KR20160148701A - 통신 시스템용 안테나 어레이 - Google Patents

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KR20160148701A
KR20160148701A KR1020167033887A KR20167033887A KR20160148701A KR 20160148701 A KR20160148701 A KR 20160148701A KR 1020167033887 A KR1020167033887 A KR 1020167033887A KR 20167033887 A KR20167033887 A KR 20167033887A KR 20160148701 A KR20160148701 A KR 20160148701A
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KR1020167033887A
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그레고리 에스. 롤린스
데이비드 에프. 소렐즈
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파커비전, 인크.
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  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

본 개시는 통신 시스템을 위한 안테나 어레이와 관련된다. 장치는 안테나 소자들의 어레이 및 에너지 샘플링 기술들을 이용하여 안테나 소자들의 어레이에 의해 수신되거나 송신되는 둘 이상의 신호에 대한 변조된 또는 변조되지 않은 위상 및 변조된 또는 변조되지 않은 이득을 독립적으로 제어하도록 구성되는 제어기를 포함한다.

Description

통신 시스템용 안테나 어레이{ANTENNA ARRAY FOR COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명의 실시예들은 통신 시스템용 안테나 어레이들에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 에너지 샘플링 기술을 사용하여 안테나 소자들의 어레이에 의해 수신되거나 송신되는 둘 이상의 신호들에 대해 변조 또는 비 변조 위상 및 변조 또는 비 변조 이득을 독립적으로 제어하는 것에 관한 것이다.
통신용 안테나 어레이들은 송신 안테나 어레이들 및 수신 안테나 어레이들로 분류될 수 있다. 도 1은 종래의 송신 안테나 어레이(100)의 예시이다. 종래의 송신 안테나 어레이(100)는 어레이에서의 안테나 소자(1140-114n) (여기서 "n"은 임의의 적합한 수임)당 개별 지연 기능들에 의해 사전 변조 및 증폭된 반송파 신호들(예로, RF 반송파 108)을 경로 설정한다. 무선 주파수들(RF)에서의 증폭, 분배 및 지연 동작들은 크고 전력 소모가 많으며 비효율적이다. 이러한 동작들은 RF 신호의 엄청난 경로 설정 도전 과제를 제기한다.
종래의 송신 안테나 어레이들(예를 들어, 도 1의 송신 안테나 어레이 100)에 대한 또 다른 도전 과제는 변조 후의 및 RF 전력 분배기를 통한 각각의 안테나 소자로의 변조된 RF 신호 분배 전의 중심점에서의 증폭에 관한 것이다. RF 전력 분배기는 안테나 소자들의 수가 증가함에 따라 사전 증폭된 및 사전 변조된 신호를 상당히 감쇄시킨다. 손실은 [10log10 (n) + (dB 단위의 경로 설정 손실)]의 정도로 되며, 여기서 n은 안테나 소자들의 수이다. 이 손실은 안테나 어레이의 이득 설계에서 고려되어야만 한다.
종래의 수신 안테나 어레이도 단점으로 손해를 본다. 도 2는 종래의 수신 안테나 어레이(200)의 예시이다. 수신 안테나 어레이(200)는 가중화된 위상 시프팅 또는 지연(예로, 위상 시프터들 2060-206n)(여기서, "n"은 임의의 적절한 수) 및 각각의 RF 경로에서의 이득 함수들(예를 들어, 이득 제어 회로들 2080-208n)(여기서, "n"은 임의의 적절한 수임)을 가진 분배 매니폴드(manifold)를 통해 각각의 어레이 소자(2020-202n)(여기서 "n"은 임의의 수)로부터의 RF 신호들을 분배한다. 개별적으로 처리된 경로들은 이후 복조 이전에 (예를 들어, RF 결합기 210에서) 재결합된다. 전통적 기술은 복조 이전에 개별적으로 처리된 경로들을 재결합한다. 분배 매니폴드 및 위상 시프트 네트워크는 비효율성을 초래한다.
종래의 송신 및 수신 안테나 어레이 설계의 결점을 해결할 필요성이 존재한다.
실시예에서, 장치는 안테나 소자들의 어레이 및 에너지 샘플링 기술들을 사용하여 안테나 소자들의 어레이에 의해 수신되거나 송신되는 둘 이상의 신호들에 대한 변조 또는 비 변조 위상 및 변조 또는 비 변조 이득을 독립적으로 제어하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시예의 추가의 특징 및 이점뿐만 아니라 다양한 실시예의 구조 및 동작이 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 특정 실시예에만 한정되지 않는다는 것을 유의해야 한다. 이러한 실시예는 설명의 목적으로만 본 명세서에 제시된다. 추가의 실시예는 본 명세서에 포함된 교시에 기초할 때 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
본 명세서에 통합되고 또한 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 도해하고, 상세한 설명과 함께 실시예를 설명하고 또한 통상의 기술자가 본 발명을 실시하고 이용할 수 있게 한다.
도 1은 종래의 송신 안테나 어레이의 도해이다.
도 2는 종래의 수신 안테나 어레이의 도해이다.
도 3은 샘플링된 d2pTM 송신 안테나 어레이 아키텍처의 실시예의 도해이다.
도 4는 샘플링된 d2dTM 수신 안테나 어레이 아키텍처의 실시예의 도해이다.
도 5는 직접 샘플 클록 위상 시프터의 실시예의 도해이다.
도 6은 하나 이상의 실시예에 따라 위상 회전된 샘플 클록을 나타내는 예시적인 복소수 페이저의 도해이다.
도 7은 d2pAP™ 모듈의 실시예의 도해이다.
도 8은 d2d™ AP 모듈의 실시예의 도해이다.
도 9는 하나 이상의 실시예에 따라, 동상 및 직교 위상 신호들의 예시적인 복소수 신호 평면 분해의 도해이다.
도 10은 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 회전된 복소수 벡터 신호의 도해이다.
도 11은 d2d™ 복소수 하향 컨버터의 실시예의 도해이다.
도 12는 d2p™ 복소수 상향 컨버터의 실시예의 도해이다.
도 13은 d2d™ 복소수 상향 컨버터의 실시예의 도해이다.
도 14는 d2d™ 복소수 하향 컨버터의 실시예의 도해이다.
도 15는 25% 듀티 사이클 d2d™ 복소수 하향 컨버터의 실시예를 도해한다.
도 16은 d2d™ 복소수 상향 컨버터의 실시예를 도해한다.
도 17은 25% 듀티 사이클 d2d™ 복소수 상향 컨버터의 실시예를 도해한다.
이제 첨부된 도면을 참조하여 실시예들이 설명될 것이다. 도면에서, 일반적으로, 동일한 참조 번호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 덧붙여, 일반적으로 참조 번호의 맨 왼쪽 숫자(들)는 참조 번호가 처음 등장하는 도면을 식별한다.
본 명세서에서의 실시예는 기민한 다중 요소 전자 장치 안테나 조향 방법 및 기술을 개시한다. 안테나 조정 방법 및 기술은 두 개 이상의 안테나 소자의 복합 빔을 제어한다. 이 기술은, 예를 들어 d2p™ 및 d2d™ 샘플링 기술과 같은 다양한 샘플링 기술을 기반으로 할 수 있다. D2p는 일반적으로 수신기 및 송신기 기술을 위해 고도로 선형인 RF 전력 파형들을 생성하는 것을 지칭한다. D2d는 일반적으로 재밍 신호들이 있는 환경에서 안정적 신호 수신을 가능하게 하는 직접 변환 수신기 및 송신기 기술을 나타낸다. 이것은 다중의 중복 정보 주파수 스펙트럼을 송신함으로써 달성된다. 스펙트럼들은 서로 가깝게 이격되고, 그에 의해 통신 대역폭 요건을 감축한다. 송신 및 수신 안테나 빔 모두가 제어되므로, 가장 효율적으로 송수신되는 신호들을 낳는다. 송신 또는 수신은 복잡한 변조 또는 복조 동작들을 포함한다. 도 3은 샘플링된 d2pTM 송신 안테나 어레이 아키텍처(300)의 실시예의 도해이다. 도 4는 샘플링된 d2dTM 수신 안테나 어레이 아키텍처(400)의 실시예의 도해이다. 도 3 및 도 4는 이하에서 더 상세히 설명된다.
실시예에서, d2p™ 및 d2d™ 에너지 샘플링 기술을 사용하면, 변조된 무선 주파수(RF) 반송파 신호의 위상 시프팅이 안테나 어레이의 각각의 소자에서 달성될 수 있다. 따라서, 정보는 각각의 어레이 소자에서의 반송파 변조 및 반송파 위상 시프팅에 이르기까지 디지털, 아날로그 또는 하이브리드 형태들로 경로 설정될 수 있다. 더욱이, d2p™ 및 d2d™ 에너지 샘플링 기술의 효율성 덕분에, 이러한 기술은 고도로 통합될 수 있으므로, 신호 경로 설정, 어레이 패키징 및 열 제거에 최고의 융통성을 제공한다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 안테나 어레이 또는 어레이 소자들의 클러스터의 각각의 어레이 소자에서의 디지털 인터페이스 및 클록으로부터 적절히 페이징된 위상 RF 전력 변조를 융합시키고 조정하는 방법에 관한 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 정보(102)는 동기 클록(104)으로 변조기(120)에게 전송된다. 비동기 데이터 또는 아날로그 신호 인터페이스가 또한 예시된 입력 대신에 사용될 수 있다. RF 국부 발진기(108)는 입력 데이터를 RF 반송파의 동상(I) 성분 및 직교 위상(Q) 성분상으로 변조하기 위해 변조기 내의 복소수 상향 컨버터/PA(전력 증폭기)/RF 전력 분배기 모듈/모듈들(120)에 의해 이용된다. 변조기/PA (120)로부터 분기해 나가는 다중의 (n이 1보다 큰 정수일 때 n까지임) 분배 분기는 RF 전력 분배기(별도로 도시되지 않고 변조기/PA 모듈에 흡수됨)에 의해 변조된 RF 반송파를 분할함으로써 형성된다. 각각의 출력 분기 신호는 위상 시프트 소자들(1100-110n)(여기서, "n"은 임의의 적절한 수), 위상 시프트 제어들, 및 분산된 위상 및 이득 제어(106)에 의해 위상 시프트된다. 각각의 출력 분기 신호는 이득 제어 소자들(1100-110n)(여기서 "n"은 임의의 적절한 수), 이득 제어들, 및 분산된 위상 및 이득 제어(106)에 의해 스케일링된다. 각각의 위상 시프트되고 스케일링된 분기 신호는 이후 안테나 소자들(1140-114n)에게 경로 설정된다(여기서, "n"은 임의의 적절한 수). 분기들 및 안테나 소자들의 수는 2개 이상이다. 분기 신호들의 위상 및 이득의 적절한 선택에 의해, 안테나 빔의 원하는 고도 및 방위각이, 응용에 좌우되어 최대 이득, 최소 이득 또는 일부 적절한 다른 이득을 얻도록 원하는 방향을 포인팅하거나 이것에 조정될 수 있다. 이 처리는 민첩하거나 "즉각적으로(on the fly)"(예로, 처리 파라미터들이 동작 시간에서 또는 그 동안에 수정됨) 수행되는데, 예를 들어, 동적으로 변하거나, 사용자 제어되거나, "실시간"으로 변경되거나, 제조시에 확립된 초기 설정들 이외의 설정들에 따라 변경될 수 있다. 덧붙여, "즉각적으로"는 사용자가 사용자 정의 시간에 변경들을 선택하여, 이후 이런 변경 사항들을 활용하여 처리를 수정하는 것을 또한 포함할 수 있다. 전술한 논의는 다이버시티 송신 또는 다중 출력 송신의 경우에도 적용될 수 있음을 이해해야한다. 분기들상으로 변조된 정보가 분기들 사이에서 상이한 것이 요구된다면, 변조기/PA 모듈(120)은 내부적으로는 기능의 중복성과 각각의 고유하게 변조된 신호에 대한 고유한 RF 전력 분배기 분산을 활용할 수 있는데, 처리는 다른 부분에서는 전술한 논의와 본질적으로 동일하다. PA 기능은 RF 전력 분배 및 분기 분산 기능 이전에 발생할 수 있다. 그러나, 각각의 분기에 대해 요소들(1120-112n)(여기서 "n"은 임의의 적절한 수)과 함께 별도의 PA 기능을 제공하는 것도 가능하다.
도 1의 종래의 송신 안테나 어레이(앞서 논의됨)와 관련하여, 본 명세서에 개시된 실시예는 RF 전력 분배기 및 안테나 소자들의 추가와 연관된 손실들을 제거하여, 효율성 및 선형성을 크게 향상시킨다. 또한, 송신 지점(즉, 안테나 또는 그 부근)에서의 RF 반송파 전력의 생산은 불필요한 열을 분산시켜서 제거하고, 전체 출력 RF 송신 전력을 달성하는데 필요한 전원 오버헤드를 낮춘다.
다시 도 2를 참조하면, 다중 안테나 소자(2020-202n)( "n"은 임의의 적절한 수)가 병렬로 다중 RF 신호를 수신한다. 각각의 수신된 분기 신호는 저 잡음 증폭기(LNA)(2040-204n)에 의해 증폭된다(여기서, "n"은 임의의 적절한 수). 각각의 증폭된 분기 신호는 이후 위상 시프트 소자들(2060-206n)(여기서 "n"은 임의의 적절한 수) 및 위상 제어들을 통해 위상 시프트된다. 각각의 분기 신호는 이득 스케일링 소자들(2080-208n)(여기에서 "n"은 임의의 적절한 수임) 및 이득 제어들을 통해 스케일링된다. 위상 시프트된 및 이득 스케일링된 분기들은 RF 신호 결합기(310)에서 결합되고 복조기 모듈(212)에서 복조된다. 이 예에서, 하향 변환된 신호는 디지털 정보(214)로서의 분배를 위해 디지털화되어 출력된다. 이 예에서 데이터는 출력 클록(216)에 의해 달성된다. 출력 포맷이 병렬, 직렬, 동기, 또는 비동기일 수 있다는 것을 유의한다. RF 반송파 LO 파형 기준(218)이 하향 변환 처리를 보조하기 위해 복조기에 공급된다. 하향 변환 아키텍처는 제로 IF(ZIF), 적절한 낮은 IF, 또는 슈퍼헤테로다인일 수 있으며, 동상(I) 및 직교(Q) 위상 기저대역 또는 낮은 IF 성분들 또는 다른 적절한 포맷을 포함할 수 있다. 이 예는 디지털 출력을 예시하지만, 신호 분배는 디지털화 전에 아날로그 하향 변환된 신호를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 고유 정보가 몇 개의 분기에서 수신될 때(즉, 고유하게 변조된 수신 신호가 몇 개의 안테나 소자에서 수신될 것임), 도 2의 아키텍처는 일반적으로 복조기(212) 및 RF 전력 결합기(210)에서뿐만 아니라 출력 데이터 분배 중일 때에도 중복적일 것이다. 신호 흐름은 수신된 정보의 무결성을 보존하는 복조된 데이터가 분배될 수 있는 방식으로 쪼개질 수 있다. 전술한 논의는 수신된 RF 신호들 및 응용의 속성에 좌우되어 안테나 소자들, 다이버시티 안테나 구조들, 및 MIMO 응용들의 어레이들에 적용될 수 있다.
