KR20160132464A - 복수의 안테나들 및 지역화 변수들을 사용하는 무선 통신 - Google Patents

복수의 안테나들 및 지역화 변수들을 사용하는 무선 통신 Download PDF

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KR20160132464A
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Abstract

본 발명은 복수의 안테나들 및 지역화 변수들을 사용하는 무선 통신을 위한 방법, 및 복수의 안테나들 및 지역화 변수들을 사용하는 무선 통신을 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 무선 통신을 위한 장치는, 안테나 어레이(1)를 형성하는 4개의 안테나들(11)(12)(13)(14); 무선 디바이스(5); 복수의 지역화 변수들을 추정하는 센서 유닛(8); 그 각각이 피더(21)(22)(23)(24)를 통하여 안테나들 중의 하나와 커플링되는 4개의 안테나 포트들(311)(321)(331)(341) 및 그 각각이 상호연결부(41)(42)(43)(44)를 통하여 무선 디바이스(5)와 커플링되는 4개의 무선 포트들(312)(322)(332)(342)을 갖는 안테나 튜닝 장치(3); 및 무선 통신을 위한 장치 내에서 자동으로 생성되는 튜닝 지시를 수신하며, 복수의 튜닝 제어 신호들을 안테나 튜닝 장치로 전송하는 튜닝 제어 유닛(7)을 포함한다.

Description

복수의 안테나들 및 지역화 변수들을 사용하는 무선 통신{RADIO COMMUNICATION USING MULTIPLE ANTENNAS AND LOCALIZATION VARIABLES}
본 발명은 복수의 안테나들 및 지역화 변수들(localization variables)을 사용하는 무선 통신을 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 복수의 안테나들 및 지역화 변수들을 사용하는 무선 통신을 위한 장치에 관한 것이다. 수신 또는 송신되는 무선 신호들은 임의의 특성의 정보, 예를 들어 음성 송신 및/또는 이미지 송신(텔레비전) 및/또는 데이터 송신을 위한 신호들을 반송할 수 있다. 이 수신 또는 송신되는 무선 신호들은 임의의 타입의 동작을 위해 사용될 수 있으며, 예를 들어 브로드 캐스팅, 양방향 포인트-투-포인트 무선 통신 또는 셀룰러 네트워크에서의 무선 통신에 사용될 수 있다.
발명의 명칭이 "Communication radio utilisant des antennes multiples et des variables de localisation"인 2014년 3월 13일자의 프랑스 특허출원번호 14/00606은 참조로서 본 명세서에 포함된다.
안테나에 의해 제공되는 임피던스는 주파수 및 안테나 주변 볼륨의 전자기 특성에 의존한다. 특히, 안테나가 휴대용 송수신기, 예를 들어 모바일 폰에 내장될 경우에는, 사용자의 신체가 안테나에 의해 제공되는 임피던스에 영향을 미치게 되며, 이 임피던스는 사용자 신체의 위치에 의존한다. 이것은 "사용자 상호작용(user interaction)", 또는 "핸드 효과(hand effect)" 또는 "핑거 효과(finger effect)"로 지칭된다.
안테나 튜너(antenna tuner)로 지칭되기도 하는 안테나 튜닝 장치는, 무선 디바이스에 의해 보이는 임피던스가 원하는 값에 가까워지는 것을 얻기 위해, 무선 디바이스, 예를 들어 무선 송신기 또는 무선 수신기와, 그것의 안테나 사이에 삽입되도록 의도되는 수동(passive) 장치이다. 도 1은, 단일 안테나(11)를 튜닝하기 위한 이러한 안테나 튜닝 장치(31)의 통상의 사용에 대한 블록도를 나타낸 것이며, 이 안테나는 주어진 주파수 대역에서 작동한다(또는 사용된다). 안테나 튜닝 장치(31)는 다음을 포함한다:
피더(feeder)(21)를 통하여 안테나(11)에 커플링되며, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 안테나 포트에 의해 보이는 임피던스로 지칭되는 임피던스를 보게 되는 안테나 포트(311);
상호연결부(interconnection)(41)를 통하여 무선 디바이스(5)에 커플링되며, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 무선 포트에 의해 제공되는 임피던스로 지칭되는 임피던스를 제공하는 무선 포트(312);
그 각각이 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서 리액턴스를 갖는 하나 이상의 가변형 임피던스 디바이스들로서, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 조절될 수 있으며 무선 포트에 의해 제공되는 임피던스에 영향을 미치는, 상기 하나 이상의 가변형 임피던스 디바이스들.
무선 디바이스(5)는 송신기, 수신기 또는 송수신기와 같은 무선 통신을 위한 능동 장비이다. 피더(21)는 예를 들어 동축 케이블일 수 있다. 몇몇 경우들에 있어서, 안테나 튜닝 장치(31)가 안테나(11) 부근에 배치되는 경우, 피더(21)는 제공되지 않는다. 상호연결부(41)는 예를 들어 동축 케이블일 수 있다. 몇몇 경우들에 있어서, 안테나 튜닝 장치(31)가 무선 디바이스(5) 부근에 배치되는 경우, 상호연결부(41)는 제공되지 않는다.
안테나 튜닝 장치는, 주어진 주파수 대역 내의 임의의 주파수에서, 안테나 포트 및 무선 포트에 대하여, 실질적으로 수동 선형 2-포트 디바이스로서 거동한다. 여기서, "수동(passive)"은 회로 이론의 의미로 사용된 것이며, 따라서 안테나 튜닝 장치는 증폭을 제공하지 않는다. 실제에 있어서, 손실은, 주어진 주파수 대역에서, 안테나 튜닝 장치의 안테나 포트 또는 무선 포트에 인가되는 신호들에 대해 바람직하지 않다. 따라서, 이상적인 안테나 튜닝 장치는 주어진 주파수 대역에서, 그것의 안테나 포트 또는 무선 포트에 인가되는 신호들에 대하여 무손실이다.
도 2는 단일 안테나를 튜닝하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 사용될 수 있는 안테나 튜닝 장치(31)의 개략도를 나타내며, 이 안테나는 주어진 주파수 대역에서 사용된다. 도 2에 나타낸 안테나 튜닝 장치는 다음을 포함한다:
두개의 단자(3111)(3112)를 가지며, 싱글-엔드형인 안테나 포트(311);
두개의 단자(3121)(3122)를 가지며, 싱글-엔드형인 무선 포트(312);
음의 리액턴스를 제공하며 안테나 포트와 병렬로 커플링되는 가변형 임피던스 디바이스(313);
코일(315);
음의 리액턴스를 제공하며 무선 포트와 병렬로 커플링되는 가변형 임피던스 디바이스(314).
도 2에 도시된 타입의 안테나 튜닝 장치는, 예를 들어 IEEE Transactions on Circuits and Systems-/: Regular Papers, vol. 58, No. 9, pp. 2225-2236 in September 2011에 공개된 "A Novel Method for Synthesizing an Automatic Matching Network and Its Control Unit"이라는 타이틀을 가진 F. Chan Wai Po, E. de Foucault, D. Morche, P. Vincent 및 E. Kerherve의 문헌에서 사용된다. IEEE Transactions on Circuits and Systems-/: Regular Papers, vol. 58, No. 12, pp. 2894-2905 in December 2011에 공개된 "An Analytical Algorithm for Pi-Network Impedance Tuners"라는 타이틀을 가진 Q. Gu, J. R. De Luis, A. S. Morris, and J. Hilbert의 문헌 및 Proceedings of the 6th European Conference on Antenna and Propagation (EUCAP), pp. 1804-1808 in March 2012에 공개된 "A Self-Contained Adaptive Antenna Tuner for Mobile Phones"라는 타이틀을 가진 K.R. Boyle, E. Spits, M.A. de Jongh, S. Sato, T. Bakker and A. van Bezooijen의 문헌은 도 2에 도시된 것과 유사한 타입의 안테나 튜닝 장치를 고려하고 있으며, 주된 차이점은 도 2의 코일(315)이 가변형 임피던스 디바이스로 대체되었다는 것이고, 이 가변형 임피던스 디바이스는 가변 인덕터이거나 또는 가변 커패시터와 병렬로 연결되는 인덕터이다.
안테나 튜닝 장치는, 작동 주파수 변화에 의해 야기되는, 안테나 포트에 의해 보이는 임피던스 변화를 보상하기 위해 사용될 수 있으며/있거나 사용자 상호작용을 보상하기 위해 사용될 수 있다.
다중 포트 안테나 어레이에 의해 제공되는 임피던스 행렬은 주파수, 및 안테나 주변 볼륨의 전자기 특성들에 의존한다. 특히, 다중 포트 안테나 어레이가 MIMO 통신을 위해 동시에 다중 안테나들을 사용하는 휴대용 송수신기, 예를 들어 LTE 무선 네트워크의 사용자 장비(UE)에 내장되는 경우, 이 다중 포트 안테나 어레이에 의해 제공되는 임피던스 행렬은 사용자 상호작용에 의해 영향을 받게 된다.
"다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치"로 지칭될 수 있는, 다른 안테나 튜닝 장치는, 무선 디바이스에 의해 보이는 임피던스 행렬이 목표 값과 매칭되는 것을 얻기 위하여, 주파수 대역에서 동시에 복수의 안테나들을 사용하는 무선 디바이스, 예를 들어 MIMO 통신을 위한 무선 송신기 또는 무선 수신기와, 상기 복수의 안테나들 사이에 삽입되도록 의도되는 수동 장치이다. 도 3은 4개의 안테나(11)(12)(13)(14)를 동시에 튜닝하기 위한 이러한 안테나 튜닝 장치(3)의 통상적인 사용에 대한 블록도를 나타내며, 이 4개의 안테나는 주어진 주파수 대역에서 동작하며, 안테나 어레이(1)를 형성한다. 도 3에서, 안테나 튜닝 장치(3)는 다음을 포함한다;
그 각각이 피더(21)(22)(23)(24)를 통하여 안테나들(11)(12)(13)(14) 중의 하나와 커플링되는, n = 4 안테나 포트들(311)(321)(331)(341)로서, 이 안테나 포트들은 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬로 지칭되는 임피던스 행렬을 보게되는, 상기 n = 4 안테나 포트들(311)(321)(331)(341);
그 각각이 상호연결부(41)(42)(43)(44)를 통하여 무선 디바이스(5)와 커플링되는, m = 4 무선 포트들(312)(322)(332)(342)로서, 이 무선 포트들은 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬로 지칭되는 임피던스 행렬을 제공하는, 상기 m = 4 무선 포트들(312)(322)(332)(342);
그 각각이 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서 리액턴스를 갖는, p개의 가변형 임피던스 디바이스들로서, 여기서 p는 일반적으로 m 이상의 정수, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 가변형 임피던스 디바이스의 리액턴스는 조절될 수 있으며 또한 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 영향을 미치게 되는, 상기 p개의 가변형 임피던스 디바이스들.
