KR102449587B1 - 위상 배열 안테나를 캘리브레이션하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

위상 배열 안테나를 캘리브레이션하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 4G(4th generation) 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위한 5G(5th generation) 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 배열 안테나를 캘리브레이션(calibration)하기 위한 방법은, 대상(target) RF(radio frequency) 체인에 위상 코드들을 설정하여, 상기 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 적어도 하나의 후보 코드를 추정하는 과정과, 상기 적어도 하나의 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 제1 조합 신호의 세기와, 상기 위상 코드들에 대해 측정된 제2 조합 신호의 세기간 오차(error)를 결정하는 과정과, 상기 오차에 기반하여, 상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 과정과, 상기 캘리브레이션 코드를 상기 대상 RF 체인에 설정하여, 상기 대상 RF 체인을 캘리브레이션하는 과정을 포함한다. 상기 제1 조합 신호 및 상기 제2 조합 신호는, 상기 대상 RF 체인 및 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호들의 조합을 포함한다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 일부 위상 코드들을 이용하여 캘리브레이션 코드를 추정하면서도 추정된 후보 코드의 오차를 고려함으로써, 캘리브레이션 코드를 빠르고 정확하게 추정할 수 있게 한다.

Description

위상 배열 안테나를 캘리브레이션하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALIBRATING PHASED ARRAY ANTENNA}
본 개시(disclosure)는 일반적으로 캘리브레이션(calibration)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 위상 배열 안테나를 캘리브레이션하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
4G(4th generation) 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G(5th generation) 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후(Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE(Long Term Evolution) 시스템 이후(Post LTE) 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역(예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO, FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나(large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀(advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크(cloud radio access network, cloud RAN), 초고밀도 네트워크(ultra-dense network), 기기 간 통신(Device to Device communication, D2D), 무선 백홀(wireless backhaul), 이동 네트워크(moving network), 협력 통신(cooperative communication), CoMP(Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거(interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation, ACM) 방식인 FQAM(Hybrid Frequency Shift Keying and Quadrature Amplitude Modulation) 및 SWSC(Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(Non Orthogonal Multiple Access), 및 SCMA(Sparse Code Multiple Access) 등이 개발되고 있다.
상술한 것처럼, 밀리미터파 대역과 같은 초고주파 대역에서 통신을 수행하기 위해, 송신 신호 또는 수신 신호에 대한 빔포밍이 요구된다. 예를 들어, 빔 포밍을 위해, 위상 배열 안테나(phased array antenna)가 사용될 수 있다. 위상 배열 안테나는 위상이 조절 가능한 복수의 안테나 요소(element)들을 포함한다. 각 안테나 요소의 위상이 적절히 제어될 경우, 특정 방향으로 신호가 송신되거나, 특정 방향의 빔이 형성될 수 있다.
위상 배열 안테나의 캘리브레이션(calibration)은 위상 배열 안테나에 포함된 안테나 요소들에 동일한 위상의 신호들이 입력될 때, 안테나 요소들을 통과한 신호들이 모두 동일한 위상을 가지도록 각 안테나 요소에 위상 코드(phase code)를 설정하는 것으로 정의될 수 있다. 일단 위상 배열 안테나가 캘리브레이션 되면, 특정 방향에 대응하는 위상 코드를 각 안테나 요소에 설정함으로써 위상 배열 안테나가 특정 방향의 빔을 형성할 수 있다. 따라서, 위상 배열 안테나를 이용하여 빔포밍을 효율적으로 수행하기 위해, 위상 배열 안테나에 대한 적절한 캘리브레이션이 요구된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로, 본 개시(disclosure)는, 위상 배열 안테나(phased array antenna)를 캘리브레이션하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 대상(target) RF(radio frequency) 체인에 설정될 수 있는 가능한(available) 위상 코드들 중 일부 위상 코드들을 이용하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 추정된 후보 코드들에 대한 오차(error)를 고려하여 캘리브레이션 코드를 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 캘리브레이션 코드를 추정하기 위한 측정 값들의 타당성(relevance)을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 캘리브레이션의 종류에 따라 캘리브레이션을 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 개시는, 캘리브레이션 후 위상 배열 안테나를 이용하여 원하는 방향으로 신호를 송신하거나 빔을 형성하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 배열 안테나를 캘리브레이션(calibration)하기 위한 방법은, 대상(target) RF(radio frequency) 체인에 위상 코드들을 설정하여, 상기 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 적어도 하나의 후보 코드를 추정하는 과정과, 상기 적어도 하나의 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 제1 조합 신호의 세기와, 상기 위상 코드들에 대해 측정된 제2 조합 신호의 세기간 오차(error)를 결정하는 과정과, 상기 오차에 기반하여, 상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 과정과, 상기 캘리브레이션 코드를 상기 대상 RF 체인에 설정하여, 상기 대상 RF 체인을 캘리브레이션하는 과정을 포함한다. 상기 제1 조합 신호 및 상기 제2 조합 신호는, 상기 대상 RF 체인 및 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호들의 조합을 포함한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 하기 위한 장치는, 대상 RF 체인에 위상 코드들을 설정하여, 상기 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 적어도 하나의 후보 코드를 추정하고, 상기 적어도 하나의 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 제1 조합 신호의 세기와, 상기 위상 코드들에 대해 측정된 제2 조합 신호의 세기간 오차를 결정하고, 상기 오차에 기반하여, 상기 캘리브레이션 코드를 결정하고, 상기 캘리브레이션 코드를 상기 대상 RF 체인에 설정하여, 상기 대상 RF 체인을 캘리브레이션하는 제어부를 포함한다. 상기 제1 조합 신호 및 상기 제2 조합 신호는, 상기 대상 RF 체인 및 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호들의 조합을 포함한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 일부 위상 코드들을 이용하여 캘리브레이션 코드를 추정하면서도 추정된 후보 코드의 오차를 고려함으로써, 캘리브레이션 코드를 빠르고 정확하게 추정할 수 있게 한다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 장치 및 방법은, 캘리브레이션 코드를 추정하기 위한 측정 값들의 타당성(relevance)을 결정함으로써, 캘리브레이션 과정에서 발생한 오류를 조기에 검출할 수 있고, 잘못된 캘리브레이션 코드가 추정되는 것을 방지할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 위상 배열 안테나를 도시한다.
도 2a 및 2b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 장치의 제1 구성을 도시한다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 장치의 흐름도를 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 결정하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 후보 코드의 추정을 나타내기 위한 그래프를 도시한다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 후보 코드에 대한 오차를 결정하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 후보 코드들에 대한 오차를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 결과의 예시들을 도시한다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 테스트 신호의 세기의 타당성(relevance)을 확인하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 10a 및 10b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 결과의 다른 예시들을 도시한다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 후보 코드의 타당성을 확인하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 테스트 신호의 세기의 타당성과 추정된 후보 코드의 타당성간 관계를 나타내는 다이어그램을 도시한다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 측정된 기준 신호의 세기의 타당성을 결정하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 14는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 캘리브레이션 장치의 전체적인 동작들(overall operations)을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추가 후보 코드를 고려하여 캘리브레이션 코드를 결정하기 위한 흐름도이다.
도 16은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추가 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 17은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션의 결과로서 RF 체인들에 설정된 위상 코드들을 도시한다.
도 18은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션의 종류를 도시한다.
도 19a 및 19b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 온라인 캘리브레이션을 위한 통신 장치들간 신호 교환을 도시한다.
도 20은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 온라인 캘리브레이션을 위한 흐름도를 도시한다.
도 21은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 캘리브레이션 이후 특정 방향으로 빔을 형성하기 위한 흐름도를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
이하에서 설명되는 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어적인 접근 방법을 예시로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 다양한 실시 예들에서는 하드웨어와 소프트웨어를 모두 사용하는 기술을 포함하고 있으므로, 본 개시의 다양한 실시 예들이 소프트웨어 기반의 접근 방법을 제외하는 것은 아니다.
이하 본 개시는 무선 통신 시스템에서 위상 배열 안테나(phased array antenna)를 캘리브레이션(calibration)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 위상 배열 안테나의 각 RF(radio frequency) 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들(available phase codes) 중 일부 위상 코드들을 이용하여 각 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 빠르게 추정하고, 후보 코드에 대한 오차(error)를 고려하여 캘리브레이션 코드를 정확하게 추정하기 위한 기술을 설명한다.
이하 설명에서 사용되는 신호를 지칭하는 용어, 네트워크 객체(network entity)들을 지칭하는 용어, 장치의 구성 요소를 지칭하는 용어 등은 설명의 편의를 위해 예시된 것이다. 따라서, 본 개시가 후술되는 용어들에 한정되는 것은 아니며, 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어가 사용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 위상 배열 안테나 100을 도시한다. 도 1을 참고하면, 위상 배열 안테나 100은 복수의 RF 체인들 110-1 내지 110-N을 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, RF 체인 110-1의 구성들 및 구성들의 기능이 설명되나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 다른 RF 체인들(예: RF 체인 110-2 내지 110-N)의 구성들 또한 RF 체인 110-1의 구성들과 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다.
믹서(mixer) 110-1-1은 입력 신호의 중심 주파수를 변환하고, 변환된 중심 주파수를 가지는 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 믹서 110-1-1은 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 신호를 RF 신호로 변환하거나, RF 신호를 IF 신호로 변환할 수 있다. 여기에서, RF 신호의 주파수는 IF 신호의 주파수와 국부 발진기(local oscillator, LO) 신호의 주파수의 합으로 표현되고, 반대로 IF 신호의 주파수는 RF 신호의 주파수에서 LO 신호의 주파수를 뺀 결과로 표현될 수 있다. 이를 위해, 믹서 110-1-1은 LO와 연결될 수 있다.
위상 변환기(phase shifter) 110-1-3은 입력 신호의 위상을 변환하고, 변환된 위상을 가지는 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 위상 변환기 110-1-3은 입력 신호의 위상을 지연(lag)시키거나, 위상을 전진(advance)시킬 수 있다. 위상 변환기 110-1-3에는 복수의 위상 코드(phase code)들 중 하나의 위상 코드가 설정될 수 있다. 복수의 위상 코드들은 각각 0도 내지 360도 범위의 위상들 중 하나에 대응될 수 있고, 각각의 서로 다른 위상 코드들은 각각의 서로 다른 위상들에 대응될 수 있다. 예를 들어, 위상 변환기 110-1-3에 설정될 수 있는 가능한(available) 위상 코드들이 십진수로 0 내지 15(즉, 16개)일 경우, 위상 코드 n에 대응하는 위상은 2π/16×n일 수 있다. 상술한 위상 코드들의 수와 위상 코드 및 위상간 대응 방법은 예시적인 것이고, 다양한 변형이 가능하다. 위상 변환기 110-1-3에 특정 위상 코드가 설정된 경우, 위상 변환기 110-1-3은 위상 변환기 110-1-3에 입력된 신호의 위상을 설정된 위상 코드에 대응하는 위상으로 변경할 수 있고, 변경된 위상의 신호를 출력할 수 있다. 위상 코드는 위상 변환기 110-1-3에 대한 제어 신호에 의해 위상 변환기 110-1-3에 설정될 수 있고, 위상 변환기 110-1-3에 설정된 위상 코드는 위상 변환기 110-1-3에 대한 제어 신호에 의해 다른 위상 코드로 변경될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 코드는 위상 값(phase value), 또는 위상 변환기 코드(phase shifter code, PS code)로도 지칭될 수 있다. 또한, 위상 변환기(예: 위상 변환기 110-1-3)에 위상 코드를 설정하는 것은 위상 변환기를 포함하는 RF 체인(예: RF 체인 110-1)에 위상 코드를 설정하는 것으로 이해될 수 있다.
증폭기 110-1-5는 입력 신호를 증폭시킬 수 있다. 증폭기 110-1-5는 증폭된 신호를 방사 소자(radiator) 110-1-7에 제공할 수 있다. 방사 소자(radiator) 110-1-7은 입력된 전기적 신호를 전자기파로 변환하고, 전자기파를 자유 공간(free space)으로 방사할 수 있다.
신호 120-1은 믹서 110-1-1, 위상 변환기 110-1-3, 증폭기 110-1-5 및 방사 소자 110-1-7을 거쳐(through) RF 체인 110-1로부터 송신되거나, 방사 소자 110-1-7, 증폭기 110-1-5, 위상 변환기 110-1-3 및 믹서 110-1-1을 거쳐 RF 체인 110-1에 의해 수신될 수 있다. 유사하게, 신호 120-2는 RF 체인 110-2로부터 송신되거나, RF 체인 110-2에 의해 수신될 수 있고, 신호 120-N은 RF 체인 110-N으로부터 송신되거나, RF 체인 110-N에 의해 수신될 수 있다.
