KR20160076794A - Antenna apparatus for base station and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기지국용 안테나장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시킴으로써, 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 낮추는 효과를 도모할 수 있는 기지국용 안테나장치 및 그 장치의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an antenna apparatus for a base station, and more particularly, to an antenna apparatus for a base station, and more particularly, to an antenna apparatus for a base station, in which the beam forming directions of multiple antenna beams are appropriately distributed in an environment in which a multiple antenna beam forming technique is applied, To an antenna apparatus for a base station capable of reducing the channel correlation and an operation method of the apparatus.
이동통신 시스템에서 기지국(base station)과 단말(user equipment) 사이에는 대기가 존재하며 이들 간의 무선신호를 송수신하기 위해 안테나장치는 필수 불가결하다.In the mobile communication system, there is an air between a base station and a user equipment, and an antenna device is indispensable for transmitting / receiving radio signals between the base station and the user equipment.
한편, 최근에는 기지국이 안테나장치를 운용하는데 있어서, 셀 내의 표적 지역(target area) 방향으로 빔포밍된 다수의 안테나빔을 주사함으로써 표적 지역에 위치한 사용자(단말)에게 집중하여 통신서비스를 제공하는, 다중 안테나 빔포밍 기술이 등장하였다.In recent years, when a base station operates an antenna device, a plurality of beamformed antenna beams are scanned in a target area of a cell to concentrate on a user (terminal) located in a target area, Multi-antenna beamforming technology has emerged.
도 1을 참조하여 다중 안테나 빔포밍 기술을 채용한 기지국(10)을 설명하면, 다수의 안테나부를 구비한 안테나장치(1)에서는 다수의 안테나부가 셀(C1) 내의 동일한 표적 지역을 향하도록 각 안테나부에 동일한 수직틸팅각을 지정하여, 표적 지역 방향으로 빔포밍된 다수의 안테나빔 예컨대 안테나빔 B1,B2,B3,B4를 주사함으로써, 표적 지역에 위치한 사용자에게 집중하여 통신서비스를 제공할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
헌데, 기존의 다중 안테나 빔포밍 기술의 경우, 표적 지역에 위치한 사용자(단말)에게 집중하기 때문에, 표적 지역에 위치한 사용자의 신호대잡음비(SNR : Signal to Noise Ratio)는 높아지는 반면, 표적 지역에서 떨어진 곳에 위치한 사용자의 신호대잡음비(SNR)는 그에 미치지 못하게 되어, 셀(C1) 전역에 대한 서비스품질 불균형이 심화되는 문제점이 있다.In the conventional multi-antenna beamforming technique, the signal-to-noise ratio (SNR) of the user located in the target area is increased because the mobile terminal concentrates on the user (terminal) located in the target area, The signal-to-noise ratio (SNR) of the user located is not sufficient, and the service quality imbalance over the entire area of the cell C1 is intensified.
또한, 기존의 다중 안테나 빔포밍 기술의 경우, 동일한 표적 지역을 향해 주사되는 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4이, 거의 대기 경로로 주사되어 동일한 반사, 굴절, 회절 등의 현상을 겪기 때문에, 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4 즉 다수의 안테나 간 채널 상관관계(channel correlation)가 클 수 밖에 없다.Also, in the conventional multi-antenna beamforming technique, since a plurality of antenna beams B1, B2, B3, and B4 scanned toward the same target area are scanned almost at the waiting path and suffer the same phenomenon of reflection, refraction, , The channel correlation between a plurality of antenna beams B1, B2, B3, and B4, that is, a plurality of antennas, must be large.
이와 같이, 안테나 간 채널 상관관계가 큰 경우, 다수의 안테나 즉 다수 채널을 통해 동일한 데이터 또는 서로 다른 데이터를 전송하는 멀티플렉싱(multiplexing) 기술에 부정적인 영향으로 작용한다.In this way, when the channel correlation between antennas is large, it affects a multiplexing technique of transmitting the same data or different data through a plurality of antennas, that is, a plurality of channels.
일 예로는, 다수의 안테나 즉 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4을 통해 동일한 데이터를 단일 사용자에게 전송하는 경우를 가정할 때, 안테나빔 B1,B2,B3,B4 간 채널 상관관계가 작은 경우라면 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4에 의한 채널 중 채널 환경이 좋지 않은 채널이 있더라도 채널 환경이 좋은 채널을 이용함으로써 수신 측의 사용자 입장에서는 다양성 이득(diversity gain)을 얻을 수 있지만, 안테나빔 B1,B2,B3,B4 간 채널 상관관계가 큰 경우라면 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4에 의한 채널이 모두 동일한 채널 환경을 갖기 때문에 사용자 입장에서는 다양성 이득(diversity gain)을 얻을 수 없게 된다.For example, assuming that the same data is transmitted to a single user through a plurality of antennas, that is, a plurality of antenna beams B1, B2, B3 and B4, the channel correlation between the antenna beams B1, B2, B3 and B4 is small A diversity gain can be obtained from a user of a reception side by using a channel having a good channel environment even if a channel environment of a plurality of antenna beams B1, B2, B3 and B4 is poor. However, If the channel correlation between the antenna beams B1, B2, B3 and B4 is large, since the channels by the plurality of antenna beams B1, B2, B3 and B4 all have the same channel environment, diversity gain is obtained from the users Can not.
이에, 본 발명에서는, 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시켜, 전술의 문제점 즉 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 낮출 수 있는 방안을 제안하고자 한다.Accordingly, in the present invention, the beamforming directions of multiple antenna beams are appropriately dispersed in an environment in which a multi-antenna beamforming technique is applied, thereby lowering the channel correlation between the antennas while eliminating the above-described problem, that is, I would like to propose a solution.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시킴으로써, 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 낮추는 효과를 도모할 수 있는 기지국용 안테나장치 및 그 장치의 동작 방법을 제안하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a multi-antenna beamforming method and a multi- An antenna apparatus for a base station capable of reducing the channel correlation between antennas while eliminating an imbalance, and an operation method of the apparatus.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 기지국용 안테나장치는, 기지국의 셀에 대하여, 기 지정된 수직틸팅각에 따른 방향으로 빔포밍된 안테나빔을 형성하는 다수의 안테나부; 및 상기 다수의 안테나부 중 적어도 하나의 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하여, 상기 셀 내에서 상기 다수의 안테나부가 형성하는 안테나빔의 빔포밍 방향이 분산되도록 하는 틸팅각조정부를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided an antenna apparatus for a base station, comprising: a plurality of antenna units for forming a beam-formed antenna beam in a direction corresponding to a predetermined vertical tilting angle with respect to a cell of a base station; And a tilting angle adjusting unit for adjusting a vertical tilting angle of at least one of the plurality of antenna units to disperse a beam forming direction of the antenna beams formed in the plurality of antenna units in the cell.
바람직하게는, 상기 틸팅각조정부는, 상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각이 기 설정된 특정 틸팅각 간격으로 분산되도록, 상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다. The tilting angle adjusting unit may adjust the vertical tilting angles of the plurality of antenna units such that the vertical tilting angles of the plurality of antenna units are distributed at predetermined tilting angle intervals.
바람직하게는, 상기 특정 틸팅각은, 상기 셀과 인접한 간섭 셀이 존재하는 경우, 상기 간섭 셀이 존재하지 않는 경우 보다 작거나 같은 값으로 설정될 수 있다. Preferably, the specific tilting angle may be set to a value less than or equal to the case where the interference cell is adjacent to the cell, when the interference cell does not exist.
바람직하게는, 상기 특정 틸팅각은, 상기 셀과 인접한 간섭 셀이 존재하는 경우, 지면으로부터 상기 안테나장치가 설치된 높이, 상기 기지국 및 상기 간섭 셀의 인접기지국 간 거리, 및 상기 다수의 안테나부 개수에 기초하여, 설정될 수 있다.Preferably, the specific tilting angle is set such that, when an interference cell adjacent to the cell exists, a height of the antenna device from the ground, a distance between adjacent base stations of the base station and the interference cell, Can be set.
바람직하게는, 상기 틸팅각조정부는, 상기 다수의 안테나부에 대하여 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계에 기초하여, 채널 상관관계가 기 설정된 임계치 이상인 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다. The tilting angle adjuster may adjust the vertical tilting angles of the antenna units having the channel correlation greater than or equal to a predetermined threshold based on channel correlation between the antenna units recognized for the plurality of antenna units.
바람직하게는, 상기 틸팅각조정부는, 상기 다수의 안테나부에 기준수직틸팅각을 지정한 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 구성하고, 구성된 채널매트릭스 내 원소 중 채널 상관관계가 상기 임계치 이상인 원소가 있는 경우, 상기 임계치 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각 간격으로 조정하는 조정절차를 수행하며, 상기 조정절차 수행 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 구성한 후, 상기 조정절차를 반복 수행할 수 있다.Preferably, the tilting angle adjuster configures a channel matrix based on the channel correlation between the antenna units, which is determined after setting a reference vertical tilting angle to the plurality of antenna units, and determines a channel correlation When there is an element having the threshold value or more, adjusting the vertical tilting angle of each antenna unit with respect to an element having the largest channel correlation among the elements having the threshold value or more, to a specific tilting angle interval, The channel matrix may be configured based on the channel correlation between the antenna units, and then the adjustment procedure may be repeated.