도 2의 종래의 수신 안테나 어레이(앞서 논의함)와 관련하여, 본 명세서에 개시된 실시예들은, 각각의 RF 경로에서의 가중화된 위상 시프팅 또는 지연 및 이득 기능들을 가진 분배 매니폴드를 통해 각각의 안테나 어레이 소자로부터의 RF 신호를 분배하는 식의 전통적인 기술을 넘어서 향상을 가져온다. 전통적인 기술은 복조 이전에 개별적으로 처리된 경로들을 재결합한다. 분배 매니폴드 및 위상 시프트 네트워크는 비 효율성을 초래한다. d2d™ 샘플링 기술을 사용하는 것과 같이 본 발명의 실시예들과 관련하여 설명한 바와 같이, 이러한 비효율적인 요소들은 제거될 수 있거나 또는 요소로부터의 비효율적인 효과가 감소될 수 있다. 요소들의 각각의 요소 또는 국지적 클러스터는 그 자신의 빔 조향 및 복조 성능을 소유할 수 있다. 이로 인해 원치 않는 손실들, 선형성 관심사들, 및 제어 신호 경로 설정과 같은 별개의 이득 및 위상 시프팅 기능들과 연관된 제한들이 제거된다. 실시예에 따르면, 개개의 d2pTM 샘플링된 어레이 하향 컨버터 출력들이 RF가 아니라 기저대역(BB)에서 또는 그 근방에서 재결합되는데, 샘플링된 하향 변환의 임의의 적절한 에일리어싱된 IF가 선택될 수 있기는 하다. BB 신호들은 디지털 또는 아날로그일 수 있다.
실시예들의 장점은, 무엇보다도, 종래의 송신 및 수신 안테나 어레이들에서의 부피가 큰 위상 시프트 컴포넌트들이 전체적인 집적 회로로 대체될 수 있어서, 그에 따라 비용 및 크기를 감소시키는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 수신 및 송신 안테나 소자들은 동일한 물리적 구조 또는 기계적으로 공유된 구현일 수 있다.
도 3 및 도 4의 샘플링된 d2pTM 및 d2dTM 안테나 어레이 아키텍처들에서의 아키텍처 및 기술은 제각기 종래의 위상 어레이 응용들에 대해서뿐만 아니라 일반적인 다중 안테나 소자 응용들에도 적합하다. 따라서, 아키텍처는 특정 응용에 대해 동적으로 최적화될 수 있다. 예를 들어, 샘플링된 d2pTM 및 d2dTM 안테나 어레이 아키텍처들은 다이버시티 구현이 속성상 편광, 공간 또는 파장일 수 있는 것과 같은 다중 입력 다중 출력(MIMO) 시스템 응용 또는 다이버시티 프로세싱 응용에 사용될 수 있다. 따라서, 안테나 소자당 동일 변조된 정보, 안테나 소자당 고유한 정보 또는 정보 채널들의 혼합을 처리하는 것이 가능하다. 이 처리는 d2p™ 및 d2d™ 프로세싱 기술을 사용할 때 전반적 채널 용량을 증가시키면서도 저렴한 비용, 작은 크기, 낮은 열 산출 및 융통성 있는 신호 경로 설정 옵션이라는 이점을 가져온다.
샘플링된 d2pTM 및 d2dTM 안테나 어레이 아키텍처들과 연관되는 프로세서들은 컴포넌트들, 증폭기들, 네트워크들 등을 변경하지 않고도 임의의 표준 기반(관련 IEEE 표준, 조직 설정 표준, 및 유사한 장치들 및/또는 기능성에 대한 그 외의 균일하거나 합의된 성능 기준) 또는 맞춤형 파형을 처리하는데 사용될 수 있다. 종래의 처리 기술은 이러한 이점을 공유하지 않는다. 종래의 처리 기술을 사용하는 것은 실용적이지 않다.
몇몇 경우들에서, 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 안테나 아키텍처들은 다중의 안테나 소자(클러스터)가 특정의 샘플링된 d2pTM and d2dTM 어레이 컨버터 모듈, RF 전력 분배기들 또는 결합기들 등의 일부 또는 전부를 공유하도록 변경될 수 있다. 이는 종래 기술 접근법에 비해 효율성, 크기, 비용 및 패키징 이점을 더욱 향상시킨다.
또한, 샘플링된 d2pTM 및 d2dTM 어레이 프로세서들은 단방향 통신, 반이중(half duplex) 통신, 전이중 통신, 또는 다중사용(multiplex) 아키텍처들로 작동될 수 있다.
정의들
본 명세서에서 사용되는 바로는, 인접 채널 전력비(ACPR: Adjacent-Channel Power Ratio)라는 용어는 관심 있는 대역에서 원하는 신호 전력과 비교되는 일부 인접 대역에서의 전력의 비율을 지칭한다. ACPR은 보통은 단위 대역폭당 대역 외 전력과 단위 대역폭당 대역 내 신호 전력의 비율로서 데시벨(dB)로 측정된다. 이 측정은 보통은 주파수 도메인에서 수행된다. 대역 외 전력은 통상적으로 원치 않는 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 안테나 어레이라는 용어는 원하는 방향들로 방사선의 세기를 최대화하기 위해서, 적절한 치수, 특성 및 간격을 가진 안테나 소자들의 조립체를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 정보의 소멸(annihilation of information)이라는 용어는, 정보 엔트로피의, 정보 보유 시스템의 자유도에 더는 접근할 수 없는 비 정보 보유 자유도에의 전달과, 따라서 임프린트(imprint)가 열역학적 엔트로피에서의 상응하는 증가를 통해 환경으로 전달된다 하더라도 실제적인 의미에서는 상실인 것을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 안테나 이득이라는 용어는 일반적으로 주어진 표준에 관하여 쌍극 또는 등방성 안테나와 같은 지향성 안테나의, 데시벨로 일반적으로 표현되는 효율성 또는 대안적으로 전력 송신 이득을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바로는, 증폭이라는 용어는 달리 지시되지 않는 한 전력 증폭을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 애퍼처(aperture) 및 샘플링 애퍼처라는 용어는 신호의 샘플이 획득되거나 또는 발생/생성되는 동안의 시간 간격을 지칭한다. 애퍼처는 시간 간격에 걸쳐 있는 전압, 전류 또는 에너지(즉, 시간 및 펄스들의 함수)를 특징으로 할 수 있다. 애퍼처는 직사각형(수평상의 시간축) 또는 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다. 예를 들어, 애퍼처는 시간 함수와 결합되는 펄스 형상에 대한 상승 시간 및 하강 시간을 가진 전압, 전류 또는 에너지에 대한 피크 값을 가질 수 있다. 애퍼처에 걸친 펄스 형상은 시간 간격 경계를 포함하는 시간 간격에 걸쳐서, 연속, 구간별 연속(piecewise continuous), 또는 이러한 두 가지 유형의 함수의 복합물일 수 있다. 본 명세서에서의 목적을 위해, 애퍼처 시간들 및 펄스 피처들은 본 발명의 다양한 특징을 가능하게 하기 위해 가변량들일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바로는, 자기 상관이란 용어는 신호를 그 자체와 비교하는 방법을 말한다. 예를 들어, 시간-자기 상관(Time-Auto Correlation)은 신호의 시간 시프팅된 버전을 그 자신과 비교한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 대역폭이라는 용어는 주파수 스팬(span)을 지칭하는데, 이 범위에 걸쳐서 실질적 신호 부분이 일부 원하는 성능 메트릭에 따라 제한된다. 종종 정의를 용이하게 하기 위해 3dB 메트릭이 상위 및 하위 대역(스팬) 에지에 대해 할당된다. 그러나, 때로는 달라지는 주파수 스팬이 할당된다. 스팬은 맥락에 따라서 대역 또는 대역폭이라고도 지칭된다.
본 명세서에서 사용되는 바로는, 블렌드 제어 기능(blended control function)이라는 용어는 H(x), 입력 정보 엔트로피, 파형 표준, 모든 중요한 하드웨어 변수들 및 작동 파라미터를 차지하는 최적화 알고리즘에 따라 장치에 배분되는 동적이고 구성 가능한 제어들의 집합을 지칭한다. 최적화는 열역학적 효율성과 파형 품질 사이의 절충을 제공한다. BLENDED CONTROL BY PARKERVISION™은 플로리다 주 잭슨빌에 소재한 ParkerVision, Inc.의 등록 상표이다.
본 명세서에서 사용되는 빈(bin)이라는 용어는 어떤 범위 또는 도메인 내에서의 값들의 부분 집합 또는 값 스팬을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 비트라는 용어는 2의 기수를 가진 수들을 사용하여 계산되는 정보 측정 단위를 지칭한다.
본 명세서에서 볼츠만 상수란
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를 말한다.
본원에서 사용되는 바로는, 약어 C는 전하량인 쿨롱(coulomb)의 약자이다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용량이라는 용어는 특정 품질 메트릭을 유지하면서, 통신 채널을 통한 정보 전송에 대하여 가능한 최대 레이트를 지칭한다. 용량은 맥락에 의존하여 C 또는 가능하게는 밑첨자를 가진 C로 (약어로) 지정될 수 있다. 이것은 전하량인 쿨롱과 혼동해서는 안 된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 반송파 신호라는 용어는 이것이 정보를 운반하기 위해 주파수, 진폭, 또는 위상에서 변조될 수 있는 신호를 지칭한다. 예를 들어, AM 라디오 송신기는 반송파 신호의 진폭을 변조한다. RF 반송파 신호는 변조를 적용하기 전에 어떤 공칭 주파수와 진폭의 관점에서 명확하게 지정될 수 있는 기본 무선 주파수를 가진 반송파이다.
본 명세서에서 사용되는 바로는, 캐스케이딩(cascading)이라는 용어는 양 또는 다중 양을 순차적으로 전송하는 것을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 캐스케이딩이라는 용어는 포텐셜 에너지를 증가시키기 위해 전원 연결 구성을 이용하는 것을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 전하는 전자 또는 양성자와 연관되는 쿨롱의 기본 단위,
Figure pct00002
, 또는 이의 정수 배수를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 클러스터라는 용어는 송신 또는 수신 RF 신호 처리 목적을 위한 유닛으로서 접근되는 고정된 수의 안테나 소자를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바로는, 용어 복소수 페이저(complex phasor)는, 복소수 평면 원점에 벡터 원점을 가진 복소수 신호 벡터를 지칭하는데, 이것은 동적 함수일 수 있는 복소수 평면에서의 위상각을 갖는다. 동적 페이저 함수의 예는 복소수 평면 내의 시간 함수로서 복소수 신호 벡터를 회전시키는 것이다. 예는 도 6의 요소(608)로서 도시되어 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 코드는 집합적으로 정보 엔트로피를 소유 할 수 있는 심볼들의 조합을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 통신이란 공간과 시간을 통한 정보의 전송을 의미한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 통신 채널은 속성상 물질적이든 공간적이든 간에 신호를 전송하는 임의의 경로를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 통신 싱크라는 용어는 통신 신호 또는 통신 신호를 활용하는 장치에 대한 목표 부하를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 복소수 평면이라는 용어는 복소수가 그 상에 표현되는 2개의 수직축을 가진 평면을 지칭한다. 수평축은 실수 성분(본 개시 내용에 적용 가능한 경우 동상(I) 성분이라고도 부름)을 나타내고, 수직축은 허수 성분(본 개시에 적용 가능한 경우 직교 위상(Q) 성분이라고도 부름)을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 복소수 신호 포락선이라는 용어는 다음과 같이, RF 응용에 적합한 신호의 수학적 기술을 지칭한다.
Figure pct00003
Figure pct00004
본 명세서에서 사용하는 바로는, 복합 빔, 안테나 빔 폭, 및 빔 폭이라는 용어들은 안테나의 세기가 그 최대값의 절반(또는 어떤 다른 특정량)인 지점들 간의 각도를 지칭한다. 복합 빔은 수평면 및/또는 수직면에서 측정될 수 있다. 복합 빔 또는 빔 폭은 각각의 안테나 소자에서의 RF 반송파의 이득 및 위상 및/또는 안테나 어레이의 물리적 구성에 따라 가변량이 될 수 있다. 복합 빔 또는 빔 폭은 예를 들어, 0도 방위각 및 0도 고도와 같은 어떤 기준 방향에 관하여 한 방향으로 조향되거나 그 방향을 포인팅할 수 있다. 포인팅 또는 조향은 둘 이상의 안테나 소자가 제어될 때는 언제든지 각각의 안테나 소자에서의 RF 반송파의 이득 및 위상에 따라 동적이며 가변적일 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 복합화한다(compositing)라는 용어는 하나 이상의 구성 신호 또는 하나 이상의 구성 신호의 부분들의 도메인들로의 매핑과 이들의 하위 함수(subordinate functions)들의 동적 공분산 또는 교차 상관에 따른 이들 하위 함수들 및 인수를 지칭한다. 블렌드 제어들은 각각의 구성 신호에의 정보 분배를 가중화한다. 블렌드 제어들의 복합 통계는 H(x)의 소스 엔트로피를 가진 정보원, 장치에 대해 이용 가능한 자유도의 수, 각각의 자유도의 효율성, 및 특정 신호 레이트를 각각의 자유도에 분배하는 대응 포텐셜에 의해 결정된다.