다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치는, 주어진 주파수 대역 내의 임의의 주파수에서, n개의 안테나 포트들 및 m개의 무선 포트들에 대하여, 실질적으로 수동 선형 (n+m)-포트 디바이스로서 거동한다. 여기서, "수동(passive)"은 회로 이론의 의미로 사용된 것이며, 따라서 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치는 증폭을 제공하지 않는다. 실제에 있어서, 손실은, 주어진 주파수 대역에서, 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치의 안테나 포트 또는 무선 포트에 인가되는 신호들에 대해 바람직하지 않다. 따라서, 이상적인 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치는 주어진 주파수 대역에서, 그것의 안테나 포트 또는 무선 포트에 인가되는 신호들에 대하여 무손실이다.
도 4는 4개의 안테나들을 튜닝하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 사용될 수 있는 안테나 튜닝 장치(3)의 개략도를 나타내며, 이 안테나들은 주어진 주파수 대역에서 사용된다. 도 4에 나타낸 안테나 튜닝 장치는 다음을 포함한다:
그 각각이 싱글-엔드형인, n = 4 안테나 포트들(311)(321)(331)(341);
그 각각이 싱글-엔드형인, m = 4 무선 포트들(312)(322)(332)(342);
그 각각이 음의 리액턴스를 제공하며 또한 안테나 포트들 중의 하나와 병렬로 커플링되는, n개의 가변형 임피던스 디바이스들(301);
그 각각이 음의 리액턴스를 제공하며, 또한 안테나 포트들 중의 하나와 커플링되는 제 1 단자, 및 제 1 단자가 커플링되는 안테나 포트와 상이한 안테나 포트들 중의 하나와 커플링되는 제 2 단자을 갖는, n(n - 1)/2개의 가변형 임피던스 디바이스들(302);
그 각각이 안테나 포트들 중의 하나와 커플링되는 제 1 단자 및 무선 포트들 중의 하나와 커플링되는 제 2 단자을 갖는, n = m 와인딩들(windings)(303);
그 각각이 음의 리액턴스를 제공하며 또한 무선 포트들 중의 하나와 병렬로 커플링되는, m개의 가변형 임피더스 디바이스들(304);
그 각각이 음의 리액턴스를 제공하며, 또한 무선 포트들 중의 하나와 커플링되는 제 1 단자 및 제 1 단자가 커플링되는 무선 포트와 상이한 무선 포트들 중의 하나와 커플링되는 제 2 단자를 갖는, m(m-1)/2개의 가변형 임피던스 디바이스들(305).
도 4에 도시된 타입의 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치는, 발명의 명칭이 "Appareil d'accord d'antenne pour un reseau d'antennes a acces multiples"인 국제 출원 PCT/IB2013/058423(WO 2014/049475)에 대응하는 발명이 명칭이 "Appareil d'accord d'antenne pour un reseau d'antennes a acces multiples"인 프랑스 특허출원번호 12/02542에 개시되어 있다.
다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치를 사용하여, 작동 주파수에 의하여 야기되는, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬 변화를 보상할 수 있으며/있거나 사용자 상호작용을 보상할 수가 있다.
안테나 튜닝 장치는, 그것의 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스 값이 수동으로 조정되도록 구성될 수 있다. 이러한 타입의 수동 튜닝은 숙련된 작업자를 필요로 하며, 예를 들어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 갖는, 무선 아마추어용의 몇몇 안테나 튜닝 장치들을 조정하도록 구현된다.
안테나 튜닝 장치는, 그것의 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스가 전기적 수단에 의해 조정될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 안테나 튜닝 장치는, 그것의 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스 값이 자동으로 또는 적응적으로 조정되도록 구성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 안테나 튜닝 장치 및 그것의 가변형 임피던스 디바이스들의 자동적인 또는 적응적인 조정을 제공하는 회로들이 단일 디바이스를 형성하는 경우, 이 디바이스는 "자동 안테나 튜닝 장치", 또는 "자동 안테나 튜너" 또는 "적응 안테나 튜너"로 지칭될 수 있다.
발명의 명칭이 "Automatic Impedance Matching Apparatus"인 미국 특허번호 2,745,067의 특허, 및 발명의 명칭이 "Antenna Tuner Discriminator"인 미국 특허번호 4,493,112의 특허에 나타나 있는 바와 같이, 자동 안테나 튜닝은 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 가진 안테나 튜닝 장치에 오랜 동안 적용되어 왔다. 또한, 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 가진 안테나 튜너에 적용되는 자동 안테나 튜닝은 현재 연구 작업의 주제이며, 이 중 몇몇은 예를 들어 "A Novel Method for Synthesizing an Automatic Matching Network and Its Control Unit", "An Analytical Algorithm for Pi-Network Impedance Tuners", 및 "A Self-Contained Adaptive Antenna Tuner for Mobile Phones"이라는 타이틀을 가진 상기 기술 문헌들에 기술되어 있다.
발명의 명칭이 "Antenna system and method for operating an antenna system"인 미국 특허번호 8,059,058, 및 발명의 명칭이 "Method and device for radio reception using an antenna tuning apparatus and a plurality of antennas"인 국제출원번호 PCT/IB2013/058574(WO 2014/049486)에 대응하는 발명의 명칭이 "Procede et dispositif pour la reception radio utilisant un appareil d'accord d'antenne et une pluralite d'antennes"인 프랑스 특허출원번호 12/02564에 나타나 있는 바와 같이, 자동 안테나 튜닝은 최근에 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치에 적용되어 왔다. 양쪽 케이스들 모두, 통상적인 자동 튜닝 프로세스는, 각 튜닝 지시가 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스 값에 대응하는 한정된 튜닝 지시들의 세트에 대한, MIMO 링크의 양을 나타내는 하나 이상의 양들의 평가를 포함한다. 그러나, 예를 들어 도 4에 도시된 20개의 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스가 8개의 값들을 취할 수 있다는 것을 고려할 경우, 이 자동 튜닝 프로세스는 820 튜닝 지시들에 대한, MIMO 링크의 양을 나타내는 하나 이상의 양들의 평가를 포함할 수 있다. 이러한 자동 튜닝 프로세스는 실제로 구현될 수 없을 정도로 너무 많은 시간을 필요로 한다.
발명이 명칭이 "Method and apparatus for automatically tuning an impedance matrix, and radio transmitter using this apparatus"인 국제출원번호 PCT/IB2014/058933에 대응하는 발명의 명칭이 "Procede et appareil pour accorder automatiquementune matrice impedance, etemetteurradioutilisant cet appareil"인 프랑스 특허출원번호 13/00878에 나타나 있는 바와 같이, 자동 안테나 튜닝은 또한 최근에 무선 송신을 위해 사용되는 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치에 적용되어 왔다. 이 케이스에서, 통상적인 자동 튜닝 프로세스는, 무선 포트들에 의해 제공되는 이미턴스 행렬(immittance matrix)이 원하는 이미턴스 행렬과 실질적으로 동일하게 되도록 하는 계산 집약적 튜닝 지시 도출, 또는 한정된 튜닝 지시들에 대한, 무선 포트들에서의 전압 반사 계수들과 같은 행렬의 기준 평가를 포함한다. 이러한 자동 튜닝 프로세스는, 무선 수신에 대하여 위에서 논의한 통상적인 자동 튜닝 프로세스와 같이, 큰 연산 리소스, 또는 과대한 시간을 필요로 할 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 공지 기술들의 제한사항들 없이, 안테나 튜닝 장치 및 복수의 안테나들을 사용하는 무선 통신을 위한 방법 및 무선 통신을 위한 장치이다.
본 발명의 방법은 n개의 안테나들을 포함하는 무선 통신을 위한 장치를 사용하여, 여기서 n은 2 이상의 정수, 주어진 주파수 대역에서 수개의 안테나들로 무선 통신하기 위한 방법이며, 상기 방법은, 복수의 변수들을 추정하는 단계로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수(localization variable)"로 지칭되고, 상기 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 상기 무선 통신을 위한 장치의 존(zone) 사이의 거리에 의존하는, 상기 추정하는 단계;
상기 n개의 안테나들을, 직접적으로 또는 간접적으로, 안테나 튜닝 장치와 커플링시키는 단계로서, 상기 안테나 튜닝 장치는 n개의 안테나 포트들, m개의 무선 포트들 및 p개의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하고, 여기서 m은 2 이상의 정수이며, p는 2m 이상의 정수, 상기 p개의 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있는, 상기 커플링시키는 단계;
"튜닝 지시(tuning instruction)"를 생성하는 단계로서, 상기 지역화 변수들 각각은 상기 튜닝 지시에 영향을 미치고, 상기 튜닝 지시는 상기 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스에 영향을 미치는, 상기 생성하는 단계를 포함한다.
상기 n개의 안테나들 각각은, 직접적으로 또는 간접적으로, 상기 안테나 튜닝 장치의 안테나 포트들 중의 유일한 하나의 안테나 포트와 커플링될 수 있다. 예를 들어, 직접 커플링은 피더를 통한 및/또는 간접 커플러를 통한 커플링일 수 있다. 안테나 튜닝 장치는 상기 n개의 안테나들을 튜닝하는데 사용된다.
