KR20170101310A - 밀리미터 파장 무선 통신을 위한 안테나 구조들 및 구성들 - Google Patents

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Abstract

밀리미터 파장 스펙트럼을 이용하여 무선 통신하기 위한 방법들, 시스템들, 및 장치들이 설명된다. 특히, 안테나 구조들은 시선 이슈들을 다루기 위한 안테나 엘리먼트들의 어레이들을 포함할 수도 있다. 또한, 안테나 구조들은 비교적 좁고 전술한 바와 같이 손실들을 다루기 위해 비교적 높은 이득을 갖는 빔 (예컨대, 신호) 을 생성하도록 구성될 수도 있다. 또한, 안테나 구조들은 빔 스티어링 (예컨대, 빔포밍) 능력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 이러한 안테나 구조들은 현대의 무선 통신 디바이스들 (예컨대, 셀룰러 전화기들) 상에서 이용가능한 제한된 공간 문제를 다루기 위해 비교적 콤팩트하도록 설계될 수도 있다.

Description

밀리미터 파장 무선 통신을 위한 안테나 구조들 및 구성들
상호 참조들
본 특허 출원은, 2015년 9월 1일 출원된 "Antenna Structures and Configurations for Millimeter Wavelength Wireless Communications" 라는 제목의 Mohammadian 등에 의한 미국 특허 출원 제 14/842,675 호; 및 2015년 2월 23일 출원된 "Antenna Structures and Configurations for Millimeter Wavelength Wireless Communications" 라는 제목의 Mohammadian 등에 의한 미국 가 특허 출원 제 62/119,744 호에 대해 우선권을 주장하고, 이들의 각각은 본원의 양수인에게 양도되었다.
본 개시의 분야
본 개시는, 예를 들어, 무선 통신 시스템들에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 무선 통신을 위한 안테나 구조들에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들은 음성, 비디오, 패킷 데이터, 메시징, 브로드캐스트 등과 같은 다양한 유형들의 통신 콘텐츠를 제공하기 위해 널리 전개된다. 이들 시스템들은 이용가능한 시스템 리소스들 (예를 들어, 시간, 주파수, 및 전력) 을 공유함으로써 다수의 사용자들과의 통신을 지원하는 것이 가능한 다중-액세스 시스템들일 수도 있다. 이러한 다중-액세스 시스템들의 예들은 코드-분할 다중 액세스 (CDMA) 시스템들, 시간-분할 다중 액세스 (TDMA) 시스템들, 주파수-분할 다중 액세스 (FDMA) 시스템들, 및 직교 주파수-분할 다중 액세스 (OFDMA) 시스템들을 포함한다.
예시로서, 무선 다중-액세스 통신 시스템은 다수의 기지국들을 포함할 수도 있고, 이들 다수의 기지국들의 각각은, 다르게는 사용자 장비 (user equipment; UE) 들로서 알려진, 다수의 통신 디바이스들에 대한 통신을 동시에 지원한다. 기지국은 (예컨대, 기지국으로부터 UE 로의 송신들을 위한) 다운링크 채널들 및 (예컨대, UE 로부터 기지국으로의 송신들을 위한) 업링크 채널들 상에서 UE 들과 통신할 수도 있다.
통신 시스템은 허가 스펙트럼, 비허가 스펙트럼, 또는 양자를 채용할 수도 있다. 보다 높은 기가헤르츠 (GHz) 대역 (예컨대 대략 28GHz 정도 또는 대략 60GHz 정도) 에서의 비허가 밀리미터 파장 (mmW) 스펙트럼은 예를 들어 멀티-기가비트 무선 통신을 위해 유망한 기술이 되고 있다. 다른 보다 낮은 주파수 시스템들 (예컨대, 800MHz, 900MHz, 1800MHz, 1900MHz, 2100MHz 등) 에 비해, 대략 60GHz 정도의 스펙트럼은 증가되는 비허가 대역폭, 작은 파장 (약 5mm) 으로 인한 트랜시버의 콤팩트 사이즈, 및 높은 대기 흡수로 인한 더 적은 간섭을 포함하는 몇몇 이점들을 보유한다. 하지만, 60GHz 에서 커버리지의 범위를 제한하고 신호 전파 및 성공적인 통신을 위해 비교적 더 많은 시선 (line-of-sight) 으로 이끌 수도 있는, 반사 및 산란 손실들, 높은 침투 손실 및 높은 경로 손실과 같은, 이 스펙트럼과 연관된 몇가지 도전과제들이 존재한다. 이러한 이슈들을 극복하기 위해, 지향성 (directional) 송신이 채용될 수도 있다. 따라서, 멀티-엘리먼트 안테나 어레이들을 이용하는 빔포밍 (beamforming) 으로서 알려진 기술이 mmW 무선 통신에 대해 채용될 수도 있다.
