KR102454501B1 - 무선 통신 시스템에서 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 rf 체인들을 포함하는 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 rf 체인들을 포함하는 장치 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 RF 체인들(radio frequency chains)을 포함하는 장치의 제어 방법은, 상기 장치에 대한 측정 온도를 임계 온도와 비교하는 단계와, 상기 측정 온도와 상기 임계 온도의 비교 결과에 따라 상기 복수의 RF 체인들 중에서 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하는 단계와, 상기 적어도 하나의 RF 체인에 연결되는 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치 및 이의 동작 방법{APPARATUS COMPRISING A PLURALITY OF RADIO FREQUENCY CHAINS COUPLED TO A PLURALITY OF ANTENNAS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치가 고온 조건에 해당하는 경우 상기 장치의 성능 열화를 감소시키기 위해 상기 복수의 RF 체인들을 제어하는 방법에 관한 것이다.
4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 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) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.
높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.
또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.
이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.
5G 통신 시스템은 넓은 대역폭 확보를 위해 초고주파(mmWave) 대역에서의 구현 역시 고려하고 있다. 파장이 짧아짐에 따라 개별 안테나의 크기가 작아질 수 있지만, 안테나에 연결되는 모든 RF 체인을 상시 동작시켜야 하는 경우, 이를 냉각시키기 위한 팬 및 방열 핀으로 인해 제품의 크기를 작게 만드는데 어려움이 따른다. 기지국 방열 핀이나 팬 용량은 열악한 최고 온도 조건에서 최대 성능 처리(최고의 발열량 상태)를 가정하여 채택되므로, 최대 열악 조건에 맞춘 방열 핀 사이즈는 정상 온도 영역에서만 동작하는 환경에 대해서는 불필요하게 과 설계된 방열 구조가 되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 방열에 대한 설계 조건을 완화하여 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 크기를 감소시키고, 고온 조건에서도 상기 장치의 성능 열화를 감소시킬 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 RF 체인들(radio frequency chains)을 포함하는 장치의 제어 방법은, 상기 장치에 대한 측정 온도를 임계 온도와 비교하는 단계와, 상기 측정 온도와 상기 임계 온도의 비교 결과에 따라 상기 복수의 RF 체인들 중에서 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하는 단계와, 상기 적어도 하나의 RF 체인에 연결되는 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하는 단계는, 상기 복수의 RF 체인들 중에서 무선 통신에 사용할 상기 적어도 하나의 RF 체인을 선택하는 단계, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 조절하는 단계, 또는 상기 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 장치의 제어 방법은, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하기 이전에, 상기 무선 신호를 수신하는 수신 장치에서 측정된 전계 정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 단계와, 상기 전계 정보에 상응하는 전계값과 제1 임계값을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 장치의 제어 방법은, 상기 측정 온도가 상기 임계 온도보다 크고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 상기 장치의 제어 방법은, 상기 측정 온도가 상기 임계 온도보다 크고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 전계값과 제2 임계값을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 개수를 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시킬 수 있다.
상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 조절하는 단계는, 하향링크 전송을 위해 설정된 적어도 하나의 서브프레임에서 하향링크 전송을 수행하지 않음으로써 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키는 단계, 또는 상기 장치의 하향링크 데이터 버퍼의 데이터 양을 조절하는 상위 계층으로 상기 측정 온도 및 사용자 별 데이터 전송 속도를 제공하고, 상기 측정 온도 및 상기 데이터 전송 속도에 따라 조절된 데이터를 상기 상위 계층으로부터 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정 온도는 상기 장치 내부 또는 외부에 구현된 적어도 하나의 센서에 의해 측정될 수 있고, 상기 전계 정보는 CQI(channel quality indicator) 또는 측정 리포트(measurement report)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 RF 체인들(radio frequency chains)을 포함하는 장치는, 신호를 송수신하는 송수신부, 및 상기 장치에 대한 측정 온도를 임계 온도와 비교하고, 상기 측정 온도와 상기 임계 온도의 비교 결과에 따라 상기 복수의 RF 체인들 중에서 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하고, 상기 적어도 하나의 RF 체인에 연결되는 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법 및 장치는, 방열에 대한 설계 조건을 완화하여 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 크기를 감소시키고, 고온 조건에서도 상기 장치의 성능 열화를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방법 및 장치는, 사용자 단말의 전계에 따라 고온 보호 동작을 다르게 설정함으로써 상기 장치의 성능 열화를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 무선통신 시스템에서 셀 특정 기준 신호가 전송되는 자원을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 무선통신 시스템에서 TDD의 경우 상향링크 또는 하향링크 전송을 위해 사용되는 서브프레임의 위치를 나타내는 구성에 관한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 세부 블록도를 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 무선 스케줄러의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 측정 온도 및 임계 온도의 비교 결과에 따라 무선 스케줄러가 소비전력을 조절하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 실시예에 따라 무선 스케줄러가 사용자 단말의 전계 정보에 따라 RF 체인의 상태를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RF 체인의 상태를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내부 온도 센서를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 중전계 사용자에 대한 RF 체인의 사용 시간을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따라 강전계 사용자에 대한 복수의 RF 체인들 중에서 일부 RF 체인들만을 사용하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 강전계 사용자에 대한 복수의 RF 체인들 중에서 일부 RF 체인들만을 사용하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 중전계 사용자와 비교하여 약전계 사용자에 대한 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 중전계 사용자와 비교하여 약전계 사용자에 대한 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 셀 내 다수의 사용자가 있는 경우 사용자 별로 RF 체인들에 대한 제한 방식을 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 셀 특정 기준 신호가 전송되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 셀 특정 기준 신호가 전송되는 자원을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 구조는 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
또한 실시 예에서 방법을 설명하는 도면에서 설명의 순서가 반드시 실행의 순서와 대응되지는 않으며, 선후 관계가 변경되거나 병렬적으로 실행될 수도 있다. 또한 실시 예에서 필수적이라 언급되지 않은 단계는 선택적으로 수행될 수 있음이 자명하다.
