(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垂直配列放射素子を具備したアンテナであって、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及び上記複数個の放射素子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。
2016510574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局システムと接続された垂直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上下方向に移動させる移動部と、
を含むことを特徴とする垂直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上下方向間隔を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に記載の垂直配列放射素子を具備したアンテナ。
【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に記載の垂直配列放射素子を具備したアンテナ。
【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上下方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の垂直配列放射素子を具備したアンテナ。
【請求項５】
前記基地局アンテナは、前記反射板の長さ方向長さの中心を基準にして前記複数個の放射素子を上下方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の垂直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、最上側または最下側に位置した放射素子を除外した、残りの放射素子を上下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に記載の垂直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上下方向に移動されるか各々上下方向に移動されることを特徴とする請求項４に記載の垂直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、移動通信用基地局アンテナに関し、アンテナの放射素子の垂直配列が調節可能な垂直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、移動通信アンテナ市場では、各移動通信プロバイダは、移動通信加入者に多重サービス帯域を提供することにつれて、広い周波数範囲を有する広域アンテナ開発を要求している。
【０００３】
上記要求に応じて開発された従来の広域アンテナは、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、垂直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。
【０００４】
例えば、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式の全ての基地局が同一のＦＡ（Frequency Assignment）を使用することによって、隣接した網（Cell）間 疑似雑音（Pseudo-Noise；ＰＮ）干渉を減らすために、最小４〜５個の基地局をクラスター（Cluster）単位で調整する最適化が持続的に必要である。
【０００５】
また、移動通信使用周波数帯域が８００Ｍｈｚから２Ｇｈｚに高まることによって、同一の構造でアンテナの利得が約３ｄＢ（２倍）増加することを勘案しても、自由空間損失が約８ｄＢ減少することによって、実質的にサービスサポート範囲（Coverage）は半分程度で減少するようになる。
また、回折特性減少、大気減少、降雨減少、森林減少など、損失増加問題を解決するためのアンテナ最適化技術が要求される。
【０００６】
したがって、上述した難しさを解決するために、広域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アンテナの放射素子の垂直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垂直配列を制御できる垂直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垂直配列を制御することにあって、それぞれの放射素子モジュールを列単位でグループ化し、一律的に垂直配列を制御できる垂直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垂直配列を制御することにあって、それぞれの放射素子モジュールを個別的に垂直配列を制御できる垂直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垂直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上下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、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上下方向間隔を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上下方向に移動させることを含む。
さらに、上記基地局アンテナは、前記反射板の長さ方向長さの中心を基準にして前記複数個の放射素子を上下方向に移動させることを含む。
さらに、上記複数個の放射素子のうち、最上側または最下側に位置した放射素子を除外した、残りの放射素子を上下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上下方向に移動されるか各々上下方向に移動されることを含む。 
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態による垂直配列放射素子を具備したアンテナは、アンテナの放射素子の垂直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奏することができる。
【００１４】
また、前記アンテナの放射素子の垂直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】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による垂直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垂直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垂直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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、 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。
【００１７】
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
図１は、本発明の実施形態による垂直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垂直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わった基地局システム１０と接続される。
【００１８】
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、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。
【００１９】
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に備わった制御部２２０に提供する。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
基地局アンテナ２０は、広域アンテナであり、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。
【００２２】
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に備わった無線周波数（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。
【００２３】
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、広域アンテナに垂直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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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（Radio Frequency：ＲＦ）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。