하지만, 빔포밍으로도, mmW 스펙트럼을 이용한 통신은 특히 이러한 파장들을 위해 설계된 안테나 구조로부터 혜택을 받을 수도 있다. 더 낮은 주파수들 (예컨대, 800MHz, 900MHz, 1800MHz, 1900MHz, 2100MHz 등) 을 위해 설계된 종래의 안테나 구조들은 단일의 전방향성 (omnidirectional) 안테나 (때로는 다이버시티 (diversity) 를 위해 2 또는 3) 를 포함할 수도 있고, mmW 스펙트럼 애플리케이션들을 위해 적합하지 않을 수도 있다.
설명된 특징들은 일반적으로, mmW 스펙트럼을 이용하여 무선 통신하기 위한 하나 이상의 향상된 시스템들, 방법들, 및/또는 장치들에 관한 것이다. 특히, 안테나 구조들은 시야 이슈들을 다루기 위해 안테나 엘리먼트들의 어레이들을 포함할 수도 있다. 또한, 안테나 구조들은, 비교적 좁고, 상기 언급된 바와 같이 손실들을 다루기 위해 비교적 높은 이득을 갖는 빔 (예컨대, 신호) 을 생성하도록 구성될 수도 있다. 또한, 안테나 구조들은 빔 스티어링 (steering) (예컨대, 빔포밍) 능력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 이러한 안테나 구조들은 현대의 무선 통신 디바이스들 (예컨대, 셀룰러 전화기들) 상에서 이용가능한 제한된 실자산 (real estate) 을 다루기 위해 비교적 콤팩트하도록 설계될 수도 있다.
예를 들어, 안테나 구조는 제 1 주파수 (예컨대, 대략 28GHz 정도) 를 송신/수신하도록 구성된 안테나 엘리먼트들의 제 1 어레이, 및 제 2 주파수 (예컨대, 대략 60GHz 정도) 를 송신/수신하도록 구성된 안테나 엘리먼트들의 제 2 어레이를 포함할 수도 있다. 제 1 주파수는 무선 광역 네트워크 (WWAN) 에 걸친 통신을 위해 채용될 수도 있고, 제 2 주파수는 무선 로컬 영역 네트워크 (WLAN) 에 걸친 통신을 위해 채용될 수도 있다. 제 1 어레이 및 제 2 어레이 양자는 각각의 평면형 구성들로 놓일 수도 있고, 이 각각의 편면형 구성들은 본질적으로 서로 평행할 수도 있다. 안테나 구조는 또한 다이폴 (dipole) 안테나 엘리먼트들의 하나 이상의 어레이들을 포함할 수도 있다. 다이폴 안테나 엘리먼트들의 어레이(들)는 제 1 및 제 2 어레이들의 동작의 방향에 대해 실질적으로 직교하는 방향(들)으로 동작하도록 구성될 수도 있다.
무선 통신을 위한 장치가 기술된다. 이 장치는, 제 1 평면형 구성 (planar configuration) 으로 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 (adapted) 제 1 안테나 어레이 (array) 를 포함할 수도 있다. 이 장치는 또한, 제 2 평면형 구성으로 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 제 2 안테나 어레이를 포함할 수도 있다. 제 2 주파수 범위는 제 1 주파수 범위와 상이할 수도 있다.
