KR20220078142A - 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치 - Google Patents

대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치는 각각이 복수의 안테나소자를 포함하는 복수의 안테나어레이를 포함하는 안테나부와, 상기 복수의 안테나소자 각각에 대응하여 송수신되는 무선 신호를 처리하기 위한 복수의 전력증폭기 및 복수의 위상조절기를 포함하는 복수의 무선소자를 포함하는 신호처리부와, 커버리지 영역의 트래픽의 부하 정도를 나타내는 영역트래픽부하 조건 및 사용자의 체감 속도를 나타내는 사용자피크데이터 조건 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 안테나소자 중 적어도 하나를 비활성화시키도록 복수의 무선소자를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치{Apparatus for reducing dynamic power consumption through beam pattern control in large-scale multiple input multiple output systems}
본 발명은 동적 소모 전력 절감 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output system)의 빔 패턴 조절을 통해 동적 소모 전력 절감을 수행하는 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 이동통신 시스템은 기지국을 중심으로 고정적인 서비스 커버리지를 제공하는 네트워크를 구축하고, 해당 커버리지 내의 이동국인 사용자의 단말로 양호한 전파 환경을 제공함으로써 안정적인 음성, 데이터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 이동통신 시스템은 지속적으로 진화되고 있으며, 2G, 3G, 4G 그리고 5G 이동통신 시스템에 이르기까지 다양한 네트워크가 구축되어 왔다.
또한, 5G 이동통신 시스템은 초고주파 대역에서 전파의 경로 손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 빔포밍(beamforming), 대규모 다중 입출력 (massive MIMO(multiple input multiple output)), 전차원다중입출력 (full dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna) 등의 다양한 기술들이 논의되고 있다. 특히, 빔포밍 기술은 5G 이동통신 시스템의 핵심적인 기술 중에 하나로 무선 주파수 자원을 효율적으로 이용하기 위해, 전파의 도달 영역을 특정한 방향으로 집중시키거나 특정 방향에 대한 수신감도의 지향성(directivity)를 증대시키는 기술을 의미한다.
한국공개특허 제2015-0140266호, 2015년 12월 15일 공개 (명칭: 무선 통신 시스템에서 대규모 MIMO를 이용한 분할 빔포밍 방법 및 이를 위한 장치)
본 발명의 목적은 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치는 각각이 복수의 안테나소자를 포함하는 복수의 안테나어레이를 포함하는 안테나부와, 상기 복수의 안테나소자 각각에 대응하여 송수신되는 무선 신호를 처리하기 위한 복수의 전력증폭기 및 복수의 위상조절기를 포함하는 복수의 무선소자를 포함하는 신호처리부와, 커버리지 영역의 트래픽의 부하 정도를 나타내는 영역트래픽부하 조건 및 사용자의 체감 속도를 나타내는 사용자피크데이터 조건 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 안테나소자 중 적어도 하나를 비활성화시키도록 복수의 무선소자를 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 사용자피크데이터 조건에 무관하게 상기 영역트래픽부하 조건이 전체 커버리지 영역 중 일부 커버리지 영역에 대해서만 서비스가 요구되는 조건임을 검출하는 조건검출부와, 상기 일부 커버리지 영역에 대해서만 서비스가 요구되는 조건이면, 전체 커버리지 영역 중 서비스를 제공하는 서비스 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자에 대응하는 전력증폭기를 켜고, 서비스를 제공하지 않는 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자가 비활성화되도록 대응하는 전력증폭기를 끄도록 제어하는 전력절감부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 영역트래픽부하 조건이 전체 커버리지 영역에 대한 서비스가 요구되며, 사용자피크데이터 조건이 기 설정된 제1 속도 미만 그리고 상기 제1 속도 보다 소정 수치 느린 기 설정된 제2 속도 이상의 속도가 요구되는 조건을 검출하는 조건검출부와, 상기 검출된 조건에 따라 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 어느 하나만 활성화되도록 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기만을 켜고, 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 활성화된 안테나소자의 빔의 방향이 비활성화된 안테나소자의 방향으로 소정 각도 변경되도록 상기 활성화된 안테나소자에 대응하는 위상조절기를 제어하는 전력절감부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 영역트래픽부하 조건이 전체 커버리지 영역에 대한 서비스가 요구되며, 사용자피크데이터 조건이 기 설정된 기 설정된 제2 속도 미만의 속도가 요구되는 조건을 검출하는 조건검출부와, 상기 검출된 조건에 따라 복수의 안테나소자 각각의 한 쌍의 + 90도 및 - 90도 교차 편파 방사 소자 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기를 끄는 전력절감부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 요구되는 서비스 커버리지에 대한 트래픽 부하 및 속도에 따라 기지국의 MIMO의 빔 패턴을 조절함으로써 필요한 전력만 사용하고 불필요한 전력을 사용하지 않음으로써 전력을 절감할 수 있다. 