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1. WO2020158961 - DISPOSITIF ÉLECTRONIQUE COMPRENANT UNE ANTENNE

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

12   13  

과제 해결 수단

14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27  

발명의 효과

28   29  

도면의 간단한 설명

30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47  

발명의 실시를 위한 형태

48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147   148   149   150   151   152   153   154   155   156   157   158   159   160   161   162   163   164   165   166   167   168   169   170   171   172   173   174   175   176   177   178   179   180   181   182   183   184   185   186   187   188   189   190   191   192   193   194   195   196   197   198   199   200   201   202   203   204   205   206   207   208   209   210   211   212   213   214   215   216   217   218   219   220   221  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18  

도면

1a   1b   1c   2   3a   3b   3c   4   5   6   7a   7b   8a   8b   8c   9   10   11   12a   12b   13  

명세서

발명의 명칭 : 안테나를 구비하는 전자 기기

기술분야

[1]
본 발명은 안테나를 구비하는 전자 기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수신 특성에 기반하여 송신 빔을 제어하는 전자 기기에 관한 것이다.

배경기술

[2]
전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 전자기기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
[3]
전자기기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
[4]
이와 같은 전자기기는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
[5]
이러한 전자기기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
[6]
상기 시도들에 더하여, 최근 전자기기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
[7]
이와 관련하여, 전자 기기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 향후에는 보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다.
[8]
한편, 전자 기기는 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 하향링크(downlink; DL) 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Output)을 지원할 필요가 있다. 이러한 이종 무선 시스템에서 지원 가능한 형태는 4G MIMO, 5G MIMO와 4G + 5G 이중 연결(DC: Dual Connectivity)일 수 있다. 이를 위해, 전자 기기는 DL MIMO를 수행하기 위해 수신 안테나를 4개 구비할 수 있다.
[9]
이와 관련하여, 상향링크(uplink; UL)에서 송신 안테나를 수신 안테나의 개수만큼 구비할 수 있다. 하지만, 송신 안테나의 개수만큼 전력 증폭기의 수가 증가하게 되어, 전력 소비가 증가한다는 문제점이 있다. 반면에, 전력 증폭기를 1개만 구비하고 송신 안테나를 복수 개 구비하면, 전력 증폭기와 송신 안테나 간의 손실이 증가한다는 문제점이 있다.
[10]
따라서, 최근 5G Sub6 대역에서는 수신 안테나를 4개 구비하지만, 송신 안테나는 1개만 구비하는 방안이 검토되고 있다. 이와 관련하여, 복수의 수신 안테나가 서로 다른 방향을 지향하면, 송신 안테나가 1개인 경우 수신 안테나 방향으로 빔을 조향(illuminate)할 수 없다는 문제점이 있다.
[11]
따라서, 전자 기기가 송신 안테나를 1개만 구비한 경우, 송신 빔에 의한 커버리지가 수신 빔에 의한 커버리지보다 제약된다는 문제점이 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[12]
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 송신 빔에 의한 셀 커버리지를 향상시키기 위한 전자기기를 제공하기 위한 것이다.
[13]
본 발명의 다른 일 목적은, 송신 안테나를 1개만 구비한 경우에도 송신 빔을 수신 빔 방향으로 조향할 수 있는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.

과제 해결 수단

[14]
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전자 기기는, 송수신 겸용 안테나로 동작하는 제1 안테나; 수신 안테나로 동작하는 제2 안테나; 및 송신 전력 요청 값이 임계 값 이상이면, 각각의 상기 수신 안테나를 통한 수신 전계 강도(receiving electric field intensity)를 확인하는 기저대역 프로세서를 포함한다. 한편, 상기 기저대역 프로세서는 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 제어하여, 송신 빔에 의한 셀 커버리지를 향상시킬 수 있다.
[15]
일 실시 예에서, 상기 기저대역 프로세서는, 가장 큰 RSSI 값을 갖는 안테나의 빔 방향과 가장 유사하도록 상기 제1 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너(directivity tuner)를 통해 제어할 수 있다. 이때, 상기 제1 안테나와 상기 수신 안테나에 해당하는 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 수신 신호 강도 지시자(received signal strength indicator; RSSI)에 기반하여, 상기 제1 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너를 통해 제어할 수 있다. 이에 따라, 송신 전력 요청 값에 따라 송신 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너를 통해 제어하여, 송신 안테나를 1개만 구비한 경우에도 송신 빔을 수신 빔 방향으로 조향할 수 있다.
[16]
일 실시 예에서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 지향성 튜너를 통해 제어된 상기 제1 안테나의 빔 방향에 따라 증가된 안테나 이득 값에 기반하여, 상기 제1 안테나에 연결된 전력 증폭기의 이득 또는 출력 전력이 감소되도록 송수신부 회로를 제어할 수 있다.
[17]
일 실시 예에서, 상기 지향성 튜너는 상기 제1 안테나의 양 단부에서 그라운드와 연결된 제1 및 제2 다이오드일 수 있다. 이때, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제1 및 제2 다이오드의 온/오프 상태가 변경되도록 송수신부 회로를 제어하여 상기 제1 안테나의 빔 방향이 좌우 방향으로 변경되도록 제어할 수 있다.
[18]
일 실시 예에서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제1 및 제2 다이오드가 모두 온 상태가 되도록 제어하여 상기 제1 안테나의 빔 폭이 감소함에 따라 기지국으로 송신되는 출력 값이 감소하도록 제어할 수 있다.
[19]
일 실시 예에서, 상기 지향성 튜너는 상기 제1 안테나의 양 측에 배치되는 제1 및 제2 보조 안테나와 상기 제1 및 제2 보조 안테나를 그라운드와 선택적으로 연결시키는 제1 및 제2 다이오드로 구성될 수 있다.
[20]
일 실시 예에서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제1 및 제2 다이오드의 온/오프 상태가 변경되어 상기 제1 및 제2 보조 안테나 중 적어도 하나가 상기 그라운드에 연결되도록 송수신부 회로를 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 안테나의 빔 방향이 좌우 방향으로 변경되도록 제어할 수 있다.
[21]
일 실시 예에서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 수신 안테나에 해당하는 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통한 빔 스캔 절차 없이, 상기 해당 수신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 가장 최근의 해당 수신 안테나를 통한 하향링크(DL) 수신이 유효 기간 (expiration period)내에 이루어진 경우, 빔 스캔 절차 없이, 상기 해당 수신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어할 수 있다. 여기서, 상기 유효 기간은 채널 상태 정보(channel state information; CSI)에 기반하여 동적으로 결정될 수 있다.
[22]
일 실시 예에서, 상기 기저대역 프로세서는, 기지국으로부터 신호를 송신할 송신 안테나 포트 정보를 수신할 수 있다. 또한, 상기 송신 안테나 포트 정보에 해당하는 해당 송신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어할 수 있다.
[23]
일 실시 예에서, 상기 전자 기기는, 상기 송신 안테나 개수가 1개, 2개 및 4개인 경우, 각각 UE1, UE2, UE3으로 분류될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 UE1이 상기 제1 안테나가 아닌 제2 안테나 및 제3 안테나를 상기 송신 안테나 포트 정보로 수신한 경우, 상기 송신 안테나 포트 정보에 해당하는 해당 송신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어할 수 있다. 반면에, 상기 UE1이 제4 안테나를 상기 송신 안테나 포트 정보로 수신한 경우, 송신 안테나 포트 정보를 다시 요청할 수 있다. 여기서, 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나는 상기 제1 안테나에 인접하게 배치되고, 상기 제4 안테나는 상기 제1 안테나와 대각선 방향에 배치될 수 있다.
[24]
일 실시 예에서, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도 값이 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값 이상이면, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나 중 가장 높은 전계 강도 값을 갖는 안테나를 선택할 수 있다. 또한, 상기 선택된 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 상기 지향성 튜너에 인가될 값을 결정할 수 있다. 여기서, 상기 지향성 튜너에 인가될 값은 다이오드에 인가될 전압 값일 수 있다. 따라서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 결정된 값에 기반하여, 상기 제1 안테나의 빔 방향을 이동시킬 수 있다.
[25]
본 발명의 다른 측면에 따른 송신 빔 제어를 수행하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는, 송수신 겸용 안테나로 동작하는 제1 안테나; 수신 안테나로 동작하는 제2 안테나 내지 제4 안테나; 및 송신 전력 요청 값이 임계 값 이상이면, 각각의 상기 수신 안테나를 통한 수신 신호의 수신 신호 품질(received signal quality)을 확인하는 제어부를 포함한다. 한편, 상기 제어부는 가장 높은 수신 신호 품질을 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 제어하여, 송신 빔에 의한 셀 커버리지를 향상시킬 수 있다
[26]
일 실시 예에서, 상기 제어부는, 상기 송신 전력 요청 값과 연관된 전력 헤드룸 정보에 기반하여, 송신 전력이 전력 헤드룸 값 이하이면, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도(electric intensity) 값을 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값과 비교할 수 있다.
[27]
일 실시 예에서, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도 값이 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값 이상이면, 상기 제어부는, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나 중 가장 높은 전계 강도 값을 갖는 안테나를 선택할 수 있다. 또한, 상기 선택된 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 상기 지향성 튜너에 인가될 값을 결정하고, 상기 결정된 값에 기반하여, 상기 제1 안테나의 빔 방향을 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 송신 전력 요청 값에 따라 송신 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너를 통해 제어하여, 송신 안테나를 1개만 구비한 경우에도 송신 빔을 수신 빔 방향으로 조향할 수 있다.

