KR20090044721A - 안테나 방향을 조정할 수 있는 무선 중계기 및 그 방법 - Google Patents

안테나 방향을 조정할 수 있는 무선 중계기 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

안테나 방향을 조정할 수 있는 무선 중계기 및 그 방법이 개시된다. 상기 무선 중계기는 서로 다른 방향성을 갖는 다수의 도너 안테나들을 통하여 수신되는 RF 신호의 통신 품질을 분석하여 그 중에서 통신 품질이 우수한 도너 안테나를 구동시키거나, 도너 안테나의 방향을 가변하면서 각 방향에 대한 RF 신호의 통신 품질을 분석하여 통신 품질이 우수한 방향으로 안테나 방향을 자동 조정할 수 있다.
무선 중계기, 도너 안테나, 통신 품질, 지향성 안테나

Description

안테나 방향을 조정할 수 있는 무선 중계기 및 그 방법{RAIDO REPEATER CALIBRATING DIRECTION OF ANTENNA AND METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 중계기의 안테나 방향 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 여러 방향으로 수신되는 RF 신호의 통신 품질을 분석하고, 그 분석 결과에 기초하여 최적의 통신 품질을 가지는 방향으로 안테나의 방향을 자동으로 설정할 수 있는 무선 중계기 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 중계기는 기지국과 단말기 사이에 전파가 미약하거나 도달하지 못하는 곳에 위치하여 그 지역에 양호한 신호를 제공하여 안정적인 무선 통신 서비스를 가능케 하는 장치를 말한다.
예컨대, 상기 중계기는 상기 기지국과 상기 단말기 사이에 위치하여 상기 기지국으로부터 발생된 미약한 신호를 양호한 신호로 변환하여 상기 단말기로 전송하거나, 상기 단말기로부터 발생된 미약한 신호를 양호한 신호로 변환하여 상기 기지국로 전송할 수 있다.
다중 셀 환경에서는 중계기가 신호 세기(Ec/Io)가 유사한 다수의 신호들을 수신하기 때문에 신호들 상호 간의 간섭 현상에 기인한 파일럿 오염(pilot pollution)이 발생할 수 있다. 이로 인한 빈번한 파일럿(pilot) 탐색 및 핸드 오프(hand off)가 수행되어야 하므로 통화 품질 저하 및 기지국의 부하 증가 등의 문제점이 발생한다.
통상적으로, 고속의 무선 데이터 통신 시스템들은 그 사용 전력이 제한된다. 그러므로 이러한 무선 통신 시스템은 정보를 사용자에게 전달하기 위하여 고이득으로 특정 방위각으로만 빔이 형성되도록 한 무선 안테나인 지향성 안테나를 사용한다. 이러한 지향성 안테나는 일반적으로 적절한 통신 기능을 보장하기 위하여 송수신 동작 시 이들의 카운터파트(conterpart) 안테나의 방향을 정확하게 포인팅해야 한다.
지향성 안테나의 오정렬(misallignment)은 고속의 무선 데이터 통신 시스템의 성능을 저하시킬 수 있으므로 지향성 안테나의 방향의 조정(calibration) 및 정확한 재정렬(reallignment)은 기술자가 가장 강한 신호를 수신하는 방향으로 안테나를 물리적으로 조정함으로써 이루어진다. 이러한 프로세스는 시행착오적 접근 (trial-and-error approach)을 취하므로 정확성이 떨어지며 비용면에서도 효율적이지 못한 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 무선 중계기의 도너 안테나로 수신되는 다수의 파일럿 신호들 중에서 통신 품질이 우수한 신호를 수신하는 방향으로 안테나의 방향을 자동적으로 조정할 수 있는 무선 중계기 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 무선 중계기는 각각이 기지국과 RF(Raido Frequency) 신호를 송수신할 수 있고, 서로 다른 방향성을 갖는 다수의 도너 안테나들; 선택 신호에 응답하여, 상기 다수의 도너 안테나들 중에서 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 출력하는 스위칭부; 상기 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 품질 측정부; 상기 선택된 도너 안테나와 상기 품질 측정부를 전기적으로 결합시키는 제1결합부; 및 상기 다수의 도너 안테나들을 순차적으로 선택하거나, 수신된 RF 신호의 통신 품질에 기초하여 상기 다수의 도너 안테나들 중에서 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나를 선택하기 위한 선택 신호를 발생하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 무선 중계기는 증폭 처리부, 서비스 안테나, 및 제2결합부를 더 포함할 수 있으며, 상기 증폭 처리부는 상기 제1결합부 및 상기 제2결합부 사이에 접속되며, 상기 제1결합부의 출력 신호를 증폭하여 상기 제2결합부로 출력하거나, 상기 제2결합부의 출력 신호를 증폭하여 상기 제1결합부로 출력하고, 상기 제2결합부는 상기 증폭 처리부와 상기 서비스 안테나를 전기적으로 결합시키며, 상기 서비스 안테나는 단말기와 RF 신호를 송수신할 수 있다. 