따라서 기지국에 대한 운영 비용(OPEX: Operating Expense)이 절감된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치가 적용되는 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치의 세부적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 안테나소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 절감을 위한 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 기지국의 4가지 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 슬립 운용(MIMO Sleep Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 시스템 영역 빔 슬립 운용(MU-MIMO Area Beam Sleep Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 부분 무선 컴포넌트 슬립 운용(Partial RF Component Sleep Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하의 설명 및 도면에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명의 범위 내의 실시 예들은 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조를 가지거나 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, CD-ROM 또는 기타 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터 실행가능 명령어, 컴퓨터 판독가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 된 소정의 프로그램 코드 수단을 저장하거나 전달하는 데에 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 기타 매체와 같은 물리적 저장 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
이하의 설명 및 특허 청구 범위에서, "네트워크"는 컴퓨터 시스템들 및/또는 모듈들 간의 전자 데이터를 전송할 수 있게 하는 하나 이상의 데이터 링크로서 정의된다. 정보가 네트워크 또는 다른 (유선, 무선, 또는 유선 또는 무선의 조합인) 통신 접속을 통하여 컴퓨터 시스템에 전송되거나 제공될 때, 이 접속은 컴퓨터-판독가능매체로서 이해될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 명령어는, 예를 들면, 범용 컴퓨터 시스템 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템이 특정 기능 또는 기능의 그룹을 수행하도록 하는 명령어 및 데이터를 포함한다. 컴퓨터 실행가능 명령어는, 예를 들면, 어셈블리어, 또는 심지어는 소스코드와 같은 이진, 중간 포맷 명령어일 수 있다.
아울러, 본 발명은 퍼스널 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 핸드헬드 장치, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서-기반 또는 프로그램 가능한 가전제품(programmable consumer electronics), 네트워크 PC, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 모바일 전화, PDA, 페이저(pager) 등을 포함하는 다양한 유형의 컴퓨터 시스템 구성을 가지는 네트워크 컴퓨팅 환경에서, 상기 컴퓨터 시스템들을 대상으로 광고를 제공하는데 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 네트워크를 통해 유선 데이터 링크, 무선 데이터 링크, 또는 유선 및 무선 데이터 링크의 조합으로 링크된 로컬 및 원격 컴퓨터 시스템 모두가 태스크를 수행하는 분산형 시스템 환경에서 실행될 수 있다. 분산형 시스템 환경에서, 프로그램 모듈은 로컬 및 원격 메모리 저장 장치에 위치될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치가 적용되는 통신 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치가 적용되는 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은 기지국(10) 및 복수의 단말(20)을 포함한다.
기지국(10, BS: Base Station)은 단말(20, Terminal)과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)를 의미한다. 본 발명의 일 실시 예에서는 기지국(10)을 중심으로 빔포밍 제어 과정을 중심으로 설명하도록 하나, 구현 방식에 따라 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 본 발명의 동작이 수행될 수 있다. 아울러, 본 발명의 기지국(10)은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있으며, 단말(20)은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다. 다시 말해, 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은 빔포밍 기술을 지원하는 네트워크이며, 이러한 네트워크는 초고주파 광대역의 5G 이동통신 시스템을 예시할 수 있다. 본 발명은 5G 이동통신 시스템이 지원하는 빔포밍 기술을 이용한다. 5G 이동통신 시스템(200)의 대표적인 기술인 빔포밍(beamforming) 기술은 피드(parallel feed) 구조의 복수개의 안테나소자(Antenna Element)를 통해 출력되는 복수 개의 빔(Beam)을 안테나 별 입력 위상을 위상조절기를 이용하여 조절하여 빔 방향 및 패턴을 조절할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치의 세부적인 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 안테나소자를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 절감을 위한 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 기지국의 4가지 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 슬립 운용(MIMO Sleep Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 시스템 영역 빔 슬립 운용(MU-MIMO Area Beam Sleep Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 부분 무선 컴포넌트 슬립 운용(Partial RF Component Sleep Operation) 모드를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기지국(10)은 안테나부(100), 신호처리부(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 이러한 안테나부(100), 신호처리부(200) 및 제어부(300) 각각의 구체적인 구성에 대해 설명하면 다음과 같다.
