KR102563984B1 - 전자 장치의 빔포밍 방법 및 전자 장치 - Google Patents

전자 장치의 빔포밍 방법 및 전자 장치 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 안테나 모듈, 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하고 - 상기 제1 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 제2 빔북을 확인하고, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서를 포함할 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

전자 장치의 빔포밍 방법 및 전자 장치{METHOD FOR FORMING A BEAM IN ELECTRONIC DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 개시의 다양한 실시예는 빔포밍을 지원하는 전자 장치에서의 빔포밍 방법 및 전자 장치에 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 시스템 이후 (post LTE)의 시스템이라 불리고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 mmWave 대역(예를 들어, 6~60GHz 대역)에서의 구현이 고려되고 있다. mmWave 대역에서 전파의 경로 손실 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.
예를 들어, 5G 무선 통신 시스템에서는 mmWave 주파수 (above 6GHz) 대역에서 신호를 송수신하는 경우 높은 신호 감쇠를 극복하기 위하여 다중 안테나 기반의 빔포밍(beamforming) 기술이 사용될 수 있다. 빔포밍은 안테나 별 위상 조정을 통해 지향하고자 하는 방향으로의 신호 송수신 이득이 최대가 되도록 하는 방법이다. 이를 위해, 다양한 실시예에 따라 전자 장치에서는 각기 서로 다른 방향을 지향하도록 미리 설계한 다수의 빔들로 구성된 빔북(beam book)을 사용할 수 있다. 상기 전자 장치는 기지국과 신호 송수신 시 빔 관리(beam management) 동작을 통하여 현재의 무선 채널 상황에 따라 빔북을 구성하는 다수의 빔들 중 가장 적합한 빔을 동적으로 선택하여 빔포밍에 사용할 수 있다.
3GPP NR(new radio)과 같은 무선 통신 시스템에서는 여러 주파수 대역(band)들이 지원될 수 있으며, 하나의 주파수 대역 내에서도 다양한 반송 주파수들을 가질 수 있다. 전자 장치에서 기지국과 신호를 주고받기 위해 현재 사용하는 반송 주파수(carrier frequency)가 초기에 빔북을 생성할 때 가정하였던 반송 주파수와 차이가 발생하는 경우, 실제 형성되는 빔은 해당 빔북 작성 시 의도했던 빔과 비교하여 방향 및 빔포밍 이득(beamforming gain)에서 차이가 발생할 수 있다.
다양한 실시예에서는, 빔포밍을 적용하는 전자 장치에서, 상기 전자 장치에 미리 저장된 빔북을 기반으로 빔포밍을 수행할 때, 현재 반송 주파수를 고려하여 각 안테나 별로 추가 위상 보상(phase compensation)을 제공할 수 있는 전자 장치의 빔포밍 방법 및 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 안테나 모듈, 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하고 - 상기 제1 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 제2 빔북을 확인하고, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 안테나 모듈, 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 빔북(beam book)을 확인하고 - 상기 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 빔북에 포함된 각 위상 값으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 결정된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값을 확인하고, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치는, 안테나 모듈, 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하고 - 상기 제1 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 주파수 대역 내 기준 주파수를 확인하고, 상기 기준 주파수에 대해 설정된 빔북에 포함된 각 위상 값으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 결정된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값을 확인하고, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치의 빔포밍 방법은, 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하는 동작 - 상기 제1 빔북은 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하는 동작, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 제2 빔북을 확인하는 동작, 및 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 빔포밍을 사용하는 전자 장치에서, 상기 전자 장치가 빔포밍을 수행할 때, 기지국과 신호 송수신을 위해 현재 사용하는 반송 주파수와 빔북 작성 시 사용하였던 반송 주파수와의 차이를 실시간으로 고려하여, 반송 주파수 차이로 인해 발생하는 안테나 별 추가 위상 변화를 미리 예측하여 보상해줌으로써, 실제 단말이 형성하는 빔이 빔북 작성 시 의도했던 방향으로 지향하도록 하며, 반송 주파수 차이에 따른 빔포밍 이득의 감소를 극복하고 그에 따라 데이터 송수신 시 전송률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치의 블록도이다.
도 2b는 다양한 실시예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른, 기지국과 전자 장치 간의 무선 통신 연결을 위한 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른, 빔포밍을 수행하는 전자 장치의 블록도이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 안테나 모듈의 구조를 나타내는 도면들이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 빔포밍을 수행하는 전자 장치의 블록도이다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른, 반송 주파수에 따라 안테나 엘리먼트 별 위상 보상 값을 나타내는 테이블이다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른, 빔포밍을 수행하는 전자 장치의 블록도이다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른, 각 주파수 대역 별 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 10은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 11은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
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 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 도면에서는 단말(Mobile Station)을 설명할 것이나, 단말은 전자 장치(electronic device), 단말장치(Terminal), ME(Mobile Equipment), UE(User Equipment), UT(User Terminal), SS(Subscriber Station), 무선기기(Wireless Device), 휴대기기(Handheld Device), AT(Access Terminal)로 불릴 수 있다. 또한, 단말은 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistant), 스마트 폰(Smart Phone), 무선 모뎀(Wireless Modem), 노트북 등과 같이 통신 기능을 갖춘 기기가 될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예:스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2a는 다양한 실시예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치(101)의 블록도(200)이다. 도 2a를 참조하면, 전자 장치(101)는 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 radio frequency integrated circuit(RFIC)(222), 제2 RFIC(224), 제3 RFIC(226), 제4 RFIC(228), 제1 radio frequency front end(RFFE)(232), 제2 RFFE(234), 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244), 및 안테나(248)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다. 네트워크(199)는 제1 네트워크(292)와 제2 네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 도 1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 RFIC(222), 제2 RFIC(224), 제4 RFIC(228), 제1 RFFE(232), 및 제2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제4 RFIC(228)는 생략되거나, 제3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수 있다.
제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제1 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G, 또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제2 네트워크(294)는 3GPP에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다. 추가적으로, 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네크워크 통신을 지원할 수 있다.
제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는, 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)와 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 셀룰러 네트워크(294)를 통하여 송신되기로 분류되었던 데이터가, 제1 셀룰러 네트워크(292)를 통하여 송신되는 것으로 변경될 수 있다. 이 경우, 제1 커뮤티케이션 프로세서(212)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)로부터 송신 데이터를 전달받을 수 있다. 예를 들어, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)와 프로세서간 인터페이스(213)를 통하여 데이터를 송수신할 수 있다. 상기 프로세서간 인터페이스(213)는, 예를 들어 UART(universal asynchronous receiver/transmitter)(예: HS-UART(high speed-UART) 또는 PCIe(peripheral component interconnect bus express) 인터페이스로 구현될 수 있으나, 그 종류에는 제한이 없다. 또는, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는, 예를 들어 공유 메모리(shared memory)를 이용하여 컨트롤 정보와 패킷 데이터 정보를 교환할 수 있다. 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는, 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)와, 센싱 정보, 출력 세기에 대한 정보, RB(resource block) 할당 정보와 같은 다양한 정보를 송수신할 수 있다.
구현에 따라, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)와 직접 연결되지 않을 수도 있다. 이 경우, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)와, 프로세서(120)(예: application processor)를 통하여 데이터를 송수신할 수도 있다. 예를 들어, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 및 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는, 프로세서(120)(예: application processor)와 HS-UART 인터페이스 또는 PCIe 인터페이스를 통하여 데이터를 송수신할 수 있으나, 인터페이스의 종류에는 제한이 없다. 또는, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 및 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는, 프로세서(120)(예: application processor)와 공유 메모리(shared memory)를 이용하여 컨트롤 정보와 패킷 데이터 정보를 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2b에서와 같이, 통합 커뮤니케이션 프로세서(260)는, 제1 셀룰러 네트워크, 및 제2 셀룰러 네트워크와의 통신을 위한 기능을 모두 지원할 수 있다.
