KR100360010B1 - 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치에 관한 것이다.

본 발명은 섹터 당 N(단, N은 4의 배수)개로 구성되는 배열 안테나를 통해 다중화 빔을 수신하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치에 있어서, 배열 안테나를 통해 수신되는 다중화 빔의 전력을 샘플링하는 전력 샘플러 모듈과; 전력 샘플러 모듈에 의해 샘플링되는 1부터 N개의 수신 전력을 일정 시간 간격으로 스위칭하여 순차 처리하는 N:1 RF 스위치 모듈과; N:1 RF 스위치 모듈에 의해 순차 처리되는 수신 전력을 소정 크기의 필요 대역 신호로 변환하는 필터 및 증폭기 모듈과; 필터 및 증폭기 모듈에 의해 변환되는 수신 전력을 선형 전압 값으로 변환하여 검출하는 전력 검출기 모듈과; 전력 검출기 모듈에 의해 선형 전압 값으로 변환된 상기 N개의 배열 안테나를 통한 수신 전력의 평균 전력 값을 산출하고, 산출되는 각 다중화 빔간의 평균 전력 값의 차 값을 산출하며, 산출되는 차 값에 의거하여 빔간의 통화량을 추정하는 전력 값 제어 모듈과; 전력 값 제어 모듈에 의해 산출되는 통화량 추정 데이터에 따라 상기 N:1 RF 스위치 모듈로 스위칭 동기 제어 신호를 제공하며, 장치의 다중 채널간 제어 신호를 생성하는 시스템 제어 모듈을 포함하고 구성된다. 따라서, 본 발명은 기지국과는 별개의 시스템으로 다수의 안테나 빔을 통해 수신되는 전력을 동시에 수신함으로써, 구조가 간단하고, 경비가 절감되며, 성능이 향상되는 통화량 추정 기술을 구현할 수 있다. 또한, 추정된 전력 값을 근거로 기지국 각 섹터의 통화량의 균형을 구현할 수 있는 바, 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치{APPARATUS FOR ESTIMATING A TRAFFIC IN A MULTI-SECTOR ANTENNA SYSTEM OF A MOBILE SYSTEM}

본 발명은 이동 통신에서의 다중 섹터 안테나 시스템에 요구되는 통화량 추정 기술에 관한 것으로, 특히, 다중 빔 또는 다중 섹터에 인입되는 역방향 전력을 이용하여 통화량을 추정하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치에 관한 것이다.

현재 이동 통신 시스템내의 이동 통신 기지국은 옴니(omni) 기지국과 섹터(sector) 기지국으로 분류할 수 있으며, 거의 대부분의 이동 통신 시스템에서는 섹터 기지국의 형태를 취하고 있다. 이러한 섹터 기지국의 경우, 3섹터 또는 6섹터로 구성되어 있는데, 현재 CDMA 기지국의 경우는 3섹터 기지국 형태를 취하고 있다.

그런데, 이러한 3섹터 기지국의 경우, 고정된 빔 폭을 가진 안테나를 사용하여 각각의 섹터가 고정된 영역을 서비스하고 있는 바, 각 섹터가 관할하고 있는 영역의 통화량 분포가 불균형한 상태이어서 최대의 통화량을 갖는 섹터를 기준으로 주파수 자원이 할당되어 있다. 따라서, 통화량이 많지 않은 섹터는 주파수 자원의 활용 효율이 낮아질 소지가 있으며, 통화량이 집중된 섹터에는 무선 채널 이용 효율이 줄어들고 커버리지(coverage)가 축소될 수 있다. 이로 인해, 서비스 효율 저하 및 주파수 자원 관리/유지비용이 과다하게 발생한다는 문제가 제기되었다.

또한, 종래의 고정 3섹터 기지국을 적용한 이동 통신 시스템에서는, 기지국의 통화량 분포가 바뀌었을 경우, 이에 대한 대처 방법이 수작업으로 이루어져야 하는 바, 즉, 섹터 방향을 변경하고자 할 경우 철탑 위에 설치된 안테나의 방향을 운용자가 직접 변경해야 하는 바, 관리 측면에서 매우 번거롭고 위험할 뿐만 아니라 그 작업 시간에 있어서도 매우 비효율적이라는 문제가 제기되었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 일환으로, 통화량 분포에 따라 가변적으로 섹터의 서비스 영역을 조절할 수 있도록 해 주는 다중 섹터 안테나 시스템이제시되었다.

이러한 다중 섹터 안테나 시스템을 구현하기 위해서는 통화량 감시 또는 추정 기술이 필수적으로 요구되는데, 이러한 통화량 추정 기술을 구현하는 과정에서 몇 가지 문제점들이 발생하게 되었다.