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. 높은 데이터 전송률 달성, 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO) 이나 아날로그 빔형성(analog beam-forming)과 같이 다수의 안테나들을 사용하는 기술들이 논의되고 있다. 다수의 안테나들을 사용하기 위해서는 다수의 안테나들에 연결된 다수의 RF 체인(radio frequency chain, 이하, 멀티 체인(multi-chain)으로도 불릴 수 있다)들을 필요로 하며, 다수의 RF 체인들을 사용할 경우 장치(예컨대, 기지국) 내 소비 전력 및 발열의 증가를 동반하게 된다.
여기서, RF 체인은 송신 RF 체인이거나 수신 RF 체인일 수 있다. 송신 RF 체인은 DAC(Digital to Analog Converter), I/Q(In /Quadrature Phase) 변조기, IF(Intermediate Frequency) 증폭기, IF 믹서(mixer), IF 필터, RF 믹서, RF 필터, RF 증폭기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 수신 RF 체인은 RF LNA(Low Noise Amplifier), RF 필터, RF 믹서, IF(Intermediate Frequency) 필터, IF 믹서, IF LNA, I/Q(In /Quadrature Phase) 복조기, ADC(Analog to Digital Converter) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하, 설명에서는 본 발명의 실시예들에 따른 전력 절감 효과가 상대적으로 큰 송신 RF 체인을 위주로 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 송신 RF 체인에 제한되지 않고 수신 RF 체인에도 적용될 수 있다.
본 발명에서는 다수의 RF 체인들이 사용되는 시간, 개수, 대역폭, 개별 RF 체인을 위한 송신 전력을 조절함으로써 상기 다수의 RF 체인들을 포함하는 장치 내 전력 소모 및 발열을 단계적으로 제한하기 위한 방법을 제안한다.
도 1은 무선통신 시스템에서 셀 특정 기준 신호가 전송되는 자원을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, LTE 시스템에서 기지국은 하향링크(downlink)로 할당된 정해진 위치의 서브프레임들(subframes)에서 CRS(cell-specific reference signal, R0)를 전송할 수 있다. 따라서, 설정된 자원 내에서 기지국이 CRS를 전송해야 하므로 하향링크 데이터(downlink data)가 없는 상황일지라도 기지국 내 복수의 RF 체인들이 구동되어야 하며 복수의 RF 체인들 전체를 오프시키는 것은 불가능할 수 있다.
도 2는 무선통신 시스템에서 TDD의 경우 상향링크 또는 하향링크 전송을 위해 사용되는 서브프레임의 위치를 나타내는 구성에 관한 도면이다.
LTE-TDD 시스템의 경우, 한 프레임(frame) 내에서 하향링크(downlink)와 상향링크(uplink)를 위해 사용되는 서브프레임(subframe)의 위치들에 대한 구성을 몇 가지 정의하고 있으며, 기지국이 단말로 subframe configuration을 브로드캐스트(broadcast)함으로써 각 서브프레임에서 하향링크 혹은 상향링크 전송을 수행할지를 단말과 기지국이 미리 알 수 있다.
즉, 하향링크/상향링크 비율(DL/UL ratio)이 정해지면 주변 환경 인자(온도, 발열)에 상관없이 기지국은 정해진 하향링크/상향링크 비율에 따라 동작해야 하며, 컴포넌트 캐리어(component carrier) 및 RF 체인 수도 정해진 설정(configuration)에 따라 구성되어야 한다.
다만, 기지국이 주변 온도에 적응하여 subframe configuration을 변경하기 위해서는 먼저 subframe configuration을 포함한 broadcast 정보가 변경되었다는 것을 사용자 단말들에게 알려주고, 사용자 단말은 변경된 subframe configuration 정보를 수신하여야 하므로 변경에 시간이 소요된다.
5G 통신 시스템은 넓은 대역폭 확보를 위해 초고주파(mmWave) 대역에서의 구현 역시 고려하고 있다. 파장이 짧아짐에 따라 개별 안테나의 크기가 작아질 수 있지만, 모든 RF 체인을 상시 동작시켜야 하는 경우, 이를 냉각시키기 위한 팬 및 방열 핀으로 인해 제품의 크기를 작게 만드는데 어려움이 따른다. 기지국 방열 핀이나 팬(FAN) 용량은 열악한 최고 온도 조건에서 최대 성능 처리(최고의 발열량 상태)를 가정하여 채택되므로, 최대 열악 조건에 맞춘 방열 핀 사이즈는 정상 온도 영역에서만 동작하는 환경에 대해서는 불필요하게 과 설계된 방열 구조일 수 있다.
본 발명에서는 다수의 RF 체인들이 사용되는 시간, 개수, 개별 RF 체인을 위한 송신 전력을 조절함으로써 전력 소모 및 발열을 단계적으로 제한하기 위한 방법을 제안한다. 다수의 RF 체인들과 하향링크/상향링크 전송 비율(ratio)은 주변 환경 인자(온도, 발열 등)에 맞춰 적응적으로 할당 조절될 수 있다. 또한, 가장 열악한 고온 조건이 아닌 상온에서 최고 성능을 내도록 방열 구조를 최적화함으로 전체적인 기지국의 함체 사이즈를 줄일 수 있다. 이는 제품의 최대 동작 온도에서 성능을 제한하지만, 최대 동작 온도에서 최대 성능을 보장하는 제품에 비해 제품의 크기를 작게 만들 수 있고, 소음을 유발하는 팬이나 미관을 저해하는 냉각 핀의 사용을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 장치는 복수의 RF 체인들(300), 복수의 안테나 모듈들(310), RF 상태 설정부(320), 무선 스케줄러(330), 내부 온도 센서(340), 외부 온도 센서(350), 데이터 버퍼(360) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 장치는 도 2에 도시된 TDD(time division duplex) 시스템에서 기지국으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 상기 장치는 FDD(frequency division duplex) 시스템에서 기지국으로 구현될 수 도 있다.