제1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700MHz 내지 약 3GHz의 라디오 주파수(RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제1 안테나 모듈(242))를 통해 제1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제1 RFFE(232))를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제2 안테나 모듈(244))를 통해 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제2 RFFE(234))를 통해 전처리될 수 있다. 제2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제3 RFIC(226)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 제3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제3 RFFE(236)는 제3 RFIC(226)의 일부로서 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일실시예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제4 RFIC(228)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)의 RF 신호(이하, IF 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제3 RFIC(226)로 전달할 수 있다. 제3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 수신되고 제3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제4 RFIC(228)는 IF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일시예에 따르면, 제1 RFIC(222)와 제2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 RFFE(232)와 제2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일시예에 따르면, 제1 안테나 모듈(242) 또는 제2 안테나 모듈(244)중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트에 배치되어 제3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(192) 또는 프로세서(120)가 제1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이런 경우, 제1 서브스트레이트와 별도의 제2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제3 RFIC(226)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)가 배치되어, 제3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 제3 RFIC(226)와 안테나(248)를 동일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄이는 것이 가능하다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
일시예에 따르면, 안테나(248)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수개의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다. 이런 경우, 제3 RFIC(226)는, 예를 들면, 제3 RFFE(236)의 일부로서, 복수개의 안테나 엘리먼트들에 대응하는 복수개의 위상 변환기(phase shifter)(238)들을 포함할 수 있다. 송신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘리먼트를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘리먼트를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이것은 전자 장치(101)와 상기 외부 간의 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone (SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone (NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(230)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3은, 무선 연결을 위하여 방향성 빔을 사용하는, 도 2의 제2 네트워크(294)(예를 들어, 5G 네트워크)에서, 기지국(320)과 전자 장치(101) 간의 무선 통신 연결을 위한 동작의 일 실시예를 도시한다. 먼저, 상기 기지국(gNB(gNodeB), TRP(transmission reception point))(320)은, 상기 무선 통신 연결을 위하여, 전자 장치(101)와 빔 디텍션(beam detection) 동작을 수행할 수 있다. 도시된 실시예에서, 빔 디텍션을 위하여, 상기 기지국(320)은, 복수의 송신 빔들, 예를 들어, 방향이 상이한 제1 내지 제5 송신 빔들(335-1 내지 335-5)을 순차적으로 송신함으로써, 적어도 한번의 송신 빔 스위핑(330)을 수행할 수 있다.
상기 제1 내지 제5 송신 빔들(335-1 내지 335-5)은 적어도 하나의 SS/PBCH Block(synchronization sequences(SS)/physical broadcast channel(PBCH) Block)을 포함할 수 있다. 상기 SS/PBCH Block 은, 주기적으로 전자 장치(101)의 채널, 또는 빔 세기를 측정하는데 이용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제1 내지 제5 송신 빔들(335-1 내지 335-5)은 적어도 하나의 CSI-RS(channel state information-reference signal)를 포함할 수 있다. CSI-RS는 기지국(320)이 유동적(flexible)으로 설정할 수 있는 기준/참조 신호로서 주기적(periodic)/반주기적(semi-persistent) 또는 비주기적(aperiodic)으로 전송될 수 있다. 상기 전자 장치(101)는 상기 CSI-RS를 이용하여 채널, 빔 세기를 측정할 수 있다.
상기 송신 빔들은 선택된 빔 폭을 가지는 방사 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 송신 빔들은 제1 빔 폭을 가지는 넓은(broad) 방사 패턴, 또는 상기 제1 빔 폭보다 좁은 제2 빔 폭을 가지는 좁은(sharp) 방사 패턴을 가질 수 있다. 예를 들면, SS/PBCH Block을 포함하는 송신 빔들은 CSI-RS를 포함하는 송신 빔 보다 넓은 방사 패턴을 가질 수 있다.
상기 전자 장치(101)는, 상기 기지국(320)이 송신 빔 스위핑(330)을 하는 동안, 수신 빔 스위핑(340)을 할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)는 기지국(320)이 첫 번째 송신 빔 스위핑(330)을 수행하는 동안, 제1 수신 빔(345-1)을 제1 방향으로 고정하여 상기 제1 내지 제5 송신 빔들(335-1 내지 335-5) 중 적어도 하나에서 전송되는 SS/PBCH Block의 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)는 기지국(320)이 두 번째 송신 빔 스위핑(330)을 수행하는 동안, 제2 수신 빔(345-2)을 제2 방향으로 고정하여 제1 내지 제5 송신 빔들(335-1 내지 335-5)에서 전송되는 SS/PBCH Block의 신호를 수신할 수 있다. 이와 같이, 전자 장치(101)는 수신 빔 스위핑(340)을 통한 신호 수신 동작 결과에 기반하여, 통신 가능한 수신 빔(예: 제2 수신 빔(345-2))과 송신 빔(예: 제3 송신 빔(335-3))을 선택할 수 있다.
위와 같이, 통신 가능한 송수신 빔들이 결정된 후, 기지국(320)과 전자 장치(101)는 셀 설정을 위한 기본적인 정보들을 송신 및/또는 수신하고, 이를 기반으로 추가적인 빔 운용을 위한 정보를 설정할 수 있다. 예를 들면, 상기 빔 운용 정보는, 설정된 빔에 대한 상세 정보, SS/PBCH Block, CSI-RS 또는 추가적인 기준 신호에 대한 설정 정보를 포함할 수 있다.
또한, 전자 장치(101)는 송신 빔에 포함된 SS/PBCH Block, CSI-RS 중 적어도 하나를 이용하여 채널 및 빔의 세기를 지속적으로 모니터링 할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 모니터링 동작을 이용하여 빔 퀄리티가 좋은 빔을 적응적으로 선택할 수 있다. 선택적으로, 전자 장치(101)의 이동 또는 빔의 차단이 발생하여 통신 연결이 해제되면, 위의 빔 스위핑 동작을 재수행하여 통신 가능한 빔을 결정할 수 있다.
도 4는, 일 실시예에 따른, 5G 네트워크 통신을 위한 전자 장치(101)의 블록도이다. 상기 전자 장치(101)는, 도 2에 도시된 다양한 부품을 포함할 수 있으나, 도 4에서는, 간략한 설명을 위하여, 프로세서(120), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제4 RFIC(228), 적어도 하나의 제3 안테나 모듈(246)을 포함하는 것으로 도시되었다.
도시된 실시예에서, 상기 제3 안테나 모듈(246)은 제1 내지 제4 위상 변환기들(413-1내지 413-4)(예: 도 2의 위상 변환기(238)) 및/또는 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(417-1 내지 417-4)(예: 도 2 안테나(248))을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(417-1 내지 417-4)의 각 하나는 제1 내지 제4 위상 변환기들(413-1 내지 413-4) 중 개별적인 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(417-1 내지 417-4)은 적어도 하나의 안테나 어레이(415)를 형성할 수 있다.