제 2 안테나 어레이는 제 1 안테나 어레이와는 상이한 평면 (plane) 에서 포지셔닝될 수도 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제 1 평면형 구성은 제 2 평면형 구성에 대해 평행하다.
함께, 제 1 및 제 2 안테나 어레이들이 이중-개구 (dual-aperture) 안테나 어레이를 형성할 수도 있다.
제 1 안테나 어레이는 제 1 가로방향 치수 (lateral dimension) 에서의 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 2 개 및 제 2 가로방향 치수에서의 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 2 개를 포함할 수도 있다.
제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 개구 (aperture) 를 정의할 수도 있다. 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 개구 내에서 가로방향으로 (laterally) 정렬될 수도 있고 개구로부터 세로방향으로 (vertically) 오프셋된다. 대안적으로, 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 개구에 대해 가로방향으로 인접 (adjacent) 하고 개구로부터 세로방향으로 오프셋될 수도 있다.
제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 마이크로스트립 패치 안테나 (microstrip patch antenna) 일 수도 있다. 마이크로스트립 패치 안테나는 제 1 패치 엘리먼트, 및 그 제 1 패치 엘리먼트에 대해 기생적으로 커플링된 (parasitically coupled) 제 2 패치 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 제 1 패치 엘리먼트는 제 1 개구를 정의할 수도 있다. 제 2 패치 엘리먼트는 제 2 개구를 정의할 수도 있다. 제 1 개구 및 제 2 개구는 가로방향으로 정렬되고 서로로부터 세로방향으로 이격될 수도 있다.
제 1 주파수 범위는 27-31 기가헤르츠를 포함할 수도 있다. 제 2 주파수 범위는 56-67 기가헤르츠를 포함할 수도 있다.
제 2 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 공유된 에지 (shared edge) 에 의해 연결된 복수의 평면형 섹션들 (sections) 을 정의하는 마이크로스트립 E-패치 안테나 (microstrip E-patch antenna) 일 수도 있다.
제 2 안테나 어레이는 추가적으로, 제 2 어레이의 중간 열 (middle column) 에 포지셔닝된 하나 이상의 추가적인 안테나 엘리먼트들을 포함할 수도 있다.
제 1 복수의 안테나 엘리먼트들의 하나 이상 및 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들의 하나 이상은 서로에 대해 거울 대칭 패턴으로 배향될 수도 있다.
제 2 복수의 안테나 엘리먼트들의 적어도 일부는 삼각형 격자 구성으로 배열된다.
이 장치는 또한, 제 1 및 제 2 안테나 어레이들에 커플링된 그라운드 평면 (ground plane) 을 포함할 수도 있다. 그라운드 평면은 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 하나 이상의 접힌 다이폴들 (folded dipoles) 및 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 하나 이상의 접힌 다이폴들을 포함할 수도 있다.
장치는 사용자 장비 (UE) 일 수도 있고, 제 1 및 제 2 안테나 어레이들은 UE 내에 포지셔닝될 수도 있다.
제 1 안테나 어레이 및 제 2 안테나 어레이의 각각은 밀리미터 파 무선 통신을 위해 좁은 빔 (narrow beam) 을 스티어링하도록 구성될 수도 있다.
장치는 제 3 안테나 어레이를 포함할 수도 있고, 이 제 3 안테나 어레이는, 제 3 평면형 구성으로 제 3 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응될 수도 있다. 장치는 또한, 제 4 안테나 어레이를 포함할 수도 있고, 이 제 4 안테나 어레이는, 제 4 평면형 구성으로 제 4 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응될 수도 있다. 제 1 및 제 2 안테나 어레이들은 브로드사이드 (broadside) 방향으로 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 구성될 수도 있고, 제 3 및 제 4 안테나 어레이들은 엔드파이어 (end-fire) 방향으로 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 구성될 수도 있다.
무선 통신을 위한 방법이 기술된다. 이 방법은, 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 1 안테나 어레이를 동작시키는 것을 수반할 수도 있다. 제 1 안테나 어레이는 제 1 평면형 구성으로 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 이 방법은 또한, 제 1 주파수 범위와는 상이한 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 2 안테나 어레이를 동작시키는 것을 수반할 수도 있다. 제 2 안테나 어레이는 제 2 평면형 구성으로 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 제 1 안테나 어레이 및 제 2 안테나 어레이는 동일한 안테나 구조의 일부이다. 이 방법은, 상기 설명된 그리고 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같은 이들 및 다른 특징들을 포함할 수도 있다.