바람직하게는, 상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각이 기 설정된 특정 틸팅각 간격으로 분산되도록 조정하는 제1조정방식과, 상기 다수의 안테나부에 대하여 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널 상관관계가 기 설정된 임계치 이상인 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하는 제2조정방식이 존재하며, 상기 틸팅각조정부는, 상기 기지국에서 다중사용자-다중입출력(Multi User - Multiple Input Multiple Output)으로 동작하는 경우, 상기 제1조정방식을 수행하고, 상기 기지국에서 단일사용자 다중입출력(Single User - MIMO)으로 동작하는 경우, 상기 제2조정방식을 수행할 수 있다.Preferably, the first adjustment method adjusts a vertical tilting angle of each of the plurality of antenna portions to be distributed at a predetermined specific tilting angle interval, and a second adjustment method adjusts a channel correlation between the antenna portions, And a second adjusting method for adjusting a vertical tilting angle of an antenna unit having a channel correlation higher than a predetermined threshold value, and the tilting angle adjusting unit adjusts a vertical tilting angle of the antenna unit in accordance with a multiuser multi input multiple output The first adjustment method may be performed and the second adjustment method may be performed when the base station operates in a single user multiple input / output (Single User - MIMO) mode.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 기지국용 안테나장치의 동작 방법에 있어서, 기지국의 셀에 대하여, 기 지정된 수직틸팅각에 따른 방향으로 빔포밍된 안테나빔을 형성하는 다수의 안테나부를 확인하는 안테나부확인단계; 및 상기 다수의 안테나부 중 적어도 하나의 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하여, 상기 셀 내에서 상기 다수의 안테나부가 형성하는 안테나빔의 빔포밍 방향이 분산되도록 하는 틸팅각조정단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an operation method of an antenna apparatus for a base station, the method comprising: a plurality of antennas for forming a beam-formed antenna beam in a direction corresponding to a predetermined vertical tilting angle, An antenna unit confirmation step of confirming the antenna unit; And adjusting a vertical tilting angle of at least one of the plurality of antenna units so that a beam forming direction of the antenna beam formed by the plurality of antenna units in the cell is dispersed.
바람직하게는, 상기 틸팅각조정단계는, 상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각이 기 설정된 특정 틸팅각 간격으로 분산되도록, 상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다. Preferably, the tilting angle adjustment step adjusts the vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units such that the vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units is distributed at a predetermined tilting angle interval.
바람직하게는, 상기 특정 틸팅각은, 상기 셀과 인접한 간섭 셀이 존재하는 경우, 지면으로부터 상기 안테나장치가 설치된 높이, 상기 기지국 및 상기 간섭 셀의 인접기지국 간 거리, 및 상기 다수의 안테나부 개수에 기초하여, 설정될 수 있다.Preferably, the specific tilting angle is set such that, when an interference cell adjacent to the cell exists, a height of the antenna device from the ground, a distance between adjacent base stations of the base station and the interference cell, Can be set.
바람직하게는, 상기 틸팅각조정단계는, 상기 다수의 안테나부에 대하여 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계에 기초하여, 채널 상관관계가 기 설정된 임계치 이상인 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다. Preferably, the tilting angle adjusting step adjusts a vertical tilting angle of the antenna unit with respect to the antenna unit having a channel correlation higher than a predetermined threshold value, based on channel correlation between antenna units recognized for the plurality of antenna units.
바람직하게는, 상기 틸팅각조정단계는, 상기 다수의 안테나부에 기준수직틸팅각을 지정한 후 지정한 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 구성하고, 구성된 채널매트릭스 내 원소 중 채널 상관관계가 상기 임계치 이상인 원소가 있는 경우, 상기 임계치 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각 간격으로 조정하는 조정절차를 수행하며, 상기 조정절차 수행 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 재 구성한 후, 상기 조정절차를 반복 수행할 수 있다.Preferably, the tilting angle adjustment step may include configuring a channel matrix based on the channel correlation between the antenna units, which is determined after designating the reference vertical tilting angle to the plurality of antenna units, Performing an adjustment procedure of adjusting vertical tilting angles of the antenna units related to the elements having the largest channel correlation among the elements having the channel correlation greater than or equal to the threshold value to each other at a specific tilting angular interval, After reconfiguring the channel matrix based on the channel correlation between the antenna units, which is grasped after performing the adjustment procedure, the adjustment procedure may be repeated.
이에, 본 발명의 기지국용 안테나장치 및 그 장치의 동작 방법은, 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시킴으로써, 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 효과적으로 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 효과적으로 낮추는 결과를 도출할 수 있다.Accordingly, the antenna apparatus for a base station according to the present invention and the method of operating the apparatus effectively resolve the quality of service imbalance for the entire cell by appropriately distributing the beam forming directions of the multiple antenna beams in an environment in which the multi-antenna beam forming technology is applied The channel correlation between the antennas can be effectively lowered.
도 1은 기존의 다중 안테나 빔포밍 기술을 채용한 기지국에서 다수의 안테나빔을 주사하는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 안테나장치를 채용한 기지국에서 다수의 안테나빔을 주사하는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 안테나장치의 구성을 보여주는 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 안테나장치의 동작 방법을 설명하는 동작 흐름도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which a plurality of antenna beams are scanned by a base station employing a conventional multi-antenna beamforming technique.
2 is a diagram illustrating an example in which a base station employing an antenna device for a base station according to a preferred embodiment of the present invention scans a plurality of antenna beams.
3 is a control block diagram illustrating a configuration of an antenna device for a base station according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an operation method of an antenna device for a base station according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1을 참조하면, 기존의 다중 안테나 빔포밍 기술을 채용한 기지국(10)의 경우, 다수의 안테나부를 구비한 안테나장치(1)에서는 다수의 안테나부가 셀(C1) 내의 동일한 표적 지역을 향하도록 각 안테나부에 동일한 수직틸팅각을 지정하여, 표적 지역 방향으로 빔포밍된 다수의 안테나빔 예컨대 안테나빔 B1,B2,B3,B4를 주사함으로써, 표적 지역에 위치한 사용자(단말)에게 집중하여 통신서비스를 제공한다.Referring to FIG. 1, in the case of a
이와 같은 기존의 다중 안테나 빔포밍 기술의 경우, 표적 지역에 위치한 사용자의 신호대잡음비(SNR)는 높아지는 반면 표적 지역에서 떨어진 곳에 위치한 사용자의 신호대잡음비(SNR)는 그에 미치지 못하게 되어, 셀(C1) 전역에 대한 서비스품질 불균형이 심화되는 문제점이 있다.In such a conventional multi-antenna beamforming technique, the SNR of the user located in the target area is increased, but the SNR of the user located away from the target area is less than the SNR, There is a problem in that the quality of service imbalance is intensified.
또한, 기존의 다중 안테나 빔포밍 기술의 경우, 동일한 표적 지역을 향해 주사되는 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4이, 거의 동일한 반사, 굴절, 회절 등의 현상을 겪기 때문에, 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4 즉 다수의 안테나 간 채널 상관관계가 클 수 밖에 없는 문제점이 발생되고, 이는 곧 멀티플렉싱(multiplexing) 기술에 부정적인 영향으로 작용하게 된다.Also, in the case of the conventional multi-antenna beamforming technique, since a plurality of antenna beams B1, B2, B3, and B4 scanned toward the same target area undergo substantially the same phenomenon of reflection, refraction, B1, B2, B3, and B4, that is, the channel correlation between a plurality of antennas must be large. This causes a negative effect on the multiplexing technique.
이에, 본 발명에서는, 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시켜, 전술의 문제점 즉 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 낮출 수 있는 방안을 제안하고자 하며, 보다 구체적으로는 그 방안을 달성할 수 있는 기지국용 안테나장치를 제안하고자 한다.Accordingly, in the present invention, the beamforming directions of multiple antenna beams are appropriately dispersed in an environment in which a multi-antenna beamforming technique is applied, thereby lowering the channel correlation between the antennas while eliminating the above-described problem, that is, And more specifically, to propose a base station antenna device capable of achieving such a plan.
이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 안테나장치(100)를 채용한 기지국(10)에서, 어떻게 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산하는지를 간략하게 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, a brief description will be given of how to appropriately distribute the beam forming directions of multiple antenna beams in the
여기서, 기지국(10)은, 단일 개의 셀(또는 섹터)을 가질 수도 있고 다수 개의 셀을 가질 수도 있다. 예컨대, 기지국(10)가 3개의 셀을 갖는다면, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100)는, 3개의 각 셀 별로 구비(설치)되어 운용될 수 있다.Here, the
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 기지국(10)이 갖는 단일 개의 셀(C1)을 언급하여 설명하겠다. Hereinafter, for convenience of description, a single cell C1 of the
도 2에 알 수 있듯이, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)는, 다중 안테나 빔포밍 기술을 채용하며, 이를 위해 다수의 안테나부를 구비하게 된다.As shown in FIG. 2, the antenna apparatus 100 for a base station of the present invention employs a multi-antenna beam-forming technique and has a plurality of antenna units.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 안테나부로서, 빔포밍된 다수의 안테나빔B1,B2,B3,B4을 형성하는 4개의 안테나부, 예컨대 안테나부1,2,3,4를 언급하여 설명하겠다.Hereinafter, for convenience of explanation, as shown in FIG. 2, a plurality of antenna units, four antenna units for forming a plurality of beam-formed antenna beams B1, B2, B3, B4, I will mention 2, 3, and 4.
이때, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)에 구비된 다수의 안테나부 즉 안테나부1,2,3,4 각각은, 빔포밍 기반으로 동작하여, 기 지정된 수직틸팅각에 따른 방향으로 빔포밍된 안테나빔B1,B2,B3,B4을 형성(주사)하게 된다.In this case, each of the plurality of antenna units, i.e., the antenna units 1, 2, 3, and 4, provided in the base station antenna apparatus 100 operates on a beam forming basis, (Scanned) the antenna beams B1, B2, B3, and B4.
여기서, 도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)서는, 다수의 안테나부1,2,3,4 중에서 적어도 하나의 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정함으로써, 셀(C1) 내에서 다수의 안테나부1,2,3,4가 형성하는 안테나빔B1,B2,B3,B4의 빔포밍 방향이 분산되도록 한다.2, the antenna apparatus 100 for a base station according to the present invention adjusts a vertical tilting angle of at least one antenna among a plurality of antenna units 1, 2, 3, The beam forming directions of the antenna beams B1, B2, B3, and B4 formed by the plurality of antenna units 1, 2, 3, and 4 are dispersed.