지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 인간의 신체 일부에 의해 가해지는 압력에 반응하는 센서의 출력일 수 있다. 따라서, 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 인간의 신체 일부에 의해 충분한 압력이 가해지는 동안에는 그것의 상태가 변화하게 되는 단일의 압력 비잠금 기계 시스템을 이용하는 스위치를 포함하는 회로의 출력일 수 있다. 또한, 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 인간의 신체 일부에 의해 가해지는 압력에 반응하는 다른 타입의 전자기계 센서, 예를 들어 미세 전자 기계 센서(MEMS 센서)의 출력일 수 있다.
지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 근접 센서의 출력, 예를 들어 인간의 신체 검출 전용인 근접 센서의 출력일 수 있다. 이러한 근접 센서는, 예를 들어, 당업자에게 잘 알려져 있는, 용량성 근접 센서, 또는 반사광 강도 측정을 이용하는 적외선 근접 센서, 또는 전파 시간(time-of-flight) 측정을 이용하는 적외선 근접 센서일 수 있다.
지역화 변수들 중의 적어도 하나의 가능한 값들의 세트는 유한 세트일 수 있다. 지역화 변수들 중의 적어도 하나는 이진 변수일 수 있으며, 즉 상기 지역화 변수들 중의 적어도 하나의 가능한 값들의 세트는 정확하게는 2개의 원소들을 가질 수 있다. 예를 들어, 인간의 신체 검출 전용인 용량성 근접 센서(예를 들어 셈테크의 SX9300 디바이스)를 사용하여, 인간의 신체가 무선 통신을 위한 장치의 존 근처에서 검출되었는지 여부를 나타내는 이진 변수를 얻을 수가 있다. 지역화 변수들 중의 어느 하나의 지역화 변수의 가능한 값들의 세트는 유한 세트일 수 있다. 그러나, 지역화 변수들 중의 적어도 하나의 지역화 변수의 가능한 값들의 세트는 무한 세트일 수도 있으며, 지역화 변수들 중의 적어도 하나의 지역화 변수의 가능한 값들의 세트는 연속적인 세트일 수도 있다.
지역화 변수들 중의 적어도 하나의 지역화 변수의 가능한 값들의 세트는 적어도 세 개의 원소들을 가질 수 있다. 예를 들어, 인간의 신체까지 거리 측정 전용인 전파 시간을 이용하는 적외선 근접 센서(예를 들어, ST마이크로일렉트로닉스의 VL6180 디바이스)를 사용하여, 지역화 변수의 가능한 값들이 세 개 이상의 원소들을 가지며, 그 값들 중 하나는 인간의 신체가 검출되지 않았음을 나타내고, 각각의 다른 값들은 무선 통신을 위한 장치의 하나의 존과 검출된 인간의 신체의 가장 가까운 부분 사이의 상이한 거리에 대응하도록 하는, 지역화 변수를 얻을 수가 있다. 지역화 변수들 중의 어느 하나의 지역화 변수의 가능한 값들은 적어도 세 개의 원소들을 가질 수 있다.
지역화 변수들 중의 적어도 하나의 지역화 변수는 인간 검출 전용이 아닌 센서의 출력일 수 있다. 예를 들어, 지역화 변수들 중의 적어도 하나의 지역화 변수는, 인간의 손가락 위치를 나타내는, 키패드 또는 키보드의 스위치 상태 변화에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 지역화 변수들 중의 적어도 하나의 지역화 변수는, 인간의 손가락 위치를 나타내는, 터치스크린의 출력 상태 변화에 의해 결정될 수 있다. 이러한 터치스크린은 저항성 터치스크린, 용량성 터치스크린 또는 표면 탄성파 터치스크린 등과 같은, 가용 기술들 중의 어느 하나를 사용할 수 있다.
지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존함에 대하여 위에서 설명되었다. 이것은 다음과 같은 의미로 해석되어야 한다: 지역화 변수들 각각은, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리가 상기 지역화 변수들 각각에 영향을 미치는 적어도 하나의 설정이 존재하도록 구성됨. 그러나, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리가 상기 지역화 변수들 각각에 영향을 미치지 않는 하나 이상의 설정들이 존재할 수도 있다. 예를 들어, 스위치 상의 인간의 신체가 직접적으로 또는 간접적으로 어떠한 힘도 가하지 않는 설정에서는, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리는 스위치에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 예를 들어, 인간의 신체가 센서 범위 밖에 있는 경우에는, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치 사이의 거리는 근접 센서에 어떠한 영향도 미치지 않는다.
튜닝 지시는 임의의 타입의 전기 신호 및/또는 이러한 전기 신호들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 튜닝 지시는 무선 통신을 위한 장치 내에서 자동으로 생성될 수 있으며, 지역화 변수들 각각은 이 튜닝 지시에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이 튜닝 지시는 지역화 변수들의 함수이다. 또한, 이 튜닝 지시는 그 밖의 변수들이나 양들의 함수일 수도 있다.
본 발명의 방법을 구현하는 장치는 주어진 주파수 대역에서 수개의 안테나들을 사용하며, n개의 안테나들을 포함하는, 여기서 n은 2 이상의 정수, 무선 통신을 위한 장치이며, 이 무선 통신을 위한 장치는 다음을 포함한다:
복수의 변수들을 추정하는 지역화 유닛으로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수"로 지칭되고, 이 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하는, 상기 지역화 유닛;
"튜닝 지시"를 전송하는 프로세싱 유닛으로서, 지역화 변수들 각각이 이 튜닝 지시에 영향을 미치는, 상기 프로세싱 유닛;
n개의 안테나 포트들, m개의 무선 포트들 및 p개의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하는, 여기서 m은 2 이상의 정수이며, p는 2m 이상의 정수, 안테나 튜닝 장치로서, 이 p개의 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 이 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있는, 상기 안테나 튜닝 장치;
튜닝 지시를 수신하며, 복수의 "튜닝 제어 신호들"을 안테나 튜닝 장치로 전송하는 튜닝 제어 유닛으로서, 이 튜닝 제어 신호들은 튜닝 지시의 함수로서 결정되고, 이 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스는 주로 튜닝 제어 신호들 중의 하나 이상에 의해 결정되는, 상기 튜닝 제어 유닛.
무선 포트들은 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, "무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬"로 지칭되는 임피던스 행렬을 제공하며, 안테나 포트들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, "안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬"로 지칭되는 임피던스 행렬을 보게 된다. 상기 안테나 튜닝 장치는, 주어진 주파수 대역 내의 임의의 주파수에서, 그것의 안테나 포트들 및 그것의 무선 포트들과 관련하여, 실질적으로 수동 선형 디바이스(여기서, "수동"은 회로 이론의 의미에서 사용됨)로서 거동하는 것으로 가정된다. 더욱 정확하게는, 상기 안테나 튜닝 장치는, 주어진 주파수 대역 내의 임의의 주파수에서, n개의 안테나 포트들 및 m개의 무선 포트들과 관련하여, 실질적으로 수동 선형 (n+m)-포트 디바이스로서 거동한다. 선형의 결과로서, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬을 규정할 수가 있다. 수동의 결과로서, 안테나 튜닝 장치는 증폭을 제공하지 않게 된다.
가변형 임피던스 디바이스는, 실질적으로 수동 선형 2-단자 회로 소자로서 거동하며, 그에 따라 주파수에 의존할 수 있는 임피던스(이 임피던스는 조절될 수 있음)에 의해 완전히 특징지어지는 두 개의 단자를 포함하는 컴포넌트이다. 가변형 임피던스 디바이스는 기계적 수단에 의해 조절될 수 있으며, 예를 들어 가변 저항기, 가변 커패시터, 네트워크로서 복수의 커패시터들 및 그 네트워크의 서로 다른 커패시터들로 하여금 리액턴스에 기여하게 하는데 사용되는 하나 이상의 스위치들 또는 체인지 오버 스위치들을 포함하는 상기 네트워크, 가변 인덕터, 네트워크로서 복수의 인덕터들 및 그 네트워크의 서로 다른 인덕터들로 하여금 리액턴스에 기여하게 하는데 사용되는 하나 이상의 스위치들 또는 체인지 오버 스위치들을 포함하는 상기 네트워크, 또는 복수의 개방-회로형 또는 숏-회로형 스터브들 및 그 네트워크의 서로 다른 스터브들로 하여금 리액턴스에 기여하게 하는데 사용되는 하나 이상의 스위치들 또는 체인지 오버 스위치들을 포함하는 상기 네트워크에 의해 조절될 수 있다. 이 리스트의 모든 예들은, 가변 저항기를 제외하고는, 가변형 리액턴스를 제공하는 것으로 의도됨에 유의한다.
전기적 수단에 의해 조절될 수 있는 리액턴스를 갖는 가변형 임피던스 디바이스는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 한정된 리액턴스 값들의 세트만을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이러한 특성은 예를 들어 가변형 임피던스 디바이스가 다음인 경우에 획득된다:
- 네트워크로서, 복수의 커패시터들 또는 개방-회로형 스터브들 및 그 네트워크의 서로 다른 커패시터들 또는 개방-회로형 스터브들로 하여금 리액턴스에 기여하게 되도록 하기 위해 사용되는 하나 이상의 전기적 제어 스위치들 또는 체인지 오버 스위치들, 예를 들어 전자-기계 릴레이들, 또는 미세 전자 기계 스위치들(MEMS 스위치들), 또는 PIN 다이오드들 또는 절연-게이트 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)들을 포함하는, 상기 네트워크; 또는
- 네트워크로서, 복수의 코일들 또는 숏-회로형 스터브들 및 그 네트워크의 서로 다른 코일들 또는 숏-회로형 스터브들로 하여금 리액턴스에 기여하게 되도록 하기 위해 사용되는 하나 이상의 전기적 제어 스위치들 또는 체인지 오버 스위치들을 포함하는, 상기 네트워크.
