(57)【要約】  本発明は、移動通信用基地局アンテナに関し、基地局システムと接続された水平配列放射素子を具備したアンテナであって、上記多重アンテナ内部に設置された反射板と上記反射板の平面に設置された複数個のアンテナ及び上記複数個のアンテナを上記反射板の平面範囲内で上下方向に移動させる移動部とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局システムと接続された水平配列放射素子を具備したアンテナであって、
前記アンテナ内部に設置された反射板と、
前記反射板の平面に設置された複数個の放射素子と、
前記複数個の放射素子を前記反射板の平面範囲内で左右方向に移動させる移動部と、
を含むことを特徴とする水平配列放射素子を具備したアンテナ。
【請求項２】
前記アンテナは、
前記基地局システムとの接続状態及び前記アンテナの動作状態を感知して前記アンテナ情報を生成するアンテナ状態感知器と、
前記アンテナが現在設置された地域でサービス中である無線周波数信号の強さを計測し、無線周波数信号情報と周波数帯域情報を生成する無線周波数信号感知器と、
間隔制御情報を生成する制御部と、
前記間隔制御情報によって前記複数個の放射素子の間隔を左右方向に調整する間隔調整駆動部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の水平配列放射素子を具備した多重アンテナ。
【請求項３】
前記間隔制御情報は、前記基地局システムからサービス帯域の情報を受信して生成されるか、前記周波数帯域情報を受信して生成されることを特徴とする請求項２に記載の水平配列放射素子を具備した多重アンテナ。
【請求項４】
前記移動部は、前記複数個の放射素子のうち少なくともいずれか一つの放射素子を基準にして残りの放射素子を左右方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の水平配列放射素子を具備したアンテナ。
【請求項５】
前記アンテナは、前記反射板の幅方向長さの中心を基準にして前記複数個の放射素子を左右方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の水平配列放射素子を具備したアンテナ。
【請求項６】
前記複数個の放射素子のうち、最左側または最右側に位置した放射素子を除外した、残りの放射素子を左右方向のうち一方向に位置移動させることを特徴とする請求項４に記載の水平配列放射素子を具備したアンテナ。
【請求項７】
前記複数個の放射素子は、少なくとも二つ以上が同時に左右方向に移動されるか各々左右方向に移動されることを特徴とする請求項４に記載の水平配列放射素子を具備したアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信用基地局多重アンテナに関し、アンテナの水平配列が調節可能な水平配列放射素子を具備したアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、移動通信技術の発展につれて、従来よりも大きな大容量のデータを高速で処理する技術が要求されている。これを解決するためには、従来には人々がたくさん集中する地域に基地局を追加で設置して通話及びデータ処理容量を増加させてきた。しかしながら、これは、新規基地局の追加設置時、空間的制約があり、設置に対する費用が発生する難しさがある。
【０００３】
また、人々が特定時間のみにたくさん集中する地域に移動電話通話及びデータを処理するために、追加で基地局を設置する場合に、人々がたくさん集中する時間が過ぎれば、追加で増設された基地局の処理容量の必要性はなくなる。例えば、市内に位置した事務室の人々は、勤務時間に一定地域に集中していたが、勤務時間が過ぎれば散在するようになる。すなわち、特定時間のみに過度に集中する傾向が発生する。したがって、移動通信アンテナ市場では追加で基地局を設置しないながらも既存の基地局でより多くの移動電話通話及びデータを収容することができる技術開発が要求されている。
【０００４】
上記の難しさを解決するためのアンテナ技術として多重アンテナ技術が開発されている。例えば、多重アンテナ技術のうち一つであるＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）技術は、送信側と受信側に多重のアンテナを設置して移動電話通信及びデータ処理容量を増やす技術である。内部に複数個のアンテナを具備する一台の多重アンテナを使用して同時に複数個の独立的な無線信号を送出、同一区域を分割して管理することによって、移動電話通話及びデータ処理容量を増大させることができる。これは、同一空間内に複数個の基地局を運営することのような環境を構成して移動電話通話及びデータ処理容量を増やすことができる。また、ＭＩＭＯ技術は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）とＷＣＤＭＡ（登録商標）（Wideband Code Division multiple Access）網を担当する移動基地局と固定基地局の両方ともに適用可能である。
【０００５】
上記要求によって開発されたアンテナは、広い帯域で作動可能であるように設計された。しかしながら、水平配列された放射素子が最適でない適当な間隔で配列されているので、実際周波数に最適に動作できない。
【０００６】