즉, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)는, 안테나부의 수직틸탕각을 조정하는 방식으로, 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산하여 주사하는 것이다.That is, the antenna apparatus 100 for a base station according to the present invention scans and appropriately disperses the beam forming directions of the multiple antenna beams in a manner of adjusting the vertical tilting angle of the antenna unit.
이렇게, 셀(C1) 내에서 다수 안테나빔 B1,B2,B3,B4의 빔포밍 방향을 적절하게 분산하게 되면, 셀(C1) 전역에 위치한 사용자의 신호대잡음비(SNR)는 고르게 높아질 수 있게 되어 셀(C1) 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하는 결과를 이끌 수 있고, 또한 다수 안테나빔 B1,B2,B3,B4의 대기 경로가 상호 달라져 다수 안테나빔 B1,B2,B3,B4 즉 다수의 안테나 간 채널 상관관계를 낮추는 결과를 이끌 수 있다. By appropriately distributing the beam forming directions of the multiple antenna beams B1, B2, B3, and B4 in the cell C1, the SNR of the user located in the entire area of the cell C1 can be uniformly increased, B2, B3, and B4 are different from each other and the multiple antenna beams B1, B2, B3, and B4, that is, between the multiple antennas B1, B2, Channel correlation can be reduced.
물론, 안테나장치 내에서 구비하는 다수의 안테나부 간 물리적인 간격을 넓게 설치함으로써, 본 발명에서 이끌어 내는 전술의 결과(효과)를 이끌어 내는 방안도 생각해 볼 수 있다. As a matter of course, it is also possible to consider the above-mentioned result (effect) derived from the present invention by providing a large physical distance between a plurality of antenna units provided in the antenna apparatus.
하지만, 이러한 방안은, 안테나장치의 장치적 공간 제약으로 인해, 전술의 결과(효과)를 이끌어 만큼 안테나부 간 간격을 충분히 확보하는 것이 사실상 불가능하기 때문에, 실현 가능성이 매우 낮고 비합리적이다.However, this approach is very low and unrealistic because it is practically impossible to sufficiently secure the gap between the antenna units by leading to the above-described result (effect) owing to the device space limitation of the antenna apparatus.
이하에서는, 도 3을 참조하여, 전술에서 간략하게 설명한 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)에 대해, 보다 구체적인 구성을 언급하여 설명하겠다.Hereinafter, with reference to FIG. 3, a more specific configuration of the base station antenna device 100 of the present invention briefly described above will be described.
이때, 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)가 기지국(10)에 구비되는 것으로 설명하겠다.Here, for convenience of description, it is assumed that the base station antenna device 100 of the present invention is provided in the
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안테나장치(100)는, 기지국(10)의 셀(C1)에 대하여, 기 지정된 수직틸팅각에 따른 방향으로 빔포밍된 안테나빔을 형성하는 다수의 안테나부(110)와, 다수의 안테나부(110) 중 적어도 하나의 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하여, 셀(C1) 내에서 다수의 안테나부(110)가 형성하는 안테나빔의 빔포밍 방향이 분산되도록 하는 틸팅각조정부(120)를 포함한다.3, the antenna apparatus 100 according to the preferred embodiment of the present invention is configured to transmit a beamformed antenna beam in a direction corresponding to a predetermined vertical tilting angle with respect to the cell C1 of the base station 10 A plurality of
물론, 안테나장치(100)는, 안테나장치(100) 자신이 구비(설치)된 기지국(10)과 연동하기 위한 기지국연동부(130)를 더 포함할 수 있다. Of course, the antenna apparatus 100 may further include a base station interlocking unit 130 for interlocking with the
다수의 안테나부(110)는, 다중 안테나 빔포밍 기술을 채용하며, 셀(C1)에 대하여 기 지정된 수직틸팅각에 따른 방향으로 빔포밍된 안테나빔을 형성(주사)한다.The plurality of
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 안테나부(110)로서, 빔포밍된 다수의 안테나빔B1,B2,B3,B4을 형성하는 4개의 안테나부, 예컨대 안테나부1,2,3,4를 언급하여 설명하겠다.Hereinafter, for convenience of explanation, as shown in FIG. 2, as a plurality of
이에, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(200)에서는, 셀(C1)에 대하여, 안테나부1에 의해 형성되는 안테나빔B1, 안테나부2에 의해 형성되는 안테나빔B2, 안테나부3에 의해 형성되는 안테나빔B3, 안테나부4에 의해 형성되는 안테나빔B4를 주사함으로써, 셀(C1)에 다수 안테나빔B1,B2,B3,B4가 존재하도록 한다.Therefore, in the antenna apparatus 200 for a base station according to the present invention, the antenna beam B1 formed by the antenna unit 1, the antenna beam B2 formed by the antenna unit 2, and the antenna unit 3 formed on the cell C1 B2, B3, and B4 exist in the cell C1 by scanning the antenna beam B3 formed by the antenna unit 4 and the antenna beam B4 formed by the antenna unit 4. [
이때, 안테나부1,2,3,4 각각의 수직틸팅각을 동일하게 지정한다면, 다수 안테나빔B1,B2,B3,B4이 기존과 같이 동일한 표적 지역 방향으로 빔포밍될 것이다.At this time, if the vertical tilting angles of the antenna units 1, 2, 3, and 4 are set to be the same, the multiple antenna beams B1, B2, B3, and B4 will be beamformed in the same target area direction as before.
하지만, 본 발명의 기지국용 안테나장치(200)에서는, 다수 안테나부1,2,3,4의 수직틸팅각을 조정함으로써, 셀(C1) 내에서 다수 안테나빔B1,B2,B3,B4이 적절하게 분산되도록 한다.However, in the antenna apparatus 200 for a base station according to the present invention, by adjusting the vertical tilting angles of the multiple antenna units 1, 2, 3, 4, multiple antenna beams B1, B2, B3, B4 .
이를 위한 구성이, 후술에서 구체적으로 언급할 틸팅각조정부(120)이다.The tilting angle adjusting unit 120 will be described later in detail.
틸팅각조정부(120)는, 다수의 안테나부(110) 중 적어도 하나의 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하여, 셀(C1) 내에서 다수의 안테나부(110)가 형성하는 안테나빔의 빔포밍 방향이 분산되도록 한다.The tilting angle adjusting unit 120 adjusts the vertical tilting angle of at least one of the plurality of
여기서, 수직틸팅각이란, 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국(10)이 설치된 지면을 x축으로 하고 기지국(10)의 수직방향을 y축으로 할 때, 4사분면의 x축에서 y축을 바라보는 각도를 의미한다.2, the vertical tilting angle refers to the y-axis in the x-axis of the fourth quadrant when the ground on which the
따라서, 수직틸팅각이 큰 안테나부에서 형성하는 빔포밍된 안테나빔일수록 셀(C1)의 중앙 방향을 향하게 되고, 수직틸팅각이 작은 안테나부에서 형성하는 빔포밍된 안테나빔일수록 셀(C1)의 경계 방향을 향하게 될 것이다.Therefore, as the beam-formed antenna beam formed by the antenna unit having a large vertical tilting angle is directed toward the center of the cell C1, the beam-formed antenna beam formed by the antenna unit having a small vertical tilting angle causes the It will face the boundary direction.
이하에서는, 틸팅각조정부(120)에서 수직틸팅각을 조정하는 실시예에 대해 구체적으로 설명하겠다. Hereinafter, an embodiment for adjusting the vertical tilting angle in the tilting angle adjusting unit 120 will be described in detail.
제1실시예의 경우, 틸팅각조정부(120)는, 다수의 안테나부(110) 즉 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각이 기 설정된 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산되도록, 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다.In the case of the first embodiment, the tilting angle adjusting unit 120 adjusts the tilting angle so that the vertical tilting angles of the plurality of
보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 틸팅각조정부(120)는, 기준수직틸팅각(ΦS)을 결정한다.More specifically, first, the tilting angle adjusting unit 120 determines the reference vertical tilting angle PHI S.
이때, 기준수직틸팅각(ΦS)은, 셀(C1) 전역의 신호대잡음비(SNR) 성능을 최적화시킬 수 있는 표적 지역의 방향을 향하도록 하는 수직틸팅각으로서, 예를 들면 틸팅각조정부(120)는, 기존의 다중 안테나 빔포밍 기술에서 다수 안테나부1,2,3,4에 동일한 표적 지역 방향을 향하도록 동일한 수직틸팅각을 지정하는 방식을 이용하여 기준수직틸팅각(ΦS)을 결정할 수 있다.At this time, the reference vertical tilting angle PHI S is a vertical tilting angle which is directed to the direction of the target area that can optimize the SNR performance of the entire cell C1, for example, ) Determines the reference vertical tilting angle PHI S using a method of specifying the same vertical tilting angle so as to face the same target area direction in the multiple antenna units 1, 2, 3, and 4 in the conventional multi-antenna beamforming technique .
틸팅각조정부(120)는, 기준수직틸팅각(ΦS)을 결정하면, 안테나부1,2,3,4 각각에 대하여 기준수직틸팅각(ΦS)을 중심으로 하되 안테나부1,2,3,4 각각의 수직틸팅각이 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산되도록 하는, 안테나부별 수직틸팅각(Φn)을 계산한다.When the reference vertical tilting angle phi S is determined, the tilting angle adjusting unit 120 sets the reference vertical tilting angle phi S as the center of the antenna units 1, 2, 3, and 4, The vertical tilting angles? N of the respective antenna units are calculated so that the respective vertical tilting angles are dispersed at specific tilting angle (d) intervals.
이하에서는, 안테나부1,2,3,4 별로 수직틸팅각(Φn)을 계산하는 과정을 설명하겠다.Hereinafter, a process of calculating the vertical tilting angle? N for the antenna units 1, 2, 3, and 4 will be described.