즉, 종래의 통화량 감시 기술은 순방향 전력을 근거로 통화량을 추정하였으며, 시스템 구조에 있어서도 기지국 시스템과 연동하여야 하는 바, 구조가 복잡하고 비효율적이라는 문제가 제기되었다. 또한, 이러한 구조에서는 비용이 과다하게 발생할 뿐만 아니라 통화량 추정 성능도 떨어진다는 문제가 있었다.

특히, 이러한 문제는 섹터 당 여러 개(4개 또는 8개)로 다중화된 빔의 배열 안테나를 사용하는 다중 섹터 안테나 시스템에서 매우 첨예하게 대두되는 바, 각 안테나 요소마다 통화량을 추정할 수 있는 다중 빔 통화량 추정 기술이 절실히 요망되어 왔다.

따라서, 본 발명은 상술한 요망에 의해 안출한 것으로, 다중 빔 또는 다중 섹터에 인입되는 역방향 전력을 이용하여 기지국과는 별개의 시스템으로 다수의 안테나 빔을 통해 수신되는 전력을 동시에 수신함으로써, 구조의 단순화, 경비 절감, 고성능의 통화량 추정 기술을 구현하도록 한 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 섹터 당 N(단, N은 4의 배수)개로 구성되는 배열 안테나를 통해 다중화 빔을 수신하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치에 있어서, 배열 안테나를 통해 수신되는 다중화 빔의 전력을 샘플링하는 전력 샘플러 모듈과; 전력 샘플러 모듈에 의해 샘플링되는 1부터 N개의 수신 전력을 일정 시간 간격으로 스위칭하여 순차 처리하는 N:1 RF 스위치 모듈과; N:1 RF 스위치 모듈에 의해 순차 처리되는 수신 전력을 소정 크기의 필요 대역 신호로 변환하는 필터 및 증폭기 모듈과; 필터 및 증폭기 모듈에 의해 변환되는 수신 전력을 선형 전압 값으로 변환하여 검출하는 전력 검출기 모듈과; 전력 검출기 모듈에 의해 선형 전압 값으로 변환된 상기 N개의 배열 안테나를 통한 수신 전력의 평균 전력 값을 산출하고, 산출되는 각 다중화 빔간의 평균 전력 값의 차 값을 산출하며, 산출되는 차 값에 의거하여 빔간의 통화량을 추정하는 전력 값 제어 모듈과; 전력 값 제어 모듈에 의해 산출되는 통화량 추정 데이터에 따라 상기 N:1 RF 스위치 모듈로 스위칭 동기 제어 신호를 제공하며, 장치의 다중 채널간 제어 신호를 생성하는 시스템 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치의 구성 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 안테나

102 : 전력 샘플러 모듈

104 : N:1 RF 스위치 모듈

106 : 필터 및 증폭기 모듈

108 : 전력 검출기 모듈

110 : 시스템 제어 및 전력값 처리 제어 모듈

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치는 섹터 당 4개 또는 8개로 다중화된 빔의 배열 안테나를 사용하는 것을 전제하였다.

본 발명은 이러한 섹터 당 4개 또는 8개의 다중화 빔의 역방향 전력을 근거로 통화량을 추정하는 것을 그 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치의 구성 블록도로서, N개의 배열 안테나(100), 전력 샘플러 모듈(102), N:1 스위치 모듈(104), 필터 및 증폭기 모듈(106), 전력 검출기 모듈(108), 시스템 제어 및 전력 값 제어 모듈(110)을 포함한다.

도시한 바와 같이, 전력 샘플러 모듈(102)은 섹터별 4개 혹은 8개로 구성된 배열 안테나(100)를 통해 수신되는 다중화 빔의 전력을 샘플링하는 기능을 수행한다. 이러한 샘플러 모듈(102)은, 예컨대, 20dB 지향성 커플러(Directional Coupler)로 이루어질 수 있을 것이다.

N:1 RF 스위치 모듈(104)은 상술한 전력 샘플러 모듈(102)에 의해 샘플링되는 1부터 N개의 수신 전력을 일정 시간 간격으로 스위칭하여 순차 처리하는 기능을 수행한다.

필터 및 증폭기 모듈(106)은 N:1 RF 스위치 모듈(104)에 의해 순차 처리되는 수신 전력을 소정 크기의 필요 대역 신호로 변환하는 기능을 수행한다.

전력 검출기 모듈(108)은 필터 및 증폭기 모듈(106)에 의해 변환되는 수신 전력을 선형 전압 값으로 변환하여 검출한다. 또한, 전력 검출기 모듈(108)은 기설정 통과 대역폭, 예컨대, 통과 대역의 최대 주파수를 1 내지 10KHz까지 가변할 수 있도록 설정함으로써, 수신되는 전력 신호에서 잡음 성분을 제거하는 기능을 수행한다. 즉, 안테나(100)를 통해 수신되는 전력 신호에 잡음과 같은 원치 않는 고주파 성분이 포함되어 있을 경우에, 이러한 불필요한 성분을 제거하는 기능을 수행하는 것이다.

