KR20230046175A - 전력을 조절하기 위한 전자 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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KR20230046175A
KR20230046175A KR1020210157314A KR20210157314A KR20230046175A KR 20230046175 A KR20230046175 A KR 20230046175A KR 1020210157314 A KR1020210157314 A KR 1020210157314A KR 20210157314 A KR20210157314 A KR 20210157314A KR 20230046175 A KR20230046175 A KR 20230046175A
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이종인
손정환
임군
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 외부 전자 장치와 통신을 수행하기 위한 전자 장치는, 복수의 안테나 요소들을 포함하는 안테나 모듈, 상기 안테나 모듈의 적어도 일부와 연결되는 적어도 하나의 스위치를 포함하는 통신 회로, 상기 안테나 모듈 및 상기 통신 회로와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 제1 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(radio frequency inter grated circuit)로부터의 제1 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하며, 제2 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제1 송신 신호 및 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하도록 설정될 수 있다. 그 밖에 다양한 실시 예가 제공될 수 있다.

Description

전력을 조절하기 위한 전자 장치 및 그 동작 방법{ELECTRONIC DEVICE FOR ADJUSTING POWER LEVEL AND METHOD FOR OPERATING THEREOF}
본 개시의 다양한 실시예는 전력을 조절하기 위한 전자 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
이동통신 기술의 발전으로 다양한 기능을 가지는 휴대 단말기의 사용이 보편화됨에 따라, 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해 5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 5G 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 보다 빠른 데이터 전송 속도를 제공할 수 있도록, 3G와 LTE에서 사용하던 고주파 대역에 추가하여, 초고주파 대역에서의 구현도 고려되고 있다.
예를 들어, 5G 통신 시스템은, 3.6GHz, 6GHz, 24 내지 86GHz 등 대략 3Ghz 내지 100Ghz 내외의 주파수를 지원할 수 있으며, 해당 주파수에서 송수신되는 신호를 밀리미터 웨이브(mmWave)라 명명할 수 있다.
밀리미터 웨이브는, 기존의 4G 통신 시스템에서 지원하는 주파수에 비하여 고주파수를 지원하므로, 회절 정도가 더 낮으며 더 강한 직진성을 가진다. 강한 직진성에 의하여, 5G 통신을 지원하는 두 전자 장치들 사이에 장애물이 위치하는 경우, 통신 환경이 악화될 수 있다. 이에 따라, 5G 통신을 지원하기 위한 셀(Cell)(또는 커버리지)은 기존의 통신을 지원하는 셀에 비하여 소규모로 형성될 수 있으며, 장애물이 위치하지 않도록 중계 장치들이 배치될 수 있다. 또한, 5G 통신을 지원하기 위해 중계 장치의 안테나가 향하는 방향이 기지국의 안테나를 향하도록 중계 장치가 설치될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 거주하는 주택 내 5G 통신을 원활하게 지원하기 위하여, 사용자 스스로 5G 통신을 위한 중계용 전자 장치를 구비할 수 있다.
중계용 전자 장치가 옥외에 설치되는 경우에는, 고출력 예컨대, 약 40 dBm의 높은 전력을 사용하여 기지국과 통신을 수행할 수 있다. 반면, 상기 전자 장치가 옥내에 설치되는 경우에는, 상기 고출력으로 인해 사용자가 전자파에 과잉 노출될 수 있어, 상기 전력을 낮추어 기지국과 통신을 수행해야 한다. 따라서 높은 전력용(예: 고전력 모드)과 낮은 전력용(예: 저전력 모드)으로 구분되는 중계용 전자 장치가 각각 해당 위치에 설치 및 사용되고 있다.
하지만 기지국과 통신을 수행하는 중에 상기 전자 장치의 출력 전력을 조절해야 할 필요가 있는 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치 주변 환경의 변화에 따라 기지국과 같은 외부 전자 장치와의 통신 감도가 낮을 경우 최적의 빔을 찾기 위해 전자 장치의 안테나 방향을 조정하거나 위치를 이동시키는 상황이 발생할 수 있으며, 이러한 경우 통신에 사용되는 전력을 조절해야 한다.
중계용 전자 장치의 사용 환경에 따라 고전력 모드 또는 저전력 모드를 지원하기 위해서 단순히 높은 전력을 낮은 전력으로 줄이는 방법의 경우에는 전자파 노출에 대한 위험성은 줄일 수 있지만, 기지국과의 통신 감도가 낮아져 성능이 저하될 우려가 있다. 따라서 전자 장치의 사용 환경에 따라 통신에 사용되는 전력을 조절하는 경우 통신 성능을 높일 수 있는 방법을 고려할 필요가 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 외부 전자 장치와의 통신에 사용되는 전력을 조절하기 위한 전자 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 외부 전자 장치와 통신을 수행하기 위한 전자 장치는, 복수의 안테나 요소들을 포함하는 안테나 모듈, 상기 안테나 모듈의 적어도 일부와 연결되는 적어도 하나의 스위치를 포함하는 통신 회로, 상기 안테나 모듈 및 상기 통신 회로와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 제1 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(radio frequency inter grated circuit)로부터의 제1 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하며, 제2 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제1 송신 신호 및 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하도록 설정될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 외부 전자 장치와 통신을 수행하는 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법은, 제1 전력 모드에서 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(radio frequency inter grated circuit)로부터의 제1 송신 신호가 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작 및 제2 전력 모드에서 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 5G 통신 환경을 구축하기 위하여 외부 전자 장치와 통신을 위한 중계용 전자 장치를 설치하거나 배치하는 경우, 상기 전자 장치의 사용 환경에 따라 고전력 모드 또는 저전력 모드로 동작할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치에서 복수의 스위치를 이용하여 통신 회로의 체인들이 안테나 어레이의 안테나 요소들 전체 또는 적어도 일부와 선택적으로 연결하도록 제어할 수 있어, 소모 전류의 감소와 함께 통신 성능 개선을 보장할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치의 사용 환경에 따라 전자 장치는 통신에 사용되는 전력을 조정함으로써 사용자 안정성을 높일 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 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 배치를 설명하기 위한 도면을 도시한다.
도 2는 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대한 사시도를 나타내는 도면이다.
도 3a는 고전력 모드와 저전력 모드에 따른 안테나 모듈의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 안테나 어레이와 RFIC 간의 1:1 스위칭 구조를 예시한 도면이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 저전력 모드에 따른 안테나 모듈의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 통신 방식에 따른 안테나 요소들의 활성화를 나타낸 도면이다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 DPDT 스위치를 이용한 안테나 어레이와 RFIC 간의 연결 관계를 예시한 도면이다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 설치 시 전자 장치의 동작 흐름도이다.