상기 다수의 도너 안테나들과 상기 서비스 안테나는 지향성 안테나일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 무선 중계기는 기지국과 RF 신호를 송수신하는 도너 안테나; 제1제어 신호와 제2제어 신호 중 적어도 어느 하나에 응답하 여 상기 도너 안테나의 방향성을 조절하기 위한 도너 안테나 조향부; 상기 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 품질 측정부; 상기 도너 안테나와 상기 품질 측정부를 전기적으로 결합시키는 제1결합부; 및 상기 통신 품질 측정 결과에 기초하여 상기 도너 안테나의 수직 방향성을 조정하기 위한 상기 제1제어 신호와 상기 도너 안테나의 수평 방향성을 조정하기 위한 상기 제2제어 신호 중 적어도 하나를 발생하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 무선 중계기는 증폭 처리부, 서비스 안테나, 및 제2결합부를 더 포함할 수 있으며, 상기 증폭 처리부는 상기 제1결합부 및 상기 제2결합부 사이에 접속되며, 상기 제1결합부의 출력 신호를 증폭하여 상기 제1결합부로 출력하거나, 상기 제2결합부의 출력 신호를 증폭하여 상기 제1결합부로 출력하고, 상기 제2결합부는 상기 증폭 처리부와 상기 서비스 안테나를 전기적으로 결합시키며, 상기 서비스 안테나는 단말기와 RF 신호를 송수신할 수 있다.
상기 도너 안테나 조향부는 상기 제1제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 제1회전부; 및 상기 제2제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수평 방향으로 회전시키는 제2회전부를 포함할 수 있다.
상기 제1회전부는 상기 제1제어 신호에 응답하여 회전하는 제1구동 모터; 상기 제1구동 모터의 모터축에 결합되어 회전 가능한 제1구동 기어; 상기 제1구동 기어와 치형 맞물림되는 제1종동 기어; 및 상기 제1종동 기어와 상기 도너 안테나에 상호 연결되어 상기 제1종동 기어의 회전에 기초하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 수직 회전부를 포함할 수 있다.
상기 제2회전부는 상기 제2제어 신호에 응답하여 회전하는 제2구동 모터; 상기 제2구동 모터의 모터 축에 결합되어 회전 가능한 제2구동 기어; 상기 제2구동 기어와 치형 맞물림되는 제2종동 기어; 및 상기 제2종동 기어와 상기 도너 안테나에 상호 연결되어 상기 제2종동 기어의 회전에 기초하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 수평 회전부를 포함할 수 있다.
상기 제1구동 모터와 상기 제2구동 모터는 회전 각도를 단계적으로 제어할 수 있는 스텝 모터일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 무선 중계기의 안테나 방향 조정 방법은 서로 다른 방향성을 갖는 다수의 도너 안테나들을 순차적으로 선택하기 위한 선택 신호를 발생하는 단계; 상기 선택 신호에 응답하여, 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 출력하는 단계; 상기 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 단계; 및 상기 다수의 도너 안테나들 각각에 대한 RF 신호의 통신 품질 측정이 완료되면, 상기 측정된 통신 품질에 기초하여 상기 다수의 도너 안테나들 중에서 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나를 선택하기 위한 선택 신호를 발생하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 무선 중계기의 안테나 방향 조정 방법은 도너 안테나를 통하여 기지국으로부터 RF 신호를 수신하는 단계; 상기 도너 안테나와 품질 측정부를 전기적으로 결합시키는 단계; 상기 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 단계; 제1제어 신호와 제2제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나의 방향성을 조정하는 단계; 및 상기 통신 품질 측정 결과에 기초 하여 상기 제1제어 신호와 상기 제2제어 신호를 발생하는 단계를 포함한다.
