KR20090012287A - 이동통신 기지국 안테나 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 기지국 안테나 시스템에 관한 것으로서, 원격으로 빔의 수직틸팅과 수평스티어링 제어가 가능한 안테나와; 상기 안테나에 부착되어 안테나의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와; 상기 안테나에 부착되어 안테나의 수평방향 섹터지향각의 변화를 감지하는 방위각 감지센서와; 상기 기울기 감지센서와 상기 방위각 감지센서의 감지신호를 입력받아 그 변화량을 산출하여 원격 감시센터에 전송하고, 원격 감시센터에서 전송되는 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅을 조정하는 제1 조정부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 수평방향 스티어링을 조정하는 제2 조정부로 구성한 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 시스템을 제공할 수 있다.

이동통신 기지국, 안테나, 제어

Description

이동통신 기지국 안테나 제어시스템{CONTROL SYSTEM FOR ANTENNA OF MOBILE COMMUNICATION BASE STATION}

본 발명은 안테나에 관한 것으로, 특히 안테나의 기울기 및 수평방향 섹터 지향각의 틀어짐 등을 감지하여 이를 조정할 수 있는 이동통신 기지국 안테나 제어시스템에 관한 것이다.

통상적으로 이동통신 기지국은 망 설계 결과에 따라 적정한 안테나가 설치되고, 빔의 수직 방향 업/다운 틸팅, 수평 방향의 섹터 지향각도를 지정한다.

다음으로는 설치된 안테나가 사이트의 전파환경에 적합하도록 여러 번에 걸쳐 도로를 달리면서 DM 테스트를 통하여 수직 방향 업/다운 틸팅 각도 및 수평방향 섹터 지향각도를 최적화 시킨다.

또한 운용 결과를 계속적으로 검토하면서 사이트 내의 가입자 분포변화 등에 맞춰 주기적으로 안테나의 다운 틸팅 각도 및 수평방향 섹터 지향각도를 재조정한다.

그러나 실제 사이트 환경에서는 태풍 등의 외부 영향으로 안테나가 설치되어 있는 기둥(mast)의 기울기가 변하거나, 안테나와 기둥을 결합하기 위한 클램프가 수평방향으로 틀어지는 경우가 발생한다. 이럴 경우 최적화된 결과와는 다르게 안테나가 운용되게 되고, 이로 인해 원활한 통화서비스를 제공할 수 없게 된다.

이와 같은 경우 장비의 기술적인 결함으로 인한 문제가 아님에도 불구하고, 원격감시센터에서는 그 원인을 알 수 없기 때문에 이를 바로잡기 위해서는 모든 사이트를 돌아다니면서 원인분석, 재조정 작업 및 최적화 작업을 수행해야 하는 문제점이 있었다.

최근에는 이동통신 사업자가 넓은 지역에 다수의 사이트를 소수의 인원으로 관리하는 경우가 많아, 사이트에 문제가 발생해도 즉시 대응하지 못하고, 오랜 시간에 걸쳐 많은 비용을 소모하게 된다.

더구나 외국의 경우에는 원격 감시센터와 기지국과의 거리가 수백킬로미터인 경우도 있어, 이러한 경우 더욱 시간과 비용이 많이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로 기지국 안테나에 기울기를 감지할 수 있는 센서와 수평방향 섹터 지향각의 틀어짐을 감지할 수 있는 센서를 부착하여 안테나가 외부환경에 의해 기울어지거나 수평방향 섹터지향각도가 변하여 발생한 문제인 경우 이를 감지할 수 있고 또한 원격으로 제어할 수 있도록 한 이동통신 기지국 안테나 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 안테나에 카메라, 고도계, 온도계, 습도계 등의 다양한 센서를 더 부착하여 더 많은 정보를 원격으로 관리할 수 있도록 한 이동통신 기지국 안테나 제어시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위해, 원격으로 빔의 수직틸팅과 수평스티어링 제어가 가능한 안테나와; 상기 안테나에 부착되어 안테나의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와; 상기 안테나에 부착되어 안테나의 수평방향 섹터지향각의 변화를 감지하는 방위각 감지센서와; 상기 기울기 감지센서와 상기 방위각 감지센서의 감지신호를 입력받아 그 변화량을 산출하여 원격 감시센터에 전송하고, 원격 감시센터에서 전송되는 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅을 조정하는 제1 조정부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 수평방향 스티어링을 조정하는 제2 조정부로 구성한 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 안테나 시스템 을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는 기울기 감지센서와 상기 방위각 감지센서의 감지신호를 입력받아 그 변화량을 산출하여 원격 감시센터에 전송함과 동시에, 그 변화된 값이 기 설정된 기준값과 비교하여 일정 레벨이상이면 원격 감시센터의 지시를 기다리지 않고, 즉시 변화된 값을 보정하기 위한 제어를 할 수 있다.