전기적 수단에 의해 조절될 수 있는 리액턴스를 갖는 가변형 임피던스 디바이스는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 연속적인 리액턴스 값들의 세트를 제공하도록 구성될 수 있으며, 이러한 특성은 예를 들어, 가변형 임피던스 디바이스가 가변 커패시턴스 다이오드; 또는 MOS 버랙터; 또는 미세 전자 기계 버랙터(MEMS 버랙터); 또는 강유전 버랙터의 사용에 기초할 경우에 얻어지게 된다.
안테나 튜닝 장치는 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스가, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 주어진 대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 영향을 미치도록 구성될 수 있다. 이것은 다음과 같은 의미로 해석되어야 한다: 안테나 튜닝 장치는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 주어진 대각 임피던스 행렬로 지칭되는 대각 임피던스 행렬이 존재하게 되도록 할 수 있으며, 이 주어진 대각 임피던스 행렬은, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 주어진 대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스가 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 영향을 미치게 되도록 할 수 있다.
다른 장점들과 특성들은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예에 의해 주어진 다음의 본 발명의 특정 실시 예들의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 단일 안테나를 튜닝하기 위한 안테나 튜닝 장치의 통상적인 사용에 대한 블록도를 나타낸 것으로서, 종래 기술의 프레젠테이션 전용 섹션에서 이미 설명되었다.
도 2는 단일 안테나를 튜닝하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 사용될 수 있는 안테나 튜닝 장치의 개략도를 나타낸 것으로서, 종래 기술의 프레젠테이션 전용 섹션에서 이미 설명되었다.
도 3은 4개의 안테나들을 동시에 튜닝하기 위한 안테나 튜닝 장치의 통상적인 사용에 대한 블록도를 나타낸 것으로서, 종래 기술의 프레젠테이션 전용 섹션에서 이미 설명되었다.
도 4는 4개의 안테나들을 동시에 튜닝하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 사용될 수 있는 안테나 튜닝 장치의 개략도를 나타낸 것으로서, 종래 기술의 프레젠테이션 전용 섹션에서 이미 설명되었다.
도 5는 본 발명의 무선 통신을 위한 송수신기의 블록도를 나타낸 것으로서, 이것은 4개의 안테나들을 동시에 사용한다.
도 6은 4개의 센서들, 4개의 안테나들 및 그들의 중심 위치들을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 무선 통신을 위한 송수신기의 블록도의 일부를 나타낸 것이다.
도 8은 모바일 폰의 4개의 안테나들의 위치를 나타낸 것이다.
도 9는 제 1 통상의 사용 설정(오른쪽 손 및 머리 설정)을 나타낸 것이다.
도 10은 제 2 통상의 사용 설정(양쪽 손 설정)을 나타낸 것이다.
도 11은 제 3 통상의 사용 설정(오른쪽 손만의 설정)을 나타낸 것이다.
제 1 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 장치의 제 1 실시 예로서, 무선 통신을 위한 휴대용 장치의 블록도를 도 5에 나타내었으며, 이 무선 통신을 위한 장치는 다음을 포함하는 송수신기이다:
n = 4 안테나들(11)(12)(13)(14), 이 n개의 안테나들은 주어진 주파수 대역에서 동시에 작동하며, 안테나 어레이(1)를 형성함;
도 5에는 나타나 있지 않은 무선 통신을 위한 장치의 모든 부품을 구성하는 무선 디바이스(5);
복수의 지역화 변수들을 추정하는 센서 유닛(8);
안테나 튜닝 장치(3)로서, 이 안테나 튜닝 장치는 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치이고, 이 안테나 튜닝 장치는 그 각각이 피더(21)(22)(23)(24)를 통하여 안테나들 중의 하나와 커플링되는 n = 4 안테나 포트들(311)(321)(331)(341)을 포함하고, 이 안테나 튜닝 장치는 그 각각이 상호연결부(41)(42)(43)(44)를 통하여 무선 디바이스(5)와 커플링되는 m = 4 무선 포트들(312)(322)(332)(342)을 포함하고, 이 안테나 튜닝 장치는 p개의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하고, 여기서 p는 2m 이상의 정수, 이 p개의 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 이 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 갖고, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 가변형 임피던스 디바이스의 리액턴스가 전기적 수단에 의해 조절될 수 있게 되도록 구성되는, 상기 안테나 튜닝 장치(3);
무선 통신을 위한 장치 내에서 자동 생성되는 "튜닝 지시"를 수신하며, 복수의 "튜닝 제어 신호들"을 안테나 튜닝 장치로 전송하는 튜닝 제어 유닛(7)으로서, 이 튜닝 제어 신호들은 튜닝 지시의 함수로서 결정되고, 이 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스는 주로 튜닝 제어 신호들 중의 하나 이상에 의해 결정되는, 상기 튜닝 제어 유닛(7).
센서 유닛(8)은, 주어진 사용 설정에서, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 각각 의존하는 복수의 지역화 변수들을 추정한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 센서 유닛(8)은 4개의 센서들(81)(82)(83)(84)을 포함한다. 제 1 안테나(11)는 그것의 중심이 무선 통신을 위한 장치의 지점(111)에 위치되며, 센서들 중의 하나(81)는, 주어진 사용 설정에서, 인간의 신체 일부와 이 지점(111) 근처의 존 사이의 거리에 의존하는 지역화 변수를 추정한다. 마찬가지로, 제 2 안테나(12)는 그것의 중심이 무선 통신을 위한 장치의 지점(121)에 위치되며, 센서들 중의 하나(82)는, 주어진 사용 설정에서, 인간의 신체 일부와 이 지점(121) 근처의 존 사이의 거리에 의존하는 지역화 변수를 추정한다. 마찬가지로, 제 3 안테나(13)는 그것의 중심이 무선 통신을 위한 장치의 지점(131)에 위치되며, 센서들 중의 하나(83)는, 주어진 사용 설정에서, 인간의 신체 일부와 이 지점(131) 근처의 존 사이의 거리에 의존하는 지역화 변수를 추정한다. 마찬가지로, 제 4 안테나(14)는 그것의 중심이 무선 통신을 위한 장치의 지점(141)에 위치되며, 센서들 중의 하나(84)는, 주어진 사용 설정에서, 인간의 신체 일부와 이 지점(141) 근처의 존 사이의 거리에 의존하는 지역화 변수를 추정한다. 상기 존들 각각은 대응하는 센서가 차지하는 공간의 부분일 수 있으며, 이 공간은 무선 통신을 위한 장치가 차지하는 공간의 내부이며, 따라서 이 경우에 상기 존들 각각은 무선 통신을 위한 장치의 체적에 비해 훨씬 작은 체적을 갖는다. 각 안테나들에 대한, 지역화 변수들 중의 적어도 하나는 인간의 신체 일부와 상기 각 안테나들 근처의 작은 존 사이의 거리에 의존할 수 있다. 적절한 센서가 사용될 경우, 상기 존은 일 지점, 또는 실질적으로 일 시점일 수 있다.
상기 센서 유닛(8)는, 주어진 사용 설정에서, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 각각 의존하는 복수의 지역화 변수들을 평가(또는 동등하게는, 추정)한다. 그러나, 주어진 사용 설정에서, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 각각 의존하는 하나 이상의 다른 지역화 변수들이 이 센서 유닛에 의해 추정되지 않을 수 있다. 따라서, 센서 유닛(8)은 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 각각 의존하는 복수의 변수들을 추정(또는 평가)하는 지역화 유닛의 일부로 간주될 수도 있다. 이러한 지역화 유닛의 부분은 전체 지역화 유닛이 될 수도 있다.
상기 튜닝 지시는 무선 디바이스(5) 내에서 자동으로 생성된다. 더욱 정확하게는, 무선 디바이스(5)는 튜닝 지시를 전송하는 프로세싱 유닛(도 5에는 도시되어 있지 않음)을 포함하며, 각각의 지역화 변수들은 이 튜닝 지시에 영향을 미치게 된다. 예를 들어, 이 튜닝 지시는 지역화 변수들에 기초하고 또한 안테나들(11)(12)(13)(14)로의 무선 통신을 위해 사용되는 주파수들에 기초하여, 프로세싱 유닛에서 실행되는 룩업 테이블(또한 "룩-업 테이블"로도 표기됨)에 저장되어 있는 미리 규정된 설정 지시들의 세트로부터 결정될 수 있다.
이 튜닝 지시는 반복적으로 생성된다. 예를 들어, 이 튜닝 지시는, 예를 들어 10 밀리초마다 주기적으로 생성될 수 있다.
본 발명의 장치는, 작동하는 동안 사용자에 의해 유지될 수 있는, 무선 통신을 위한 휴대용 장치이다. ITU.에 의해 발행된 "무선 통신 규칙"에 따르면, 이러한 타입의 무선 통신을 위한 장치는 무선 통신을 위한 모바일 장치로 지칭될 수 있다. 사용자의 신체는 안테나 어레이에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 영향을 미치게 되며, 이 임피던스 행렬은 사용자의 신체의 위치에 의존한다. 종래 기술 부분에서 전술한 바와 같이, 이것은, 단일 안테나에 의해 제공되는 임피던스에 대한 사용자의 신체의 영향과 같은, "사용자 상호작용", 또는 "핸드 효과" 또는 "핑거 효과"로 지칭된다. 안테나 포트에 의해 보이는 임피던스 행렬은, 다수의 사용 설정들에서, 작동 주파수 및 사용자 상호작용에 의해서만 결정되기 때문에, 지역화 변수들, 및 안테나들(11)(12)(13)(14)로의 무선 통신에 사용되는 주파수들에 기초하여 튜닝 지시를 결정하는데 사용될 수 있는 룩업 테이블을 구축하는 것이 가능하다는 것을, 당업자는 이해할 것이다. 당업자는 이러한 룩업 테이블을 구축하는 방식 및 사용하는 방식을 알 것이다. 이 제 1 실시 예에서는, 튜닝 지시가 큰 연산 리소스를 필요로 함 없이 빠르게 생성되기 때문에, 이것이 공지된 기술들의 전술한 제한 사항들을 극복한다는 것을, 당업자라면 이해할 것이다.
