(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比（ＶＳＷＲ）チューニング装置であって、
外部駆動により内部給電線路の電気的信号の伝送特性を変換して、アンテナのＶＳＷＲ特性を変換するＶＳＷＲ変換部と、
制御信号によって、前記ＶＳＷＲ変換部を駆動する駆動部と、
該当設置されたアンテナのＶＳＷＲを検出して、それに応じて検出信号を発生するＶＳＷＲ検出部と、
前記ＶＳＷＲ検出部で発生された検出信号によって、ＶＳＷＲ特性が非正常状態であると判定される場合に、前記駆動部の駆動を制御して前記ＶＳＷＲ変換部のＶＳＷＲ特性の変換動作を制御する制御部と、を含み、
前記ＶＳＷＲ変換部は、
放射素子と接続する給電線路で前記給電線路に伝送される信号経路とは別途に各々接続し、前記給電線路と同一の線路構造を有する第１及び第２のスタッブと、
前記第１及び第２のスタッブの各々と容量結合方式で接続する第１及び第２の補助線路と、
前記第１及び第２の補助線路を支持し、前記駆動部の駆動により移動可能に構成される線路可変部と、を含み、
前記駆動部は、
駆動モータ及び前記駆動モータの回転力を前記線路可変部に伝達して前記線路可変部を移動させるギア構造を含み、
前記駆動部の駆動による前記線路可変部の移動により、前記第１及び第２の補助線路と前記第１及び第２のスタッブとの間の容量結合量が可変されることを特徴とするＶＳＷＲチューニング装置。
【請求項２】
前記ＶＳＷＲ検出部は、ＶＳＷＲ検出信号を基地局本体に提供し、前記制御部は、前記基地局本体から提供されるＶＳＷＲ特性制御のための命令により、前記ＶＳＷＲ特性の変換動作を制御することを特徴とする請求項１に記載のＶＳＷＲチューニング装置。
【請求項３】
無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比（ＶＳＷＲ）チューニング装置であって、
外部駆動により内部給電線路の電気的信号の伝送特性を変換して、アンテナのＶＳＷＲ特性を変換するＶＳＷＲ変換部と、
制御信号によって、前記ＶＳＷＲ変換部を駆動する駆動部と、
該当設置されたアンテナのＶＳＷＲを検出して、それに応じて検出信号を発生するＶＳＷＲ検出部と、
前記ＶＳＷＲ検出部で発生された検出信号によって、ＶＳＷＲ特性が非正常状態であると判定される場合に、前記駆動部の駆動を制御して前記ＶＳＷＲ変換部のＶＳＷＲ特性の変換動作を制御する制御部と、を含み、
前記ＶＳＷＲ変換部は、
放射素子に接続された給電線路の付近に設置されて高誘電率を有する誘電体と、
前記誘電体を支持し、前記駆動部の駆動により前記給電線路が置かれた方向に沿って移動できるように構成される誘電体移動部と、を含むことを特徴とするＶＳＷＲチューニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信(ＰＣＳ、Cellular、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＬＴＥ、等)ネットワークにおける無線接続ノード(Wireless Access Node)である基地局、中継局、小型基地局など(以下‘基地局システム'と称する)に関し、特に、基地局システムにおける定在波比(ＶＳＷＲ:Voltage Standing Wave Ratio)をチューニングするための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークの基地局システムは、通常、建物の屋上やタワーのような高い位置に地主を通して設置されるアンテナと、(通常、体積が大きく、かつ、重いため)地上に設置される基地局本体及びそれらの間を接続する給電ケーブル(feeder cable）で構成されることができる。
【０００３】
基地局本体は、基本的な送信及び受信ＲＦ信号の処理動作を遂行し、給電ケーブルを通じてＲＦ信号を送信し、アンテナには複数の送信及び受信の放射素子の配列が備われれて無線信号を送受信する。この場合、通常、基地局本体とアンテナとの間の給電ケーブル上における信号損失を減らすために、例えば、タワー装着増幅器(ＴＭＡ:Tower Mounted Amplifier)またはＲＲＨ(Remote Radio Head)などのようなブースターがアンテナの近接位置(例えば、アンテナの下端)に設置される。
【０００４】