또한, 원격으로 빔의 수직틸팅과 수평스티어링 제어가 가능한 안테나와; 상기 안테나에 부착되어 안테나의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와; 상기 안테나에 부착되어 안테나의 수평방향 섹터지향각의 변화를 감지하는 방위각 감지센서와; 상기 안테나에 부착되어 주변상황을 촬영하는 카메라와; 상기 기울기 감지센서, 상기 방위각 감지센서 및 상기 카메라의 감지신호를 입력받아 그 변화량을 산출하여 원격 감시센터에 전송하고, 원격 감시센터에서 전송되는 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링 및 카메라를 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅을 조정하는 제1 조정부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 수평방향 스티어링을 조정하는 제2 조정부와; 상기 제어부의 제어신호에 따라 카메라를 조정하는 제3 조정부로 구성한 이동통신 기지국 안테나 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 이동통신 기지국 안테나 제어시스템은 안테나의 기울기 및 방위각의 변화상태를 원격 감시센터에서 모니터링 할 수 있고, 또한 원격 제어가 가능하기 때문에 기울기 및 방위각 틀어짐에 따른 문제는 직접 사이트에 가지 않고 도 복구가 가능한 효과가 있다. 이로 인해 시간과 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한 기지국 안테나에 카메라 등 여러 가지 센서를 장착함으로써 사이트내의 빌딩 신축 등 서비스에 영향을 줄만한 주변상황을 계속적으로 모니터링 할 수 있으므로 가입자 분포 변화에 능동적인 대응이 가능해지는 효과가 있고,

또한 화재 등의 비상사태를 감지할 수 있으며, 사회 안전망의 일부로서 Security 서비스를 제공할 수도 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

<구성>

도1은 본 발명에 따른 이동통신 기지국 안테나 제어시스템의 일실시 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이

원격으로 빔의 수직틸팅과 수평스티어링 제어가 가능한 안테나와;

상기 안테나에 부착되어 안테나의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와;

상기 안테나에 부착되어 안테나의 수평방향 섹터지향각의 변화를 감지하는 방위각 감지센서와;

상기 기울기 감지센서와 상기 방위각 감지센서의 감지신호를 입력받아 그 변화량을 산출하여 원격 감시센터에 전송하고, 원격 감시센터에서 전송되는 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와;

상기 제어부의 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅을 조정하는 제1 조정부와;

상기 제어부의 제어신호에 따라 수평방향 스티어링을 조정하는 제2 조정부로 구성한다.

<동작설명>

이동 통신용 기지국 안테나는 기존의 빔 고정형 안테나에서 다양한 전파환경에 대응할 수 있는 빔 제어가 가능한 안테나로 진화하고 있다. 즉, 기존에는 빔의 방향을 수직으로 틸팅하기위해서는 기구적으로 안테나의 기울기를 가변하여 수직 빔 틸팅을 하였으나, 현재는 전기적인 수직 빔 틸팅제어가 가능하게 진화하였고, 나아가 빔의 수평 스티어링 제어가 가능한 안테나가 최근 많이 사용되고 있다.

이때, 이러한 안테나 빔의 수직/수평 제어는 안테나가 설치되어 있는 타워 등의 높은 곳에 직접 올라가지 않고, 사이트 및 원격지에서 제어가 가능하게 설계되어 있다.