만약, 복수의 RF 체인들 110-1 내지 110-N이 동시에 송신 또는 수신하는 신호들 120-1 내지 120-N의 위상이 동일한 경우, 신호들 120-1 내지 120-N은 전체로써 평면파를 형성하고, 특정 방향으로 전파될 수 있다. 특정 방향으로 전파되는 신호들 120-1 내지 120-N은 특정 방향의 빔(예: 빔 130)을 형성(form)할 수 있다. 신호들 120-1 내지 120-N의 위상이 동일하도록 RF 체인들 110-1 내지 110-N에 위상 코드들이 설정된 경우, 빔의 방향을 특정 방향으로 변경하기 위해 RF 체인들 110-1 내지 110-N에 설정되어야 할 위상 코드들은 해당 방향에 기반하여 고유하게(uniquely) 결정될 수 있다. 따라서, 일단 신호들 120-1 내지 120-N의 위상이 동일하도록 RF 체인들 110-1 내지 110-N에 위상 코드들이 설정되면, 위상 배열 안테나 100을 포함하는 통신 장치는 원하는 빔 방향에 대응하는 위상 코드들을 RF 체인들 110-1 내지 110-N에 설정할 수 있고, 위상 배열 안테나 100을 통해 원하는 방향의 빔을 형성하거나, 빔을 조향할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 배열 안테나의 캘리브레이션은 위상 배열 안테나에 포함된 RF 체인들(예: RF 체인들 110-1 내지 110-N)에 동일한 위상의 신호들이 입력될 때, RF 체인들을 통과한 신호들이 모두 동일한 위상을 가지도록, RF 체인들에 위상 코드들을 설정하는 것을 의미한다. 캘리브레이션은 각각의 RF 체인들 110-1 내지 110-N에 대해 수행될 수 있다. 예를 들어, RF 체인 110-1에 캘리브레이션이 수행되는 경우, 신호 120-1의 위상이 기준 RF 체인과 관련된 신호의 위상과 동일해지도록 RF 체인 110-1에 위상 코드가 설정될 수 있다. 여기에서, 기준 RF 체인은 적어도 하나의 다른 RF 체인의 캘리브레이션을 위해 위상 코드를 유지하는 RF 체인을 의미한다. 기준 RF 체인은 복수의 RF 체인들 110-1 내지 110-N 중 하나가 될 수 있다. 예를 들어, 기준 RF 체인이 110-1인 경우, 나머지 RF 체인들 110-2 내지 110-N에 대해 캘리브레이션이 수행될 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션이 수행되어야 할 나머지 RF 체인들 110-2 내지 110-N은 '캘리브레이션 대상(target) RF 체인', 또는 간단히 '대상 RF 체인'으로 지칭될 수 있다.
어떤 RF 체인에 대해 캘리브레이션이 수행된 경우, 그 RF 체인은 다른 RF 체인의 캘리브레이션을 위해 기준 RF 체인으로서 기능할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 RF 체인들을 캘리브레이션 하는 동안 기준 RF 체인은 변경될 수 있다. 예를 들어, RF 체인 110-2의 캘리브레이션을 위해 RF 체인 110-1이 기준 RF 체인으로 사용된 경우, RF 체인 110-3의 캘리브레이션을 위해 RF 체인 110-2가 기준 RF 체인으로 사용될 수 있다.
위상 배열 안테나 100에 포함된 각각의 복수의 RF 체인들 110-1 내지 110-N에 대한 캘리브레이션은 캘리브레이션 장치에 의해 수행될 수 있다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 위상 배열 안테나 100에 포함된 각각의 복수의 RF 체인들 110-1 내지 110-N을 캘리브레이션 할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 배열 안테나 100에 포함된 각각의 복수의 RF 체인들 110-1 내지 110-N을 캘리브레이션 하는 것은 위상 배열 안테나 100을 캘리브레이션 하는 것으로 이해될 수 있으며, 캘리브레이션이 수행될 위상 배열 안테나는 '대상 위상 배열 안테나'로 지칭될 수 있다.
위상 배열 안테나 100을 캘리브레이션하기 위한 캘리브레이션 장치의 구성은 도 2a 및 도 2b에서 보다 상세히 설명된다.
도 2a는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 장치 200의 제1 구성을 도시한다. 이하 사용되는 '~부', '~기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2a를 참고하면, 캘리브레이션 장치 200은 위상 배열 안테나 100을 캘리브레이션하기 위한 계측기(measuring instrument)일 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션 장치 200은 제어부 210, 송수신기 220 및 기준안테나 230을 포함할 수 있다. 도 2a에서, 설명의 편의를 위해 캘리브레이션 장치 200은 위상 배열 안테나 100을 캘리브레이션 하는 것으로 가정하나, 이는 예시적인 것이고, 캘리브레이션 장치 200은 임의의(any) 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다.
제어부 210은 캘리브레이션 장치 200의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 210은 송수신기 220이 캘리브레이션 신호를 생성하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부 210은 송수신기 220이 기준 안테나 230을 통해 신호를 송신하거나, 수신하도록 제어할 수 있다. 제어부 210은 상술한 제어 동작을 수행하기 위해, 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제어부 210은 각각의 RF 체인들에 위상 코드를 설정할 수 있고, 설정된 위상 코드를 변경할 수 있다. 이를 위해, 제어부 210은 위상 코드를 설정하거나 변경하기 위한 제어 신호를 각각의 RF 체인들로 송신할 수 있다. 나아가, 제어부 210은 각각의 RF 체인들의 온/오프(on/off) 상태를 제어할 수 있다. 다시 말해서, 제어부 210은 각각의 RF 체인들을 온하거나, 오프할 수 있다. 이를 위해, 제어부 210은 각각의 RF 체인들의 공급 전압(supply voltage)을 차단하거나, 유지할 수 있다. 또한, 제어부 210은 각각의 RF 체인들에 온/오프 상태를 제어하기 위한 제어 신호(예: 인에이블(enable) 신호)를 송신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제어부 210은 위상 배열 안테나 100와 관련된 신호의 세기(strength)를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제어부 210은 위상 배열 안테나 100에서 각각의 RF 체인으로부터 송신되는 신호의 세기를 측정할 수 있고, 둘 이상의 RF 체인들로부터 송신되는 신호들의 조합 신호(combined signal)의 세기를 측정할 수 있다. 여기에서, 조합 신호는 신호들의 벡터 합으로 표현될 수 있다. 다른 예로, 제어부 210은 위상 배열 안테나 100에서 각각의 RF 체인에 의해 수신되는 신호의 세기를 측정할 수 있고, 둘 이상의 RF 체인들에 의해 수신되는 신호들의 조합 신호의 세기를 측정할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 신호 y의 세기는 신호 y의 크기(|y|)를 지칭하거나, 신호 y의 전력(y2)을 지칭할 수 있다. 다시 말해서, 신호의 세기는 신호의 크기 및 신호의 전력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 어떤 요소(element)(예: RF 체인, 위상 배열 안테나, 통신 장치)와 관련된 신호는 그 요소로부터 송신되는 신호나, 수신되는 신호를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 기준 RF 체인과 관련된 신호는 기준 RF 체인으로부터 송신되는 신호나, 기준 RF 체인에 의해 수신되는 신호를 의미한다. 대상 RF 체인과 관련된 신호는 대상 RF 체인으로부터 송신되는 신호나, 대상 RF 체인에 의해 수신되는 신호를 의미한다. 다양한 실시 예들에 따라, 기준 RF 체인과 관련된 신호는 '기준 신호'로, 대상 RF 체인과 관련된 신호는 '테스트(test) 신호'로 지칭될 수 있다.
송수신기 220은 기준 안테나 230을 통해 신호를 송신하거나, 수신할 수 있다. 예를 들어, 송수신기 220은 위상 배열 안테나 100을 캘리브레이션하기 위한 캘리브레이션 신호를 생성할 수 있다. 송수신기 220은 생성된 캘리브레이션 신호를 위상 배열 안테나 100에 제공하여, 위상 배열 안테나 100에서 온 상태의 RF 체인들로부터 신호가 송신되도록 할 수 있다. 송수신기 220은 기준 안테나 230을 통해 위상 배열 안테나 100으로부터 송신된 신호를 수신할 수 있고, 수신된 신호에 관한 정보를 제어부 210에 제공할 수 있다. 다른 예로, 송수신기 220은 캘리브레이션 신호를 기준 안테나 230을 통해 송신할 수 있다. 송수신기 220은 기준 안테나 230으로부터 송신된 신호를 위상 배열 안테나 100이 수신할 수 있게 하고, 위산 배열 안테나 100에 의해 수신된 신호에 관한 정보를 제어부 210에 제공할 수 있다. 예를 들어, 송수신기 220은 신호를 생성, 송신 및/또는 수신하기 위해, 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC(digital to analog converter), ADC(analog to digital converter) 등을 포함할 수 있다.
도 2b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 장치 200의 제2 구성을 도시한다. 이하 사용되는 '~부', '~기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 2b를 참고하면, 캘리브레이션 장치 200은 위상 배열 안테나 100을 포함하는 통신 장치일 수 있다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치 200은 캘리브레이션 장치 200에 포함된 위상 배열 안테나 100을 스스로 캘리브레이션(self-calibration)할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치는 기지국 또는 단말일 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 기지국은 기지국(base station) 외에 '액세스 포인트(access point, AP)', '이노드비(eNodeB, eNB)', '5G 노드(5th generation node)', '무선 포인트(wireless point)', '송수신 포인트(transmission/reception point, TRP)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 단말은 단말(terminal) 외 '사용자 장비(user equipment, UE)', '이동국(mobile station)', '가입자국(subscriber station)', '원격 단말(remote terminal)', '무선 단말(wireless terminal)', 'CPE(customer premises equipment)', 또는 '사용자 장치(user device)' 또는 이와 동등한 기술적 의미를 가지는 다른 용어로 지칭될 수 있다. 캘리브레이션 장치 200이 위상 배열 안테나 100을 포함하는 통신 장치인 경우, 캘리브레이션 장치 200은 통신부 250, 저장부 260 및 제어부 270을 포함할 수 있다.
통신부 250은 무선 채널을 통해 신호를 송수신하기 위한 기능들을 수행한다. 예를 들어, 통신부 250은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 예를 들어, 데이터 송신 시, 통신부 250은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 또한, 데이터 수신 시, 통신부 250은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 통신부 250은 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 상향변환한 후 안테나를 통해 송신하고, 안테나를 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 통신부 250은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서, 오실레이터, DAC, ADC 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신부 250은 다수의 송수신 경로(path)들을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부 250은 다수의 안테나 요소들로 구성된 적어도 하나의 안테나 어레이(예: 위상 배열 안테나 100)를 포함할 수 있다. 다시 말해서, 통신부 250은 복수의 RF 체인들을 포함할 수 있고, 위상 배열 안테나 100 및/또는 복수의 RF 체인들에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다. 하드웨어의 측면에서, 통신부 250은 디지털 회로 및 아날로그 회로(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))로 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 회로 및 아날로그 회로는 하나의 패키지로 구현될 수 있다.
통신부 250은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이에 따라, 통신부 250의 전부 또는 일부는 '송신부', '수신부' 또는 '송수신부'로 지칭될 수 있다. 또한, 이하 설명에서 무선 채널을 통해 수행되는 송신 및 수신은 통신부 250에 의해 상술한 바와 같은 처리가 수행되는 것을 포함하는 의미로 사용된다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 통신부 250은 송수신기 220과 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 통신부 250은 캘리브레이션 신호를 위상 배열 안테나 100에 제공하고, 위상 배열 안테나 100에 의해 처리된 캘리브레이션 신호를 피드백 루프(feedback loop) 280을 통해 검출할 수 있다. 다른 예로, 통신부 250은 피드백 루프 280을 통해 캘리브레이션 신호를 위상 배열 안테나 100으로 제공하고, 위상 배열 안테나 100에 의해 처리된 신호를 검출할 수 있다. 통신부 250은 검출된 신호에 관한 정부를 제어부 270에 제공할 수 있다.
저장부 260은 캘리브레이션 장치의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 저장부 260은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 저장부 260은 제어부 270의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다.
제어부 270은 캘리브레이션 장치의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어부 270은 통신부 250을 통해 신호를 송신 및 수신한다. 또한, 제어부 270은 저장부 260에 데이터를 기록하고, 읽는다. 그리고, 제어부 270은 통신 규격에서 요구하는 프로토콜 스택의 기능들을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제어부 270은 적어도 하나의 프로세서 또는 마이크로(micro) 프로세서를 포함하거나, 또는, 프로세서의 일부일 수 있다. 또한, 통신부 250의 일부 및 제어부 270은 CP(communication processor)라 지칭될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 제어부 270은 제어부 210과 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부 270은 통신부 250이 캘리브레이션 신호를 생성하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부 270은 통신부 250이 위상 배열 안테나 100으로 캘리브레이션 신호를 제공하거나, 위상 배열 안테나 100을 통해 캘리브레이션 신호를 검출하도록 제어할 수 있다. 다른 예로, 제어부 270은 통신부 250이 피드백 루프 280을 통해 캘리브레이션 신호를 위상 배열 안테나 100으로 제공하거나, 피드백 루프 280을 통해 위상 배열 안테나 100에 의해 처리된 캘리브레이션 신호를 검출하도록 제어할 수 있다.