도 9는 다양한 실시 예에 따른 전력 모드 전환을 위한 전자 장치에서의 동작 흐름도이다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 DPDT 스위치를 이용한 통신 방식에 따른 안테나 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른 SPDT 스위치 추가에 따른 안테나 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 다양한 실시 예에 따른 디팝(Depop) 회로 추가에 따른 안테나 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 배치를 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 도 1에서와 같이 건물(10)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어 건물(10)의 창문을 형성하는 요소(예: 창틀, 또는 창문턱) 중 적어도 일부에 고정될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에 따른 마운트 부재(107)의 적어도 일부분이 건물(10)의 요소에 고정(또는, 부착)될 수 있으며, 마운트 부재(107) 상에 전자 장치(101)가 배치될 수 있다. 본 문서의 다양한 실시예들에서, 설명의 편의를 위해 전자 장치(101)가 건물(10)에 고정된다고 설명하나 전자 장치(101)가 고정되는 조형물의 실시예는 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 터널의 내부 또는 외부에 고정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는, CPE(customer premises equipment)일 수 있다. 예를 들어, CPE는, 고객 댁내 장치로, 통신 서비스 제공 회사가 공급하며, 해당 회사의 네트워크에 연결되어 있는 종단 장치를 나타낼 수 있다. 전자 장치(101)는 건물(10) 내에 위치하는 적어도 하나의 외부 전자 장치(102, 104)로부터의 데이터를 또 다른 외부 전자 장치인 기지국(또는 다른 CPE)(108)로 중계할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 기지국(108)으로부터 수신한 데이터를 무선(wireless) 또는 유선(wired)으로 연결된 적어도 하나의 외부 전자 장치(102,104)로 중계할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는, 중계 장치, 라우터로 명명될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 통신 방식을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 기지국(108) 및 적어도 하나의 외부 전자 장치(예: 제1 전자 장치(102))와 셀룰러 통신(예: 5G 통신)을 통해 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 또 다른 예로, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 외부 전자 장치(102 및/또는 104)와 근거리 무선 통신 및/또는 유선 통신을 통해 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 외부 전자 장치(102)와는 근거리 무선 통신을 통해 연결되고, 제2 외부 전자 장치(104)와는 유선 통신을 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 근거리 무선 통신은 블루투스, WiFi(wireless fidelity)를 포함할 수 있으나, 그 종류에는 제한은 없다. 또 다른 예로, 유선 통신은 LAN(local area network) 통신을 포함할 수 있으나 그 종류에는 제한은 없다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는, 밀리미터 웨이브 통신을 제공할 수 있으며, 밀리미터 웨이브는 상술한 바와 같이 강한 직진성을 가질 수 있다. 예를 들어, 밀리미터 웨이브 통신은 3GHz 이상 100GHz 이하의 주파수 대역을 포함할 수 있다. 밀리미터 웨이브 통신에 사용되는 신호는 어레이 안테나를 이용하여 방향성을 갖는 빔-포밍(109)을 형성될 수 있다. 밀리미터 웨이브 대역의 통신에 사용되는 신호는 주파수 특성상 직진성이 강하므로, 건물(10)에 위치한 기지국(108)과 원활한 통신을 위해 전자 장치(101)는 벽과 같은 장애물이 없는 창문과 인접한 위치나 창문의 일부에 배치될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는, 건물(10)의 외부에 위치하면서 건물(10) 내의 적어도 하나의 외부 전자 장치(102,104)의 데이터를 기지국(108)에 중계할 수 있으므로, 아웃-도어(out-door) CPE로 명명될 수도 있다. 또 다른 예로, 전자 장치(101)는 건물(10)의 내부에 위치하는 경우에는, 인-도어(in-door) CPE로 명명될 수도 있다. 이와 같이 전자 장치(101)는 건물 내부 및/또는 외부에 모두 설치 가능할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 건물(10) 내부 및/또는 외부에 복수 개가 배치될 수 있다. 밀리미터 웨이브 통신을 수행하기 위한 기지국(108)의 경우 밀리미터 웨이브 대역의 신호는 직진성이 강하고, 커버리지가 넓지 않으므로 통신의 원활한 송신 및/또는 수신을 위해 건물 내부 또는 외부에 복수 개의 전자 장치(101)들이 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)가 건물(10) 내부에 배치되는 경우, 저전력 모드로 동작할 수 있으며, 기지국(108)과의 통신을 위해 건물(10) 내부의 고출력 리피터(repeater) 또는 스몰 셀(small cell)과 연동할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 저전력 모드로 동작 가능한 전자 장치(101)의 경우 작은 크기의 건물(10)에서는 밀리미터 웨이브 통신 커버리지가 가능하지만, 보다 큰 크기의 건물의 경우에는 상기 커버리지를 확보하기 위해 복수의 전자 장치들이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치(101)의 적어도 일부가 건물(10)의 외부에 위치하거나, 또는 외부로 통하는 개구(예: 창문)에 위치할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)는 건물(10)의 내부나 외부에서 개구(예: 창문)에 인접하여 위치할 수도 있다. 이에 따라, 전자 장치(101)와 기지국(108) 사이에 장애물이 위치할 가능성이 감소하여, 밀리미터 웨이브 대역의 신호를 이용하는 통신 품질이 향상될 수 있다.
통신 품질의 향상을 위해 전자 장치(101)는 마운트 부재(107)에 대하여 움직임(또는 회동)이 가능할 수 있으며, 움직임에 의하여 전자 장치(101)의 안테나가 기지국(108)의 안테나와 정렬되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)의 안테나와 기지국(108)의 안테나의 정렬은 전자 장치(101)의 안테나가 형성하는 빔의 방향과 기지국(108)의 안테나가 형성하는 빔의 방향이 정렬되는 것을 의미할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는, 안테나의 방향을 조정할 수 있는 조정부(예: 모터, 또는 베어링)를 포함할 수 있으며, 조정부의 조정에 따라 전자 장치(101)의 안테나가 기지국(108)의 안테나와 정렬되도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 설치 시 전자 장치(101)의 사용자(또는, 설치자)는, 예를 들어, URL(uniform resource locator)을 입력하거나 QR 코드를 스캔하여 설치를 위한 어플리케이션을 다운로드할 수 있다. 건물(10)(예: 댁내) 설치 시 사용자는 전자 장치(101)의 안테나 방향에 대한 가이드를 제공받거나 다른 전자 장치(예: 스마트 폰)를 이용하여 기지국(108)의 위치 및/또는 기지국(108)에 의하여 형성되는 빔에 대한 정보를 확인할 수 있다. 사용자는, 확인한 정보에 기반하여 전자 장치(101)(또는, 마운트 부재(107))의 고정 위치, 전자 장치(101)의 배치 방향을 조정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는, 다른 전자 장치(예: 스마트 폰)를 이용하여 다운로드 한 어플리케이션을 실행하여 건물(10) 근처에 위치한 기지국(108)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다.
다른 전자 장치는, 5G 커버리지 영역을 확인하기 위해 현재 다른 전자 장치의 위치에 기반하여 다른 전자 장치 주변에 위치한 기지국(108)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 다른 전자 장치에는, 예를 들어 주변의 기지국의 위치에 대한 정보가 표시되거나, 및/또는 기지국으로부터 발생되는 밀리미터 웨이브(예: 빔-포밍된 웨이브)에 대한 정보(예: 기지국의 식별자, 빔의 식별자)가 표시될 수도 있다. 사용자는, 해당 정보를 확인하여, 설치 위치를 선택할 수 있으며, 전자 장치(101)의 고정 위치 및/또는 배치 방향을 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디폴트 설치 모드는 고전력 모드일 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치(101)는, 기지국(108)으로부터 통신 신호(예: 5G 신호)를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)는, 통신 신호의 특성(예: RSRP(reference signal received power), RSRQ(reference signal received quality), RSSI(received signal strength indicator) 또는 SNR(signal to noise ratio) 중 적어도 하나)에 기반하여, 전자 장치(101)의 통신 환경의 양호도(예: 수신 신호의 품질, 속도 또는 수신 신호의 세기)를 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치(101)는 배치 이후 장애물과 같은 주변 환경 변화에 의해 통신 환경의 양호도가 급격히 변할 수 있기 때문에 통신 환경의 양호도를 지속적 또는 주기적으로 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 전자 장치(101)는 출력 장치(예: LED 인디케이터(indicator))를 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 전자 장치(101)의 통신 환경의 양호도에 대한 정보를 출력하도록 출력 장치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)의 통신 환경의 양호도가 양호한 것으로 확인되면, LED 인디케이터가 제1 컬러(예: green, blue)의 빛을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)의 통신 환경의 양호도가 불량한 것으로 확인되면, LED 인디케이터가 제2 컬러(예: red)의 빛을 출력할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)의 통신 환경의 양호도가 불량한 것으로 확인되면, 사용자는 제1 컬러의 빛이 출력될 때까지 전자 장치(101)의 배치 위치를 조정하거나 안테나의 방향을 조정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 사용자가 전자 장치(101)의 배치 위치를 조정하거나 안테나의 방향을 조정하기 위해 전자 장치(101)를 이동 배치하여 사용하고자 하는 경우, 전자 장치(101)는 기지국(108)과 통신하는데 사용되는 전력을 전자 장치(101)의 배치 위치에 따라 다르게 조절할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)의 배치 위치는 크게 마운트 부재(107)와 전자 장치(101)가 건물(10) 외에 결합된 상태, 전자 장치(101)가 실내에 놓여진 상태, 마운트 부재(107)로부터 전자 장치(101)가 분리된 상태, 또는 마운트 부재(107)와는 다른 접촉면(예: 창틀, 선반)에 전자 장치(101)가 놓여진 상태를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 배치 위치에 따라 전력의 레벨을 서로 다르게 설정할 수 있다. 전자 장치(101)의 배치 위치의 변경과 같은 저전력 모드로의 전환을 위한 이벤트 발생 시 전력을 조절하기 위한 전자 장치(101)의 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 전자 장치(101)의 동작 모드는 크게 설치 모드(installation mode)와 설치 이후의 레귤러 모드(regular mode)로 구분될 수 있다.