비-일시적 (non-transitory) 컴퓨터-판독가능 매체가 기술된다. 이 매체는 컴퓨터-실행가능 코드를 저장할 수도 있다. 이 코드는, 디바이스로 하여금, 제 1 평면형 구성에서의 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들의 제 1 안테나 어레이 및 제 2 평면형 구성에서의 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들의 제 2 안테나 어레이를 포함하는 안테나 구조를 제어하게 하기 위해 프로세서에 의해 실행가능할 수도 있다. 이러한 제어는, 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 1 안테나 어레이를 동작시키고, 제 1 주파수 범위와는 상이한 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 2 안테나 어레이를 동작시킬 수도 있다. 이 코드는, 디바이스로 하여금, 상기 설명된 그리고 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같은 이들 및 다른 특징들을 수행하게 하기 위해 프로세서에 의해 실행가능할 수도 있다.
전술한 것은 이하의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수도 있도록 하기 위해 본 개시에 따른 예들의 특징들 및 기술적 이점들을 다소 넓게 개괄하였다. 추가적인 특징들 및 이점들이 이하에서 설명될 것이다. 개시된 개념 및 특정 예들은 본 개시의 동일한 목적들을 수행하기 위해 다른 구조들을 수정 또는 설계하기 위한 기초로서 용이하게 활용될 수도 있다. 이러한 등가의 구성들은 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않는다. 연관된 이점들과 함께 본 명세서에서 개시된 개념들의 특성들, 그들의 조직화 및 동작 방법 양자 모두는 첨부한 도면들과 관련하여 고려될 때 이하의 설명으로부터 더 양호하게 이해될 것이다. 도면들의 각각은 단지 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되고, 청구항들의 한계들의 정의로서 제공되지는 않는다.
본 발명의 성질 및 이점들의 추가의 이해는 다음의 도면들을 참조하여 실현될 수도 있다. 도면들 및 예시된 엘리먼트들 또는 컴포넌트들은 반드시 축척에 맞아야 할 필요는 없고, 특정 치수들 또는 거리들을 제공하도록 의도된 것이 아니며, 오직 이해를 돕기 위한 예들을 제공하기 위한 것이다. 첨부된 도면들에서, 유사한 컴포넌트들 또는 특징들은 동일한 참조 라벨을 가질 수도 있다. 또한, 동일한 유형의 다양한 컴포넌트들은 참조 라벨 다음에 대시 및 유사한 컴포넌트들 간을 구별하는 제 2 라벨이 오게 함으로써 구별될 수도 있다. 단지 제 1 참조 라벨만이 명세서에서 사용되는 경우에, 그 설명은 제 2 참조 라벨에 상관없이 동일한 제 1 참조 라벨을 갖는 유사한 컴포넌트들 중 임의의 것에 적용가능하다.
도 1 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 무선 통신 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b 는 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 엘리먼트들의 일 예의 개략도들을 나타낸다.
도 3 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 엘리먼트들의 어레이들의 구성의 일 예의 개략도를 나타낸다.
도 4a 는 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 엘리먼트들의 어레이들의 구성의 다른 예의 개략도를 나타낸다.
도 4b 는 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 엘리먼트들의 어레이들의 구성의 또 다른 예의 개략도를 나타낸다.
도 5a 는 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 다이폴 안테나 엘리먼트의 일 예의 개략도를 나타낸다.
도 5b 는 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 다이폴 안테나 엘리먼트들의 어레이들의 구성의 일 예의 개략도를 나타낸다.
도 6 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 다이폴 안테나 엘리먼트들의 어레이들의 구성의 다른 예의 개략도를 나타낸다.
도 7 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 무선 통신에서의 사용을 위해 구성된 디바이스의 블록도를 나타낸다.
도 8 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 무선 통신을 위한 방법의 일 예를 나타내는 플로우차트이다.