도시되지 아니하였으나, 캘리브레이션 장치 200이 기지국인 경우, 캘리브레이션 장치 200은 백홀 통신부를 더 포함할 수 있다. 백홀 통신부는 네트워크 내 다른 노드들과 통신을 수행하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 즉, 백홀 통신부는 기지국에서 다른 노드, 예를 들어, 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어망 등으로 송신되는 비트열을 물리적 신호로 변환하고, 다른 노드로부터 수신되는 물리적 신호를 비트열로 변환할 수 있다.
다른 예로, 캘리브레이션 장치 200이 기지국이더라도, 캘리브레이션 장치 200은 백홀 통신부를 포함하지 아니할 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션 장치 200은 통신부 250을 이용하여 일종의 무선 채널인 무선 백홀(wireless backhaul)을 통해 네트워크 내 다른 노드들(예: 다른 접속 노드, 다른 기지국, 상위 노드, 코어 망)과 통신을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제어부 210 및/또는 제어부 270은 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들 중 일부 위상 코드들을 이용하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드들을 추정하고, 후보 코드들에 대한 오차를 고려하여 후보 코드들 중 최적의 캘리브레이션 코드를 결정하고, 캘리브레이션 코드를 대상 RF 체인에 설정하여 대상 RF 체인을 캘리브레이션 할 수 있다. 예를 들어, 제어부 210 및/또는 제어부 270은 캘리브레이션 장치가 후술하는 다양한 실시 예들에 따른 동작들을 수행하도록 제어할 수 있다.
캘리브레이션 장치는 위상 배열 안테나의 RF 체인들 중 하나를 기준 RF 체인으로 선택하고, 다른 하나를 캘리브레이션을 위한 대상 RF 체인으로 선택할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 선택된 대상 RF 체인에 대한 캘리브레이션을 완료한 후, 나머지 RF 체인들에 대해 하나씩(one by one) 순차적으로 캘리브레이션 할 수 있다. 대상 RF 체인에 대한 캘리브레이션은 대상 RF 체인과 기준 RF 체인에 동일한 위상의 신호들이 입력될 때 대상 RF 체인 및 기준 RF 체인을 통과한 신호들이 모두 동일한 위상을 가지도록 대상 RF 체인에 위상 코드를 설정하는 것을 의미한다. 특정 위상 코드가 설정된 대상 RF 체인과 관련된 신호(이하, '특정 위상 코드에 대한 테스트 신호'로 지칭된다)의 위상과 기준 신호의 위상(이하, '기준 위상'으로 지칭된다)이 동일할 경우, 테스트 신호와 기준 신호의 조합 신호의 세기는 최대화(maximized) 될 수 있다. 다른 예로, 특정 위상 코드에 대한 테스트 신호의 위상과 기준 위상간 차이가 180°일 경우, 테스트 신호와 기준 신호의 조합 신호의 세기는 최소화(minimized) 될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 테스트 신호의 위상이 기준 위상과 동일해지기 위해 대상 RF 체인에 설정되어야 할 위상 코드는 '캘리브레이션 코드' 또는 '최적 위상 코드'로 지칭될 수 있다. 또한, '테스트 신호와 기준 신호의 조합 신호'는 테스트 신호와 기준 신호의 벡터 합 및/또는 조합을 의미하며, 이하 본 개시에서 간략히 '조합 신호'로 지칭될 수 있다. 나아가, 기준 신호와 특정 위상 코드에 대한 테스트 신호의 조합 신호는 간략히 '특정 위상 코드에 대한 조합 신호'로 지칭될 수 있다.
캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인을 캘리브레이션하기 위해, 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정하여야 한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들 모두에 기반하여, 조합 신호의 세기가 최대화되는 위상 코드(즉, 캘리브레이션 코드)를 결정할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들은 대상 RF 체인의 가능한 위상 코드들로 지칭될 수 있다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들 모두에 기반하여, 조합 신호의 세기가 최소화되는 위상 코드를 결정하고, 결정된 위상 코드에 대해 180°의 코드 차를 갖는 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있다.
상술한 캘리브레이션 방법들은 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들을 모두 고려하므로, 대상 RF 체인을 캘리브레이션 하기 위한 시간(이하, '캘리브레이션 시간(calibration time)'으로 지칭된다)이 많이 소요될 수 있다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시 예들은 캘리브레이션 시간을 줄이기 위해, 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들 중 일부 위상 코드들을 이용하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드들을 추정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 본 개시의 다양한 실시 예들에서, '후보 코드'는 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들 중 일부 위상 코드들을 이용하여 캘리브레이션 코드로 추정된 위상 코드를 의미한다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 장치는 도 4에 예시된 것과 같이 위상 코드들의 쌍을 이용하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정할 수 있다.
캘리브레이션 장치가 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 가능한 위상 코드들 중 일부 위상 코드들을 이용하여 캘리브레이션 코드를 추정하는 경우, 추정된 캘리브레이션 코드에 대한 신뢰성(reliability) 또는 타당성(relevance)이 문제될 수 있다. 예를 들어, 대상 RF 체인에 특정 위상 코드를 설정하여 조합 신호의 세기를 측정하는 상황에서 측정 오차가 발생할 경우, 잘못된 조합 신호의 세기가 추정될 수 있고, 조합 신호의 세기에 기반하여 추정되는 후보 코드 또한 잘못된 코드(fail code)일 수 있다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시 예들은 추정된 캘리브레이션 코드에 대한 신뢰성 또는 타당성을 높이기 위해, 캘리브레이션 코드에 대한 복수의 후보 코드들을 추정하고, 각 후보 코드에 대한 오차를 고려하여 가장 작은 오차를 가지는 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정하는 장치 및 방법을 제공한다. 더하여, 본 개시의 다양한 실시 예들은 측정 값 및/또는 측정 값에 기반하는 추정 값의 타당성(예: 기준 신호의 세기의 타당성, 테스트 신호의 세기의 타당성, 후보 코드들간 코드 차의 타당성)을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
캘리브레이션 장치는 외부의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다(예: 공장 캘리브레이션(factory calibration)). 뿐만 아니라, 캘리브레이션 장치가 기지국 및/또는 단말과 같은 통신 장치일 경우, 캘리브레이션 장치는 위상 배열 안테나를 내부에 포함할 수 있고, 내부에 포함된 위상 배열 안테나를 스스로 캘리브레이션 할 수 있다(예: 자가 캘리브레이션(self-calibration)). 나아가, 캘리브레이션 장치가 통신 장치인 경우 캘리브레이션 장치는 그 내부에 포함된 위상 배열 안테나의 캘리브레이션을 위해 조합 신호 또는 단일 RF 체인과 관련된 개별 신호를 다른 통신 장치로 송신하고, 다른 통신 장치에 의해 측정된 신호에 관한 정보를 다른 통신 장치로부터 수신하고, 수신된 정보에 기반하여 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다(예: 온라인 캘리브레이션(online calibration). 본 개시의 다양한 실시 예들은 각각의 공장 캘리브레이션, 자가 캘리브레이션 및 온라인 캘리브레이션을 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.
이하 도 3에서, 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정하고, 후보 코드에 대한 오차를 고려하여 캘리브레이션 코드를 결정하기 위한 캘리브레이션 장치의 동작 방법이 설명된다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 장치의 흐름도를 도시한다. 도 3은 캘리브레이션 장치 200의 동작 방법을 예시한다.
도 3을 참고하면, 301 단계에서, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 위상 코드들을 설정하여, 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 적어도 하나의 후보 코드를 추정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 각각의 위상 코드들의 쌍을 설정하고, 위상 코드들의 쌍을 이용하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정할 수 있다. 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정하기 위한 구체적인 방법은 하기의 도 4 및 도 5a, 5b를 통해 보다 상세히 설명된다.
303 단계에서, 캘리브레이션 장치는 기준 위상이 적어도 하나의 후보 코드에 대응하는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 제1 조합 신호의 세기와, 위상 코드들에 대해 측정된 제2 조합 신호의 세기간 오차를 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 추정된 후보 코드에 대한 오차를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 기준 위상이 추정된 후보 코드에 대응한다고 가정하였을 때(즉, 실제로 기준 위상이 추정된 후보 코드에 대응하는지는 알 수 없다), 각각의 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 이론적으로(theoretically) 추정할 수 있다. 또한, 캘리브레이션 장치는 각각의 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 실제로 측정하여, 측정된 조합 신호의 세기를 획득할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 각각의 위상 코드들에 대해 이론적으로 추정된 조합 신호의 세기와, 실제로 측정된 조합 신호의 세기간 오차를 결정할 수 있다.
305 단계에서, 캘리브레이션 장치는 오차에 기반하여 캘리브레이션 코드를 결정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 복수의 후보 코드들에 대한 오차들을 결정할 수 있고, 복수의 후보 코드들 중에서 가장 작은 오차를 가지는 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정할 수 있다. 후보 코드에 대한 오차를 결정하고, 오차에 기반하여 캘리브레이션 코드를 결정하는 구체적인 방법은 하기의 도 6 및 도 7a, 7b를 통해 보다 상세히 설명된다.
307 단계에서, 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션 코드를 대상 RF 체인에 설정하여, 대상 RF 체인을 캘리브레이션 한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션 코드를 대상 RF 체인에 설정하여, 테스트 신호의 위상이 기준 위상과 동일해지도록 할 수 있다. 도시되지 아니하였으나, 307 단계 이후 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션이 수행되지 아니한 다른 RF 체인을 선택하고, 선택된 RF 체인을 캘리브레이션 할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 결정하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 4는 캘리브레이션 장치 200의 동작 방법을 예시한다. 도 4에서, 제1 위상 코드 및 제2 위상 코드는 대상 RF 체인에 설정될 수 있는 위상 코드들이고, 제1 위상 코드 및 제2 위상 코드에 기반하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드가 추정된다.
도 4를 참고하면, 401 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여, 제1 위상 코드에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차를 결정한다. 제1 위상 코드에 대응하는 위상은 기준 위상보다 선행(lead)하거나, 지연(lag)될 수 있다.
403 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제2 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여, 위상 차의 위상 상태를 결정한다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 차의 위상 상태는 위상 차가 기반하는 위상들 중 어느 위상이 선행하고, 어느 위상이 지연되는지를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드에 대응하는 위상이 기준 위상보다 선행하는지, 지연되는지를 결정할 수 있다.
405 단계에서, 캘리브레이션 장치는 위상 차 및 위상 차의 위상 상태에 기반하여, 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정한다. 예를 들어, 제1 위상 코드에 대응하는 위상이 기준 위상보다 선행하는 경우, 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드에 대응하는 위상이 위상 차만큼 지연되게 하는 위상 코드를 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드로 추정할 수 있다. 다른 예로, 제1 위상 코드에 대응하는 위상이 기준 위상보다 지연되는 경우, 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드에 대응하는 위상이 위상 차만큼 선행되게 하는 위상 코드를 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드로 추정할 수 있다.
상술한 것과 같이, 캘리브레이션 장치는 위상 코드들의 쌍(예: 제1 위상 코드, 제2 위상 코드)에 기반하여 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 위상 코드들의 다른 쌍에 기반하여 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드를 추정할 수 있으며, 이 경우 서로 다른 위상 코드들의 쌍에 기반하여 결정된 각각의 후보 코드들은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 후보 코드의 추정을 나타내기 위한 그래프를 도시한다. 도 5a 및 도 5b의 그래프 510 및 그래프 520에서, 가로축은 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드에 대응하는 위상을, 세로축은 조합 신호의 세기를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참고하면, 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 제1 후보 코드 521 및 제2 후보 코드 523을 추정하기 위해, 제1 위상 코드 511, 제2 위상 코드 513 및 제3 위상 코드 515가 고려될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제1 위상 코드 511 및 제2 위상 코드 513간 코드 차는 90°의 위상 차에 대응하고, 제2 위상 코드 513 및 제3 위상 코드 515간 코드 차는 90°의 위상 차에 대응함이 가정된다. 그러나, 이는 예시적인 것이고, 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 추정하기 위해 대상 RF 체인에 설정될 것으로 요구되는 위상 코드들의 코드 차는 90° 이외의 위상 차에 대응할 수 있다.
먼저, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 제1 위상 코드 511을 설정하여, 제1 위상 코드 511에 대한 조합 신호의 세기 y1을 측정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드 511에 대한 조합 신호의 세기 y1에 기반하여, 하기의 <수학식 1>과 같이 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차를 결정할 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00001
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00002
은 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차, y1은 제1 위상 코드 511에 대한 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00003
은 기준 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00004
는 테스트 신호의 세기를 의미한다.
다음으로, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 제2 위상 코드 513을 설정하여, 제2 위상 코드 513에 대한 조합 신호의 세기 y2를 측정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 제2 위상 코드 513에 대한 조합 신호의 세기 y2에 기반하여, 하기의 <수학식 2>와 같이 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차의 위상 상태를 결정하기 위한 기준 값을 결정할 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00005
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00006
은 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차, y2는 제2 위상 코드 513에 대한 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00007
은 기준 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00008
는 테스트 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00009
는 위상 차
Figure 112018073654839-pat00010
의 위상 상태를 결정하기 위한 기준 값을 의미한다. 만약,
Figure 112018073654839-pat00011
>0인 경우, 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상은 기준 위상보다 지연된다.