설치 모드 레귤러 모드
Default BLE= Enabled, WiFi=Disabled BLE= Disabled, WiFi= Enabled
Action BLE= Enabled/ Disabled
WiFi= Always Disabled 		BLE= Always Disabled
WiFi= Enabled/ Disabled
Diag Continuously send IPv4/IPv6 ping to out of credit.myvzw.com pings at 0.5 second intervals -
Expire In case of no additional command during 2 hours(installation mode: disabled, BLE: disabled) -
Mode switching regular mode → installation mode installation mode → regular mode
1)initial power-up(first install)
2)push button
3)OMA-DM server		 1)push button initial power-up(first install)
2)OMA-DM server
3)Application app by BLE
4)Expire of installation mode
상기 표 1에서와 같이, 설치 모드 또는 레귤러 모드에 따라 적어도 하나의 외부 전자 장치(102 및/또는 104)와의 근거리 무선 통신 방식(예: BLE, WiFi)이 다르게 설정될 수 있다. 상기 표 1에 따르면, 최초 설치 모드 시에는 고전력 모드로 동작한 후, 배치 상태의 변경과 같은 저전력 모드로의 전환을 위한 이벤트 발생 시에는 저전력 모드로 설치 모드가 동작할 수 있으며, 설치 완료 시에는 레귤러 모드로 동작할 수 있다. 즉, 저전력 모드를 위한 배치 위치에 설치 완료 시에는 저전력 모드를 유지할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른, 전자 장치에 대한 사시도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(101)는 위치가 고정된 외부 전자 장치(예: 기지국(108))와 통신하기 때문에, 밀리미터 웨이브를 지원하는 전자 장치(101)는 외부 전자 장치와 LOS(line of sight)가 확보된 상태일 때 높은 통신 성능을 가질 수 있다.
다양한 실시 예에 따른 전자 장치(101)는 설치 시 또는 설치 이후 통신 성능(예: 등방성 방사 전력(equivalent isotropic radiated power, 이하 EIRP)))을 높일 수 있도록 전자 장치(101)의 안테나 방향을 조정하기 위해 사용자가 재설치하는 경우, 전자 장치(101)의 사용 환경에 따라 전력(예: 전력 모드)을 조절함으로써 안정성 있는 환경에서 통신이 가능할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 안테나 모듈(133)의 방향을 조정할 수 있는 조정부를 포함할 수도 있으며, 조정부에 대한 조정에 따라 안테나 모듈(133)이 향하는 방향이 변경될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 조정부는 전자 장치(101)의 자세를 조정할 수 있는 구성부일 수 있다. 또 다른 예로, 조정부는 안테나 모듈(133)의 배치 방향이 가변되는 구성으로 안테나 모듈(133)의 적어도 일부 구성을 지칭할 수 있다. 상기한 바와 같이 다양한 실시 예에 따른 조정부는 전자 장치(101) 자체를 회전시키는 것뿐만 아니라, 전자 장치(101)의 안테나 모듈(133) 자체 또는 안테나 모듈(133)이 실장된 구조물을 움직이도록 하는 구성부를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 마운트 부재(107)에 결합 가능한 전자 장치(101)는 전자 장치(101)의 외형을 형성하는 하우징(110)을 포함할 수 있으며, 하우징(110)의 내부에 포함되거나 하우징(110)의 적어도 일부를 통해 형성된 안테나 모듈(133)를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 하우징(110)의 적어도 일부분에 걸쳐 외부와 노출되도록 형성된 안테나 모듈(133)을 포함할 수도 있다. 다양한 실시예에서는 전자 장치(101)가 하나의 안테나 모듈(133)을 포함하는 것으로 도시하였으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 추가적인 안테나 모듈이 상부 하우징(110a)를 향하도록 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(133)은 기지국(108)과의 통신을 위해 사용할 복수의 안테나 요소들(elements)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 모듈(133)은 최대 8 X 8의 배열을 갖는 안테나 어레이일 수 있다. 복수의 안테나 요소들은 서로 다른 방향들을 커버하는 빔 집합들에 대응할 수 있다. 전자 장치(101)는 형성할 빔의 방향을 확인하고, 확인된 방향의 빔을 형성할 수 있는 안테나 어레이를 확인할 수 있으며, 안테나 모듈(133)에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
다양한 실시 예들에 따르면, 하우징(110)은 제1 방향(예: +Z축 방향)을 향하는 상부 하우징(110a)과 제1 방향과 반대인 제2 방향(예: -Z축 방향)을 향하는 하부 하우징(110c) 및 상부 하우징(110a)과 하부 하우징(110c)에 각각 연결되며 상부 하우징(110a)과 하부 하우징(110c)의 사이에 다양한 전자 부품을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 측부 하우징(110b)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상부 하우징(110a), 하부 하우징(110c) 및 측부 하우징(110b)은 편평한 표면과 굴곡진 표면 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(133)의 방향을 조정하기 위한 조정부는 하우징(110) 내부에 위치할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 하우징(110)의 형상은 어떤 특정한 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 2에는 가장자리가 굴곡지고 길이가 긴 형태의 원기둥 형상의 하우징(110)이 도시되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 형태의 하우징(110)이 본 개시의 다양한 실시예에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)의 조정부에 의해 안테나 모듈(133)이 향하는 방향이 변경될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)의 조정부에 의해 전자 장치(101)의 회전 방향 및/또는 회전각(또는 회전량)을 조정할 수 있다. 예를 들어, 3차원 회전값을 기준으로 할 경우 조정부는 3개의 회전축, 예를 들어, 롤(roll), 피치(pitch), 또는 요(yaw)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 롤은 x축을 기준으로 회전하며, 피치는 y축을 기준으로 회전하며, 요는 z축을 기준으로 회전하는 것을 나타낸다. 조정부는 회전축 별로 지정된 범위 내에서 전자 장치(101)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 요 회전축은 약 360도 범위로, 롤 및 피치 회전축은 약 180도 범위로 회전할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3a는 고전력 모드와 저전력 모드에 따른 안테나 모듈의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 3a의 (a)는 고전력 모드에서의 안테나 모듈(133)의 제어를 설명하기 위한 도면이며, 도 3a의 (b)는 저전력 모드에서의 안테나 모듈(133)의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a에서는 안테나 어레이와 RF 체인이 1:1로 연결되는 구조를 예시하고 있다. 도 3a의 (a)를 참조하면, 전자 장치(101)는 고전력 모드로 동작 시 8 X 8의 배열을 갖는 안테나 어레이(133)의 경우 최대 8개의 RFIC(310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380)를 포함하는 통신 회로와 1:1로 연결되어, 연결된 1:1 경로를 통해 안테나 어레이 전체(예: 64개의 안테나 요소들(elements))(133a, 133b, 133c, 133d)를 이용하여 기지국(108)과 통신을 수행할 수 있다.
안테나 어레이와 RFIC 간의 연결 관계를 구체적으로 설명하기 위해 도 3b를 참조할 수 있다. 도 3b는 안테나 어레이와 RFIC 간의 1:1 스위칭 구조를 예시하고 있다. 도 3b를 참조하면, RFIC(310, 320)의 RF 체인들 각각은 SPDT(single pole double throw) 스위치를 통해 안테나 어레이 일부(예: 16개의 안테나 요소들)(133a)에 1:1 연결될 수 있다. 예를 들어, 16개의 안테나 요소들 내의 참조 번호에 대응하는 참조 번호를 가지는 2개의 RFIC(310, 320)의 RF 체인들이 각각 연결됨으로써 신호의 송신 또는 수신을 위해 사용 가능한 상태가 될 수 있다.