また、このような基地局システムには、通常、遠隔でアンテナの放射ビームの状態を制御するための装置が備われるが、例えば、電子式のダウンチルト(Down Tilt)角の調整のためのＲＥＴ(Remote Electrical Tilt)装置をはじめ、遠隔で方位角ステアリング調整のためのＲＡＳ(Remote Azimuth Steering)装置及び遠隔で方位角のビーム幅の調整のためのＲＡＢ(Remote Azimuth Beam width)装置などが備われることができる。この場合、基地局本体でアンテナ制御のために、ＡＩＳＧ(Antenna Interface Standards Group）v2.1.0が提案され、３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)プロトコルを通した通信方式も提案されている。
【０００５】
また、基地局システムには、アンテナの放射性能及び特性を測定して正常状態や誤動作状態の可否を判定するための多様な診断装備が設置され得るが、このような診断装備には、例えば、アンテナの定在波比（ＶＳＷＲ:Voltage Standing Wave Ratio)を検出して、正常状態の可否を判定する技術が提供されている。すなわち、アンテナには、ＶＳＷＲ測定のための測定部が備われ、基地局本体では、このようなＶＳＷＲ測定部の測定信号の提供を受けて正常状態ではないと判断されると、それに応じて警報信号を発生する。発生された警報信号は、基地局の制御器などを介して事業者側に提供され、以後、正常状態ではないと判断された基地局アンテナの点検及び切り替えなどの作業が遂行される。
【０００６】
しかし、正常状態ではないと判断された基地局アンテナの点検及び切り替えのためには、通常、作業者が直接に該当地域に設置された基地局システムを点検及び切り替えする必要があり、作業の手間及び相当な作業時間が所要される等の問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許出願番号第２０１２−１３７９０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、基地局アンテナのＶＳＷＲマッチングを自動で最適化及びＶＳＷＲ特性を正常化できるようにして、基地局アンテナの点検及び切り替えのための作業を不必要とし、また、基地局アンテナの切り替えによるリソースの浪費を減らようにするための無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比チューニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明は、無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比(ＶＳＷＲ)チューニング装置であって、外部駆動により内部給電線路の電気的信号の伝送特性を変換するか、または、放射素子の送受信特性を変換してアンテナのＶＳＷＲ特性を変換するＶＳＷＲ変換部と、制御信号によって上記ＶＳＷＲ変換部を駆動する駆動部と、該当設置されたアンテナのＶＳＷＲを検出して、それに応じて検出信号を発生するＶＳＷＲ検出部と、上記ＶＳＷＲ検出部で発生された検出信号によってＶＳＷＲ特性が非正常状態であると判定される場合に、上記駆動部の駆動を制御して上記ＶＳＷＲ変換部のＶＳＷＲ特性の変換動作を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記で、ＶＳＷＲ検出部は、ＶＳＷＲ検出信号を基地局本体に提供し、上記制御部は、上記基地局本体から提供されるＶＳＷＲ特性制御のための命令により、上記ＶＳＷＲ特性変換動作を制御する。
【００１１】
上記で、ＶＳＷＲ変換部は、放射素子と接続される給電線路に各々備われる第１及び第２のスタッブ(stub)と、第１及び第２のスタッブの各々と容量結合方式で接続される第１及び第２の補助線路と、を含み、第１及び第２の補助線路は、上記駆動部の駆動により移動できるように構成され、第１及び第２の補助線路の移動により第１及び第２のスタッブとそれぞれの容量結合量が可変される構成を有する。
【００１２】
上記で、ＶＳＷＲ変換部は、放射素子と接続する給電線路上に配置される高誘電率を有する誘電体と、上記誘電体を支持し、上記駆動部の駆動により上記給電線路に沿って移動できるように構成される誘電体移動部と、を含むことができる。
【００１３】