복수의 RF 체인들(300)은 예컨대, 제1 RF 체인(RF 체인 #1), 제2 RF 체인(RF 체인 #2),...,제2N RF 체인(RF 체인 #2N)을 포함하고, 복수의 안테나 모듈들(310)은 제1 안테나 모듈(안테나 모듈 #1), 제2 안테나 모듈(안테나 모듈 #2),...,제M 안테나 모듈(안테나 모듈 #M)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 N, M은 2 이상의 자연수일 수 있다.
복수의 RF 체인들(300) 각각은 적어도 하나의 안테나 모듈(310)과 연결될 수 있다. 전력 측면을 고려할 때, 복수의 RF 체인들(300)은 신호를 증폭하여 복수의 RF 체인들(300) 각각에 연결된 안테나 모듈(310)로 증폭된 신호를 전송하거나, 안테나 모듈(310)로부터 수신한 신호를 증폭하여 장치 내부로 증폭된 신호를 전송할 수 있다.
RF 상태 설정부(320)는 무선 스케줄러(330)의 제어(또는 명령)에 기반하여 복수의 RF 체인들(300) 각각에 대한 전력소모를 달리하는 상태를 설정할 수 있다.
무선 스케줄러(330)는 하향링크/상향링크 자원 할당을 수행할 수 있다. 무선 스케줄러(330)는 도 4에 도시된 무선 스케줄러(400) 또는 도 14에 도시된 무선 스케줄러(1411)와 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있다.
무선 스케줄러(330)는 최소 데이터 전송 시간 단위 혹은 그보다 작은 시간 단위로 복수의 RF 체인들(300) 각각의 상태(예컨대, 송신 전력, 사용 시간, 사용 여부, 대역폭 등)를 제어할 수 있다.
무선 스케줄러(330)는 장치의 내부 온도(또는 외기 온도)에 관한 정보 및 사용자 단말의 전계 정보 중에서 적어도 하나에 기반하여 복수의 RF 체인들(300) 각각의 상태(예컨대, 송신 전력, 사용 시간, 사용 여부, 대역폭 등)를 제어할 수 있다.
무선 스케줄러(330)는 내부 온도 센서(340)에서 측정된 내부 측정 온도 및 외부 온도 센서(350)에서 측정된 외부 측정 온도 중에서 적어도 하나를 이용하여 장치의 측정 온도를 판단할 수 있다. 무선 스케줄러(330)는 상기 측정 온도를 미리 설정된 임계 온도와 비교하여 복수의 RF 체인들(300)의 운용 제한 여부 및 제한 방식을 결정할 수 있다.
무선 스케줄러(330)는 다수의 온도 임계치에 따라 장치 내 구성 모듈의 전력 소모량을 고려하여, 단계적으로 개별 RF 체인의 사용 시간/개수/대역폭을 조절할 수 있다. 이때, 무선 스케줄러(330)는 구성 모듈의 전력 소모량을 고려하여 개별 RF 체인의 사용 시간/개수/대역폭의 제한 순서를 변경할 수 있다.
무선 스케줄러(330)는 하향링크 데이터를 수신할 사용자 단말이 있는 경우 상기 사용자 단말의 전계 정보에 기반하여 결정된 RF 체인의 제한 방식에 따라 스케쥴링을 수행할 수 있다.
무선 스케줄러(330)는 장치의 측정 온도, 및 전체 시간을 사용했을 때의 사용자별 데이터 전송 속도를 상위 계층(예컨대, RLC)으로 제공함으로써, 상기 상위 계층에서 전송되는 데이터 양이 조절되도록 할 수 있다(370). 상기 상위 계층은 기지국의 하향링크 데이터 버퍼의 데이터양을 조절할 수 있다.
이때, 상기 측정 온도는 내부 온도 센서(340)에서 측정된 내부 측정 온도 및 외부 온도 센서(350)에서 측정된 외부 측정 온도 중에서 적어도 하나를 이용하여 결정되고, 상기 사용자별 데이터 전송 속도는 전체 시간을 사용했을 경우의 전송 속도를 의미할 수 있다. 상기 상위 계층은 상기 측정 온도 및 상기 데이터 전송 속도에 따라 조절된 량의 데이터를 장치로 제공할 수 있다.
데이터 버퍼(360)는 장치가 데이터 트래픽을 수신할 때 상기 데이터 트래픽을 임시로 저장할 수 있다.
셀 단위 공통 제어 채널(예컨대, LTE의 CRS(cell-specific reference signal))이 전송되지 않고 사용자 데이터만 전송되는 서브프레임들에 대해 RF 체인들의 전력을 조절하거나 ON/OFF를 수행하는 것을 고려할 수 있으나, 별도의 RRC signaling message나 하향링크 제어(downlink control)를 통해 셀 단위 공통 제어채널 전송 여부를 사용자에게 미리 가르쳐줌으로써 RF 체인들을 제어할 수 있는 대상 서브프레임 영역을 더 확장할 수 도 있다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 무선 스케줄러의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4a를 참조하면, 무선 스케줄러(400)는 장치 내부 또는 외부에 구현된 온도 센서(410)로부터 측정 온도(T)를 수신하고, 사용자 단말로부터 전계 정보(CQI 또는 측정 리포트, M)를 수신할 수 있다. 온도 센서(410)는 장치의 외기 온도를 직접 측정하거나 장치 내부의 온도를 측정하여 이를 무선 스케줄러(400)로 제공할 수 있다.
무선 스케줄러(400)는 상기 측정 온도를 미리 설정된 임계 온도와 비교하고, 상기 전계 정보에 상응하는 전계값을 미리 설정된 적어도 하나의 임계값과 비교하여 복수의 RF 체인들의 제어 여부 및 제어 정도를 결정할 수 있다.
실시예에 따라, 무선 스케줄러(400)는 상기 측정 온도가 상기 임계 온도를 초과하여 장치의 소비전력를 추가적으로 제한하는 경우, 하향링크 데이터를 수신한 사용자가 있으면 사용자의 전계 정보를 참고하여 동일한 소비전력 제한 하에서 사용자의 데이터 전송 속도를 최대화할 수 있는 방식으로 복수의 RF 체인들의 제한 방식을 달리하여 스케줄링할 수 있다.