발명의 효과

[28]
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 송신 안테나 빔 방향을 이동하여, 송신 빔에 의한 셀 커버리지를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
[29]
또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 송신 전력 요청 값에 따라 송신 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너를 통해 제어하여, 송신 안테나를 1개만 구비한 경우에도 송신 빔을 수신 빔 방향으로 조향할 수 있다는 장점이 있다.

도면의 간단한 설명

[30]
도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
[31]
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다.
[32]
도 3a는 본 발명에 따른 1개의 송수신 안테나를 포함하여 4개의 안테나를 구비하는 전자 기기를 도시한다.
[33]
도 3b는 본 발명에 따른 2개의 송수신 안테나를 포함하여 4개의 안테나를 구비하는 전자 기기를 도시한다.
[34]
도 3c는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 상향링크 커버리지와 하향링크 커버리지가 상이한 경우를 나타낸다.
[35]
도 4는 본 발명에 따는 다중 송수신 시스템에서 송신 빔 제어 방법의 개념도를 나타낸다.
[36]
도 5는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 송신 빔 제어를 위한 상세 구성을 나타낸다.
[37]
도 6은 본 발명에 따른 송신 안테나 빔 제어 방법에 따른 송신 안테나 빔 패턴과 수신 안테나 빔 패턴을 비교한 것이다.
[38]
도 7a는 제1 타입의 안테나에 대해 지향성 튜너로서 복수의 다이오드가 안테나와 그라운드 간에 연결된 구성을 나타낸다.
[39]
도 7b는 제2 타입의 안테나에 대해 지향성 튜너로서 복수의 다이오드가 안테나와 그라운드 간에 연결된 구성을 나타낸다.
[40]
도 8a는 지향성 튜너를 제어하여 제1 안테나(ANT1)의 빔 폭을 변경하는 개념도이다.
[41]
도 8b는 지향성 튜너를 제어하여 제2 타입의 안테나의 송신 빔 방향을 수직 방향에서 제어하는 개념도이다.
[42]
도 8c는 지향성 튜너를 제어하여 제2 타입의 안테나의 송신 빔 방향을 수평 및 수직 방향에서 모두 제어하는 개념도이다.
[43]
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지향성 튜너의 개념도를 나타낸다.
[44]
도 10은 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 송신 빔을 제어하는 방법의 흐름도를 나타낸다.
[45]
도 11은 다양한 형태의 UE가 기지국의 셀 커버리지 내에 배치되는 개념도를 나타낸다.
[46]
도 12a 및 도 12b는 기지국이 다양한 형태의 UE로 송신 빔 및 수신 빔을 할당하는 절차의 흐름도를 나타낸다.
[47]
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 송신 빔 제어를 수행하는 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다.