상기 도너 안테나의 방향성을 조정하는 단계는 상기 제1제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 단계; 및 상기 제2제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수평 방향으로 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 중계기 및 상기 무선 중계기의 안테나 방향 자동 조정 방법은 여러 방향에서 수신되는 신호의 통신 품질을 분석한 결과에 기초하여 안테나의 방향을 최적의 방향으로 자동으로 설정하여 파일럿 오염을 제거할 수 있기 때문에, 수동으로 안테나의 방향을 조정하는 것에 비하여 통화 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 설치 및 유지/관리 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 중계기(100)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 무선 중계기(100)는 안테나 모듈(110), 제1결합부(120), 품질 측정부(125), 컨트롤러(130), 증폭 처리부(140), 제2결합부(150), 및 서비스 안테 나(160)를 포함한다.
상기 안테나 모듈(110)은 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn, n은 2이상의 자연수) 및 스위칭부(111)를 포함한다. 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 각각은 기지국과 RF(Raido Frequency) 신호를 송수신할 수 있고, 서로 다른 방향성을 가질 수 있다. 상기 스위칭부(111)는 상기 컨트롤러(130)로부터 수신되는 선택 신호(SEL)에 응답하여, 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 중에서 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 출력한다. 상기 스위칭부(111)는 RF 스위치를 내장할 수 있다.
상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn)과 상기 서비스 안테나(160)는 특정 방위각으로만 빔이 형성되도록 한 무선 안테나인 지향성 안테나일 수 있다. 본 명세서에서 도너 안테나라 함은 기지국과 RF 신호를 송수신하기 위한 안테나를 말하며, 서비스 안테나라 함은 사용자의 단말기와 RF 신호를 송수신하기 위한 안테나를 말한다.
도 2는 도 1의 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2, DA3)이 서로 다른 방향성을 가지는 경우 안테나 빔의 방향을 나타낸다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 3개의 도너 안테나만을 도시하였으나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
다수의 도너 안테나들(DA1, DA2, DA3)은 서로 다른 방향성을 가지며, 인접한 도너 안테나들이 이루는 각도는 θ이며, 상기 도너 안테나들(DA1, DA2, DA3) 각각은 메인 빔(main beam)을 중심으로 일정 영역을 커버한다. θ는 변경 가능한 임의의 각도이므로 θ를 가변함으로써 도너 안테나들이 커버하는 영역은 수직방향으로 변경될 수 있다. 널(Null) 영역은 도너 안테나에 의하여 커버되지 않는 영역을 말한다.
도 2에 도시되지는 않았으나 도너 안테나들(DA1, DA2, DA3) 각각을 수평 방향으로도 회전시킴으로써 상기 도너 안테나들(DA1, DA2, DA3) 각각이 커버하는 영역은 수평 방향으로 변경될 수 있다. 상기 도너 안테나들(DA1, DA2, DA3) 각각의 방향성은 상기 중계기(100)의 제조 단계에서 고정될 수 있으며, 상기 중계기(100)가 설치된 후 설치 장소에서 통신 품질이 양호한 특정 방향으로 고정될 수도 있다.
상기 품질 측정부(125)는 상기 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 모니터링하여 측정한다. 상기 품질 측정부(125)는 서로 다른 방향으로 설정된 도너 안테나들로부터 수신되는 RF 신호들 각각의 적어도 하나의 품질 지시자를 산출함으로써, 각 방향에 대한 RF 신호의 통신 품질을 측정할 수 있다. 품질 지시자는 도너 안테나를 통하여 수신되는 RF 신호의 신호대 잡음비(Ec/Io), 수신 신호 강도(혹은 수신 전계 강도라 칭하기도 함, Received Signal Strength Indicator, 이하 'RSSI'라 함), 수신 신호 코드 전력(Received Signal Code Power, 이하 'RSCP'라 함) 등이 될 수 있으나, 상기 예시적으로 열거한 항목으로 제한되는 것은 아니다. 신호대 잡음비(Ec/Io)는 기지국에서 전송되는 파일럿 신호의 신호대 잡음비(Ec/Io)일 수 있다. 무선 중계기(100)의 관리 및 제어를 위하여 구비되는 모뎀(미도시)에서 상기 품질 측정부(125)의 기능이 수행될 수 있다. 모뎀(미도시)은 기지국(미도시)과 통신하여 중계기 상태를 보고하고 중계기를 관리/제어하기 위한 신호를 수신하기 위한 것으로, 상기 품질 측정부(125)의 기능도 수행하도록 구현되 어, 상기 무선 중계기(100)에 내장될 수 있다.