Figure 112018073654839-pat00012
<0인 경우, 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상은 기준 위상보다 선행한다.
캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차와, 위상 차의 위상 상태에 기반하여, 하기의 <수학식 3>과 같이 제1 후보 코드 521에 대응하는 위상을 결정할 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00013
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00014
은 제1 후보 코드 521에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00015
는 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00016
은 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차를 의미한다. <수학식 3>에서, 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상이 기준 위상보다 지연될 경우, '+' 부호가 적용된다. 반면, 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상이 기준 위상보다 선행할 경우, '-'부호가 적용된다. 제1 후보 코드 521은 위상
Figure 112018073654839-pat00017
과 제1 후보 코드 521간 대응 관계를 이용하여 결정될 수 있다.
더하여, 캘리브레이션 장치는 제2 위상 코드 513에 대한 조합 신호의 세기 y2에 기반하여, 하기의 <수학식 4>와 같이 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차를 결정할 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00018
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00019
는 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차, y2는 제2 위상 코드 513에 대한 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00020
은 기준 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00021
는 테스트 신호의 세기를 의미한다. 본 예시에서,
Figure 112018073654839-pat00022
=
Figure 112018073654839-pat00023
+90°의 관계가 성립한다.
다음으로, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 제3 위상 코드 515를 설정하여, 제3 위상 코드 515에 대한 조합 신호의 세기 y3을 측정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 제3 위상 코드 515에 대한 조합 신호의 세기 y3에 기반하여, 하기의 <수학식 5>와 같이 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차의 위상 상태를 결정하기 위한 기준 값을 결정할 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00024
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00025
는 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차, y3은 제3 위상 코드 515에 대한 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00026
은 기준 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00027
는 테스트 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00028
는 위상 차
Figure 112018073654839-pat00029
의 위상 상태를 결정하기 위한 기준 값을 의미한다. 만약,
Figure 112018073654839-pat00030
>0인 경우, 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상은 기준 위상보다 지연된다.
Figure 112018073654839-pat00031
<0인 경우, 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상은 기준 위상보다 선행한다.
캘리브레이션 장치는 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차와, 위상 차의 위상 상태에 기반하여, 하기의 <수학식 6>과 같이 제2 후보 코드 523에 대응하는 위상을 결정할 수 있다;
Figure 112018073654839-pat00032
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00033
는 제2 후보 코드 523에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00034
은 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00035
는 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차,
Figure 112018073654839-pat00036
는 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상을 의미한다. <수학식 6>에서, 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상이 기준 위상보다 지연될 경우, '+'부호가 적용된다. 반면, 제2 위상 코드 513에 대응하는 위상이 기준 위상보다 선행할 경우, '-'부호가 적용된다. 제2 후보 코드 523은 위상
Figure 112018073654839-pat00037
와 제2 후보 코드 523간 대응 관계를 이용하여 결정될 수 있다.
상술한 예시들에서, 두 개의 후보 코드들(예: 제1 후보 코드 521, 제2 후보 코드 523)을 추정하기 위해 세 개의 위상 코드들(예: 제1 위상 코드 511, 제2 위상 코드 513, 제3 위상 코드 515)가 사용되었으나, 이는 예시적인 것이고, 세 개보다 많은 위상 코드들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 각 후보 코드가 추정되기 위해 대상 RF 체인에 두 개의 위상 코드들을 설정하여 두 개의 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기의 측정이 요구되므로, 두 개의 후보 코드들을 추정하기 위해 네 개의 위상 코드들이 사용될 수 있다. 또한, 상술한 예시들에서 두 개의 후보 코드들이 추정되었으나, 두 개보다 많은 후보 코드들이 추정될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 후보 코드에 대한 오차를 결정하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 6은 캘리브레이션 장치 200의 동작 방법을 예시한다. 도 6에서, 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드들에 기반하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드가 추정되었음이 가정된다.
도 6을 참고하면, 601 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기간 제1 오차를 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 추정된 제1 후보 코드에 대한 오차를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 기준 위상이 제1 후보 코드에 대응한다고 가정하였을 때(즉, 실제로 기준 위상이 제1 후보 코드에 대응하는지는 알 수 없다), 각각의 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 이론적으로 추정할 수 있다. 또한, 캘리브레이션 장치는 각각의 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 측정하여, 측정된 조합 신호의 세기를 획득할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 각각의 위상 코드들에 대해 이론적으로 추정된 조합 신호의 세기와, 실제로 측정된 조합 신호의 세기간 제1 오차를 결정할 수 있다.
603 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제2 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기간 제2 오차를 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 추정된 제2 후보 코드에 대한 오차를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 제1 오차를 결정하는 방법과 유사한 방법을 이용하여 제2 오차를 결정할 수 있다.
605 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 오차가 제2 오차보다 작은지 여부를 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대한 제1 오차와, 제2 후보 코드에 대한 제2 오차를 비교할 수 있다.
제1 오차가 제2 오차보다 작은 경우, 607 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대한 제1 오차가 제2 후보 코드에 대한 제2 오차보다 작은 경우, 제1 후보 코드에 대응하는 위상이 제2 후보 코드에 대응하는 위상보다 기준 위상에 더 가깝다고 결정하고, 제1 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정할 수 있다.
제1 오차가 제2 오차보다 큰 경우, 609 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제2 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 제2 후보 코드에 대한 제2 오차가 제1 후보 코드에 대한 제1 오차보다 작은 경우, 제2 후보 코드에 대응하는 위상이 제1 후보 코드에 대응하는 위상보다 기준 위상에 더 가깝다고 결정하고, 제2 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정할 수 있다.
도시되지 아니하였으나, 캘리브레이션 장치는 결정된 캘리브레이션 코드를 대상 RF 체인에 적용하여, 대상 RF 체인에 대한 캘리브레이션을 완료할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 후보 코드들에 대한 오차를 나타내는 그래프를 도시한다. 도 7a 및 도 7b의 그래프 710 및 그래프 720에서, 가로축은 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드에 대응하는 위상을, 세로축은 조합 신호의 세기를 나타낸다. 도 7a 및 7b에서, 대상 RF 체인에 설정된 제1 위상 코드 511 및 제2 위상 코드 513에 기반하여 제1 후보 코드 521이 추정되고, 대상 RF 체인에 설정된 제2 위상 코드 513 및 제3 위상 코드 515에 기반하여 제2 후보 코드 523이 추정되었음이 가정된다.
도 7a를 참고하면, 그래프 710에서, 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수와, 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기의 함수가 도시된다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수는, 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 대상 RF 체인의 가능한 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기의 함수를 의미한다. 다시 말해서, 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수는, 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다고 가정하였을 때(즉, 실제로 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응하는지는 알 수 없다), 대상 RF 체인의 가능한 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기의 함수를 의미한다. 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기의 함수 또한 유사한 방법(similar way)으로 정의될 수 있다.
보다 상세하게, 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수는 하기의 <수학식 7>과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00038
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00039
는 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수,
Figure 112018073654839-pat00040
은 제1 후보 코드 521에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00041
는 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00042
은 기준 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00043
는 테스트 신호의 세기를 의미한다.
Figure 112018073654839-pat00044
는 0°부터 360°의 범위 이내에서 존재한다.
유사하게, 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기의 함수는 하기의 <수학식 8>과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00045
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00046
는 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기의 함수,
Figure 112018073654839-pat00047
는 제2 후보 코드 523에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00048
는 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00049
은 기준 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00050
는 테스트 신호의 세기를 의미한다.
Figure 112018073654839-pat00051
는 0°부터 360°의 범위 이내에서 존재한다.
도 7b를 참고하면, 그래프 720에서, 제1 후보 코드 521에 대한 오차와, 제2 후보 코드 523에 대한 오차가 도시된다. 제1 후보 코드 521에 대한 오차는, 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기간 오차일 수 있다. 예를 들어, 제1 위상 코드 511에 대해 측정된 조합 신호의 세기는 y1이고, 제2 위상 코드 513에 대해 측정된 조합 신호의 세기는 y2이고, 제3 위상 코드 515에 대해 측정된 조합 신호의 세기는 y3일 수 있다. 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기는, 위상 코드들에서 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수의 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 위상 코드 511에서 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수의 값은
Figure 112018073654839-pat00052
이고, 제2 위상 코드 513에서 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수의 값은
Figure 112018073654839-pat00053
이고, 제3 위상 코드 515에서 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수의 값은
Figure 112018073654839-pat00054
로 표현될 수 있다. 여기에서,
Figure 112018073654839-pat00055
는 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수,
Figure 112018073654839-pat00056
은 제1 후보 코드 521에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00057
는 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상을 의미한다.
유사하게, 제2 후보 코드 523에 대한 오차는, 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기간 오차일 수 있다. 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기는, 위상 코드들에서 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기 함수의 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 위상 코드 511에서 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기의 함수의 값은
Figure 112018073654839-pat00058
이고, 제2 위상 코드 513에서 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기의 함수의 값은
Figure 112018073654839-pat00059
이고, 제3 위상 코드 515에서 제2 후보 코드 523에 대한 조합 신호 세기의 함수의 값은
Figure 112018073654839-pat00060
로 표현될 수 있다. 여기에서,
Figure 112018073654839-pat00061
는 제1 후보 코드 521에 대한 조합 신호 세기의 함수,
Figure 112018073654839-pat00062
는 제2 후보 코드 523,
Figure 112018073654839-pat00063
는 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상을 의미한다.
상술한 결과를 바탕으로, 제1 후보 코드 521에 대한 오차는 하기의 <수학식 9>와 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00064
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00065
은 제1 후보 코드 521에 대한 오차,
Figure 112018073654839-pat00066
은 위상 코드들에 대해 측정된 신호 세기 벡터(이하, '측정된 신호 세기 벡터'로 지칭된다),
Figure 112018073654839-pat00067
은 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터(이하, '제1 후보 코드 521과 관련된 신호 세기 벡터'로 지칭된다)를 의미한다.
제2 후보 코드 523에 대한 오차는 하기의 <수학식 10>과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00068
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00069
는 제2 후보 코드 523에 대한 오차,
Figure 112018073654839-pat00070
은 위상 코드들에 대해 측정된 신호 세기 벡터,
Figure 112018073654839-pat00071
은 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터(이하, '제2 후보 코드 523과 관련된 신호 세기 벡터'로 지칭된다)를 의미한다.
위상 코드들에 대해 측정된 신호 세기 벡터
Figure 112018073654839-pat00072
는 하기의 <수학식 11>과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00073
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00074
은 위상 코드들에 대해 측정된 신호 세기 벡터, y1은 제1 위상 코드 511에 대해 측정된 조합 신호의 세기, y2는 제2 위상 코드 513에 대해 측정된 조합 신호의 세기, y3은 제3 위상 코드 515에 대해 측정된 조합 신호의 세기를 의미한다.
제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터
Figure 112018073654839-pat00075
은 하기의 <수학식 12>와 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00076
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00077
은 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터,
Figure 112018073654839-pat00078
은 제1 후보 코드 521에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00079
는 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00080
는 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 제1 위상 코드 511에 대해 추정된 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00081
는 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 제2 위상 코드 513에 대해 추정된 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00082
은 제1 후보 코드 521이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 제3 위상 코드 515에 대해 추정된 조합 신호의 세기를 의미한다.
유사하게, 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터
Figure 112018073654839-pat00083
은 하기의 <수학식 13>와 같이 표현될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00084
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00085
은 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터,
Figure 112018073654839-pat00086
는 제2 후보 코드 523,
Figure 112018073654839-pat00087
는 제1 위상 코드 511에 대응하는 위상,
Figure 112018073654839-pat00088
는 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 제1 위상 코드 511에 대해 추정된 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00089
는 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 제2 위상 코드 513에 대해 추정된 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00090
은 제2 후보 코드 523이 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 제3 위상 코드 515에 대해 추정된 조합 신호의 세기를 의미한다.
상술한 예시들에서, 오차는 LSE(least square error)로 표현되었으나, 이는 예시적인 것이고, 오차는 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기간 차이를 모두 더한 값으로 표현될 수도 있다. 다른 예로, 오차는 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기간 상관 계수(correlation coefficient)에 기반하여 결정될 수 있다. 캘리브레이션 장치는 각 후보 코드에 대해 상관 계수를 결정하고, 더 높은 상관 계수의 후보 코드가 더 낮은 오차를 가지는 것으로 결정할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 캘리브레이션 장치는 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여, 테스트 신호의 세기를 추정할 수 있다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 테스트 신호의 세기를 직접 측정하지 아니하고, 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 테스트 신호의 세기를 추정할 수 있다. 신호 세기의 측정이 잘못될 경우 테스트 신호의 세기가 적절히 추정될 수 없으므로, 캘리브레이션 장치는 추정된 테스트 신호의 세기의 타당성에 기반하여 역으로 신호 세기의 측정이 잘못되었는지 여부를 결정할 수 있다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 결과의 예시들을 도시한다. 그래프 810 및 820에서, 가로축은 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드를, 세로축은 조합 신호의 세기를 나타낸다.