본 명세서에서 사용되는 성상도라는 용어는
Figure pct00005
및
Figure pct00006
로부터 결정된 값들을 가지며
Figure pct00007
대
Figure pct00008
로 또는 그 반대로 그래픽으로 그려지는 복소수 평면에서의 신호 좌표들의 집합이다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 상관이라는 용어는 2개 이상의 변수의 유사도가 비교될 수 있는 측도(measure)를 지칭한다. 1의 측도는 이것들이 동등하다는 것을 의미하고, 0의 측도는 변수들이 완전히 다른 것을 의미한다. -1의 측도는 변수들이 반대임을 의미한다. 0 이외의 (-1)과 (+1) 사이의 값들도 상대적 유사도 메트릭을 제공한다.
본 명세서에서, 복소수 상관이란 용어는 비교되는 변수들이 복소수로 표현되는 상관을 지칭한다. 결과적 메트릭은 복소수 결과를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 공분산(covariance)이란 용어는, 그 연산에 대해 인수들의 확률 변수들이 상관을 수행하기 전에 추출되는 자신들의 기대값들을 갖는 상관 연산을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 누적 분포 함수(CDF 또는 cdf: cumulative distribution function)라는 용어는 주어진 확률 분포를 가진 실수 값 확률 변수 X가 x 이하의 값에서 발견될 확률을 기술하는 확률 통계 이론에서의 함수를 지칭한다. 누적 분포 함수들은 또한 다변량 확률 변수들의 분포를 지정하는 데 사용된다. CDF는 관련 확률 밀도(pdf) 도메인에 걸친 적분 또는 누적을 통해 얻을 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 데이터 스트림은 통신 채널을 통한 데이터의 연속적인 흐름을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 디코딩이라는 용어는 인코딩된 신호로부터 정보를 추출하는 처리를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 디코딩 시간이라는 용어는 디코딩을 달성하기 위한 시간 구간을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 자유도라는 용어는 에너지 및/또는 정보가 개별적으로 또는 공동으로 그것 내에 부여되고 추출될 수 있는 어떤 공간의 차원, 차원들, 또는 차원(들)의 부분집합을 지칭한다. 이러한 공간은 다차원적일 수 있으며 또한 다중 자유도를 지원할 수 있다. 단일 차원은 또한 다중 자유도를 지원할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 위상 공간에 대한 상태 밀도라는 용어는 고유한 시간 및/또는 확률, 및/또는 확률 밀도가 할당될 수 있는 어떤 수학적, 기하학적 공간의 관련 좌표들의 집합을 지칭한다. 확률 밀도들은 스칼라들, 벡터들 및 텐서들에 의해 추가로 표현될 수 있는 의미 있는 물리량들을 통계적으로 특성화 할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 요망 자유도라는 용어는 정보에 의해 효율적으로 인코딩되는 자유도를 지칭한다. 이러한 자유도들은 정보 보존적이고 에너지적으로 보존적이다. 이들은 또한 자유도를 지닌 정보로서 알려져 있다. 이러한 자유도들은 응용 프로그램, 알고리즘, 또는 펑션을 통해 시스템의 인과적 응답에 영향을 미치도록 의도적으로 제어되거나 조작될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 약어 DCPS는 디지털 제어된 전력 또는 에너지원을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 차원이라는 용어는 수학적 공간의 메트릭을 지칭한다. 단일 공간은 1차원 이상의 차원을 가질 수 있다. 종종, 차원들은 직교한다. 보통의 공간은 길이, 너비 및 깊이의 3 차원을 가진다. 그러나, 차원들은 임의의 양 또는 조합으로, 시간 메트릭, 주파수 메트릭, 위상 메트릭, 공간 메트릭 및 추상 메트릭을 마찬가지로 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, d2p™(direct to power)라는 용어는 전력 직접 변조기 장치를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, d2d™ AP(direct to data array processor)라는 용어는 복수의 안테나 소자의 빔을 조향할 목적으로 또는 직접 RF 하향 변환 또는 직접 RF 상향 변환의 목적으로 수신된 또는 송신된 변조된 반송파의 이득 및 위상을 제어하기에 적합한 d2dTM 기반 프로세서를 지칭한다. 기저대역 인터페이스는 정보가 수신되거나 송신되기 위한 I 및 Q 포맷에 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, d2p™ AP(direct to power array processor)라는 용어는 복수의 안테나 소자의 빔을 조향할 목적으로 또는 직접 RF 상향 변환의 목적으로 송신되고 변조된 반송파의 이득 및 위상을 제어하기 위해 사용되는 d2pTM 기반 프로세서를 지칭한다. 상향 변환된 데이터는 기저대역 송신 인터페이스에서의 I 및 Q 포맷으로 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 분배 매니폴드(distribution manifold)라는 용어는 수신 신호 처리 또는 송신 신호 처리의 목적으로 수신된 및/또는 송신된 변조된 RF 반송파 신호들을 분배하는데 사용되는 구조 또는 구조들을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바로는, 용어 도메인은 수학적 또는 논리적 연산들 또는 계산들과 관련된 값들의 범위 또는 값들의 함수들을 지칭한다. 도메인들은 다중 차원 및 따라서 한계 초기하 양들에 적용할 수 있고, 이들은 실수 및 허수, 또는 논리 함수 및 수학 함수의 임의의 집합과 이들의 인수를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 하향 변환이라는 용어는 변조된 RF 반송파로부터 RF 반송파를 제거하는 처리를 지칭한다. 이 처리는 하향 변환된 출력에서의 직접 하향 변환된 ZIF(zero intermediate frequency) 또는 응용에 좌우되는 어떤 다른 적합한 더 낮은 중간 주파수를 포함할 수 있다. RF 반송파상으로 변조되는 정보는 하향 변환 처리에서 보존되고 후속 처리에 적합한 포맷으로 하향 컨버터 장치에 의해 운반된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 하향-컨버터 및 하향 컨버터라는 용어는 그 출력 주파수가 그 입력 주파수보다 더 낮은 컨버터를 지칭한다. 이것은 그 출력 주파수가 입력 주파수보다 더 높은 상향 컨버터와 대조된다. 하향 변환은 제로 주파수 반송파 출력이라는 결과를 낳으므로, ZIF라고 지칭한다. 직접 변환 신호는 ZIF 또는 디지털 신호 처리를 사용하여 추가로 분해될 수 있는 어떤 낮은 상대적 오프셋 주파수일 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 듀티 사이클이라는 용어는 맥락에 의존해 백분율 또는 십진수로 표현되는, 펄스 반복 주기에 대한 펄스 지속 기간의 비율을 지칭한다. 예를 들어, 펄스 시간의 유효 애퍼처 지속 시간을 주기적 펄스 시퀀스에 대한 연속 펄스들 간의 시간으로 나눈 값.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 인코딩이라는 용어는 정보를 파형상에 임프린팅하여 정보 보유 시간 함수를 생성하는 처리를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 인코딩 시간이라는 용어는 인코딩을 달성하기 위한 시간 간격을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 효율성, 출력 효율성, 및 전력 효율성이라는 용어는 총 전력 또는 에너지 입력에 대한 장치 또는 시스템의 유용한 전력 또는 에너지 출력의 비율을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 에너지란 일을 수행하는 능력을 의미하는데, 여기서 일은 공간 및 시간을 통해 대상(실체의 또는 가상의 것)을 움직이는 데 필요한 에너지 양으로 정의된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 에너지 함수라는 용어는 함수 인수들에 기초하여, 일을 수행하기 위한 능력을 계산하기 위해 그 인수들에 걸쳐서 평가될 수 있는 임의의 함수를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바로는, 에너지 파티션이라는 용어는 일을 달성할 능력을 가진, 구별 가능한 그레이디언트 필드(gradient field)의 함수를 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바로는, 에너지원 또는 에너지원들이라는 용어는 하나 이상의 액세스 노드로부터 하나 이상의 장치에게 에너지를 공급하는 디바이스를 지칭한다. 하나 이상의 에너지원이 단일 장치에게 공급할 수 있다. 하나 이상의 에너지원이 둘 이상의 장치에 공급할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 엔트로피는 시스템이 각각의 상태의 확률 가중치에 따라 발견될 수 있는 가능한 상태들의 수의 로그에 비례하는 불확실도 메트릭을 지칭한다. 예를 들어, 정보 엔트로피는 소스로부터의 모든 가능한 심볼들과 이들의 제각기 각각의 확률에 기반한 정보 소스의 불확실성이다. 다른 예로서, 물리적 엔트로피는 다수의 자유도를 갖는 물리적 시스템에 대한 상태의 불확실성이다. 각각의 자유도는 일부 에너지 여기 확률을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 에르고딕(ergodic)이라는 용어는 처리 변수들의 시간 샘플들로부터 도출되는 통계가 처리로부터 선택되는 독립 앙상블들의 통계에 대응하는 확률적 처리를 지칭한다. 에르고딕 앙상블에 대해, 앙상블에 걸쳐 있는 확률 변수들의 함수의 평균은, 측도 제로 표현의 부분 집합을 제외하고, 앙상블의 특정 구성원 함수의 모든 가능한 시간 이동들에 걸친 평균에 대한 확률 1과 동등하다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 에테르라는 용어는 전자기 송신 매체를 의미하며, 다른 함의가 없는 한 대개는 이상적인 자유 공간을 의미한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 에러 벡터 크기(EVM)는 벡터 공간에서 기술되는 샘플링된 신호를 지칭한다. 적절한 신호에 대해 예상되는 rms(root mean squared) 전력에 대한 샘플 시간에서의 신호의 원치 않는 분산(또는 근사된 분산)에서의 전력의 비율이다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 Flutter™는 하나 이상의 에너지 파티션 및 임의 수의 신호 파라미터들의 요동을 지칭한다. 에너지원 외부의 성분들을 대화형으로 조작하는 것을 포함한다. FLUTTER™는 플로리다, 잭슨빌에 있는 ParkerVision,Inc.의 등록 상표이다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 기호
Figure pct00009
또는
Figure pct00010
는 괄호 { }에서 양 또는 표현(인수로도 알려짐)의 "함수"를 나타내기 위해 사용된다. 함수는 수학적 및/또는 논리적 연산의 조합일 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 전이중(FDX) 및 전이중 통신이라는 용어는 통신 채널에 대해 양쪽 방향으로 동시에 발생하는 양방향 통신을 지칭한다. 이것은 한 번에 한 방향으로만 통신이 가능한 반이중 방식과 대조된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 기본, 기본 주파수, 기본 성분, 및 제1 고조파라는 용어는 주기적인 복소수 신호, 파, 또는 진동에 대해 최저 주파수를 갖는 정현파 성분을 지칭한다. 두 번째 고조파가 기본 주파수의 두 배, 세 번째 고조파가 기본 주파수의 세 배가 되는 식으로 모든 정수배를 고조파라고 부른다. 기본 주파수의 모든 짝수 배를 짝수 고조파라고 부르며, 홀수 배를 홀수 고조파라고 부른다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 발생이라는 용어는 다음 중 하나 이상을 지칭할 수 있다: (1) 에너지, 신호, 전압, 전류, 결과, 명령어들의 세트 등과 같은 무언가를 산출하는 처리. 발생은 절차를 위한 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다; (2) 모든 형태의 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환하는 처리; (3) 또 다른 형태의 에너지를 전기 에너지로 변환하는 처리; (4) 신호 및/또는 파형에 대한 위상 및/또는 이득을 산출하는 처리; (5) 요망 주파수의 교류 또는 전압을 산출하는 처리; 및 (6) 특정 애퍼처 및 펄스 특성의 펄스를 산출하기 위한 처리 또는 절차.
본 명세서에서 반이중(HDX) 및 반이중 통신이라는 용어는 통신 채널에 대해 한 번에 한 방향으로만 통신이 발생할 수 있는 양방향 통신을 의미한다. 이것은 통신이 양방향으로 동시에 발생할 수 있는 전이중 방식과 대조된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 초 기하 매니폴드(hyper geometric manifold)라는 용어는 4차원 이상의 공간에 기술되는 수학적 표면을 지칭한다. 각각의 차원은 또한 복소수 양들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 I는 복소수 신호 표현의 동상 성분(in phase component) 또는 실수 성분에 대한 심볼을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 정보 엔트로피(보통은 기호 표기 H(x)가 주어짐)는 소스 알파벳의 엔트로피 또는 소스 알파벳으로부터의 심볼들의 발생과 연관되는 불확실성을 지칭한다. 메트릭 H(x)는 맥락에 좌우되어 비트 단위 또는 심지어 비트/초 단위를 가질 수 있지만,
Figure pct00011
가 이산 확률 변수인 경우에
Figure pct00012
에 의해 정의된다.
Figure pct00013
가 연속 확률 변수라면:
Figure pct00014
이다.