상기 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제1 내지 제4 위상 변환기들(413-1내지 413-4)을 제어함에 의하여, 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(417-1 내지 417-4)을 통하여 송신 및/또는 수신된 신호들의 위상을 제어할 수 있고, 이에 따라 선택된 방향으로 송신 빔 및/또는 수신 빔을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 안테나 모듈(246)은 사용되는, 안테나 엘리먼트의 수에 따라 위에 언급된 넓은 방사 패턴의 빔(451)(이하 "넓은 빔") 또는 좁은 방사 패턴의 빔(452)(이하 "좁은 빔")을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제3 안테나 모듈(246)은, 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(417-1 내지 417-4)을 모두 사용할 경우 좁은 빔(452)을 형성할 수 있고, 제1 안테나 엘리먼트(417-1)와 제 2 안테나 엘리먼트(417-2) 만을 사용할 경우 넓은 빔(451)을 형성할 수 있다. 상기 넓은 빔(451)은 좁은 빔(452)보다 넓은 커버리지(coverage)를 가지나, 적은 안테나 이득(antenna gain)을 가지므로 빔 탐색 시 더 효과적일 수 있다. 반면에, 좁은 빔(452)은 넓은 빔(451) 보다 좁은 커버리지를 가지나 안테나 이득이 더 높아서 통신 성능을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 센서 모듈(176)(예: 9축 센서, grip sensor, 또는 GPS)을 빔 탐색에 활용할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)는 센서 모듈(176)을 이용하여 전자 장치(101)의 위치 및/또는 움직임을 기반으로 빔의 탐색 위치 및/또는 빔 탐색 주기를 조절할 수 있다. 또 다른 예로, 전자 장치(101)가 사용자에게 파지되는 경우, grip sensor를 이용하여, 사용자의 파지 부분을 파악함으로써, 복수의 제3 안테나 모듈(246) 들 중 통신 성능이 상대적으로 좋은 안테나 모듈을 선택할 수 있다.
도 5는, 예를 들어, 도 2를 참조하여 설명된 제3 안테나 모듈(246)의 구조의 일실시예를 도시한다. 도 5의 (a)는, 상기 제3 안테나 모듈(246)을 일측에서 바라본 사시도이고, 도 5의 (b)는 상기 제3 안테나 모듈(246)을 다른 측에서 바라본 사시도이다. 도 5의 (c)는 상기 제3 안테나 모듈(246)의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 일실시예에서, 제3 안테나 모듈(246)은 인쇄회로기판(510), 안테나 어레이(530), RFIC(radio frequency integrate circuit)(552), PMIC(power manage integrate circuit)(554)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제3 안테나 모듈(246)은 차폐 부재(590)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 상기 언급된 부품들 중 적어도 하나가 생략되거나, 상기 부품들 중 적어도 두 개가 일체로 형성될 수도 있다.
인쇄회로기판(510)은 복수의 도전성 레이어들, 및 상기 도전성 레이어들과 교번하여 적층된 복수의 비도전성 레이어들을 포함할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(510)은, 상기 도전성 레이어에 형성된 배선들 및 도전성 비아들을 이용하여 인쇄회로기판(510) 및/또는 외부에 배치된 다양한 전자 부품들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다.
안테나 어레이(530)(예를 들어, 도 2의 248)는, 방향성 빔을 형성하도록 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들(532, 534, 536, 또는 538)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 엘리먼트들은, 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(510)의 제1 면에 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 안테나 어레이(530)는 인쇄회로기판(510)의 내부에 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 안테나 어레이(530)는, 동일 또는 상이한 형상 또는 종류의 복수의 안테나 어레이들(예: 다이폴 안테나 어레이, 및/또는 패치 안테나 어레이)을 포함할 수 있다.
RFIC(552)(예를 들어, 도 2의 226)는, 상기 안테나 어레이와 이격된, 인쇄회로기판(510)의 다른 영역(예: 상기 제1 면의 반대쪽인 제2 면)에 배치될 수 있다. 상기 RFIC(552)는, 안테나 어레이(530)를 통해 송/수신되는, 선택된 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있도록 구성될 수 있다. 일실시예에 따르면, RFIC(552)는, 송신 시에, 통신 프로세서(예: 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))로부터 획득된 기저대역 신호를 지정된 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다. 상기 RFIC(552)는, 수신 시에, 안테나 어레이(552)를 통해 수신된 RF 신호를, 기저대역 신호로 변환하여 통신 프로세서에 전달할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, RFIC(552)는, 송신 시에, IFIC(intermediate frequency integrate circuit)(예를 들어, 도 2의 제4 RFIC(228))로부터 획득된 IF 신호(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz) 를 선택된 대역의 RF 신호로 업 컨버트 할 수 있다. 상기 RFIC(552)는, 수신 시에, 안테나 어레이(552)를 통해 획득된 RF 신호를 다운 컨버트하여 IF 신호로 변환하여 상기 IFIC(예: 도 2의 제4 RFIC(228))에 전달할 수 있다.
PMIC(554)는, 상기 안테나 어레이와 이격된, 인쇄회로기판(510)의 다른 일부 영역(예: 상기 제2 면)에 배치될 수 있다. PMIC는 메인 PCB(미도시)로부터 전압을 공급받아서, 안테나 모듈 상의 다양한 부품(예를 들어, RFIC(552))에 필요한 전원을 제공할 수 있다.
차폐 부재(590)는 RFIC(552) 또는 PMIC(554) 중 적어도 하나를 전자기적으로 차폐하도록 상기 인쇄회로기판(510)의 일부(예를 들어, 상기 제2 면)에 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 차폐 부재(590)는 쉴드캔을 포함할 수 있다.
도시되지 않았으나, 다양한 실시예들에서, 제3 안테나 모듈(246)은, 모듈 인터페이스를 통해 다른 인쇄회로기판(예: 주 회로기판)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 인터페이스는, 연결 부재, 예를 들어, 동축 케이블 커넥터, board to board 커넥터, 인터포저, 또는 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 연결 부재를 통하여, 상기 안테나 모듈의 RFIC(552) 및/또는 PMIC(554)가 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 빔포밍을 수행하는 전자 장치의 블록도이다. 도 6을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전자 장치(601)(예: 전자 장치(101))는 DAC(digital to analog converter)/ADC(analog to digital converter)(610), 합성기(mixer)(620), 결합/분배기(combiner/divider)(630), 위상 변환기(phase shifter)(640-1 내지 604-N), 수신 신호 처리 회로(650-1 내지 650-N), 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N), 메모리(670), 빔북 생성 모듈(680), 또는 위상 제어기(690) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 빔북 생성 모듈(680) 또는 상기 위상 제어기(690)는 상기 도 4의 프로세서(120) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 내에 포함될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 메모리(670)는 상기 도 4의 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 또는 상기 프로세서(120) 내에 포함될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 메모리(670)는 상기 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 또는 상기 프로세서(120)와는 다른 구성 요소 내에 포함되거나 별도의 구성 요소로서 상기 전자 장치(601) 내에 포함될 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 DAC/ADC(610)는 도 4의 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 또는 제4 RFIC(228)에 포함될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 합성기(620)는 제4 RFIC(228)에 포함될 수 있으며, 상기 결합/분배기(630)는 제4 RFIC(228) 또는 제3 안테나 모듈(246)에 포함될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 위상 변환기(640-1 내지 604-N) 및 수신 신호 처리 회로(650-1 내지 650-N)는 제3 안테나 모듈(246)에 포함될 수 있다. 상기 위상 변환기(640-1 내지 604-N)는 도 4의 위상 변환기들(413-1 내지 413-4)에 대응할 수 있으며, 상기 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)는 도 4의 안테나 엘리먼트(417-1 내지 417-4)들에 대응할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치에서 기지국으로 전송하는 송신(Tx) 신호(예컨대, 상향 링크 신호(uplink signal))는 DAC/ADC(610)를 통해 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환되고, 혼합기(620)에서 반송 주파수(carrier frequency)(fc)와 혼합되어 주파수 변조될 수 있다. 상기 반송 주파수로 변조된 송신 신호는 결합/분배기(630)를 통해 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)의 개수(예컨대, N 개)만큼 분배될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 결합/분배기(630)를 통해 분배된 송신 신호는 각 안테나 엘리먼트별 송신 경로를 따라 신호 처리되어 전송될 수 있다. 예컨대, 제1 안테나 엘리먼트(660-1)로 전송될 신호는 상기 결합/분배기(630)에서 분배된 신호로부터 제1 위상 변환기(640-1)를 통해 위상 변환되고, 제1 송수신 신호 처리 회로(650-1)를 통해 송신 신호 처리된 후, 상기 제1 안테나 엘리먼트(660-1)를 통해 전송 처리될 수 있다. 상기 제1 송수신 신호 처리 회로(650-1)는 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-1) 및 TL(transmission line)(652-1)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 위상 변환기(640-1)를 통해 위상 변환된 신호는 상기 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-1)를 통해 설정된 크기의 신호로 증폭된 후 TL(652-1)을 통해 제1 안테나 엘리먼트(660-1)로 전송될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제2 안테나 엘리먼트(660-2)로 전송될 신호는 상기 결합/분배기(630)에서 분배된 신호로부터 제2 위상 변환기(640-2)를 통해 위상 변환되고, 제2 송수신 신호 처리 회로(650-2)를 통해 송신 신호 처리된 후, 상기 제2 안테나 엘리먼트(660-2)를 통해 전송 처리될 수 있다. 상기 제2 송수신 신호 처리 회로(650-2)는 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-2) 및 TL(transmission line)(652-2)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 위상 변환기(640-2)를 통해 위상 변환된 신호는 상기 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-2)를 통해 설정된 크기의 신호로 증폭된 후 TL(652-2)을 통해 제2 안테나 엘리먼트(660-2)로 전송될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제N 안테나 엘리먼트(660-N)로 전송될 신호는 상기 결합/분배기(630)에서 분배된 신호로부터 제N 위상 변환기(640-N)를 통해 위상 변환되고, 제N 송수신 신호 처리 회로(650-N)를 통해 송신 신호 처리된 후, 상기 제N 안테나 엘리먼트(660-N)를 통해 전송 처리될 수 있다. 상기 제N 송수신 신호 처리 회로(650-N)는 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-N) 및 TL(transmission line)(652-N)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제N 위상 변환기(640-N)를 통해 위상 변환된 신호는 상기 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-N)를 통해 설정된 크기의 신호로 증폭된 후 TL(652-N)을 통해 제N 안테나 엘리먼트(660-N)로 전송될 수 있다.