그래프 810을 참고하면, 기준 신호의 세기와 테스트 신호의 세기는 유사하다. 다시 말해서, 그래프 810은 테스트 신호의 세기가 적절히 추정된 경우를 나타낸다. 테스트 신호의 세기가 적절히 추정된 경우, 테스트 신호의 세기를 추정하기 위해 사용된 조합 신호 세기의 측정 결과가 타당하다고 결정될 수 있고, 따라서 조합 신호의 세기에 기반하는 후보 코드들 또한 적절히 추정될 수 있다. 따라서, 그래프 810에 따르면, 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수는 측정된 조합 신호의 세기와 유사하며, 후보 코드에 대한 오차는 작을 수 있다.
그래프 820을 참고하면, 기준 신호의 세기와 테스트 신호의 세기는 상당히 상이하다. 다시 말해서, 그래프 820은 테스트 신호의 세기가 적절히 추정되지 아니한 경우를 나타낸다. 테스트 신호의 세기가 적절히 추정되지 아니한 경우, 테스트 신호의 세기를 추정하기 위해 사용된 조합 신호 세기의 측정 결과가 타당하지 않다고 결정될 수 있고, 따라서 조합 신호의 세기에 기반하는 후보 코드들 또한 적절히 추정될 수 없다. 따라서, 그래프 820에 따르면, 후보 코드에 대한 조합 신호의 세기 함수는 측정된 조합 신호의 세기와 상이하며, 후보 코드에 대한 오차는 클 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, RF 체인이 고장나거나(broken), 위상 변환기 페이징(phase shifter phasing, PS phasing)이 실패할 경우, 테스트 신호의 세기가 잘못 추정될 수 있다. 다른 예로, 신호 세기(예: 조합 신호의 세기, 기준 신호의 세기)가 잘못 측정되거나, 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드가 잘못 제어되거나, 측정 설정(measurement setup)이 잘못될 경우, 테스트 신호의 세기가 잘못 추정될 수 있다.
이하 도 9에서, 테스트 신호의 세기가 적절히 추정되었는지 여부를 확인하기 위한 캘리브레이션 장치의 동작이 설명된다.
도 9는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 테스트 신호의 세기의 타당성을 확인하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 9는 캘리브레이션 장치 200의 동작을 예시한다. 도 9에서, 제1 위상 코드와 제2 위상 코드간 코드 차는 90°의 위상 차에 대응하고, 제2 위상 코드와 제3 위상 코드간 코드 차는 위상 차에 대응함이 가정된다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 본 개시의 다양한 실시 예들은 90°의 코드 차에 한정되지 아니한다.
도 9를 참고하면, 901 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기 및 제3 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기에 기반하여, 테스트 신호의 세기에 대한 제1 후보 값을 추정한다. 예를 들어, 테스트 신호의 세기에 대한 제1 후보 값은 하기의 <수학식 14>와 같이 추정될 수 있다:
Figure 112018073654839-pat00091
여기에서,
Figure 112018073654839-pat00092
는 테스트 신호에 대한 제1 후보 값, y1은 제1 후보 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기, y3은 제3 후보 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기,
Figure 112018073654839-pat00093
은 기준 신호의 세기를 의미한다.
903 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기 및 제3 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기에 기반하여, 테스트 신호의 세기에 대한 제2 후보 값을 추정한다. 예를 들어, 테스트 신호의 세기에 대한 제2 후보 값은 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 기반하여 추정될 수 있다.
905 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제2 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기 및 제3 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기에 기반하여, 테스트 신호의 세기에 대한 제3 후보 값을 추정한다. 예를 들어, 테스트 신호의 세기에 대한 제3 후보 값은 <수학식 4> 및 <수학식 5>에 기반하여 추정될 수 있다.
907 단계에서, 캘리브레이션 장치는 추정된 후보 값들과 관련된 조건이 만족되는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 후보 값들과 관련된 조건은 추정된 후보 값들간 차이가 임계 값 X3 이하라는 제1 조건을 포함할 수 있다. 다른 예로, 후보 값들과 관련된 조건은 각각의 추정된 후보 값들과 기준 신호의 세기간 차이가 임계 값 X4이하라는 제2 조건을 포함할 수 있다. 후보 값들과 관련된 조건은 상술한 제1 조건 및 제2 조건 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 임계 값 X3 및 임계 값 X-4는 각 RF 체인에 대해 디자인된 이득(gain) 및/또는 요구되는 성능(desired performance)에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 RF 체인이 30dBm의 이득을 갖도록 디자인된 경우, 임계 값 X3은 5dB일 수 있고, 임계 값 X4는 7dB일 수 있다. 상술한 X3, X---4의 값은 예시적인 것이고, 다양한 변형이 가능하다. 또한, 임계 값 X3 및 X--4는 미리 설정된 값일 수 있다.
후보 값들과 관련된 조건이 만족된 경우, 909 단계에서, 캘리브레이션 장치는 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기에 기반하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드들을 추정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 <수학식 1> 내지 <수학식 6>에 따라 후보 코드들을 추정할 수 있다.
후보 값들과 관련된 조건이 만족되지 아니한 경우, 캘리브레이션 장치는 본 알고리즘을 종료한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 901 단계로 되돌아가, 테스트 신호의 세기에 대한 후보 값들을 다시 추정하거나, 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 다시 측정할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 캘리브레이션 장치는 복수의 위상 코드들에 대해 조합 신호의 세기를 측정하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 복수의 후보 코드들을 추정할 수 있다. 신호 세기의 측정이 잘못될 경우 후보 코드가 적절히 추정될 수 없으므로, 캘리브레이션 장치는 추정된 후보 코드들의 타당성에 기반하여 역으로 신호 세기의 측정이 잘못되었는지 여부를 결정할 수 있다.
도 10a 및 10b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 결과의 다른 예시들을 도시한다. 그래프 1010 및 1020에서, 가로축은 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드를, 세로축은 조합 신호의 세기를 나타낸다.
도 10a를 참고하면, 그래프 1010에서, 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수는 유사하다. 다시 말해서, 제1 후보 코드와 제2 후보 코드는 유사하며, 제1 후보 코드와 제2 후보 코드간 코드 차는 상대적으로 작을 수 있다(예: 2-코드 차 이내). 이 경우, 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드가 적절히 추정되었다고 결정될 수 있다.
도 10b를 참고하면, 그래프 1020에서, 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수는 상당히 상이하다. 다시 말해서, 제1 후보 코드와 제2 후보 코드는 상당히 상이하며, 제1 후보 코드와 제2 후보 코드간 코드 차는 상대적으로 클 수 있다(예: 3-코드 차). 이 경우, 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드가 적절히 추정되지 아니하였다고 결정될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, RF 체인이 고장나거나, 위상 변환기 페이징이 실패할 경우, 후보 코드가 잘못 추정될 수 있다. 다른 예로, 신호 세기(예: 조합 신호의 세기, 기준 신호의 세기)가 잘못 측정되거나, 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드가 잘못 제어되거나, 측정 설정이 잘못될 경우, 후보 코드가 잘못 추정될 수 있다.
캘리브레이션 장치가 잘못 추정된 후보 코드들 중에서 결정된 캘리브레이션 코드를 대상 RF 체인에 설정하는 경우, 위상 배열 안테나에 의해 특장 방향의 빔이 적절하게 생성되지 아니할 수 있다. 따라서, 후보 코드가 적절히 추정되었는지 여부를 확인하기 위한 캘리브레이션 장치의 동작이 요구되며, 이는 하기의 도 11에서 보다 상세히 설명된다.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 후보 코드의 타당성을 확인하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 11은 캘리브레이션 장치 200의 동작을 예시한다.
도 11을 참고하면, 1101 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드와 제2 후보 코드간 코드 차가 임계 값 X5이하인지 여부를 결정한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대응하는 위상과 제2 후보 코드에 대응하는 위상간 위상 차가 임계 값 X5이하인지 여부를 결정할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 임계 값 X5는 캘리브레이션 이후 위상 배열 안테나의 성능을 보장하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 임계 값 X5-가 60°에 대응할 경우, RF 체인의 위상 오차(즉, RF 체인의 캘리브레이션 코드와 현재 RF 체인에 설정된 위상 코드간 코드 차에 대응하는 위상)가 최대 60 °일 수 있고, 위상 배열 안테나에 의해 형성되는 빔의 방향 또는 패턴이 심각하게 왜곡될 수 있다. 따라서, 임계 값 X5-는 60°보다 작은 각도(예: 45°)에 대응할 수 있다. 상술한 X5의 값은 예시적인 것이고, 다양한 변형이 가능하다. 또한, 임계 값 X5는 미리 설정된 값일 수 있다.
제1 후보 코드와 제2 후보 코드간 코드 차가 임계 값 X5 이하인 경우, 1103 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드 중 하나를 캘리브레이션 코드로 결정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대한 오차와 제2 후보 코드에 대한 오차를 비교하고, 더 작은 오차를 가지는 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정할 수 있다.
제1 후보 코드와 제2 후보 코드간 코드 차가 임계 값 X5를 초과하는 경우, 캘리브레이션 장치는 본 알고리즘을 종료한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드를 다시 추정하거나, 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 다시 측정한 후, 1101 단계 및 그 이후의 동작을 다시 수행할 수 있다.
도 12는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추정된 테스트 신호의 세기의 타당성과 추정된 후보 코드의 타당성간 관계를 나타내는 다이어그램 1200을 도시한다.
도 12를 참고하면, 추정된 테스트 신호의 세기의 타당성은 추정된 후보 코드가 타당하기 위한 필요 조건일 수 있다. 다시 말해서, 추정된 후보 코드가 타당하기 위해, 추정된 테스트 신호의 세기가 타당할 것이 요구된다. 추정된 테스트 신호의 세기가 타당하지 아니한 경우, 추정된 후보 코드 또한 타당하지 아니할 수 있다.
상술한 예시들에서, 캘리브레이션 장치는 테스트 신호의 세기와 후보 코드를 추정하고, 추정된 테스트 신호의 세기 및 후보 코드가 타당한지 여부를 결정한다. 또한, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션 장치는 기준 신호의 세기를 측정하고, 측정된 기준 신호의 세기가 타당한지 여부를 결정할 수 있다. 측정된 기준 신호의 세기의 타당성을 결정하기 위한 캘리브레이션 장치의 동작은 이하 도 13에서 보다 상세히 설명된다.
도 13은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 측정된 기준 신호의 세기의 타당성을 결정하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 13은 캘리브레이션 장치 200의 동작을 예시한다.
도 13을 참고하면, 1301 단계에서, 캘리브레이션 장치는 기준 신호의 세기를 측정한다. 캘리브레이션 장치는 기준 RF 체인만을 턴 온하고, 위상 배열 안테나의 나머지 RF 체인들을 턴 오프하여, 기준 신호의 세기를 측정할 수 있다. 이 때, 기준 RF 체인에는 임의의 위상 코드가 설정될 수 있다.
1303 단계에서, 캘리브레이션 장치는 측정된 기준 신호의 세기가 임계 값 X1과 임계 값 X2 사이에 있는지 여부를 결정한다. 임계 값 X1 및 임계 값 X2-는 각 RF 체인에 대해 디자인된 이득, 최대 이득 오프셋 및/또는 요구되는 성능에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 RF 체인이 30dBm의 이득을 갖도록 디자인되고, 최대 이득 오프셋이 3dB인 경우, 기준 신호의 세기는 27dBm과 33dBm 사이에 있어야 한다. 따라서, 이 경우 임계 값 X1은 27dBm이고, 임계 값 X2는 33dBm일 수 있다. 상술한 X1, X2의 값은 예시적인 것이고, 다양한 변형이 가능한다. 또한, 임계 값 X1 및 X--2-는 미리 설정된 값일 수 있다.
측정된 기준 신호의 세기가 임계 값 X1과 임계 값 X2 사이에 있는 경우, 1305 단계에서, 캘리브레이션 장치는 기준 신호에 기반하여, 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 측정한다. 다시 말해서, 측정된 기준 신호의 세기가 타당하다고 결정된 경우, 캘리브레이션 장치는 기준 신호와 위상 코드들에 대한 테스트 신호의 조합 신호의 세기를 측정할 수 있다.
측정된 기준 신호의 세기가 임계 값 X1과 임계 값 X2 사이에 있지 않은 경우, 캘리브레이션 장치는 본 알고리즘을 종료한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 1301 단계로 되돌아가, 기준 신호의 세기를 다시 측정할 수 있다.
도 14는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 캘리브레이션 장치의 전체적인 동작들(overall operations)을 나타내는 흐름도이다. 흐름도를 도시한다. 도 14는 캘리브레이션 장치 200의 동작을 예시한다.