무선 스케줄러(400)는 결정된 복수의 RF 체인들의 제어 여부 및 제어 정도를 RF 상태 설정부(도 3의 320)로 제공함으로써 상기 복수의 RF 체인들이 상기 RF 상태 설정부에 의해 제어되도록 할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따라 측정 온도 및 임계 온도의 비교 결과에 따라 무선 스케줄러가 소비전력을 조절하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 4b를 참조하면, 무선 스케줄러는 적어도 하나의 임계 온도(Tth1, Tth2, Tth3, TthN)를 설정하고, 측정 온도(T)와 적어도 하나의 임계 온도(Tth1, Tth2, Tth3, TthN)를 비교하여 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 소비전력을 조절할 수 있다. 이때, 각 임계 온도(Tth1, Tth2, Tth3, TthN) 별 소비전력 제한 정도는 장치 내 구성 모듈의 전력 소모량과 방열 능력을 고려하여 설정될 수 있다.
측정 온도(T)가 제1 임계 온도(Tth1)보다 작으면(S411), 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 소비전력(target power)을 제1 값(Ptarget_0)으로 설정할 수 있다(S421). 이때, 무선 스케줄러는 제1 값(Ptarget_0)에 따라 상기 RF 체인들의 제어 여부 및 제어 정도를 결정할 수 있다.
측정 온도(T)가 제1 임계 온도(Tth1)보다 크고 제2 임계 온도(Tth2)보다 작으면(S431), 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 소비전력을 제2 값(Ptarget_1)으로 설정할 수 있다(S441). 이때, 무선 스케줄러는 제2 값(Ptarget_1)에 따라 상기 RF 체인들의 제어 여부 및 제어 정도를 결정할 수 있다.
동일한 방식으로, 무선 스케줄러는 측정 온도(T)를 제3 임계 온도(Tth3), 제N 임계 온도(TthN)와 비교하고(S451, S471), 비교 결과에 따라, 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 소비전력을 해당 값(Ptarget_2, Ptarget_N-1, Ptarget_N)으로 설정할 수 있다(S461, S481, S491).
도 4c는 본 발명의 실시예에 따라 무선 스케줄러가 사용자 단말의 전계 정보에 따라 RF 체인의 상태를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 4c를 참조하면, S412 단계의 비교 결과에 따라 사용자 단말의 전계 정보에 상응하는 전계값(M)이 제1 임계값(Mth1)보다 작으면, 무선 스케줄러는 전계값(M)에 상응하는 단말을 '약전계 사용자'로 판단하고, S422 단계에서, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 예컨대, 'Dn1:Un1:OFFn1'으로 설정함으로써 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 제어할 수 있다. 또한, S422 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들을 'Nn1' 개 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 'Pn1'으로 설정할 수 있다.
S412 단계의 비교 결과에 따라 전계값(M)이 제1 임계값(Mth1)보다 크면, S432 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 전계 정보에 상응하는 전계값(M)을 미리 설정된 제2 임계값(Mth2)과 비교할 수 있다.
S432 단계의 비교 결과에 따라 전계값(M)이 제2 임계값(Mth2)보다 작으면, 상기 무선 스케줄러는 전계값(M)에 상응하는 단말을 '중전계 사용자'로 판단하고, S442 단계에서, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 예컨대, 'Dn2:Un2:OFFn2'로 설정함으로써 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 제어할 수 있다. 또한, S442 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들을 'Nn2' 개 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 'Pn2'로 설정할 수 있다.
S432 단계의 비교 결과에 따라 전계값(M)이 제2 임계값(Mth2)보다 크면, 상기 무선 스케줄러는 전계값(M)에 상응하는 단말을 '강전계 사용자'로 판단하고, S452 단계에서, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 예컨대, 'Dn3:Un3:OFFn3'로 설정함으로써 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 제어할 수 있다. 또한, S452 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들을 'Nn3' 개 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 'Pn3'로 설정할 수 있다.
이때, 하향링크 전송 구간의 비율은 "Dn1 ≤ Dn2 ≤ Dn3"의 수식을 만족하고, 복수의 RF 체인들의 송신 전력은 "Pn3 ≤ Pn2 ≤ Pn1"의 수식을 만족할 수 있다.
실시예에 따라, 무선 스케줄러는 복수의 RF 체인들에 대해 동일한 송신 전력(Pn3 = Pn2 = Pn1)을 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간 및 사용 개수 중에서 적어도 하나를 조절하여, 상기 복수의 RF 체인들의 상태를 조절할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 무선 스케줄러는 복수의 RF 체인들에 대해 동일한 송신 시간(Dn1 = Dn2 = Dn3)을 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력 및 사용 개수 중에서 적어도 하나를 조절하여, 상기 복수의 RF 체인들의 상태를 조절할 수 있다.
다만, 도 4c에서 도시된 복수의 RF 체인들에 대한 상태 변경은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않고, 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 설계 사양에 따라 상기 복수의 RF 체인들에 대한 상태 변경은 다양하게 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RF 체인의 상태를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, S510 단계에서, 무선 스케줄러는 장치 내부 또는 외부에 구현된 온도 센서로부터 전송된 측정 온도(T)와 미리 설정된 임계 온도(Tth)를 비교할 수 있다.
즉, 상기 무선 스케줄러는 장치의 측정 온도(T)를 임계 온도(Tth)와 비교하여 정상 온도에서의 복수의 RF 체인들의 제어와 고온에서의 복수의 RF 체인들의 제어를 달리 설정할 수 있다. 상기 무선 스케줄러는 정상 온도에서 장치가 최고 성능을 낼 수 있도록 설정하고, 고온에서 상기 장치의 성능을 효율적으로 제한하는 방법을 제공할 수 있다. 상기 무선 스케줄러는 장치 내부 또는 외부 온도(T)가 임계 온도(Tth)를 넘어서면 복수의 RF 체인들의 사용 시간, 사용 개수, 송신 전력, 대역폭 등을 제한할 수 있다.