상기 제1 위상 변환기(640-1) 내지 제N 위상 변환기(640-N)는 각각 위상 제어기(690)로부터 위상 변환과 관련된 제어 신호를 수신하고, 결합/분배기(630)에서 분배된 신호를 상기 수신된 제어 신호에 따라 각기 상이한 위상 값으로 변환시킬 수 있다. 상기 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)로 전송되는 신호에 대해 안테나 엘리먼트 별 위상 조정을 함으로써, 지향하고자 하는 방향으로의 신호 송수신 이득이 최대가 되도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 5G 무선 통신 시스템에서는 mmWave 주파수(above 6GHz) 대역에서 신호를 송수신하는 경우 높은 신호 감쇠를 극복하기 위하여 도 6에 도시된 바와 같이 같이 다중 안테나 기반의 빔포밍 기술이 사용될 수 있다. 상기 빔포밍 기술에 따라 상기 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N) 별 위상 조정을 통해 지향하고자 하는 방향으로의 신호 송수신 이득이 최대가 되도록 할 수 있다. 이를 위해, 전자 장치는 서로 다른 방향을 지향하도록 미리 설계한 다수의 빔들로 구성된 빔북(beam book)을 메모리(670)에 저장하여 사용할 수 있다. 상기 전자 장치는 기지국과 신호 송수신 시 빔 관리(beam management) 동작을 통하여 현재의 무선 채널 상황에 따라 상기 메모리(670)에 저장된 빔북을 구성하는 빔들 중 가장 적합한 빔을 동적으로 선택하여 빔포밍에 사용할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 메모리(670)에는 제1 반송 주파수에 대응하는 제1 빔북(671)이 저장될 수 있다. 상기 제1 빔북(671)은 상기 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 기지국과 통신할 경우 위상 제어기(690)는 상기 메모리(670)에 저장된 상기 제1 반송 주파수에 대응하는 제1 빔북(671)을 참조하여 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N) 별 위상 변환기(640-1 내지 640-N)의 위상 변환 값을 제어할 수 있다.
상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 기지국과 통신하다가 제2 반송 주파수로 기지국과 통신하게 되는 경우, 상기 제1 빔북(671)에 따라 위상을 제어하게 되면 해당 빔북 작성 시 의도했던 빔과 방향 및 빔포밍 이득(beamforming gain)에 있어 차이가 발생할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 전자 장치가 상기 제2 반송 주파수로 기지국과 통신하게 되는 경우, 빔북 생성 모듈(680)은 상기 제2 반송 주파수 정보에 기반하여 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북(672)을 생성하고, 상기 생성된 제2 빔북(672)을 메모리(670)에 저장할 수 있다. 상기 위상 제어기(690)는 상기 전자 장치가 제2 반송 주파수를 이용하여 기지국과 통신함에 따라 상기 메모리(670)에 저장된 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북(672)을 참조하여 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N) 별 위상 변환기(640-1 내지 640-N)의 위상 변환 값을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 빔북 생성 모듈(680)은 반송 주파수가 변경됨에 따라 상기 메모리(670)에 해당 변경된 반송 주파수에 대응하는 빔북이 저장되어 있는지 확인할 수 있으며, 해당 변경된 반송 주파수에 대응하는 빔북이 저장되어 있지 않는 경우, 상기 변경된 반송 주파수에 대응하는 빔북을 생성하여 메모리(670)에 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 3GPP NR(new radio)과 같은 무선 통신 시스템에서는 여러 주파수 대역(band)들이 지원될 수 있으며, 하나의 주파수 대역 내에서도 다양한 반송 주파수 값들을 가질 수 있다. 이러한 시스템에서, 전자 장치가 빔포밍을 수행할 때, 기지국과 신호를 주고받기 위해 현재 사용하는 반송 주파수가 빔 북을 만들 때 가정하였던 반송 주파수와 차이가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 실제 형성되는 빔은 해당 빔북 작성 시 의도했던 빔과 방향 및 빔포밍 이득(beamforming gain)에 있어 차이가 발생할 수 있다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른, 반송 주파수에 따라 안테나 엘리먼트 별 위상 보상 값을 나타내는 테이블이다. 도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같이 빔포밍을 위하여 복수의 안테나 엘리먼트들(660-1 내지 660-N)이 1차원에서 등간격(Δl)으로 배치되어있는 선형 안테나 어레이(linear antenna array)가 사용될 때, n261 주파수 대역에서 복수의 반송 주파수들이 사용될 수 있음을 나타낸다.
다양한 실시예에 따라, 상기 n261 주파수 대역 내에서는 26.5GHz, 28GHz, 29.5GHz의 복수의 반송 주파수(fc)들이 사용될 수 있다. 상기 도 7은 안테나 엘리먼트들이 6개인 경우를 가정하며, 안테나 엘리먼트들 간의 간격(Δl)이 1mm인 경우와 2mm인 경우 각각 빔의 지향 방향(θ=0°, 30°, 60°)에 따라서 각 안테나 엘리먼트 별로 보상하여야 할 위상(φi)을 나타낸다. 상기 도 6 및 상기 도 7에서 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)로부터 위상 변환기(640-1 내지 640-N)까지 발생하는 추가 위상 변화는 모두 동일하다고 가정하였다.
예컨대, 도 6 및 도 7을 참조하면, 안테나 엘리먼트들 간의 간격(Δl)이 1mm이며, 반송 주파수가 26.5GHz인 경우, 0°를 지향하는 빔포밍을 위해서는 6개의 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 보상 값이 0°, 31.8°, 63.6°, 95.4°, 127.2, 159.0°가 될 수 있으며, 30°를 지향하는 빔포밍을 위해서는 6개의 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 보상 값이 0°, 27.5°, 55.1°, 82.6°, 110.2°, 137.7°가 될 수 있으며, 60°를 지향하는 빔포밍을 위해서는 6개의 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 보상 값이 0°, 15.9°, 31.8°, 47.7°, 63.6°, 79.5°가 될 수 있다.