따라서 본 발명은 원격으로 빔의 수직틸팅과 수평스티어링 제어가 가능한 안테나에 기울기 감지센서와 방위각 감지센서를 부착하는 것이 바람직하다.

정상상태일 때의 안테나는 지구 중력에 대하여 수직을 유지하고 있고, 수평방향 섹터지향각은 기 설정된 방향, 통상 알파섹터는 정북방향을 지향하고 있다.

<기울기 조정동작>

그러나 풍압 등의 외부환경에 의해 안테나가 전방으로 기울어지게 되면, 안테나에 설치된 기울기 감지센서가 작동하여 전방으로 기울어진 정도에 해당하는 감지신호를 출력한다.

제어부는 상기 기울기 감지센서의 출력신호를 입력받아 이를 기준값과 비교 하여 전방으로 몇도 기울어졌는지를 환산하여 그에 따른 값을 원격 감시센터에 전송한다.

이때, 원격 감시센터내의 감시자는 전송된 상기 기지국 안테나의 기울기 값을 확인하여 즉시 조정해야하는지 아닌지를 판단하여, 즉시 조정해야하는 상황이면 조정을 위한 제어신호를 출력한다. 예를 들어 전방으로 5도 기울어 졌다면 수직 빔을 5도 업틸팅 시키기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 제어신호를 입력받은 제어부는 수직 빔을 업틸팅 시키기 위한 제어신호를 출력하고, 이를 입력받은 제1 조정부는 각 방사소자에 급전되는 신호의 위상값을 제어하여 수직 빔을 5도 업틸팅 시킨다.

반대로 안테나가 후방으로 기울어지게 되면, 안테나에 설치된 기울기 감지센서가 작동하여 후방으로 기울어진 정도에 해당하는 감지신호를 출력한다.

제어부는 상기 기울기 감지센서의 출력신호를 입력받아 이를 기준값과 비교하여 후방으로 몇도 기울어졌는지를 환산하여 그에 따른 신호를 원격 감시센터에 전송한다.

이때, 원격 감시센터내의 감시자는 전송된 상기 기지국 안테나의 기울기 값을 확인하여 즉시 조정해야하는지 아닌지를 판단하여, 즉시 조정해야하는 상황이면 조정을 위한 제어신호를 출력한다. 예를 들어 후방으로 5도 기울어 졌다면 수직 빔을 5도 다운틸팅 시키기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 제어신호를 입력받은 제어부는 수직 빔을 틸팅 시키기 위한 제어신호를 출력하고, 이를 입력받은 제1 조정부는 각 방사소자에 급전되는 신호의 위상값을 제어하여 수직 빔을 5도 다운틸팅 시킨다.

한편, 상기 설명에서 수직 빔을 틸팅하기 위해 위상값을 제어하는 장치는 일렉트로메카니컬 페이즈 시프터(Electromachanical Phase Shifter) 또는 일렉트릭컬 페이즈 시프터(Electrical Phase Shifter) 모두 다 사용가능하다.

<방위각 조정동작>

풍압 등의 외부환경에 의해 안테나가 반시계방향으로 회전하여 수평방향 섹터 지향각이 가변되면 방위각 센서가 작동하여 반시계방향으로 변화된 각도에 해당하는 감지신호를 출력한다.

제어부는 상기 방위각 감지센서의 출력신호를 입력받아 이를 기준값과 비교하여 반시계 방향으로 몇도 이동했는지를 환산하여 그에 따른 신호를 원격 감시센터에 전송한다.

이때, 원격 감시센터내의 감시자는 전송된 상기 기지국 안테나의 수평이동 각도를 확인하여 즉시 조정해야하는지 아닌지를 판단하여, 즉시 조정해야하는 상황이면 조정을 위한 제어신호를 출력한다. 예를 들어 반시계방향으로 5도 가변되었다면 안테나를 시계방향으로 5도 스티어링 시키기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 제어신호를 입력받은 제어부는 안테나를 수평 스티어링 시키기 위한 제어신호를 출력하고, 이를 입력받은 제2 조정부는 안테나를 시계방향으로 5도 스티어링 시킨다.