다중 셀 환경에서는 RF 신호가 상기 무선 중계기(100)로 도달하는 다수의 경로가 존재하기 때문에 서로 다른 방향성을 갖는 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 각각을 통하여 수신되는 RF 신호의 통신 품질은 서로 다를 수 있다. 그러므로 상기 품질 측정부(125)는 통신 품질 모니터링을 통하여 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 중에서 최적의 통신 품질을 갖는 도너 안테나에 대한 정보를 상기 컨트롤러(130)에 전달할 수 있다.
상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 각각을 통하여 수신되는 RF 신호의 통신 품질을 순차적으로 선택하기 위하여, 상기 컨트롤러(130)는 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn)을 순차적으로 선택하기 위한 상기 선택 신호(SEL)를 발생할 수 있다. 이는 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 각각을 통하여 수신되는 RF 신호의 통신 품질을 분석하기 위함이다.
상기 제1결합부(120)는 상기 안테나 모듈(110)을 상기 품질 측정부(125) 및 증폭처리부(140)와 전기적으로 결합시킨다. 구체적으로는, 상기 제1결합부(120)는 상기 스위칭부(111)를 통해 수신되는 순방향 신호(기지국에서 단말기 방향으로의 신호, 하향 신호라 하기도 함)를 증폭처리부(140) 및 품질 측정부(125)로 전송하고, 증폭처리부(140)에서 출력되는 역방향 신호(단말기에서 기지국 방향으로의 신호, 상향 신호라 칭하기도 함)를 스위칭부(111)를 통하여 선택된 도너 안테나로 전송할 수 있다. 상기 제1결합부(120)는 커플러(예컨대, 방향성 커플러)로 구현될 수 있다.
상기 컨트롤러(130)는 상기 품질 측정부(125)가 모니터링한 통신 품질에 기초하여 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 중에서 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나를 선택하기 위한 상기 선택 신호(SEL)를 발생할 수 있다. 그러면 상기 스위칭부(111)는 상기 선택 신호(SEL)에 응답하여 최상의 통신 품질의 신호를 수신하는 도너 안테나를 상기 제1결합부(120)와 서로 전기적으로 연결시킨다.
상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 중에서 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나가 상기 제1결합부(120)와 접속된 이후에도, 상기 무선중계기(100)는 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 또는 관리자가 원하는 특정 시점에서 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 각각을 통하여 수신되는 RF 신호의 통신 품질을 분석하여 최적의 통신 품질을 갖는 도너 안테나를 상기 제1결합부(120)와 연결하는 과정을 수행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, RF 신호의 통신 품질은 RF 신호의 경로 변경, 건물 대기 조건(예를 들면, 기온, 습도, 바람 등) 등에 의하여 변경될 수 있기 때문이다.
상기 서비스 안테나(160)는 사용자의 단말기와 RF 신호를 송수신한다. 상기 제2결합부(150)는 상기 증폭 처리부(140)의 출력 신호를 상기 서비스 안테나(160)로 전송하고, 상기 서비스 안테나(160)를 통해 수신되는 신호를 상기 증폭 처리부(140)로 전송한다. 제2 결합부(150) 역시 제1 결합부(120)와 마찬가지로 커플러(예컨대, 방향성 커플러)로 구현될 수 있다. 상기 증폭 처리부(140)는 상기 제1결합부(120)와 상기 제2결합부(150) 사이에 접속되며, 상기 제1결합부(120)의 출력 신호를 증폭하여 상기 제2결합부(150)로 출력하거나, 상기 제2결합부(150)의 출력 신호를 증폭하여 상기 제1결합부(120)로 출력한다.