上記で、ＶＳＷＲ変換部は、放射素子の放射方向に離隔された距離で設置され、薄い金属体で構成されるビーム形成補助物と、上記放射素子と近接するか、または、遠ざかるように上記ビーム形成補助物を移動可能に支持し、上記駆動部の駆動により上記ビーム形成補助物を移動できるように構成される移動支持部と、を含むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記した通り、無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比チューニング装置は、基地局アンテナのＶＳＷＲマッチングを自動で最適化できる。すなわち、本発明による装置は、フィールドでアンテナと各装備の給電ケーブルとを接続した後、ランダムに発生されるＶＳＷＲの変化をアンテナ内部チューニングを通して改善でき、初期設置時だけではなく、使用環境変化(気候変化等)によるＶＳＷＲ変化に対しても改善することができる。このように、本発明では、ＶＳＷＲマッチングを最適化することにより、リターンロス(return loss)を減少させるので、全体効率にも役立ち、フィールドでＶＳＷＲ低下によるアラーム発生を減少させることができる。
【００１５】
従って、本発明は、基地局アンテナの点検及び切り替えのための作業が不必要となり、また、基地局アンテナの切り替えによるリソース浪費を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比チューニング装置及び関連構成部のブロック構成図である。
【図２】図１のＶＳＷＲ変換部及び駆動部の第１の例示詳細構造図である。
【図３】図２のＶＳＷＲ変換部の等価回路図である。
【図４】図１のＶＳＷＲ変換部及び駆動部の第２の例示詳細構造図である。
【図５】図１のＶＳＷＲ変換部及び駆動部の第３の例示詳細構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明による望ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。下記説明では具体的な構成素子のような特定事項が示されているが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されるだけであり、このような特定事項は本発明の範囲内で所定の変形あるいは変更可能であることは、この技術分野の問業者にとっては自明である。また、添付図面及び下記の説明では同一構成に対しては同一参照番号を付与している。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態による無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比チューニング装置及び関連構成部のブロック構成図である。図１を参照すれば、本発明の一実施形態による定在波比(ＶＳＷＲ)チューニング装置２０は、基地局システムのアンテナ１に設置される。アンテナ１は、従来のように、送信信号を送出し、受信信号を受信する少なくとも一つの放射素子１１及び、放射素子１１が設置される反射板１１を有し、垂直建物の屋上やタワーのような高い位置に地主を通して設置され、給電ケーブル３を通して基地局本体２に接続されて、送受信信号をはじめ制御信号及びその他の動作関連信号を交換する。
【００１９】
ＶＳＷＲチューニング装置２０は、外部駆動により内部給電線路の電気的信号の伝送特性を変換するか、または、放射素子の送受信特性を変換することによって、該当アンテナ１のＶＳＷＲ特性を変換するＶＳＷＲ変換部２４と、制御信号によってＶＳＷＲ変換部２４を駆動する駆動部２３と、該当設置されたアンテナ１のＶＳＷＲを検出し、それに応じて検出信号を発生するＶＳＷＲ検出部２１と、ＶＳＷＲ検出部２１で発生された検出信号によってＶＳＷＲ特性が非正常状態であると判定される場合に、駆動部２３の駆動を制御して、ＶＳＷＲ変換部２４のＶＳＷＲ特性の変換動作を制御する制御部２２と、を含んで構成される。
【００２０】
図１に示された構成においては、ＶＳＷＲ検出部２１は、ＶＳＷＲ検出信号を基地局本体３に提供し、基地局本体３で、このようなＶＳＷＲ検出部２１の検出信号の提供を受けてＶＳＷＲ特性を確認し、ＶＳＷＲ特性が正常状態ではないと判断されると、ＶＳＷＲ特性を変換するためにＶＳＷＲチューニング装置２０の制御部２２にＶＳＷＲ特性制御のための命令を提供する構成を例示する。この場合、基地局本体３では、ＶＳＷＲチューニング装置２０を通してＶＳＷＲ特性を調整しながら、ＶＳＷＲ検出部２１の検出信号を通して、ＶＳＷＲ特性が正常として予め設定された基準値に属する場合にＶＳＷＲ特性の調整動作を終了し、ＶＳＷＲチューニング装置２０は、現在のＶＳＷＲチューニング状態を維持する。また、この場合に、基地局本体３ではＶＳＷＲ特性調整の動作を十分に(すなわち、予め設定されたＶＳＷＲ特性の可変全体範囲にかけて)遂行した後にも、継続的にＶＳＷＲ検出部２１の通したＶＳＷＲ検出信号が非正常状態の場合に、警報信号を発生することができる。