반면, 도 3a의 (b)를 참조하면, 저전력 모드로 동작 시에는 4개의 RFIC(310, 320, 330, 340)와 연결된 안테나 어레이의 절반(예: 32개의 안테나 요소들)(133a, 133b)을 이용하여 기지국(108)과 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 나머지 절반의 안테나 어레이(133c, 133d)는 비활성화될 수 있다. 이와 같이 저전력 모드로 동작 시에는 나머지 RFIC(350, 360, 370, 380)가 동작하지 않아 송신 신호의 크기가 절반으로 줄어들어 6dB의 이득(gain)을 잃을 수 있다. 예를 들어, 절반의 RFIC(310, 320, 330, 340) 동작으로 인한 PA(power amplifier) 이득 3dB와 안테나 경로 절반의 개방으로 인한 이득 3dB가 손실될 수 있다.
따라서 전자 장치(101)에서 고전력 모드 또는 저전력 모드를 지원하기 위해서 단순히 높은 전력을 낮은 전력으로 줄이는 방법의 경우에는 전자파 노출에 대한 위험성은 줄일 수 있지만, 송신 신호의 크기가 줄어들어 기지국과의 통신 감도가 낮아질 뿐만 아니라 이득 감소와 같이 통신 성능이 저하될 우려가 있다. 따라서 전자 장치(101)의 사용 환경에 따라 통신에 사용되는 전력을 조절하는 경우 통신 성능을 높일 수 있는 방법이 요구될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 고전력 모드에서 저전력 모드로 전환 시에도 안테나 어레이 전체를 이용하도록 제어한다면 안테나 경로 이득의 손실 없이 통신 성능을 보장할 수 있다. 이에 따라 저전력 모드로 전환 시 사용자에 대한 전자파 노출을 최소화할 수 있으면서도 기존 1:1 연결 방식에 비해 송수신 성능이 향상될 수 있다.
한편, 이하에서는 고전력 모드 또는 저전력 모드로의 전환이 가능한 전자 장치(101)의 구성 및 동작을 설명하기로 한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예에 따라서, 전자 장치(101)는, 프로세서(420), 메모리(430), 제1 통신 회로(431), 제1 안테나 모듈(433), 제2 통신 회로(441), 제2 안테나 모듈(443) 및/또는 출력 장치(450) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(420)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램)를 실행하여 프로세서(420)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(420)는 하나의 프로세서로서 전자 장치(101)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 또 다른 예로, 프로세서(420)는 메인 프로세서(예: 마이크로 프로세서, 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및/또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 보조 프로세서는 예를 들어, 메인 프로세서와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 메모리(430)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(420))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(430)는, 휘발성 메모리(미도시) 또는 비휘발성 메모리(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(420)는 메모리(430)에 저장된 전자 장치(101)의 사용 환경에 기반하여 전력 모드를 변경할 수 있다. 예를 들어, 고전력 모드 또는 저전력 모드에 기반하여 기지국(108)과의 통신을 위한 전력을 조절할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(420)는 전자 장치(101)가 지원하는 적어도 하나의 통신 방식에 기반한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 또 다른 예로, 프로세서(420)는 근거리 무선 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 지정된 대역(예: 2.4GHz, 5GHz, 또는 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립 및 수립된 통신 채널을 통한 WIFI 통신을 지원할 수 있다. 또 다른 예로, 프로세서(420)는 유선 통신에 기반한 동작을 수행할 수도 있으며, 도시하지 않았으나, 전자 장치(101)는 유선 인터페이스 연결을 위한 포트를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(420)는 지원하는 복수의 통신 방식 간의 데이터 통신을 지원할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는 제1 통신 회로(431) 및 제1 안테나 모듈(433)을 통한 제1 통신 방식으로 수신한 데이터를 제2 통신 회로(441) 및 제2 안테나 모듈(443)을 통한 제2 통신 방식으로 송신할 수 있도록 두 통신 방식 간의 인터페이스 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 통신 회로(431)는 제 1 통신 방식을 지원할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 방식은 기지국과의 통신(예: 5G, LTE)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 회로(131)는 RFIC(radio frequency inter grated circuit) 및/또는 RFFE(radio frequency front end)을 포함할 수 있다. RFIC는 송신 시에, 프로세서(420)에 의해 생성된 기저대역 신호를 5G 네트워크에 사용되는 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G RF 신호가 안테나 모듈(433)을 통하여 획득되고, RFFE를 통해 전처리될 수 있다. RFIC는 전처리된 5G RF 신호를 프로세서(420)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 통신 회로(431)에는 제1 안테나 모듈(433)에 포함된 복수개의 안테나 요소들에 대응하는 복수개의 위상 변환기(phase shifter)들이 포함될 수 있다. 송신 시에, 복수개의 위상 변환기들은 대응하는 안테나 요소를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 기지국)로 송신될 5G RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수개의 위상 변환기들은 대응하는 안테나 요소를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제1 통신 회로(431)의 형태는 상술한 바에 제한되지 않음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 제1 통신 회로(431)의 적어도 일부는 제1 안테나 모듈(433)에 포함되거나, 프로세서(420)와 동일한 칩셋 또는 패키지에 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제1 안테나 모듈(433)은, 도 2의 안테나 모듈(133)에 대응할 수 있으며, 복수 개의 안테나 요소들(elements)을 포함할 수 있다. 복수 개의 안테나 요소들은 일정한 배열을 갖도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 모듈(433)은 64개의 안테나 요소들이 8 X 8의 배열을 갖는 안테나 어레이일 수 있다. 이하에서, 제1 안테나 모듈(433)은 안테나 어레이로 명명될 수도 있다. 복수 개의 안테나 요소에 의하여 빔포밍된 RF 웨이브가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 모듈(433)이 형성하는 빔은 제1 안테나 모듈(133)이 향하는 방향에 대응하는(예: 동일 또는 유사한) 방향성을 가질 수 있다. 제1 안테나 모듈(433)이 형성하는 빔은 일정한 너비를 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나 요소의 사용 개수에 따라 빔의 폭이 좁거나 넓은 빔을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 제2 통신 회로(441)는 제1 통신 방식과 다른 제2 통신 방식을 지원할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 방식은 근거리 무선 통신(예: WIFI, 또는 블루투스)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신 회로(441)는 근거리 통신에 사용되는 주파수 대역(예: 2.4GHz, 5GHz, 또는 60GHz)을 갖는 신호를 생성 및/또는 변환할 수 있다. 제2 통신 회로(441)는 제2 통신 방식을 지원하는 프로세서를 더 포함할 수도 있다. 제2 통신 회로(441)가 지원하는 제2 통신 방식은 이에 제한되지 않을 수 있다. 또 다른 예에서, 전자 장치(101)가 한가지 방식의 무선 통신만 지원하는 경우, 제2 통신 회로(441) 및 제2 안테나 모듈(443)는 생략될 수 있다.
다양한 실시예에 따라서, 프로세서(420)는, 제1 통신 회로(431) 및/또는 제2 통신 회로(441)를 통하여 다른 외부의 전자 장치(예: 스마트 폰)와 통신을 수행할 수도 있다. 프로세서(420)는, 통신 환경의 양호도(예: 수신 신호의 세기)를 나타내는 정보를 외부의 전자 장치로 송신할 수도 있다. 외부의 전자 장치(예: 스마트 폰)는, 수신한 정보를 출력할 수 있으며, 이에 기반하여 사용자는 현재 배치된 위치 및 방향에 대응하는 통신 환경의 양호도를 확인할 수 있다. 다양한 실시예에 따라 프로세서(420)는, 확인된 통신 환경에 대한 특성에 기반하여 안테나의 방향 조정 여부 및/또는 재배치 여부를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 프로세서(420)는 상기 통신 환경의 양호도가 불량한 것으로 확인되면, 확인된 특성에 기반한 정보를 출력하도록 출력 장치(450)를 제어할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 출력 장치(450)는 스피커(미도시) 및/또는 디스플레이(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이 경우 프로세서(420)는 각 통신 환경에 대응하는 정보에 기반하여 상이한 크기나 상이한 소리를 출력하거나 각 통신 환경에 대응하는 정보를 표시하도록 출력 장치(450)를 제어할 수도 있다.