상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간, 사용 개수, 송신 전력, 대역폭 등을 장치 구성 모듈들의 전력 소모량을 고려하여 단계적으로 제한할 수 있다. 예컨대, 상기 무선 스케줄러는 상기 장치 구성 모듈들의 전력 소모량을 고려하여 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간, 사용 개수, 송신 전력, 대역폭 등에서 전력 절감 효과가 큰 순서대로 제한 순서를 결정할 수 있다.
S510 단계의 비교 결과에 따라 측정 온도(T)가 임계 온도(Tth)보다 작으면, S520 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 예컨대, '4:1:0'으로 설정함으로써 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 제어할 수 있다. 또한, S520 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들을 '2N' 개 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 'PTX'로 설정할 수 있다.
S510 단계의 비교 결과에 따라 측정 온도(T)가 임계 온도(Tth)보다 크면, S530 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 전계 정보에 상응하는 전계값(M)을 미리 설정된 제1 임계값(Mth1)과 비교할 수 있다.
상기 무선 스케줄러는 무선 신호의 수신 사용자의 전계에 따라 복수의 RF 체인들의 제한 정도를 결정할 수 있다.
예컨대, 상기 무선 스케줄러는 '강전계 사용자'의 경우 일부 RF 체인만을 이용하여 상기 무선 신호를 전송하도록 제어하고, '중전계 사용자'에 비해 송신 시간 비율을 같거나 더 높게 사용하도록 제어할 수 있다. 상기 무선 스케줄러는 '중전계 사용자'의 경우 정상 동작 온도에 비해 일부 시간만을 이용하여 상기 무선 신호를 전송도록 제어할 수 있다. 상기 무선 스케줄러는 '약전계 사용자'의 경우 높은 송신 전력으로 상기 무선 신호를 전송하도록 제어하고, '중전계 사용자'에 비해 송신 시간 비율을 같거나 더 낮게 사용하도록 제어할 수 있다.
S530 단계의 비교 결과에 따라 전계값(M)이 제1 임계값(Mth1)보다 작으면, 상기 무선 스케줄러는 전계값(M)에 상응하는 단말을 '약전계 사용자'로 판단하고, S540 단계에서, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 예컨대, '1:1:3'으로 설정함으로써 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 제어할 수 있다. 또한, S540 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들을 '2N' 개 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 '2PTX'로 설정할 수 있다.
즉, 상기 무선 스케줄러는 '약전계 사용자'의 경우에 하향링크 전송 구간을 축소하여 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 감소시키고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 '2PTX'로 설정하여 상기 송신 전력을 증가시킬 수 있다.
S530 단계의 비교 결과에 따라 전계값(M)이 제1 임계값(Mth1)보다 크면, S550 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 전계 정보에 상응하는 전계값(M)을 미리 설정된 제2 임계값(Mth2)과 비교할 수 있다.
S550 단계의 비교 결과에 따라 전계값(M)이 제2 임계값(Mth2)보다 작으면, 상기 무선 스케줄러는 전계값(M)에 상응하는 단말을 '중전계 사용자'로 판단하고, S560 단계에서, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 예컨대, '2:1:2'로 설정함으로써 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 제어할 수 있다. 또한, S560 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들을 '2N' 개 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 'PTX'로 설정할 수 있다.
즉, 상기 무선 스케줄러는 '중전계 사용자'의 경우 '약전계 사용자'의 경우에 비해 하향링크 전송 구간을 덜 축소하여 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 감소시킬 수 있다.
S550 단계의 비교 결과에 따라 전계값(M)이 제2 임계값(Mth2)보다 크면, 상기 무선 스케줄러는 전계값(M)에 상응하는 단말을 '강전계 사용자'로 판단하고, S570 단계에서, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 예컨대, '3:1:1'로 설정함으로써 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 제어할 수 있다. 또한, S570 단계에서, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들을 'N' 개 사용하고, 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 'PTX'로 설정할 수 있다.
즉, 상기 무선 스케줄러는 '강전계 사용자'의 경우 '중전계 사용자'의 경우에 비해 하향링크 전송 구간을 덜 축소하여 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 감소시키고, 상기 복수의 RF 체인들의 사용 개수를 'N'으로 설정하여 상기 복수의 RF 체인들의 사용 개수를 감소시킬 수 있다.
다만, 도 5에서 도시된 복수의 RF 체인들에 대한 상태 변경은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않고, 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치의 설계 사양에 따라 상기 복수의 RF 체인들에 대한 상태 변경은 다양하게 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내부 온도 센서를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 내부 온도 센서(600)는 CPU에 대한 온도 센서(610), 모뎀에 대한 온도 센서(620), RFIC에 대한 온도 센서(630)를 포함할 수 있다. 상기 CPU, 상기 모뎀, 상기 RFIC는 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치 내부에 구현된 것으로, 상기 CPU는 상기 장치의 중앙 처리 장치를 의미하고, 상기 모뎀은 무선 통신을 위해 아날로그-디지털 신호 간 변복조를 수행하며, 상기 RFIC는 복수의 RF 체인들 및 RF 상태 설정부를 포함할 수 있다.
내부 온도 센서(600)는 다수의 내부 온도 측정값들(예컨대, CPU에 대한 온도 측정값, 모뎀에 대한 온도 측정값, RFIC에 대한 온도 측정값)의 조합에 의해 무선 스케줄러로 제공할 측정 온도(T)를 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 중전계 사용자에 대한 RF 체인의 사용 시간을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 무선 스케줄러는 측정 온도(T)가 임계 온도(Tth) 이하인 정상 온도 조건에서 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 '4:1:0'으로 설정할 수 있다.