상기 도 7을 참조하면, 동일한 n261 주파수 대역 내에서도 반송 주파수가 달라짐에 따라 각 안테나 엘리먼트별 보상하여야 할 위상 보상 값이 달라질 수 있으며, 안테나 엘리먼트들 간의 간격(Δl)이 달라짐에 따라 각 안테나 엘리먼트별 보상하여야 할 위상 보상 값이 달라질 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 7을 참조하면, 반송 주파수 간 차이가 클수록 동일 방향의 빔에 대하여 보상하여야 할 위상의 차이가 더 커질 수 있으며, 이에 따라, 최초 특정 반송 주파수에 대응하여 설정된 빔북 내의 빔을 그대로 사용할 경우 실제 형성되는 빔은 반송 주파수 간 차이가 커질수록 원래 의도했던 빔과의 차이가 더 커질 수 있다. 상기 차이는 다중 안테나 엘리먼트 간 간격이 클수록, 그리고 다중 안테나 수가 증가할수록 더 커질 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 반송 주파수의 차이로 인하여, 빔북 사용을 통해 실제 형성되는 빔들이 빔북 작성 시 의도했던 빔들과의 차이가 커질수록, 전자 장치에서 적용하는 빔포밍 이득은 감소할 수 있으며, 이는 전자 장치의 무선 통신 품질 저하로 인해 데이터 송수신 시 전송률(throughput)을 감소시킬 수 있다. 상기 도 7에서는 안테나 엘리먼트들 간의 간격(Δl)이 1mm 및 2mm인 경우를 예시하였으나, 상기 안테나 엘리먼트들의 간격이 더 커지게 되는 경우, 보상하여야 할 위상 차이가 더 커질 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 도 6을 참조하면, 빔북 생성 모듈(680)에 의해 상기 각 반송 주파수(예컨대, 26.5GHz, 28.0GHz, 29.5GHz)에 대응하는 빔북을 생성하여 메모리(670)에 저장하고, 현재 사용되는 반송 주파수에 따라 대응하는 빔북을 빔포밍에 적용할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 빔북 생성 모듈(680)은 반송 주파수가 변경될 때마다 이에 대응하는 빔북을 생성하여 빔포밍에 적용할 수도 있다. 상기 빔북 생성 모듈(680)에서 빔북의 생성하는 구체적인 실시예는 후술하기로 한다.
상기에서는 도 6을 참조하여, 전자 장치에서 기지국으로 신호를 송신하는 상향 링크 신호에 빔포밍을 적용하는 방법을 설명하였으며, 상기 전자 장치에서 기지국으로부터 신호를 수신하는 하향 링크 신호에 빔포밍을 적용하는 방법에도 동일하게 적용될 수 있다.
예컨대, 기지국에서 전자 장치로 전송된 신호는 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)를 통해 수신될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 제1 안테나 엘리먼트(660-1)를 통해 수신된 신호는 제1 송수신 신호 처리 회로(650-1)를 통해 수신 신호 처리된 후, 위상 제어기(690)의 위상 제어 신호에 따라 제1 위상 변환기(640-1)를 통해 위상 변환될 수 있다. 상기 제1 송수신 신호 처리 회로(650-1)는 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-1) 및 TL(transmission line)(652-1)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제1 안테나 엘리먼트(660-1)를 통해 수신된 신호는 제1 송수신 신호 처리 회로(650-1)의 TL(652-1)을 통해 PA/LNA(651-1)로 전송되고, PA/LNA(651-1)에서 저잡음 증폭 처리될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제2 안테나 엘리먼트(660-2)를 통해 수신된 신호는 제2 송수신 신호 처리 회로(650-2)를 통해 수신 신호 처리된 후, 위상 제어기(690)의 위상 제어 신호에 따라 제2 위상 변환기(640-2)를 통해 위상 변환될 수 있다. 상기 제2 송수신 신호 처리 회로(650-2)는 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-2) 및 TL(transmission line)(652-2)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 안테나 엘리먼트(660-2)를 통해 수신된 신호는 제2 송수신 신호 처리 회로(650-2)의 TL(652-2)을 통해 PA/LNA(651-2)로 전송되고, PA/LNA(651-2)에서 저잡음 증폭 처리될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제N 안테나 엘리먼트(660-N)를 통해 수신된 신호는 제N 송수신 신호 처리 회로(650-N)를 통해 수신 신호 처리된 후, 위상 제어기(690)의 위상 제어 신호에 따라 제N 위상 변환기(640-N)를 통해 위상 변환될 수 있다. 상기 제N 송수신 신호 처리 회로(650-N)는 PA(power amplifier)/LNA(low noise amplifier)(651-N) 및 TL(transmission line)(652-N)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제N 안테나 엘리먼트(660-N)를 통해 수신된 신호는 제N 송수신 신호 처리 회로(650-N)의 TL(652-N)을 통해 PA/LNA(651-N)로 전송되고, PA/LNA(651-N)에서 저잡음 증폭 처리될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제1 위상 변환기(640-1) 내지 제N 위상 변환기(640-N)를 통해 위상 변환된 수신 신호는 결합/분배기(630)를 통해 결합될 수 있으며, 상기 결합/분배기(630)를 통해 결합된 신호는 혼합기(620)를 통해 반송 주파수(fc)와 혼합되어 변조될 수 있다. 상기 혼합기(620)를 통해 기저 대역 신호로 변조된 신호는 DAC/ADC(610)를 통해 디지털 신호로 변환될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 도 6에서는 송신 신호의 처리 경로와 수신 신호의 처리 경로를 하나로 도시하고 있으나, 상기 송신 신호와 상기 수신 신호를 별도의 구분된 경로로 처리할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 6에서의 DAC/ADC(610)는 도 4의 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 또는 제4 RFIC(228)에 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 합성기(620) 및 상기 결합/분배기(630)는 도 4의 제4 RFIC(228)에 포함되어 구성될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 도 6의 위상 변환기(640-1 내지 640-N), 송수신 신호 처리 회로(650-1 내지 650-N), 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)는 도 4의 제3 안테나 모듈(246)에 포함되어 구성될 수 있다. 상기 도 6의 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)는 도 4의 안테나 엘리먼트들(417-1 내지 417-4)(예: 도 2 안테나(248))에 대응할 수 있다.
다양한 실시예에 다라, 상기 도 6에서 메모리(670)는 도 1의 메모리(130)에 포함될 수 있으며, 상기 도 4의 프로세서(120) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 내에 포함되거나, 별도의 메모리로 구성될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 빔북 생성 모듈(680) 또는 상기 위상 제어기(690)는 상기 도 4의 프로세서(120) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 내에 포함되거나, 별도의 프로세서 또는 모듈로 구성될 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 빔북 생성 모듈(680) 또는 상기 위상 제어기(690)는 소프트웨어로 구성되어 메모리(670)에 저장되거나, 하드웨어의 모듈 형태로 구성될 수도 있다.