당업자라면, 본 발명의 장치와, 종래 기술인 발명의 명칭이 "Adaptive Antenna Tuning Systems and Methods"이고 미국 특허번호 8,204,446에 개시되어 있는 안테나 및 하나 이상의 지역화 변수들을 사용하는 무선 통신을 위한 장치 간의 차이점들을 이해할 것이다. 제 1 주된 차이점은, 본 발명은 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치를 위한 자동 튜닝 프로세스를 사용하며, 이러한 프로세스는 상기 미국 특허번호 8,204,446에서 고려되는 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 갖는 안테나 튜닝 장치를 위한 자동 튜닝 프로세스와 완전히 상이하다는 점이다. 이러한 차이점은 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치의 안테나 포트들에 직접 또는 간접 커플링된 안테나들 간의 상호작용들에 의해서 발생한다. 제 2 주된 차이점은, 본 발명의 장치의 경우에서 해결되는 문제점, 즉 종래 기술인 다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치를 위한 자동 튜닝 프로세스들은 통상적으로 큰 연산 리소스나 과대한 시간을 필요로 한다는 문제점이, 상기 미국 특허번호 8,204,446에서 고려되는 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 갖는 안테나 튜닝 장치에서는 존재하지 않는다는 점이다. 제 3 주된 차이점은, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 복수의 지역화 변수들이 필요하다는 점이다. 그 이유는, 지역화 변수들 및 안테나들로 무선 통신하는데 사용되는 주파수들에 기초하여, 적절한 튜닝 지시를 생성하기 위해서는, 각각의 안테나들에 있어서, 지역화 변수들 중의 적어도 하나가 인간의 신체 일부와 상기 각각의 안테나들 근처의 작은 존 사이의 거리에 의존할 필요가 있기 때문이다.
이 제 1 실시 예에서는, n = m = 4이다. 따라서, n은 3 이상일 수도 있고, n은 4 이상일 수도 있으며, 또한 m은 3 이상일 수도 있고, m은 4 이상일 수도 있다.
제 2 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 장치의 제 2 실시 예도 또한 도 5에 나타나 있는 무선 통신을 위한 휴대용 장치에 대응하며, 제 1 실시 예에 대하여 제공된 설명들 모두는 이 제 2 실시 예에 적용될 수 있다.
이 제 2 실시 예에서, 안테나 튜닝 장치(3)는 상기 프랑스 특허출원번호 12/02542 및 상기 국제 출원 PCT/IB2013/058423에 개시되어 있는 안테나 튜닝 장치이다. 따라서, 안테나 튜닝 장치(3)는, 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스가, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 주어진 대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 대한 영향을 미치게 되며, 또한 가변형 임피던스 디바이스들 중의 적어도 하나의 리액턴스가, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 주어진 대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬의 적어도 하나의 비-대각 성분에 대한 영향을 미치게 되도록 구성된다. 이것은 다음과 같은 의미로 해석되어야 한다: 이 안테나 튜닝 장치는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서는, 주어진 대각 임피던스 행렬로 지칭되는 대각 임피던스 행렬이 존재하게 되도록 구성되며, 이 주어진 대각 임피던스 행렬은, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 주어진 대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, (a) 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스가 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 대한 영향을 미치게 되며, 또한 (b) 가변형 임피던스 디바이스들 중의 적어도 하나의 리액턴스가 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬의 적어도 하나의 비-대각 성분에 대한 영향을 미치게 되도록 구성된다. 앞의 두 문장에서, "영향(influence)"은 "효과(effect)"로 대체될 수 있다.
당업자라면, 안테나 튜닝 장치(3)는 그 각각이 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 갖는 복수의 독립한 비커플링된 안테나 튜닝 장치들로 구성될 수 없으며, 그 이유는, 이 경우에, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 임의의 대각 임피던스 행렬과 동일할 경우, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬은 대각 행렬이며, 이것의 비-대각 성분들은 어떠한 것에도 영향을 받을 수 없기 때문이라는 것을 이해할 것이다.
또한, 안테나 튜닝 장치(3)는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 주어진 비-대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬을 p개의 리액턴스들로 연관시키는 맵핑이 규정되도록 구성되며, 이 맵핑은, p개의 리액턴스들 각각의 주어진 값에서, p개의 리액턴스들 각각에 관한 편미분을 갖고, p개의 편미분들의 스팬(span)은 실수 벡터 공간으로서 고려되는 사이즈 m × m의 복소 행렬들의 집합에서 규정되고, 사이즈 m × m의 임의의 대각 복소 행렬은 p개의 편미분들의 스팬의 적어도 하나의 원소와 동일한 대각 성분들을 갖는다. 이것은 다음과 같은 의미로 해석되어야 한다: 이 안테나 튜닝 장치는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 주어진 비-대각 임피던스 행렬로 지칭되는 비-대각 임피던스 행렬이 존재하게 되도록 구성되며, 이 주어진 비-대각 임피던스 행렬은, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 주어진 비-대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬을 p개의 리액턴스들로 연관시키는 맵핑이 규정되도록 구성되며, 이 맵핑은, p개의 리액턴스들 각각의 주어진 값에서, p개의 리액턴스들 각각에 관한 편미분을 갖고, p개의 편미분들의 스팬은 실수 벡터 공간으로서 고려되는 사이즈 m × m의 복소 행렬들의 집합에서 규정되고, 사이즈 m × m의 임의의 대각 복소 행렬은 p개의 편미분들의 스팬의 적어도 하나의 원소와 동일한 대각 성분들을 갖는다.
당업자라면, 실수 벡터 공간으로서 고려되는 p개의 편미분들의 스팬의 차원(dimension)이 다음의 문헌에 사용되어 있으며 또한 설명되어 있음을 알 것이다: 상기 프랑스 특허출원번호 12/02542; 상기 국제 출원 PCT/IB2013/058423; 및 IEEE Trans, on Circuits and Systems - /: Regular Papers, Vol. 62, No. 2, pp. 423-432, in February 2015에 공개된 "Some Properties of Multiple-Antenna-Port and Multiple-User-Port Antenna Tuners"라는 타이틀의 F. Broyde 및 E. Clavelier의 문헌 중의 섹션 I, Ⅲ, VI, VII 및 VⅢ, 여기서 상기 p개의 편미분들의 스팬의 상기 차원은 사용자 포트 임피던스 범위의 지역 차원(local dimension)으로 지칭되어 있으며, DUR (ZSant)로 표기되어 있다.
따라서, 당업자라면, 작동 주파수 변화에 의하거나 또는 안테나 주변의 매체 변화에 의하여 야기되는, 안테나 어레이의 임피던스 행렬에서의 임의의 작은 변화가, 적어도 부분적으로는, 가변형 임피던스 디바이스들의 새로운 조정에 의해 보상될 수 있음을 이해할 것이다.
보다 일반적으로, 당업자라면, 사이즈 m × m의 임의의 대각 복소 행렬이 p개의 편미분들의 스팬의 적어도 하나의 원소와 동일한 대각 성분들을 갖는다는 것을 얻기 위해서는, 실수 벡터 공간(real vector space)으로서 고려되는 p개의 편미분들의 스팬의 차원이 실수 벡터 공간으로서 고려되는 사이즈 m × m의 대각 복소 행렬들의 부분공간의 차원 이상이 되어야 할 필요가 있다는 것을 이해할 것이다. 실수 벡터 공간으로서 고려되는 p개의 편미분들의 스팬의 차원은 p개 이하이고, 실수 벡터 공간으로서 고려되는 사이즈 m × m의 대각 복소 행렬들의 부분공간의 차원은 2m이기 때문에, 이 필요 조건은 p가 2m 이상의 정수임을 나타낸다. 이는, "p가 2m 이상의 정수일 것"이라는 요구조건이 본 발명의 본질적인 특성이기 때문이다.
제 3 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 장치의 제 3 실시 예도 또한 도 5에 나타나 있는 무선 통신을 위한 휴대용 장치에 대응하며, 제 1 실시 예 및 제 2 실시 예에 대하여 제공된 설명들 모두는 이 제 3 실시 예에 적용될 수 있다. 또한, 이 제 3 실시 예에서 사용되는 안테나 튜닝 장치(3)는 도 4에 도시된 개략도에 대응하며, 도 4에 관한 종래 기술 부분에서 제공된 설명들 모두는 이 제 3 실시 예에 적용될 수 있다.
와인딩들(303) 간에는 상호 유도(mutual induction)가 존재할 수 있다. 이 경우에, 와인딩들의 인덕턴스 행렬은 대각 행렬이 아니다.
모든 가변형 임피던스 디바이스들(301)(302)(304)(305)은 전기적 수단에 의해 조절될 수 있지만, 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스를 결정하는데 필요한 회로들 및 제어 링크들이 도 4에는 나타나 있지 않다. 이 제 3 실시 예에서는, n = m으로 놓고, p = m(m + 1) = 20 가변형 임피던스 디바이스들을 사용하도록 한다.
당업자라면, 안테나 튜닝 장치가 작동될 예정인 주파수에서, 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이, 그것의 모든 대각 성분들이 50 Ω인 대각 행렬인 경우, 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 영향을 미치게 되고, 또한 가변형 임피던스 디바이스들 중의 하나 이상의 디바이스의 리액턴스가 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬의 비-대각 성분들 중의 하나 이상에 영향을 미치게 됨을 이해할 것이다.
안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬은 주어진 대칭 복소 행렬이며, 이것은, 적절한 컴포넌트 값들에 있어서, 상기 제 2 실시 예의 섹션에서 규정된 p개의 편미분들이 사이즈 m × m의 복소 행렬들의 실수 벡터 공간에서 선형적으로 독립하다는 것을 나타낼 수 있다(이 벡터 공간은 E로 표시되며, 차원 2m2를 가짐). 따라서, E에서의 p개의 편미분들의 스팬은 사이즈 m × m의 대칭 복소 행렬들의 집합인 차원 p의 부분공간이다. 여기서, 사이즈 m × m의 임의의 대칭 복소 행렬은 p개의 편미분들의 스팬의 원소이다. 그 결과, 사이즈 m × m의 임의의 대각 복소 행렬은 p개의 편미분들의 스팬의 적어도 하나의 원소와 동일한 대각 성분들을 갖는다.