발명의 실시를 위한 형태

[48]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
[49]
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
[50]
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
[51]
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
[52]
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
[53]
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
[54]
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
[55]
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
[56]
상기 전자 기기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 전자 기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자 기기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
[57]
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 네트워크는 예컨대 4G 통신 네트워크 및 5G 통신 네트워크일 수 있다.
[58]
이러한 무선 통신부(110)는, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[59]
4G 무선 통신 모듈(111)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
[60]
이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
[61]
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 논-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 셀 내 동일한 위치에 배치되는 공통-배치 구조(co-located structure)일 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다.
[62]
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
[63]
이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다.
[64]
반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기(100)는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
[65]
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
[66]
한편, 무선 통신부(110)는 4G 무선 통신 모듈(111)과 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 여기서, EUTRAN은 Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network로 4G 무선 통신 시스템을 의미하고, NR은 New Radio로 5G 무선 통신 시스템을 의미한다.
[67]
한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다.
[68]
근거리 통신 모듈(113)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
[69]
한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 이용하여 전자 기기 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국을 경유하지 않고 전자 기기들 간에 D2D (Device-to-Device) 방식에 의해 근거리 통신이 수행될 수 있다.
[70]
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(112)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
[71]
위치정보 모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 전자 기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자 기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(115)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 전자 기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
[72]
구체적으로, 전자 기기는 5G 무선 통신 모듈(112)을 활용하면, 5G 무선 통신 모듈 과 무선신호를 송신 또는 수신하는 5G 기지국의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 기지국은 좁은 커버리지를 갖는 소형 셀(small cell)에 배치(deploy)되므로, 전자 기기의 위치를 획득하는 것이 유리하다.
[73]
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
[74]
센싱부(140)는 전자 기기 내 정보, 전자 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 전자 기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
[75]
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
[76]
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
[77]
또한, 메모리(170)는 전자 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 전자 기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자 기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자 기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 전자 기기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 전자 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
[78]
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
[79]
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
[80]
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 전자 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
[81]
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자 기기 상에서 구현될 수 있다.
[82]
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 전자 기기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 전자 기기의 특정 유형에 관련될 것이나, 전자 기기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 전자 기기에 일반적으로 적용될 수 있다.
[83]
여기에서, 단말기 바디는 전자 기기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
[84]
전자 기기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전자 기기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
[85]
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
[86]
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다. 한편, 리어 케이스(102)의 측면 중 일부가 방사체(radiator)로 동작하도록 구현될 수 있다.
[87]
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
[88]
전자 기기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
[89]
디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
[90]
또한, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 전자 기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
[91]
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
[92]
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
[93]
제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
[94]
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
[95]
제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
[96]
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 전자 기기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
[97]
한편, 전자 기기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
[98]
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
[99]
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
[100]
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
[101]
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
[102]
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
[103]
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
[104]
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)와 연결되는 복수의 안테나는 단말기 측면에 배치될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
[105]
한편, 단말기 측면에 배치되는 복수의 안테나는 MIMO를 지원하도록 4개 이상으로 구현될 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 복수의 안테나 각각이 배열 안테나(array antenna)로 구현됨에 따라, 전자 기기에 복수의 배열 안테나가 배치될 수 있다.
[106]
단말기 바디에는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
[107]
이하에서는 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자 기기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 전자 기기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
[108]
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 2를 참조하면, 전자 기기는 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(250)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 500)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 500)와 물리적으로 하나의 chip에 구현되고, 논리적 및 기능적으로 분리된 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 물리적으로 분리된 chip의 형태로 구현될 수도 있다.
[109]