이하, 다양한 실시예에 따라, 상기 빔북 생성 모듈(680)에서 빔북을 생성하는 구체적인 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치에서 빔포밍을 수행할 때 실제 형성하는 빔이 빔북 작성 시 의도했던 빔과 동일하도록 하기 위하여, 변경된 반송 주파수에 대응하는 빔북을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치의 메모리(670)에는 안테나 엘리먼트 간 간격(li), 또는 안테나별 유효 거리(effective distance, di)를 저장하여 상기 빔북 생성에 사용될 수 있다. 상기 안테나 엘리먼트 간 간격이 동일할 경우 이를Δl로 표시할 수 있다. 상기 안테나별 유효 거리(di)는 전자 장치에서 수신된 신호가 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)에서 수신된 후 위상 변환기(640-1 내지 640-N)로 전송될 때까지 거치게 되는 전송 선로 및 소자들의 영향을 고려한 거리로서, 상기 안테나별 유효 거리에 의해 추가로 위상 변화가 발생될 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 안테나별 유효 거리를 측정하여 초기에 빔북 작성 시 사용하였던 기준이 되는 반송 주파수(fc,ref)와 함께 메모리(670)에 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치가 기지국과 신호를 주고 받기 위하여 빔포밍을 수행할 때, 현재 사용하는 반송 주파수가 초기 빔북 작성 시 사용한 기준이 되는 반송 주파수(fc,ref)와 다를 경우, 상기 전자 장치의 빔북 생성 모듈(680)은 현재 사용하고 있는 반송 주파수(fc,ref+Δfc)에 기반하여, 상기 메모리(670)에 저장된 기준이 되는 반송 주파수 (fc,ref), 안테나 엘리먼트 간 간격 (li), 또는 안테나 별 유효 거리(di) 중 적어도 하나의 값을 사용하여 새로운 빔북을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치의 빔북 생성 모듈(680)은 초기 빔북 작성 시 의도했던 방향(θ, 또는 빔북 작성 시 안테나 엘리먼트 별 지향하는 방향이 서로 다를 경우 θi) 정보를 함께 사용하여, 안테나 엘리먼트 별로 발생하는 반송 주파수 차이에 따른 위상 차이를 미리 예측하여 추가로 보상을 할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치가 빔북 내의 임의의 빔을 사용하고자 할 때, 임의의 안테나 엘리먼트에 대하여, 기존 반송 주파수에 대응하는 빔북을 통해 보상하여야 할 위상이 φi,ref인 경우, 새로운 반송 주파수에 대응하는 빔북 생성 시 해당 안테나 엘리먼트가 지향하고자 했던 방향(θi) 및 그에 따라 추가로 보상하여야 할 위상(φi,add), 및 최종적으로 보상하여야 할 위상 (φi)은 각각 하기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112019090847811-pat00001
Figure 112019090847811-pat00002
Figure 112019090847811-pat00003
다양한 실시예에 따라, 초기 기준이 되는 반송 주파수에 대응하는 빔북과, 상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>에 의해 현재 사용되는 반송 주파수에 대응하여 새롭게 생성되는 빔북은 각각 하기 <표 1> 및 <표 2>와 같이 테이블 형태로 구성되어 메모리(670)에 저장될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 <표 1> 및 <표 2>는 각각 안테나 엘리먼트의 개수가 N이고, 각 빔북 내 빔의 개수가 M인 경우, 초기 저장된 빔북의 예와 상기 <수학식 1> 내지 <수학식 3>을 이용하여 추가 위상을 보상한 빔북의 예를 나타낸다.
다양한 실시예에 따라, 각 빔북에서 선택된 빔에 해당하는 각 안테나 엘리먼트 별 보상할 위상 값은, 상기 위상 제어기(690)에서 비트 스트림(bit stream)을 이용하여 위상 변환기(640-1 내지 640-N)로 전달될 수 있다. 예컨대, 각 안테나 엘리먼트 별 위상을 B 개의 비트를 이용하여 전달한다고 가정할 경우, 각 빔북 내에서의 각 위상(φ)은 하기 <수학식 4>와 같이 각 비트 스트림에 대응하는 정수 값 b(0≤b≤2B-1)로 매핑될 수 있다.
Figure 112019090847811-pat00006
다양한 실시예에 따라, 반송 주파수의 변화에 따른 파장 크기를 고려하여, 빔포밍에 실제 사용되는 안테나 엘리먼트의 개수가 변경되는 경우, 사용되는 안테나 엘리먼트의 개수 및/또는 안테나 엘리먼트 간 간격을 다시 고려하여 새로운 빔북을 생성할 수 있다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른, 빔포밍을 수행하는 전자 장치의 블록도이다. 도 8을 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 전자 장치(801)(예: 전자 장치(101))는 DAC(digital to analog converter)/ADC(analog to digital converter)(610), 합성기(mixer)(620), 결합/분배기(combiner/divider)(630), 위상 변환기(phase shifter)(640-1 내지 604-N), 수신 신호 처리 회로(650-1 내지 650-N), 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N), 메모리(670), 위상 보상 모듈(820), 또는 위상 제어기(690) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도 8에서 상기 도 6과 동일한 도면 부호를 갖는 구성 요소는 상기 도 6과 동일 또는 유사한 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 도 8의 설명에서 상기 도 6과 동일한 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다.
다양한 실시예에 따라, 메모리(670)에는 초기에 기준이 되는 반송 주파수(예컨대, 제1 반송 주파수)에 대응하는 빔북(810)이 저장될 수 있다. 상기 빔북(810)은 상기 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 기지국과 통신할 경우 위상 제어기(690)는 상기 메모리(670)에 저장된 상기 제1 반송 주파수에 대응하는 빔북(810)을 참조하여 각 안테나 엘리먼트(660-1 내지 660-N) 별 위상 변환기(640-1 내지 640-N)의 위상 변환 값을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치가 제1 반송 주파수로 기지국과 통신하다가 제2 반송 주파수로 기지국과 통신하게 되는 경우, 상기 초기에 설정된 빔북(810)에 따라 위상을 제어하게 되면 해당 빔북 작성 시 의도했던 빔과 방향 및 빔포밍 이득(beamforming gain)에 있어 차이가 발생할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치가 상기 제2 반송 주파수로 기지국과 통신하게 되는 경우, 위상 보상 모듈(820)은 상기 빔북(810)에 포함된 각 위상 값으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 각 안테나 엘리먼트 별 위상 보상 값을 결정할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 모듈(820)은 상기 도 6에서의 새로운 빔북 생성 시 적용한 <수학식 1> 내지 <수학식 3>을 이용하여 각 안테나 엘리먼트 별 위상 보상 값을 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 전자 장치의 위상 보상 모듈(820)은 상기 반송 주파수의 변경에 따라 해당 반송 주파수에 대응하는 위상 보상 값을 실시간으로 계산하여 위상 제어기(690)로 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 모듈(820)은 해당 반송 주파수에 대응하는 위상 보상 값을 주기적으로 계산하여 위상 제어기(690)로 제공할 수도 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 반송 주파수의 변경에 따라 상기 위상 보상 모듈(820)에서 각 안테나 엘리먼트 별 위상 보상 값을 결정할 때, 도 7에 도시된 바와 같이 각 빔의 지향 방향(θ=0°, 30°, 60°)에 따라서 각 안테나 엘리먼트 별로 보상하여야 할 위상(φi)을 새롭게 산출할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 반송 주파수의 변경에 따라 상기 위상 보상 모듈(820)에서 실시간으로 위상 보상 값을 결정할 경우, 프로세싱 지연(processing delay)에 따라 새롭게 산출된 위상 보상 값의 적용이 지연될 수도 있다. 이러한 경우, 상기 위상 제어기(690)는 상기 위상 보상 모듈(820)에서 새로운 위상 보상 값을 결정할 때까지 메모리(670)에 저장된 기존 빔북(810)의 위상 보상 값을 이용하여 각 위상 변환기(640-1 내지 640-N)의 위상을 제어한 후, 상기 위상 보상 모듈(820)에서 새로운 위상 보상 값이 결정되면, 상기 위상 제어기(690)는 상기 위상 보상 모듈(820)에서 새롭게 결정된 위상 보상 값을 이용하여 각 위상 변환기(640-1 내지 640-N)의 위상을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치가 도 2a 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 NSA(non stand alone) 모드로 동작할 경우, 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)(예: NR 통신 프로세서)는 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)(예: LTE 통신 프로세서)로부터 변경될 반송 주파수의 정보를 미리 획득할 수 있다. 따라서, 상기 반송 주파수의 변경에 따라 상기 위상 보상 모듈(820)에서 실시간으로 위상 보상 값을 결정할 경우, 상기 위상 보상 모듈(820)은 상기 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)로부터 미리 변경될 반송 주파수의 정보를 획득하고, 상기 반송 주파수의 변경 전에 상기 위상 보상 값을 미리 결정하거나, 새로운 빔북을 미리 생성함으로써, 프로세싱 지연(processing delay)에 따른 새로운 위상 보상 값의 적용 지연을 방지할 수 있다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른, 각 주파수 대역 별 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 다양한 실시예에 따라, 적용 가능한 다양한 주파수 대역들에 대해 각 주파수 대역에 대응하는 빔북들을 미리 메모리(670)에 저장하여 사용할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 24GHz 이상의 주파수 대역에 대해 도 9에 도시된 바와 같이 n257, n258, n260, n261의 4개의 주파수 대역이 적용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 주파수 대역의 분포를 고려하여, 28GHz에 대한 빔북과 39GHz에 대한 빔북을 미리 메모리(670)에 저장하여 사용할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 n261 주파수 대역 내에서도 반송 주파수 fc를 1GHz 또는 0.5GHz 기준으로 세분화하여 상기 주파수 대역 내에서도 세부적으로 추가적인 위상을 보상하도록 할 수 있다. 