이때, 전력 검출기 모듈(108)에는 도시 생략된 커패시터 필터가 구비되는 바, 이 커패시터 필터에 의해 상술한 바와 같은 잡음 성분 제거 기능이 수행될 수 있을 것이며, 이러한 사실은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시스템 제어 및 전력 값 제어 모듈(110)은 상술한 전력 검출기 모듈(108)에 의해 선형 전압 값으로 변환된 4개 또는 8개의 배열 안테나(100)를 통한 수신 전력의 평균 전력 값을 산출하고, 산출되는 각 다중화 빔간의 평균 전력 값의 차 값을 산출하며, 산출되는 차 값에 의거하여 빔간의 통화량을 추정하는 기능을 수행한다.

또한, 시스템 제어 및 전력 값 제어 모듈(110)은 산출되는 통화량 추정 데이터에 따라 N:1 RF 스위치 모듈(104)로 스위칭 동기 제어 신호를 제공하며, 본 발명에 따른 통화량 추정 장치의 다중 채널간 제어 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 즉, 시스템 제어 및 전력 값 제어 모듈(110)은 N:1 RF 스위치 모듈(104)의 일정한 시간 간격 동작을 위해 스위칭 동기 제어 신호를 제공하며, 각 빔간 스위칭 제어 신호와 각 빔간 수신 전력의 검출 및 저장 동기를 일치시키기 위한 다중 채널간 제어 신호를 제공하는 기능을 수행한다.

또한, 시스템 제어 및 전력 값 제어 모듈(110)은 상술한 통화량 추정 데이터에 의거하여 다중 섹터 안테나 시스템의 빔 스위칭 제어를 수행한다. 즉, 다중화 빔간 평균 전력 값의 차이를 근거로 추정된 통화량을 각 다중화 빔마다 균일하게분배할 수 있도록 빔의 분산/합성의 판단 기준을 제공하며, 이 기준에 따라 다중화 빔 제어 신호를 다중 섹터 안테나 시스템의 빔 스위치 시스템에 제공하는 역할을 수행하는 것이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 기술하고 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하기에 기술하는 특허청구범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 당업자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 따른 통화량 추정 장치는 적응형 가변 섹터 빔을 갖는 기지국 시스템의 서브 시스템으로 예를 들었으나, 다른 시스템, 예컨대, 스위칭 스마트 안테나 시스템에도 확장, 응용할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명은 기지국과는 별개의 시스템으로 다수의 안테나 빔을 통해 수신되는 전력을 동시에 수신함으로써, 구조가 간단하고, 경비가 절감되며, 성능이 향상되는 통화량 추정 기술을 구현할 수 있다. 또한, 추정된 전력값을 근거로 기지국 각 섹터의 통화량의 균형을 구현할 수 있는 바, 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 섹터 당 N(단, N은 4의 배수)개로 구성되는 배열 안테나를 통해 다중화 빔을 수신하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치에 있어서,

   상기 배열 안테나를 통해 수신되는 다중화 빔의 전력을 샘플링하는 전력 샘플러 모듈과;

   상기 전력 샘플러 모듈에 의해 샘플링되는 1부터 N개의 수신 전력을 일정 시간 간격으로 스위칭하여 순차 처리하는 N:1 RF 스위치 모듈과;

   상기 N:1 RF 스위치 모듈에 의해 순차 처리되는 수신 전력을 소정 크기의 필요 대역 신호로 변환하는 필터 및 증폭기 모듈과;

   상기 필터 및 증폭기 모듈에 의해 변환되는 수신 전력을 선형 전압 값으로 변환하여 검출하는 전력 검출기 모듈과;

   상기 전력 검출기 모듈에 의해 선형 전압 값으로 변환된 상기 N개의 배열 안테나를 통한 수신 전력의 평균 전력 값을 산출하고, 상기 산출되는 각 다중화 빔간의 평균 전력 값의 차 값을 산출하며, 상기 산출되는 차 값에 의거하여 빔간의 통화량을 추정하는 전력 값 제어 모듈과;

   상기 전력 값 제어 모듈에 의해 산출되는 통화량 추정 데이터에 따라 상기 N:1 RF 스위치 모듈로 스위칭 동기 제어 신호를 제공하며, 상기 장치의 다중 채널간 제어 신호를 생성하는 시스템 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전력 샘플러 모듈은 지향성 커플러(Directional Coupler)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전력 검출기 모듈은 기설정 통과 대역폭을 설정함으로써, 수신되는 전력 신호에서 잡음 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 기설정 통과 대역폭은 1 내지 10KHz인 것을 특징으로 하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 전력 값 제어 및 시스템 제어 모듈은 상기 통화량 추정 데이터에 의거하여 상기 다중 섹터 안테나 시스템의 빔 스위칭 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 다중 섹터 안테나 시스템에서의 통화량 추정 장치.