한편, RFIC(250)와 모뎀(400)은 각각 송수신부 회로(transceiver circuit, 250) 및 기저대역 프로세서(baseband processor, 400)로 지칭될 수 있다.
[110]
한편, 전자 기기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 410 내지 440)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220), 제어부(250) 및 복수의 저잡음 증폭기(310 내지 340)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
[111]
도 2에 도시된 바와 같이, RFIC(250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
[112]
한편, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G RFIC 및 5G RFIC로 각각 지칭될 수 있다. 특히, 5G 대역이 밀리미터파 대역으로 구성되는 경우와 같이 5G 대역과 4G 대역의 대역 차이가 큰 경우, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
[113]
한편, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 구현되는 것도 가능하다.
[114]
한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 모뎀(400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
[115]
예를 들어, 전자 기기의 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC (PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.
[116]
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 제1 및 제2 전력 증폭기(110, 120) 중 적어도 하나가 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
[117]
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
[118]
또 다른 실시 예에 따르면, 전자 기기의 배터리 잔량이 임계 값 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(400)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
[119]
한편, 도 2의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합할 수 있다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
[120]
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.
[121]
또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.
[122]
한편, 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.
[123]
반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)는 어느 하나는 4G 대역에서 동작하고, 다른 하나는 밀리미터파 대역에서 동작할 수 있다.
[124]
한편, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL)를 통해 4x4 DL MIMO가 수행될 수 있다.
[125]
한편, 5G 대역이 Sub6 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 반면에, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 별도의 복수 안테나 각각이 밀리미터파 대역에서 배열 안테나로 구성될 수 있다.
[126]
한편, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다. 또는, 2x2 UL MIMO에 한정되는 것은 아니고, 1 Tx 또는 4 Tx로 구현 가능하다. 이때, 5G 통신 시스템이 1 Tx로 구현되는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220) 중 어느 하나만 5G 대역에서 동작하면 된다. 한편, 5G 통신 시스템이 4Tx로 구현되는 경우, 5G 대역에서 동작하는 추가적인 전력 증폭기가 더 구비될 수 있다. 또는, 하나 또는 두 개의 송신 경로 각각에서 송신 신호를 분기하고, 분기된 송신 신호를 복수의 안테나에 연결할 수 있다.
[127]
한편, RFIC(250)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter) 또는 전력 분배기(power divider)가 내장되어 있어, 별도의 부품이 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
[128]
또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기는 듀플렉서(duplexer, 231), 필터(232) 및 스위치(233)를 더 포함할 수 있다.
[129]
듀플렉서(231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(310, 340)로 수신된다.
[130]
필터(232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(232)는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서(231)의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(232)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.
[131]
스위치(233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다. 본 발명의 일 실시 예에서, 스위치(233)는 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 송신 신호와 수신 신호를 분리하도록 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 이때, 송신 신호와 수신 신호는 동일 주파수 대역의 신호이고, 이에 따라 듀플렉서(231)는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.
[132]
한편, 본 발명의 다른 실시 예에서, 스위치(233)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(233)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서(231)에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(233)가 반드시 필요한 것은 아니다.
[133]
한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 제어부에 해당하는 모뎀(400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(250)와 모뎀(400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.
[134]
모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(400)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)을 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
[135]
모뎀(400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 포함한 송신 회로들을 제어할 수 있다. 또한, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 제1 내지 제4 저잡음 증폭기(310 내지 340)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.
[136]
한편, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템이 구비된 본 발명에 따른 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다. 보다 상세하게는, 다중 송수신 시스템에서 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 검토하기로 한다.
[137]
이와 관련하여, 도 3a는 본 발명에 따른 1개의 송수신 안테나를 포함하여 4개의 안테나를 구비하는 전자 기기를 도시한다. 또한, 도 3b는 본 발명에 따른 2개의 송수신 안테나를 포함하여 4개의 안테나를 구비하는 전자 기기를 도시한다. 한편, 도 3c는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 상향링크 커버리지와 하향링크 커버리지가 상이한 경우를 나타낸다.
[138]
도 3a를 참조하면, 전자 기기는 송수신 겸용 안테나로 동작하는 제1 안테나(ANT1)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 수신 안테나로 동작하는 제2 안테나(ANT2) 내지 제4 안테나(ANT4)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 송신부의 개수는 1개이고 수신부의 개수는 4개이므로, "1T4R"UE로 지칭할 수 있다. 또한, 이와 같은 "1T4R"UE을 UE type 1으로 정의할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기술인 sub 6GHz 대역(FR1)에서 4 RX 안테나가 기본 구현사항으로 요구된다. 여기서, sub 6GHz 대역은 n1, n2, n3, n7, n40, n41, n77, n78, n79 대역 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 안테나의 개수는 4개에 한정되는 것은 아니고, 표준에 따라 8개, 16개 등으로 확장 가능하다.
[139]
한편, 수신 안테나에 해당하는 제2 안테나(ANT2) 내지 제4 안테나(ANT4)를 포함하는 수신부는 전력 증폭기를 구비하지 않고, 수신 증폭기에 연결된다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 빔은 수평 방향(horizontal direction)에서 각각 90도씩 360도를 커버할 수 있다. 반면에, 송수신 겸용 안테나인 제1 안테나(ANT1)는 90도만을 커버하게 되어, 다른 영역을 커버할 수 없다는 문제점이 있다.
[140]
도 3b를 참조하면, 전자 기기는 송수신 겸용 안테나로 동작하는 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 수신 안테나로 동작하는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 더 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 송신부의 개수는 2개이고 수신부의 개수는 4개이므로, "2T4R"UE로 지칭할 수 있다. 또한, 이와 같은 "2T4R"UE을 UE type 2로 정의할 수 있다.
[141]
한편, 도 2를 참조하면, 수신 안테나에 해당하는 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)를 포함하는 수신부는 전력 증폭기를 구비하지 않고, 수신 증폭기에 연결된다.
[142]
이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4) 빔은 수평 방향(horizontal direction)에서 각각 90도씩 360도를 커버할 수 있다. 반면에, 송수신 겸용 안테나인 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 각각 90도씩 180도 만을 커버하게 되어, 다른 영역을 커버할 수 없다는 문제점이 있다.
[143]
반면에, 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)가 모두 송수신 겸용 안테나로 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 송신부의 개수와 수신부의 개수는 모두 4개이므로, "4T4R"UE로 지칭할 수 있다. 또한, 이와 같은 "4T4R"UE을 UE type 3으로 정의할 수 있다.