안테나부(100)는 대규모 다중 입력 다중 출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output system) 기술을 채용하고 있다. MIMO 기술은 대규모 단위의 송신 안테나와 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시킬 수 있는 기술로, 다중 안테나 기술에서는, 하나의 전체 메시지를 수신하기 위해 단일 안테나 경로에 의존하지 않는다. 그 대신 다중 안테나 기술에서는 여러 안테나에서 수신된 데이터 조각(fragment)을 한데 모아 병합함으로써 데이터를 완성한다. 다중 안테나 기술을 사용하면, 특정된 크기의 셀 영역 내에서 데이터 전송 속도를 향상시키거나, 또는 특정 데이터 전송 속도를 보장하면서 시스템 커버리지(coverage)를 증가시킬 수 있게 된다. 도 3을 참조하면, 안테나부(100)는 대규모 다중 입력 다중 출력(Massive MIMO: Massive Multiple Input Multiple Output) 시스템의 복수의 안테나 소자(AE: Antenna Element)로 이루어진 복수의 안테나 어레이(AA: Antenna Array)를 포함한다. 예컨대, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 안테나부(100)는 6GHz 이하에서는 32Tx32Rx 또는 64Tx64Rx의 구조를 가지며, 6GHz 이상에서는 512Tx512Rx, 1024Tx1024Rx의 구조를 가질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 안테나소자(AE)는 한 쌍의 +90도 및 -90도 교차 편파(Cross Polarization) 방사 소자(R1, R2)를 포함한다.
신호처리부(200)는 기지국(10)의 전반적인 동작을 제어하는 것으로, 특히 안테나부(100)를 통해 신호를 송신하거나 수신하도록 처리하는 역할을 수행할 수 있다. 특히, 본 발명의 신호처리부(200)는 신호 송신 또는 수신을 위해 사용할 빔을 생성하거나, 빔의 특성, 즉 빔의 진폭, 전력, 편파, 위상 등을 제어할 수 있다. 신호처리부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 디지털신호처리부(210) 및 고주파신호처리부(220)를 포함한다.
디지털신호처리부(210)는 송신 신호의 변조(Modulation) 및 수신 신호의 복조(Demodulation)를 수행하는 적어도 하나의 모뎀(MODEM)을 포함한다.
고주파신호처리부(220)는 송신 신호 및 수신 신호의 처리를 위한 복수의 무선소자(RE: RF Element)를 포함한다. 복수의 무선소자(RE)는 수신 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter), 송신 신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환하는 DAC(Digital to Analog Converter), 수신 신호의 주파수를 하향 변환시키는 다운컨버터(Down converter), 송신 신호의 주파수를 상향 변환 시키는 업컨버터(UP converter), 수신 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier), 송신 신호의 전력을 증폭하는 전력증폭기(PA: Power Amplifier), 시간분할이중화(TDD: Time Division Duplex) 방식에서 안테나 소자(AE)와의 연결 경로를 스위칭하는 스위치(Switch), 및 주파수분할이중화(FDD: Frequency Division Duplex) 방식에서 안테나 소자(AE)와의 연결 경로를 선택하는 디플렉서(Diplexer) 등을 포함한다.
한편, 복수의 무선소자(RE) 중 가장 큰 소모 전력을 차지하는 소자는 전력증폭기(PA)이며, 도시 되지는 않았지만, 전력증폭기(PA)를 수용하기 위해 대용량 전원공급 장치(Power Supply) 및 방열을 위한 냉각장치(Heat Sin, Fan 등)가 부가된다.
특히, 고주파신호처리부(220)는 저잡음증폭기(LNA)와 다운컨버터(Down-Converter) 혹은 업컨버터(UP-converter)와 전력증폭기(PA) 사이에 게재되는 위상조절기(221: P1, P2, P3, P4)를 더 포함한다. 이러한 위상조절기(221: P1, P2, P3, P4)는 제어부(300)의 제어에 따라 각 안테나 소자(AE)의 위상과 진폭을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 기지국(10)이 신호를 송수신할 때의 디지털신호처리부(210) 및 고주파신호처리부(220)의 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다. 먼저, 기지국(10)이 단말(20)에 신호를 송신하는 경우, 디지털신호처리부(210)는 단말(20)로 송신하고자 하는 신호, 즉, 송신 신호를 변복조기(MODEM)를 통해 변조하여 고주파신호처리부(220)로 전달한다. 그러면, 고주파신호처리부(220)의 DAC는 송신 신호를 디지털 신호에서 아날로그 신호로 변환하고, 업컨버터(UP-converter)는 송신 신호를 상승 변환(Up-conversion)을 거쳐 전송매체의 통과 대역(Pass Band)의 주파수대로 변환한다. 그리고, 전력증폭기(PA)는 송신 신호에 대해 최종단에서 충분한 전력을 가진 신호로 송출할 수 있도록 전력을 증폭한다. 이후, 시간분할이중화(TDD) 방식의 경우 스위치(Switch)를 또는 주파수분할이중화(FDD) 방식의 경우, 디플렉서(Diplexer)를 거쳐 안테나부(100)를 통해 단말(20)로 전달될 수 있다. 이때, 본 발명의 신호처리부(200)는 미리 설정된 섹터 영역으로 지정된 안테나를 통해 빔이 각각 송출될 수 있도록 제어할 수 있으며, 예컨대 최초 전송되는 빔은 복수의 안테나 중 미리 설정되어 있는 안테나를 통해 송출될 수 있으며, 이후, 안테나 수를 늘려가며 빔을 방사할 수도 있다.