그럼으로써, 상기 중계기(100)는 기지국과 사용자의 단말기 사이에 위치하여 상기 기지국으로부터 발생된 미약한 신호를 통신 품질이 우수한 신호로 변환하여 상기 단말기로 전송하거나, 상기 단말기로부터 발생된 미약한 신호를 통신 품질이 우수한 신호로 변환하여 상기 기지국으로 전송할 수 있다.
도 3은 도 1의 무선 중계기(100)가 도너 안테나의 방향을 최적의 방향으로 조정하는 방법을 나타내는 순서도이다. 도 1 및 도 3을 참조하여 그 과정을 구체적으로 살펴본다.
스위칭부(111)는 컨트롤러(130)로부터 수신된 선택 신호(SEL)에 응답하여, 서로 다른 방향성을 갖는 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn) 중에서 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 출력한다(S31). 이때, 각각의 도너 안테나로 수신되는 RF 신호의 통신 품질은 서로 다를 수 있다.
품질 측정부(125)는 상기 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 분석한다(S32). 상기 품질 측정부(125)는 상기 수신된 RF 신호의 신호대 잡음비(Ec/Io), RSSI, RSCP 등을 기준으로 최적의 통화 품질을 갖는 RF 신호를 수신하는 도너 안테나의 정보를 상기 컨트롤러(130)로 출력할 수 있다.
상기 컨트롤러(130)는 모든 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn)에 대한 통신 품질 분석이 완료되었는지를 판단한다(S33). 모든 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn)에 대한 통신 품질 분석이 완료되지 않았으면 상기 컨트롤러(130)는 상기 다수의 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn)을 순차적으로 선택하기 위한 상기 선택 신호(SEL)를 발생한다(S34). 그러면 S31 단계와 S32단계가 반복하여 수행되어 모든 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn)에 대한 통신 품질 분석이 수행된다.
모든 도너 안테나들(DA1, DA2,..., DAn)에 대한 통신 품질 분석이 완료되었으면 상기 컨트롤러(130)는 상기 품질 측정부(125)의 통신 품질 분석 결과에 기초하여 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나를 선택하기 위한 선택 신호(SEL)를 발생한다(S35). 상기 스위칭부(111)는 상기 선택 신호(SEL)에 응답하여 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나로부터 수신된 RF 신호를 출력한다(S36).
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 중계기(200)의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 상기 무선 중계기(200)는 도너 안테나(210), 제1결합부(120), 품질 측정부(125), 컨트롤러(230), 도너 안테나 조향부(240), 증폭 처리부(140), 제2결합부(150), 및 서비스 안테나(160)를 포함한다.
도 4의 무선 중계기(200)의 구성 요소들 중에서 도 1의 무선 중계기(100)의 구성 요소들과 동일한 부재 번호를 가지는 구성 요소는 그 구조와 기능이 동일하므로 그들에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하, 서로 다른 부재 번호를 갖는 구성 요소를 중심으로 도 4의 무선 중계기(200)에 대하여 설명한다.
상기 도너 안테나(210)는 기지국과 RF 신호를 송수신한다. 상기 도너 안테나 조향부(240)는 제1제어 신호(CS1)와 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 상기 도너 안테나(210)의 방향성을 조정할 수 있다. 상기 품질 측정부(125)는 상기 도너 안테나(210)를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 모니터링하고 측정한다. 상기 제1 결합부(120)는 상기 도너 안테나(210)와 상기 품질 측정부(125) 및 상기 증폭처리부(140)를 전기적으로 결합시킨다.
상기 컨트롤러(230)는 상기 품질 측정부(125)의 통신 품질 분석 결과에 기초하여 상기 제1제어 신호(CS1)와 상기 제2제어 신호(CS2)를 발생한다.
도 5는 도 4의 도너 안테나 조향부(240)의 블록도이다. 도 6은 도 4의 도너 안테나(210)와 도너 안테나 조향부(240)의 구조도이다. 도 7은 도 6의 도너 안테나 조향부(240)의 확대된 구조도이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 도너 안테나 조향부는(240)는 제1회전부(241) 및 제2회전부(246)를 포함한다.
상기 제1회전부(241)는 상기 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 상기 도너 안테나(210)를 수직 방향으로 회전시키며, 상기 제2회전부(246)는 상기 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 상기 도너 안테나(210)를 수평 방향으로 회전시킨다.