【００２８】
また、前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。
【００２９】
また、基地局システム１０から前記サービス帯域の情報を受信できない場合は、感知部２１０に備わっ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垂直配列された複数個の放射素子の間隔を調整する。
【００３０】
図２は、本発明の実施形態による垂直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垂直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。
【００３１】
図２を参照すれば、移動部３０は、反射板３４０、反射板３４０に垂直配列される複数個の放射素子３１０、３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、 間隔調整の時、基準となる放射素子３１０ｃを除いた残りの放射素子３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｄ、３１０ｅの両側面（例えば、左右側面）にそれぞれ備わる移動支持部３２０：３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｄ、３２０ｅ、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）３３０、間隔調整制御情報によって動力発生部３３０を制御する間隔調整駆動部２３０を含む。
【００３２】
移動支持部３２０は、複数個の放射素子３１０が垂直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３４０に複数個の放射素子３１０を固定する。
【００３３】
動力発生部３３０は、複数個の放射素子３１０または移動支持部３２０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。
【００３４】
間隔調整駆動部２３０は、間隔調整制御情報によって光域アンテナの反射板３４０に水平面対比垂直配列で設置された複数個の放射素子３１０の間隔を調整する。
ここで、間隔調整は、図２に示したように放射素子３１０の間隔を広めるか逆に狭くする場合があり得る。
【００３５】
間隔調整の時、複数個の放射素子３１０のうち、いずれか一つを基準として選択し、基準を除いた残りの放射素子を上下移動させて放射素子３１０の間隔を調整することができる。
【００３６】
図３を参照すると、間隔調整の時を基準として反射板３４０の中央に設置された放射素子３１０ｃを選択し、放射素子３１０ｃを基準として、上部に位置した放射素子３１０ａ、３１０ｂと、下部に位置した放射素子３１０ｄ、３１０ｅとに分類して間隔が調整される。例えば、放射素子３１０の間隔を広める場合は、反射板３４０の中央に設置された放射素子３１０ｃを基準として上部に位置した放射素子３１０ａ、３１０ｂは上部方向に移動させ、下部に位置した放射素子３１０ｄ、３１０ｅは、下部方向に位置させて間隔を広めることができる。ここで、各放射素子の間隔（ｌａ、ｌｂ、ｌｃ、１ｄ）は、間隔調整後に従来よりも各放射素子の間隔（ｌａ’、ｌｂ’、ｌｃ’、１ｄ）がより広くなったことを確認することができる。
【００３７】
逆に、放射素子３１０の間隔を狭くする場合は、反射板３４０の中央に設置された放射素子を基準として、上部に位置した放射素子３１１ａ、３１０ｂは下部方向に移動させ、下部に位置した放射素子３１０ｄ、３１０ｅは上部方向に移動させて間隔を狭くすることができる。
【００３８】
また、図２及び図３では、反射板３４０の長さ方向長さの中心を基準にして、水平面から垂直配列された複数個の放射素子３１０が設置された模様を表したが、これに限定されなく、複数個の放射素子３１０が反射板３４０のどこに垂直配列されても複数個の放射素子３１０のうち、いずれか一つを基準にして選択して放射素子の間隔を調整することができる。例えば、反射板３４０に設置された放射素子３１０のうち、最上部に位置する放射素子３１０ａを基準にして放射素子３１０の間隔を広める場合には、基準となる放射素子３１０ａを除外した残りの放射素子３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅを下部方向（地表面方向）に位置移動させながら、放射素子３１０の間隔を広めることができる。または逆に放射素子３１０ａを基準にして放射素子３１０の間隔を狭くする場合は、基準となる放射素子３１０ａを除外した残りの放射素子３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅを上部方向に位置移動させながら、放射素子３１０の間隔を狭くすることができる
【００３９】
また、反射板３４０に設置された複数個の放射素子３１０のうち、最下部に位置する放射素子３１０ｅを基準にして複数個の放射素子３１０の間隔を広める場合には、基準となる放射素子３１０ｅを除外した残りの放射素子３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄを上部方向に位置移動させながら、放射素子３１０の間隔を広めることができる。または逆に放射素子３１０ｅを基準にして複数個の放射素子３１０の間隔を狭くする場合は、基準となる放射素子３１０ｅを除外した残りの放射素子３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄを下部方向に位置移動させながら、複数個の放射素子３１０の間隔を狭くすることができる
【００４０】
さらに、反射板３４０の長さ方向長さの中心だけでなく、反射板３４０の面積内に位置する長さ方向の長さを基準にして、複数個の放射素子３１０の上側に位置した放射素子と下側に位置した放射素子を上下方向のうち一方向に位置移動させて間隔を調整することができる。即ち、基準は長さ方向長さの中心に限定されない。
【００４１】
詳述した放射素子３１０の間隔を調整する方法は、垂直配列された複数個の放射素子３１０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を一つずつ調整する方法と、複数個の放射素子３１０のうち一つ以上の放射素子を選択して同時に上下移動させながら、放射素子３１０の間隔を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わっ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。
【００４２】
上述したような間隔調整を通して広帯域アンテナは、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。これは広帯域アンテナに垂直配列形態で設置された複数個の放射素子３１０の間隔が広めるか又は狭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。
【００４３】
本発明による垂直配列放射素子を具備したアンテナは、上述した放射素子３１０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。
【００４４】
従って、大きなマクロ基地局と小さな小型基地局が混在された周波数環境を有する地域に従来の広帯域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、本発明による垂直配列放射素子を具備したアンテナは、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、同時に広域アンテナのビーム効率も高めることができる。
また、本発明の技術は、ＩＣＩＣ（Inter-Cell Interference Coordination）周波数干渉技術実現にも適用可能である。
【００４５】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められる本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、形式や細部の様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  基地局システム
２０  基地局アンテナ
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
３１０  放射素子
３２０  移動支持部
３３０  動力発生部
３４０  反射板
【図１】
2016510574.tif 000003
【図２】
2016510574.tif 000004
【図３】
2016510574.tif 000005
【国際調査報告】
2016510574.tif 000006
2016510574.tif 000007
2016510574.tif 000008
2016510574.tif 000009