또한, 기지국(10)이 단말(20)로부터 신호를 수신하는 경우, 단말(20)로부터 안테나부(100)를 통해 유입되는 수신 신호는 스위치(Switch) 또는 디플렉서(Diplexer)를 통해 전달되고 고주파신호처리부(220)에 입력된다. 그러면, 고주파신호처리부(220)의 저잡음증폭기(LNA)는 공기 중의 잡음이 묻어온 수신 신호를 증폭할 때 잡음은 최대한 억제하면서 신호를 증폭시키는 역할, 즉, 저잡음 증폭을 수행한다. 그러면 다운컨버터(Down-Converter)는 수신 신호의 주파수, 즉, 고주파를 하강 변환(down-conversion)하여 기저대역(baseband)으로 변환한다. 이어서, ADC는 수신 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 디지털신호처리부(210)에 제공한다. 그러면, 디지털신호처리부(210)의 변복조기(MODEM)는 수신 신호를 복조하여 수신 신호의 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 안테나부(100)의 안테나어레이(AA)의 안테나 소자(AE)는 최종적으로 도선상의 전기적 신호 변화를 공기중의 전자기파로 복사하여 방사시키는 역할을 하는 것으로, 이러한 각각의 안테나 요소들은 일정한 거리만큼 이격 되어 일렬로 배치된다. 이때 각 안테나 소자(AE)는 수신 신호의 파장 크기를 고려하여 배치될 수 있으며, 저잡음증폭기(LNA)와 다운컨버터(Down-Converter) 혹은 업컨버터(UP-converter)와 전력증폭기(PA) 사이에 게재되는 위상조절기(221: P1, P2, P3, P4)가 각 안테나 소자(AE)의 위상과 진폭을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 기지국(10)의 안테나부(100)는 위상조절기(221)를 통해 빔포밍(beamforming) 과정을 수행하게 되며, 빔포밍 기법은 각 안테나 요소 별로 위상 및 크기 값을 변화시켜 빔을 형성하는 과정을 의미한다. 이때, 본 발명의 위상조절기(221)는 복수 개 존재하며, 서로 간의 영향이 없는 독립적인 위상 조절기를 사용한다. 이러한 독립적인 위상 조절기는 하나의 아날로그 신호에 위상 변화를 가해 다수의 안테나를 통해 전송 또는 수신할 수 있으며, 동시에 공간적으로 구분 가능한 N개의 독립적인 빔(beam)을 형성할 수 있다. 아울러, 본 발명의 위상조절기(221)는 제어부(300)의 제어에 따라 동작을 수행한다.
제어부(300)는 커버리지 영역의 트래픽의 부하 정도를 나타내는 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition) 및 사용자의 체감 속도를 나타내는 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition) 중 적어도 하나에 따라 신호처리부(200)의 무선 소자(RE)를 켜거나 끄고 빔 포밍을 조절함으로써 안테나부(100)의 복수의 안테나소자(AE) 중 적어도 하나를 비활성화시켜 복합적이고 동적으로 전력을 절감한다. 이를 위하여, 제어부(300)는 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition) 및 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition) 중 적어도 하나를 검출하는 조건검출부(310) 및 신호처리부(200)의 무선 소자(RE)를 제어하는 전력절감부(320)를 포함한다. 여기서, 조건검출부(310)는 안테나부(100) 및 신호처리부(200)를 통해 송수신되는 데이터를 모니터링하여 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition) 및 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)을 검출하거나, 상위 계층 신호를 수신하여 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition) 및 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)을 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 전력절감(Power Saving)을 위한 상태(Status)는 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드(이하, "일반 운용 모드"로 축약함), 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템 슬립 운용(MIMO Sleep (SISO) Operation) 모드(이하, "SISO 운용 모드"로 축약함), 다중 사용자 다중 입력 다중 출력 시스템 영역 빔 슬립 운용(MU-MIMO Area Beam Sleep Operation) 모드(이하, "영역 슬립 모드"로 축약함) 및 부분 무선 컴포넌트 슬립 운용(Partial RF Component Sleep Operation) 모드(이하, "컴포넌트 슬립 모드"로 축약함)를 포함한다.