상기 제1회전부(241)는 제1구동 모터(242), 제1구동 기어(243), 제1종동 기어(244), 및 수직 회전부(255)를 포함한다. 상기 제1구동 모터(242)는 상기 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 회전하며, 상기 제1구동 기어(243)는 상기 제1구동 모터(242)의 모터축에 결합되어 회전 가능하다. 상기 제1종동 기어(244)는 상기 제1구동 기어(243)와 치형 맞물림되어 회전한다. 상기 수직 회전부(245)는 상기 제1종동 기어(244)와 상기 도너 안테나(210)에 상호 연결되어 상기 제1종동 기어(244)의 회전에 기초하여 상기 도너 안테나(210)를 수직 방향으로 회전시킨다.
상기 제2회전부(246)는 제2구동 모터(247), 제2구동 기어(248), 제2종동 기어(249), 및 수평 회전부(250)를 포함한다. 상기 제2구동 모터(247)는 상기 제2제 어 신호(CS2)에 응답하여 회전하며, 상기 제2구동 기어(248)는 상기 제2구동 모터(247)의 모터축에 결합되어 회전 가능하다. 상기 제2종동 기어(249)는 상기 제2구동 기어(248)와 치형 맞물림되어 회전할 수 있다. 상기 수평 회전부(250)는 상기 제2종동 기어(249)와 상기 도너 안테나(210)에 상호 연결되어 상기 제2종동 기어(249)의 회전에 기초하여 상기 도너 안테나(210)를 수평 방향으로 회전시킨다.
상기 제1구동 모터(242)와 상기 제2구동 모터(249)는 회전 각도를 단계적으로 제어할 수 있는 스텝 모터(step motor)일 수 있다.
도 8은 도 4의 도너 안테나(210)의 회전 각도에 따른 빔의 방향을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 상기 도너 안테나(210)는 스텝 모터의 회전에 의해서 특정 방향의 일정 영역을 커버한다. 상기 스텝 모터의 기본 회전 각도는 임의의 각도(예컨대, 0.5도 또는 1도)로 설정될 수 있다.
도 9는 도 4의 무선 중계기(200)가 도너 안테나(210)의 최적의 방향을 결정하는 방법을 나타내는 그래프이다. 상기 도너 안테나(210)는 수평 방향으로 -90도에서 90도까지 회전하며, 수직 방향으로는 -90도에서 +90도 사이를 주기적으로 회전한다. 품질 측정부(120)는 수신되는 RF 신호의 신호대 잡음비(Ec/Io)와 RSCP를 측정한다.
도 9를 참조하면, 수신된 RF 신호의 신호대 잡음비(Ec/Io)와 RSCP 각각이 특정 값 이상인 수평 방향 60도, 수직 방향 -45도인 경우가 상기 도너 안테나(210)의 최적의 방향이다. 신호대 잡음비(Ec/Io)와 RSCP 각각의 상기 특정 값은 미리 설정된 값일 수 있고, 그 설정 값은 가변될 수 있다. 비슷한 통신 품질을 가지는 방향 이 존재하는 경우에는 신호대 잡음비(Ec/Io)와 RSCP의 변동이 작은 방향이 선택될수도 있다.
최상의 통신 품질을 갖는 상기 도너 안테나(210)의 방향이 설정된 이후에도, 상기 무선중계기(200)는 미리 정해진 일정한 시간 간격으로 또는 관리자가 원하는 특정 시점에서 상기 도너 안테나(210)의 방향을 가변하면서 수신되는 RF 신호의 통신 품질을 분석하여 최적의 통신 품질을 갖는 방향으로 상기 도너 안테나(210)의 방향을 재설정하는 것이 바람직하다.
도 10은 도 4의 무선 중계기(200)가 도너 안테나(210)의 방향을 최적의 방향으로 조정하는 과정을 나타내는 순서도이다. 이하 도 4 내지 도 7과 도 10을 참조하여 그 과정을 상세히 설명한다.