상기 논의된 바와 같이, mmW 통신은 이러한 파장들을 위해 특별히 설계된 안테나 구조로부터 혜택을 받을 수도 있다. 이러한 안테나 구조는 mmW 통신과 연관된 시선 이슈들 및 송신 손실들을 다루도록 설계될 수도 있다. 이러한 안테나 구조는, 안테나 엘리먼트들의 다중 어레이들 및/또는 안테나 엘리먼트들의 다중 유형들과 같이, 본원에 설명된 다양한 특징들 및 구성들을 포함할 수도 있다. 안테나 구조는, 빔 스티어링 능력을 제공하기 위해서, 및/또는 비교적 콤팩트하도록 하기 위해서, 비교적 높은 이득을 갖는 비교적 좁은 빔을 생성하도록 설계될 수도 있다.
본원에 설명된 안테나 구조의 하나의 구성은, 제 1 어레이의 평면 (예컨대, 그 평면에 대해 직교하는 방향에서의) 위의 공간에서의 커버리지 (coverage) 를 제공하도록 설계된 안테나 엘리먼트들의 제 1 어레이를 포함할 수도 있다. 제 1 어레이의 안테나 엘리먼트들은 피드되는 하위 패치 (lower patch) 및 그 하위 패치에 대해 기생적으로 커플링된 상위 패치 (upper patch) 를 갖는 패치들의 적층된 쌍에 의해 형성될 수도 있다.
안테나 구조는 평면에서의 (예컨대, 그 평면에 대해 평행한 하나 이상의 방향들에서의) 커버리지를 제공하도록 설계된 안테나 엘리먼트들의 제 2 어레이를 포함할 수도 있다. 제 2 어레이의 안테나 엘리먼트들은 접힌 다이폴들에 의해 형성될 수도 있다. 제 1 및 제 2 어레이들의 조합은 제 1 주파수 (예컨대, 대략 28GHz 정도) 에서 동작하도록 설계될 수도 있다.
안테나 구조는 또한 제 2 주파수 (예컨대, 대략 60GHz 정도) 에서 동작하도록 설계된 안테나 엘리먼트들의 어레이들을 포함할 수도 있다. 이러한 어레이들은 평면 위의 공간에서의 커버리지를 제공하도록 설계된 안테나 엘리먼트들의 제 3 어레이 및 그 평면에서의 커버리지를 제공하도록 설계된 안테나 엘리먼트들의 제 4 어레이를 포함할 수도 있다.
제 3 어레이의 안테나 엘리먼트들은 E-패치들 (문자 E 의 형상의 패치들) 과 같은 패치들로서 형성될 수도 있다. 제 4 어레이의 안테나 엘리먼트들은 접힌 다이폴들에 의해 형성될 수도 있다.
안테나 엘리먼트들의 제 3 어레이는 안테나 엘리먼트들의 제 1 어레이와 동일한 평면에서, 또는 제 1 어레이의 평면에 대해 본질적으로 평행한 평면에서 놓일 수도 있다. 제 2 어레이의 안테나 엘리먼트들 및 제 4 어레이의 엘리먼트들은 서로 인터레이스 (interlace) (각 어레이의 교번하는 안테나 엘리먼트들) 될 수도 있다. 따라서, 본원에서 설명된 바와 같이, 제 1 및 제 3 어레이들의 안테나 엘리먼트들은 본질적으로 동일한 실자산을 공유할 수도 있고, 제 2 및 제 4 어레이들의 안테나 엘리먼트들은 본질적으로 동일한 실자산을 공유할 수도 있다.
다음의 설명은 예들을 제공하고, 청구항들에 기재된 범위, 적용가능성, 또는 예들의 제한이 아니다. 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 논의된 엘리먼트들의 기능 및 배열에 있어서 변경들이 이루어질 수도 있다. 다양한 예들은 적절하게 다양한 프로시저들 또는 컴포넌트들을 생략, 대체, 또는 부가할 수도 있다. 예를 들어, 설명된 방법들은 설명한 것과는 상이한 순서로 수행될 수도 있고, 다양한 단계들이 부가, 생략, 또는 결합될 수도 있다. 또한, 일부 예들에 대하여 설명된 특징들은 다른 예들에서 결합될 수도 있다.