반면, 상기 무선 스케줄러는 측정 온도(T)가 임계 온도(Tth) 보다 큰 고온 조건 및 사용자 단말이 중전계 사용자(Mth1 < M ≤ Mth2)인 경우, 상기 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 '2:1:2'로 설정함으로써, 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 정상 온도 조건인 경우에 비해 감소시킬 수 있다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따라 강전계 사용자에 대한 복수의 RF 체인들 중에서 일부 RF 체인들만을 사용하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 8a를 참조하면, 무선 스케줄러는 측정 온도(T)가 임계 온도(Tth) 이하인 정상 온도 조건에서 복수의 RF 체인들 전부(RF 체인 #1 내지 RF 체인 #N)를 구동(예컨대, 2N 개 (N은 1 이상의 자연수))할 수 있다.
반면, 상기 무선 스케줄러는 측정 온도(T)가 임계 온도(Tth) 보다 큰 고온 조건 및 사용자 단말이 강전계 사용자(M > Mth2)인 경우, 전체 2N 개의 RF 체인들 중에서 절반인 N 개의 RF 체인들만을 구동할 수 있다.
상기 무선 스케줄러는 사용자가 강전계에 있는 경우, 복수의 RF 체인들 중 절반을 구동하지 않음으로써 전체 RF 체인들을 이용하여 절반의 시간 동안 무선 신호를 전송하는 것에 비해 높은 전송 속도를 얻을 수 있다. 다만, 상기 무선 스케줄러는 절반의 RF 체인들만을 구동하지만, 안테나 포트 수는 유지하여 MIMO 전송의 랭크(rank) 수를 유지할 수도 있다.
도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 강전계 사용자에 대한 복수의 RF 체인들 중에서 일부 RF 체인들만을 사용하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 8b를 참조하면, 복수의 RF 체인들(811)은 2개의 RF 체인 그룹(821, 831)으로 나뉠 수 있으며, 2개의 RF 체인 그룹(821, 831) 각각에 대한 개별 온도 센서(841, 851)가 장치 내에 구비될 수 있다.
다만, 도 8b에서는 설명의 편의를 위해 복수의 RF 체인들을 2 개의 그룹으로 나누었으나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 복수의 RF 체인들은 설계 사양에 따라 다양한 개수의 그룹으로 나뉠 수 있다.
예컨대, RF 체인 그룹 2를 위한 온도 센서(851)에 의해 측정된 제2 측정 온도가 RF 체인 그룹 1을 위한 온도 센서(841)에 의해 측정된 제1 측정 온도보다 높으면, 무선 스케줄러는 RF 체인 그룹 1(821)을 구동하고("ON"), RF 체인 그룹 2(831)를 구동하지 않을 수 있다("OFF"). 이후, 시간이 지남에 따라 상기 제1 측정 온도가 상기 제2 측정 온도보다 높아지면, 상기 무선 스케줄러는 RF 체인 그룹 2(831)를 구동하고("ON"), RF 체인 그룹 1(821)을 구동하지 않을 수 있다("OFF")
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 따라 중전계 사용자와 비교하여 약전계 사용자에 대한 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 '중전계 사용자'의 경우 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 나타내고, 도 9b는 '약전계 사용자'의 경우 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 나타낸다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 무선 스케줄러는 전계값(M)이 제1 임계값(Mth1)보다 작으면, 전계값(M)에 상응하는 단말을 '약전계 사용자'로 판단하고, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 '1:1:3'으로 설정함으로써 '중전계 사용자'에 비해 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 무선 스케줄러는 상기 복수의 RF 체인들의 송신 전력을 '2PTX'로 설정하여, '중전계 사용자'에 비해 송신 전력을 증가시킬 수 있다.
즉, 무선 스케줄러는 사용자가 약전계에 있는 경우, RF 체인의 송신 전력을 두 배로 높이고 송신 시간을 절반보다 더 감소시킴으로써, 송신 시간을 절반으로 하는 것에 비해 동일한 소비 전력에서 더 높은 전송 속도를 얻을 수 있다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 중전계 사용자와 비교하여 약전계 사용자에 대한 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10a는 '중전계 사용자'의 경우 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 나타내고, 도 10b는 '약전계 사용자'의 경우 RF 체인의 사용 시간 및 송신 전력을 제어하는 과정을 나타낸다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 무선 스케줄러는 전계값(M)이 제1 임계값(Mth1)보다 작으면, 전계값(M)에 상응하는 단말을 '약전계 사용자'로 판단하고, 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송(DL)/상향링크 전송(UL)/오프(OFF) 구간의 비율을 '1.5:1:2.5'로 설정함으로써 '중전계 사용자'에 비해 상기 복수의 RF 체인들의 사용 시간을 감소시킬 수 있다.
도 9b와 비교하여, 도 10b에서는 본 발명의 다른 실시예에 따라 무선 스케줄러가 '약전계 사용자'의 경우 소비전력을 동일하게 유지하는 조건 하에서 전송속도를 높인 실시예를 도시하고 있다. 즉, 무선 스케줄러는 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송 구간의 비율을 감소시키는 대신 해당 구간에서의 RF 체인의 송신 전력을 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 셀 내 다수의 사용자가 있는 경우 사용자 별로 RF 체인들에 대한 제한 방식을 변경하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
셀 내 다수의 사용자가 있는 경우, 무선 스케줄러는 각 사용자들의 자원 할당 우선 순위를 각 사용자가 얻을 수 있는 처리량(throughput)에 따라 결정할 수 있다(예컨대, proportional-fair scheduling). 이때 한 사용자의 throughput은 결정된 소비전력 제한 하에서 제한 방식을 달리하여 얻을 수 있는 throughput들을 참고하여 반영할 수 있다.
실시예에 따라, 사용자 별 제한 방식을 구별할 수 있는 최소 시간 구간 단위로 한 명의 사용자만 할당된 경우, 무선 스케줄러는 제한 방식 별로 얻을 수 있는 최대 throughput을 스케쥴링 우선 순위에 반영할 수 있다. 예컨대, 도 11을 참조하면, 사용자 별 제한 방식을 구별할 수 있는 최소 시간 구간 단위는 5 subframes일 수 있다. 상기 제한 방식은 할당된 사용자가 최대 throughput을 얻을 수 있는 제한 방식을 따를 수 있다.