したがって、上述した難しさを解決するために、アンテナが設置された地域の周波数環境の情報を基地局から受信してアンテナ自ら放射素子の水平配列を調節して設置された周波数環境で最適化されたアンテナ性能を奏することができる技術開発が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許出願第１０−２００３−００２７７２７号（出願日：２００３年０４月３０日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、アンテナの放射素子の水平配列を制御できる水平配列放射素子を具備したアンテナを提供することにある。
【０００９】
また、上記アンテナの放射素子の水平配列を制御することにあって、それぞれの放射素子を縦単位でグループ化し、一律的に水平配列を制御できる水平配列放射素子を具備したアンテナを提供することにある。
【００１０】
また、上記アンテナの放射素子の水平配列を制御することにあって、それぞれの放射素子を個別的に水平配列を制御できる水平配列放射素子を具備したアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、基地局システムと接続された水平配列放射素子を具備したアンテナを提供する。上記アンテナは、上記アンテナ内部に設置された反射板と、上記反射板の平面に設置された複数個の放射素子と、上記複数個の放射素子を上記反射板の平面範囲内で左右方向に移動させる移動部と、を含む。
【００１２】
さらに、上記アンテナは、上記基地局システムとの接続状態及び上記アンテナの動作状態を感知して上記アンテナ情報を生成するアンテナ状態感知器と、上記アンテナが現在設置された地域でサービス中である無線周波数信号の強さを計測し、無線周波数信号情報と周波数帯域情報を生成する無線周波数信号感知器と、間隔制御情報を生成する制御部と、上記間隔制御情報によって上記複数個の放射素子の間隔を左右方向に調整する間隔調整駆動部と、を含む。
さらに、上記間隔制御情報は、上記基地局システムからサービス帯域の情報を受信して生成されるか、上記周波数帯域情報を受信して生成されることを含む。
さらに、上記移動部は、上記複数個の放射素子のうち少なくともいずれか一つの放射素子を基準にして残りの放射素子を左右方向に移動させることを含む。
さらに、上記アンテナは、上記反射板の幅方向長さの中心を基準にして上記複数個の放射素子を左右方向に移動させることを含む。
【００１３】
さらに、上記複数個の放射素子のうち、最左側または最右側に位置した放射素子を除外した、残りの放射素子を左右方向のうち一方向に位置移動させることを含む。
さらに、上記複数個の放射素子は、少なくとも二つ以上が同時に左右方向に移動されるか各々左右方向に移動される。 
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナは、放射素子の水平配列を制御することによってアンテナのビーム特性のうち、サイドローブを調整して大きなマクロ基地局と小さな小型基地局が混在された状況で両側の干渉を最小化させるビーム効率を発揮することができる。
【００１５】
また、上記放射素子の水平配列を制御することによって、アンテナが設置された周辺周波数環境が変化しても、変化された周波数環境でアンテナが最適の性能を奏することができるように対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナに対するブロック構成図である。
【図２】本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナの移動部の一例示構造に対する概略図である。
【図３】本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナの一例示動作に対する概略図である。
【図４】本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナの一例示動作に対する水平ビームフォーミングシミュレーションである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
添付の図面を参照した下記の説明は、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるような本発明の実施形態の包括的な理解を助けるために提供するものであり、この理解を助けるための様々な特定の詳細を含むが、唯一つの実施形態に過ぎない。従って、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、ここに説明する実施形態の様々な変更及び修正が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。
図面における同様な構成要素に対しては、他の図面に表示されても、可能な限り同一の符号及び番号を共通で使用するものとする
次に説明されるアンテナは、内部に広域周波数をサポートできる複数個の放射素子を具備している。
【００１９】
また、上記複数個の放射素子の間隔を調整する方法の一例として、本発明の実施形態では、複数個の放射素子のうち同一の列に位置する放射素子をそれぞれの列単位でグループ化して左右方向に位置移動させる方法を説明する。
【００２０】
また、本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナをＭＩＭＯアンテナ観点で説明すれば、上記列単位でグループ化された放射素子は、独立したアンテナとして定義され得、上記アンテナは、複数個の独立したアンテナを具備したＭＩＭＯアンテナとして説明され得る。
図１は、本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナに対するブロック構成図である。