혼합된 확률 밀도들, 혼합된 확률 변수들에 의해, 이산 및 연속 엔트로피 함수들 모두는 측도 1의 정규화된 확률 공간으로 적용할 수 있다. b = 2 일 때는 언제든지, 정보가 비트로 측정된다. b = e이면, 정보는 나트(nat)로 표시된다. H(x)는 종종 정보 소스를 정량화하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 시간 정보 보유 함수라는 용어는 정보로 인코딩되었고 따라서 신호가 되는 임의의 파형을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 정보 보유 함수라는 용어는 인덱싱될 수 있는 임의의 정보 샘플들의 집합을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 순간 효율성이라는 용어는 순간 출력 전력을 장치의 순간 입력 전력으로 나눈 비율로부터 얻어지는 시변 효율성을 말하며, 입력과 출력 간의 통계적 상관 관계들을 설명한다. 출력 대 입력 전력들의 비율을 평균화될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 국부 발진기(LO)는 국부 발진기 신호, 국부 발진기 디바이스, 국부 발진기 파형, 또는 국부 발진기 소스를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 저 잡음 증폭기(LNA)라는 용어는 증폭될 원하는 신호에 특히 소량의 잡음만을 부여하는 증폭기를 지칭한다. LNA는, 예를 들어, 위성 접시에 의해 반사되는 약한 위성 신호를 증폭하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 거시 자유도라는 용어는 자신의 분리 가능한 확률 밀도들이 함수
Figure pct00015
로부터 도출가능한 고유한 물리적 제어들에 의해 조작될 수 있는 애플리케이션 위상 공간의 고유한 부분들을 지칭한다. 이 함수는 시스템에 대해 원하는 자유도와 원치 않는 자유도를 고려에 넣거나 설명한다. 이러한 자유도(원하지 않는 것 및 원하는 것)는 시스템 변수들의 함수일 수 있으며, 선험적 정보를 특징으로 할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 미시 자유도라는 용어는 자유도 내에서 바람직하지 않은 모드들로 인해 자발적으로 여기되는 것을 지칭한다. 이들은, 예를 들어 원치 않는 줄 가열, 마이크로포닉(microphonics), 양성자 방사 및 다양한 상관된 및 비상관된 신호 열화들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 혼합된 파티션은 임의의 조합으로 실수 또는 허수 표현을 가진 스칼라 또는 벡터 텐서들을 포함하는 파티션을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 모듈이라는 용어는 하드웨어(전자 회로, 전자 회로의 부분, 전자 부품, 및 전자 회로 요소 및/또는 그 일부분을 포함하는 전자 부품의 조합), 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 실행중인 소프트웨어의 조합 중 어느 것이나 되는 처리 관련 엔티티를 지칭한다. 예를 들어, 모듈은 프로세서상에서 실행되는 프로세스, 프로세서, 오브젝트, 실행 파일, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것들에만 국한되지는 않는다. 하나 이상의 모듈은 실행의 프로세스 및/또는 스레드 내에 상주할 수 있으며, 모듈은 하나의 칩 또는 프로세서상에 국지화될 수 있고 및/또는 둘 이상의 칩 또는 프로세서 중에 분산될 수 있다. "모듈"이라는 용어는, 예를 들어 소프트웨어 코드, 기계어 또는 어셈블리어, 알고리즘을 저장할 수 있는 전자 매체, 또는 알고리즘, 또는 프로그램 코드 또는 다른 저장된 명령어들을 실행하도록 구성되는 처리 유닛을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 최소 평균 제곱 오차라는 용어는
Figure pct00016
인 양을 최소화하는 것을 지칭하는데, 여기서
Figure pct00017
는
Figure pct00018
의 추정치이고, 확률 변수
Figure pct00019
는 보통 측정치로부터 관측 가능하거나 또는 관찰 가능한 측정치에 의해 도출될 수 있거나, 또는 하나 이상의 통계치 가정에 의해 함의될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 다중 입력 다중 출력(MIMO)이라는 용어는 다중 안테나 다이버시티를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 다중 입력 단일 출력(MISO)이라는 용어는 입력 신호들의 합성물로부터 출력 신호를 생성하거나 발성하는 연산자(operator)를 지칭한다. 연산 또는 처리/절차는 입력들의 비선형 및 선형 함수들의 몇몇 조합일 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 변조된(modulated)이라는 용어는 다음 중 하나 이상을 지칭한다: (1) 또 다른 파동 또는 신호에 존재하는 특성에 비례하여 파동 또는 신호의 특성을 변경하는 것. 예를 들어, 그 위상(즉, 위상 변조(PM)), 주파수(즉, 주파수 변조(FM)), 진폭(즉, 진폭 변조(AM)) 또는 3가지 변조 유형의 몇몇 조합에 대해 정보에 의해 RF 반송파를 인코딩하는 것; 및 (2) 예를 들어 AM, FM, 또는 PM에서 발생하는 것처럼, 정보 보유 신호에 의해 반송파의 특성을 변경하는 것.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 나트는 자연 대수 기수를 가진 수치들을 사용하여 계산되는 정보 측정 단위를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 노드라는 용어는 절차, 알고리즘, 개략도, 블록도 또는 다른 계층적 오브젝트와 관련되는, 분석, 계산, 측정, 참조, 입력 또는 출력의 지점을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 약어 PAER은 피크 대 평균 에너지 비율, 원하는 경우 dB로 측정될 수 있는 파라미터를 지칭한다. PAER은 에너지 함수의 상대적으로 극단적인 통계치와 그 평균의 비율로 정의할 수도 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 약어 PAPR은 피크 대 평균 전력 비율을 나타내며, 이것은 원한다면 dB로 측정될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 파티션이란 용어는 점, 선, 영역 및 볼륨을 둘러싸는 위상 공간 내의 경계를 지칭한다. 파티션은 물리적 또는 추상적 기술을 가질 수 있으며 물리적 또는 추상적인 양들과 관련된다. 파티션은 하나 이상의 다른 파티션과 겹칠 수 있다. 파티션은 경계 제약 조건과 함께 스칼라, 벡터, 텐서, 실수 또는 허수를 이용하여 기술될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 확률 분포 및 확률 분포 함수(PDF)라는 용어는 확률 공간으로부터의 값을 확률 변수를 특징으로 하는 또 다른 공간과 관련시키는 수학적 함수를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 확률 밀도(pdf)라는 용어는 확률 변수 또는 공동 확률 변수가 자신의 인수 값에 상대적으로 소유하는 확률을 지칭한다. 확률 공간의 누적 값이 CDF의 측도를 소유하도록 PDF를 정규화할 수 있다.
본 명세서에서 위상 공간이란 용어는 추상적인 수학적 차원뿐만 아니라 실제 물리적 차원으로 구성될 수 있고, 및 확률 이론 및 기하의 언어로 기술될 수 있는 개념적 공간을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 전력 함수라는 용어는 단위 시간당 에너지 함수 또는 시간에 대한 에너지 함수의 편미분 함수를 지칭한다. 함수가 평균화되면, 평균 전력이 된다. 함수가 평균화되지 않으면, 이것은 순간 전력이라고 할 수 있다. 전력 함수는 단위 시간당 에너지 유닛들을 가지며, 따라서 전력 함수의 각각의 좌표는 연관된 시간에 발생하는 연관된 에너지를 갖는다. 전력 함수는 그 시간 분포된 리소스(즉, 에너지)의 유닛들을 변경하지 않는다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 전력원이라는 용어는 전력 함수에 의해 기술되는 에너지원을 지칭한다. 이것은 장치 또는 부하에 전달 가능한 단일 전압 및/또는 전류 또는 다중 전압 및/또는 전류를 소유할 수 있다. 전력원은 전원이라고도 할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 의사-위상 공간이라는 용어는 위상 공간의 대체 표현(alternate representation) 또는 근사를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 "Q"는 복소수 신호 표현의 직교 위상 또는 허수 성분의 심볼을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, RF(radio frequency), RF 주파수, 및 RF 범위라는 용어는 다음 중 하나 이상을 지칭한다: (1) 전자기 스펙트럼 내에서의 통신을 위해 활용되는 주파수 또는 주파수들의 구간; (2) RF 주파수들의 특정 구간, 예를 들어 무선 스펙트럼에서의 그런 구간과 같은 것; (3) 반송파 또는 HF(high frequency), VHF(very high frequency), UHF(ultra-high frequency), SHF(super-high frequency)와 같은 특정 RF; (4) 무선 전파의 주파수에 해당하는 약 3kHz 내지 300GHz 범위의 진동 속도, 및 무선 신호들을 운반하는 교류 전류들. RF는, 기계식 RF 시스템이 있기는 하지만, 보통은 기계적 진동보다는 전기적 진동을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, RF 전력 분배기라는 용어는 RF 반송파 신호의 처리 기능/회로에의 후속 분배를 위해 둘 이상의 분기가 되도록 RF 신호 경로를 분할하는 장치 또는 회로를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 "무작위 처리(random process)"는 통계적으로 독립적인 확률 변수들의 계수될 수 없는, 무한한, 시간 정렬된 연속체를 지칭한다. 무작위 처리는 또한 통계적으로 독립적인 확률 변수들의 최대로 조밀한 시간 정렬된 연속체로서 근사될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 확률 변수(random variable)는 비 결정론적이지만 통계적으로 특성화될 수 있는 가변량을 지칭한다. 확률 변수들은 실수 또는 복소수 양들일 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 렌더링된 신호라는 용어는 맥락에 의존하여 중간 결과 또는 최종 결과로서 발생되는 신호를 지칭한다. 예를 들어, 요망 최종 RF 변조된 출력은 렌더링된 신호라고 지칭할 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 샘플은 정보 보유 시간 함수의 특성 또는 파라미터의 표현을 지칭한다. 특성 또는 파라미터는 물리적 또는 추상적 양이 될 수 있다. 하나 이상의 샘플들이 IBFT(Information Bearing Function of Time)의 표현을 렌더링하는 데에 사용될 수 있다. 이 표현은 정보 보유 시간 함수의 선험적(priori) 정보에 기초한 전자 데이터 세트의 재구축 또는 렌더링일 수 있다. 샘플에는 샘플 값들, 스칼라들, 벡터들, 텐서들 또는 기타 수학적 양이 할당될 수 있다. 샘플 값들은 정렬, 시퀀스, 또는 정렬 참조 목적을 유지하기 위해 연관된 인덱스들을 가질 수 있다. 정렬화 또는 시퀀스 제어의 한 형태는 시간 정렬이다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 샘플 함수는 측정되거나 분석될 인수들을 포함하는 함수들의 집합을 지칭한다. 예를 들어, 파형 또는 신호의 다중 세그먼트가 취득("샘플링")될 수 있으며, 평균, 전력, 또는 몇몇 다른 파형과의 상관 관계는 샘플 함수들로부터 추정될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 스칼라 파티션이라는 용어는 스칼라 값들을 포함하는 임의의 파티션을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 신호라는 용어는 에너지를 품은 정보를 보유한 시간 함수를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 신호 효율성이라는 용어는 요망 출력 평균 신호 전력을, 평균을 취한 시스템에의 총 입력 전력으로 나눈 것만을 기술하는 시스템의 열역학적 효율성을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 신호 앙상블이라는 용어는 한 세트의 신호들 또는 한 세트의 신호 샘플들 또는 한 세트의 신호 샘플링 함수들을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 단일 포락선(single envelope)이라는 용어는
Figure pct00020
로부터 취득되는 양을 지칭하는데, 여기서
Figure pct00021
는 복소수 신호의 동상 성분이고,
Figure pct00022
는 복소수 신호의 직교 위상 성분이다.
Figure pct00023
및
Figure pct00024
는 시간의 함수들일 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 신호 위상이라는 용어는 복소수 신호의 각도 또는
Figure pct00025
의 위상 부분을 지칭하는데, 여기서
Figure pct00026
는,
Figure pct00027
로부터 취득될 수 있고, sign 함수는 모듈로
Figure pct00028
의 반복을 기술하기 위해
Figure pct00029
의 부호들로부터 결정된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 단방향, 단방향 통신, 및 일방향 통신이라는 용어는 데이터, 음성, 또는 그와 같은 것이 통신 채널에 대해서 하나의 방향으로만 송신되는 통신을 지칭한다. 예를 들어, 하나 이상의 로케이션은 수신을 하지만 송신할 수는 없다. 다른 예들로는 브로드캐스팅 및 단방향 인터콤 시스템에 의해 활용되는 것이 있다.
명세서에서 스펙트럼 분포라는 용어는 통계적 특징을 가진 에너지, 전력, 진폭, 위상 또는 다른 관련 메트릭 대 주파수를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 통계적 파티션은 통계적으로 특징을 갖는 수학적 값들 또는 구조들, 즉 스칼라들, 벡터들, 텐서들, 등등에 의한 임의의 파티션을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 조향(steering)이라는 용어는 안테나 빔을 포인팅하거나 지향시켜서 빔 폭이 원하는 방향에, 예컨대 특정 방위각 및 고도에 주로 집중되도록 하는 처리를 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 저조파(subharmonic), 저조파(sub-harmonic) 및 저조파(sub harmonic)라는 용어는 제1 고조파의 정수 약수(integral submultiple)를 지칭한다. 예를 들어, 9 MHz 고조파의 세 번째 저조파는 3 MHz이다. 이 개시의 목적을 위해, 제1 저조파는 제1 고조파와 동등하며, 달리 명시하지 않는 한, 기본파와 동일하다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 스위칭 또는 스위칭된이라는 용어는 맥락에 의존하여 하나 이상의 값 및/또는 처리 경로에서의 이산 변화를 지칭한다. 기능들의 변경은 기능들 간의 스위칭에 의해 달성될 수도 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 심볼은 신호의 세그먼트를 말하며, 보통은 비트 또는 나트 단위로 어떤 최소 정수 정보의 할당과 연관된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 "텐서 파티션"은 텐서들을 포함하는 임의의 파티션을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 열역학적 효율성(보통은 기호
Figure pct00030
로 표현됨)은 열역학 제1 및 제 2 법칙의 적용에 의해 설명된다:
Figure pct00031
여기서,
Figure pct00032
은 통신 싱크, 부하 또는 채널에 대해 의도된 적절한 신호에서의 전력이다.
Figure pct00033
은 그 기능을 수행하는 동안에 통신 장치에 공급되는 전력으로서 측정된다. 마찬가지로,
Figure pct00034
및
Figure pct00035
은 통신 싱크, 부하 또는 채널에 대해 의도되는 장치로부터 나오는 적절한 에너지에 대응하는 한편,
Figure pct00036
은 장치에 공급되는 에너지이다.