이에 따라 사용자는 전자 장치(101)의 배치 위치를 조정하거나 안테나의 방향을 조정해야 하는 상황임을 인지할 수 있다. 따라서 사용자가 직접 전자 장치(101)의 배치 위치 및 방향을 조정하거나 조정부(미도시)를 이용하여 조정할 수도 있다. 예를 들어, 조정부는 스텝 모터(stepper motor), 직류 모터(DC motor), 또는 보이스코일 모터(voice coil motor, VCM) 중 어느 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 이에 따라 전자 장치(101)에 포함된 제 1 안테나 모듈(433)(예: 도 2의 안테나 모듈(133))이 향하는 방향이 조정될 수 있다.
한편, 제1 안테나 모듈(433)이 향하는 배치 방향을 조정할 수도 있지만, 배치 위치 자체를 조정해야 하는 경우도 발생할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 전자 장치(101)의 배치 위치를 조정하기 위해 실외에서 실내로 이동 배치시킬 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 사용 환경(또는 배치 위치)에 따라 고전력 모드 또는 저전력 모드에 대응하는 전력으로 전력을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(420)는 디폴트 설치 모드 시 고전력 모드로 동작하며, 저전력 모드로의 전환을 위한 이벤트가 발생하는지를 식별할 수 있다. 여기서, 저전력 모드로의 전환을 위한 이벤트는 전자 장치(101)의 사용 환경의 변화를 의미하는 것으로, 예를 들어, 망 환경이 달라지거나 사용자가 전자 장치(101)의 재배치를 위해 옮기는 경우를 포함할 수 있으며, 이벤트의 종류는 이에 한정되지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(420)는 고전력 모드로 동작하는 도중에 기지국(108)과의 통신 환경이 달라지면, 사용자에게 재배치가 요구됨을 안내할 수 있다. 이에 따라 사용자는 전자 장치(101)를 전원 오프한 후 저전력 모드로 동작할 위치로 이동시켜 재배치시킬 수 있다.
재배치 후, 전자 장치(101)를 다시 전원 온 하게 되면, 프로세서(420)는 저전력 모드로 설치 모드를 수행할 수 있으며, 설치 이후에는 레귤러 모드로 동작할 수 있다. 여기서, 레귤러 모드는 저전력 모드일 수 있다. 이와 같이 사용 환경에 따라 전력 모드를 전환함으로써 사용자가 전자파에 과다하게 노출되는 상황을 방지할 수 있어 사용자 안정성을 높일 수 있다.
한편, 프로세서(420)는 사용 환경에 대응하여 정해진 레벨의 전력 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(420)는, 고전력 모드에서의 전력 레벨(예: EIRP(equivalent isotropic radiated power)을 약 40 dBm이라고 할 경우 송수신 성능을 유지하면서 전자파 노출을 최소화하기 위해 저전력 모드에서의 전력 레벨은 고전력 모드에서의 전력 레벨에 비해 예를 들어, 약 -3 dB 낮출 수 있다. 상기한 바와 같이 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)의 사용 환경에 따라 전력 레벨은 다르게 설정될 수 있다.
이를 구체적으로 설명하기 위해 도 5를 참조할 수 있다. 도 5는 다양한 실시 예에 따른 저전력 모드에 따른 안테나 모듈의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 예시된 RFIC와 안테나 어레이는, 도 4의 제1 통신 회로(431)와 제1 안테나 모듈(433)의 일부로 이해될 수 있다.
도 5(a)에서는 안테나 어레이와 RF 체인이 1:1로 연결되는 구조로, 고전력 모드로 동작 시 8 X 8의 배열을 갖는 안테나 어레이(500)의 경우 최대 8개의 RFIC(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580)가 필요한데 반해, 도 5(b)에서는 저전력 모드로 동작 시 4개의 RFIC(520, 540,550, 570)의 RF 체인이 안테나 어레이 전체(500)와 연결되는 경우를 예시하고 있다.
도 5(a)에서의 고전력 모드에 비해 도 5(b)의 저전력 모드에서는 절반의 RFIC(520, 540,550, 570)가 사용됨에 따라 송신 신호의 전력이 절반이 되므로 6dB 감소할 수 있으나, RFIC(520, 540,550, 570)의 RF 체인에 연결되는 안테나 요소의 수는 2배가 됨에 따라 안테나 경로 이득은 3 dB 증가하게 되므로, 저전력 모드에서의 EIRP는 고전력 모드에서의 EIRP 약 40 dBm에 비해 예를 들어, 약 -3 dB 낮아질 수 있다. 이와 같이 저전력 모드에서의 EIRP는 약 -3 dB 낮아진 37 dBm 이지만, 고전력 모드에 비해 RFIC 절반만 이용하여 안테나 어레이 전체(500)와 연결될 수 있기 때문에 소모 전류를 줄일 수 있다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 통신 방식에 따른 안테나 요소들의 활성화를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 전자 장치(101)는 기지국(108)과의 통신 신호에 기반하여 통신 방식(예: MIMO(multiple-input multiple-ouput), SISO(single-input single -ouput) 통신)을 선택함으로써 송수신 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6(a)에서는 저전력 모드로 동작 시의 MIMO 통신 방식을 예시하고 있으며, 도 6(b)에서는 저전력 모드로 동작 시의 SISO 통신 방식을 예시하고 있다.
도 6(a)를 참조하면, MIMO 통신 시 안테나 모듈(500)에 포함된 복수의 안테나 어레이(610, 620, 630, 630) 중 절반의 안테나 요소들(600a)이 활성화될 수 있다. 예를 들어, MIMO 통신을 위해 절반의 안테나 요소들(600a)의 수만큼 RFIC(520, 540, 550, 570)에서의 RF 체인이 필요하므로 8개의 RF 체인이 16개의 안테나 요소들(600a)에 연결될 수 있다. 이때, 8개의 RF 체인으로 16개의 안테나 요소들(600a)과의 경로를 설정하기 위해 다중 출력 포트를 가지는 스위치를 이용하여 복수의 경로를 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RFIC(520, 540, 550, 570)와 안테나 모듈(500)의 안테나 요소들 간의 경로는 DPDT(double pole double throw) 스위치를 이용하여 형성될 수 있다. 여기서, 하나의 RFIC 마다 복수의 DPDT 스위치를 포함할 수 있다.
도 6(b)를 참조하면, SISO 통신 시에는 안테나 모듈(500)에 포함된 복수의 안테나 어레이(610, 620, 630, 630) 모두 즉, 안테나 요소들 전체(600b)가 활성화될 수 있다. 예를 들어, DPDT 스위치를 이용한다면, RFIC(520, 540, 550, 570)와 안테나 요소들 전체(600b)가 연결될 수 있다. 이와 같이 다양한 실시 예에 따르면, 저전력으로 동작하면서 전체 안테나 요소들을 이용하여 SISO 통신이 가능하기 때문에 전자파 노출은 최소화할 수 있으면서도 기지국(108)과의 송수신 성능을 유지할 수 있다.
이하, RFIC와 안테나 요소들 간의 연결 경로를 구체적으로 살펴보기 위해 도 7을 참조할 수 있다. 도 7은 다양한 실시 예에 따른 DPDT 스위치를 이용한 안테나 어레이와 RFIC 간의 연결 관계를 예시한 도면이다. 도 7에서는 RFIC(520, 540, 550, 570) 중 어느 하나의 RFIC(520)와 일부 안테나 요소들(610) 간의 연결 경로를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 복수의 안테나 요소들은 빔 포밍을 위해서는 안테나 수만큼의 RF 체인이 필요한데, RFIC(520)와 일부 안테나 요소들(610)(예: 4 X 4 안테나 어레이)은 DPDT 스위치(700)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. DPDT 스위치(700)의 출력 포트를 이용한다면 절반의 RFIC 수만으로도 기존 대비 2배의 안테나 요소들에 연결이 가능할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 기지국(108)과의 통신 신호에 기반하여 MIMO, SISO 통신 방식 중 어느 하나를 선택함으로써 송수신 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 저전력 모드에서의 MIMO 통신 방식에 기반하여 기지국(108)으로 신호를 송신하는 경우, DPDT 스위치(700)의 출력 포트에는 안테나 요소들(610)과의 송신 경로 또는 수신 경로를 선택적으로 연결하는 경로(또는 라인)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하나의 RFIC 상에 복수 개의 DPDT 스위치가 포함될 수 있다. 도 7에서는 RFIC(520) 상에 하나 이상의 DPDT 스위치(700)가 포함된 경우를 예시하고 있으나, 최대 8 X 8 안테나 어레이(예: 도 6의 안테나 모듈(500))에 포함된 안테나 요소들에 연결되는 RFIC는 총 4개일 수 있으며, 각 RFIC 상에 하나 이상의 DPDT 스위치가 포함될 수 있다.