[144]
한편, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 단말(UE)에 4개의 수신 안테나(RX antenna)와 1개 또는 2개의 송신 안테나(TX antenna)가 존재한다고 가정할 수 있다. 이와 같이, 수신 안테나 개수가 4개, 8개 또는 16개 등으로 증가하면, RX 다이버시티 이득(diversity gain)에 의한 RX 커버리지는 증가하게 된다.
[145]
하지만, 단말의 실제적인 커버리지는 TX 커버리지에 종속성(dependency)이 있기 때문에, TX 커버리지의 확장이 필요하다. 이와 관련하여, 기지국 송신 전력 값보다 단말(UE) 송신 전력 값이 더 작기 때문이다.
[146]
따라서, 5G 기술을 적용하더라도 기지국의 공통 배치 상황(collocated situation)에서, 도 3c에 도시된 바와 같이 커버리지 확장을 기대할 수는 없다는 문제점이 있다.
[147]
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 송신 안테나의 빔 방향이 이동하도록 제어하는 방법을 제안한다. 이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따는 다중 송수신 시스템에서 송신 빔 제어 방법의 개념도를 나타낸다. 도 4에서는 UE type 1인 1T4R을 도시하였지만, 유사한 방식으로 UE type2인 2T4R에도 적용 가능하다.
[148]
본 발명에 따른 송신 빔 제어 방법의 기술적 특징은 다음과 같다.
[149]
- TX max power로 출력하거나 power headroom 이 부족할 경우, 내부 알고리즘을 통해 각 RX의 RSSI 값을 확인한다.
[150]
-TX antenna의 beam tuning을 통해 RX signal이 강한 쪽으로 빔을 조향하여, 송신 빔 coverage 개선을 기대할 수 있다.
[151]
- RX power level을 기준으로 전력 레벨이 높은 쪽으로 TX beam tuning하여, TX antenna의 지향성(directivity)을 갖도록 한다.
[152]
한편, 도 5는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 송신 빔 제어를 위한 상세 구성을 나타낸다.
[153]
도 5를 참조하면, 전자 기기는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)와 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 전력 증폭기(1210), 수신 증폭기(1310) 및 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250)를 더 포함한다. 여기서, 제2 안테나(ANT2) 내지 제4 안테나(ANT4)에 대해서는 상세하게 도시되지 않았지만, 도 2의 수신부에 대응할 수 있다.
[154]
1T4R에 해당하는 UE type 1의 경우, 제1 안테나(ANT1)는 송수신 겸용 안테나로 동작하고, 제2 안테나(ANT2)는 수신 안테나로 동작한다. 또한, 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)는 수신 안테나로 동작할 수 있다.
[155]
2T4R에 해당하는 UE type 2의 경우, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 송수신 겸용 안테나로 동작한다. 또한, 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)는 수신 안테나로 동작할 수 있다.
[156]
이하에서는 1T4R에 해당하는 UE type 1에 대해 설명하지만, 이러한 송신 빔 제어 방법은 2T4R에 해당하는 UE type 2에도 적용 가능하다.
[157]
한편, 기저대역 프로세서(1400)는 송신 전력 요청 값이 임계 값 이상이면, 각각의 수신 안테나를 통한 수신 전계 강도(receiving electric field intensity)를 확인한다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)에 전달되는 수신 신호 강도 지시자(received signal strength indicator; RSSI) 값과 도전 손실(conducted loss) 값과 안테나 이득 값을 알 수 있다. 따라서, 복수의 안테나 중 해당 안테나 위치에서 실제 전계 강도를 확인할 수 있다.
[158]
이와 관련하여, 실제 각 수신 안테나들의 전계상황이 중요하므로, 도전 손실과 안테나 이득 등을 보상하여야 전계 값을 알 수 있다. 또한, 이러한 전계 값에 기반하여 어느 방향으로 송신 빔 튜닝을 해야 할지를 결정할 수 있다.
[159]
도전 손실과 관련하여, 송수신부 회로(1250) 및/또는 기저대역 프로세서(1400)는 RF 교정(calibration)을 수행하여 도전 손실 값을 연산할 수 있다. 또한, 무반향 챔버(anechoic chamber)로부터 측정된 값을 이용하거나, 수동 이득(passive gain) 값을 입력하여 안테나 이득 값이 제공될 수 있다.
[160]
한편, 기저대역 프로세서(1400)는 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 이동하도록 제어할 수 있다.
[161]
이와 관련하여, 도 6은 본 발명에 따른 송신 안테나 빔 제어 방법에 따른 송신 안테나 빔 패턴과 수신 안테나 빔 패턴을 비교한 것이다.
[162]
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2안테나(ANT2)가 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 경우, 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향을 제2안테나(ANT2)의 빔 방향 (좌측)과 근접하도록 이동시킬 수 있다.
[163]
반면에, 제3안테나(ANT3)가 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 경우, 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향을 제3안테나(ANT3)의 빔 방향(우측)과 근접하도록 이동시킬 수 있다.
[164]
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1)와 수신 안테나에 해당하는 제2 안테나(ANT2) 내지 제4 안테나(ANT4)를 통해 수신된 수신 신호 강도 지시자(RSSI)를 확인할 수 있다. 이와 관련하여, RSSI에 한정되는 것은 아니고, 수신 신호 품질과 연관된 SNR, SINR 등을 확인하는 것도 가능하다. 한편, 기저대역 프로세서(1400)는 가장 큰 RSSI (또는 SNR, SINR) 값을 갖는 안테나의 빔 방향과 가장 유사하도록 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향을 지향성 튜너(directivity tuner, 1201)를 통해 제어할 수 있다.
[165]
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 안테나(ANT1)에 연결된 전력 증폭기(1210)의 이득 또는 출력 전력이 감소되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이를 위해, 지향성 튜너(1201)를 통해 제어된 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향에 따라 증가된 안테나 이득 값에 기반하여, 전력 증폭기(1210)의 이득 또는 출력 전력이 감소되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
[166]
한편, 본 발명에 따른 지향성 튜너와 안테나의 상세 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 7a는 제1 타입의 안테나에 대해 지향성 튜너로서 복수의 다이오드가 안테나와 그라운드 간에 연결된 구성을 나타낸다. 반면에, 도 7b는 제2 타입의 안테나에 대해 지향성 튜너로서 복수의 다이오드가 안테나와 그라운드 간에 연결된 구성을 나타낸다. 여기서, 제1 타입의 안테나는 모노폴/다이폴 안테나와 같은 선형(linear) 안테나이고, 제2 타입의 안테나는 패치 안테나와 같은 평면형(planar) 안테나일 수 있다.
[167]
도 7a를 참조하면, 지향성 튜너(1201)는 제1 안테나의 양 단부에서 그라운드와 연결된 제1 및 제2 다이오드(1201a1, 1201a2)일 수 있다. 도 6 및 도 7a를 참조하면, 기저대역 프로세서(1400)는, 제1 및 제2 다이오드(1201a1, 1201a2)의 온/오프 상태가 변경되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(ANT1)의 빔 "눰袖* 좌우 방향으로 변경되도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 좌우 방향은 제2 안테나(ANT2)의 빔 방향에 근접한 빔 방향 및 제3 안테나(ANT3)의 빔 방향에 근접한 빔 방향 일 수 있다.
[168]
한편, 제1 및 제2 다이오드(1201a1, 1201a2)를 모두 온(on)되도록 제어하여, 제1 안테나(ANT1)의 빔 폭을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a는 지향성 튜너를 제어하여 제1 안테나(ANT1)의 빔 폭을 변경하는 개념도이다. 도 6, 7a, 8a를 참조하면, 기저대역 프로세서(1400)는, 제1 및 제2 다이오드(1201a1, 1201a2)가 모두 온 상태가 되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(ANT1)의 빔 폭이 감소함에 따라 안테나 이득이 증가하고, 기지국으로 송신되는 출력 값이 감소하여도 기지국에 도달하는 전력 값은 유지될 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(1400)는, 제1 및 제2 다이오드(1201a1, 1201a2)가 모두 온 상태가 되도록 하고, 전력 증폭기(1210)의 이득 값 또는 출력 전력 값을 감소시킬 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1)의 빔 폭이 감소에 따라 증가되는 안테나 이득만큼 전력 증폭기(1210)의 이득 값 또는 출력 전력 값을 감소시킬 수 있다.
[169]
한편, 도 7b를 참조하면, 지향성 튜너(1201)는 패치 안테나의 좌측 및 우측에 배치되는 제1 및 제2 다이오드(1201b1, 1201b2)를 포함할 수 있다. 또한, 지향성 튜너(1201)는 패치 안테나의 상부 및 하부에 배치되는 제3 및 제4 다이오드(1201b3, 1201b4)를 포함할 수 있다.
[170]
이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는, 제1 및 제2 다이오드(1201b1, 1201b2)의 온/오프 상태가 변경되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(ANT1)의 빔 "눰袖* 수평 방향(horizontal direction)에서 좌우 방향으로 변경되도록 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 좌우 방향은 제2 안테나(ANT2)의 빔 방향에 근접한 빔 방향 및 제3 안테나(ANT3)의 빔 방향에 근접한 빔 방향 일 수 있다.
[171]
한편, 기저대역 프로세서(1400)는, 제3 및 제4 다이오드(1201b3, 1201b4)의 온/오프 상태가 변경되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 도 8b는 지향성 튜너를 제어하여 제2 타입의 안테나의 송신 빔 방향을 수직 방향에서 제어하는 개념도이다. 또한, 도 8b는 지향성 튜너를 제어하여 제2 타입의 안테나의 송신 빔 방향을 수직 방향에서 제어하는 개념도이다.
[172]
도 8b를 참조하면, 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 수직 방향(vertical direction)에서 상하 방향으로 변경되도록 제어할 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 지향성 튜너에 의해 송신 빔을 제2 안테나 또는 제3 안테나(ANT2. ANT3)의 빔 방향으로 이동시킴에 따라, 송신 빔 커버리지는 다소 증가하게 된다. 하지만, 제2 안테나 또는 제3 안테나(ANT2. ANT3)의 빔 방향과 동일한 방향으로 송신 빔을 제어할 수는 없다. 따라서, 송신 빔 커버리지는 여전히 수신 빔 커버리지 보다 작게 된다.
[173]