도 14를 참고하면, 1401 단계에서, 캘리브레이션 장치는 기준 신호의 세기를 측정한다. 캘리브레이션 장치는 기준 RF 체인만을 턴 온하고, 위상 배열 안테나의 나머지 RF 체인들을 턴 오프하여, 기준 신호의 세기를 측정할 수 있다. 이 때, 기준 RF 체인에는 임의의 위상 코드가 설정될 수 있다.
1403 단계에서, 캘리브레이션 장치는 측정된 기준 신호의 세기가 임계 값 X1과 임계 값 X2 사이에 있는지 여부를 결정한다. 임계 값 X1 및 임계 값 X2-는 각 RF 체인에 대해 디자인된 이득, 최대 이득 오프셋 및/또는 요구되는 성능에 기반하여 결정될 수 있다. 다른 예로, 임계 값 X1 및 임계 값 X2-는 미리 결정된 값일 수 있다.
측정된 기준 신호의 세기가 임계 값 X1과 임계 값 X2 사이에 있는 경우, 1405 단계에서, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인을 턴 온한다. 캘리브레이션 장치는 측정된 기준 신호의 세기가 타당한 경우, 기준 신호에 기반하여 대상 RF 체인을 캘리브레이션 하기 위해 대상 RF 체인을 턴 온(예: 바이어스(bias) 전류 및/또는 전압 공급)한다.
측정된 기준 신호의 세기가 임계 값 X1과 임계 값 X2 사이에 있는 경우, 1435 단계에서, 캘리브레이션 장치는 오류 코드(fail code, 즉, 올바르지 않은 캘리브레이션 코드)가 추정될 것임을 결정한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 1401 단계로 되돌아가, 기준 신호의 세기를 다시 측정할 수 있다.
1407 단계에서, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 각각의 위상 코드들을 설정하여, 각 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기를 측정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 제1 위상 코드를 설정하여, 제1 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기를 측정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 제2 위상 코드를 설정하여, 제2 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기를 측정할 수 있다. 대상 RF 체인에 제3 위상 코드를 설정하여, 제3 위상 코드에 대한 조합 신호의 세기를 측정할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제1 위상 코드와 제2 위상 코드간 코드 차는 90°에 대응하고, 제2 위상 코드와 제3 위상 코드간 코드 차는 90°에 대응함이 가정된다. 그러나, 이는 예시적인 것이고, 코드 차에 대한 다양한 변형이 가능하다.
1409 단계에서, 캘리브레이션 장치는 테스트 신호의 세기에 대한 후보 값을 추정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 <수학식 14>, <수학식 1>, <수학식 2>, <수학식 4> 및/또는 <수학식 5>에 따라, 1407 단계에서 측정된 조합 신호의 세기들을 이용하여, 테스트 신호의 세기에 대한 후보 값들을 추정할 수 있다.
1411 단계에서, 캘리브레이션 장치는 추정된 후보 값들간 차이가 임계 값 X3 이하인지 여부를 결정한다. 임계 값 X3은 각 RF 체인에 대해 디자인된 이득 및/또는 요구되는 성능에 기반하여 결정될 수 있다. 다른 예로, 임계 값 X3은 미리 결정된 값일 수 있다. 추정된 후보 값들간 차이가 임계 값 X3 이하가 아닌 경우, 1435 단계에서, 캘리브레이션 장치는 오류 코드가 추정될 것임을 결정한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 1409 단계로 되돌아가, 테스트 신호의 세기에 대한 후보 값들을 다시 추정하거나, 1407 단계로 되돌아가, 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 다시 측정할 수 있다.
추정된 후보 값들간 차이가 임계 값 X3 이하인 경우, 1413 단계에서, 캘리브레이션 장치는 추정된 후보 값과 측정된 기준 신호의 세기간 차이가 임계 값 X4 이하인지 여부를 결정한다. 임계 값 X4는 각 RF 체인에 대해 디자인된 이득 및/또는 요구되는 성능에 기반하여 결정될 수 있다. 다른 예로, 임계 값 X4는 미리 결정된 값일 수 있다. 추정된 후보 값과 측정된 기준 신호의 세기간 차이가 임계 값 X4 이하가 아닌 경우, 1435 단계에서, 캘리브레이션 장치는 오류 코드가 추정될 것임을 결정한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 1409 단계로 되돌아가, 테스트 신호의 세기에 대한 후보 값들을 다시 추정하거나, 1407 단계로 되돌아가, 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 다시 측정할 수 있다.
추정된 후보 값과 측정된 기준 신호의 세기간 차이가 임계 값 X4 이하인 경우, 1415 단계에서, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 후보 코드들을 추정한다. 캘리브레이션 장치는 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기에 기반하여 위상 코드에 대응하는 위상과 기준 위상간 위상 차와 위상 차의 위상 상태를 결정할 수 있고, 위상 차 및 위상 차의 위상 상태에 기반하여 후보 코드를 추정할 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 제1 위상 코드 및 제2 위상 코드에 기반하여 제1 후보 코드를 추정할 수 있고, 제2 위상 코드 및 제3 위상 코드에 기반하여 제2 후보 코드를 추정할 수 있다.
1417 단계에서, 캘리브레이션 장치는 후보 코드들간 코드 차가 임계 값 X5 이하인지 여부를 결정한다. 임계 값 X5는 캘리브레이션 이후 위상 배열 안테나의 성능을 보장하도록 설정될 수 있다. 또는, 임계 값 X5는 미리 설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드와 제2 후보 코드간 코드 차가 임계 값 X5이하인지 여부를 결정할 수 있다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대응하는 위상과 제2 후보 코드에 대응하는 위상간 위상 차가 임계 값 X5이하인지 여부를 결정할 수 있다. 후보 코드들간 코드 차가 임계 값 X5 이하가 아닌 경우, 1435 단계에서, 캘리브레이션 장치는 오류 코드가 추정될 것임을 결정할 수 있다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 1415 단계로 되돌아가 후보 코드들을 다시 추정하거나, 1407 단계로 되돌아가 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기를 다시 측정할 수 있다.
후보 코드들간 코드 차가 임계 값 X5 이하인 경우, 1421 단계에서, 캘리브레이션 장치는 각각의 후보 코드들에 대한 조합 신호 세기의 함수를 결정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수를 생성하고, 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수를 생성할 수 있다.
1423 단계에서, 캘리브레이션 장치는 신호 세기 벡터들을 결정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 위상 코드들에 대해 측정된 신호 세기 벡터(즉, 측정된 신호 세기 벡터)와, 제1 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터(즉, 제1 후보 코드와 관련된 신호 세기 벡터)와, 제2 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 신호 세기 벡터(즉, 제2 후보 코드와 관련된 신호 세기 벡터)를 결정할 수 있다. 제1 후보 코드와 관련된 신호 세기 벡터 및 제2 후보 코드와 관련된 신호 세기 벡터를 결정하기 위해, 1421 단계에서 결정된 조합 신호 세기의 함수가 이용될 수 있다.
1425 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대한 오차(즉, LSEcan1)가 제2 후보 코드에 대한 오차(즉, LSEcan2)보다 작은지 여부를 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드에 대한 오차와 제2 후보 코드에 대한 오차를 비교할 수 있다.
제1 후보 코드에 대한 오차(즉, LSEcan1)가 제2 후보 코드에 대한 오차(즉, LSEcan2)보다 작은 경우, 1427 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제1 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정한다. 제1 후보 코드에 대한 오차(즉, LSEcan1)가 제2 후보 코드에 대한 오차(즉, LSEcan2)보다 작지 않은 경우, 1429 단계에서, 캘리브레이션 장치는 제2 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 추정된 후보 코드들 중 더 작은 오차를 가지는 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정할 수 있다.
1431 단계에서, 캘리브레이션 장치는 모든 RF 체인들이 캘리브레이션 되었는지 여부를 결정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 위상 배열 안테나의 모든 RF 체인들 중 캘리브레이션 되지 아니한 RF 체인이 적어도 하나 존재하는지 여부를 결정한다. 모든 RF 체인들이 캘리브레이션 된 경우, 캘리브레이션 장치는 본 알고리즘을 종료한다. 모든 RF 체인들이 캘리브레이션 되지 아니한 경우, 1433 단계에서, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인을 변경하고, 1405 단계로 되돌아가, 변경된 대상 RF 체인에 대해 1405 단계 및 그 이후의 단계들을 수행한다. 즉, 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션이 수행되지 아니한 RF 체인을 선택하여, 선택된 RF 체인을 캘리브레이션 하기 위한 동작들을 수행한다.
상술한 예시들에서, 캘리브레이션 코드를 결정하기 위해 두 개의 후보 코드들(예: 제1 후보 코드, 제2 후보 코드)이 고려되었다. 그러나, 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 캘리브레이션 코드를 결정하기 위해 두 개의 후보 코드들 이외에 추가 후보 코드가 고려될 수 있다. 이러한 추가 후보 코드는, 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드의 추정 방법과 유사하게, 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 추정될 수도 있다. 다른 예로, 추가 후보 코드는 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드로부터 유도(derive)될 수 있다. 예를 들어, 추가 후보 코드는 제1 후보 코드 및/또는 제2 후보 코드로부터 임계 코드 차 이내의 위상 코드로 결정될 수 있다. 캘리브레이션 장치는 추가 후보 코드에 대한 오차를 고려함으로써, 캘리브레이션 코드를 보다 정확하게 결정할 수 있다.
이하 도 15에서 추가 후보 코드에 대한 오차에 기반하여 캘리브레이션 코드를 결정하는 방법이 설명된다.
도 15는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추가 후보 코드를 고려하여 캘리브레이션 코드를 결정하기 위한 흐름도이다. 도 15는 캘리브레이션 장치 200의 동작을 예시한다.
도 15를 참고하면, 1501 단계에서, 캘리브레이션 장치는 후보 코드로부터 임계 코드 차 이내의 추가 후보 코드를 결정한다. 다른 예로, 캘리브레이션 장치는 후보 코드에 대응하는 위상으로부터 임계 위상 이내의 위상에 대응하는 추가 후보 코드를 결정할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 임계 코드 차는 임계 값 X5일 수 있고, 임계 위상은 임계 값 X5에 대응하는 위상(예: 45°)일 수 있다. 예를 들어, 대상 RF 체인의 가능한 위상 코드들의 수가 16개일 경우, 1 코드 차는 360/16=22.5°에 대응하고, 따라서 임계 위상이 45°인 경우, 임계 코드 차는 2 코드 차일 수 있다. 상술한 임계 코드 차 및 임계 위상의 값은 예시적인 것이고, 다양한 변형이 가능하다.
1503 단계에서, 캘리브레이션 장치는 추가 후보 코드에 대한 오차에 기반하여, 캘리브레이션 코드를 결정한다. 캘리브레이션 장치는 추가 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기간 오차(즉, 추가 후보 코드에 대한 오차)를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 추가 후보 코드에 대한 오차와, 다른 후보 코드들에 대한 오차를 비교하여, 가장 작은 오차를 가지는 후보 코드를 캘리브레이션 코드로 결정할 수 있다.
도 16은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 추가 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수를 나타내는 그래프를 도시한다. 도 16의 그래프 1600에서, 가로축은 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드에 대응하는 위상을, 세로축은 조합 신호의 세기를 나타낸다.
도 16을 참고하면, 제1 추가 후보 코드는 제1 후보 코드로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, 제1 추가 후보 코드는 제1 후보 코드로부터 임계 코드 차 이내에서 제1 후보 코드의 위상보다 작은 위상에 대응하는 코드일 수 있다. 따라서, 그래프 1600에서, 제1 추가 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 대상 RF 체인의 가능한 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기의 함수(즉, 제1 추가 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수)는 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와 인접하며, 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수보다 좌측에 위치한다.
유사하게, 제2 추가 후보 코드는 제2 후보 코드로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, 제2 추가 후보 코드는 제2 후보 코드로부터 임계 코드 차 이내에서 제2 후보 코드의 위상보다 큰 위상에 대응하는 코드일 수 있다. 따라서, 그래프 1600에서, 제2 추가 후보 코드가 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 대상 RF 체인의 가능한 위상 코드들에 대한 조합 신호의 세기의 함수(즉, 제2 추가 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수)는 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와 인접하며, 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수보다 우측에 위치한다.
캘리브레이션 장치는 제1 추가 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수에 기반하여, 제1 추가 후보 코드와 관련된 신호 세기 벡터를 결정할 수 있고, 제1 추가 후보 코드와 관련된 신호 세기 벡터에 기반하여, 제1 추가 후보 코드에 대한 오차를 결정할 수 있다. 유사하게, 캘리브레이션 장치는 제2 추가 후보 코드에 대한 오차를 결정할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 후보 코드들에 대한 오차들 뿐만 아니라 추가 후보 코드들에 대한 오차들까지 고려하여, 캘리브레이션 코드를 보다 정확하게 결정할 수 있다.
도 17은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션의 결과로서 RF 체인들에 설정된 위상 코드들을 도시한다.