도 5의 (A) 및 도 6을 참조하면, 제어부(300)의 조건검출부(310)는 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition)에 따라 모든 커버리지 영역(Fully Distributed)에 대한 서비스가 요구되는 조건이고, 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)이 기 설정된 제1 속도 이상의 속도, 즉, 고속(High)이 요구되는 조건임을 감지하면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드로 운용된다. 이때, 전력절감부(320)는 모든 무선소자(RE)를 정상으로 동작시키고 이에 따라, 무선소자(RE)에 대응하는 모든 안테나소자(AE)도 정상으로 동작하도록 한다. 즉, 전력절감부(320)는 모든 안테나소자(AE)에 대응하는 전력증폭기(PA)를 정상으로 동작하도록 한다. 이에 따라, 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드는 완벽한 MIMO를 지원한다. 이에 따라, 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드는 완벽한 MIMO를 지원한다.
도 5의 (B) 및 도 7을 참조하면, 제어부(300)의 조건검출부(310)는 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition)에 따라 모든 커버리지 영역(Fully Distributed)에 대한 서비스가 요구되는 조건이지만, 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)이 제1 속도 보다 소정 수치 느린 기 설정된 제2 속도 미만의 속도, 즉, 저속(Low)이 요구되는 조건임을 감지하면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 SISO 운용(MIMO Sleep (SISO) Operation) 모드로 운용된다. 이때, 전력절감부(320)는 도 4를 참조하면, 복수의 안테나소자(AE) 각각의 한 쌍의 +90도 및 -90도 교차 편파(Cross Polarization) 방사 소자(R1, R2) 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기(PA)를 꺼서 복수의 안테나소자(AE) 각각에서 어느 하나의 방사 소자(R1 및 R2 중 어느 하나)가 비활성화되도록 한다. 즉, 안테나부(100)가 MIMO가 아니라 SISO(Single Input Single Output)로 동작하도록 한다. 이때, 모든 안테나소자(AE)의 동일한 위상의 방사 소자를 꺼야 하는 것에 유의하여야 한다. 예컨대, 어느 하나의 안테나소자(AE)의 +90도의 방사 소자(예컨대, R1)가 비활성화되도록 전력증폭기(PA)를 껐다면, 나머지 모든 안테나소자(AE)의 +90도의 방사 소자(예컨대, R1)가 비활성화되도록 전력증폭기(PA)를 꺼야 한다. 이에 따라, SISO 운용(MIMO Sleep (SISO) Operation) 모드는 모든 커버리지 영역(Fully Distributed)에 서비스가 제공되지만, SISO로 서비스 됨에 따라 전송 속도는 저하된다. 통상적으로 예컨대, 트래픽이 낮은 심야시간 최한 시(00시~05시)에 운용되어 커버리지 전체 영역내 전송 속도가 반감되지만, 전력 소모를 줄일 수 있다.
도 5의 (C) 및 도 8을 참조하면, 제어부(300)의 조건검출부(310)는 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)에 무관하게 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition)에 따라 일부 커버리지 영역(Partial Distributed)에 대해서만 서비스가 요구되는 조건임을 감지하면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 영역 슬립(MU-MIMO Area Beam Sleep Operation) 모드로 운용된다. 이때, 전력절감부(320)는 복수의 커버리지 영역 중 서비스를 제공할 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)에 대응하는 전력증폭기(PA)를 켜고, 서비스를 제공할 필요가 없는 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)가 비활성화되도록 대응하는 전력증폭기(PA)를 끈다. 예컨대, 도 8의 제1 안테나어레이(AA1) 및 제3 안테나어레이(AA3)는 서비스를 제공할 영역(예컨대, 도 4의 area1)에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)를 포함하며, 제2 안테나어레이(AA2) 및 제4 안테나어레이(AA4)는 서비스를 제공할 필요가 없는 영역(예컨대, 도 4의 area2)에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)를 포함한다고 가정한다. 이에 따라, 전력절감부(320)는 제2 안테나어레이(AA2) 및 제4 안테나어레이(AA4)에 포함된 복수의 안테나소자(AE)에 대응하는 전력증폭기(PA)를 끈다. 이에 따라, 영역 슬립(MU-MIMO Area Beam Sleep Operation) 모드는 서비스가 제공되는 영역에는 완벽한 MIMO를 지원되지만, 그렇지 않은 영역은 서비스가 제공되지 않는다. 예컨대, 특정 커버리지 영역에서 트래픽이 거의 발생하지 않은 시간 대의 특정 커버리지 영역, 예컨대, 심야 시간 대형 건물, 사무실, 상가, 공원 등에 빔을 방사하지 않아 전력 절감이 가능하고, 동시에 트래픽이 있는 영역에서는 정상적인 MIMO 서비스를 제공할 수 있다.