하지만, 도 8b와 같이 송신 빔 방향을 수직 방향에서 최적 방향으로 제어하여, 송신 빔 커버리지는 더 증가하게 된다는 장점이 있다. 이와 관련하여, 도 8c는 지향성 튜너를 제어하여 제2 타입의 안테나의 송신 빔 방향을 수평 및 수직 방향에서 모두 제어하는 개념도이다.
[174]
이를 위해, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 및 제2 다이오드(1201b1, 1201b2) 중 어느 하나를 온 시키고, 제3 및 제4 다이오드(1201b3, 1201b4) 중 어느 하나를 온 시킬 수 있다. 이에 따라, 송신 빔은 좌측 상부, 좌측 하부, 우측 상부 및 우측 하부 중 하나로 이동될 수 있다. 따라서, "1T4R"이나 "2T4R"과 같은 구조에서, 송신 빔 커버리는 수신 빔 커버리지 만큼 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
[175]
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 지향성 튜너의 개념도를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 지향성 튜너(1201)는 제1 안테나(ANT1)의 양 측에 배치되는 제1 및 제2 보조 안테나(ANT11, ANT12)를 포함할 수 있다. 또한, 지향성 튜너(1201)는 제1 및 제2 보조 안테나(ANT11, ANT12)를 그라운드와 선택적으로 연결시키는 제1 및 제2 다이오드(1201c1, 1201c2)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 안테나(ANT1)와 제1 및 제2 보조 안테나(ANT11, ANT12)와의 간격 d는 일반적인 배열 안테나 소자 간 간격인 0.5 파장(wavelength)보다 작은 값으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 지향성 튜너(1201)를 포함하는 제1 안테나(ANT1)가 배치되는 공간은 복수의 안테나 소자가 배치되는 공간보다 좁은 공간 내에 배치될 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어, 상기 간격 d는 0.1 파장 보다 작은 값일 수 있다. 또한, 지향성 튜너(1201)를 포함하는 제1 안테나(ANT1)가 배치되는 길이를 최소화하는 것이 중용하다. 이를 위해, 제1 안테나(ANT1)와 1 및 제2 보조 안테나(ANT11, ANT12)의 일정 길이 l을 공유하도록 상호 중첩되어 배치될 수 있다.
[176]
구체적으로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 및 제2 다이오드(1201c1, 1201c2)의 온/오프 상태가 변경되어 제1 및 제2 보조 안테나(ANT11, ANT12) 중 적어도 하나가 그라운드에 연결되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제1 안테나(ANT)의 빔 "눰袖* 제2 안테나 또는 제3 안테나(ANT2. ANT3)의 빔 방향에 인접한 좌우 방향으로 변경될 수 있다.
[177]
한편, 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 송신 빔을 제어하는 구체적인 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 10은 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 송신 빔을 제어하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 본 방법은 기저대역 프로세서(1400)에 의해 수행되고, 이를 위해 송수신부 회로(1250), 전력 증폭기(1210)와 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 제어할 수 있다.
[178]
기저대역 프로세서는 송신 전력 요청 값과 연관된 전력 헤드룸 정보(power headroom information)에 기반하여, 최대 송신 전력이 전력 헤드룸 값 이하인지 여부를 판단(S110)할 수 있다. 즉, 최대 송신 전력에 대한 전력 헤드룸이 부족한 지 여부를 판단(S110)할 수 있다.
[179]
이때, 송신 전력이 전력 헤드룸 값 이하이면, 제2 안테나 내지 제4 안테나(ANT 2 내지 ANT4)를 통해 수신된 전계 강도 값을 확인(S120)할 수 있다.
[180]
또한, 제2 안테나 내지 제4 안테나(ANT 2 내지 ANT4)를 통해 수신된 전계 강도 값이 제1 안테나(ANT 1)를 통해 수신된 값을 비교(S130)할 수 있다. 이때, 제1 안테나(ANT 1)를 통해 수신된 값이 가장 큰 값이면, 이전 동작과 변경 없이 제1 안테나(ANT 1)의 빔 방향과 동일한 빔 방향으로 송신 빔을 송신하는 정상 동작을 수행(S135)할 수 있다.
[181]
반면에, 제2 안테나 내지 제4 안테나(ANT 2 내지 ANT4)를 통해 수신된 전계 강도 값 중 어느 하나가 제1 안테나(ANT 1)를 통해 수신된 값보다 크면, 다음 동작을 수행할 수 있다. 기저대역 프로세서는 제2 안테나 내지 제4 안테나 (ANT 2 내지 ANT4) 중 가장 높은 전계 강도 값을 갖는 안테나를 선택(S140)할 수 있다.
[182]
또한, 상기 선택된 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 지향성 튜너에 인가될 값을 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 결정된 값에 기반하여, 제1 안테나의 빔 방향을 변경(S150)할 수 있다.
[183]
한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 다양한 개수의 송신부를 구비할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 전자 기기는 송신 안테나 개수가 1개, 2개 및 4개인 경우, 각각 UE1, UE2, UE3으로 분류될 수 있다. 이와 관련하여, 송신 안테나 개수는 전력 증폭기의 개수와 동일할 수 있다. 전술한 바와 같이, UE type 1 내지 3에 해당하는"1T4R", "2T4R"및 "4T4R"안테나를 각각 UE1 내지 UE3으로 구분할 수 있다.
[184]
이와 관련하여, 본 발명에서는 주로 UE1에 대해 설명하였지만, 송수신 겸용 안테나가 2개인 UE2에도 적용 가능하다. 또한, 향후에는 전력 증폭기의 소비 전력 감소 및 부품 단가 절감 등으로 인하여 "4T4R"구조의 UE3이 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 도 11은 다양한 형태의 UE가 기지국의 셀 커버리지 내에 배치되는 개념도를 나타낸다. 한편, 도 12a 및 도 12b는 기지국이 다양한 형태의 UE로 송신 빔 및 수신 빔을 할당하는 절차의 흐름도를 나타낸다.
[185]
도 11을 참조하면, 5G 기지국 셀 내에서는 서로 다른 개수의 송수신 겸용 안테나를 갖는 UE1, UE2, UE3이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, UE1, UE2에서는 본 발명에 따른 지향성 튜너를 이용한 송신 빔 제어 방법이 사용될 수 있다. 반면에, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)가 모두 송수신 겸용 안테나로 사용되는 UE3의 경우, 본 발명에 따른 송신 빔 제어 방법이 아닌 특정 안테나를 통해 송신 빔을 기지국으로 송신할 수 있다.
[186]
도 11에 도시된 바와 같이, UE1은 배치된 위치에 따라 ANT1 또는 ANT2로 신호를 송신할 수 있다. 이를 위해, UE1은 전술한 RX 빔 탐색 절차를 수행하거나 또는 기지국이 특정 안테나로 송신하도록 요청할 수 있다. 이때, ANT3으로 신호를 송신하여야 할 UE1은 전술한 지향성 튜너(1201)를 이용하여 ANT1을 통해 ANT3의 빔과 근접한 방향으로 신호를 송신할 수 있다.
[187]
반면에, ANT2로 신호를 송신하여야 할 UE2는 ANT2가 송수신 겸용 안테나이므로 별도의 절차 없이 ANT2로 신호를 송신할 수 있다. 또한, ANT4로 신호를 송신하여야 할 UE3은 모든 안테나가 송수신 겸용 안테나이므로 별도의 절차 없이 ANT4로 신호를 송신할 수 있다.
[188]
기지국이 송신 안테나 포트 정보를 제공하지 않는 한, 모든 안테나를 통한 RSSI에 기반하여 최적의 송신 빔 방향을 결정하는 방식이 적용된다. 이와 관련하여, 기지국은 모든 UE들에 대해 송신 빔 결정을 위한 전술한 방식에 따른 프로토콜을 지원하지 않을 수 있다. 즉, 수신 빔 방향 결정을 위한 빔 탐색 구간을 모든 UE들에 할당함에 따른 지연(delay)가 발생할 수 있다. 이와 같은 빔 탐색 구간 할당에 따라 레이턴시(latency)가 증가할 수 있다. 이러한 레이턴시 증가는 특히 5G uRLLC(ultra-reliable low latency communication) UE에 대해 부정적인 영향을 줄 수 있다.
[189]
도 12a를 참조하면, 기저대역 프로세서는, 가장 최근의 해당 수신 안테나를 통한 하향링크(DL) 수신의 유효 기간 (expiration period)내에 수행 여부를 판단(S210)할 수 있다. 이때, 유효 기간은 채널 상태 정보(channel state information; CSI)에 기반하여 동적으로 결정될 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서는 채널 상태 정보(CSI)를 기지국으로부터 수신(S201)하고, CSI에 기반하여 가장 최근의 DL 수신의 유효 기간 내에 수행 여부를 판단(S210)할 수 있다.
[190]
이에 따라, 가장 최근의 DL 수신이 유효 기간 내에 이루어진 경우, 기저대역 프로세서는 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 이때, 수신 안테나에 해당하는 제2 안테나 내지 제4 안테나(ANT2 내지 ANT4)를 통한 빔 스캔 절차 없이, 해당 수신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어(S220)할 수 있다. 이와 관련하여, UE2의 경우 수신 안테나에 해당하는 제3 안테나 내지 제4 안테나 (ANT3 및 ANT4)를 통한 빔 스캔 절차 없이, 해당 수신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어할 수 있다.
[191]
반면에, 가장 최근의 DL 수신이 유효 기간 내에 이루어지지 않은 경우, RX 빔 스캔 절차를 통해, 최적의 송신 빔 방향을 결정(S225)할 수 있다. 이를 위해, 기저대역 프로세서는 기지국에 RX 빔 스캔 절차를 요청할 수 있다.
[192]
도 12b를 참조하면, 5G 기지국 셀 내에 UE1, UE2, UE3이 모두 배치된 경우, 기지국은 UE가 신호를 송신할 송신 안테나 포트 정보를 UE로 미리 전달할 수 있다. 이에 따라, UE의 기저대역 프로세서는 기지국으로부터 신호를 송신할 송신 안테나 포트 정보를 수신(S310)할 수 있다.
[193]
이와 관련하여, 기지국은 UE들로부터 UE 타입 정보를 수신할 수 있지만, 이는 필수 사항은 아니다. 이와 관련하여, UE 타입 정보를 수신한 경우, 다음과 같은 차별적인 송신 안테나 포트 정보의 전달이 가능하다. 이에 따라, 기지국이 제1 내지 제4 안테나 포트 중 어느 하나를 지정하고, UE3은 상기 지정된 송신 안테나 포트 정보를 수신(S310)할 수 있다. 반면에, 기지국이 제1 및 제2 안테나 포트 중 어느 하나를 지정하고, UE2는 상기 지정된 송신 안테나 포트 정보를 수신(S310)할 수 있다. 이때, UE1은 제1 안테나만을 구비하므로, 기지국이 송신 안테나 포트 정보를 전달할 필요가 없다.
[194]
하지만, 기지국이 셀 내의 모든 UE들로부터 UE 타입 정보를 수신하는 것은 UE 식별 과정을 복잡하게 할 수 있다. 이에 따라, 기지국은 UE 타입에 관계없이 모든 UE를 UE3으로 가정하고, 제1 내지 제4 안테나 포트 중 어느 하나를 지정할 수 있다. 따라서, UE3 이외에 UE1 및 UE2도 송신 안테나 포트 정보를 수신(S310)할 수 있다.
[195]
이에 따라, UE1 내지 UE3을 포함하는 모든 UE들은 송신 안테나 포트 정보에 해당하는 해당 송신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어할 수 있다. 하지만, UE1과 같이 1T4R 구조에서는 모든 송신 안테나 포트로 송신 빔을 송신할 수 있는 것은 아니다.
[196]