예컨대, 상기 n261 주파수 대역을 1GHz 또는 0.5GHz 단위로 세분화하고, 각 주파수 마다 빔북을 생성하여 저장하고, 반송 주파수가 해당 주파수로 변경될 때 대응하는 빔북을 확인하여 실시간으로 적용할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 각 주파수 대역은 도 9에 도시된 바와 같이 일정한 주파수 구간을 가지므로, 기준이 되는 특정 주파수를 기준 주파수(reference frequency)로 설정할 수 있다. 빔북 생성 모듈(680)에서는 각 주파수 대역마다 상기 기준 주파수에 대한 빔북을 생성하여 저장하고, 반송 주파수가 해당 주파수 대역으로 변경될 때, 상기 기준이 되는 기준 주파수에 대응하는 빔북을 이용하여 위상 보상 값을 새롭게 산출하도록 할 수도 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 기준이 되는 기준 주파수는 상기 주파수 대역 내에서의 최저 주파수(lowest frequency), 상기 주파수 대역 내에서의 최고 주파수(highest frequency), 상기 주파수 대역 내에서의 중심 주파수(center frequency) 또는 서브 대역(sub band) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치는 인접한 주파수 간의 CA(carrier aggregation)(Contiguous CA), 동일 주파수 대역 내에서의 인접하지 않은 CA(non- contiguous CA) 등을 고려하여 각각 빔북을 별도로 구성하여 메모리(670)에 저장할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 실시예들에서 생성 및 저장되는 각 빔북은 제조 공정 상 테스트 과정에서 일부 위상 값들이 조정(tuning)될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전술한 바와 같이 각 반송 주파수마다 빔북을 생성하거나, 각 반송 주파수 변경시 실시간으로 계산식(예컨대, <수학식 1> 내지 <수학식 3>)을 이용하여 해당 반송 주파수 차이 값을 연산해 내고 이를 활용하여 위상 값 보상에 적용할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 방법들을 조합하여 일부 빔북을 이용하고, 추가로 계산식에 의해 위상 보상 값을 결정하는 방법을 적용할 수도 있다. 예컨대, 각 주파수 대역별로 기준이 되는 기준 주파수에 해당하는 빔북을 생성하여 저장하고, 상기 기준 주파수와 현재 반송 주파수가 차이가 있을 경우, 연산을 통해 보다 세밀한 위상 보상 값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 24GHz 대역에서, 500MHz 단위로는 미리 생성한 빔북을 참조할 수 있고, 100MHz 단위로는 상기 빔북에 기반하여 추가로 계산함으로써 위상 보상 값의 차이를 추가로 더 보상할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치(101)는, 안테나 모듈(246), 메모리(670), 및 상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)(671)을 확인하고 - 상기 제1 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 제2 빔북(672)을 확인하고, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서(120, 214)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 빔북은, 상기 각 안테나 엘리먼트 간의 간격을 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 빔북은, 상기 각 안테나 엘리먼트와 대응하는 위상 변환기 간의 유효 거리(effective distance)를 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 빔북은, 상기 각 안테나 엘리먼트 별 지향하는 방향을 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 프로세서는, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 상기 제2 빔북이 존재하지 않는 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 상기 제2 빔북을 생성하도록 더 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 프로세서는, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북이 존재하지 않는 경우, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 주파수 대역 내 기준 주파수(reference frequency)를 확인하고, 상기 기준 주파수에 대해 설정된 빔북으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 상기 제2 빔북을 생성하도록 더 설정될 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 안테나 모듈, 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 빔북(beam book)을 확인하고 - 상기 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 빔북에 포함된 각 위상 값으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 결정된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값을 확인하고, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 값은, 상기 각 안테나 엘리먼트 간의 간격을 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 값은, 상기 각 안테나 엘리먼트와 대응하는 위상 변환기 간의 유효 거리(effective distance)를 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 값은, 상기 각 안테나 엘리먼트 별 지향하는 방향을 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치는, 안테나 모듈, 메모리, 및 상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하고 - 상기 제1 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 주파수 대역 내 기준 주파수를 확인하고, 상기 기준 주파수에 대해 설정된 빔북에 포함된 각 위상 값으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 결정된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값을 확인하고, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 주파수 대역 내 기준 주파수는, 상기 주파수 대역 내에서의 최저 주파수, 상기 주파수 대역 내에서의 최고 주파수, 또는 상기 주파수 대역 내에서의 중심 주파수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 값은, 상기 각 안테나 엘리먼트 간의 간격을 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 값은, 상기 각 안테나 엘리먼트와 대응하는 위상 변환기 간의 유효 거리(effective distance)를 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 위상 보상 값은, 상기 각 안테나 엘리먼트 별 지향하는 방향을 더 고려하여 결정될 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 13을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기로 한다.
도 10은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 10을 참조하면, 전자 장치(101)(예: 도 6 또는 도 8의 전자 장치(601))(예컨대, 전자 장치의 프로세서(예: 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)))는 동작 1010에서, 메모리(670)에 저장된 제1 반송 주파수에 대응하는 제1 빔북(671)을 확인할 수 있다.
동작 1020에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
동작 1030에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하다가 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우(1030-예), 동작 1040에서, 상기 전자 장치는 상기 변경된 제2 반송 주파수에 기반하여 위상 값이 보상된 제2 빔북을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 되는 경우는 상기 제2 반송 주파수로 빔 서치하는 경우, 상기 제2 반송 주파수로 셀 서치하는 경우, 상기 제1 반송 주파수에서 상기 제2 반송 주파수로 핸드오버하여 데이터를 송수신하는 경우를 포함할 수 있으며, 상기 빔포밍을 수행하게 되는 경우가 특정한 통신 상황으로 제한되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치는 상기 반송 주파수가 제1 반송 주파수에서 제2 반송 주파수로 변경될 때, 상기 제2 빔북을 새롭게 생성할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 전자 장치는 상기 전자 장치에서 적용 가능한 제2 반송 주파수에 대해 미리 제2 빔북을 저장한 후 상기 제2 반송 주파수를 이용하여 통신하고자 할 때 상기 미리 저장된 제2 빔북을 적용할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 동작 1030에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 계속 수행하는 경우(1030-아니오), 동작 1020에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 계속 수행할 수 있다.
동작 1050에서, 상기 전자 장치는, 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
도 11은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 11을 참조하면, 전자 장치(101)(예: 도 6 또는 도 8의 전자 장치(601))(예컨대, 전자 장치의 프로세서(예: 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)))는 동작 1110에서, 메모리(670)에 저장된 제1 반송 주파수에 대응하는 제1 빔북(671)을 확인할 수 있다.