먼저, 틸팅각조정부(120)는, 특정 틸팅각(d)을 설정하게 된다.First, the tilting angle adjusting unit 120 sets a specific tilting angle d.
여기서, 특정 틸팅각(d)을 어떻게 설정할 것인지에 대해서는, 후술에서 구체적으로 언급하겠다.Here, how to set the specific tilting angle (d) will be described in detail later.
틸팅각조정부(120)는, 특정 틸팅각(d)을 설정하면, 안테나부1,2,3,4 각각에 대하여 기준수직틸팅각(ΦS)을 중심으로 하되 안테나부1,2,3,4 각각의 수직틸팅각이 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산되도록, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 조정한다.When the specific tilting angle d is set, the tilting angle adjusting unit 120 sets the reference vertical tilting angle phi S as the center of the antenna units 1, 2, 3, and 4, 4 The vertical tilting angles of the plurality of antenna units 1, 2, 3, 4 are adjusted so that the respective vertical tilting angles are dispersed at specific tilting angle (d) intervals.
일 예를 들면, 틸팅각조정부(120)는, 안테나부1,2,3,4 각각에 대하여 기준수직틸팅각(ΦS)을 중심으로 하되 안테나부1,2,3,4 각각의 수직틸팅각이 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산되도록, 다음의 수식1에 따라 안테나부별 수직틸팅각(Φn)을 계산할 수 있다.For example, the tilting angle adjusting unit 120 may adjust the vertical tilting angles? S of the antenna units 1, 2, 3, and 4, respectively, It is possible to calculate the vertical tilting angles phi n according to the antenna equations in accordance with the following equation 1 so that the angles are dispersed at specific tilting angle d intervals.
수식1Equation 1
여기서, Φn은 n 번째 안테나부에 대하여 분산을 위해 계산한 수직틸팅각이고, Φstand는 기준수직틸팅각(ΦS)을 의미하며, M은 다수의 안테나부(110) 개수에 따른 값으로 다수의 안테나부(110) 개수 N이 짝수개이면 M=N/2, 다수의 안테나부(110) 개수 N이 홀수개이면 M=(N-1)/2로 정의할 수 있다.Here, 陸n denotes a vertical tilting angle calculated for dispersion for the n-th antenna unit, stand stand denotes a reference vertical tilting angle 陸S , and M denotes a value according to the number of antenna units 110 M = N / 2 if the number N of the plurality of
전술과 같이 다수의 안테나부(110) 개수 N이 4개로 짝수개이면 M은 2가 된다.As described above, if the number N of the plurality of
이에, 전술의 수식1에 따르면, 틸팅각조정부(120)는, 안테나부1,2,3,4 각각에 대하여, 기준수직틸팅각(ΦS)을 중심으로 안테나부1,2,3,4 각각에 대하여 수직틸팅각이 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산되도록 하는 안테나부별 수직틸팅각(Φ1, Φ2, Φ3, Φ4)를 계산할 수 있다. Thus, according to the above-described equation (1), the tilting angle adjustment section 120 sets the antenna tilting angles? S , The vertical tilting angles? 1 ,? 2 ,? 3 and? 4 for the respective antenna units are calculated so that the vertical tilting angles are dispersed at specific tilting angles d.
이후, 틸팅각조정부(120)는, 전술과 같이 계산한 안테나부별 수직틸팅각(Φ1, Φ2, Φ3, Φ4)를 반영하여, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다.Thereafter, the tilting angle adjustment unit 120 reflects the vertical tilting angles? 1 ,? 2 ,? 3 ,? 4 according to the antenna units calculated as described above, The vertical tilting angle can be adjusted.
이때, 안테나부별 수직틸팅각(Φ1, Φ2, Φ3, Φ4) 중에서, M(=2)번째 안테나부에 대하여 계산한 수직틸팅각(Φ2)이 가장 작게 계산되어 안테나부2에서 형성되는 빔포밍된 안테나빔B2가 셀(C1)의 가장 바깥쪽인 경계 방향을 향하게 될 것이고, N(=4)번째 안테나부에 대하여 계산한 수직틸팅각(Φ4)이 가장 크게 계산되어 안테나부4에서 형성되는 빔포밍된 안테나빔B4가 셀(C1)의 가장 안쪽인 중심 방향을 향하게 될 것이다.At this time, among the vertical tilting angles? 1 ,? 2 ,? 3 and? 4 of the antenna units, the vertical tilting angle? 2 calculated for the M (= 2) The beamformed antenna beam B2 to be formed will be directed toward the outermost boundary of the cell C1 and the vertical tilting angle? 4 calculated for the N (= 4) The beamformed antenna beam B4 formed in the portion 4 will be directed toward the innermost center of the cell C1.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각이 기준수직틸팅각(ΦS)을 중심으로 특정 틸팅각(d) 간격에 따라 분산 조정됨으로써, 안테나부4의 안테나빔B4가 셀(C1)의 중앙 방향을 향하고, 그 다음 안테나부3의 안테나빔B3, 그 다음 안테나부1의 안테나빔B1, 그리고 안테나부2의 안테나빔2가 셀(C1)의 경계 방향을 향하게 될 것이다.That is, according to the first embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, vertical tilting angle based on the vertical tilting for each of a plurality of the antenna unit 1, 2, 3, 4 around a specific angle (Φ S) The antenna beam B4 of the antenna section 4 is directed toward the center of the cell C1 and then the antenna beam B3 of the antenna section 3 and the antenna beams B1, And the antenna beam 2 of the antenna unit 2 will be directed to the boundary direction of the cell C1.
그럼, 이하에서는 본 발명의 제1실시예에서 특정 틸팅각(d)을 어떻게 설정할 것인지에 대해 설명하도록 하겠다.Hereinafter, how the specific tilting angle d is set in the first embodiment of the present invention will be described.
이때, 특정 틸팅각(d)은, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀 예컨대 도 2의 간섭 셀(C2)이 존재하는 경우, 간섭 셀(C2)이 존재하지 않는 경우 보다 작거나 같은 값으로 설정되는 것이 바람직하다.At this time, the specific tilting angle d is set to a value smaller than or equal to the case where the interference cell C2 does not exist when the interference cell C2 adjacent to the cell C1 exists, for example, the interference cell C2 shown in Fig. 2 .
안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산시키는데 있어서, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하지 않은 경우라면, 간섭 셀(C2)에 미치는 간섭 및 간섭 셀(C2)로부터의 간섭에서 자유로울 수 있기 때문에, 셀(C1) 이내 라는 전제 하에 특정 틸팅각(d)을 자유롭게 설정(바람직하게는, 최대한 크게 설정)함으로써, 다수 안테나빔B1,B2,B3,B4의 빔포밍 방향이 분산되도록 할 수 있다.When the vertical tilting angle of each of the antenna units 1, 2, 3 and 4 is dispersed by the specific tilting angle d, the interference cell C2 (Preferably, set as large as possible), the specific tilting angle d can be freely set on the assumption that it is within the cell C1, because the interference can be free from interference from the interference cell C2, The beam forming directions of B1, B2, B3 and B4 can be dispersed.
반면, 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산시키는데 있어서, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하는 경우라면, 간섭 셀(C2)에 미치는 간섭 및 간섭 셀(C2)로부터의 간섭을 고려하면서 특정 틸팅각(d)을 설정함으로써, 다수 안테나빔B1,B2,B3,B4의 빔포밍 방향이 분산되면서도 간섭 셀(C2)과의 간섭을 최소화할 수 있어야 한다.On the other hand, when the vertical tilting angle for each of the antenna units 1, 2, 3, and 4 is dispersed by the specific tilting angle d, the interference cell C2 adjacent to the cell C1 exists. B2, B3, and B4 are distributed while the specific tilting angle d is set in consideration of the interference to the interference cells C2 and C2 and the interference from the interference cells C2, To minimize the interference.
따라서, 틸팅각조정부(120)는, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하지 않은 경우라면, 셀(C1) 이내 라는 전제 하에 특정 틸팅각(d)을 자유롭게 설정(바람직하게는, 최대한 크게 설정)한다. The tilting angle adjustment unit 120 can freely set the specific tilting angle d under the premise that it is within the cell C1 if the interference cell C2 adjacent to the cell C1 does not exist, As much as possible.
예를 들어, 하나의 안테나부에서 형성하는 빔포밍된 안테나빔의 안테나 이득이 3db 하락하는 지점에서 다른 안테나부에서 형성하는 빔포밍된 안테나빔의 안테나 이득이 최대가 되도록, 하나의 안테나부 및 다른 안테나부 간 수직틸팅각 간의 간격 즉 특징 틸팅각(d)을 Φ3 dB로 설정할 수 있다. For example, when the antenna gain of the beam-formed antenna beam formed by one antenna unit drops by 3 dB, the antenna gain of the beam-formed antenna beam formed by the other antenna unit is maximized, The interval between the vertical tilting angles, that is, the characteristic tilting angle (d), can be set to Φ 3 dB .
한편, 틸팅각조정부(120)는, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하는 경우라면, 셀(C1) 및 간섭 셀(C2) 간의 간섭을 고려하여 특정 틸팅각(d)을 설정한다. On the other hand, if there is an interference cell C2 adjacent to the cell C1, the tilting angle adjuster 120 sets a specific tilting angle d in consideration of interference between the cell C1 and the interference cell C2 do.