이와 관련하여, UE1이 제1 안테나가 아닌 제2 안테나 및 제3 안테나를 송신 안테나 포트 정보로 수신한 경우, 해당 방향으로 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어(S320a)할 수 있다. 구체적으로, 송신 안테나 포트 정보에 해당하는 해당 송신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어할 수 있다. 따라서, 제1 안테나의 빔 방향을 수평 방향에서 좌측/우측 방향으로 변경시킬 수 있다.
[197]
반면에, UE1이 제4 안테나를 상기 송신 안테나 포트 정보로 수신한 경우, 송신 안테나 포트 정보를 기지국에 다시 요청할 수 있다. 이때, 도 3a, 3b와 같이, 제2 안테나 및 상기 제3 안테나는 제1 안테나에 인접하게 배치되고, 제4 안테나는 상기 제1 안테나와 대각선 방향에 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나와 제4 안테나의 빔 방향은 180도만큼 차이가 있어, 본 발명에 따른 송신 빔 방향 제어 방법으로 신호 크기의 보상이 어렵기 때문이다.
[198]
한편, UE2는 송신 안테나 포트 정보를 수신한 경우, 해당 방향으로 제1 안테나 또는 제2 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어(S320b)할 수 있다. 예를 들어, UE2가 송신 안테나 포트로 제3 안테나를 할당 받은 경우, 제1 안테나에 연결된 제1 지향성 튜너를 통해 제3 안테나의 방향으로 송신 빔 제어가 가능하다. 반면에, UE2가 송신 안테나 포트로 제4 안테나를 할당 받은 경우, 제2 안테나에 연결된 제2 지향성 튜너를 통해 제4 안테나의 방향으로 송신 빔 제어가 가능하다.
[199]
한편, UE3은 송신 안테나 포트 정보를 수신한 경우, 해당 방향으로 제1 안테나 내지 제4 안테나 중 하나를 통해 송신 빔이 기지국으로 송신되도록 제어(S320c)할 수 있다.
[200]
이상에서는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이하에서는 본 발명에 다른 측면에 따른 다중 송수신 시스템에서 안테나를 구비하는 전자 기기에서 송신 빔 제어 방식에 대해 살펴본다.
[201]
이와 관련하여, 도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 다른 송신 빔 제어를 수행하는 전자 기기의 상세 구성을 나타낸다. 도 13을 참조하면, 전자 기기는 제1 안테나(ANT1) 내지 제4 안테나(ANT4)와 제어부(1400b)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 전력 증폭기(1210), 수신 증폭기(1310) 및 RFIC에 해당하는 송수신부 회로(1250)를 더 포함한다. 여기서, 제2 안테나(ANT2) 내지 제4 안테나(ANT4)에 대해서는 상세하게 도시되지 않았지만, 도 2의 수신부에 대응할 수 있다. 한편, 도 13의 실시 예에서는, 제어부(1400b)와 송수신부 회로(1250)가 통합된 형태의 제어부(1400)일 수 있다. 따라서, 본 실시 예에서는 전술된 본 발명에 따른 송신 빔 제어 방법이 모두 적용될 수 있다.
[202]
1T4R에 해당하는 UE1의 경우, 제1 안테나(ANT1)는 송수신 겸용 안테나로 동작하고, 제2 안테나(ANT2)는 수신 안테나로 동작한다. 또한, 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)는 수신 안테나로 동작할 수 있다.
[203]
2T4R에 해당하는 UE2의 경우, 제1 안테나(ANT1) 및 제2 안테나(ANT2)는 송수신 겸용 안테나로 동작한다. 또한, 제3 안테나(ANT3) 및 제4 안테나(ANT4)는 수신 안테나로 동작할 수 있다.
[204]
이하에서는 1T4R에 해당하는 UE1에 대해 설명하지만, 이러한 송신 빔 제어 방법은 2T4R에 해당하는 UE2에도 적용 가능하다.
[205]
한편, 제어부(1400b)는 송신 전력 요청 값이 임계 값 이상이면, 각각의 수신 안테나를 통한 수신 신호의 수신 신호 품질(received signal quality)을 확인한다. 이때, 제어부(1400b)는 수신 전계 강도(receiving electric field intensity)를 확인하거나 또는 신호 대 잡음비(SNR) 또는 신호 대 간섭 잡음비(SINR)를 확인할 수 있다.
[206]
수신 전계 강도와 관련하여, 제어부(1400b)에 전달되는 수신 신호 강도 지시자(received signal strength indicator; RSSI) 값과 도전 손실(conducted loss) 값과 안테나 이득 값을 알 수 있다. 따라서, 복수의 안테나 중 해당 안테나 위치에서 실제 전계 강도를 확인할 수 있다.
[207]
이와 관련하여, 실제 각 수신 안테나들의 전계상황이 중요하므로, 도전 손실과 안테나 이득 등을 보상하여야 전계 값을 알 수 있다. 또한, 이러한 전계 값에 기반하여 어느 방향으로 송신 빔 튜닝을 해야 할지를 결정할 수 있다.
[208]
한편, 제어부(1400b)는 가장 높은 수신 신호 품질을 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 이동하도록 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(1400b)는 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 이동하도록 제어할 수 있다.
[209]
다른 예로, 제어부(1400b)는 가장 높은 SNR 또는 SINR을 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 이동하도록 제어할 수 있다. 여기서, 전자 기기가 자체적으로 저잡음 증폭기의 상태를 모니터링하여 SNR을 측정할 수 있다.
[210]
반면에, SINR과 관련하여, 전자 기기는 특정 시간-주파수 자원에서 셀 내 간섭 (intra-cell interference) 또는 셀 간 간섭(inter-cell interference)을 측정할 수 있다. 여기서, 특정 시간-주파수 자원은 블랭크 자원(blank resource)일 수 있다. 이때, 제1 블랭크 자원에서 셀 내 어느 전자 기기도 신호를 송수신하지 않으면 셀 간 간섭이 측정될 수 있다. 반면에, 제2 블랭크 자원에서 해당 전자 기기를 제외한 셀 내 다른 전자 기기가 신호를 송수신하면, 셀 내 간섭이 측정될 수 있다.
[211]
이에 따라, 제어부(1400b)는 셀 간 간섭이 크지 않은 경우, 제1 블랭크 자원에서 셀 내 간섭을 측정하여 가장 높은 SINR을 갖는 안테나의 빔 방향에 근접한 빔 방향으로 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 이동하도록 제어할 수 있다. 반면에, 셀 간 간섭이 큰 경우, 제2 블랭크 자원에서 셀 간 간섭을 측정하여 가장 높은 SINR을 갖는 안테나의 빔 방향에 근접한 빔 방향으로 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 이동하도록 제어할 수 있다.
[212]
한편, 제어부(1400b)는 제1 안테나 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 통해 수신된 수신 신호 강도 지시자(RSSI)에 기반하여, 지향성 튜너(1201)를 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(1400b)는 가장 큰 RSSI 값을 갖는 안테나의 빔 방향과 가장 유사하도록 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향을 지향성 튜너(1201)를 통해 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제어부(1400b)는 RSSI 값 기반 송신 빔 선택 방식을 수행하거나 또는 전술한 SNR 또는 SINR 기반 송신 빔 선택 방식을 수행할 수 있다.
[213]
여기서, 수신 신호의 RSSI 값을 송수신부 회로(1250) 내의 일 지점에서 측정되거나 또는 제어부(1400b) 내의 일 지점에서 측정될 수 있다. 한편, 수신 신호의 SNR 또는 SINR 값은 최종적으로 제어부(1400b)에 의해 판단될 수 있다. 이때, RSSI 값 기반 송신 빔 선택 방식은 송신/수신 주파수 대역의 대칭성(symmetry)를 가정한다. 구체적으로, TDD 방식의 경우 동일한 송신/수신 주파수 대역을 사용하므로 수신 최적 빔이 송신 최적 빔이 될 수 있다. 또한, FDD 방식의 경우, 주파수 비선택적 페이딩 채널을 가정하면 수신 최적 빔이 송신 최적 빔이 될 수 있다. 이와 관련하여, 주파수 비선택적 채널의 경우, 기지국은 송신/수신 주파수 대역을 유연하게 선택할 수 있다. 반면에, 주파수 선택적 페이딩 채널의 경우, 기지국은 페이딩 채널 대역폭을 고려하여 송신/수신 주파수 대역을 인접하도록 선택할 수 있다.
[214]
또한, 제어부(1400b)는 지향성 튜너(1201)를 통해 제어된 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향에 따라 증가된 안테나 이득 값에 기반하여, 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1400b)는 상기 안테나 이득 값에 기반하여, 제1 안테나(ANT1)에 연결된 전력 증폭기(1210)의 이득 또는 출력 전력이 감소되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다.
[215]
한편, 지향성 튜너(1201)는 제1 안테나(ANT1)의 양 단부에서 그라운드와 연결된 제1 및 제2 다이오드(1201a1, 1201a2 또는 1201b1, 1201b2)일 수 있다. 이때, 제어부(1400b)는 제1 및 제2 다이오드(1201a1, 1201a2 또는 1201b1, 1201b2)의 온/오프 상태가 변경되도록 송수신부 회로(1250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 제어부(1400b)는 제1 안테나(ANT1)의 빔 "눰袖* 좌우 방향으로 변경되도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1400b)는 제1 및 제2 다이오드(1201b1, 1201b2)와 제3 및 제4 다이오드1201b3, 1201b4)의 온/오프 상태를 제어하여 수평 및 수직 방향에서 송신 빔을 제어할 수 잇다.
[216]
한편, 제어부(1400b)는 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도 값이 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값 이상이면, 다음과 같은 동작을 수행할 수 있다. 이때, 제어부(1400b)는 제2 안테나 내지 제4 안테나(ANT2 내지 ANT4) 중 가장 높은 전계 강도 값을 갖는 안테나를 선택할 수 있다. 또한, 제어부(1400b)는 선택된 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향이 이동하도록 상기 지향성 튜너에 인가될 값을 결정할 수 있다. 이에 따라, 제어부(1400b)는 상기 결정된 값에 기반하여, 제1 안테나(ANT1)의 빔 방향을 이동시킬 수 있다.
[217]
이상에서는 본 발명에 따른 다중 송수신 시스템에서 안테나를 구비하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이러한, 다중 송수신 시스템에서 안테나를 구비하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
[218]
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 송신 안테나 빔 방향을 이동하여, 송신 빔에 의한 셀 커버리지를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
[219]
또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 송신 전력 요청 값에 따라 송신 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너를 통해 제어하여, 송신 안테나를 1개만 구비한 경우에도 송신 빔을 수신 빔 방향으로 조향할 수 있다는 장점이 있다.
[220]
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
[221]
전술한 본 발명과 관련하여, 안테나 및 임피던스 정합 회로를 포함한 RF 프론트 엔드의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180, 1250, 1260, 1400, 1500)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