도 17에서, 대상 RF 체인의 가능한 모든 위상 코드들을 고려하여 결정된 캘리브레이션 코드는 올바른 캘리브레이션 코드로 여겨질(regarded as) 수 있다. 표 1740을 참고하면, 제1 후보 코드가 고려된 경우 RF 체인 3에 대해 오류 코드가 추정될 수 있고, 제2 후보 코드가 고려된 경우 RF 체인 12에 대해 오류 코드가 추정될 수 있다. 반면, 제1 후보 코드 및 제2 후보 코드가 고려된 경우(즉, 두 개의 후보 코드들에 대한 오차를 고려하여 작은 오차를 가지는 후보 코드가 선택된 경우) 어떤 RF 체인에 대해서도 오류 코드가 추정되지 아니하고, 모든 RF 체인에 대해 올바른 캘리브레이션 코드가 추정될 수 있다.
그래프 1710은 RF 체인 3이 대상 RF 체인일 경우 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드와 조합 신호의 세기간 관계를 나타낸다. 그래프 1710을 참고하면, 대상 RF 체인(즉, RF 체인 3)의 가능한 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기는 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와 유사하나, 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와는 유사하지 아니하다. 다시 말해서, 캘리브레이션 코드(코드 4)는 제2 후보 코드(코드 4)와 동일하나, 제1 후보 코드(코드 3)와는 동일하지 아니하다. 본 예시에서와 같이, 제1 후보 코드는 캘리브레이션 코드와 동일하지 아니하므로, 제1 후보 코드만이 고려될 경우 일부 RF 체인(예: RF 체인 3)에 잘못된 위상 코드가 캘리브레이션 코드로 추정될 수 있다.
그래프 1720은 RF 체인 10이 대상 RF 체인일 경우 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드와 조합 신호의 세기간 관계를 나타낸다. 그래프 1720을 참고하면, 대상 RF 체인(즉, RF 체인 10)의 가능한 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기는 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와, 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와 유사하다. 다시 말해서, 캘리브레이션 코드(코드 4)는 제1 후보 코드(코드 4) 및 제2 후보 코드(코드 4)와 동일하다. 본 예시에서와 같이, 하나의 후보 코드(예: 제1 후보 코드 또는 제2 후보 코드)만이 고려되더라도, RF 체인(예: RF 체인 10)의 캘리브레이션 코드가 올바르게 추정될 수 있다.
그래프 1730은 RF 체인 12가 대상 RF 체인일 경우 대상 RF 체인에 설정된 위상 코드와 조합 신호의 세기간 관계를 나타낸다. 그래프 1730을 참고하면, 대상 RF 체인(즉, RF 체인 12)의 가능한 위상 코드들에 대해 측정된 조합 신호의 세기는 제1 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와 유사하나, 제2 후보 코드에 대한 조합 신호 세기의 함수와는 유사하지 아니하다. 다시 말해서, 캘리브레이션 코드(코드 2)는 제1 후보 코드(코드 2)와 동일하나, 제2 후보 코드(코드 0)와는 동일하지 아니하다. 본 예시에서와 같이, 제2 후보 코드는 캘리브레이션 코드와 동일하지 아니하므로, 제2 후보 코드만이 고려될 경우 일부 RF 체인(예: RF 체인 12)에 잘못된 위상 코드가 캘리브레이션 코드로 추정될 수 있다.
상술한 예시에서와 같이, 적어도 세 개의 위상 코드들을 고려하여 복수의 후보 코드들을 추정하고, 각 후보 코드에 대한 오차에 기반하여 캘리브레이션 코드를 추정함으로써, 캘리브레이션 장치는 캘리브레이션 코드를 보다 정확하게 추정할 수 있다.
도 18은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 캘리브레이션의 종류를 도시한다.
도 18을 참고하면, 캘리브레이션의 종류는 공장 캘리브레이션 1810, 온라인 캘리브레이션 1820 및 자가 캘리브레이션 1830 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
공장 캘리브레이션 1810은 캘리브레이션 장치가 외부의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션하는 경우의 캘리브레이션을 의미한다. 이 경우, 캘리브레이션 장치는 계측기 1813일 수 있다. 예를 들어, 계측기 1813은 도 2a 도시된 캘리브레이션 장치 200의 구성을 가질 수 있으며, 제어부 210, 송수신기 220 및 기준 안테나 230 중 적어도 하나를 이용하여 기지국/단말 1811에 포함된 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다.
온라인 캘리브레이션 1820은 캘리브레이션 장치가 다른 통신 장치와 무선 채널을 통해 통신을 수행하여 측정 값(예: 조합 신호의 세기, 기준 신호 및/또는 테스트 신호의 세기)을 획득하고, 측정 값을 이용하여 위상 배열 안테나를 캘리브레이션하는 경우의 캘리브레이션을 의미한다. 이 경우, 캘리브레이션 장치는 통신 장치(예: 기지국 1821, 단말 1823)일 수 있고, 캘리브레이션을 위한 위상 배열 안테나는 해당 통신 장치에 포함된 위상 배열 안테나일 수 있다. 예를 들어, 기지국 1821 및 단말 1823은 무선 채널을 통해 통신을 수행하여 측정 값을 획득하고, 측정 값에 기반하여 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다. 다른 예로, 기지국 1821은 다른 기지국과 무선 백홀(예: 무선 백홀 1825 및/또는 무선 백홀 1827)을 통해 통신을 수행하여 측정 값을 획득하고, 측정 값에 기반하여 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다. 온라인 캘리브레이션 1820을 위해, 기지국 1821 및/또는 단말 1823은 도 2b에 도시된 캘리브레이션 장치 200의 구성을 가질 수 있으며, 통신부 250, 저장부 260, 제어부 270 및 피드백 루프 280 중 적어도 하나를 이용하여 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 온라인 캘리브레이션 1820을 위한 자원(이하, '캘리브레이션 자원'으로 지칭된다)이 정의될 수 있다. 예를 들어, 캘리브레이션 자원은 시간 슬롯(time slot)을 포함할 수 있다. 통신 장치들은 온라인 캘리브레이션 1820을 위해 캘리브레이션 자원을 이용하여 측정 값을 획득하기 위한 신호(예: 조합 신호, 기준 신호 및/또는 테스트 신호)를 송신하거나, 수신할 수 있다. 캘리브레이션 자원은 미리 설정되거나(pre-configured), 상위 계층 시그널링에 의해 설정되거나, 물리 계층 시그널링(예: DCI(downlink control information))에 의해 유동적으로(dynamically) 할당될 수 있다.
자가 캘리브레이션 1830은 캘리브레이션 장치가 다른 장치의 도움을 받지 아니하고(예: 외부 계측기의 도움이나, 다른 장치로 신호를 송신/수신하지 아니하고) 캘리브레이션 장치에 포함된 위상 배열 안테나를 스스로 캘리브레이션 하는 경우의 캘리브레이션을 의미한다. 이 경우 캘리브레이션 장치는 측정 값을 스스로 획득할 수 있고, 측정 값에 기반하여 자신의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 자가 캘리브레이션 1830을 수행하는 캘리브레이션 장치는 기지국 또는 단말과 같은 통신 장치일 수 있다. 자가 캘리브레이션 1830을 위해, 캘리브레이션 장치는 내부 계측기 1831과, 빔 포밍 캘리브레이션 네트워크 1833 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 내부 계측기 1831은 측정을 위한 제어 신호를 생성하고, 신호들(예: 조합 신호, 테스트 신호 및/또는 기준 신호)의 세기를 측정하여 측정 값을 획득할 수 있고, 측정 값에 기반하여 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 내부 계측기 1831은 제어부 270의 일부일 수 있다. 빔 포밍 캘리브레이션 네트워크 1833은 측정을 위한 신호를 전달하고, 처리하기 위한 회로(예: 피드백 루프 280)를 포함할 수 있다. 자가 캘리브레이션 1830을 위해, 캘리브레이션 장치는 도 2b에 도시된 캘리브레이션 장치 200의 구성을 가질 수 있으며, 통신부 250, 저장부 260, 제어부 270 및 피드백 루프 280 중 적어도 하나를 이용하여 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다.
도 19a 및 19b는 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 온라인 캘리브레이션을 위한 통신 장치들간 신호 교환을 도시한다.
도 19a를 참고하면, 기지국 1910은 무선 접속 채널(wireless access channel)을 통해 신호들(예: 조합 신호, 기준 신호 및/또는 테스트 신호)을 단말 1920으로 송신하고, 단말 1920에 의해 측정된 신호들의 세기에 관한 정보를 단말 1920으로부터 수신할 수 있다. 기지국 1910은 측정된 신호들의 세기에 기반하여 송신을 위한 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있고, 기지국 1910의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다. 또한, 기지국 1910은 무선 접속 채널을 통해 캘리브레이션 신호를 단말 1920으로부터 수신하고, 캘리브레이션 신호에 기반하여 조합 신호, 기준 신호 및/또는 테스트 신호의 세기를 측정할 수 있다. 기지국 1910은 측정된 신호들의 세기에 기반하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있고, 수신을 위한 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있고, 기지국 1910의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다.
단말 1920은 무선 접속 채널을 통해 신호들(예: 조합 신호, 기준 신호 및/또는 테스트 신호)을 기지국 1910에 송신하고, 기지국 1910에 의해 측정된 신호들의 세기에 관한 정보를 기지국 1910으로부터 수신할 수 있다. 단말 1920은 측정된 신호들의 세기에 기반하여 송신을 위한 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있고, 단말 1920의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다. 또한, 단말 1920은 무선 접속 채널을 통해 캘리브레이션 신호를 기지국 1910으로부터 수신하고, 캘리브레이션 신호에 기반하여 조합 신호, 기준 신호 및/또는 테스트 신호의 세기를 측정할 수 있다. 단말 1920은 측정된 신호들의 세기에 기반하여 수신을 위한 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있고, 단말 1920의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다.
도 19b를 참고하면, 기지국 1930은 무선 백홀 채널(wireless backhaul channel)을 통해 신호들(예: 조합 신호, 기준 신호 및/또는 테스트 신호)을 기지국 1940으로 송신하고, 기지국 1940에 의해 측정된 신호들의 세기에 관한 정보를 기지국 1940으로부터 수신할 수 있다. 기지국 1930은 측정된 신호들의 세기에 기반하여 송신을 위한 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있고, 기지국 1930의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다. 또한, 기지국 1930은 무선 접속 채널을 통해 캘리브레이션 신호를 기지국 1940으로부터 수신하고, 캘리브레이션 신호에 기반하여 조합 신호, 기준 신호 및/또는 테스트 신호의 세기를 측정할 수 있다. 기지국 1930은 측정된 신호들의 세기에 기반하여 수신을 위한 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드를 결정할 수 있고, 기지국 1930의 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 할 수 있다.
도 19a 및 19b의 예시들에서 무선 접속 채널 또는 무선 백홀 채널을 통해 송신 또는 수신되는 신호는 캘리브레이션 자원을 이용하여 송신 또는 수신될 수 있다.
도 20은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 온라인 캘리브레이션을 위한 흐름도를 도시한다. 도 20은 캘리브레이션 장치 200의 동작을 예시한다.
도 20을 참고하면, 2001 단계에서, 캘리브레이션 장치는 대상 RF 체인에 위상 코드들 각각을 설정하여, 각 위상 코드에 대한 조합 신호를 다른 통신 장치로 송신한다. 조합 신호는 무선 접속 채널 및/또는 무선 백홀 채널을 통해 송신될 수 있고, 캘리브레이션 자원을 이용하여 송신될 수 있다. 캘리브레이션 장치는 조합 신호 이외에 기준 신호 및/또는 테스트 신호를 다른 통신 장치로 송신할 수 있다.
2003 단계에서, 캘리브레이션 장치는 다른 장치에 의해 측정된 조합 신호의 세기에 관한 정보를 다른 통신 장치로부터 수신한다. 캘리브레이션 장치는 조합 신호의 세기에 관한 정보 이외에 다른 신호(예: 기준 신호 및/또는 테스트 신호)의 세기에 관한 정보를 다른 통신 장치로부터 수신할 수 있다.
2005 단계에서, 캘리브레이션 장치는 조합 신호의 세기에 기반하여 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 적어도 하나의 후보 코드를 추정한다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 위상 배열 안테나를 캘리브레이션 하기 위한 측정 값들을 다른 통신 장치와 통신을 수행하여 획득할 수 있다.
일단 위상 배열 안테나가 캘리브레이션 되면, 위상 배열 안테나는 원하는 방향으로 전자기파를 방사하거나, 빔을 형성할 수 있다. 이하 도 21에서 캘리브레이션 이후 특정 방향으로 빔을 형성하기 위한 동작들이 설명된다.
도 21은 본 개시의 다양한 실시 예들에 따라 캘리브레이션 이후 특정 방향으로 빔을 형성하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 21은 캘리브레이션 장치 200의 동작을 예시한다. 본 예시에서, 캘리브레이션 장치 200은 기지국 및/또는 단말과 같은 통신 장치일 수 있다.
도 21을 참고하면, 2101 단계에서, 캘리브레이션 장치는 신호를 송수신하기 위한 빔의 방향을 결정한다. 예를 들어, 캘리브레이션 장치는 다른 통신 장치와의 빔 트레이닝(beam training) 또는 빔 스위핑(beam sweeping)을 통해 송신 빔의 방향 및/또는 수신 빔의 방향을 결정할 수 있다.