도 5의 (D), 도 9 및 도 10을 참조하면, 제어부(300)의 조건검출부(310)는 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition)에 따라 모든 커버리지 영역(Fully Distributed)에 대한 서비스가 요구되는 조건이지만, 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)이 기 설정된 제1 속도 미만 그리고 제1 속도 보다 소정 수치 느린 기 설정된 제2 속도 이상의 속도, 즉, 중속(Medium)이 요구되는 조건임을 감지하면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 컴포넌트 슬립 운용(Partial RF Component Sleep Operation) 모드로 운용된다. 이때, 전력절감부(320)는 모든 안테나소자(AE) 중 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE) 중 어느 하나만 활성화되도록 모든 안테나소자(AE) 중 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기(PA)를 켜고, 다른 하나를 끈다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE) 중 어느 하나만 활성화되고 다른 하나의 안테나소자(AE)는 비활성화된다. 그리고 전력절감부(320)는 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE) 중 활성화된 안테나소자(AE)가 비활성화된 안테나소자(AE)의 빔 포밍 영역을 보상하도록 활성화된 안테나소자(AE)에 대응하는 위상조절기(221)를 통해 활성화된 안테나소자(AE)의 빔의 방향을 조절한다. 예컨대, 도 10의 (a)를 참조하면, 전력절감부(320)는 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE_1, AE_2) 중 활성화된 제1 안테나소자(AE_1)에 대응하는 위상조절기(221)를 통해 활성화된 제1 안테나소자(AE_1)의 위상을 조절하여 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 활성화된 제1 안테나소자(AE_1)의 빔의 방향이 비활성화된 안테나소자(AE_2)의 방향으로 소정 각도(θ) 변경되도록 한다. 이러한 경우, 도 4의 (D)에 도시된 바와 같이, 빔의 수가 줄어 MIMO 계층의 수는 8개에서 4개로 줄었지만, 빔 폭(Beam Width)이 증대되며 MIMO 서비스의 커버리지 영역을 그대로 유지하면서 전력증폭기(PA)를 끄게 되어 전력을 절감할 수 있다.
이에 따라, 컴포넌트 슬립 운용(Partial RF Component Sleep Operation) 모드는 트래픽 부하가 너무 높거나 너무 낮지 않은 중간 수준에서 MIMO 계층의 수를 줄임으로써 커버리지 영역에 대한 수용량(Capacity)은 낮추지만 전체 커버리지 영역 내의 사용자에게 완전한 MIMO 서비스를 제공할 수 있는 이점이 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 도 5의 (A) 및 도 6을 참조하면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 S110 단계에서 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드로 운용되는 상황이라고 가정한다. 일반 운용 모드는 완벽한 MIMO를 지원하는 모드이다.
일반 운용 모드의 운용 중 제어부(300)의 조건검출부(310)는 S120 단계에서 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition)을 검출하여 전체 커버리지 영역에 대한 서비스(Fully Distributed Service)가 요구되는 조건인지 혹은 전체 커버리지 영역 중 일부 커버리지에 대해서만 서비스(Partial Distributed Service)가 요구되는 조건인지 여부를 판별한다.
S120 단계의 판별 결과, 일부 커버리지에 대해서만 서비스(Partial Distributed Service)가 요구되면, S130 단계로 진행하고, 전체 커버리지 영역에 대한 서비스(Fully Distributed Service)가 요구되면, S140 단계로 진행한다.
S120 단계의 판별 결과, 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)에 무관하게 영역트래픽부하 조건(Area Traffic Load Condition)에 따라 일부 커버리지 영역(Partial Distributed)에 대해서만 서비스가 요구되는 조건이면, S130 단계에서 제어부(300)의 전력절감부(320)는 영역 슬립(MU-MIMO Area Beam Sleep Operation) 모드로 운용된다. 도 5의 (C) 및 도 8을 참조하면, S130 단계에서 전력절감부(320)는 복수의 커버리지 영역 중 서비스를 제공할 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)에 대응하는 전력증폭기(PA)를 켜고, 서비스를 제공할 필요가 없는 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)가 비활성화되도록 대응하는 전력증폭기(PA)를 끈다. 예컨대, 도 8의 제1 안테나어레이(AA1) 및 제3 안테나어레이(AA3)는 서비스를 제공할 영역(예컨대, 도 4의 area1)에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)를 포함하며, 제2 안테나어레이(AA2) 및 제4 안테나어레이(AA4)는 서비스를 제공할 필요가 없는 영역(예컨대, 도 4의 area2)에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자(AE)를 포함한다고 가정한다. 이에 따라, 전력절감부(320)는 제2 안테나어레이(AA2) 및 제4 안테나어레이(AA4)에 포함된 복수의 안테나소자(AE)에 대응하는 전력증폭기(PA)를 끈다. 이에 따라, 영역 슬립(MU-MIMO Area Beam Sleep Operation) 모드는 서비스가 제공되는 영역에는 완벽한 MIMO를 지원되지만, 그렇지 않은 영역은 서비스가 제공되지 않는다. 예컨대, 특정 커버리지 영역에서 트래픽이 거의 발생하지 않은 시간 대의 특정 커버리지 영역, 예컨대, 심야 시간 대형 건물, 사무실, 상가, 공원 등에 빔을 방사하지 않아 전력 절감이 가능하고, 동시에 트래픽이 있는 영역에서는 정상적인 MIMO 서비스를 제공할 수 있다.