Figure pct00037
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 열역학적 엔트로피는 시스템에 대한 모든 자유도들 중의 에너지 분포에 대한 확률 측도를 지칭한다. 시스템에 대한 최대 엔트로피는 정의상 평형 상태에서 일어난다. 열역학적 엔트로피는 종종 기호 S로 표현된다. 평형은
Figure pct00038
일 때 결정된다. "→"는 이 경우 "무엇을 향해 나아가는 것"을 의미한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 열역학적 플럭스는 일시적 및 비평형 열역학의 탐구와 관련된 개념을 지칭한다. 이 이론에서 엔트로피는 소정 시스템 그레이디언트들을 기반으로 무작위 처리들 또는 결정론적 처리들과 관련된 확률들에 따라 진화할 수 있다. 보통은 완화 시간이라고 불리는 오랜 기간이 지나면, 엔트로피 플럭스가 소산되고 최종 시스템 엔트로피는 고전 열역학 또는 신 고전 통계 물리의 대략적인 평형 엔트로피가 된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 열역학이라는 용어는 에너지와 물질의 상호 작용을 설명하는 물리 과학을 지칭한다. 이것은 일반적인 방식으로 에너지의 변형과 전송을 설명하는 4가지 기본 법칙을 기반으로 한 지식 체계를 포괄한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 요망되지 않은 자유도는 에너지 손실 또는 에너지의 비 보존 및/또는 정보 손실과 정보의 비 보존과 같은 시스템 비효율성을 야기하는 자유도들의 부분집합을 지칭한다. 여기서의 손실은 원래 목표로 한 목적에 쓸 수 없다는 것을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 단위 원(unit circle)이라는 용어는 1의 반경과 복소수 신호 평면 원점에 자리잡은 중심을 가진 원상에 놓여 있는 복소수 신호 평면에서의 점들의 궤적을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 상향-컨버터, 상향 컨버터, 및 상향컨버터라는 용어는 그 출력 주파수가 그 입력 주파수보다 높은 컨버터를 지칭한다. 이것은 그 출력 주파수가 그 입력보다 낮은 하향 컨버터와 대조된다. 직접 상향 컨버터는 기저대역에서의 신호를, RF 기본 주파수를 가진 주파수가 되도록 그 출력 스펙트럼들의 주파수 채널들 중 적어도 하나로서 직접 변환한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 가변 에너지원 및 가변 에너지 공급이라는 용어는 이산적 또는 연속적 또는 복합 방식으로 보조 기능들의 도움을 받거나 받지 않고서 값들을 변화시킬 수 있는 에너지원을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 가변 전력원 및 가변 전원이라는 용어는 이산적 또는 연속적 또는 복합 방식으로 보조 기능들의 도움을 받거나 받지 않고서 값들을 변화시킬 수 있는 전력원을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 벡터 파티션이라는 용어는 벡터 값들을 포함하는 임의의 파티션을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 "벡터 합성 엔진(VSE: vector synthesis engine)"은 d2p™ 및 d2p™ AP 복소수 상향 컨버터의 변조 처리를 구현하기 위한 제어들을 발생하는 프로세서를 지칭한다. VSE는 또한 다중 안테나 소자 송신기의 분기들을 위한 이득 및 위상 제어를 발생할 수 있다. VSE는 추가적으로 또는 대안적으로 d2d™ 상향 변환 아키텍처와 함께 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 파형이라는 용어는 시간 함수의 특정 인스턴스화를 지칭한다. 파형을 정보로 인코딩할 필요는 없다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 파형 효율성이라는 용어는 장치의 평균 파형 출력 전력을 그 평균 파형 입력 전력으로 나눈 값으로부터 계산되는 효율성을 지칭한다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 일(work)이라는 용어는 장치와 그 통신 싱크, 부하 또는 채널뿐만 아니라 그 환경 사이에서 교환되는 에너지를 지칭한다. 에너지는 전하, 분자, 원자, 가상 입자의 움직임에 의해 및 전자기장뿐만 아니라 온도 경사에 의해 교환된다.
본 명세서에서 사용하는 바로는, 용어 "제로 중간 주파수(ZIF)"는 국부 발진기 신호의 주파수가 들어오는 신호의 반송파 주파수와 동일하고 또한 수신된 하향 변환의 결과적 출력이 제로 Hz의 주파수에 중심을 둔 RF 수신기를 지칭한다.
샘플링된 d2p TM 및 d2d TM 안테나 어레이 아키텍처들
도 3은 데이터 스트림(322), 병렬 클록/제어(324), 샘플링된 d2pTM 송신 모듈들(3300-330n), 및 안테나 소자들(3400-340n)을 포함하는 샘플링된 d2pTM 송신 안테나 어레이 아키텍처(300)의 실시예를 도시한다. 도 3이 소정 개수의 샘플링된 d2p™ 요소들, 안테나 소자들, 및 대응하는 데이터 스트림들과 병렬 클록들/제어들을 갖는 것으로 묘사되어 있지만, 본 발명의 실시예들은 임의의 적절한 개수의 샘플링된 d2p™ 요소들, 안테나 소자들, 및 대응하는 데이터 스트림들과 병렬 클록/제어들을 지원한다.
실시예에서, 디지털 입력 데이터 스트림(322)은, 예를 들어, 데이터가 모든 TX 분기에의 병렬 또는 직렬 버스 인스턴스화(3220-322n)상에서 이용 가능한 경우에 d2p™ 상향 컨버터 기능과 같은 컨버터 기능들을 포함하는 샘플링된 d2p 송신(TX) 변조기 모듈들(3300-330n)(이하, d2p™ 모듈들 또는 d2p™ AP™ 모듈들, 또는 TX 모듈들로도 지칭됨)을 분리하기 위해 병렬 클록/제어(324) 및 클록/제어 분배 네트워크(3240-324n)를 통해서 동기적으로 경로 설정된다. 상향 변환 경로에서의 d2p™ 기능은 d2d™ 상향 컨버터 기술에 의해 마찬가지로 대체될 수 있다. 따라서, 본 개시에서 기술되는 d2p™ 상향 컨버터의 임의의 인스턴스화에서 d2d™ 상향 컨버터가 또한 이용될 수 있다는 것이 이해된다. 클록/제어 분배 또는 분배 네트워크(3240-324n)("n"은 임의의 적절한 수임)는 하나 이상의 데이터 제어 기능들/신호들, 데이터 클로킹 파형들, 이득 및 위상 제어, 및 샘플 클록뿐만 아니라, 최대 n 개의 인스턴스화 각각에 대해 다중의 고유한 물리적 인터페이스 연결들 및 도전체들을 포함할 수 있다. 데이터(또는 디지털 정보)(320)는 각각의 TX 모듈(일반적으로 330)에서 고유하게 선택되거나 또는 클록/제어 분배(일반적으로 324)로부터의 하나 이상의 제어를 사용하여 응용에 대해 지정된 대로 공통적으로 액세스될 수 있다. d2p™ 모듈들(330)은, 요망된 출력 변조된 RF 반송파 기본 주파수 및 다양한 관련 클록/제어들(3240-324n) 및 입력 데이터, 또는 디지털 정보(320)에 고조파적으로 또는 저조파적으로 관련되는 샘플 클록에 기초하여 이득 스케일링된 및 위상 스케일링된 RF 반송파 신호들을 산출할 수 있다. d2p™ 모듈들(330)의 출력들은 안테나 소자들(3400-340n)에 분배된다. 개별 분기 출력 신호들상으로 변조되는 정보는 분기마다 동일하거나 고유할 수 있다. 실시예에서, 각각의 d2p™ 기능은 분산 벡터 합성 엔진(VSE)(도 3에 도시되지 않음) 제어 하에서 d2p™ 알고리즘에 따라 지정된 전력으로 복소수 변조된 RF 신호를 효율적으로 렌더링할 수 있다. 출력들은 각각의 분기에서 분산 d2p™ 알고리즘을 사용하여 조향 가능한 수신 안테나 빔을 형성하는 데 사용할 수 있다. 각각의 분기에 대한 반송파 위상은 도 5에 도시된 것과 같은 복소수 위상 컨버터를 사용하여 샘플링 클록의 위상을 제어함으로써 제어될 수 있다.
도 4는, 수신 안테나 소자들(4020-402n)(여기에서 "n"은 임의의 적절한 수), LNA 모듈들(4040-404n)(여기서, "n"은 임의의 적절한 수), d2d™ 에너지 샘플링된 어레이(하향) 컨버터(4060-406n)(여기서 "n"은 임의의 적절한 수), 클록들(4080-408n)(여기서 "n"은 임의의 적절한 수), 제어들(4100-410n)(여기서, "n"은 임의의 적절한 수), 기저대역 출력 인터페이스/신호들(4120-412n), 사후 검출 결합기 모듈(414), 디지털 정보(416), 및 클록(418)을 포함하는 샘플링된 d2d™ 수신 안테나 어레이 아키텍처(400)의 실시예를 도시한 도면이다. 비록 도 4가 다수의 수신 안테나 소자들, LNA 모듈들, d2d™ 에너지 샘플링된 어레이(하향) 컨버터들, 클록들, 제어들, 및 기저대역 출력 인터페이스/신호들을 가진 것으로 묘사되고 있지만, 본 발명의 실시예들은 임의 수의 수신 안테나 소자들, LNA 모듈들, d2d™ 에너지 샘플링된 어레이(하향) 컨버터들, 클록들, 제어들, 및 기저대역 출력 인터페이스/신호들을 지원한다.
실시예에서, 각각의 수신 안테나 소자(4020-402n)(여기서 "n"은 임의의 적절한 수)는 LNA 모듈들(4040-404n)을 통해 증폭될 수 있는 RF 신호를 수신한다. 각각의 수신 분기에서의 LNA로부터의 출력들은 d2d™ 에너지 샘플링된 어레이(하향) 컨버터들(4060-406n)(이하, d2d™ 하향 컨버터들이라고도 부름)에 의해 추가로 처리된다. 하향 컨버터들은 ZIF, 낮은 IF 또는 기타 적합한 IF 응용들을 지원한다. 각각의 d2d™ 하향 컨버터(일반적으로 406)는 디지털 또는 아날로그 포맷일 수 있는 기저대역 출력 인터페이스/신호들(4120-412n)을 갖는다. 복소수 하향 컨버터의 경우, 기저대역 출력들은 I 및 Q이다. 이 정보는 각각의 분기 d2d™ 하향 컨버터(406)의 출력에서 상관될 수 있거나 고유할 수 있다. 도 4가 사후 검출 결합기 모듈(414)을 묘사하고 있지만, 하향 변환된 된 신호의 사후 처리는, 결합 기능과 함께 또는 이것이 없이, 디지털화 및 디지털 신호 처리(DSP), 또는 개별 아날로그 프로세서들을 포함하는 다수의 방식으로 달성될 수 있음을 이해해야 한다.
결합 기능이 사용되는 실시예들에서, 결합기 출력에서의 신호(416)는 통신 링크의 성능을 최대화하기 위해 가장 바람직한 특성으로 산출될 수 있다. 가장 바람직한 특성은 가장 높은 신호 대 잡음 더하기 간섭 비(S/(N + I)), 가장 낮은 오류 확률을 가진 최대 정보 처리량, 및 링크 액세스와 유지 보수에 대한 최고의 신뢰성을 가진 수신 신호 또는 신호들의 표현을 의미할 수 있다.
실시예에서, 아키텍처는 안테나 소자들 또는 다중의 고유하게 처리된 정보 파형들 중에서 분배되는 단일 수신 정보 파형을 지원할 수 있다.
실시예에서, 각각의 분기에서의 이득 가중화 및 위상 시프팅은 도 4에 도시된 예에서 d2d™ 하향 컨버터 모듈 내에서 또는 이것들과 함께 달성될 수 있다. d2d™ 하향 변환 처리는 샘플 클록이라고 지칭되는 저조파(기본 수신 반송파 주파수에 상대적으로 저조파) 파형을 사용할 수 있다. 이 클록의 위상은 컨버터 모듈(4060-406n) 내에서 도 5에 도시된 위상 시프팅 처리에 의해 제어된다. 이득은 모듈들 일반적으로 (4060-406n) 내에서 또는 이것들과 함께 부분적으로 또는 전체적으로 가중화될 수 있거나, 또는 일부 가중화 및 스케일링이 신호들(4060-406n)의 사후 처리에 적용될 수 있어서, 수신기 알고리즘들에서 최대 융통성을 허용할 수 있다. 마찬가지로, 하향 변환된 신호들(4060-406n)의 시간 정렬은 사후 처리에 의해 추가로 제어될 수 있다.
실시예에서, 도 4에 도시된 아키텍처는 수신 안테나 어레이의 빔을 조향하거나 수신 안테나 소자들의 다이버시티 속성들에 액세스하거나, 또는 MIMO 응용들 또는 구성가능하거나 또는 동적으로 제어되는 일부 옵션들의 혼합을 지원하는데 사용될 수 있다.
이득 및 위상 제어
프로세싱 분기(processing branch)당 가능한 디지털 이득 조정들에 대한 적어도 두 가지 방법이 있는데, 여기서 프로세싱 분기는 에너지 샘플링된 d2p™ 어레이 프로세서(본 명세서에서 "d2p™ AP"로도 지칭됨) 및/또는 샘플링된 d2d™ 어레이 프로세서(본 명세서에서"d2dAP"로도 지칭됨)에 대한 송신 또는 수신 정보 신호 경로로서 간주된다.
특정 프로세싱 분기의 이득은 정보 경로 내의 및/또는 샘플 애퍼처 폭에서의 아날로그 투 디지털(A/D) 변환의 디지털 가중화에 의해 조정될 수 있다. 전형적으로, A/D 정보 경로는 I(동상) 및 Q(직교 위상) 신호들을 포함할 것이다. 이러한 신호들의 크기는 최상위 크기 비트로부터의 일부 백 오프로서 최대 값들을 다시 스케일링하거나 평균 전력을 줄이거나 또는 두 가지 기법의 몇몇 조합에 의해 조정될 수 있다.
이득 크기 비트들 중의 일부 수가 상향 또는 하향 변환 샘플링 시간 애퍼처 폭에 할당될 수 있다. 이득은 특정 샘플링 애퍼처 폭에 대해 최대이다. 최적의 변환 애퍼처(특히 최대 이득을 위해 설계됨)로부터 벗어나는 다른 애퍼처 폭에서는 이득이 감소할 수 있다.
각각의 프로세싱 분기에서의 반송파의 위상은 또한 반송파 기준 위상에 대해 모듈로 360°로 조정될 수 있다. 이것은 고조파 또는 저조파 샘플 클록 및 복소수 샘플러를 통해 수행된다. 샘플 클록 주파수는 다음과 같이 반송파 주파수와 관련이 있다:
샘플 클록 주파수 = n·(반송파 주파수),; 여기서 n = 1, 2, 3 ,...
fclk = n·fc, 여기서 n = 1, 2, 3,...