本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナは、基地局アンテナ２０として、広域の通信装備が備えられた基地局システム１０と接続される。
【００２１】
基地局システム１０は、移動通信事業者の無線通信基地局を意味し、多様な帯域の通信装備を具備し得る。ここで、多様な帯域としては、比較的低周波帯域である８００ＭＨｚ帯域または９００ＭＨｚ帯域（例えば、６９８〜９６０ＭＨｚ）、比較的高周波帯域である１.８ＭＨｚ帯域または２.１ＧＨｚ帯域（例えば、１.７〜２.１７ＧＨｚ）、または２.３ＧＨｚ帯域（例えば、２.３〜２.７ＧＨｚ）などがある。
【００２２】
基地局システム１０は、基地局アンテナ２０が設置された地域のサービス帯域の情報を下記で説明される基地局アンテナ２０に備えられた制御部２２０に提供する。
【００２３】
基地局システム１０は、基地局アンテナ２０が基地局システム１０と有線線路または無線線路または有無線混合線路を通して正常接続されたかを確認することができる情報を含むアンテナ状態情報を基地局アンテナ２０から受信する。
【００２４】
基地局システム１０は、正常接続中である基地局アンテナ２０が設置された地域でサービス地域に該当するサービス帯域として正常動作するか否かを確認することができる情報を含むアンテナ状態情報を基地局アンテナ２０から受信することができる。
【００２５】
基地局アンテナ２０は、広域をサポートするアンテナであり、基地局システム１０と有線線路または無線線路または有無線混合線路を通して常時接続されている。
基地局アンテナ２０は、設置された地域のサービス帯域情報を基地局システム１０から受信する。
【００２６】
また、設置された地域のサービス帯域情報を基地局システム１０から受信できない場合、下記で説明される感知部２１０に備えられた無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）信号感知器２１２を通して現在設置された地域のサービス帯域情報を基地局アンテナ２０自ら獲得する。
【００２７】
基地局アンテナ２０は、アンテナの状態を感知する感知部２１０、アンテナが最適の性能で動作できるように制御する制御部２２０、広域アンテナに水平配列された複数個の放射素子の間隔を調整する間隔調整駆動部２３０を含む。
感知部２１０は、アンテナ状態感知器２１１と無線周波数信号感知器２１２を含む。
【００２８】
アンテナ状態感知器２１１は、基地局アンテナ２０の全般的な接続状態及び動作状態を感知して、その結果を制御部２０に伝達する機能を遂行する。ここで、接続状態及び動作状態を感知する機能は、次の通り定義され得る。
【００２９】
接続状態を監視する機能としては、基地局アンテナ２０と基地局システム１０が正常接続されたかを感知し、該当情報を下記で説明される制御部２２０に提供する。
動作状態を感知する機能としては、基地局アンテナ２０を構成する各構成部の正常動作状態を感知し、該当情報を下記で説明される制御部２２０に提供する。
【００３０】
無線周波数信号感知器２１２は、基地局アンテナ２０が現在設置された地域でサービス中であるサービス帯域情報を感知して下記で説明される制御部２２０に提供する。
また、基地局アンテナ２０が現在サービス中であるサービス帯域の無線周波数信号を計測し、計測された無線周波数の信号強さを制御部２２０に提供する。
制御部２２０は、基地局アンテナ２０が設置された地域に該当するサービス帯域で最適の性能でサービスできるように各種情報を処理する。
【００３１】
また、上記最適の性能でサービスできるように基地局システム１０から設置された地域に該当するサービス帯域の情報を受信し、受信された情報から抽出された該当サービス帯域で最適化された間隔調整制御情報を間隔調整駆動部２３０に提供する。
【００３２】
また、基地局システム１０から上記サービス帯域の情報を受信できない場合は、感知部２１０に備えられた無線周波数信号感知器２１２に現在基地局アンテナ２０を通してサービスされているサービス帯域の情報を要請して受信し、受信された情報から該当サービス帯域で最適化された間隔調整制御情報を算出して間隔調整駆動部２３０に提供する。
間隔調整駆動部２３０は、制御部２２０から受信された間隔調整制御情報によって広域アンテナに水平配列された複数個の放射素子の間隔を調整する。
【００３３】
図２は、本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナの移動部の一例示構造に対する概略図であり、図３は、本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナの一例示動作に対する概略図である。
【００３４】
図２を参照すれば、移動部３０は、反射板３６０、反射板３６０に水平配列される複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の上下両端に各々備えられる移動支持部３５０：３５０ａ、３５０ｂ、間隔調整のための動力を提供する動力発生部（例えば、モーター）３００、間隔調整制御情報によって動力発生部３００を制御する間隔調整駆動部２３０を含む。
【００３５】
水平配列される複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０は、各々複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１を具備して一台の広域アンテナを形成する。
また、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０が反射板３６０に水平配列されＭＩＭＯ技術に適用可能な多重アンテナを形成する。
【００３６】