청구범위

[청구항 1]
전자 기기에 있어서, 송수신 겸용 안테나로 동작하는 제1 안테나; 수신 안테나로 동작하는 제2 안테나; 및 송신 전력 요청 값이 임계 값 이상이면, 각각의 상기 수신 안테나를 통한 수신 전계 강도(receiving electric field intensity)를 확인하는 기저대역 프로세서를 포함하고, 상기 기저대역 프로세서는 가장 높은 수신 전계 강도를 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 제어하는, 전자 기기.
[청구항 2]
제1 항에 있어서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제1 안테나와 상기 수신 안테나에 해당하는 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 수신 신호 강도 지시자(received signal strength indicator; RSSI)에 기반하여, 가장 큰 RSSI 값을 갖는 안테나의 빔 방향과 가장 유사하도록 상기 제1 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너(directivity tuner)를 통해 제어하는, 전자 기기.
[청구항 3]
제2 항에 있어서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 지향성 튜너를 통해 제어된 상기 제1 안테나의 빔 방향에 따라 증가된 안테나 이득 값에 기반하여, 상기 제1 안테나에 연결된 전력 증폭기의 이득 또는 출력 전력이 감소되도록 송수신부 회로를 제어하는, 전자 기기.
[청구항 4]
제2 항에 있어서, 상기 지향성 튜너는 상기 제1 안테나의 양 단부에서 그라운드와 연결된 제1 및 제2 다이오드이고, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제1 및 제2 다이오드의 온/오프 상태가 변경되도록 송수신부 회로를 제어하여 상기 제1 안테나의 빔 방향이 좌우 방향으로 변경되도록 제어하는, 전자 기기.
[청구항 5]
제4 항에 있어서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제1 및 제2 다이오드가 모두 온 상태가 되도록 제어하여 상기 제1 안테나의 빔 폭이 감소함에 따라 기지국으로 송신되는 출력 값이 감소하도록 제어하는, 전자 기기.
[청구항 6]
제2 항에 있어서, 상기 지향성 튜너는 상기 제1 안테나의 양 측에 배치되는 제1 및 제2 보조 안테나와 상기 제1 및 제2 보조 안테나를 그라운드와 선택적으로 연결시키는 제1 및 제2 다이오드로 구성되는, 전자 기기.
[청구항 7]
제6 항에 있어서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제1 및 제2 다이오드의 온/오프 상태가 변경되어 상기 제1 및 제2 보조 안테나 중 적어도 하나가 상기 그라운드에 연결되도록 송수신부 회로를 제어하여 상기 제1 안테나의 빔 방향이 좌우 방향으로 변경되도록 제어하는, 전자 기기.
[청구항 8]
제2 항에 있어서, 상기 기저대역 프로세서는, 가장 최근의 해당 수신 안테나를 통한 하향링크(DL) 수신이 유효 기간 (expiration period)내에 이루어진 경우, 상기 수신 안테나에 해당하는 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통한 빔 스캔 절차 없이, 상기 해당 수신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어하고, 상기 유효 기간은 채널 상태 정보(channel state information; CSI)에 기반하여 동적으로 결정되는, 전자 기기.
[청구항 9]
제1 항에 있어서, 상기 기저대역 프로세서는, 기지국으로부터 신호를 송신할 송신 안테나 포트 정보를 수신하고, 상기 송신 안테나 포트 정보에 해당하는 해당 송신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어하는, 전자 기기.
[청구항 10]
제9 항에 있어서, 상기 전자 기기는, 상기 송신 안테나 개수가 1개, 2개 및 4개인 경우, 각각 UE1, UE2, UE3으로 분류 가능하고, 상기 UE1이 상기 제1 안테나가 아닌 제2 안테나 및 제3 안테나를 상기 송신 안테나 포트 정보로 수신한 경우, 상기 송신 안테나 포트 정보에 해당하는 해당 송신 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 지향되도록 제어하고, 상기 UE1이 제4 안테나를 상기 송신 안테나 포트 정보로 수신한 경우, 송신 안테나 포트 정보를 다시 요청하고, 상기 제2 안테나 및 상기 제3 안테나는 상기 제1 안테나에 인접하게 배치되고, 상기 제4 안테나는 상기 제1 안테나와 대각선 방향에 배치된, 전자 기기.
[청구항 11]
제2 항에 있어서, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 송신 전력 요청 값과 연관된 전력 헤드룸 정보에 기반하여, 송신 전력이 전력 헤드룸 값 이하이면, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도(electric intensity) 값을 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값과 비교하는, 전자 기기.
[청구항 12]
제11 항에 있어서, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도 값이 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값 이상이면, 상기 기저대역 프로세서는, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나 중 가장 높은 전계 강도 값을 갖는 안테나를 선택하고, 상기 선택된 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 상기 지향성 튜너에 인가될 값을 결정하고, 상기 결정된 값에 기반하여, 상기 제1 안테나의 빔 방향을 이동시키는, 전자 기기.
[청구항 13]
전자 기기에 있어서, 송수신 겸용 안테나로 동작하는 제1 안테나; 수신 안테나로 동작하는 제2 안테나 내지 제4 안테나; 및 송신 전력 요청 값이 임계 값 이상이면, 각각의 상기 수신 안테나를 통한 수신 신호의 수신 신호 품질(received signal quality)을 확인하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 가장 높은 수신 신호 품질을 갖는 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 제어하는, 전자 기기.
[청구항 14]
제13 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 수신 신호 강도 지시자(received signal strength indicator; RSSI)에 기반하여, 가장 큰 RSSI 값을 갖는 안테나의 빔 방향과 가장 유사하도록 상기 제1 안테나의 빔 방향을 지향성 튜너(directivity tuner)를 통해 제어하는, 전자 기기.
[청구항 15]
제14 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 지향성 튜너를 통해 제어된 상기 제1 안테나의 빔 방향에 따라 증가된 안테나 이득 값에 기반하여, 상기 제1 안테나에 연결된 전력 증폭기의 이득 또는 출력 전력이 감소되도록 송수신부 회로를 제어하는, 전자 기기.
[청구항 16]
제14 항에 있어서, 상기 지향성 튜너는 상기 제1 안테나의 양 단부에서 그라운드와 연결된 제1 및 제2 다이오드이고, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 다이오드의 온/오프 상태가 변경되도록 송수신부 회로를 제어하여 상기 제1 안테나의 빔 방향이 좌우 방향으로 변경되도록 제어하는, 전자 기기.
[청구항 17]
제13 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 송신 전력 요청 값과 연관된 전력 헤드룸 정보에 기반하여, 송신 전력이 전력 헤드룸 값 이하이면, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도(electric intensity) 값을 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값과 비교하는, 전자 기기.
[청구항 18]
제17 항에 있어서, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나를 통해 수신된 전계 강도 값이 상기 제1 안테나를 통해 수신된 값 이상이면, 상기 제어부는, 상기 제2 안테나 내지 제4 안테나 중 가장 높은 전계 강도 값을 갖는 안테나를 선택하고, 상기 선택된 안테나의 빔 방향에 접근하는 빔 방향으로 상기 제1 안테나의 빔 방향이 이동하도록 상기 지향성 튜너에 인가될 값을 결정하고, 상기 결정된 값에 기반하여, 상기 제1 안테나의 빔 방향을 이동시키는, 전자 기기.

도면

[도1a]

[도1b]

[도1c]

[도2]

[도3a]

[도3b]

[도3c]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7a]

[도7b]

[도8a]

[도8b]

[도8c]

[도9]

[도10]

[도11]

[도12a]

[도12b]

[도13]