가변형 임피던스 디바이스의 리액턴스는, 몇몇 타입의 가변형 임피던스 디바이스들의 경우에, 주위 온도에 의존할 수 있다. 그러한 타입의 가변형 임피던스 디바이스가 안테나 튜닝 장치에 사용될 경우에는, 튜닝 제어 신호들이 튜닝 지시의 함수로서 및 온도의 함수로서 결정되어, 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스에 대한 온도 효과를 보상할 수 있다. 튜닝 제어 신호들이 튜닝 지시의 함수로서 및 온도의 함수로서 결정됨으로써, 안테나 튜닝 장치의 가변형 임피던스 디바이스들 중의 적어도 하나의 디바이스의 리액턴스에 대한 온도 효과를 보상하게 된다.
당업자라면, "Some Properties of 다중-안테나-포트 and Multiple-User-Port Antenna Tuners"라는 타이틀의 상기 문헌 및 the proceedings of the 2015 IEEE Radio & Wireless Week, RWW 2015, in January 2015에 공개된 "A New Multiple- Antenna-Port and Multiple-User-Port Antenna Tuner"라는 타이틀의 F. Broyde 및 E. Clavelier의 문헌에서 설명된 바와 같이, 작동 주파수 변화 또는 안테나 주변의 매체 변화에 의하여 야기되는, 안테나 어레이의 임피던스 행렬에서의 임의의 작은 변화는, 가변형 임피던스 디바이스들의 새로운 조정에 의하여 보상될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 항상 사용자 상호작용을 보상할 수가 있다.
그 각각이 제 1 단자가 안테나 포트들 중의 하나와 커플링되고 제 2 단자가, 제 1 단자가 커플링되어 있는 안테나 포트와 상이한 안테나 포트들 중의 하나와 커플링되어 있는, 가변형 임피던스 디바이스들(302)이 도 4에 존재하지 않는 경우, 그 각각이 제 1 단자가 무선 포트들 중의 하나와 커플링되고 제 2 단자가, 제 1 단자가 커플링되어 있는 무선 포트와 상이한 무선 포트들 중의 하나와 커플링되어 있는, 가변형 임피던스 디바이스들(305)이 도 4에 존재하지 않는 경우, 및 와인딩들(303) 간에 상호 유도가 존재하지 않는 경우에는, n = 4 안테나 포트들 및 m = 4 무선 포트들을 포함하는 안테나 튜닝 장치(3)는, 실제에 있어서 그 각각이 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 갖는 n = 4 안테나 튜닝 장치들로 구성되어지며, 이 안테나 튜닝 장치들 각각은 독립적이며 비커플링되는 단일 안테나 포트 및 단일 무선 포트를 갖는다. 이 경우에 있어서, 본 발명의 방법은 n개의 안테나들을, 여기서 n은 2 이상의 정수, 포함하는 무선 통신을 위한 장치를 사용하여, 주어진 주파수 대역에서 수개의 안테나들로 무선 통신하기 위한 방법이 될 수 있으며, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
복수의 변수들을 추정하는 단계로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수(localization variable)"로 지칭되고, 이 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존(zone) 사이의 거리에 의존하는, 상기 추정하는 단계;
상기 n개의 안테나들을, 직접적으로 또는 간접적으로, n개의 안테나 튜닝 장치들과 커플링시키는 단계로서, 상기 안테나 튜닝 장치들 각각은 하나의 안테나 포트, 하나의 무선 포트, 및 두 개 이상의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하고, 상기 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 상기 안테나 튜닝 장치들 각각의 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있도록 구성되는, 상기 커플링시키는 단계;
"튜닝 지시(tuning instruction)"를 생성하는 단계로서, 이 지역화 변수들 각각은 튜닝 지시에 영향을 미치고, 이 튜닝 지시는 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스에 영향을 미치는, 상기 생성하는 단계.
이 방법에서는, 안테나들 각각이, 직접적으로 또는 간접적으로, n개의 안테나 튜닝 장치들의 안테나 포트들 중의 유일한 하나의 포트와 커플링될 수 있다.
이 방법을 구현하는 장치는 주어진 주파수 대역에서 수개의 안테나들을 사용하며, n개의 안테나들을 포함하는, 여기서 n은 2 이상의 정수, 무선 통신을 위한 장치이며, 이 무선 통신을 위한 장치는 다음을 포함한다:
복수의 변수들을 추정하는 지역화 유닛으로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수"로 지칭되고, 이 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하는, 상기 지역화 유닛;
"튜닝 지시"를 전송하는 프로세싱 유닛으로서, 지역화 변수들 각각이 이 튜닝 지시에 영향을 미치는, 상기 프로세싱 유닛;
n개의 안테나 튜닝 장치들로서, 상기 안테나 튜닝 장치들 각각은 하나의 안테나 포트, 하나의 무선 포트, 및 두개 이상의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하고, 상기 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 상기 안테나 튜닝 장치들 각각의 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있도록 구성되는, 상기 n개의 안테나 튜닝 장치들;
튜닝 지시를 수신하며, 복수의 "튜닝 제어 신호들"을 안테나 튜닝 장치로 전송하는 튜닝 제어 유닛으로서, 이 튜닝 제어 신호들은 튜닝 지시의 함수로서 결정되고, 이 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스는 주로 이 튜닝 제어 신호들 중의 하나 이상에 의해 결정되는, 상기 튜닝 제어 유닛.
제 4 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 디바이스의 제 4 실시 예도 또한 도 5에 나타나 있는 무선 통신을 위한 휴대용 장치에 대응하며, 제 1 실시 예에 대하여 제공된 설명들 모두는 이 제 4 실시 예에 적용될 수 있다.
이 제 4 실시 예에서는, 그 각각이 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하며, 튜닝 지시에 각각 영향을 미치는, 지역화 변수들이 센서 유닛(8)에 의해 추정된다. 따라서, 센서 유닛(8)은 그 각각이 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하는 복수의 지역화 변수들을 추정하는 지역화 유닛을 형성한다.
제 5 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 디바이스의 제 5 실시 예도 또한 도 5에 나타나 있는 무선 통신을 위한 휴대용 장치에 대응하며, 제 1 실시 예에 대하여 제공된 설명들 모두는 이 제 5 실시 예에 적용될 수 있다.
이 제 5 실시 예에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 무선 디바이스(5)가, 튜닝 지시를 튜닝 제어 유닛(7)로 전송하는 프로세싱 유닛(56)을 포함한다. 프로세싱 유닛(56)은 센서 유닛(8)으로부터 지역화 변수들을 수신한다. 또한, 프로세싱 유닛(56)은 사용자 인터페이스로부터, 더욱 정확하게는 사용자 인터페이스의 입력 섹션(55)으로부터 하나 이상의 지역화 변수들을 수신한다. 사용자 인터페이스의 입력 섹션(55)은, 사용자로 하여금 무선 통신을 위한 장치에 입력값들을 제공할 수 있게 하는 사용자 인터페이스의 부분이다. 이 사용자 인터페이스의 입력 섹션은 터치스크린을 이용한다. 사용자 인터페이스의 입력 섹션에 의해 평가되는 각각의 지역화 변수들은, 손가락 위치를 나타내는, 터치스크린의 출력 상태 변화에 의해 결정된다.
제 5 실시 예에서는, 그 각각이 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하며, 튜닝 지시에 각각 영향을 미치는, 지역화 변수들이, 센서 유닛(8)에 의하거나 또는 사용자 인터페이스의 입력 섹션에 의하여(55) 추정된다. 따라서, 센서 유닛(8) 및 사용자 인터페이스의 입력 섹션(55)은, 그 각각이 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하는 복수의 지역화 변수들을 추정하는 지역화 유닛을 형성한다.
제 6 실시 예(최적 모드).
비제한적인 예이며 본 발명을 수행하는 최적 모드로서 제공되는, 본 발명의 디바이스의 제 6 실시 예도 또한 도 5에 나타나 있는 무선 통신을 위한 휴대용 장치에 대응하며, 제 1 실시 예에 대하여 제공된 설명들 모두는 이 제 6 실시 예에 적용될 수 있다.
이 제 6 실시 예에서는, 무선 통신을 위한 장치가 모바일 폰이다. 도 8은 모바일 폰(9)의 배면도를 나타내는 도면이다. 도 8은 제 1 안테나(11)의 중심이 위치되는 지점(111), 제 2 안테나(12)의 중심이 위치되는 지점(121), 제 3 안테나(13)의 중심이 위치되는 지점(131), 및 제 4 안테나(14)의 중심이 위치되는 지점(141)을 보여준다.