상기 도너 안테나(210)는 기지국으로부터 RF 신호를 수신한다(S101). 이 때, 상기 도너 안테나(210)는 미리 설정된 초기 방향(즉, 초기 수직 방향 및 초기 수평 방향)으로 설정되어 있을 수 있다. 상기 품질 측정부(125)는 상기 도너 안테나(210)를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 분석한다(S102). 컨트롤러(230)는 미리 설정된 일정 범위의 방향에 대한 통신 품질 분석이 완료되었는지를 판단한다(S103).
상기 미리 설정된 일정 범위의 방향에 대한 통신 품질 분석이 완료되었으면 상기 컨트롤러(230)는 상기 통신 품질 분석 결과에 기초하여 상기 도너 안테나(210)의 방향을 최상의 통신 품질을 갖는 방향으로 조정하기 위한 상기 제1제어 신호(CS1) 및 상기 제2제어 신호(CS2)를 발생하며(S104), 도너 안테나 방향 조향 부(240)는 제1제어 신호(CS1)와 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 상기 도너 안테나(210)의 방향을 최상의 통신 품질을 갖는 방향으로 조정한다(S105).
상기 미리 설정된 일정 범위의 방향에 대한 통신 품질 분석이 완료되지 않았으면 상기 컨트롤러(230)는 상기 도너 안테나(210)의 방향을 상기 미리 설정된 일정 범위내에서 조정하기 위한 상기 제1제어 신호(CS1)와 상기 제2제어 신호(CS2)를 발생하며(S106), 미리 설정된 일정 범위에 대한 통신 품질 분석이 완료될 때까지 S101 단계와 S102 단계가 반복적으로 수행된다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 중계기의 안테나 방향 조정 방법은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들 상호간의 조합에 의하여 구현될 수 있다. 본 발명이 소프트웨어로 구현될 경우, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드, 프로그램 등으로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에는 RAM, ROM, EEPROM, 플래쉬 메모리 등 컴퓨터 시스템에 의하여 인식될 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 도 4내지 도 10에 도시된 본 발명의 실시예는 무선 중계기의 도너 안테나를 수평 방향과 수직 방향으로 조절할 수 있는 실시예에 해당한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 도너 안테나의 방향은 수평 혹은 수직 방향 중 어느 하나의 방향만이 자동으로 조절되도 록 구현될 수도 있다. 또한, 도 1에 도시된 본 발명의 실시예와 도 4에 도시된 본 발명의 실시예가 하나의 무선 중계기에 구현될 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 중계기의 블록도이다.
도 2는 도 1의 다수의 도너 안테나들이 서로 다른 방향성을 가지는 경우 안테나 빔의 방향을 나타낸다.
도 3은 도 1의 무선 중계기가 도너 안테나의 방향을 최적의 방향으로 조정하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 중계기의 블록도이다.
도 5는 도 4의 도너 안테나 조향부의 블록도이다.
도 6은 도 4의 도너 안테나와 도너 안테나 조향부의 구조도이다.
도 7은 도 6의 도너 안테나 조향부의 확대된 구조도이다.
도 8은 도 4의 도너 안테나의 회전 걱도에 따른 빔의 방향을 나타낸다.
도 9는 도 4의 무선 중계기가 도너 안테나의 최적의 방향을 결정하는 방법을 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 4의 무선 중계기가 도너 안테나의 방향을 최적의 방향으로 조정하는 과정을 나타내는 순서도이다.

Claims (11)

  1. 각각이 기지국과 RF(Raido Frequency) 신호를 송수신할 수 있고, 서로 다른 방향성을 갖는 다수의 도너 안테나들;
    선택 신호에 응답하여, 상기 다수의 도너 안테나들 중에서 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 출력하는 스위칭부;
    상기 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 품질 측정부;
    상기 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 상기 품질측정부로 전송하기 위한 제1결합부; 및
    상기 다수의 도너 안테나들을 순차적으로 선택하거나, 상기 통신 품질 측정 결과에 기초하여 상기 다수의 도너 안테나들 중에서 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나를 선택하기 위한 선택 신호를 발생하는 컨트롤러를 포함하는 무선 중계기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는
    RF 스위치를 포함하는 무선 중계기.