동작 1120에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
동작 1130에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하다가 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우(1130-예), 동작 1140에서, 상기 전자 장치는 상기 변경된 제2 반송 주파수에 기반하여 결정된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 되는 경우는 상기 제2 반송 주파수로 빔 서치하는 경우, 상기 제2 반송 주파수로 셀 서치하는 경우, 상기 제1 반송 주파수에서 상기 제2 반송 주파수로 핸드오버하여 데이터를 송수신하는 경우를 포함할 수 있으며, 상기 빔포밍을 수행하게 되는 경우가 특정한 통신 상황으로 제한되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따라, 상기 각 엘리먼트별 위상 보상 값은 미리 설정된 계산 식(예컨대, <수학식 1> 내지 <수학식 3>)에 의해 실시간으로 결정될 수 있다.
동작 1150에서, 상기 전자 장치는, 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 동작 1130에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 계속 수행하는 경우(1130-아니오), 동작 1120에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 계속 수행할 수 있다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 12를 참조하면, 전자 장치(101)(예: 도 6 또는 도 8의 전자 장치(601))(예컨대, 전자 장치의 프로세서(예: 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)))는 동작 1210에서, 메모리(670)에 저장된 제1 반송 주파수에 대응하는 제1 빔북(671)을 확인할 수 있다.
동작 1220에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
동작 1230에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하다가 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우(1230-예), 동작 1240에서 상기 전자 장치는 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북이 메모리(670)에 존재하는 지 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 되는 경우는 상기 제2 반송 주파수로 빔 서치하는 경우, 상기 제2 반송 주파수로 셀 서치하는 경우, 상기 제1 반송 주파수에서 상기 제2 반송 주파수로 핸드오버하여 데이터를 송수신하는 경우를 포함할 수 있으며, 상기 빔포밍을 수행하게 되는 경우가 특정한 통신 상황으로 제한되는 것은 아니다.
상기 동작 1240의 확인 결과, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북이 메모리에 존재하지 않는 경우(1240-아니오), 동작 1250에서, 전자 장치는, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 위상 값이 보상된 제2 빔북을 새롭게 생성할 수 있다. 동작 1260에서 전자 장치는, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 새롭게 생성된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
상기 동작 1240의 확인 결과, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북이 메모리에 존재하는 경우(1240-예), 동작 1260에서, 전자 장치는, 상기 메모리에 기 저장된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 동작 1230에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 계속 수행하는 경우(1230-아니오), 동작 1220에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 계속 수행할 수 있다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시한다. 도 13을 참조하면, 전자 장치(101) (예: 도 6 또는 도 8의 전자 장치(601))(예컨대, 전자 장치의 프로세서(예: 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)))는 동작 1310에서, 메모리(670)에 저장된 제1 반송 주파수에 대응하는 제1 빔북(671)을 확인할 수 있다.
동작 1320에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
동작 1330에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하다가 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우(1330-예), 동작 1340에서, 상기 전자 장치는 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 주파수 대역에 대해 설정된 기준 주파수(reference frequency)를 확인할 수 있다. 상기 전자 장치는 상기 메모리(670)에 저장된 상기 기준 주파수에 대응하는 빔북을 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 상기 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 되는 경우는 상기 제2 반송 주파수로 빔 서치하는 경우, 상기 제2 반송 주파수로 셀 서치하는 경우, 상기 제1 반송 주파수에서 상기 제2 반송 주파수로 핸드오버하여 데이터를 송수신하는 경우를 포함할 수 있으며, 상기 빔포밍을 수행하게 되는 경우가 특정한 통신 상황으로 제한되는 것은 아니다.
동작 1350에서, 상기 전자 장치는 상기 기준 주파수에 대한 빔북으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값을 결정할 수 있다.
동작 1360에서, 상기 전자 장치는, 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 각 안테나 엘리먼트별 위상 보상 값에 기반하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 동작 1330에서, 상기 전자 장치가 제1 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 계속 수행하는 경우(1330-아니오), 동작 1020에서, 전자 장치는, 안테나 모듈(246)을 통해, 상기 제1 빔북에 기반하여 빔포밍을 계속 수행할 수 있다.
다양한 실시예 중 어느 하나에 따른 전자 장치의 빔포밍(beamforming) 방법은, 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하는 동작 - 상기 제1 빔북은 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며, 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하는 동작, 상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍할 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 제2 빔북을 확인하는 동작, 및 상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 빔북은, 상기 각 안테나 엘리먼트 간의 간격을 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 빔북은, 상기 각 안테나 엘리먼트와 대응하는 위상 변환기 간의 유효 거리(effective distance)를 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 제2 빔북은, 상기 각 안테나 엘리먼트 별 지향하는 방향을 더 고려하여 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 상기 방법은, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북이 존재하지 않는 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 상기 제2 빔북을 생성하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 컴퓨터 장치, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 마스터 장치 또는 태스크 수행 장치) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리 또는 외장 메모리)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 마스터 장치 또는 태스크 수행 장치)의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
101 : 전자 장치 120 : 프로세서
130 : 메모리 190 : 통신 모듈
197 : 안테나 모듈 212 : 제1 커뮤니케이션 프로세서
214 : 제2 커뮤니케이션 프로세서 226 : 제3 RFIC
236 : 제3 RFFE 238 : 위상 변환기
246 : 제3 안테나 모듈 248 : 안테나

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    안테나 모듈;
    메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하고 - 상기 제1 빔북은 상기 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며,
    상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하고,
    상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 제2 빔북을 확인하고,
    상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행하도록 설정된, 프로세서;를 포함하는, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 빔북은,
    상기 각 안테나 엘리먼트 간의 간격을 더 고려하여 결정되는, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 빔북은,
    상기 각 안테나 엘리먼트와 대응하는 위상 변환기 간의 유효 거리(effective distance)를 더 고려하여 결정되는, 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 빔북은,
    상기 각 안테나 엘리먼트 별 지향하는 방향을 더 고려하여 결정되는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제2 반송 주파수에 대응하는 상기 제2 빔북이 존재하지 않는 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 상기 제2 빔북을 생성하도록 더 설정된, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 제2 반송 주파수에 대응하는 제2 빔북이 존재하지 않는 경우, 상기 제2 반송 주파수에 대응하는 주파수 대역 내 기준 주파수(reference frequency)를 확인하고,
    상기 기준 주파수에 대해 설정된 빔북으로부터 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 상기 제2 빔북을 생성하도록 더 설정된, 전자 장치.
  7. 전자 장치의 빔포밍(beamforming) 방법에 있어서,
    메모리에 저장된 제1 반송 주파수(carrier frequency)에 대응하는 제1 빔북(beam book)을 확인하는 동작 - 상기 제1 빔북은 안테나 모듈에 포함된 각 안테나 엘리먼트(antenna element)에 대응하는 위상 값과 관련된 정보를 포함하며;
    상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제1 빔북에 기반하여 빔포밍(beamforming)을 수행하는 동작;
    상기 제1 반송 주파수와 다른 제2 반송 주파수로 변조하여 빔포밍을 수행하게 될 경우, 상기 제2 반송 주파수에 기반하여 상기 각 안테나 엘리먼트에 대응하는 위상 값이 보상된 제2 빔북을 확인하는 동작; 및
    상기 안테나 모듈을 통해, 상기 확인된 제2 빔북에 기반하여 빔포밍을 수행하는 동작을 포함하는, 전자 장치의 빔포밍 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 빔북은,
    상기 각 안테나 엘리먼트 간의 간격을 더 고려하여 결정되는, 전자 장치의 빔포밍 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 빔북은,
    상기 각 안테나 엘리먼트와 대응하는 위상 변환기 간의 유효 거리(effective distance)를 더 고려하여 결정되는, 전자 장치의 빔포밍 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제2 빔북은,
    상기 각 안테나 엘리먼트 별 지향하는 방향을 더 고려하여 결정되는, 전자 장치의 빔포밍 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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