이는 곧, 다수의 안테나부(110) 즉 안테나부1,2,3,4 중 셀(C1)의 가장 바깥쪽 경계 방향을 향하게 될 M(=2)번째 안테나부의 안테나빔, 즉 전술의 안테나빔B2이 간섭 셀(C2)과의 간섭을 일으키지 않게 하는, 특징 틸팅각(d)을 설정하는 것을 의미한다.That is, the antenna beam of the M (= 2) -th antenna unit to be directed to the outermost boundary direction of the cell C1 among the plurality of
이를 위해, 틸팅각조정부(120)는, 지면으로부터 안테나장치(100)가 설치된 높이(hBS), 기지국(10) 및 간섭 셀(C2)의 인접기지국(미도시) 간 거리(IDS: Inter Site Distance), 및 다수의 안테나부(110) 개수에 기초하여, 특정 틸팅각(d)을 설정할 수 있다.For this purpose, the tilting angle adjuster 120 calculates the height (h BS ) at which the antenna apparatus 100 is installed from the ground, the distance (IDS) between adjacent base stations (IDS) of the
이때, 기지국(10) 및 간섭 셀(C2)의 인접기지국(미도시) 간 거리(IDS)를 2로 나눈 IDS/2는, 셀(C1)에서 간섭 셀(C2)과의 간섭을 고려해 안테나빔의 주사 방향으로 수용할 수 있는 최대 거리라고 할 수 있다.At this time, the IDS / 2 in which the distance (IDS) between adjacent base stations (not shown) of the
보다 구체적으로 설명하면, 틸팅각조정부(120)는, (C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하는 경우라면, 다음과 같은 수실들을 통해 특정 틸팅각(d)을 설정할 수 있다.More specifically, the tilting angle adjustment unit 120 can set a specific tilting angle d through the following water chambers if the interference cell C2 adjacent to the (C1) exists.
먼저, 전술의 수식1에 따라 계산된, 셀(C1)의 가장 바깥쪽 경계 방향을 향하게 될 M(=2)번째 안테나부2의 수직틸팅각(Φ2)은, 다음의 수식2로 표현될 것이다.First, the vertical tilting angle PHI 2 of the M (= 2) th antenna unit 2 to be directed to the outermost boundary direction of the cell C1 calculated according to the above-described equation ( 1 ) is expressed by the following equation will be.
수식2Equation 2
Φ2= Φstand - Md/2Φ 2 = Φ stand - Md / 2
그리고, IDS/2를 밑변으로 갖고 지면으로부터 안테나장치(100)가 설치된 높이(hBS)를 높이로 갖는 직각삼각형에 대해, 다음과 같은 수식3의 삼각함수식을 정의할 수 있다.Then, for a right triangle having the height (h BS ) at which the antenna device 100 is installed from the ground with the IDS / 2 as a base, the following trigonometric function expression of Equation 3 can be defined.
수식3Equation 3
여기서, hUE는, 지면으로부터 사용자(단말)의 높이를 의미하며, 편의상 0(제로)로 보거나 매우 작은 값으로 설정할 수 있다. Here, h UE denotes the height of the user (terminal) from the ground. For convenience, h UE can be set to 0 (zero) or a very small value.
수식3을 특징 틸팅각(d)으로 정리하면, 다음의 수식4를 얻을 수 있다.(3) is summarized as the characteristic tilting angle (d), the following expression (4) can be obtained.
수식4Equation 4
결국, 틸팅각조정부(120)는, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하는 경우라면, hBS, IDS, 및 다수의 안테나부(110) 개수에 따른 값 M, 그리고 앞서 결정한 기준수직틸팅각(ΦS)에 기초하여, 전술의 수식3에 따라 특정 틸팅각(d)을 설정할 수 있다.As a result, if there is an interference cell C2 adjacent to the cell C1, the tilting-angle adjusting unit 120 sets the value M according to the number of h BS , IDS, and the number of
한편, 안테나소자의 개수가 많으면 많을수록 안테나빔 폭이 좁아지기 때문에, 안테나장치(100) 내 안테나소자가 충분히 많아 안테나빔1,2,3,4의 폭이 충분이 좁게 형성되는 경우라면, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하더라도 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하지 않는 경우와 특정 틸팅각(d)을 동일하게 사용해도 무방하다.On the other hand, if the number of the antenna elements is larger, the width of the antenna beam becomes narrower. Therefore, if the width of the antenna beams 1, 2, 3, and 4 is sufficiently narrow and sufficient antenna elements are formed in the antenna apparatus 100, The case where the interference cell C2 adjacent to the cell C1 does not exist and the specific tilting angle d may be used equally in the presence of the adjacent interference cell C2.
이에, 틸팅각조정부(120)는, 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)이 존재하는 경우라면, 다음의 수식5에 따라 특정 틸팅각(d)을 설정하는 것도 가능할 것이다.The tilting angle adjusting unit 120 may set the specific tilting angle d according to the following equation 5 if the cell C1 and the adjacent interference cell C2 are present.
수식5Equation 5
전술한 본 발명의 제1실시예에 따르면, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)는, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 기준수직틸팅각(ΦS) 중심으로 특정 틸팅각(d) 간격에 따라 분산 조정함으로써, 셀(C1) 내에서 다수의 안테나부1,2,3,4 가 형성하는 안테나빔1,2,3,4의 빔포밍 방향이 분산되도록 할 수 있다.In accordance with a first embodiment of the present invention described above, the base station antenna apparatus 100 of the present invention, based on the vertical tilting angle for each of a plurality of the antenna unit 1, 2, 3, 4 perpendicular to the tilting angle (Φ S) The beam forming directions of the antenna beams 1, 2, 3, and 4 formed by the plurality of antenna units 1, 2, 3, and 4 in the cell C1 are dispersed in a distributed manner according to the specific tilting angle .
즉, 본 발명의 제1실시예는, 안테나빔1,2,3,4의 빔포밍 방향을 동일 특정 틸팅각(d) 간격씩 분산시키기 때문에, 셀(C1) 전역에 대한 신호대잡음비(SNR)는 고르게 높여 셀(C1) 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하는데 보다 효과적일 수 있다. That is, since the beam forming directions of the antenna beams 1, 2, 3, and 4 are dispersed by the same specific tilting angle d intervals, the first embodiment of the present invention can reduce the SNR (Signal to Noise Ratio) May be even more effective in solving the quality of service imbalance across the entire cell C1.
한편, 틸팅각조정부(120)에서 수직틸팅각을 조정하는 제2실시예를 설명하면, 다음과 같다. The second embodiment for adjusting the vertical tilting angle in the tilting angle adjusting unit 120 will be described as follows.
제2실시예의 경우, 틸팅각조정부(120)는, 다수의 안테나부1,2,3,4에 대하여 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계(channel correlation)에 기초하여, 채널 상관관계가 기 설정된 임계치(ρth) 이상인 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다.In the case of the second embodiment, the tilting-angle adjusting unit 120 sets the channel correlation based on the channel correlation between the antenna units of the plurality of antenna units 1, 2, 3, it is possible to adjust the vertical tilting angle with respect to the antenna portion that is equal to or larger than the threshold value? th .
보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 틸팅각조정부(120)는, 전술의 제1실시예와 마찮가지로 기준수직틸팅각(ΦS)을 결정한다.More specifically, first, the tilting angle adjustment unit 120 determines the reference vertical tilting angle PHI S in a manner similar to the first embodiment described above.
틸팅각조정부(120)는, 기준수직틸팅각(ΦS)을 결정하면, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 기준수직틸팅각(ΦS)으로 동일하게 지정함으로써, 기존과 같이 안테나부1,2,3,4 각각에 의한 안테나빔1,2,3,4가 동일한 표적 지역 방향을 향하도록 한다.When the reference vertical tilting angle phi S is determined, the vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units 1, 2, 3, 4 is set to be the same as the reference vertical tilting angle phi S So that the antenna beams 1, 2, 3, and 4 by the antenna units 1, 2, 3, and 4 are directed to the same target area direction.
이후, 틸팅각조정부(120)는, 전술과 같이 다수의 안테나부1,2,3,4에 기준수직틸팅각(ΦS)을 지정한 후 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스(H)를 구성한다.Thereafter, the tilting-angle adjusting unit 120 sets the reference vertical tilting angle phi S to the plurality of antenna units 1, 2, 3, and 4 as described above, H).
이때, 틸팅각조정부(120)는, 기지국연동부(130)를 통한 기지국(10)과의 연동에 기반하여, 채널매트릭스(H)를 직접 구성할 수도 있고, 기지국(10)가 구성한 채널매트릭스(H)를 기지국(10)으로부터 획득할 수도 있다. At this time, the tilting keystone unit 120 may directly construct the channel matrix H based on interlocking with the
이하에서는, 설명의 편의 상, 틸팅각조정부(120)가 채널매트릭스(H)를 직접 구성하는 것을 예로서 언급하여 설명하겠다.Hereinafter, for convenience of explanation, the tilting angle adjustment unit 120 directly configures the channel matrix H will be described as an example.
보다 구체적으로 설명하면, 틸팅각조정부(120)는, 전술과 같이 다수의 안테나부1,2,3,4에 기준수직틸팅각(ΦS)을 지정한 후, 셀(C1)에 위치한 임의의 타겟 사용자(단말)를 선정한다.More specifically, after specifying the reference vertical tilting angle PHI S to the plurality of antenna units 1, 2, 3, and 4 as described above, And selects a user (terminal).
이때, 타겟 사용자(단말)은, 셀(C1) 내에 위치하여, 안테나부1,2,3,4 각각의 안테나빔1,2,3,4를 모두 수신할 수 있는 영역에 있는 사용자(단말)이면 무방할 것이다.At this time, the target user (terminal) is a user (terminal) located in the cell C1 and capable of receiving all of the antenna beams 1, 2, 3, It would be all right.
틸팅각조정부(120)는, 임의의 타겟 사용자(단말)로부터 피드백되는 안테나빔(안테나부) 간 채널 상관관계(ρi,j)를 기초로 다음과 같은 채널매트릭스(H)를 구성할 수 있다.The tilting angle adjustment unit 120 can construct the following channel matrix H based on the channel correlation (? I, j ) between the antenna beams (antenna units) fed back from any target user .
여기서, ρi,j는, i번째 안테나부의 안테나빔 및 j번째 안테나부의 안테나부 간의 채널 상관관계를 의미한다.Here, p i, j denotes a channel correlation between the antenna beam of the i-th antenna unit and the antenna unit of the j-th antenna unit.