【００２１】
一方、上記の構成の他にも、本発明の他の例ではＶＳＷＲ検出部２１でＶＳＷＲ検出信号をＶＳＷＲチューニング装置２０の制御部２２に追加的に直接に提供する構成を有し、この場合に、制御部２２は、ＶＳＷＲ検出部２１の検出信号の提供を受けてＶＳＷＲ特性が正常状態ではないと判断されると、ＶＳＷＲ特性を変換するための制御動作を遂行する構成を有することができる。この場合、制御部２２は、ＶＳＷＲ特性を調整する動作を十分に遂行した後にも継続的にＶＳＷＲ検出部２１の通したＶＳＷＲ検出信号が非正常状態である場合に、基地局本体２に警報信号を発生することができる。
【００２２】
図２は、図１のＶＳＷＲ変換部及び駆動部の第１の例示詳細構造図であり、図３は、図２のＶＳＷＲ変換部の等価回路図である。図２及び図３を参照すれば、本発明の一実施形態によるＶＳＷＲ変換部は、アンテナ内部で放射素子と接続される給電線路(ＦＬ:Feeding Line)に各々設置される第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２と、第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２の各々と容量結合方式（capacitance coupling scheme）で接続される第１及び第２の補助線路２４２ａ，２４２ｂと、第１及び第２の補助線路２４２ａ，２４２ｂを支持し、駆動部２３の主要構成である駆動モータ２３２の駆動により移動できるように構成され、移動時に上記容量結合量が可変される構造を有する線路可変部２４２と、を有する。
【００２３】
第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２の配置方向によって、第１及び第２の補助線路２４２ａ，２４２ｂが各々配置され、この場合、第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２と第１及び第２の補助線路２４２ａ，２４２ｂとは、両端の一部分が相互重なると共に、容量結合領域（ｃ）を有するように具現される。図２で、一点鎖線の円で拡大したＡ領域は、第２のスタッブＳ２と第２の補助線路２４２ｂとの側面構造を示す。
【００２４】
線路可変部２４２の移動方向は、第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２が配置方向によって移動するように構成されるが、この場合、ラックとピニオンギア構造などを利用して駆動モータ２３２による回転力が線路可変部２４２を左右移動させるように構成されることができる。線路可変部２４２の移動によって、第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２と第１及び第２の補助線路２４２ａ，２４２ｂとの間の容量結合領域(c）を可変できるように構成される。また、第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２は、相互処理周波数対比８／λ距離を置いて設計される。
【００２５】
上記した構造をみると、第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２と第１及び第２の補助線路２４２ａ，２４２ｂによるインダクタ成分と、第１及び第２のスタッブＳ１，Ｓ２と第１及び第２の補助線路２４２ａ，２４２ｂとの間の可変容量の結合領域（ｃ）による可変容量成分によって、ＶＳＷＲ基準で周波数マッチングが行われることが分かる。
【００２６】
すなわち、定在波比は、アンテナ端で反射により生成される定在波(standing wave)(すなわち、進行波と反射波が相互組み合せられて生成された固定波形）の高さ比を意味するが、特定の周波数帯域でＶＳＷＲ特性が正常範囲を逸脱することがある。この場合に、上記した構造を有するＶＳＷＲチューニング装置を使用して、可変的な周波数のマッチング動作を遂行すると、定在波が可変されると共に、該当正常範囲を逸脱した周波数帯域でＶＳＷＲ特性が正常値以内に調整されることができる。
【００２７】
上記した本発明の特徴によるＶＳＷＲ特性チューニング方式をみると、比較的に微細な範囲でＶＳＷＲチューニング作業が遂行できることが分かる。しかし、このような微細なチューニング作業も実際環境では非常に有用であり得る。
【００２８】