한편, S140 단계에서 조건검출부(310)는 사용자피크데이터 조건(User Peak Data Condition)이 기 설정된 제1 속도 이상의 속도, 즉, 고속(High)이 요구되는 조건인지, 기 설정된 제1 속도 미만 그리고 제1 속도 보다 소정 수치 느린 기 설정된 제2 속도 이상의 속도, 즉, 중속(Medium)이 요구되는 조건인지, 혹은, 기 설정된 제2 속도 미만의 속도, 즉, 저속(Low)이 요구되는 조건인지 여부를 판별한다.
S140 단계의 판별 결과, 고속이 요구되는 조건이면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 S110 단계로 진행하여 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드로 운용된다. 즉, 전력절감부(320)는 모든 무선소자(RE)를 정상으로 동작시키고 이에 따라, 무선소자(RE)에 대응하는 모든 안테나소자(AE)도 정상으로 동작하도록 한다. 즉, 전력절감부(320)는 모든 안테나소자(AE)에 대응하는 전력증폭기(PA)를 켜서 정상으로 동작하도록 한다. 이에 따라, 일반 운용(Massive MIMO Normal Operation) 모드는 완벽한 MIMO를 지원한다.
반면, S140 단계의 판별 결과, 하고, 저속이 요구되는 조건이면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 S150 단계로 진행하여 SISO 운용(MIMO Sleep (SISO) Operation) 모드로 운용된다. 도 4를 참조하면, 이러한 SISO 운용 모드에서 전력절감부(320)는 복수의 안테나소자(AE) 각각의 한 쌍의 + 90도 및 - 90도 교차 편파(Cross Polarization) 방사 소자(R1, R2) 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기(PA)를 꺼서 복수의 안테나소자(AE) 각각에서 어느 하나의 방사 소자(R1 및 R2 중 어느 하나)가 비활성화되도록 한다. 즉, 안테나부(100)가 MIMO가 아니라 SISO(Single Input Single Output)로 동작하도록 한다. 이때, 모든 안테나소자(AE)의 동일한 위상의 방사 소자를 끄도록 하는 것에 유의하여야 한다. 예컨대, 어느 하나의 안테나소자(AE)의 +90도의 방사 소자(예컨대, R1)가 비활성화되도록 전력증폭기(PA)를 껐다면, 나머지 모든 안테나소자(AE)의 +90도의 방사 소자(예컨대, R1)가 비활성화되도록 전력증폭기(PA)를 꺼야 한다. 이에 따라, SISO 운용 모드는 모든 커버리지 영역(Fully Distributed)에 서비스가 제공되지만, SISO로 서비스 됨에 따라 전송 속도는 저하된다. 예컨대, SISO 운용 모드는 트래픽이 낮은 심야시간 최한 시(00시~05시)에 운용되어 커버리지 전체 영역내 전송 속도가 반감되지만, 전력 소모를 줄일 수 있다.