반대로 풍압 등의 외부환경에 의해 안테나가 시계방향으로 회전하여 수평방향 섹터 지향각이 가변되면 방위각 센서가 작동하여 시계방향으로 변화된 각도에 해당하는 감지신호를 출력한다.

제어부는 상기 방위각 감지센서의 출력신호를 입력받아 이를 기준값과 비교하여 시계방향으로 몇도 이동했는지를 환산하여 그에 따른 신호를 원격 감시센터에 전송한다.

이때, 원격 감시센터내의 감시자는 전송된 상기 기지국 안테나의 수평이동 각도를 확인하여 즉시 조정해야하는지 아닌지를 판단하여, 즉시 조정해야하는 상황이면 조정을 위한 제어신호를 출력한다. 예를 들어 시계방향으로 5도 가변되었다면 안테나를 반시계방향으로 5도 스티어링 시키기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 제어신호를 입력받은 제어부는 안테나를 수평 스티어링 시키기 위한 제어신호를 출력하고, 이를 입력받은 제2 조정부는 안테나를 반시계방향으로 5도 스티어링 시킨다.

상기 수평 스티어링은 기구적 스티어링 및 전기적 스티어링 모두 동일하게 적용 가능하다.

상기 기울기 감지센서 및 방위각 감지센서는 이용목적에 따라 다수 개 설치가 가능하다.

참고로, 안테나를 설치하는데 있어서, 정확히 수직 및 수평상태로 설치할 수 없는 경우에는 초기 설치 시의 수직 및 수평상태를 기준값으로 하고, 이후 감지되는 신호값을 기준값과 비교하여 처리하는 방법이 있다.

한편, 상기 제어부는 기울기 및 방위각 변화에 따른 환산값을 원격 감시센터에 전송함과 동시에 그 변화된 값이 기 설정된 기준값과 비교하여 일정 레벨이상이 면 원격 감시센터의 지시를 기다리지 않고, 즉시 보정하기 위한 제어신호를 출력할 수도 있다.

즉, 안테나의 기울기 및 수평방향 섹터지향각이 일정 레벨 이상 가변되면 자체적으로 수직 빔 조정 및 수평 스티어링 동작을 진행할 수 있다.

또한, 안테나가 전방 또는 후방이 아닌 45도 각도로 기울어지는 경우가 있을 수 있는데, 이러한 경우까지 감지하기를 원하면 센서를 추가로 부착하여 감지하면 된다.

상기와 같이 기울기가 가변되는 경우에는 수직 빔의 틸팅과 수평 스티어링의 보정작업을 순차적으로 진행함으로써 빔을 원래의 방향으로 서비스 할 수 있다.

도2는 본 발명에 따른 제2 실시예를 도시한 블록 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이

원격으로 빔의 수직틸팅과 수평스티어링 제어가 가능한 안테나와;

상기 안테나에 부착되어 안테나의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와;

상기 안테나에 부착되어 안테나의 수평방향 섹터지향각의 변화를 감지하는 방위각 감지센서와;

상기 안테나에 부착되어 주변상황을 촬영하는 카메라와;

상기 기울기 감지센서 및 상기 방위각 감지센서의 감지신호 그리고 상기 카메라의 촬영정보를 입력받아 그 변화량을 산출하여 원격 감시센터에 전송하고, 원격 감시센터에서 전송되는 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링 및 카메라를 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와;

상기 제어부의 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅을 조정하는 제1 조정부와;

상기 제어부의 제어신호에 따라 수평방향 스티어링을 조정하는 제2 조정부와;

상기 제어부의 제어신호에 따라 카메라를 조정하는 제3 조정부로 구성한다.

상기 안테나에 고도계, 온도계 및 습도계 등의 센서를 더 부착할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예의 기울기 감지센서 및 방위각 감지센서외에 더 나아가 카메라, 고도계, 온도계, 습도계 등의 센서를 부착시키는 것을 요지로 한다.