또는
샘플 클록 주파수 = (반송파 주파수)/N; 여기서 N = 1, 2, 3,...
fclk = fc/N; 여기서 N = 1, 2, 3,...
고조파 또는 저조파 클록의 위상- 여기서 고조파 및 저조파는 제각기 값들 n, N 에 의해 결정됨 - 은 I 및 Q 제어의 디지털 가중화에 의해 복소수 평면의 단위 원 주위로 회전된다.
각각의 프로세싱 분기의 상대적인 반송파 위상을 변경하기 위한 적어도 2 가지 구현이 있다: 직접 및 벡터 분해. 직접 방법은 도 5에 예시되어 있다.
도 5는 직접 샘플 클록 위상 시프터의 실시예(500)의 도해이다. 실시예에서, 동상(I) 및 직교(Q) 샘플 클록 파형들이 입력들(508 및 506)에 의해 도시된 바와 같이 2개의 샘플러 또는 승산기(512, 514)(참조 번호 510을 이용하여 함께 지칭됨)에 입력된다. I 및 Q 샘플 클록 파형 입력들(508 및 506)은 제각기 디지털 제산기 회로, 직교 발생 네트워크 또는 다른 적절한 수단을 사용하여 적절한 더 높은 주파수 클록으로부터 발생될 수 있다. 샘플 클록들(508 및 506)은 고조파 또는 저조파 레이트들에서 직교 클록들이다. I_weight(516) 및 Q_weight(518)는 샘플러들 또는 승산기들(제각기 512, 514)에 입력된다. 입력들(506 및 508)은 스케일링되어 승산기가 (520) 및 (522)를 출력하여 적절하게 가중화된 직교 클록들을 생성하도록 한다. 직교 클록 파형들은 또한 시변 직교 벡터들로서 볼 수 있다. 샘플링 모듈들(512, 514)의 출력들(520 및 522)은 제각기 합산 모듈(530)에서 합산된다. 합산기 모듈(530)의 출력은 신호(532)인데, 이것은 응용에 좌우되어 반송파와 관련된 고조파 또는 저조파 주파수에 있는 단일 위상 회전된 샘플 클록 또는 샘플링 파형이다. 합산 모듈(530)은 적어도 하나의 입력 신호를 수신하고 수신된 하나 이상의 입력 신호(들)의 함수인 신호를 산출하는 회로 또는 회로망이다.
도 6은 하나 이상의 실시예에 따라 위상 회전된 샘플 클록을 표현하는 예시적인 복소수 페이저의 도해(600)이다. 실시예에서, 반송파 위상 φ 및 I_weight, Q_weight의 관계는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00039
여기서,
Figure pct00040
는 n = 1, 2, 3,... 및
Figure pct00041
에 대한 고조파 반송파의 위상이고, 또는
Figure pct00042
는 N = 1, 2, 3,... 및
Figure pct00043
에 대한 저조파 반송파의 위상이다.
실시예에서, 함수
Figure pct00044
는 아크탄젠트 함수의 모호함 때문에 출력 복소수 페이저(608)가 어느 사분면에 상주하는지를 결정하기 위해 동상 및 직교 위상 가중들의 극성을 추적하는 함수이다. "직접" 방법은 도 6에 의해 복소수 평면에 도해되는 복소수 페이저를 생성한다.
출력 복소수 페이저(608)는 본 개시의 목적을 위해 복소수 페이저 또는 단순히 페이저라고 부르기도 하는 회전 벡터이다. 단위 원(606)은 복소수 평면의 원점(612)에 중심을 두는 반지름 1인 원 상의 점들의 특정 궤적이다. I-축(602) 및 Q-축(604)은 예시적 목적을 위해 0 도로 설정된 임의의 기준 축들을 도시한다. 원의 반지름이 1보다 작거나 큰 것이 마찬가지로 가능하며 또한 샘플 클록 듀티 사이클/샘플링 애퍼처 폭뿐만 아니라 입력 직교 클록 파형들의 적절한 이득 가중화에 의해 조정될 수 있다. 복소수 페이저(608)는 도 5의 I_weight 및 Q_weight와 샘플러 또는 승산기 함수들로부터 형성되는 실수 및 허수 성분 벡터들로 구성된다.
I_weight, Q_weight 및 sign{Q_weight, I_weight}의 적절한 선택에 의해, 임의의 위상
Figure pct00045
,
Figure pct00046
(610)는 모듈로 360 °로 달성될 수 있다. 위상 회전된 샘플 클록은 이후 어떤 특정 기준에 관하여 회전된 반송파 위상을 소유하는 신호의 상향 변환 및/또는 하향 변환을 위해 사용될 수 있다. 각각의 프로세싱 스레드(또는 아키텍처 분기)는 고유하고 개별적으로 제어되는 상대 위상인
Figure pct00047
또는
Figure pct00048
(610)를 소유할 수 있다.
예시적 d2p ™ AP™ 및 d2d ™ AP 모듈들
도 7 및 도 8은 d2p™ AP 및 d2dTM AP 모듈 신호 입력들, 출력들, 및 샘플 클록들의 관계를 도시한다.
도 7은 d2p™ AP™ 모듈의 실시예의 도해(700)이다. 도 7에서, 출력(730)에서의 이득 및 위상 가중화된 송신 반송파가 적어도 하나의 안테나 소자 또는 소자들의 클러스터에게 복소수 변환되고 상향 변환된 RF 신호를 공급하는 하나의 상향 변환 분기를 위해 형성되어 있다. I_Data(702) 및 Q_Data(704)는 정보 입력들이다. 데이터 클록(714)은 정보를 벡터 합성 엔진(VSE)(720) 내로 클로킹하는 데 사용되는 데이터 클록이다. VSE(720)는 어레이 소자 또는 요소들의 클러스터에 대한 적절한 벡터 회전 및 이득 요건을 계산하고, 배신된 정보/제어 정보(722)를 가진 벡터 제어를, MISO 회로망을 또한 포함할 수 있는 d2p™ 상향 컨버터 회로망(724)에 배신시킨다. d2p™ 상향 컨버터 회로망(724)은 변환 클록 신호(728) 및 배신 정보/제어 정보(722)로부터 변조된 RF 신호를 발생한다. 정보는 단방향, 반이중 또는 전이중 통신으로 운반될 정보/데이터일 수 있고, 제어(제어 정보)는 안테나를 조향한다. 변환 클록 신호(728)는 도 5 및 도 6과 관련 개시들에서 설명된 처리 에 의해 형성되는 클록이다. 모듈(726)뿐만 아니라 다양한 신호들/입력들(708)(I-가중), 710(Q-가중), 712(주파수 성분을 가진 입력 샘플 클록)는 도 5의 연관된 항목들에 대응한다. 추가 이득 가중(706)이 제공되어 각각의 경로 또는 클러스터의 RF 가중을 지원한다. (모듈 726에의 이득 가중(706)의 입력에 대응하는) 이득 제어/스케일링의 한가지 방법은 샘플링 상향 변환 클록 신호(728)의 샘플링 애퍼처 및/또는 듀티 사이클을 조정하는 것이다. (컨버터 회로 724에의 이득 가중(706)의 입력에 대응하는) 또 다른 스케일링 방법은 d2p 회로들/알고리즘 내의 복소수 변조 함수들의 이득을 조정하는 것이다. 이러한 회로들/알고리즘들은 복수의 신호가 개별적으로 증폭되고, 이어서 합쳐져서 요망 시변 복소수 포락선 신호를 형성할수 있도록 한다. 신호들 중 하나 이상의 것의 위상 및/또는 주파수 특성이 바라는 시변 복소수 포락선 신호의 바라는 위상, 주파수 및/또는 진폭 특성을 제공하기 위해 제어된다. 또한, 시변 복소수 포락선 신호는 복수의 제어된 포락선 구성 신호로 분해된다. 구성 신호들은 동등하게 또는 실질적으로 동등하게 증폭되고 이후 최초의 시변 포락선 신호의 증폭된 버전을 구축하도록 합산된다. 더욱이, 회로들/알고리즘들은 신호들을 변조하고 주파수상에서(on-frequency) 전력 증폭하도록 구성된다. 사실, 신호들은 다중 입력, 단일 출력(MISO) 회로를 이용하여 결합될 수도 있다. 미국 특허 번호 제6,091,940호, 제6,740,549호, 제7,039,372호, 제7,050,508호, 제7,355,470호, 제7,184,723호, 제8,502,600호, 제7,647,030호, 제8,013,675호 및 제8,433,264호는 VSE(720), d2p™ 상향 컨버터 회로(724), d2p™, 및 MISO와 연관된 처리 알고리즘들에 관한 추가 세부 사항을 제공하는데, 이것들의 내용은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
도 8은 d2d™ AP 모듈의 실시예(800)의 도해이며, 예시적 d2d™ 복소수 하향 컨버터(808) 분기를 도시한다. 이 예는 LNA(804)에 RF 입력을 제공하는 단일 수신 안테나 소자(802)를 포함한다. (단일 안테나 소자(802)가 도시되어 있지만, 복수의 안테나 소자를 사용하는 것도 본 발명의 대안 실시예가 된다). 증폭된 신호(806)는 하향 컨버터(808)에의 입력이다. 샘플 클록 입력(812)이 직접 샘플링된 클록 위상 시프터 모듈(820)에 의해 산출된다. 샘플 클록 입력 신호(812)는 도 5 및 도 6에 설명된 처리로부터 형성될 수 있다. 모듈(820) 및 입력들 (822)(I-weight), (824)(Q-weight), 및 선택된 주파수(826)에서의 입력 샘플 클록은 도 5 및 도 6에 관해 논의된 위상 시프트된 하향 변환 샘플 클록을 발생하는데 사용되는 다양한 기능들에 따라 제공될 수 있다. 또한, 이득 가중화(810)는 복소수 하향 변환 경로의 이득 스케일링을 제어하기 위해 제공된다. 실시예에서, 이득 스케일링의 방법은 샘플링 하향 변환 클록(812)의 샘플링 애퍼처/듀티 사이클의 조정이다. 대안으로, 또 다른 방법은 이득 또는 복소수 d2d™ 하향 변환 경로를 직접 조정하는 것이다. 이는 변조 기저대역 신호를 받아들이고 복수의 중복 스펙트럼(redundant spectrum)을 발생하는 것을 수반한다. 각각의 중복 스펙트럼은 변조 기저대역 신호를 실질적으로 재구축하는 데에 필요한 진폭, 위상 및 주파수 정보를 포함한다. d2d™ 복소수 하향 컨버터(808)의 추가적인 처리 세부 사항은 미국 특허 번호 제6,061,551호, 제7,194,246호, 제7,218,907호, 제7,865,177호 및 제8,190,116호에 개시되어 있는데, 이것들의 내용은 그 전체가 본 명세서에 이로써 통합된다. 컨버터 모듈(808)은 기저대역 I-데이터 신호(814) 및 기저대역 Q-데이터 신호(816)를 발생하거나 산출한다. 기저대역 I(814) 및 기저대역 Q(816)는 결합기 알고리즘에 제공될 수 있다.
도 9는 0°기준 반송파 위상 회전에서의 동상 및 직교 위상 신호들의 예시적인 복소수 신호 평면 분해의 도해(900)이다. 복소수 신호 평면(902)은 시프트가 보여지는 평면이다. 실시예에서, 안테나 소자들 또는 신호 처리 분기들 사이의 상대적 송신기 RF 반송파 위상 시프트들이, 분해의 성분들이라고도 지칭 될 수 있는, (실수 축(906)을 따른) 별개의 I 성분(910) 및 (허수 축(904)을 따른) 별개의 Q 성분(908)으로부터의 I/Q 벡터 투영들을 이용하는 벡터 분해 및 가상 회전을 이용하여 생성될 수 있다. 변조된 I/Q 벡터들의 쌍은 0°시프트된 동상 및 직교 위상 변조된 반송파들의 복소수 신호 평면 뷰라고도 지칭할 수 있다.
Figure pct00049
및
Figure pct00050
의 벡터 합은
Figure pct00051
및
Figure pct00052
의 부호들 및 크기에 좌우되어 복소수 평면 사분면에서 결과적 시변 벡터를 산출한다.
Figure pct00053
는 신호 S(t)의 복소수 신호 포락선을 변화시키는 시변 직교 제어이다.
Figure pct00054
는 S(t)의 복소수 신호 포락선을 변조하는 시변 동상 정보 또는 데이터 스트림이다. 따라서 S(t)는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00055
여기서
Figure pct00056
는 시변 동상 BB(baseband) 제어 정보이고;
Figure pct00057
는 시변 직교 BB(baseband) 제어 정보이고;
Figure pct00058
는 라디안/초 단위의 클록 신호 주파수이고;
Figure pct00059
는 라디안 단위의 클록 신호 위상(1010)이고; 및
Figure pct00060
는
Figure pct00061
와 동등하고, Hz 단위의 클록 신호 주파수이다.
Figure pct00062
및
Figure pct00063
는 앞서 논의한 고조파 또는 저조파 주파수들을 사용하여 얻을 수 있다.
실시예에서,
Figure pct00064
에 대한 고정된 오프셋 값을 적절히 선택함으로써 S(t)의 상대 위상 시프트를 발생하는 것이 가능하다. 직교 성분
Figure pct00065
에 대한 ± 부호들은 벡터의 양호한 회전 방향 및/또는 양 또는 음의 각도 오프셋 또는 반송파 위상
Figure pct00066
에 대한 양호한 정의에 대한 관행이다. 복소수 j는 수학식의 복소수 지수 형식을 선택적 수학적 표현으로서 상정하기 위해 포함되었다.
도 10은 회전된(위상 시프트된) 복소수 벡터 신호의 예(1000)를 도해한다. Q-축(1002) 및 I-축(1004)이 기준 축들로서 사용된다. 회전된 복소수 벡터 신호는 반송파에 상대적인 클록 파형의 회전 각도 또는 오프셋 각도인
Figure pct00067
(1010)을 제외하고는 도 9의 것과 동일하다.