より詳細に説明すれば、一般的に、基地局システムの初期設置時に、基地局本体を適所に用意して、アンテナを地主に設置した後、アンテナ(及びＲＲＨ等)と基地局本体を給電ケーブルを通して接続するが、それぞれの装備の性能や特性の全てが個別的に基準値を満足しても、それらを最終接続する場合には、上記したＶＳＷＲが非正常として測定される場合がある。これは主に、各装備が相異なる製造者により製造されることによる累積公差のためであり、この場合には特性の微細な調整により問題点が解消される。
【００２９】
同様に、初期設置時だけではなく、使用環境変化(温度、天気のような気候変化等)によってもアンテナ内部装備の構造/性能及び各装備の間の接続状態の微細な変化により、ＶＳＷＲ特性が正常範囲を逸脱することがあるが、この場合にも上記した通り、本発明の特徴による構成及び動作によりこのような問題点が解消される。
【００３０】
図４は、図１のＶＳＷＲ変換部及び駆動部の第２の例示詳細構造図である。図４を参照すれば、本発明の他の実施形態によるＶＳＷＲ変換部は、アンテナ内部で放射素子と接続される給電線路（ＦＬ）上に配置される高誘電率を有する誘電体２４４ａと、誘電体２４４ａを支持し、駆動部２３の主要構成である駆動モータ２３４の駆動により給電線路（ＦＬ）に沿って移動できるように構成される誘電体移動部２４４と、を具備する。図４で、一点鎖線の円で拡大したＡ領域は、誘電体移動部２４４内の誘電体２４４ａと給電線路（ＦＬ）との側面構造を示す。
【００３１】
誘電体移動部２４４の移動方向は、給電線路（ＦＬ）が配置方向によって移動するように構成されるが、この場合、ラックとピニオンギア構造などを利用して駆動モータ２３４による回転力が誘電体移動部２４４を移動させるように構成されることができる。誘電体移動部２４４の移動によって、給電線路（ＦＬ）上で誘電体２４４ａに対応する高インピーダンス部位が変更され、高インピーダンス部位の前端部分と後端部分との給電線路（ＦＬ）上における信号経路の距離が変更される。このような構造を通して、ＶＳＷＲ基準で周波数マッチングが行われる。
【００３２】
図５は、図１のＶＳＷＲ変換部及び駆動部の第３の例示詳細構造図である。図５を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態によるＶＳＷＲ変換部は、基地局アンテナの各放射素子１１の放射方向に適切に離隔された距離で設置されるビーム形成補助物２４６と、放射素子１１と近接するか、または、遠ざかるようにビーム形成補助物２４６を移動できるように支持し、駆動部２３の主要構成である駆動モータ２３６の駆動によりビーム形成補助物２４６を移動させるように構成される移動支持部（２４８：２４８ａ，２４８ｂ）と、を有する。
【００３３】
ビーム形成補助物２４６は、例えば、全体的に原形の薄い金属体で構成されることができる。このようなビーム形成補助物２４６は、放射素子１１でビームが放射される部位に誘電率を有する物体が配置されると、ビームの放射パターンが変化される原理を利用し、ビーム幅拡大などのために備われる。この場合、ビーム形成補助物２４６と放射素子１１との間隔を変更する場合に、放射素子１１の送受信特性が変更されるが、本発明では、このようなビーム形成補助物２４６を利用して、放射素子１１の送受信特性を変更することによって、ＶＳＷＲ基準で周波数マッチング動作を遂行する。
【００３４】
ビーム形成補助物２４６に関する技術では、本願出願人により先出願された上記特許文献１が挙げられる。上記特許文献１では、ビーム幅拡大のためにビーム形成補助物に該当する装置を有する技術を開示している。
【００３５】
上記の通りに、本発明の一実施形態による無線通信ネットワークにおける基地局システムの定在波比チューニング装置の構成及び動作が行われることができ、一方、上記した本発明の説明では具体的な実施形態に関して説明したが多様な変形が本発明の範囲を逸脱しない範囲で実施されることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  アンテナ
２  基地局本体
３  給電ケーブル
１１  放射素子
２０  ＶＳＷＲチューニング装置
２１  ＶＳＷＲ検出部
２２  制御部
２３  駆動部
２４  ＶＳＷＲ変換部
２３２  駆動モータ
２３４  駆動モータ
２３６  駆動モータ
２４２  線路可変部
２４６  ビーム形成補助物
【図１】
0006290268.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0006290268.tif 000005
【図５】
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