도 11을 참조하면, 무선 스케줄러는 사용자 단말들(UE1, UE2, UE3) 별로 최대 throughput을 얻을 수 있도록 복수의 RF 체인들에 대한 하향링크 전송 구간의 비율 및 해당 구간에서의 RF 체인의 송신 전력을 조절할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 사용자 별 제한 방식을 구별할 수 있는 최소 시간 구간 단위에 두 명 이상의 사용자가 할당된 경우, 무선 스케줄러는 각각의 제한 방식에 대해 사용자 조합이 얻을 수 있는 throughput의 합계를 자원할당 우선 순위에 반영할 수 있으며, 이때 제한 방식은 할당된 사용자 조합이 최대 throughput을 얻을 수 있는 제한 방식을 따를 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 셀 특정 기준 신호가 전송되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 무선 스케줄러는 특정 서브프레임들에서는 CRS(cell-specific reference signal)을 전송해야 하므로 복수의 RF 체인들 전부를 구동하지 않는 것은 불가능할 수 있다. 따라서, 상기 무선 스케줄러는 CRS가 전송되는 특정 서브프레임들에서 상기 복수의 RF 체인들 중에서 적어도 하나의 RF 체인들을 구동하고, 나머지 서브프레임들에서는 RF 체인들을 구동하지 않거나 RF 체인들의 송신 전력을 조절할 수 있다.
상기 무선 스케줄러는 셀 단위 공통 제어 채널과 사용자 데이터가 함께 전송되는 서브프레임들에서 셀 단위 공통 제어 채널이 전송되지 않는 시간 구간에 대해서는 선택적으로 RF 체인의 전력을 조절하거나 OFF할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 셀 특정 기준 신호가 전송되는 자원을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치(예컨대, 기지국)은 RRC 시그널링 메시지(RRC signaling message)를 브로드캐스팅하여 셀 단위 공통 제어 채널의 불연속 송신(discontinuous transmission) 구간을 단말로 알려 줄 수 있다. 셀 단위 공통 제어 채널과 사용자 데이터가 서로 다른 서브프레임을 통해 전송되는 경우에도, 셀 단위 공통 제어 채널의 전송 여부를 사용자 단말에게 가르쳐 줌으로써 RF 체인을 구동하지 않는 OFF 구간의 비율을 높일 수 있다..
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 구조는 나타내는 도면이다.
실시예에 따라, 상기 장치는 TDD 시스템에서의 기지국으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에 따라 상기 장치는 FDD 시스템에서의 기지국으로도 구현될 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 RF 체인들(radio frequency chains)을 포함하는 장치는 통신부(1400), 제어부(1410), 및 저장부(1420)를 포함할 수 있다.
통신부(1400)는 장치의 무선 통신을 위한 해당 데이터의 송수신 기능을 수행한다. 통신부(1400)는 송신기, 수신기, 또는 송수신기로 구현될 수 있다. 통신부(1400)는 네트워크 엔티티, 다른 기지국 또는 단말 등과 신호를 송수신할 수 있다. 통신부(1400)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF 송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기 등으로 구성될 수 있다.
또한, 통신부(1400)는 무선 채널을 통해 데이터를 수신하여 제어부(1410)로 출력하고, 제어부(1410)로부터 출력된 데이터를 무선 채널을 통해 전송할 수 있다.
제어부(1410)는 복수의 RF 체인들(radio frequency chains)을 포함하는 장치가 본 발명의 실시예들에 따라 동작하도록 각 블록 간 신호 흐름을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(1410)는 무선 스케줄러(1411)를 포함할 수 있고, 무선 스케줄러(1411)를 통해 상기 장치에 대한 측정 온도를 임계 온도와 비교하고, 상기 측정 온도와 상기 임계 온도의 비교 결과에 따라 상기 복수의 RF 체인들 중에서 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하고, 상기 적어도 하나의 RF 체인에 연결되는 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 신호를 송수신하도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 측정 온도는 상기 장치 내부 또는 외부에 구현된 적어도 하나의 센서에 의해 측정될 수 있다.
무선 스케줄러(1411)는 상기 복수의 RF 체인들의 상태를 제어하기 위해, 상기 복수의 RF 체인들 중에서 무선 통신에 사용할 상기 적어도 하나의 RF 체인을 선택하거나, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 조절하거나, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 조절할 수 있다.
무선 스케줄러(1411)는 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 조절하기 위해, 하향링크 전송을 위해 설정된 적어도 하나의 서브프레임에서 하향링크 전송을 수행하지 않음으로써 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키거나, 상위 계층으로 상기 측정 온도 및 사용자 별 데이터 전송 속도를 제공하여 상기 측정 온도 및 상기 데이터 전송 속도에 따라 조절된 데이터를 상기 상위 계층으로부터 수신할 수 있다.
무선 스케줄러(1411)는 상기 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하기 이전에, 상기 무선 신호를 수신하는 수신 장치에서 측정된 전계 정보를 상기 수신 장치로부터 수신하도록 제어하고, 상기 전계 정보에 상응하는 전계값과 제1 임계값을 비교할 수 있다. 이때, 상기 전계 정보는 CQI(channel quality indicator) 또는 측정 리포트(measurement report)일 수 있다.
실시예에 따라, 무선 스케줄러(1411)는 상기 측정 온도가 상기 임계 온도보다 크고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 작으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 증가시킬 수 있다.
다른 실시예에 따라, 무선 스케줄러(1411)는 상기 측정 온도가 상기 임계 온도보다 크고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 전계값과 제2 임계값을 비교할 수 있다.
실시예에 따라, 무선 스케줄러(1411)는 상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 작으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시킬 수 있다.
다른 실시예에 따라, 무선 스케줄러(1411)는 상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 개수를 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시킬 수 있다.
저장부(1420)는 장치의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 역할을 수행하며, 프로그램 영역과 데이터 영역으로 구분될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, S1510 단계에서, 상기 장치는 복수의 RF 체인들을 포함하는 장치에 대한 측정 온도를 임계 온도와 비교하고, 단말 사용자의 전계 정보에 상응하는 전계값과 적어도 하나의 임계값을 비교할 수 있다.