이와 같이 여러 종류의 센서를 부착시킬 경우, 더 많은 정보를 원격지에서 모니터링할 수 있고, 필요에 따라 안테나의 고장 진단 등의 목적으로 용이하게 사용할 수 있다.

특히, 기지국 안테나의 속성상 사이트를 조감할 수 있는 높은 곳에 위치하므로, 기지국 안테나에 카메라를 장착하면 서비스지역내에 빌딩 신축 등 서비스에 영향을 줄만한 주변상황을 계속적으로 모니터링 할 수 있으므로 가입자 분포 변화에 능동적인 대응이 가능해진다.

이때, 카메라를 안테나의 지향방향과 동일하게 설치하면 안테나가 지향하는 위치를 시각적으로 정확히 측정할 수 있다.

또한 화재 등의 비상사태를 감지할 수 있고, 사회 안전망의 일부로서 Security 서비스를 제공할 수도 있다.

한편, 상기 센서들로부터 감지된 신호를 원격 감시센터에 전송하기 위한 방 법으로는 기지국 시스템망을 이용할 수도 있고, 감지센서에 무선모뎀 등을 연결하여 무선으로 전송할 수도 있다.

도1은 본 발명에 따른 제 1 실시예를 도시한 블록 구성도.

도2는 본 발명에 따른 제 2 실시예를 도시한 블록 구성도.

Claims (7)

1. 이동통신 기지국 안테나 제어시스템에 있어서,

   빔의 수직틸팅과 수평 스티어링 제어가 가능한 안테나와;

   상기 안테나의 기울기를 감지하는 기울기 감지센서와;

   상기 안테나의 수평방향 섹터지향각의 변화를 감지하는 방위각 감지센서와;

   상기 기울기 감지센서와 상기 방위각 감지센서의 감지신호를 입력받아 그 변화량을 산출하여 그에 따라 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅을 조정하는 제1조정부와;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 빔의 수평 스티어링을 조정하는 제2조정부를 포함함을 특징으로 하는 기지국 안테나 제어시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는

   상기 기울기 감지센서와 상기 방위각 감지센서의 감지신호를 입력받아 그 변화량을 산출하여 원격 감시센터에 전송하고, 상기 원격 감시센터에서 전송되는 제어신호에 따라 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링을 조정하는 동작을 추가적으로 수행함을 특징으로 하는 기지국 안테나 제어시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 안테나의 주변상황을 촬영하는 카메라와;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 카메라를 조정하는 제3조정부를 추가적으로 포함하며,

   상기 제어부는 상기 카메라의 촬영정보를 입력받아 이를 원격 감시센터에 전송하고, 상기 원격 감시센터에서 전송되는 제어신호에 따라 상기 카메라의 동작을 제어하기 위해 상기 제3조정부에 제어신호를 출력하는 동작을 추가적으로 수행함을 특징으로 하는 기지국 안테나 제어시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 기울기 감지센서 또는 상기 방위각 감지센서 중의 어느 하나 이상으로부터 측정된 감지값이 기 설정된 기준값과 비교하여 일정 레벨 이상이면 상기 기준값으로 복귀되도록 상기 제1, 제2 조정부를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 동작을 추가적으로 수행함을 특징으로 하는 기지국 안테나 제어시스템.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1, 제2 조정부에서의 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링 조정은 전기적인 수직 빔 팅팅 및 수평 스티어링 조정을 통해 수행함을 특징으로 하는 기지국 안테나 제어시스템.
6. 제5항에 있어서,

   고도계, 온도계, 습도계 중 적어도 하나의 센서를 추가로 더 구비하며, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 센서들의 감지신호를 입력받아 이를 원격감시센터에 전송함을 특징으로 하는 기지국 안테나 제어시스템.
7. 제4항에 있어서,

   상기 제1, 제2 조정부에서의 빔의 수직틸팅 또는 수평 스티어링 조정은 전기적인 수직 빔 팅팅 및 수평 스티어링 조정을 통해 수행함을 특징으로 하는 기지국 안테나 제어시스템.

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