따라서, 채널매트릭스(H)의 대각 원소인 ρ1,1, ρ2,2 ... ρN,N은, 1일 것이다.Therefore, the diagonal elements ρ 1,1 , ρ 2,2 ... ρ N, N of the channel matrix H will be one.
틸팅각조정부(120)는, 구성된 채널매트릭스(H) 내 원소 중 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소가 있는 경우, 임계치(ρth) 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정하는 조정절차를 수행한다.Tilting the monograph unit 120, each related to the configured channel matrix (H) when the inside elements of the channel correlation between the elements greater than the threshold value (ρ th), the threshold value (ρ th) greater than the elements of the channel correlation is the largest element And performs an adjustment procedure of adjusting the vertical tilting angle with respect to the antenna portion to a specific tilting angle (?) Interval.
예를 들어, 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소가 ρ1,3인 경우를 가정하면, 틸팅각조정부(120)는, 해당 ρ1, 3와 관련된 각 안테나부1,3에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정하는 조정절차를 수행한다.For example, the channel correlation threshold value (ρ th), assuming a case in which at least the elements of the channel correlation is the largest element of ρ 1,3, monograph tilting unit 120, each associated with the ρ 1, 3 An adjustment procedure of adjusting the vertical tilting angles with respect to the antenna units 1 and 3 to the specific tilting angle (?) Interval is performed.
이때, 틸팅각조정부(120)는, 다음의 수식6에 따라, 각 안테나부1,3에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정할 수 있다.At this time, the tilting angle adjustment unit 120 can adjust the vertical tilting angles of the antenna units 1 and 3 to a specific tilting angle DELTA interval according to the following equation (6).
수식6Equation 6
수식5에서의 m은 i번째 안테나부를 의미하고 n은 j번째 안테나부를 의미한다.In Equation (5), m denotes the i-th antenna unit and n denotes the j-th antenna unit.
그 결과, 다수의 안테나부1,2,3,4 중에서, 안테나부2,3의 수직틸팅각은 여전히 기준수직틸팅각(ΦS)으로 유지되고, 안테나부1,3 각각의 수직틸팅각은 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 이격 조정될 것이다.As a result, the number of the antenna unit 1, 2, 3, 4 from the antenna unit 2, 3 in the vertical tilt angle, is still based on the vertical tilting and held by each (Φ S), the antenna unit 1, 3, each of the vertical tilting angle Will be spaced apart by a specific tilting angle (?) Interval.
여기서, 특정 틸팅각(Δ)은, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)가 채용된 기지국(10)의 위치에 따라서, 다리, 타워, 건물 등의 건축물이 많아 가시선(Line of Sight)이 확보되지 않는 도심지에 위치한 경우, 가시선이 확보되는 교외지에 위치한 경우 보다, 상대적으로 작은 값인 것이 바람직하다.Here, the specific tilting angle [Delta] can be determined by the number of buildings such as a bridge, a tower, and a building depending on the position of the
틸팅각조정부(120)는, 전술과 같은 조정절차를 수행한 후, 전술한 임의의 타겟 사용자(단말)로부터 피드백되는 안테나부 간 채널 상관관계(ρi,j)를 기초로 채널매트릭스(H)를 다시 구성한다.After performing the adjustment procedure as described above, the tilting-angle setting unit 120 sets the channel matrix H based on the inter-antenna channel correlation (? I, j ) fed back from any of the target users .
그리고, 틸팅각조정부(120)는, 다시 구성된 채널매트릭스(H) 내 원소 중 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소가 있는 경우, 전술과 같은 방식으로 임계치(ρth) 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정하는, 전술의 조정절차를 수행하고, 그 후 전술과 같은 방식으로 채널매트릭스(H)를 다시 구성하는 과정을 반복하게 된다.And, tilting the monograph unit 120, again consisting of a channel matrix (H) in case the elements of the channel correlation in the element less than the threshold value (ρ th), any channel of the at least elements in the same way as the above-mentioned threshold value (ρ th) The above-mentioned adjustment procedure is performed to adjust the vertical tilting angles of the respective antenna units with respect to the element having the greatest relation to each other at a specific tilting angle DELTA interval. Thereafter, the channel matrix H is again The process of constructing is repeated.
한편, 틸팅각조정부(120)는, 다시 구성된 채널매트릭스(H) 내 원소 중 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소가 없는 경우 즉 채널매트릭스(H) 내 모든 원소의 채널 상관관계가 임계치(ρth) 미만인 경우, 전술의 조정절차를 종료할 수 있다.On the other hand, tilting the monograph unit 120, is within the element-channel correlation among the composed channel matrix (H) the threshold value (ρ th) than when there is no element that is the channel matrix (H) in all the elements channel correlation threshold value ( ρ th ), the above-described adjustment procedure can be terminated.
전술한 본 발명의 제2실시예에 따르면, 본 발명의 기지국용 안테나장치(100)는, 다수의 안테나부1,2,3,4 중에서 안테나부 간 채널 상관관계가 큰 안테나부(쌍)에 대해서 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정하는 단계적인 반복 과정을 통해, 셀(C1) 내에서 다수의 안테나부1,2,3,4 가 형성하는 안테나빔1,2,3,4의 빔포밍 방향이 분산되도록 할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, the antenna apparatus 100 for a base station according to the present invention includes a plurality of antenna units 1, 2, 3, and 4, And the vertical tilting angles of the antenna elements 1, 2, 3, and 4 are adjusted to the specific tilting angle? , And 4 can be dispersed.
즉, 본 발명의 제2실시예는, 안테나부 간 채널 상관관계를 주된 요소로 보고 안테나빔1,2,3,4의 빔포밍 방향을 분산시키기 때문에, 다수의 안테나빔 B1,B2,B3,B4 즉 다수의 안테나부 간 채널 상관관계를 낮추는데 보다 효과적일 수 있다.In other words, since the second embodiment of the present invention sees the channel correlation between the antenna units as a main element and distributes the beam forming directions of the antenna beams 1, 2, 3 and 4, the antenna beams B1, B2, B4, that is, it may be more effective in lowering the channel correlation between a plurality of antenna units.
따라서, 틸팅각조정부(120)는, 기지국(10)에서 다중 사용자-다중입출력(Multi User - Multiple Input Multiple Output)으로 동작하는 경우, 전술의 제1실시예에 따른 제1조정방식으로 다수의 안테나부1,2,3,4에 대한 수직틸팅각을 조정하는 것이 바람직하다.Accordingly, when the
이는, 다중 사용자-다중입출력(MU-MIMO)에서 좋은 성능을 내기 위해서는, 서로 비슷한 경로 손실(pathloss)를 갖는 사용자들을 선택해야 하는데, 전술한 본 발명의 제1실시예의 경우 셀(C1) 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소함으로써 결과적으로 셀(C1) 전역에 비슷한 경로 손실을 보장하여, 사용자 선택의 제약이 적어지기 때문이다.This is because, in order to achieve good performance in a multi-user-MIMO (MIMO) system, it is necessary to select users having similar pathlosses. In the first embodiment of the present invention described above, It is possible to guarantee a similar path loss throughout the cell C1 as a result, so that there is less restriction on the user selection.
한편, 틸팅각조정부(120)는, 기지국(10)에서 단일 사용자 다중입출력(Single User - MIMO)으로 동작하는 경우, 전술의 제2실시예에 따른 제2조정방식으로 다수의 안테나부1,2,3,4에 대한 수직틸팅각을 조정하는 것이 바람직하다.When the
이는 단일 사용자 다중입출력(SU-MIMO)에서 좋은 성능을 내기 위해서는, 큰 다양성 이득(diversity gain)을 얻을 수 있어야 하는데, 전술한 본 발명의 제2실시예의 경우 다수의 안테나부 간 채널 상관관계를 낮춤으로써, 다양성 이득(diversity gain)에 유리한 환경을 조성하기 때문이다. In order to achieve good performance in a single user multi-input / output (SU-MIMO) system, a large diversity gain must be obtained. In the second embodiment of the present invention, Thereby creating an environment favorable for diversity gain.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치는, 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시킴으로써, 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 낮추는 효과를 도모할 수 있다.As described above, the antenna apparatus for a base station according to the present invention appropriately distributes the beam forming directions of a plurality of antenna beams in an environment where a multi-antenna beam forming technique is applied, thereby improving the quality of service The effect of lowering the channel correlation can be achieved.
이하에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기지국용 안테나장치의 동작 방법을 구체적으로 설명하도록 한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 전술한 도 2 내지 도 3의 참조번호를 언급하여 설명하겠다. Hereinafter, a method of operating the antenna device for a base station according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Hereinafter, for convenience of explanation, reference will be made to the reference numerals of Figs. 2 to 3 described above.
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 기지국(10)의 셀(C1)에 대하여 빔포밍된 안테나빔을 형성(주사)하는 다수의 안테나부를 확인한다(S100).The operation method of the antenna apparatus 100 for a base station according to the present invention confirms a plurality of antenna units for forming (scanning) the beamformed antenna beam with respect to the cell C1 of the base station 10 (S100).
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 안테나부(110)로서, 빔포밍된 다수의 안테나빔B1,B2,B3,B4을 형성하는 4개의 안테나부, 예컨대 안테나부1,2,3,4를 언급하여 설명하겠다.Hereinafter, for convenience of explanation, as shown in FIG. 2, as a plurality of
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 기지국(10)에서 다중 사용자-다중입출력(MU-MIMO)으로 동작하는지, 단일 사용자 다중입출력(SU-MIMO)으로 동작하는지 판단한다(S110).The operation method of the base station antenna apparatus 100 determines whether the
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 다중 사용자-다중입출력(MU-MIMO)으로 동작하는 것으로 판단하면(S110 ②), 셀(C1)과 인접한 간섭 셀(C2)가 존재하는지 확인하고(S120), 확인 결과에 따라 다른 방식으로 특정 틸팅각(d)를 설정할 수 있다.The operation method of the base station antenna device 100 according to the present invention determines whether an interference cell C2 adjacent to the cell C1 is present or not if it is determined to operate as a multi-user-multiple input / output (MU-MIMO) (S120), and the specific tilting angle (d) can be set in a different manner in accordance with the confirmation result.