서로 직교하는 제어 신호들
Figure pct00068
(1006) 및
Figure pct00069
(1008) 신호들은 주어진 위상 각
Figure pct00070
에 대한 최초의 S(t) 공식의 관점에서 주어질 수 있다.
Figure pct00071
실시예에서,
Figure pct00072
는 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00073
Figure pct00074
는 반송파 클록의 직접 위상 시프팅이 아니라 I 및 Q 성분들의 적절한 정의에 의해 구현되는
Figure pct00075
의 위상 시프트된 버전이다. 이러한 실현에서, 도 7의 직접 샘플링된 클록 위상 시프터는 생략될 수도 있고 포함될 수도 있다.
Figure pct00076
뿐만 아니라
Figure pct00077
및
Figure pct00078
성분들을 제어 또는 분해하는 처리는 도 7 및 도 8과 관련하여 논의된 상향 변환 및 하향 변환 방식들 모두에 적용된다. 이러한 방식으로, 각각의 안테나 소자 또는 안테나 소자들의 클러스터에 대한 위상 및 복소수 가중화 인자들은 독립적으로 제어되어 안테나 어레이에서 임의의 복소수 파형을 송신 또는 수신할 수 있도록 한다.
예시적 d2d TM 복소수 하향 컨버터
도 11은 d2d™ 복소수 하향 컨버터(1100)의 실시예를 도해한다. d2d™ 복소수 하향 컨버터는 도 8에 관하여 기술된 d2dTM 복소수 하향 컨버터(808)의 전부 또는 그 일부일 수 있다. 도 11이 차동 아키텍처를 묘사하고 있지만, 실시예들은 단일 종단 아키텍처도 지원한다. 대안 실형들 및 보다 포괄적인 동작 논의 이론은 미국 특허 제6,061,551호, 제7,194,246호, 제7,218,907호, 제7,865,177호, 및 제8,190,116호에 개시되어 있으며, 이들의 내용은 그 전체가 본 명세서에 참조에 의해 이로써 통합된다.
실시예에서, 차동 RF 입력들
Figure pct00079
(2002) 및
Figure pct00080
(2004)은, 예컨대 도 8의 RF 변조된 반송파 신호(806)와 같이, 하향 컨버터 입력에 인가된다. 입력들
Figure pct00081
(2006) 및
Figure pct00082
(2008)은 차동 I 위상 하향 변환 샘플 클록들이다.
Figure pct00083
(2010) 및
Figure pct00084
(2012)으로서 표시된 입력들은 차동 Q 위상 하향 변환 샘플 클록들이다. 이들 변환 클록들은 일반적으로 도 8의 변환 샘플 클록(812)에 대응한다. 트랜지스터들(일반적으로 2014)은 에너지 저장 요소들에 대한 게이팅 기능을 수행하는데 사용되는데, 예를 들어, 에너지 저장 요소들은 커패시터들 또는 몇몇 다른 실질적으로 비 소산성인 수동 전자 회로 네트워크 성분들(2016, 2018, 2020 및 2022)이다. 에너지 샘플링은 샘플들의 SNR을 최적화하고 샘플들에 의해 운반되는 정보를 보존하면서 변조된 반송파 신호의 샘플들을 취득하고 운반하는 방법 또는 회로를 포함할 수 있다. 샘플들은, 샘플링 처리에서 반송파로부터의 실질적인 에너지를 낮은 IF 또는 기저대역 주파수에 전송하면서 에일리어싱을 통해 RF 반송파 주파수로부터 운반(하향 컨버팅)된다. 출력들
Figure pct00085
(2030) 및
Figure pct00086
(2032)은 하향 변환된 I 기저대역(ZIF) 또는 더 낮은 주파수(IF) 신호이다. 직교 출력들
Figure pct00087
(2034) 및
Figure pct00088
(2036)은 하향 변환된 Q 기저대역(ZIF) 또는 더 낮은 주파수(IF) 신호이다.
도 11의 예시적 하향 컨버터는 주파수
Figure pct00089
(N = 1,2,3, ...)에서 변환 샘플 클록을 수신한다. LNA 또는 어레이 소자로부터의 RF 입력, 또는 LNA의 또는 어레이 소자들에 소속되는 전력 분배기는 가변 또는 고정 애퍼처 폭들 및/또는 가변 또는 고정 듀티 사이클을 소유할 수 있는 샘플 클록들에 의해 하향 변환될 수 있다. 하향 컨버터의 기저대역 출력들
Figure pct00090
(2030),
Figure pct00091
(2032),
Figure pct00092
(2034), 및
Figure pct00093
(2036)은 디지털화되거나, 아날로그 형태로 남아 있을 수 있다.
출력들이 디지털화되는 실시예에서, 출력들은 후속 DSP 또는 기저대역 프로세서 처리를 위해 디지털 분배 버스들상에서 병렬 또는 직렬 포맷으로 다중화될 수 있다. 후속 처리는 다른 하향 변환된 경로들, DC 오프셋 제거 또는 감축, 필터링, 추가 복조, 디코딩 등과의 "적절한 결합"을 포함할 수 있다. "적절한 결합"은 다양한 어레이 소자 수신 처리 경로들이 통합되어 하향 변환된 신호의 정보 메트릭들은 보존하면서 우수한 신호 대 잡음 더하기 간섭 전력비(S/(N + I))를 가진 하향 변환된 경로를 형성할 수 있게 된다는 것을 의미한다. 우수하다는 것은 단일 안테나 소자 처리 경로를 사용하는 하향 변환의 경우와 비교하여 보다 양호한 신호를 의미한다. 전술한 논의와 유사하게, 처리는, 부분적으로 또는 전체적으로, 기저대역에서 또는 기저대역 근처에서 아날로그 기능들을 사용하여 달성될 수 있다.
실시예에서, RF로부터의 하향 변환은 양호하거나 이용 가능한 지원 하드웨어 및 소프트웨어 기능 제한들 및 구성들을 놓고 볼 때 실용적인 바대로 제로 IF로의 것일 수 있거나 DC의 IF에 가깝게 될 수 있다. 기타 적합한 IF 주파수들도 고조파 또는 저조파 클록 주파수에 좌우되어 지원될 수 있다. 예를 들어, BB 프로세서 또는 DSP가 하향 변환 클록들과 수신된 RF 반송파 사이의 완전한 위상 및/또는 주파수 동기화를 필요로 하지 않고 반송파 스트리핑(stripping), 동기화 및 복조, DC 오프셋 제거 절차들 등을 완료할 수 있도록, 편리한 더 낮은 주파수 IF 신호가 하향 변환에 이용될 수 있다.
예시적 d2p TM 복소수 상향 컨버터
도 12는 d2p™ 복소수 상향 컨버터의 실시예(1200)를 도해한다. 실시예에서, 복소수 상향 컨버터는 도 7의 예의 d2p™ AP™ 모듈의 일부로서 사용될 수 있다. d2p™ 상향 컨버터는 기저대역 신호의 샘플을 취득하여 운반하고 및 샘플들에 의해 운반되는 정보를 반송파상으로 변조하는 방법 또는 회로를 포함할 수 있다. 샘플들은, 샘플링 처리에서 BB로부터의 실질적인 에너지를 변조된 반송파 주파수에 전송하면서 고조파 샘플링 이미지들을 통해 BB 주파수로부터 운반(상향 컨버팅)된다.
실시예에서, d2pTM 복소수 상향 컨버터는 VSE(도 12에 미도시)로부터의 분산 제어들(1202)에 따라 선형 및 비선형 모드들에서 동작되는 능동 및 수동 회로들을 포함한다. 다중 입력 단일 출력 오퍼레이터(MISO) 모듈(1206)은 출력(1211)에서 블렌딩된 입력들(1202)의 합성 표현을 제공한다. 입력 신호들(1202)은 하나 이상의 입력 분기 및/또는 VSE로부터의 이득 제어 신호들, 또는 블렌딩된 제어들, 데이터 신호들, 이득 제어 신호들 또는 MISO 모듈(1206)로부터의 다른 적절한 입력 신호들을 발생하도록 적응된 다른 모듈로부터 도출될 수 있다. MISO 모듈(1206)은 주변 네트워크들 및 VSE와 함께 분산 제어들(1202)과 요망 출력 신호를 얻기 위해 동적으로 가중되는 입력들(1204)의 선형 및 비선형 기능들을 블렌딩한다. 입력 신호들(1204)은 MISO 모듈(1206)에 제공되는 I 및 Q 샘플링된 상향 변환 클록 신호들이다. MISO 입력들의 분산된 정보는 처리에서 보존되어 요망 RF 채널에서의 및 지정된 전력에서의 변조된 출력 신호가 효율적인 방식으로 요망 표준 또는 목표로 하는 출력 신호(1214) 요건을 달성하면서 인코딩된 정보를 보존한다. MISO 입력의 각각의 분기 및 MISO뿐만 아니라 주위의 에너지 저장 네트워크들을 포함하여, 다른 d2p™ 하드웨어와 연계하여 VSE(예로, 도 7의 VSE(720))의 합성 알고리즘의 사용을 통해서 기존의 전력 증폭기 기술 접근법보다 효율성이 향상되었다. 도 12에 도시된 바와 같이, 전원(1208)은 하나 이상의 추가 전력 신호(들)를 노드(1211)에 제공하는 데 사용될 수 있다. 전원(1208)로부터의 하나 이상의 전력 신호는 에너지 저장 인덕터(1210)에 의해 변경, 저장, 또는 보유될 수 있다. 보유 또는 저장은 일시적일 수 있고 보유 또는 저장 지속 시간은 인덕터 특성 및 전력 신호 특성뿐만 아니라 다른 회로(1200) 파라미터들 및 회로 요소 값들의 함수이다. 전력 신호 및 MISO(1206)로부터의 출력은 출력 매칭 네트워크(1212)에 제공된다. 모듈(1212)로부터의 출력은 부하(1216)에 제공될 수 있는 변조된 RF 신호(1214)이다. 부하 (1216)는, 예를 들어 신호원에 연결되는 회로의 임의의 전기적 컴포넌트 또는 부분일 수 있다. 이 예에서, 부하(1216)는 신호들(1214)을 수신한다. 출력 매칭 네트워크(1212)는 예를 들어 전력 전송을 최대화하거나 부하(1216)로부터의 신호 반사를 최소화하도록 설계된 회로망 또는 하나 이상의 전자 컴포넌트일 수 있다. 출력 매칭 네트워크(1212)는 회로(1200)에 대한 향상이며, 회로(1200)가 설계 파라미터들에 따라 기능하는 데에 요구되지는 않는다.
실시예에서, MISO 입력들(1202, 1204)의 적어도 2개의 분기는 저조파 또는 고조파 샘플링, 또는 양쪽 샘플링 주파수들의 몇몇 조합, 예를 들어 I 및 Q 샘플링된 상향 변환 클록들(1204)(샘플 클록들(1204)로도 지칭됨)에 의해 발생된다. 샘플 클록들(1204)의 샘플 애퍼처들은 진폭, 위상, 상승 시간들, 하강 시간들, 및 펄스 폭의 관점에서 제어되거나 조각(sculpt)될 수 있다. 샘플 클록들(1204)은 도 5와 관련하여 논의된 방법들에 의해서 뿐만 아니라 본 명세서에 기술된 다른 기술들을 이용하여 위상 시프트될 수 있다. 이런 클록들의 펄스 폭은 또한 이득 스케일링에 사용될 수 있다. 덧붙여, MISO에서 선형 복소수 상향 컨버터가 사용될 수 있다. 이 사용은 상향 변환 처리에 뒤이어 분기 처리를 조각함으로써 향상될 수 있다. 이러한 맥락에서, 적절하게 조각된 것은, 신호들이 정보 내용 대 분기당 효율성을 절충하도록 설계되어, 합성 신호가 MISO와 에너지 저장소(1210) 및/또는 필터 네트워크들(필터 네트워크들은 도 12에 도시되지 않음)의 출력(1211) 및 부하(1216)에서 어떤 성능 메트릭 블렌드를 상대하여 최적화된다는 것을 의미한다. 부하(1216)는 RF 부하, 또는 다른 신호 수신 회로 또는 회로의 부분일 수 있다. 회로(1200)의 성능 메트릭들은 효율성, 변조 내용, 출력 전력, 및 신호 품질을 포함한다. 신호 품질은 EVM 성능, ACPR 성능, 스펙트럼 분배 성능, 고조파 내용 성능, 등등의 임의의 조합을 지칭한다.
실시예에서, 상향 변환된 신호의 이득 및 위상 모두가 개별적으로 제어되어 위상 어레이, 다이버시티, 또는 MIMO 안테나 응용을 가능하게 한다.
일부 실시예에서, d2p™ 복소수 상향 컨버터는 미국 특허 제6,091,940호, 제6,740,549호, 제7,039,372호, 제7,050,508호, 제7,355,470호, 제7,184,723호, 제8,502,600호, 제7,647,030호, 제8,013,675호 및 제8,433,264호에 개시된 d2p™ 기술을 사용하며, 이것의 내용들은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 이로써 통합된다.
예시적 d2d TM 복소수 상향 컨버터
도 13은 d2d™ 상향 컨버터라고도 하는 d2d™ 코어를 역으로 사용하는 복소수 샘플링된 상향 컨버터의 실시예(1300)를 도해한다. 도 13이 회로 컴포넌트들에 대한 특정 값들을 묘사하지만, 이런 값들은 예시적인 것이며, 실시예는 이러한 특정 값들로만 제한되지는 않고 다른 값들도 지원한다. 실제로, 임의의 적합한 값들이 사용될 수 있고 본 명세서에서의 논의는 단지 본 발명의 실시예에 불과하다. d2d™ 복소수 상향 컨버터는 본 명세서에서 논의된 다른 실시예에 사용될 수 있다. 예를 들어, d2d™ 복소수 상향 컨버터는 d2p™ 기반 상향 컨버터들을 대체하여 본 명세서에 논의된 시스템에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, VSE의 형태는 변할 수 있고, 종래의 DSP BB 회로가 VSE 대신에 사용될 수도 있다.