移動支持部３５０：３５０ａ、３５０ｂは、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０が左右方向に容易に移動できるようにし、間隔調整完了時には、反射板３６０に複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０を固定する。
【００３７】
動力発生部３００は、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０または移動支持部３５０：３５０ａ、３５０ｂとラックとピニオンギア、リンク構造、多様なギア接続構造、ガイド形状とスライド形状などの構造で相互接続して間隔調整のための動力を提供する。
【００３８】
図３を参照すれば、間隔調整時、仮想の反射板３６０の幅方向長さの中心（Ａ）を基準にして複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０が左側に位置するアンテナ３１０、３２０と右側に位置したアンテナ３３０、３４０に区分される。
【００３９】
間隔調整時、間隔調整駆動部２３０は、間隔調整制御情報によって動力発生部３００を制御するので、反射板３６０で水平面対比水平配列で設置された複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を調整する。
【００４０】
ここで、間隔調整は、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を狭くするか逆に広める場合があり得る。ここで、間隔調整時の基準として反射板３６０の位置する幅方向長さの中心（Ａ）だけでなく、反射板３６０に位置する幅方向長さを基準にして左側に位置する放射素子列と右側に位置する放射素子列に区分して各々左右方向に位置移動させて間隔を調整することができる。
【００４１】
また、反射板３６０に水平配列された複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０のうち、いずれか一つの一放射素子列を基準にして残りの放射素子列のみを水平移動させて間隔を調整することができる。
【００４２】
図３に示されたように間隔を狭くする場合は、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔調整のために反射板３６０の幅方向長さの中心（Ａ）を基準にして設定した。仮想の中心（Ａ）から左側に位置した放射素子列３１０、３２０は右側方向に移動させ、仮想の中心（Ａ）から右側に位置した放射素子列３３０、３４０は左側方向に移動させて間隔を狭くすることができる。ここで、各放射素子列の間隔（ｌａ、ｌｂ、ｌｃ）は、間隔調整後に従来よりも各放射素子列の間隔（ｌａ’、ｌｂ’、ｌｃ’）がより狭くなったことを確認することができる。
【００４３】
逆に、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を広める場合は、中心（Ａ）から左側に位置した放射素子列３１０、３２０は左側方向に移動させ、中心（Ａ）から右側に位置した放射素子列３３０、３４０は右側方向に移動させて間隔を広めることができる。
【００４４】
また、図２及び図３では、反射板３６０の中央を基準にして水平面から水平配列された複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０が設置された模様を示したが、これに限定されなく、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０が反射板３６０のどこに水平配列されても複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０のうち、いずれか一つを基準にして選択して複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を調整することができる。例えば、反射板３６０に設置された複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０のうち、最左側に位置する放射素子列３１０を基準にして複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を広める場合には、基準となる放射素子列３１０を除外した残りの放射素子列３２０、３３０、３４０を右側方向に位置移動させながら、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を広めることができる。または逆に放射素子列３１０を基準にして複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を狭くする場合は、基準となる放射素子列３１０を除外した残りの放射素子列３２０、３３０、３４０を左側方向に位置移動させながら、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を狭くすることができる。
【００４５】
また、反射板３６０に設置された複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０のうち、最右側に位置する放射素子列３４０を基準にして複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を広める場合には、基準となる放射素子列３４０を除外した残りの放射素子列３１０、３２０、３３０を左側方向に位置移動させながら、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を広めることができる。または逆に放射素子列３４０を基準にして複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を狭くする場合は、基準となる放射素子列３４０を除外した残りの放射素子列３１０、３２０、３３０を右側方向に位置移動させながら、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を狭くすることができる。