예컨대, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 간섭 셀(C2)이 존재하는 경우, 간섭 셀(C2)이 존재하지 않는 경우 보다 작거나 같은 값으로, 특정 틸팅각(d)을 설정할 수 있다. For example, when the interference cell C2 is present, the operation method of the base station antenna device 100 according to the present invention is such that the specific tilting angle d is set to a value less than or equal to the case where the interference cell C2 does not exist, Can be set.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, More specifically, an operation method of the antenna apparatus 100 for a base station according to the present invention includes:
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 기지국(10)에서 다중 사용자-다중입출력(MU-MIMO)으로 동작하는지, 단일 사용자 다중입출력(SU-MIMO)으로 동작하는지와는 무관하게, 기본적으로 기준수직틸팅각(ΦS)을 결정한다.The operation method of the base station antenna apparatus 100 according to the present invention is performed regardless of whether the
이후, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 간섭 셀(C2)가 존재하지 않는 경우(S120 No), 셀(C1) 이내 라는 전제 하에 특정 틸팅각(d)을 자유롭게 설정(바람직하게는, 최대한 크게 설정)한다(S130).Thereafter, when the interference cell C2 is not present (No in S120), the operation method of the base station antenna device 100 according to the present invention is such that the specific tilting angle d can be freely set Preferably, it is set as large as possible (S130).
예를 들어, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 하나의 안테나부에서 형성하는 빔포밍된 안테나빔의 안테나 이득이 3db 하락하는 지점에서 다른 안테나부에서 형성하는 빔포밍된 안테나빔의 안테나 이득이 최대가 되도록, 하나의 안테나부 및 다른 안테나부 간 수직틸팅각 간의 간격 즉 특징 틸팅각(d)을 Φ3 dB로 설정할 수 있다. For example, the operating method of the antenna device 100 for a base station according to the present invention is a method of operating a beamformed antenna formed at another antenna unit at a point where an antenna gain of a beamformed antenna beam formed by one antenna unit falls by 3db The interval between vertical tilting angles, that is, the characteristic tilting angle d, can be set to 3 dB so that the antenna gain of the beam is maximized.
한편, 설명하면, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 간섭 셀(C2)가 존재하는 경우(S120 Yes), 셀(C1) 및 간섭 셀(C2) 간의 간섭을 고려하여 특정 틸팅각(d)을 설정한다(S140). The operation method of the antenna apparatus 100 for a base station according to the present invention is characterized in that when interference cell C2 is present (Yes in S120), considering the interference between cell C1 and interference cell C2, The tilting angle d is set (S140).
예를 들어, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 전술한 hBS, IDS, 및 다수의 안테나부(110) 개수에 따른 값 M, 그리고 앞서 결정한 기준수직틸팅각(ΦS)에 기초하여, 전술의 수식4에 따라 특정 틸팅각(d)을 설정할 수 있다.For example, the operation method of the antenna device 100 for a base station according to the present invention may include a value M according to the number of h BS , IDS, and the number of
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, S130단계 또는 S140단계를 거쳐 특정 틸팅각(d)을 설정하면, 안테나부1,2,3,4 각각에 대하여 기준수직틸팅각(ΦS)을 중심으로 하되 안테나부1,2,3,4 각각의 수직틸팅각이 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산되도록, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 조정한다(S150).When the specific tilting angle d is set through step S130 or step S140, the operation of the base station antenna device 100 according to the present invention is such that the reference vertical tilting angle? S and the vertical tilting angles of the antenna units 1, 2, 3, and 4 are dispersed at specific tilting angles d, (S150).
일 예를 들면, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 안테나부1,2,3,4 각각에 대하여 기준수직틸팅각(ΦS)을 중심으로 하되 안테나부1,2,3,4 각각의 수직틸팅각이 특정 틸팅각(d) 간격으로 분산되도록, 전술의 수식1에 따라 안테나부별 수직틸팅각(Φn)을 계산할 수 있다.One example, the method of operation of the antenna device (100 for the base station according to the present invention, but the antenna unit 1, 2, 3, 4 about the reference vertical tilting angle (Φ S) for each of the antenna unit 1, 2, The vertical tilting angles phi n of the respective antenna units can be calculated according to the above-mentioned Equation 1 so that the respective vertical tilting angles are dispersed at specific tilting angle d intervals.
이후, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 전술과 같이 계산한 안테나부별 수직틸팅각(Φ1, Φ2, Φ3, Φ4)를 반영하여, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 조정할 수 있다.The operation method of the antenna device 100 for a base station according to the present invention may further include a plurality of antenna units 1 and 2 reflecting the vertical tilting angles? 1 ,? 2 ,? 3 and? 4 , The vertical tilting angle for each of 2, 3, and 4 can be adjusted.
한편, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 단일 사용자-다중입출력(SU-MIMO)으로 동작하는 것으로 판단하면(S110 ①), 기준수직틸팅각(ΦS)을 결정하면, 다수의 안테나부1,2,3,4 각각에 대한 수직틸팅각을 기준수직틸팅각(ΦS)으로 동일하게 지정함으로써(S160), 기존과 같이 안테나부1,2,3,4 각각에 의한 안테나빔1,2,3,4가 동일한 표적 지역 방향을 향하도록 한다.Meanwhile, if the base station antenna device 100 determines that the base station tilting angle? S is operated by a single user-multiple input / output (SU-MIMO) operation (S110? a plurality of antenna unit 1, 2, 3, 4 by an antenna unit 1, 2, 3 and 4 respectively as a vertical tilt angle for each of the reference and vertical tilting by specify the same in each (Φ S) (S160), the existing The antenna beams 1, 2, 3 and 4 are directed to the same target area direction.
이후, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 전술과 같이 다수의 안테나부1,2,3,4에 기준수직틸팅각(ΦS)을 지정한 후 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스(H)를 구성한다(S170).Hereinafter, an operation method of the antenna device 100 for a base station according to the present invention will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 1 and 2, wherein a reference vertical tilting angle? S is specified for a plurality of antenna units 1, The channel matrix H is configured based on the relationship (S170).
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 전술과 같이 다수의 안테나부1,2,3,4에 기준수직틸팅각(ΦS)을 지정한 후, 셀(C1)에 위치한 임의의 타겟 사용자(단말)를 선정한다.More specifically, the operation method of the antenna device 100 for a base station according to the present invention is characterized in that after a reference vertical tilting angle PHI S is specified for a plurality of antenna units 1, 2, 3, 4 as described above, C1) of the target user (terminal).
그리고, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 임의의 타겟 사용자(단말)로부터 피드백되는 안테나빔(안테나부) 간 채널 상관관계(ρi,j)를 기초로 채널매트릭스(H)를 구성할 수 있다.The operation method of the antenna apparatus 100 for a base station according to the present invention is a method for operating a channel matrix H ( j ) based on a channel correlation (? I, j ) between antenna beams (antenna units) fed back from an arbitrary target user ).
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 구성된 채널매트릭스(H) 내 원소 중 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소가 있는 경우(S180 Yes), 임계치(ρth) 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정하는 조정절차를 수행한다(S190).Method of operation of the antenna device (100 for the base station according to the present invention, when the inside elements of the channel correlation composed channel matrix (H) with the element than the threshold value (ρ th) element or more (S180 Yes), the threshold value (ρ th) An adjusting procedure is performed to adjust the vertical tilting angles of the respective antenna units related to the element having the largest channel correlation to the specific tilting angle DELTA interval (S190).
예를 들어, 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소가 ρ1,3인 경우를 가정하면, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 해당 ρ1, 3와 관련된 각 안테나부1,3에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정하는 조정절차를 수행한다.For example, the channel correlation threshold value (ρ th) or higher when the largest element of the channel element assumes a case where the correlation ρ 1,3, operation method of the base station antenna apparatus (100 according to the present invention is the the adjustment procedure of adjusting the vertical tilting angles of the respective antenna units 1 and 3 related to ρ 1 and ρ 3 to the specific tilting angle Δ interval is performed.
이때, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 전술의 수식6에 따라, 각 안테나부1,3에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정할 수 있다.At this time, according to the operation method of the antenna device 100 for a base station according to the present invention, the vertical tilting angles with respect to the antenna units 1 and 3 can be adjusted to a specific tilting angle DELTA interval according to Equation (6).
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 전술과 같은 조정절차를 수행한 후(S190), 전술한 임의의 타겟 사용자(단말)로부터 피드백되는 안테나부 간 채널 상관관계(ρi,j)를 기초로 채널매트릭스(H)를 다시 구성한다(S170).Method of operation of the antenna device (100 for the base station according to the invention, after performing the adjustment process, such as described above (S190), the antenna unit between the channel correlation fed back from the above-mentioned arbitrary target user (UE) (ρ i, j ) based on the channel matrix H (S170).
그리고, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 다시 구성된 채널매트릭스(H) 내 원소 중 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소가 있는 경우(S180 Yes), 전술과 같은 방식으로 임계치(ρth) 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각(Δ) 간격으로 조정하는, 전술의 조정절차를 수행하고, 그 후 전술과 같은 방식으로 채널매트릭스(H)를 다시 구성하는 과정(S190->S170)을 반복하게 된다.Then, the method of operation of the antenna device (100 for the base station according to the present invention, when the inside element-channel correlation among the composed channel matrix (H) with the element than the threshold value (ρ th) (S180 Yes), the same way as described above the threshold value (ρ th) greater than the elements of the channel correlation is the vertical tilt angle, mutual specific tilt of each antenna unit related to the large elements perform the adjustment procedure for each (Δ) for adjusting the gap, described above, and thereafter above (S190 - > S170) for reconstructing the channel matrix H in the same manner as described above.