예를 들어, 각 DPDT 스위치의 출력 포트의 참조 번호(또는 인덱스)를 1부터 32라고 명명할 경우, 스위칭을 통해 해당 참조 번호를 가지는 8개의 안테나 요소들에 각각 연결되거나 개방될 수 있다. 이에 따라 16개의 RF 체인을 이용하더라도 다중 출력 포트를 가지는 DPDT를 통해 즉, DPDT의 출력 포트는 32개이기 때문에, 32개의 안테나 요소들에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 기지국(108)과의 통신 신호에 기반하여 송신 신호를 생성할 수 있으며, 각 DPDT 스위치를 통해 송신 신호를 안테나 요소들로 전달할 수 있다.
일 실시 예에서, 저전력 모드에서의 MIMO 통신 방식의 경우, 전자 장치(101)는 DPDT 스위치들의 출력 포트의 참조 번호 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15와 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31에 대응하는 참조 번호들을 가지는 안테나 요소들을 연결하여 송신 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 안테나 요소들(610)의 절반이 활성화된 것과 같이 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나 어레이(610, 620, 630, 630) 중 절반의 안테나 요소들(600a)이 활성화될 수 있으며, 이에 따라 MIMO 통신 방식에 기반하여 송신 신호의 전송이 가능할 수 있다.
일 실시 예에서, 고전력 모드에서의 SISO 통신 방식의 경우, 전자 장치(101)는 DPDT 스위치들의 출력 포트의 참조 번호 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15와 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32에 대응하는 참조 번호들을 가지는 안테나 요소들을 연결하여 송신 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 참조 번호 1인 안테나 요소와 참조 번호 18인 안테나 요소는 수직 편파(vertical polarization, V pol.)된 신호를 송신할 수 있다.
다르게는 고전력 모드에서의 SISO 통신 방식의 경우, 전자 장치(101)는 DPDT 스위치들의 출력 포트의 참조 번호 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31과 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16에 대응하는 참조 번호들을 가지는 안테나 요소들을 연결하여 송신 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 참조 번호 2인 안테나 요소와 참조 번호 17인 안테나 요소는 수평 편파(horizontal polarization, H pol.)된 신호를 송신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 외부 전자 장치(예: 기지국(108) 또는 외부 전자 장치(102, 104))와 통신을 수행하기 위한 전자 장치(101)는, 복수의 안테나 요소들(예: 도 6의 안테나 요소들(610, 620, 630, 640))을 포함하는 안테나 모듈(예: 도 4의 제1 안테나 모듈(433), 도 6의 안테나 모듈(500)), 상기 안테나 모듈의 적어도 일부와 연결되는 적어도 하나의 스위치(700)를 포함하는 통신 회로(예: 도 4의 제1 통신 회로(431)), 상기 안테나 모듈 및 상기 통신 회로와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서(예: 도 4의 프로세서(420))를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 제1 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(radio frequency inter grated circuit)(예: 도 7의 RFIC(520))로부터의 제1 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하며, 제2 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제1 송신 신호 및 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 또는 제2 출력 포트 중 어느 하나에 연결되며, 상기 제2 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트에 연결되도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 스위치는, DPDT(double pole double throw) 스위치를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 DPDT 스위치는, 상기 적어도 하나의 RFIC에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전력 모드는 고전력 모드이며, 상기 제2 전력 모드는 저전력 모드일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 전력 모드에서 외부 전자 장치로부터의 통신 신호를 수신하고, 상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여 상기 제2 전력 모드로의 전환 여부를 식별하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여, 상기 외부 전자 장치와의 통신을 위한 MIMO(multiple-input multiple-ouput) 또는 SISO(single-input single -ouput) 통신 방식을 선택하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 MIMO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제2 전력 모드에서 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 SISO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 전력 모드에서 상기 적어도 하나의 스위치를 제어함으로써 수직 편파(vertical polarization, V pol.)된 신호를 송신하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 SISO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 전력 모드에서 상기 적어도 하나의 스위치를 제어함으로써 수평 편파(horizontal polarization, H pol.)된 신호를 송신하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여 상기 전자 장치의 하우징이 배치된 제1 위치에서 제2 위치로의 이동 시 상기 제2 전력 모드로 전환하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제2 전력 모드로 설치를 수행하고, 상기 외부 전자 장치로부터의 통신 신호에 기반하여 통신 환경의 양호도를 확인하고, 상기 통신 환경의 양호도에 대한 정보를 출력하도록 설정될 수 있다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 설치 시 전자 장치의 동작 흐름도(800)이다. 도 8의 동작 방법의 동작은, 전자 장치(예: 도 1 및 도 2의 전자 장치(101), 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서(예: 도 4의 프로세서(420)) 중 적어도 하나에 의해 수행될 수 있다. 한 실시 예에서, 805 동작 내지 835 동작들 중 적어도 하나가 생략되거나, 일부 동작들의 순서가 바뀌거나, 다른 동작이 추가될 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 동작들의 순서가 변경될 수도 있으며, 적어도 두 동작들이 병렬적으로 수행될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 805 동작에서, 전자 장치(101)는 고전력 모드로 설치를 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 마운트 부재(107)에 배치된 상태에서 제1 레벨의 전력을 갖는 신호를 안테나 모듈(예: 제1 안테나 모듈(433))을 통해 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 제1 레벨의 전력을 이용하여 안테나 모듈을 통해 기지국(108)과의 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 레벨의 전력은 예컨대, 약 40 dBm에 해당하는 레벨의 전력일 수 있다.
810 동작에서, 전자 장치(101)는 제1 레벨의 전력으로 빔 탐색 또는 빔 포밍을 수행할 수 있으며, 통신 환경의 양호도를 확인할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 기지국(108)으로부터 통신 신호(예: 5G 신호)를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)는, 통신 신호의 특성(예: RSRP(reference signal received power), RSRQ(reference signal received quality), RSSI(received signal strength indicator) 또는 SNR(signal to noise ratio) 중 적어도 하나)에 기반하여, 전자 장치(101)의 통신 환경의 양호도(예: 수신 신호의 품질, 속도 또는 수신 신호의 세기)를 확인할 수 있다.
815 동작에서, 전자 장치(101)는 통신 환경의 양호도에 대한 정보를 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 통신 환경에 대응하는 정보를 출력 장치(450)를 이용하여 표시할 수 있다. 이에 따라 사용자는 전자 장치(101)의 배치 위치를 조정하거나 안테나의 방향을 조정해야 하는 상황임을 인지할 수 있다.
이때, 5G 통신의 강한 직진성에 의하여, 5G 통신을 지원하는 전자 장치(101)와 기지국(108) 사이에 장애물이 위치할 경우, 통신 환경이 악화될 수 있다. 전자 장치(101) 설치 시 또는 설치된 상태에서 장애물로 인해 통신 환경이 악화되는 경우 기지국(108) 또는 외부 전자 장치(102, 104)의 안테나와 정렬되는 방향을 찾기 어려울 수 있다. 이러한 경우 전자 장치(101)는 기지국(108)과의 최적의 통신 품질을 획득하기 위한 빔을 찾을 수 있도록 사용자가 전자 장치(101)의 배치 위치를 변경하도록 유도할 수 있다.