2103 단계에서, 캘리브레이션 장치는 결정된 방향에 대응하는 RF 체인의 위상 코드를 결정한다. 본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 위상 배열 안테나의 모든 RF 체인들에 캘리브레이션 코드가 설정된 경우, RF 체인들과 관련된 신호들은 모두 동일한 위상을 가지고, 전체로써 특정 방향으로 전파(propagate)할 수 있다. 위상 배열 안테나의 모든 RF 체인들에 캘리브레이션 코드가 설정된 경우 RF 체인들과 관련된 신호들의 전파 방향은 '기준 방향'으로 지칭될 수 있다. 캘리브레이션 장치는 원하는 신호의 방향과 기준 방향간 각도 차를 결정할 수 있고, 결정된 각도 차를 위해 각 RF 체인에 대해 요구되는 위상 변화량 및 코드 차를 결정할 수 있다. 여기에서, 각 RF 체인에 대해 요구되는 위상 변화량 및 코드 차는 RF 체인 별로 상이할 수 있다. 캘리브레이션 장치는 각 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대해 결정된 코드 차를 적용하여, 원하는 방향으로 빔을 형성하기 위해 각 RF 체인에 설정하여야 할 위상 코드를 결정할 수 있다. 다시 말해서, 캘리브레이션 장치는 각 RF 체인에 대해 위상 코드와 캘리브레이션 코드간 코드 차(또는, 코드 차에 대응하는 위상 변화량 및/또는 위상 차)가 원하는 방향에 대응하게 하는 위상 코드를 결정할 수 있다.
2105 단계에서, 캘리브레이션 장치는 결정된 위상 코드를 RF 체인에 설정하여, 결정된 방향으로 빔을 통해 신호를 송수신한다. 결정된 방향에 대응하는 위상 코드가 설정된 RF 체인들은 전체로써 평면파를 형성하고, RF 체인들과 관련된 신호들은 전체로써 원하는 방향으로 전파될 수 있다.
본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.
소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금 본 개시의 청구항 또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(read only memory, ROM), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(electrically erasable programmable read only memory, EEPROM), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(compact disc-ROM, CD-ROM), 디지털 다목적 디스크(digital versatile discs, DVDs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 프로그램은 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(local area network), WAN(wide area network), 또는 SAN(storage area network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 본 개시의 실시 예를 수행하는 장치에 접속할 수도 있다.
상술한 본 개시의 구체적인 실시 예들에서, 개시에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다. 그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 본 개시가 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.
한편 본 개시의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 개시의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 위상 배열 안테나를 캘리브레이션(calibration)하기 위한 방법에 있어서,
    대상(target) RF(radio frequency) 체인에 위상 코드들을 설정하여, 상기 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 적어도 하나의 후보 코드를 추정하는 과정과,
    상기 위상 코드들에 대해 추정된 제1 조합 신호의 세기와, 상기 위상 코드들에 대해 측정된 제2 조합 신호의 세기에 기반하여, 상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 과정과,
    상기 캘리브레이션 코드를 상기 대상 RF 체인에 설정하여, 상기 대상 RF 체인을 캘리브레이션하는 과정을 포함하고,
    상기 제1 조합 신호 및 상기 제2 조합 신호는, 상기 대상 RF 체인 및 기준 RF 체인과 관련된 신호들의 조합을 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 위상 코드들은 제1 위상 코드, 제2 위상 코드 및 제2 위상 코드를 포함하고, 상기 적어도 하나의 후보 코드는 제1 후보 코드와 제2 후보 코드를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 후보 코드를 추정하는 과정은,
    상기 제1 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제1 위상 코드에 대응하는 위상과 기준 위상간 제1 위상 차를 결정하고, 상기 제2 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제2 위상 코드에 대응하는 위상과 상기 기준 위상간 제2 위상 차를 결정하는 과정과,
    상기 제2 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제1 위상 차의 위상 상태를 결정하고, 제3 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제2 위상 차의 위상 상태를 결정하는 과정과,
    상기 제1 위상 차 및 상기 제1 위상 차의 위상 상태에 기반하여 상기 제1 후보 코드를 추정하고, 상기 제2 위상 차 및 상기 제2 위상 차의 위상 상태에 기반하여 상기 제2 후보 코드를 추정하는 과정을 포함하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 위상 코드에 대응하는 위상과, 상기 제2 위상 코드에 대응하는 위상간 위상 차는 90°이고,
    상기 제2 위상 코드에 대응하는 위상과, 상기 제3 위상 코드에 대응하는 위상간 위상 차는 90°인 방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 과정은,
    상기 제1 후보 코드가 상기 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 조합 신호의 세기간 제1 오차를 결정하는 과정과,
    상기 제2 후보 코드가 상기 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 조합 신호의 세기간 제2 오차를 결정하는 과정과,
    상기 제1 오차가 상기 제2 오차보다 작은 경우, 상기 제1 후보 코드를 상기 캘리브레이션 코드로 결정하는 과정과,
    상기 제2 오차가 상기 제1 오차보다 작은 경우, 상기 제2 후보 코드를 상기 캘리브레이션 코드로 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기와, 상기 제3 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 대상 RF 체인과 관련된 신호의 세기에 대한 제1 후보 값을 추정하는 과정과,
    상기 제1 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 대상 RF 체인과 관련된 신호의 세기에 대한 제2 후보 값을 추정하는 과정과,
    상기 제1 후보 값과 상기 제2 후보 값간 차이가 제3 임계 값 이하이고, 상기 제1 후보 값 및 상기 제2 후보 값 중 적어도 하나와 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호의 세기간 차이가 제4 임계 값 이하라는 조건이 만족되는지 여부를 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 제1 후보 코드 및 상기 제2 후보 코드를 추정하는 과정은, 상기 조건이 만족될 경우, 상기 제1 후보 코드 및 상기 제2 후보 코드를 추정하는 과정을 포함하는 방법.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 후보 코드와 상기 제2 후보 코드간 코드 차가 제5 임계 값 이하인지 여부를 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 과정은, 상기 코드 차가 상기 제5 임계 값 이하인 경우, 상기 제1 후보 코드 및 상기 제2 후보 코드 중 하나를 캘리브레이션 코드로 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 신호의 세기가 제1 임계 값과 제2 임계 값 사이에 있는지 여부를 결정하는 과정과,
    상기 측정된 신호의 세기가 상기 제1 임계 값과 상기 제2 임계 값 사이에 있는 경우, 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호에 기반하여 상기 제2 조합 신호의 세기를 측정하는 과정을 포함하는 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 후보 코드로부터 임계 코드 차 이내의 추가 후보 코드를 결정하는 과정과,
    상기 기준 RF 체인에 상기 추가 후보 코드가 설정된 경우에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 조합 신호의 세기간 오차를 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 과정은, 상기 결정된 오차들에 기반하여 상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 과정을 포함하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 조합 신호를 다른 통신 장치로 송신하는 과정과,
    상기 다른 통신 장치에 의해 측정된 상기 제2 조합 신호의 세기에 관한 정보를 상기 다른 통신 장치로부터 수신하는 과정을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 후보 코드는, 상기 수신된 제2 조합 신호의 세기에 관한 정보에 기반하여 추정되는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 신호를 송수신하기 위한 빔의 방향을 결정하는 과정과,
    위상 코드와 상기 캘리브레이션 코드간 코드 차가 상기 결정된 방향에 대응하게 하는 상기 대상 RF 체인의 상기 위상 코드를 결정하는 과정과,
    상기 위상 코드를 상기 대상 RF 체인에 설정하여, 상기 방향으로 상기 빔을 통해 상기 신호를 송수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
  11. 위상 배열 안테나를 캘리브레이션(calibration)하기 위한 장치에 있어서,
    대상(target) RF(radio frequency) 체인에 위상 코드들을 설정하여, 상기 대상 RF 체인의 캘리브레이션 코드에 대한 적어도 하나의 후보 코드를 추정하고,
    상기 위상 코드들에 대해 추정된 제1 조합 신호의 세기와, 상기 위상 코드들에 대해 측정된 제2 조합 신호의 세기에 기반하여, 상기 캘리브레이션 코드를 결정하고,
    상기 캘리브레이션 코드를 상기 대상 RF 체인에 설정하여, 상기 대상 RF 체인을 캘리브레이션하는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 조합 신호 및 상기 제2 조합 신호는, 상기 대상 RF 체인 및 기준 RF 체인과 관련된 신호들의 조합을 포함하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 위상 코드들은 제1 위상 코드, 제2 위상 코드 및 제2 위상 코드를 포함하고, 상기 적어도 하나의 후보 코드는 제1 후보 코드와 제2 후보 코드를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제1 위상 코드에 대응하는 위상과 기준 위상간 제1 위상 차를 결정하고, 상기 제2 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제2 위상 코드에 대응하는 위상과 상기 기준 위상간 제2 위상 차를 결정하고,
    상기 제2 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제1 위상 차의 위상 상태를 결정하고, 제3 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 제2 위상 차의 위상 상태를 결정하고,
    상기 제1 위상 차 및 상기 제1 위상 차의 위상 상태에 기반하여 상기 제1 후보 코드를 추정하고, 상기 제2 위상 차 및 상기 제2 위상 차의 위상 상태에 기반하여 상기 제2 후보 코드를 추정하는 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 위상 코드에 대응하는 위상과, 상기 제2 위상 코드에 대응하는 위상간 위상 차는 90°이고,
    상기 제2 위상 코드에 대응하는 위상과, 상기 제3 위상 코드에 대응하는 위상간 위상 차는 90°인 장치.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 후보 코드가 상기 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 조합 신호의 세기간 제1 오차를 결정하고,
    상기 제2 후보 코드가 상기 기준 위상에 대응한다는 조건 하에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 조합 신호의 세기간 제2 오차를 결정하고,
    상기 제1 오차가 상기 제2 오차보다 작은 경우, 상기 제1 후보 코드를 상기 캘리브레이션 코드로 결정하고,
    상기 제2 오차가 상기 제1 오차보다 작은 경우, 상기 제2 후보 코드를 상기 캘리브레이션 코드로 결정하는 장치.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기와, 상기 제3 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 대상 RF 체인과 관련된 신호의 세기에 대한 제1 후보 값을 추정하고,
    상기 제1 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 위상 코드에 대해 측정된 조합 신호의 세기에 기반하여 상기 대상 RF 체인과 관련된 신호의 세기에 대한 제2 후보 값을 추정하고,
    상기 제1 후보 값과 상기 제2 후보 값간 차이가 제3 임계 값 이하이고, 상기 제1 후보 값 및 상기 제2 후보 값 중 적어도 하나와 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호의 세기간 차이가 제4 임계 값 이하라는 조건이 만족되는지 여부를 결정하고,
    상기 조건이 만족될 경우, 상기 제1 후보 코드 및 상기 제2 후보 코드를 추정하는 장치.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 후보 코드와 상기 제2 후보 코드간 코드 차가 제5 임계 값 이하인지 여부를 결정하고,
    상기 코드 차가 상기 제5 임계 값 이하인 경우, 상기 제1 후보 코드 및 상기 제2 후보 코드 중 하나를 캘리브레이션 코드로 결정하는 장치.
  17. 청구항 11에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기준 RF 체인과 관련된 신호의 세기를 측정하고,
    상기 측정된 신호의 세기가 제1 임계 값과 제2 임계 값 사이에 있는지 여부를 결정하고,
    상기 측정된 신호의 세기가 상기 제1 임계 값과 상기 제2 임계 값 사이에 있는 경우, 상기 기준 RF 체인과 관련된 신호에 기반하여 상기 제2 조합 신호의 세기를 측정하는 장치.
  18. 청구항 11에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 후보 코드로부터 임계 코드 차 이내의 추가 후보 코드를 결정하고,
    상기 기준 RF 체인에 상기 추가 후보 코드가 설정된 경우에서 상기 위상 코드들에 대해 추정된 조합 신호의 세기와, 상기 제2 조합 신호의 세기간 오차를 결정하고,
    상기 결정된 오차들에 기반하여 상기 캘리브레이션 코드를 결정하는 장치.
  19. 청구항 11에 있어서, 상기 제2 조합 신호를 다른 통신 장치로 송신하고, 상기 다른 통신 장치에 의해 측정된 상기 제2 조합 신호의 세기에 관한 정보를 상기 다른 통신 장치로부터 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 후보 코드는, 상기 수신된 제2 조합 신호의 세기에 관한 정보에 기반하여 추정되는 장치.
  20. 청구항 11에 있어서, 상기 제어부는, 신호를 송수신하기 위한 빔의 방향을 결정하고, 위상 코드와 상기 캘리브레이션 코드간 코드 차가 상기 결정된 방향에 대응하게 하는 상기 대상 RF 체인의 상기 위상 코드를 결정하고,
    상기 위상 코드를 상기 대상 RF 체인에 설정하여, 상기 방향으로 상기 빔을 통해 상기 신호를 송수신하는 통신부를 더 포함하는 장치.
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