  3. 기지국과 RF 신호를 송수신하는 도너 안테나;
    제1제어 신호와 제2제어 신호 중 적어도 하나에 응답하여 상기 도너 안테나의 방향성을 조정하기 위한 도너 안테나 조향부;
    상기 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 품질 측정부;
    상기 도너 안테나와 상기 품질 측정부를 전기적으로 결합시키는 제1결합부; 및
    상기 통신 품질 측정 결과에 기초하여 상기 도너 안테나의 수직 방향성을 조정하기 위한 상기 제1제어 신호와 상기 도너 안테나의 수평 방향성을 조정하기 위한 상기 제2제어 신호 중 적어도 하나를 발생하는 컨트롤러를 포함하는 무선 중계기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도너 안테나 조향부는
    상기 제1제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 제1회전부; 및
    상기 제2제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수평 방향으로 회전시키는 제2회전부를 포함하는 무선 중계기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1회전부는
    상기 제1제어 신호에 응답하여 회전하는 제1구동 모터;
    상기 제1구동 모터의 모터축에 결합되어 회전 가능한 제1구동 기어;
    상기 제1구동 기어와 치형 맞물림되는 제1종동 기어; 및
    상기 제1종동 기어와 상기 도너 안테나에 상호 연결되어 상기 제1종동 기어 의 회전에 기초하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 수직 회전부를 포함하며,
    상기 제2회전부는
    상기 제2제어 신호에 응답하여 회전하는 제2구동 모터;
    상기 제2구동 모터의 모터축에 결합되어 회전 가능한 제2구동 기어;
    상기 제2구동 기어와 치형 맞물림되는 제2종동 기어; 및
    상기 제2종동 기어와 상기 도너 안테나에 상호 연결되어 상기 제2종동 기어의 회전에 기초하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 수평 회전부를 포함하는 무선 중계기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1구동 모터와 상기 제2구동 모터는
    회전 각도를 단계적으로 제어할 수 있는 스텝 모터인 무선 중계기.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 무선 중계기는
    단말기와 RF 신호를 송수신하는 서비스 안테나;
    증폭 처리부; 및
    제2결합부를 더 포함하며,
    상기 증폭 처리부는 상기 제1결합부 및 상기 제2결합부 사이에 접속되며, 상기 제1결합부의 출력 신호를 증폭하여 상기 제2결합부로 출력하거나, 상기 제2결합부의 출력 신호를 증폭하여 상기 제1결합부로 출력하고,
    상기 제2결합부는 상기 증폭 처리부와 상기 서비스 안테나를 전기적으로 결합시키는 무선 중계기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 도너 안테나와 상기 서비스 안테나는
    지향성 안테나인 무선 중계기.
  9. 서로 다른 방향성을 갖는 다수의 도너 안테나들을 순차적으로 선택하기 위한 선택 신호를 발생하는 단계;
    상기 선택 신호에 응답하여, 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호를 출력하는 단계;
    상기 선택된 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 단계; 및
    상기 다수의 도너 안테나들 각각에 대한 RF 신호의 통신 품질 측정이 완료되면, 상기 측정된 통신 품질에 기초하여 상기 다수의 도너 안테나들 중에서 최상의 통신 품질을 갖는 도너 안테나를 선택하기 위한 선택 신호를 발생하는 단계를 포함하는 무선 중계기의 안테나 방향 조정 방법.
  10. 도너 안테나를 통하여 기지국으로부터 RF 신호를 수신하는 단계;
    상기 도너 안테나와 품질 측정부를 전기적으로 결합시키는 단계;
    상기 도너 안테나를 통하여 수신된 RF 신호의 통신 품질을 측정하는 단계;
    제1제어 신호와 제2제어 신호 중 적어도 하나에 응답하여 상기 도너 안테나의 방향성을 조정하는 단계; 및
    상기 통신 품질 모니터링 결과에 기초하여 상기 도너 안테나의 수직 방향성을 조정하기 위한 상기 제1제어 신호와 상기 도너 안테나의 수평 방향성을 조정하기 위한 상기 제2제어 신호 중 적어도 하나를 발생하는 단계를 포함하는 무선 중계기의 안테나 방향 조정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 도너 안테나의 방향성을 조정하는 단계는
    상기 제1제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수직 방향으로 회전시키는 단계; 및
    상기 제2제어 신호에 응답하여 상기 도너 안테나를 수평 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는 무선 중계기의 안테나 방향 조정 방법.
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