이에 따라 5G 통신을 지원하기 위한 장치로서 전자 장치(101)는 건물의 외부 또는 건물의 내부에서 장애물이 적은 위치에 설치될 수 있다. 일 실시 예에서, 마운트 부재(107)와 결합되어 고정된 상태일 경우 전자 장치(101)는 기지국(108)의 안테나 방향과 일치하도록 전자 장치(101)를 이동시켜 설치할 수 있다. 예를 들어, 자가 설치 방식의 경우 사용자는 기지국(108)의 안테나 방향 예컨대, 최적의 빔을 찾기 위해 전자 장치(101)를 마운트 부재(107)로부터 분리시킨 후, 기지국(108)으로부터 수신되는 전파가 차단되지 않는 위치에서 전자 장치(101)의 안테나 방향을 조정하거나 위치를 이동시킴으로써 설치 위치를 찾을 수 있다. 이러한 경우 전자 장치(101)에서는 최대 전력 모드로 기지국(108)의 안테나 방향을 찾고 있기 때문에 사용자는 고출력 전력으로 인한 전자파에 노출될 수 있다.
따라서 사용자에 의해 전자 장치(101)의 이동 배치가 요구되는 상태가 감지되면, 전자 장치(101)는 전자파 피폭량을 줄일 수 있도록 전자 장치(101)의 전력 레벨을 낮추는 동작을 수행할 수 있다.
이에 따라 820 동작에서, 전자 장치(101)는 저전력 모드로의 전환을 위한 이벤트가 발생하는지를 식별할 수 있다. 예를 들어, 망 환경이 달라지거나 사용자가 전자 장치(101)의 재배치를 위해 전자 장치(101)의 하우징(예: 도 2의 하우징(110))의 이동 또는 분리를 감지함에 대응하여, 이벤트 발생 여부를 식별할 수 있다.
상기 이벤트 발생에 대응하여, 825 동작에서, 전자 장치(101)는 저전력 모드로 설치를 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 전자 장치(101)를 이동 배치함에 따른 이벤트가 발생된 경우에는, 저전력 모드로 동작하기 위해 전자 장치(101)가 놓여지는 위치는 건물(10)의 내부에 기지국(108)으로부터 수신되는 전파가 차단되지 않고 통과할 수 있는 환경이면 모두 가능할 수 있다. 이와 같이 전자 장치(101)의 재배치는 마운트 부재(107)를 사용하지 않고 실내 책상, 선반, 창틀과 같이 마운트 부재(107)와는 다른 접촉면에 고정 설치되는 것을 포함하여 다른 다양한 형태의 적용이 가능함을 유의해야 한다.
저전력 모드로 전환 시 전자 장치(101)는 상기 제1 레벨의 전력을 제2 레벨의 전력으로 조절할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 DPDT 스위칭 제어를 통해 통신 방식에 대응하는 안테나 요소들과 RFIC의 RF 체인을 연결함으로써 활성화된 안테나 요소들을 통해 기지국(108)과의 신호를 송신 또는 수신할 수 있다.
830 동작에서, 전자 장치(101)는 저전력 모드로 동작하는 동안에 통신 환경의 양호도를 확인할 수 있으며, 835 동작에서 통신 환경의 양호도에 대한 정보를 출력할 수 있다. 이와 같이 저전력 모드로 전환 시에는 출력 레벨이 낮아짐으로써 사용자가 전자파에 노출되는 것을 줄일 수 있다.
도 9는 다양한 실시 예에 따른 전력 모드 전환을 위한 전자 장치에서의 동작 흐름도(900)이다. 도 9는 도 8의 저전력 모드로의 전환을 위한 이벤트 발생에 대응하여 저전력 모드로의 전환을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
910 동작에서, 전자 장치(101)는 제1 전력 모드에서 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(radio frequency inter grated circuit)로부터의 제1 송신 신호가 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 적어도 하나의 스위치를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 기지국(108)과의 통신 시 제1 레벨의 전력 모드로 동작할 수 있으며, 예컨대, 약 40 dBm의 높은 전력을 사용할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 레벨의 전력 모드를 고전력 모드(high power mode)라고 명명할 수 있다.
920 동작에서, 전자 장치(101)는, 제2 전력 모드에서 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어할 수 있다. 제2 전력 모드로의 전환을 위한 이벤트 발생 시 예를 들어, 전자 장치(101)는 사용자에 의한 배치 위치의 변경 시 제2 레벨의 전력 모드로 동작할 수 있으며, 예컨대, 약 37 dBm의 전력을 사용할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는, 상기 제2 레벨의 전력 모드를 저전력 모드(low power mode)로 하여 동작할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 방법은, 상기 제1 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 또는 제2 출력 포트 중 어느 하나에 연결되며, 상기 제2 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트에 연결되도록 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 스위치는, DPDT(double pole double throw) 스위치를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 전력 모드는 고전력 모드이며, 상기 제2 전력 모드는 저전력 모드일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 제1 전력 모드에서 외부 전자 장치로부터의 통신 신호를 수신하는 동작 및 상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여 상기 제2 전력 모드로의 전환 여부를 식별하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여, 상기 외부 전자 장치와의 통신을 위한 MIMO(multiple-input multiple-ouput) 또는 SISO(single-input single -ouput) 통신 방식을 선택하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작은, 상기 MIMO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 SISO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 전력 모드에서 상기 적어도 하나의 스위치를 제어함으로써 수직 편파(vertical polarization, V pol.)된 신호를 송신하거나 수평 편파(horizontal polarization, H pol.)된 신호를 송신하는 동작을 더 포함할 수 있다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 DPDT 스위치를 이용한 통신 방식에 따른 안테나 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10(a)를 참조하면, 전자 장치(101)는 저전력 모드(예: 제2 전력 모드)에서 통신 회로(예: 도 4의 제1 통신 회로(431))의 적어도 하나의 RFIC(1000)로부터의 제1 송신 신호 및 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 안테나 모듈(500)의 제1 안테나 요소로 출력되도록 적어도 하나의 스위치(예: 제1 DPDT(1010), 제2 DPDT(1020))를 제어할 수 있다. 여기서, 제1 안테나 요소는 제1 DPDT(1010)의 제1 출력 포트 1과 제2 DPDT(1020)의 출력 포트 17에 연결되는 안테나 요소(예: 도 7의 참조 번호 1, 17을 가지는 안테나 요소)를 의미할 수 있다. 상기한 바와 같이 저전력 모드에서의 MIMO 통신 방식의 경우, 서로 다른 2개의 출력 포트가 하나의 안테나 요소에 연결되거나 개방되는 경로로 구현될 수 있다.
구체적으로, 저전력 모드에서의 MIMO 통신 방식의 경우, RFIC의 제1 DPDT(1010) 스위치의 출력 포트 1은 참조 번호 1인 안테나 요소에 연결될 수 있으며, 제2 DPDT(1020) 스위치의 출력 포트 17은 참조 번호 17인 안테나 요소에 연결될 수 있으며, 연결된 안테나 요소 1과 안테나 요소 17을 통해 송신 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, RFIC(1000)로부터 제1 DPDT(1010) 스위치를 통해 안테나 요소 1을 통해 전송되는 송신 경로를 '제1 안테나 송신 경로(Ant Tx 1)'로 지칭할 수 있다. 이와 같은 방식으로 저전력 모드에서의 MIMO 통신 방식의 경우 8개의 송신 경로를 형성할 수 있다.
상기한 바와 같은 방식으로, 전자 장치(101)는 DPDT 스위치들의 출력 포트의 참조 번호 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15와 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31에 대응하는 참조 번호들을 가지는 안테나 요소들을 연결하여 송신 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 안테나 요소들(610)의 절반이 활성화됨에 따라 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 복수의 안테나 어레이(610, 620, 630, 630) 중 절반의 안테나 요소들(600a)이 활성화될 수 있으며, 이에 따라 MIMO 통신 방식에 기반하여 송신 신호의 전송이 가능할 수 있다.
도 10(b)를 참조하면, 전자 장치(101)는 고전력 모드(예: 제1 전력 모드)에서 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(1000)로부터의 제1 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어할 수 있다. 여기서, 제1 안테나 요소는 제1 DPDT(1010)의 제1 출력 포트 1과 제2 DPDT(1020)의 출력 포트 17 중 어느 하나에 연결되는 안테나 요소(예: 도 7의 참조 번호 1, 17을 가지는 안테나 요소)를 의미할 수 있다. 이때, SISO 통신 방식에 기반하여, 수직 편파 신호로의 전송을 위해 제1 DPDT(1010)의 출력 포트 1과 안테나 요소(예: 안테나 1) 간의 경로는 연결되는데 반해, 제2 DPDT(1020)의 출력 포트 17과 안테나 요소(예: 안테나 17) 간의 경로는 개방될 수 있다. 반면, 제2 송신 신호는 제2 안테나 요소(예: 도 7의 참조 번호 2, 18을 가지는 안테나 요소)를 통해 송신될 수 있다.