한정된 통상의 사용 설정들의 세트가 규정된다. 예를 들어, 도 9는 "오른쪽 손 및 머리 설정"으로 지칭될 수 있는, 제 1 통상의 사용 설정을 보여주고; 도 10은 "양쪽 손 설정"으로 지칭될 수 있는, 제 2 통상의 사용 설정을 보여주며; 또한 도 11은 "오른쪽 손만의 설정"으로 지칭될 수 있는, 제 3 통상의 사용 설정을 보여준다. 도 9, 도 10 및 도 11에서, 이 모바일 폰(9)은 사용자에 의해 쥐어지게 된다. 더욱 정확하게는, 도 9에서는 사용자가 자신의 오른쪽 손을 사용하여 자신의 머리에 근접하게 모바일 폰을 쥐고 있고; 도 10에서는 사용자가 양쪽 손을 사용하여 자신의 머리로부터 멀리 모바일 폰을 쥐고 있으며; 또한 도 11에서는 사용자가 자신의 오른쪽 손만을 사용하여 자신의 머리로부터 멀리 모바일 폰을 쥐고 있다. 실제의 사용 설정에서는, 제 1 안테나(11)의 중심이 위치되는 지점(111) 근처에 설치된 센서(81), 제 2 안테나(12)의 중심이 위치되는 지점(121) 근처에 설치된 센서(82), 제 3 안테나(13)의 중심이 위치되는 지점(131) 근처에 설치된 센서(83), 및 제 4 안테나(14)의 중심이 위치되는 지점(141) 근처에 설치된 센서(84)에 의하여 평가되는 지역화 변수들을 사용하여, 실제의 사용 설정에 가장 가까운 통상의 사용 설정을 결정한다. 그 후에, 가장 가까운 통상의 사용 설정 및 안테나들(11)(12)(13)(14)과의 무선 통신을 위해 사용되는 주파수들에 기초하여, 프로세싱 유닛에서 실행되는 룩업 테이블에 저장되어 있는 미리 규정된 튜닝 지시들의 세트로부터 튜닝 지시가 결정된다. 당업자라면, 이러한 룩업 테이블을 구축 및 사용하는 방법을 이해할 것이다. 당업자라면, 통상의 사용 설정들의 세트를 규정하고 사용하는 것에 대한 이점을 이해할 것이며, 이것은 모든 관련 경우들을 커버하기에 충분히 커야하며, 또한 과도하게 큰 룩업 테이블을 회피하도록 충분히 작아야만 한다.
다중-안테나-포트 및 다중-무선-포트 안테나 튜닝 장치에 커플링되는 복수의 안테나들을 사용하는 무선 통신을 위한 장치의 경우, 두 개보다 많은 통상의 사용 설정들이 규정되어야 하며, 따라서 단일의 지역화 변수를 사용하여서는 가장 가까운 통상의 사용 설정을 결정할 수가 없다. 따라서, 본 발명의 방법에 있어서는, 어떤 "복수의 지역화 변수들이 추정"되는지에 따르는 요구사항이 본 발명의 본질적 특성이 된다. 따라서, 본 발명의 장치에 있어서는, 어떤 "지역화 유닛이 복수의 지역화 변수들을 추정"하는지에 따르는 요구사항이 본 발명의 본질적 특성이 된다. 특히, 본 발명에 따르면, 지역화 변수들의 개수가, 제 6 실시 예에서와 같이, 3 이상이 될 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 지역화 변수들의 개수가, 제 6 실시 예에서와 같이, 4 이상이 될 수도 있다.
또한, 가장 가까운 통상의 사용 설정을 결정할 수 있기 위해서는, 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 서로 다른 존들 사이의 거리에 의존하는 지역화 변수들을 사용할 필요가 있다. 보다 정확하게는, 지역화 변수들 중에는 A 및 B로 표시되는 두 개의 지역화 변수가 존재하며, 이 지역화 변수 A는 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 X에 의존하고, 이 지역화 변수 B는 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 Y에 의존하며, X 또는 Y가 다르게 되고, 바람직하게는 X 및 Y가 공-교차(empty intersection)을 갖도록 할 필요가 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 이 결과값은 무선 통신을 위한 장치 내의 상이한 장소들에 배치되는 복수의 센서들(예를 들어, 근접 센서들)을 포함하는 지역화 유닛을 사용하여 얻어질 수 있으며, 상기 센서들 각각은 지역화 변수들 중의 하나 이상의 변수를 추정할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 그 각각이 지역화 변수들 중의 하나 이상의 변수를 추정하는 센서들의 개수는, 제 6 실시 예에서와 같이, 3 이상이 될 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 그 각각이 지역화 변수들 중의 하나 이상의 변수를 추정하는 센서들의 개수는, 제 6 실시 예에서와 같이, 4 이상이 될 수도 있다.
이 실시 예에서는, 상기 지역화 변수들 중의 제 1 지역화 변수가 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 제 1 존 사이의 거리에 의존하고, 상기 지역화 변수들 중의 제 2 지역화 변수는 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 제 2 존 사이의 거리에 의존하며, 무선 통신을 위한 장치의 제 1 존과 무선 통신을 위한 장치의 제 2 존은 서로 다르다고 말할 수 있다. 서로 다른 존들은 공-교차(empty intersection)을 갖거나 또는 비공-교차(non-empty intersection)을 가질 수도 있다.
튜닝 지시는, 튜닝 시퀀스의 마지막에서, 주기적으로 생성되며, 후속의 튜닝 지시가 후속 튜닝 시퀀스의 마지막에서 생성될때까지 유효하게 된다.
이 제 6 실시 예에서는, 튜닝 지시가 지역화 변수들의 함수임과 동시에 안테나들로 무선 통신하는데 사용되는 주파수들의 함수이다. 또한, 튜닝 지시는 다른 변수들의 함수이거나 또는 다음과 같은 양들의 함수가 될 수도 있다: 안테나들 중의 하나 이상의 효율에 대한 정보, 안테나들 간의 분리에 대한 정보, 무선 통신을 위한 장치의 하나 이상의 작동 파라미터들, 및/또는 무선 통신을 위한 장치의 하나 이상의 성능 메트릭들. 당업자는 이러한 하나 이상의 변수들이나 양들을 획득하여 사용하는 방법을 알고 있다. 다음의 제 7, 제 8 및 제 9 실시 예들은 이러한 다른 변수들이나 양들이 획득 및 사용되는 예들이다.
제 7 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 디바이스의 제 7 실시 예는 주어진 주파수 대역에서 수개의 안테나들로 무선 수신하기 위한 방법을 구현하는 무선 수신기를 포함하는 무선 통신을 위한 장치이며, 이 무선 통신을 위한 장치는 n개의 안테나들을 포함하고, 여기서 n은 2 이상의 정수, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
복수의 변수들을 추정하는 단계로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수"로 지칭되고, 이 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하는, 상기 추정하는 단계;
상기 n개의 안테나들을, 직접적으로 또는 간접적으로, 안테나 튜닝 장치와 커플링시키는 단계로서, 상기 안테나 튜닝 장치는 n개의 안테나 포트들, m개의 무선 포트들 및 p개의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하고, 여기서 m은 2 이상의 정수이며, p는 2m 이상의 정수, 이 p개의 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 이 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있도록 구성되는, 상기 커플링시키는 단계;
복수의 디지털 신호들을 처리하여, 채널 행렬을 나타내는 하나 이상의 양들을 추정하는 단계;
"튜닝 지시"를 전송하는 단계로서, 이 튜닝 지시는 지역화 변수들의 함수이면서 상기 채널 행렬을 나타내는 하나 이상의 양들의 함수이고, 이 지역화 변수들 각각은 튜닝 지시에 영향을 미치고, 이 튜닝 지시는 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스에 영향을 미치는, 상기 전송하는 단계.
예를 들어, 상기 프랑스 특허출원번호 12/02564 및 상기 국제출원번호 PCT/IB2013/058574에서와 같이, 이 방법은 무선 포트들 각각이 신호를 전송하고, 이 디지털 신호들 각각은 무선 포트들에 의해 전송되는 신호들 중의 유일한 하나의 신호에 의해 주로 결정되며, 이 채널 행렬은 송신기에 의해 송신되는 복수의 신호들과 무선 포트들에 의해 전송되는 m개의 신호들 간의 채널 행렬이 되도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 채널 용량을 나타내는 하나 이상의 양들이 상기 채널 행렬을 나타내는 양들의 함수로서 산출될 수 있으며, 이 튜닝지시는 지역화 변수들의 함수이면서 상기 채널 용량을 나타내는 하나 이상의 양들의 함수로서 전송될 수 있으며, 이 지역화 변수들 각각은 튜닝 지시에 영향을 미친다. 또한, 이 방법은, 적응적 프로세스가 하나 이상의 트레이닝 시퀀스(training sequence)들 동안에 구현되도록 구성될 수도 있다. 트레이닝 시퀀스는 복수의 준-직교 또는 직교 신호들의 송신을 포함할 수 있다. 가장 최근에 완료된 트레이닝 시퀀스 동안에 선택되는 튜닝 지시가 무선 수신용으로 사용된다.
당업자는, 이 제 7 실시 예에서 얻어지는 안테나 튜닝이, 튜닝 지시가 지역화 변수들만의 함수인 안테나 튜닝보다 더 정확할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 당업자는, 이 제 7 실시 예에서 얻어지는 안테나 튜닝이 동시적으로 정확할 수 있으며, 이 튜닝 지시는 큰 연산 리소스의 필요 없이도 빠르게 생성된다는 것을 이해할 것이다.
제 8 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 디바이스의 제 8 실시 예는 주어진 주파수 대역에서 수 개의 안테나들로 무선 송신하기 위한 방법을 구현하는 무선 송신기를 포함하는 무선 통신을 위한 장치이며, 이 무선 통신을 위한 장치는 n개의 안테나들을 포함하고, 여기서 n은 2 이상의 정수, 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
복수의 변수들을 추정하는 단계로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수"로 지칭되고, 이 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하는, 상기 추정하는 단계;
상기 n개의 안테나들을, 직접적으로 또는 간접적으로, 안테나 튜닝 장치와 커플링시키는 단계로서, 상기 안테나 튜닝 장치는 n개의 안테나 포트들, m개의 무선 포트들 및 p개의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하고, 여기서 m은 2 이상의 정수이며, p는 2m 이상의 정수, 이 p개의 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 이 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 이 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있도록 구성되는, 상기 커플링시키는 단계;
무선 포트들로 연속적으로 가해지는 m개 이상의 상이한 여기(excitation)들을 사용하여, 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 의존하는 q개의 실수 값들(real quantities)을 추정하는 단계, 여기서 q는 m 이상의 정수;
"튜닝 지시"를 전송하는 단계로서, 이 튜닝 지시는 지역화 변수들의 함수이면서 상기 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 의존하는 q개의 실수 값들의 함수이고, 이 지역화 변수들 각각은 튜닝 지시에 영향을 미치고, 이 튜닝 지시는 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스에 영향을 미치는, 상기 전송하는 단계.