【００４６】
詳述した複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を調整する方法は、水平配列された複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０を一律的に一度に制御する方法を一例として説明したが、これに限定されなく、それぞれの放射素子列を左右方向に移動させる方法と複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０のうち、一つ以上の放射素子列を選択して同時に左右方向に移動させながら、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を調整することが可能である。
【００４７】
また、複数個の放射素子列３１０、３２０、３３０、３４０の間隔を調整する方法として、それぞれの放射素子を左右方向に位置移動させて複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１の水平配列調整することが可能であり、複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１のうち、一つ以上の放射素子を選択して同時に左右方向に位置移動させて複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１の水平配列調整することが可能である。これは一律的な間隔調整後に基地局システムまたはアンテナに備えられた制御部の選択によって各放射素子を精密に制御することができるからである。
【００４８】
上述したような間隔調整を通して多重アンテナは、現在設置された地域でサービスされる周波数帯域で最上の性能を奏することができる。これは多重アンテナに水平配列形態で設置された複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１の間隔が狭くなるか又は広くなって特定帯域のサービス周波数に特化された性能を奏することができるからである。
図４は、本発明の実施形態による水平配列放射素子を具備したアンテナの一例示動作に対する水平ビームフォーミングシミュレーションである。
【００４９】
本発明による水平配列放射素子を具備したアンテナが適用された基地局アンテナは、上述した複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１の間隔調整を通して結果的に該当広域アンテナのビーム特性のうち、サイドローブ（Side-lobe）が調整される。
【００５０】
図４の（ａ）は、１.１λ間隔で複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１が水平配列された水平ビームフォーミング（Horizontal Beamforming）シミュレーションであり、（ｂ）は、１.３λ間隔で複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１が水平配列された水平ビームフォーミングシミュレーション結果である。（ｂ）に比べて（ａ）の水平ビームフォーミングシミュレーション結果でサイドローブが良好であることが分かる。したがって、複数個の放射素子３１１、３２１、３３１、３４１の間隔をサービスされる周波数に合うように適正な間隔で調節すると、最適を性能を発揮することができる。
【００５１】
また、大きなマクロ基地局と小さな小型基地局が混在された周波数環境を有する地域に従来の多重アンテナが設置されると、最適のサービスを提供できないが、本発明による水平配列放射素子を具備したアンテナを設置すると、上記のような周波数環境を有する地域に設置されても、それぞれの基地局間の干渉現象を最小化させながら、同時に多重アンテナに備えられたそれぞれの広域アンテナのビーム効率も高めることができる。
また、アンテナ干渉を減らすことによって従来の多重アンテナよりもデータの伝送速度及び伝送データ大容量化を改善することができる。
【００５２】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく様々な変更が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０  基地局システム
２０  基地局アンテナ
３０  移動部
２１０  感知部
２１１  アンテナ状態感知器
２１２  無線周波数信号感知器
２２０  制御部
２３０  間隔調整駆動部
３００  動力発生部
３５０  移動支持部
３６０  反射板
【図１】
2016513432.tif 000003
【図２】
2016513432.tif 000004
【図３】
2016513432.tif 000005
【図４（ａ）】
2016513432.tif 000006
【図４（ｂ）】
2016513432.tif 000007
【国際調査報告】
2016513432.tif 000008
2016513432.tif 000009
2016513432.tif 000010
2016513432.tif 000011