S1520 단계에서, 상기 장치는 상기 측정 온도와 상기 임계 온도의 비교 결과, 및 상기 전계값과 상기 적어도 하나의 임계값의 비교 결과에 기반하여, 상기 복수의 RF 체인들 중에서 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어할 수 있다.
S1530 단계에서, 상기 장치는 상기 적어도 하나의 RF 체인에 연결되는 적어도 하나의 안테나를 이용하여 무선 신호를 송수신할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
300: 복수의 RF 체인들
310: 복수의 안테나 모듈들
320: RF 상태 설정부
330, 400, 1411: 무선 스케줄러
340, 600: 내부 온도 센서
350: 외부 온도 센서
360: 데이터 버퍼
1400: 통신부
1410: 제어부
1420: 저장부

Claims (20)

  1. 무선통신 시스템에서 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 RF 체인들(radio frequency chains)을 포함하는 장치의 제어 방법에 있어서,
    임계 온도 이하의 서브프레임 구성(subframe configuration)을 식별하고, 상기 서브프레임 구성은 복수의 하향링크 서브프레임들 및 복수의 상향링크 서브프레임들을 지시하며;
    상기 장치에 대한 측정 온도를 상기 임계 온도와 비교하는 단계;
    상기 측정 온도와 상기 임계 온도의 비교 결과에 따라 상기 서브프레임 구성을 조정하며, 상기 조정된 서브프레임 구성은 상기 복수의 RF 체인들 중에서 RF 체인이 꺼진 적어도 하나의 하향링크 서브프레임을 표시하며; 및
    상기 조정된 서브프레임 구성에 따라 상기 복수의 RF 체인에 연결된 상기 복수의 안테나들 중 하나 이상의 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 RF 체인들 중에서 무선 통신에 사용할 상기 적어도 하나의 RF 체인을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 조절하는 단계; 또는
    상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력의 조절 또는 사용 시간을 조절하기 전에, 상기 무선 신호를 수신하는 수신 장치에 의해 측정된 전계 정보를 상기 수신 장치로부터 수신하는 단계; 및
    상기 수신 장치로부터 수신된 상기 전계 정보에 상응하는 전계값과 제1 임계값을 비교하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장치에 대한 측정 온도가 상기 임계 온도보다 높고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 낮으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 장치에 대한 측정 온도가 상기 임계 온도보다 높고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 높으면, 상기 전계값과 제2 임계값을 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 낮으면, 상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 낮으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 개수를 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    하향링크 전송을 위해 설정된 적어도 하나의 서브프레임에서 하향링크 전송을 수행하지 않음으로써 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키는 단계; 또는
    상기 장치의 하향링크 데이터 버퍼의 데이터 양을 조절하는 상위 계층으로 상기 측정 온도 및 사용자 별 데이터 전송 속도를 제공하고, 상기 측정 온도 및 상기 데이터 전송 속도에 따라 조절된 데이터를 상기 상위 계층으로부터 수신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 측정 온도는 상기 장치 내부 또는 외부에 구현된 적어도 하나의 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제3항에 있어서, 상기 전계 정보는 CQI(channel quality indicator) 또는 측정 리포트(measurement report)인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 무선통신 시스템에서 복수의 안테나들과 연결되는 복수의 RF 체인들(radio frequency chains)을 포함하는 장치에 있어서,
    신호를 송수신하는 송수신부; 및
    임계 온도 이하의 서브프레임 구성(subframe configuration)을 식별하고, 상기 장치에 대한 측정 온도를 상기 임계 온도와 비교하고, 상기 측정 온도와 상기 임계 온도의 비교 결과에 따라 상기 서브프레임 구성을 조정하며, 상기 조정된 서브프레임 구성은 상기 복수의 RF 체인들 중에서 RF 체인이 꺼진 적어도 하나의 하향링크 서브프레임을 표시하며, 상기 조정된 서브프레임 구성에 따라 상기 복수의 RF 체인에 연결된 상기 복수의 안테나들 중 하나 이상의 안테나를 이용하여 무선 신호를 전송하도록 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 서브프레임 구성은 복수의 하향링크 서브프레임들 및 복수의 상향링크 서브프레임들을 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 RF 체인들 중에서 무선 통신에 사용할 상기 적어도 하나의 RF 체인을 선택하고,
    상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 조절하거나,
    상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 조절함으로써 상기 적어도 하나의 RF 체인의 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력의 조절 또는 사용 시간을 조절하기 전에, 상기 무선 신호를 수신하는 수신 장치에 의해 측정된 전계 정보를 상기 수신 장치로부터 수신하도록 제어하고, 상기 수신 장치로부터 수신된 상기 전계 정보에 상응하는 전계값과 제1 임계값을 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 장치에 대한 측정 온도가 상기 임계 온도보다 높고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 낮으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 송신 전력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 장치에 대한 측정 온도가 상기 임계 온도보다 높고 상기 전계값이 상기 제1 임계값보다 높으면, 상기 전계값과 제2 임계값을 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 낮으면, 상기 선택된 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전계값이 상기 제2 임계값보다 낮으면, 상기 적어도 하나의 RF 체인의 개수를 감소시키고 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 조절하기 위해,
    하향링크 전송을 위해 설정된 적어도 하나의 서브프레임에서 하향링크 전송을 수행하지 않음으로써 상기 적어도 하나의 RF 체인의 사용 시간을 감소시키거나,
    상기 장치의 하향링크 데이터 버퍼의 데이터 양을 조절하는 상위 계층으로 상기 측정 온도 및 사용자 별 데이터 전송 속도를 제공하고, 상기 측정 온도 및 상기 데이터 전송 속도에 따라 조절된 데이터를 상기 상위 계층으로부터 수신하도록 더 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 측정 온도는 상기 장치 내부 또는 외부에 구현된 적어도 하나의 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제13항에 있어서, 상기 전계 정보는 CQI(channel quality indicator) 또는 측정 리포트(measurement report)인 것을 특징으로 하는 장치.
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