한편, S140 단계의 판별 결과, 중속이 요구되는 조건이면, 제어부(300)의 전력절감부(320)는 S160 단계로 진행하여 컴포넌트 슬립 운용(Partial RF Component Sleep Operation) 모드로 운용된다. 컴포넌트 슬립 운용 모드에서 전력절감부(320)는 모든 안테나소자(AE) 중 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE) 중 어느 하나만 활성화되도록 전체 안테나소자(AE)에서 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기(PA)를 켜고, 다른 하나를 끈다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE) 중 어느 하나만 활성화되고 다른 하나의 안테나소자(AE)는 비활성화된다. 그리고 전력절감부(320)는 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE) 중 활성화된 안테나소자(AE)가 비활성화된 안테나소자(AE)의 빔 포밍 영역을 보상하도록 활성화된 안테나소자(AE)에 대응하는 위상조절기(221)를 통해 활성화된 안테나소자(AE)의 빔의 방향을 조절한다. 예컨대, 도 10의 (a)를 참조하면, 전력절감부(320)는 서로 이웃하는 2개의 안테나소자(AE_1, AE_2) 중 활성화된 제1 안테나소자(AE_1)에 대응하는 위상조절기(221)를 통해 활성화된 제1 안테나소자(AE_1)의 위상을 조절하여 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 활성화된 제1 안테나소자(AE_1)의 빔의 방향이 비활성화된 안테나소자(AE_2)의 방향으로 소정 각도(θ) 변경되도록 함으로써 빔 폭(Beam Width)을 증가시킨다. 이러한 경우, 도 4의 (D)에 도시된 바와 같이, 빔의 수가 줄어 MIMO 계층의 수는 8개에서 4개로 줄었지만, 빔 폭(Beam Width)이 증대되며 MIMO 서비스의 커버리지 영역을 그대로 유지하면서 전력증폭기(PA)를 끄게 되어 전력을 절감할 수 있다. 이에 따라, 컴포넌트 슬립 운용(Partial RF Component Sleep Operation) 모드는 트래픽 부하가 너무 높거나 너무 낮지 않은 중간 수준에서 MIMO 계층의 수를 줄임으로써 커버리지 영역에 대한 수용량(Capacity)은 낮추지만 전체 커버리지 영역 내의 사용자에게 완전한 MIMO 서비스를 제공할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안 되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 설명한 주제의 특정한 실시형태를 설명하였다. 기타의 실시형태들은 이하의 청구항의 범위 내에 속한다. 예컨대, 청구항에서 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서도 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다. 일 예로서, 첨부도면에 도시한 프로세스는 바람직한 결과를 얻기 위하여 반드시 그 특정한 도시된 순서나 순차적인 순서를 요구하지 않는다. 특정한 구현예에서, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
본 발명은 대규모 다중 입력 다중 출력 시스템에서 빔 패턴 조절을 통한 동적 소모 전력 절감을 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 요구되는 트래픽 부하 및 속도에 따라 MIMO의 빔 패턴을 조절함으로써 필요한 전력만 사용하고 불필요한 전력을 사용하지 않음으로써 전력을 절감할 수 있다. 따라서 본 발명은 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.
10: 기지국 20: 단말
100: 안테나부 200: 신호처리부
210: 디지털신호처리부 220: 고주파신호처리부
300: 제어부 310: 조건검출부
320: 전력절감부

Claims (4)

  1. 각각이 복수의 안테나소자를 포함하는 복수의 안테나어레이를 포함하는 안테나부;
    상기 복수의 안테나소자 각각에 대응하여 송수신되는 무선 신호를 처리하기 위한 복수의 전력증폭기 및 복수의 위상조절기를 포함하는 복수의 무선소자를 포함하는 신호처리부; 및
    커버리지 영역의 트래픽의 부하 정도를 나타내는 영역트래픽부하 조건 및 사용자의 체감 속도를 나타내는 사용자피크데이터 조건 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 안테나소자 중 적어도 하나를 비활성화시키도록 복수의 무선소자를 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는
    동적 소모 전력 절감을 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 사용자피크데이터 조건에 무관하게 상기 영역트래픽부하 조건이 전체 커버리지 영역 중 일부 커버리지 영역에 대해서만 서비스가 요구되는 조건임을 검출하는 조건검출부; 및
    상기 일부 커버리지 영역에 대해서만 서비스가 요구되는 조건이면, 전체 커버리지 영역 중 서비스를 제공하는 서비스 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자에 대응하는 전력증폭기를 켜고,
    서비스를 제공하지 않는 영역에 빔 포밍되는 복수의 안테나소자가 비활성화되도록 대응하는 전력증폭기를 끄도록 제어하는 전력절감부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는
    동적 소모 전력 절감을 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 영역트래픽부하 조건이 전체 커버리지 영역에 대한 서비스가 요구되며, 사용자피크데이터 조건이 기 설정된 제1 속도 미만 그리고 상기 제1 속도 보다 소정 수치 느린 기 설정된 제2 속도 이상의 속도가 요구되는 조건을 검출하는 조건검출부; 및
    상기 검출된 조건에 따라 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 어느 하나만 활성화되도록 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기만을 켜고, 서로 이웃하는 2개의 안테나소자 중 활성화된 안테나소자의 빔의 방향이 비활성화된 안테나소자의 방향으로 소정 각도 변경되도록 상기 활성화된 안테나소자에 대응하는 위상조절기를 제어하는 전력절감부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는
    동적 소모 전력 절감을 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 영역트래픽부하 조건이 전체 커버리지 영역에 대한 서비스가 요구되며, 사용자피크데이터 조건이 기 설정된 기 설정된 제2 속도 미만의 속도가 요구되는 조건을 검출하는 조건검출부; 및
    상기 검출된 조건에 따라 복수의 안테나소자 각각의 한 쌍의 + 90도 및 - 90도 교차 편파 방사 소자 중 어느 하나에 대응하는 전력증폭기를 끄는 전력절감부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는
    동적 소모 전력 절감을 위한 장치.
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