한편, 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치(100의 동작 방법은, 다시 구성된 채널매트릭스(H) 내 원소 중 채널 상관관계가 임계치(ρth) 이상인 원소가 없는 경우 즉 채널매트릭스(H) 내 모든 원소의 채널 상관관계가 임계치(ρth) 미만인 경우(S180 No), 전술의 조정절차를 종료할 수 있다.Meanwhile, the method of operation of the antenna device (100 for the base station according to the present invention, when the inside element-channel correlation among the composed channel matrix (H) with no element more than the threshold value (ρ th) that is the channel matrix (H) in all the elements If the channel correlation is less than the threshold value (ρ th) (S180 No) , it is possible to end the reconciliation process described above.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기지국용 안테나장치의 동작 방법은, 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시킴으로써, 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 낮추는 효과를 도모할 수 있다.As described above, according to the method of operating the antenna device for a base station according to the present invention, the direction of beam forming of multiple antenna beams is appropriately dispersed in an environment where a multi-antenna beam forming technique is applied, The effect of lowering the channel correlation between the antennas can be achieved.
본 발명의 일실시예에 따른 기지국용 안테나장치의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method of operating the antenna device for a base station according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command which can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
본 발명에 따른 기지국용 안테나장치 및 그 장치의 동작 방법에 따르면, 다중 안테나 빔포밍 기술을 적용하는 환경에서 다수 안테나빔의 빔포밍 방향을 적절하게 분산시킴으로써, 셀 전역에 대한 서비스품질 불균형을 해소하면서 안테나 간 채널 상관관계를 낮출 수 있다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.According to the antenna apparatus for a base station and the method of operating the apparatus according to the present invention, by appropriately distributing the beam forming directions of multiple antenna beams in an environment where a multi-antenna beam forming technique is applied, Since the channel correlation between antennas can be lowered, it is possible to carry out not only the use of the related technology but also the possibility of marketing or operating the device, It is an invention that can be used for commercial use.
100 : 기지국용 안테나장치
110 : 다수의 안테나부 120 : 틸팅각조정부
130 : 기지국연동부100: Antenna device for base station
110: multiple antenna units 120: tilting angle adjustment unit
130:
Claims (11)
상기 기지국의 셀에 대하여, 기 지정된 수직틸팅각에 따른 방향으로 빔포밍된 안테나빔을 형성하는 다수의 안테나부; 및
상기 다수의 안테나부 중 적어도 하나의 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하여, 상기 셀 내에서 상기 다수의 안테나부가 형성하는 안테나빔의 빔포밍 방향이 분산되도록 하는 틸팅각조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치.In an antenna apparatus of a base station,
A plurality of antenna units for forming a beam-formed antenna beam in a direction corresponding to a predetermined vertical tilting angle with respect to a cell of the base station; And
And a tilting angle adjusting unit adjusting a vertical tilting angle of at least one of the plurality of antenna units to disperse a beam forming direction of the antenna beams formed in the plurality of antenna units in the cell, The base station antenna device comprising:
상기 틸팅각조정부는,
상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각이 기 설정된 특정 틸팅각 간격으로 분산되도록, 상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각을 조정하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치.The method according to claim 1,
The tilting angle-
Wherein the vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units is adjusted so that a vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units is dispersed at a predetermined specific tilting angle interval.
상기 특정 틸팅각은,
상기 셀과 인접한 간섭 셀이 존재하는 경우, 지면으로부터 상기 안테나장치가 설치된 높이, 상기 기지국 및 상기 간섭 셀의 인접기지국 간 거리, 및 상기 다수의 안테나부 개수에 기초하여, 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치.3. The method of claim 2,
The specific tilting angle may be,
The distance between the base station and the adjacent cell of the interference cell and the number of the antenna units when the interference cell adjacent to the cell exists, Gt;
상기 틸팅각조정부는,
상기 다수의 안테나부에 대하여 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계에 기초하여, 채널 상관관계가 기 설정된 임계치 이상인 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치.The method according to claim 1,
The tilting angle-
Wherein the vertical tilting angle of the antenna unit having the channel correlation greater than or equal to the predetermined threshold value is adjusted based on the channel correlation between the antenna units recognized for the plurality of antenna units.
상기 틸팅각조정부는,
상기 다수의 안테나부에 기준수직틸팅각을 지정한 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 구성하고,
구성된 채널매트릭스 내 원소 중 채널 상관관계가 상기 임계치 이상인 원소가 있는 경우, 상기 임계치 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각 간격으로 조정하는 조정절차를 수행하며,
상기 조정절차 수행 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 구성한 후, 상기 조정절차를 반복 수행하는 것을 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치.5. The method of claim 4,
The tilting angle-
A channel matrix is configured based on channel correlation between the antenna units after the reference vertical tilting angle is designated to the plurality of antenna units,
Adjusting the vertical tilting angles of the respective antenna units with respect to the elements having the largest channel correlation among the elements having the channel correlation greater than or equal to the threshold among the elements in the constructed channel matrix, Procedure,
Wherein the channel matrix is configured based on the channel correlation between the antenna units, which is grasped after performing the adjustment procedure, and then the adjustment procedure is repeatedly performed.
상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각이 기 설정된 특정 틸팅각 간격으로 분산되도록 조정하는 제1조정방식과, 상기 다수의 안테나부에 대하여 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널 상관관계가 기 설정된 임계치 이상인 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하는 제2조정방식이 존재하며,
상기 틸팅각조정부는,
상기 기지국에서 다중 사용자-다중입출력(Multi User - Multiple Input Multiple Output)으로 동작하는 경우, 상기 제1조정방식을 수행하고,
상기 기지국에서 단일 사용자 다중입출력(Single User - MIMO)으로 동작하는 경우, 상기 제2조정방식을 수행하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치.The method according to claim 1,
A first adjusting method for adjusting the vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units to be distributed at a predetermined specific tilting angle interval and a channel adjusting method for adjusting a channel correlation There is a second adjustment method for adjusting the vertical tilting angle for the antenna portion having a predetermined threshold value or more,
The tilting angle-
When the base station operates in a multi-user-multiple-input multiple-output mode,
Wherein the base station performs the second adjustment scheme when the base station operates in a single user multiple input / output (Single User - MIMO) mode.
상기 기지국의 셀에 대하여, 기 지정된 수직틸팅각에 따른 방향으로 빔포밍된 안테나빔을 형성하는 다수의 안테나부를 확인하는 안테나부확인단계; 및
상기 다수의 안테나부 중 적어도 하나의 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하여, 상기 셀 내에서 상기 다수의 안테나부가 형성하는 안테나빔의 빔포밍 방향이 분산되도록 하는 틸팅각조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치의 동작 방법.A method of operating an antenna device of a base station,
Confirming a plurality of antenna units forming a beam-formed antenna beam in a direction corresponding to a predetermined vertical tilting angle with respect to a cell of the base station; And
And a tilting angle adjustment step of adjusting a vertical tilting angle of at least one of the plurality of antenna units so that a beam forming direction of the antenna beam formed by the plurality of antenna units in the cell is dispersed Of the base station antenna.
상기 틸팅각조정단계는,
상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각이 기 설정된 특정 틸팅각 간격으로 분산되도록, 상기 다수의 안테나부 각각에 대한 수직틸팅각을 조정하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치의 동작 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the tilting angle adjusting step comprises:
Wherein the vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units is adjusted so that a vertical tilting angle of each of the plurality of antenna units is distributed at a predetermined specific tilting angle interval.
상기 셀과 인접한 간섭 셀이 존재하는 경우, 지면으로부터 상기 안테나장치가 설치된 높이, 상기 기지국 및 상기 간섭 셀의 인접기지국 간 거리, 및 상기 다수의 안테나부 개수에 기초하여, 설정되는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치의 동작 방법.9. The method of claim 8,
The distance between the base station and the adjacent cell of the interference cell and the number of the antenna units when the interference cell adjacent to the cell exists, Wherein the antenna device comprises a plurality of antenna elements.
상기 틸팅각조정단계는,
상기 다수의 안테나부에 대하여 파악되는 안테나부 간 채널 상관관계에 기초하여, 채널 상관관계가 기 설정된 임계치 이상인 안테나부에 대한 수직틸팅각을 조정하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치의 동작 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the tilting angle adjusting step comprises:
Wherein the vertical tilting angle of the antenna unit having a channel correlation greater than or equal to a predetermined threshold value is adjusted based on channel correlation between antenna units recognized for the plurality of antenna units.
상기 틸팅각조정단계는,
상기 다수의 안테나부에 기준수직틸팅각을 지정한 후 지정한 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 구성하고,
구성된 채널매트릭스 내 원소 중 채널 상관관계가 상기 임계치 이상인 원소가 있는 경우, 상기 임계치 이상인 원소 중 채널 상관관계가 가장 큰 원소와 관련된 각 안테나부에 대한 수직틸팅각을 상호 특정 틸팅각 간격으로 조정하는 조정절차를 수행하며,
상기 조정절차 수행 후 파악되는 상기 안테나부 간 채널 상관관계를 기초로 채널매트릭스를 재 구성한 후, 상기 조정절차를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 기지국용 안테나장치의 동작 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the tilting angle adjusting step comprises:
A channel matrix is formed based on channel correlation between the antenna units after designating a reference vertical tilting angle to the plurality of antenna units,
Adjusting the vertical tilting angles of the respective antenna units with respect to the elements having the largest channel correlation among the elements having the channel correlation greater than or equal to the threshold among the elements in the constructed channel matrix, Procedure,
And reconfiguring the channel matrix based on the channel correlation between the antenna units, which is grasped after performing the adjustment procedure, and then repeating the adjustment procedure.
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