당업자라면, 이 제 8 실시 예가 상기 프랑스 특허출원번호 13/00878 및 상기 국제출원번호 PCT/IB2014/058933에 개시되어 있는 기술 중의 몇몇 양태들을 사용한다는 것을 이해할 것이다.
당업자는, 이 제 8 실시에에서 얻어지는 안테나 튜닝이, 튜닝 지시가 지역화 변수들만의 함수인 안테나 튜닝보다 더 정확할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 당업자는, 이 제 8 실시 예에서 얻어지는 안테나 튜닝이 동시적으로 정확할 수 있으며, 이 튜닝 지시는 큰 연산 리소스의 필요 없이도 빠르게 생성된다는 것을 이해할 것이다.
제 9 실시 예.
비제한적인 예로서 제공되는, 본 발명의 디바이스의 제 9 실시 예도 또한 도 5에 나타나 있는 무선 통신을 위한 휴대용 장치에 대응하며, 제 1 실시 예에 대하여 제공된 설명들 모두는 이 제 9 실시 예에 적용될 수 있다. 이 제 9 실시 예에서는, 튜닝 지시가 다음의 함수로서 결정된다:
그 각각이 튜닝 지시에 영향을 미치게 되는 지역화 변수들;
안테나들로 무선 통신하기 위해 사용되는 주파수들;
그 각각이 추가 변수들의 세트에 놓여 있는 하나 이상의 추가 변수들로서, 이 추가 변수들의 세트의 원소들은 다음을 포함하는 상기 하나 이상의 추가 변수들: 무선 통신 세션이 음성 통신 세션인지, 데이터 통신 세션인지 또는 다른 타입의 통신 세션인지를 나타내는 통신 타입 변수들; 스피커폰 모드 작동 표시자; 스피커 작동 표시자; 하나 이상의 가속도계를 사용하여 획득되는 변수들; 현재 사용자의 식별(identity)에 의존하는 사용자 식별 변수들; 제 7 실시 예의 채널 행렬을 나타내는 양들을 포함하는 수신 품질 변수들; 및 예를 들어 제 8 실시 예의 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 의존하는 실수 값들을 포함하는 안테나 변수들.
상기 추가 변수들의 세트의 원소들은, 지역화 변수들과 상이하면서 무선 통신을 위한 장치를 사용자가 쥐고 있는 그립을 특징으로 하는 하나 이상의 변수들을 더 포함할 수 있다.
이 제 9 실시 예에서는, 튜닝 지시가 예를 들어 프로세싱 유닛에서 실행되는 룩업 테이블을 사용하여 결정될 수 있다.
상기 미국 특허번호 8,204,446의 교시에 기초하여, 당업자는, 이 제 9 실시에에서 얻어지는 안테나 튜닝이, 튜닝 지시가 지역화 변수들만의 함수인 안테나 튜닝보다 더 정확할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 당업자는, 이 제 9 실시 예에서 얻어지는 안테나 튜닝이 동시적으로 정확할 수 있으며, 이 튜닝 지시는 큰 연산 리소스의 필요 없이도 빠르게 생성된다는 것을 이해할 것이다.
산업상 이용에 대한 표시
본 발명은 복수의 안테나들을 사용하는 무선 통신에 적합하다. 따라서, 본 발명은 MIMO 무선 통신에 적합하다. 본 무선 통신을 위한 장치는 MIMO 무선 통신을 위한 장치일 수 있으며, 즉 MIMO 무선 수신을 위한 장치 및/또는 MIMO 무선 송신을 위한 장치일 수 있다.
본 발명은 매우 근접한 안테나들을 사용하는 최적의 가능한 특성들을 제공하며, 따라서 이 안테나들 간의 강한 인터랙션을 제공한다. 따라서, 본 발명은 무선 통신을 위한 모바일 장치, 예를 들어 모바일 폰, 태블릿 컴퓨터 및 휴대용 컴퓨터에 특히 적합하다.

Claims (13)

  1. n개의 안테나들(11)(12)(13)(14)을 포함하는 무선 통신을 위한 장치를 사용하여, 여기서 n은 2 이상의 정수, 주어진 주파수 대역에서 수 개의 안테나들로 무선 통신하기 위한 방법에 있어서,
    복수의 변수들을 추정하는 단계로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수(localization variable)"로 지칭되고, 상기 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 상기 무선 통신을 위한 장치의 존(zone) 사이의 거리에 의존하고, 상기 지역화 변수들 중의 제 1 지역화 변수는 인간의 신체 일부와 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 1 존 사이의 거리에 의존하고, 상기 지역화 변수들 중의 제 2 지역화 변수는 인간의 신체 일부와 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 2 존 사이의 거리에 의존하고, 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 1 존과 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 2 존은 서로 다른, 상기 추정하는 단계;
    상기 n개의 안테나들을, 직접적으로 또는 간접적으로, 안테나 튜닝 장치(3)와 커플링시키는 단계로서, 상기 안테나 튜닝 장치(3)는 n개의 안테나 포트들, m개의 무선 포트들 및 p개의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하고, 여기서 m은 2 이상의 정수이며, p는 2m 이상의 정수, 상기 p개의 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있는, 상기 커플링시키는 단계; 및
    "튜닝 지시(tuning instruction)"를 생성하는 단계로서, 상기 지역화 변수들 각각은 상기 튜닝 지시에 영향을 미치고, 상기 튜닝 지시는 상기 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스에 영향을 미치는, 상기 생성하는 단계를 포함하는 무선 통신을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 인간의 신체 일부에 의해 가해지는 압력에 반응하는 센서의 출력인, 무선 통신을 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 근접 센서의 출력인, 무선 통신을 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 터치스크린의 출력 상태 변화에 의해 결정되는, 무선 통신을 위한 방법.
  5. 주어진 주파수 대역에서 수개의 안테나들을 사용하며, n개의 안테나들(11)(12)(13)(14)을 포함하는, 여기서 n은 2 이상의 정수, 무선 통신을 위한 장치에 있어서,
    복수의 변수들을 추정하는 지역화 유닛으로서, 상기 변수들 각각은 "지역화 변수"로 지칭되고, 상기 지역화 변수들 각각은 인간의 신체 일부와 상기 무선 통신을 위한 장치의 존 사이의 거리에 의존하고, 상기 지역화 변수들 중의 제 1 지역화 변수는 인간의 신체 일부와 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 1 존 사이의 거리에 의존하고, 상기 지역화 변수들 중의 제 2 지역화 변수는 인간의 신체 일부와 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 2 존 사이의 거리에 의존하고, 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 1 존과 상기 무선 통신을 위한 장치의 제 2 존은 서로 다른, 상기 지역화 유닛;
    "튜닝 지시"를 전송하는 프로세싱 유닛(56)으로서, 상기 지역화 변수들 각각은 상기 튜닝 지시에 영향을 미치는, 상기 프로세싱 유닛(56);
    n개의 안테나 포트들, m개의 무선 포트들 및 p개의 가변형 임피던스 디바이스들을 포함하는, 여기서 m은 2 이상의 정수이며, p는 2m 이상의 정수, 안테나 튜닝 장치(3)로서, 상기 p개의 가변형 임피던스 디바이스들은, 상기 주어진 주파수 대역 내의 주파수에서, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 각각이 리액턴스를 가지며, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스는 전기적 수단에 의해 조절될 수 있는, 상기 안테나 튜닝 장치(3); 및
    상기 튜닝 지시를 수신하며, 복수의 "튜닝 제어 신호들"을 상기 안테나 튜닝 장치로 전송하는 튜닝 제어 유닛(7)으로서, 상기 튜닝 제어 신호들은 상기 튜닝 지시의 함수로서 결정되고, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 각각의 리액턴스는 주로 상기 튜닝 제어 신호들 중의 하나 이상에 의해 결정되는, 상기 튜닝 제어 유닛(7)을 포함하는 무선 통신을 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 인간의 신체 일부에 의해 가해지는 압력에 반응하는 센서의 출력인, 무선 통신을 위한 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 근접 센서의 출력인, 무선 통신을 위한 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 지역화 변수들 중의 적어도 하나는, 터치스크린의 출력 상태 변화에 의해 결정되는, 무선 통신을 위한 장치.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 장치(3)는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 주어진 대각 임피던스 행렬로 지칭되는 대각 임피던스 행렬이 존재하게 되도록 구성되며, 상기 주어진 대각 임피던스 행렬은, 상기 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 상기 주어진 대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 중의 어느 하나의 디바이스의 리액턴스가 상기 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 영향을 미치는, 무선 통신을 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 장치(3)는, 상기 주어진 주파수 대역 내의 상기 주파수에서, 상기 안테나 포트들에 의해 보이는 임피던스 행렬이 상기 주어진 대각 임피던스 행렬과 동일한 경우, 상기 가변형 임피던스 디바이스들 중의 적어도 하나의 디바이스의 리액턴스가 상기 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬 중의 적어도 하나의 비-대각 성분에 영향을 미치는, 무선 통신을 위한 장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 안테나 튜닝 장치(3)는, 그 각각이 상기 안테나 포트들 중의 하나, 상기 무선 포트들 중의 하나, 및 상기 가변형 임피던스 디바이스들 중의 두개 이상을 포함하는 n개의 안테나 튜닝 장치들로 구성되는, 무선 통신을 위한 장치.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 무선 통신을 위한 장치는 무선 수신기를 포함하며, 상기 튜닝 지시는 상기 지역화 변수들의 함수이면서 채널 행렬을 나타내는 하나 이상의 양들의 함수인, 무선 통신을 위한 장치.
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 무선 통신을 위한 장치는 무선 송신기를 포함하며, 상기 튜닝 지시는 상기 지역화 변수들의 함수이면서 상기 무선 포트들에 의해 제공되는 임피던스 행렬에 의존하는 q개의 실수 값들(real quantities)의 함수인, 여기서 q는 m 이상의 정수, 무선 통신을 위한 장치.

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