실시예에서, I 데이터 스트림들(BBI + 4002a 및 BBI - 4002b) 및 Q 데이터 스트림들(BBQ + 4004a 및 BBQ - 4004b)은 적절한 샘플 애퍼처를 가진 저조파 또는 고조파 주파수에서 독립적으로 샘플링된다. 실시예에서, 샘플 애퍼처들은 진폭, 위상, 상승 시간들, 하강 시간들, 및 펄스 폭(예를 들어, 시간상 애퍼처 폭)의 관점에서 제어되거나 조각될 수 있다. 샘플링 애퍼처는 에너지 저장 네트워크(4020)로의 전력 전송을 최적화하도록 맞춤화될 수 있고, 에너지 저장 네트워크는 에너지 저장 모듈(4022) 및/또는 바람직한(설계된 또는 특정된) 스펙트럼 특성들을 가진 변조된 RF 출력 신호들 RF + 4010a 및 RF - 4010b 의 발생에 도움을 주는 적절한 출력 필터(4024)를 포함할 수 있다. 샘플링 애퍼처들은 샘플링 파형들 및/또는 샘플링 신호들 LOI+4006a 및 LOI-4006b(집합적으로 신호들 4006) 및 LOQ+4008a 및 LOQ-4008b(집합적으로 신호들 4008)의 펄스 폭들과 연관된다. 표시된 설계 값들은 예시 값들이며, 실시예는 이런 값들로만 한정되지는 않는다. 신호들(4006 및 4008)은 25% 듀티 사이클 클록들일 수 있다.
실시예에서, 샘플링 신호들(4006 및 4008)은 전체 출력 신호 성능을 달성하도록 돕기 위해 적절하게 조각될 수 있다. 이 맥락에서, 적절히 조각되었다는 것은 신호들이 스펙트럼 내용뿐만 아니라 정보 내용 대 분기당 효율성을 절충하도록 설계됨으로써 합성 신호가 MISO의 출력(도 13에 도시되지 않음) 및 에너지 저장소 및/또는 필터 네트워크들 및 RF 부하(도 13에 도시되지 않음)에서 어떤 성능 메트릭 블렌드를 상대하여 최적화되도록 한다는 것을 의미한다. 성능 메트릭은 효율성, 변조 내용, 출력 전력, 및 신호 품질을 포함한다. 신호 품질은 EVM 성능, ACPR 성능, 스펙트럼 분배 성능, 고조파 내용 성능, 등등의 임의의 조합을 의미한다. 트랜지스터들(일반적으로 4030)은 트랜지스터 모듈로 그룹화되는데, 예를 들어 트랜지스터들(4030a-d)는 제1 트랜지스터 모듈에 있고 트랜지스터들(4030e-h)는 제2 트랜지스터 모듈에 있다. 제1 트랜지스터 모듈은 신호들(4002a, 4002b, 4006a 및 4006b)을 수신한다. 제2 트랜지스터 모듈은 신호들(4008a, 4008b, 4004a 및 4004b)을 수신한다. 2개의 트랜지스터 모듈 간의 상호 작용은, 에너지 저장 모듈(4022) 및 필터 모듈(4024)을 포함하는, 에너지 저장 및 필터 네트워크(4020)에의 RF+ 및 RF- 신호들에게 제공되는 신호들(4010a 및 4010b)을 발생한다.
실시예에서, 상향 변환된 신호의 이득 및 위상 모두가 위상 어레이, 다이버시티, 또는 MIMO 안테나 응용을 가능하게 하도록 개별적으로 제어된다.
일부 실시예에서, d2d™ 복소수 상향 컨버터는 미국 특허 제6,091,940호, 제6,740,549호, 제7,039,372호, 제7,050,508호, 제7,355,470호, 제7,184,723호, 제8,502,600호, 제7,647,030호, 제8,013,675호 및 제8,433,264호에 개시된 d2d™ 기술을 사용하며, 이것들의 내용은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 이로써 통합된다.
D2d TM 복소수 하향 컨버터
도 14는 d2d™ 복소수 하향 컨버터(1400)의 실시예를 도해한다. 이 예는 RF 입력을 매칭 모듈(1404)에 제공하는 단일 RF 입력 신호(1402)를 포함한다. 이 매칭 모듈(1404)은 임피던스 또는 부하 매칭 회로, 회로망, 회로 요소들, 네트워크들, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 단일 RF 입력 신호(1402)가 도시되어 있지만, 복수의 RF 입력 신호를 사용하는 것도 본 발명의 대안 실시예이다. 매칭 모듈(1404)로부터 출력되는 매칭된 신호(1406)는 하향 컨버터(1408)에게 제공된다. 하나 이상의 샘플 클록 입력(일반적으로 1412)은 샘플 클록 발생기 모듈(1420)에 의해 산출된다. 샘플 클록 입력들(1412)은 도 5 및 도 6에 기술된 처리로부터 형성될 수 있다. 샘플 클록 발생기 모듈(1420)은 입력 클록(1424)으로부터 입력 클록 신호(1422)를 수신한다. 입력 클록 신호(1422)는, 예를 들어 I 성분들, Q 성분들, 선택된 주파수에서의 입력 샘플 클록, 데이터 신호들, 정보 신호들, 파형들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
하향 컨버터(1408)는, 제각기 하향 변환된 I 및 Q 신호들에 대응하는 더 낮은 주파수 출력 신호들(1426 및 1428)을 발생한다. 신호들(1426 및 1428)은 매칭 모듈들(1430 및 1432)을 사용하여 매칭되어 매칭된 출력들 BBI_out(1434) 및 BBQ_out(1436)을 산출할 수 있다. 매칭 모듈들(1430 및 1432)은 선택 사항이며, 하향 변환된 신호들(1426 및 1428)을 최적화 또는 향상시키는 데에 사용될 수 있다. 매칭 모듈들(1430 및 1432)은 임피던스 또는 부하 매칭 회로, 회로망, 회로 요소들, 네트워크들, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
d2d™ 복소수 하향 컨버터(1408)의 추가적인 처리 세부 사항은 미국 특허 번호 제6,061,551호, 제7,194,246호, 제7,218,907호, 제7,865,177호, 및 제8,190,116호에 개시되어 있으며, 이들의 내용은 그 전체가 본 명세서에 이로써 통합된다.
도 15는 25 % 듀티 사이클 d2d™ 복소수 하향 컨버터(1500)의 실시예를 도해한다. RF 입력 신호는 스위치 제어를 위한 25% 듀티 사이클 및 애퍼처들을 갖는 샘플 클록 발생기에 의해 제어되는 회로에 제공된다. 보여진 바와 같이, BBI_out(+ 및 -) 및 BBQ_out(+ 및 -)은 이 하향 컨버터에 의해 발생된다.
D2d TM 복소수 상향 컨버터
도 16은 d2d™ 복소수 상향 컨버터(1600)의 실시예를 도해한다. D2d™ 상향 컨버터(1600)는 BB_I_데이터 신호(1604)를 d2d™ 상향 컨버터 모듈(1610)에게 제공하는 BB_I_데이터 원(1602)을 포함한다. D2d™ 상향 컨버터(1600)는 또한 BB_Q_데이터 신호(1608)를 d2dTM 상향 컨버터 모듈(1610)에게 제공하는 BB_Q_데이터 원(1606)을 포함한다. 하나 이상의 샘플 클록 입력(일반적으로 1612)은 샘플 클록 발생기 모듈(1620)에 의해 산출된다. 샘플 클록 입력들(1612)은 도 5 및 도 6에 설명된 처리로부터 형성될 수 있다. 샘플 클록 발생기 모듈(1620)은 입력 클록(1624)으로부터 입력 클록 신호들(1622)을 수신한다. 입력 클록 신호들(1622)은, 예를 들어, I 성분들, Q 성분들, 선택된 주파수에서의 입력 샘플 클록, 데이터 신호들, 정보 신호들, 파형들, 또는 이것들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상향 컨버터(1610)는 상향 변환된 I 및 Q 신호들을 포함하는, 더 높은 주파수 출력 신호(1626)를 발생한다. 신호(1626)는 매칭 모듈(1630)을 사용하여 매칭될 수 있어서 매칭된 출력 RF_out(1632)을 산출하게 된다. 매칭 모듈(1630)은 선택 사항이며, 상향 변환된 신호(1626)를 최적화 또는 향상시키는데 사용될 수 있다. 매칭 모듈(1630)은 임피던스 또는 부하 매칭 회로, 회로망, 회로 요소들, 네트워크들, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
d2d™ 복소수 상향 컨버터(1608)의 추가적인 처리 세부 사항은 미국 특허 번호 제6,091,940호, 제6,740,549호, 제7,039,372호, 제7,050,508호, 제7,355,470호, 제7,184,723호, 제8,502,600호, 제7,647,030호, 제8,013,675호, 및 제8,433,264호에 개시되어 있고, 이것들의 내용은 그 전체가 본 명세서에 이로써 통합된다.
도 17은 25% 듀티 사이클 d2d™ 복소수 상향 컨버터(1700)의 실시예를 도해한다. RF 입력 신호는 스위치 제어를 위한 25% 듀티 사이클 및 애퍼처들을 갖는 샘플 클록 발생기에 의해 제어되는 회로망에 의해 발생된다. 도시된 바와 같이, BBI_in (+ 및 -) 및 BBQ_in (+ 및 -)은 상향 컨버터에 대한 입력들로서 제공되어 RF_out을 발생하게 된다.
기타 실시예들
본 발명은 에너지 샘플링 방법들을 이용하여 둘 이상의 신호에 대한 변조된 또는 변조되지 않은 위상 및 이득의 고유하고 독립적인 제어를 포함하는 하나 이상의 안테나를 제어하기 위한 방법 및 장치와 같은 많은 대안적인 실시예를 포함한다. 이러한 샘플링 방법들은 d2p™ 샘플링된 상향 컨버터 또는 d2d™ 샘플링된 하향 컨버터를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 복소수 샘플링된 상향 컨버터에 의해 구현되는 직접 샘플링된 위상 제어에 관한 것이다. 이것은 d2p™ 샘플링된 상향 컨버터를 이용하여 성취될 수 있다. 이것은 또한 d2d™ 샘플 하향 컨버터로 성취될 수 있다.
본 발명의 실시예는 위상 배열 응용, MIMO 응용, 및/또는 다이버시티 처리 응용에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 단방향 통신 시스템, 반이중 시스템, 전이중 시스템, 다중사용 시스템, 또는 이들의 임의의 조합에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 포인트 투 멀티포인트 RF 분배 응용 및/또는 포인트 투 포인트 RF 링크 응용에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 샘플링된 상향 컨버터에서의 벡터 분해 및 투영을 통해 위상 제어를 송신하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이것은 에너지 샘플링 방법들을 이용하여 둘 이상의 신호에 대한 변조된 또는 변조되지 않은 위상 및 이득의 고유하고 독립적인 제어를 포함하는 하나 이상의 안테나를 제어하기 위한 방법들 및 장치들과 결합하여 성취될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, Tx 샘플 클록의 샘플링 애퍼처들 및/또는 Rx 샘플 클록의 샘플링 애퍼처들은 이득 가중화의 목적으로 조정될 수 있다.
일부 실시예에서, 에너지 샘플링 방법들을 이용하여 둘 이상의 신호에 대한 변조된 또는 변조되지 않은 위상 및 이득의 고유하고 독립적인 제어를 포함하는 하나 이상의 안테나를 제어하기 위한 방법들 및 장치들은 Tx 경로의 이득 제어를 위한 I 및/또는 Q 기저대역 신호들의 직접 스케일링 및/또는 Rx 경로의 이득 제어를 위한 I 및/또는 Q 기저대역 신호들의 직접 스케일링을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 안테나 빔 메인 로브의 동적 조향, 안테나 빔 보조 로브들의 조향, 상대적 안테나 빔 널들의 조향, 또는 이들의 임의의 조합의 조향과 결합될 수 있다.
결론
요약 및 요약서 부분들이 아닌 상세한 설명 부분은 청구범위를 해석하기 위해 사용되도록 의도된 것을 알아야 할 것이다. 요약 및 요약서 부분들은 본 발명자에 의해 상정되는 바와 같은 본 발명의 모든 예시적 실시예들이 아니라 하나 이상의 실시예들만을 제시할 수 있는 것이고, 따라서 본 발명 및 첨부된 청구범위를 어떤 식으로든 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들은 특정 기능들 및 이것들의 관계성들을 예시하는 기능적 빌딩 블록들의 도움으로 앞에서 설명되었다. 이러한 기능적 빌딩 블록들의 경계들은 설명상 편의를 위해 본 명세서에서 임의로 정의되었다. 지정된 기능들 및 이것들의 관계성들이 적절하게 실행되는 한, 대안 경계들이 정의될 수 있다.
특정 실시예에 대한 전술한 설명은 본 발명의 일반적인 성질을 충분하게 밝히고 있어서, 다른 사람들이, 관련 분야의 통상의 기술 내에 있는 지식을 적용함으로써, 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 또한 과도한 실험 없이도, 이러한 특정 실시예들과 같은 다양한 응용들에 대해 용이하게 수정 및/또는 적응할 수 있을 것이다. 그러므로, 그러한 적응 및 수정은 본 명세서에 제시된 교시 및 지침에 기초하여, 개시된 실시예들의 등가물의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서의 표현 또는 전문 용어는 제한을 위한 것이 아니라 설명 목적을 위한 것이고, 본 명세서의 전문 용어 또는 표현은 본 발명의 교시 및 지침에 비추어 보아 통상의 기술자에 의해 해석되는 것으로 이해해야 한다.
본 발명의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안되며, 다음의 청구범위 및 그 등가물에 따라서만 정의되어야 한다.

Claims (1)

  1. 장치로서:
    안테나 소자들의 어레이; 및
    에너지 샘플링 기술들을 이용하여 상기 안테나 소자들의 어레이에 의해 수신되거나 송신되는 둘 이상의 신호에 대한 변조된 또는 변조되지 않은 위상 및 변조된 또는 변조되지 않은 이득을 독립적으로 제어하도록 구성되는 제어기
    를 포함하는 장치.
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