구체적으로, 고전력 모드에서의 SISO 통신 방식의 경우, RFIC의 제1 DPDT(1010) 스위치의 출력 포트 1은 참조 번호 1인 안테나 요소에 연결될 수 있으며, 제2 DPDT(1020) 스위치의 출력 포트 18은 참조 번호 18인 안테나 요소에 연결될 수 있다. 이에 따라 안테나 요소 2와 안테나 요소 17은 비활성화되며, 활성화된 안테나 요소 1과 안테나 요소 18을 통해 송신 신호를 출력할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 전자 장치(101)는 제1 DPDT(1010) 스위치 및 제2 DPDT(1020) 스위치의 출력 포트의 참조 번호 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15와 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32에 대응하는 참조 번호들을 가지는 안테나 요소들을 연결하여 송신 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 참조 번호 1인 안테나 요소와 참조 번호 18인 안테나 요소는 수직 편파(vertical polarization, V pol.)된 신호를 송신할 수 있다.
도 10(c)를 참조하면, 전자 장치(101)는 고전력 모드(예: 제1 전력 모드)에서 SISO 통신 방식을 선택한 경우에는 도 10(b)와 유사하게 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(1000)로부터의 제1 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어할 수 있다.
다만, 도 10(b)와 다르게 전자 장치(101)는 고전력 모드에서의 SISO 통신 방식의 경우, 전자 장치(101)는 DPDT 스위치들의 출력 포트의 참조 번호 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31과 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16에 대응하는 참조 번호들을 가지는 안테나 요소들을 연결하여 송신 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어, 참조 번호 2인 안테나 요소와 참조 번호 17인 안테나 요소는 수평 편파(horizontal polarization, H pol.)된 신호를 송신할 수 있다.
한편, 전술한 바에서는 하나의 RFIC에 복수의 DPDT 스위치를 이용하여 MIMO 통신 또는 SISO 통신을 수행하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 일 실시 예에 따르면, 도 11에서와 같이 DPDT 스위치(1120) 이외에 SPDT 스위치(1110, 1130)를 추가로 배치함으로써 고전력 모드 또는 저전력 모드에 따른 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 도 11은 다양한 실시 예에 따른 SPDT 스위치 추가에 따른 안테나 동작을 설명하기 위한 도면이다.
다른 실시 예에 따르면, 도 12에 도시된 바와 같이 복수의 DPDT를 포함하는 RFIC(1220) 이외에 디팝 회로(1210, 1230)을 추가로 배치함으로써 고전력 모드 또는 저전력 모드에 따른 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 도 12는 다양한 실시 예에 따른 디팝(Depop) 회로 추가에 따른 안테나 동작을 설명하기 위한 도면이다.
상기한 바와 같이 전자 장치(101)는 전자 장치(101)의 사용 환경 예컨대, 통신 환경의 양호도(예: 수신 신호의 품질, 속도 또는 수신 신호의 세기)에 기반하여 배치 위치의 변경 여부를 확인할 수 있으며, 배치 위치의 변경 시 전력 모드를 전환할 수 있다. 또한, 전력 모드의 변경에 대응하여 이용할 적어도 하나의 안테나 요소들을 결정하고, 결정된 안테나 요소들을 이용하여 외부 전자 장치(예: 기지국(108) 또는 외부 전자 장치(102, 104))와의 통신을 수행할 수 있다. 이와 같이 전력 모드의 전환을 통해 전자파 노출에 의한 영향을 최소화할 수 있어 사용자에게 보다 안전한 사용 환경을 제공할 수 있다. 또한, 배치 위치에 기반하여 전력 레벨을 다르게 조절함으로써 상황에 맞게 안전하면서도 높은 수준의 성능을 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 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. "제 1", "제 2", 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: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 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 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 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: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 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 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 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 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 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 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 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.

Claims (20)

  1. 외부 전자 장치와 통신을 수행하기 위한 전자 장치에 있어서,
    복수의 안테나 요소들을 포함하는 안테나 모듈;
    상기 안테나 모듈의 적어도 일부와 연결되는 적어도 하나의 스위치를 포함하는 통신 회로;
    상기 안테나 모듈 및 상기 통신 회로와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    제1 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(radio frequency inter grated circuit)로부터의 제1 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하며,
    제2 전력 모드에서 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제1 송신 신호 및 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 또는 제2 출력 포트 중 어느 하나에 연결되며,
    상기 제2 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트에 연결되도록 설정된, 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치는,
    DPDT(double pole double throw) 스위치를 포함하는, 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 DPDT 스위치는,
    상기 적어도 하나의 RFIC에 포함되는, 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전력 모드는 고전력 모드이며, 상기 제2 전력 모드는 저전력 모드인, 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제1 전력 모드에서 외부 전자 장치로부터의 통신 신호를 수신하고,
    상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여 상기 제2 전력 모드로의 전환 여부를 식별하도록 설정된, 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여, 상기 외부 전자 장치와의 통신을 위한 MIMO(multiple-input multiple-ouput) 또는 SISO(single-input single -ouput) 통신 방식을 선택하도록 설정된, 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 MIMO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제2 전력 모드에서 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하도록 설정된, 전자 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 SISO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 전력 모드에서 상기 적어도 하나의 스위치를 제어함으로써 수직 편파(vertical polarization, V pol.)된 신호를 송신하도록 설정된, 전자 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 SISO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 전력 모드에서 상기 적어도 하나의 스위치를 제어함으로써 수평 편파(horizontal polarization, H pol.)된 신호를 송신하도록 설정된, 전자 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여 상기 전자 장치의 하우징이 배치된 제1 위치에서 제2 위치로의 이동 시 상기 제2 전력 모드로 전환하도록 설정된, 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 제2 전력 모드로 설치를 수행하고, 상기 외부 전자 장치로부터의 통신 신호에 기반하여 통신 환경의 양호도를 확인하고,
    상기 통신 환경의 양호도에 대한 정보를 출력하도록 설정된, 전자 장치.
  13. 외부 전자 장치와 통신을 수행하는 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법에 있어서,
    제1 전력 모드에서 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC(radio frequency inter grated circuit)로부터의 제1 송신 신호가 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되고, 상기 통신 회로의 적어도 하나의 RFIC로부터의 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제2 안테나 요소로 출력되도록 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작; 및
    제2 전력 모드에서 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작을 포함하는, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 또는 제2 출력 포트 중 어느 하나에 연결되며,
    상기 제2 전력 모드에서 상기 제1 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 스위치의 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트에 연결되도록 제어하는 동작을 더 포함하는, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치는,
    DPDT(double pole double throw) 스위치를 포함하는, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제1 전력 모드는 고전력 모드이며, 상기 제2 전력 모드는 저전력 모드인, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전력 모드에서 외부 전자 장치로부터의 통신 신호를 수신하는 동작; 및
    상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여 상기 제2 전력 모드로의 전환 여부를 식별하는 동작을 더 포함하는, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 수신된 통신 신호의 특성에 기반하여, 상기 외부 전자 장치와의 통신을 위한 MIMO(multiple-input multiple-ouput) 또는 SISO(single-input single -ouput) 통신 방식을 선택하는 동작을 더 포함하는, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작은,
    상기 MIMO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호가 상기 안테나 모듈의 제1 안테나 요소로 출력되도록 상기 적어도 하나의 스위치를 제어하는 동작을 포함하는, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 SISO 통신 방식의 선택에 대응하여, 상기 제1 전력 모드에서 상기 적어도 하나의 스위치를 제어함으로써 수직 편파(vertical polarization, V pol.)된 신호를 송신하거나 수평 편파(horizontal polarization, H pol.)된 신호를 송신하는 동작을 더 포함하는, 전자 장치에서 전력을 조절하기 위한 방법.
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