스템과 유선 연결됨에 따라, 수신한 무선신호들을 토대로 하는 합성신호를 상기 기지국의 내부 시스템으로 전달하게 된다. 또한, 다중대역 결합기(230)는 기지국의 내부 시스템으로부터 제공되는 송출신호를 분기하여 해당 주파수 대역의 각 서비스 안테나(210, 220)로 전달함으로써, 각 서비스 안테나(210, 220)가 인가받은 분기신호를 해당 서비스 지 역으로 방사하도록 하기도 한다.
이와 같이, 상기 다중대역 결합기(230)를 통하여 각 서비스 안테나(210, 220)로부터 수신한 무선신호들을 합성신호로 변환하여 기지국의 내부 시스템으로 전송함에 따라, 기지국 안테나와 기지국의 내부 시스템 간을 연결하는 외부 연결 케이블인 급전선(130)의 수를 절감할 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 기지국 안테나의 또 다른 세부구성을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기지국 안테나를 형성하는 소정의 레이돔(300)이 제 1 서비스의 주파수 대역으로 할당된 서비스 안테나(310, 320)를 두 개 구비할 경우, 상기 기지국 안테나는 동일 주파수 대역의 무선신호들을 분배 또는 합성하기 위하여 상기 다중대역 결합기(230)를 T-접합 분배기(330)로 구현하는 것이 바람직하다.
도 7은 도 3에 도시된 기지국 안테나를 이루는 레이돔(100, 120) 내부에 구비되는 서비스 안테나의 구성 예를 도시한 도면이다. 상기 기지국 안테나는 구비된 레이돔(100, 120)의 크기 또는 상기 레이돔(100, 120)의 내부에 설치된 서비스 안테나 간에 상대적으로 낮은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나의 크기에 따라 상기 레이돔(100, 120)의 내부에 장착되는 서비스 안테나의 수를 설정하여 구현하게 된다. 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, (가)에 도시된 레이돔(400)은 제 1 서비스를 위한 각각의 서비스 안테나(410, 420)가 해당 서비스 지역을 커버하고 있으며, 상기 제 1 서비스가 824 내지 894MHz 주파수 대역의 CDMA 서비스임에 따라, 주파수 특성상 관련 서비스 안테나(410, 420)의 크기가 크기 때문 에 제 1 서비스를 위한 섹터 방향으로는 제 1 서비스를 제공하는 서비스 안테나(410)만이 구비되는 것이 바람직하며, 상기 섹터 방향과 대응하여 다른 서비스 지역에 제 1 서비스를 제공하기 위해 이에 부합하는 섹터 방향으로 제 1 서비스를 제공하는 서비스 안테나(420)를 구비한다.
또한, (나)에 도시된 레이돔(430)은 상대적으로 주파수 대역폭이 낮은 제 1 서비스를 위한 서비스 안테나(432)를 일측에 구비하고, 이에 대응하는 섹터 방향으로 상기 서비스 안테나(432)와 대응하여 상대적으로 주파수 대역폭이 높은 제 2 서비스를 제공하는 서비스 안테나(434)와 제 3 서비스를 제공하는 서비스 안테나(436)를 함께 구비한다. 이와 같이, 낮은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나(432)의 크기와 대응하여 높은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나(434, 436)의 크기가 상대적으로 작은 것을 토대로 상기 높은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나(434, 436)를 해당 레이돔(430)에 다수 설치할 수 있다.
그리고, (다)에 도시된 레이돔(440)도 (나)에 도시된 레이돔(430)과 마찬가지의 형상으로 구현되며, 제 2 서비스를 위한 서비스 안테나(444)와 제 3 서비스를 위한 서비스 안테나(446)가 병합된 형상으로 구현된다는 것이 다를 뿐이다.
더 나아가, 기지국 안테나를 형성하는 레이돔은 내부에 구비된 서비스 안테나들이 무선신호를 용이하게 송수신할 수 있도록 전파통과율이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명에서는 여러 종류의 서비스 안테나를 상호 간의 주파수 이격도를 조절하여 외관상의 단순한 안테나로 구현함으로써, 동일 서비스를 제공하는 서비스 안테나 간의 이격거리를 늘려 관련 서비스 안테나들에 대한 주파수 격리도를 증대시킴에 따라 서비스 품질을 향상케 하고, 기지국 안테나의 각 레이돔에 다수의 서비스 안테나를 내장하도록 하여 외관상의 형상도 환경 친화적으로 구현할 수 있으며, 각 서비스 안테나를 통해 수신되는 무선신호를 합성하여 기지국의 내부 시스템으로 전송함에 따라 관련 외부 연결 케이블의 수도 절감하고, 이에 대한 시공시의 원가 및 케이블 포설 작업 등을 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 이동통신 단말과 무선통신하기 위한 중계 시스템의 기지국 안테나에 있어서,
    각각의 할당된 주파수 대역을 통해 상기 이동통신 단말과 해당 무선신호를 송수신하는 다수 서비스 안테나를 외부 하우징인 각 레이돔 내부에 상호 간 이격거리를 조절하여 결합하고, 각 서비스 안테나와 전기적으로 연결되는 다중대역 결합기를 통해 각 무선신호를 합성 또는 분기하는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다중대역 결합기는
    각 서비스 안테나로부터 제공되는 서로 다른 주파수 대역의 무선신호들을 토대로 합성신호를 생성하여 기지국의 내부 시스템으로 전송하거나, 상기 내부 시스템으로부터 제공되는 송출신호를 각 서비스 안테나에 해당하는 주파수 대역으로 분기하는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다중대역 결합기는
    상기 기지국의 내부 시스템과 급전선을 통해 연결되며, 인가되는 소정의 무선신호들을 합성한 합성신호를 상기 급전선에 출력하여 이에 구비되는 외부 연결 케이블의 수를 절감하는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 다중대역 결합기는
    상기 기지국 안테나가 동일 주파수 대역의 무선신호들을 송수신하는 각 서비스 안테나를 안테나 초단에 구비할 경우, 동일 주파수 대역의 무선신호들을 분배 또는 합성하기 위해 T-접합 분배기로 구현되는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국 안테나는
    상기 레이돔의 크기 또는 상대적으로 낮은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나의 크기에 따라 각 레이돔에 장착되는 서비스 안테나의 수를 설정하는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 기지국 안테나는
    상기 낮은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나의 크기와 대응하여 높은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나의 크기가 상대적으로 작은 것을 토대로 상기 높은 주파수 대역의 무선신호를 송수신하는 서비스 안테나를 각 레이돔에 다수 설치하는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국 안테나는
    할당된 주파수 대역 간의 간극이 작은 서비스 안테나 간일 수록 이격거리를 크게 하여 해당 레이돔에 설비하는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기지국 안테나는
    할당된 주파수 대역 간의 간극이 큰 서비스 안테나 간일 수록 이격거리를 좁게 형성하여 해당 레이돔에 설비하는 것을 특징으로 하는 통합 형상의 기지국 안테나.
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