도 1 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 무선 통신 시스템 (100) 의 예를 나타낸다. 무선 통신 시스템 (100) 은 기지국들 (105), 수개의 사용자 장비 (UE) (115), 및 코어 네트워크 (130) 를 포함한다. 코어 네트워크 (130) 는 사용자 인증, 액세스 인가, 추적, 인터넷 프로토콜 (IP) 접속성, 및 다른 액세스, 라우팅, 또는 이동성 기능들을 제공할 수도 있다. 기지국들 (105) 은 백홀 링크들 (132) (예를 들어, S1, 등) 을 통하여 코어 네트워크 (130) 와 인터페이스하고, UE들 (115) 과의 통신을 위한 무선 구성 및 스케줄링을 수행할 수도 있거나, 또는 기지국 제어기 (미도시) 의 제어 하에서 동작할 수도 있다. 다양한 예들에서, 기지국들 (105) 은 유선 또는 무선 통신 링크들일 수도 있는, 백홀 링크들 (134) (예를 들어, X1, 등) 을 통해 서로, 직접적으로 또는 간접적으로 (예를 들어, 코어 네트워크 (130) 를 통하여) 중 어느 하나로, 통신할 수도 있다.
기지국들 (105) 은 하나 이상의 기지국 안테나들을 통해 UE들 (115) 과 무선으로 통신할 수도 있다. 기지국 (105) 사이트들의 각각은 개별의 지리적 커버리지 영역 (110) 에 대한 통신 커버리지를 제공할 수도 있다. 도시된 예에서, 기지국들 (105) 은 비허가 밀리미터 파장 스펙트럼을 이용할 수도 있고, mmW 기지국 (BS) 들로서 지칭될 수도 있다. 또한, 이 예에서, 기지국 (105-a) 은 LTE 와 같은 다른 무선 액세스 기술을 이용할 수도 있고, 기지국 트랜시버 스테이션, 무선 기지국, 액세스 포인트, 무선 트랜시버, NodeB, eNodeB (eNB), 홈 NodeB, 홈 eNodeB, 또는 일부 다른 적합한 전문용어로 지칭될 수도 있다. 기지국 (105) 에 대한 지리적 커버리지 영역 (110) 은 (미도시된) 커버리지 영역의 단지 부분만을 구성하는 섹터들로 분할될 수도 있다. 무선 통신 시스템 (100) 은 상이한 유형들의 기지국들 (105) (예를 들어, 매크로 또는 소형 셀 기지국들) 을 포함할 수도 있다. 상이한 기술들에 대한 오버랩하는 지리적 커버리지 영역들 (110) 이 존재할 수도 있다.
이 예에서, 무선 통신 시스템 (100) 은, 적절하게 또는 소망되는 바에 따라, 비록 시스템이 오직 mmW 통신을 위해 구성될 수도 있지만, LTE-연관 mmW 무선 액세스 네트워크이다. 진화형 노드 B (eNB) 라는 용어는 일반적으로 기지국 (105-a) 을 기술하기 위해 사용될 수도 있는 한편, UE 라는 용어는 일반적으로 UE 들 (115) 을 기술하기 위해 사용될 수도 있다. 무선 통신 시스템 (100) 은 이종 네트워크일 수도 있고, 여기서, mmW 기지국들 (105) 은 다양한 지리적 영역들에 대한 커버리지를 제공한다. 단순함을 위해 단일의 기지국 (105-a) 이 도시되지만, 무선 통신 시스템 (100) 내의 UE들 (115) 의 전부 또는 대부분을 커버하기 위해 커버리지 영역 (110-a) 을 제공하는 다수의 eNB들 (105-a) 이 존재할 수도 있다. 커버리지 영역들 (110) 은 매크로 셀, 소형 셀, 및/또는 다른 유형들의 셀에 대한 통신 커버리지를 나타낼 수도 있다. "셀 (cell)" 이라는 용어는, 문맥에 따라, 기지국, 기지국과 연관된 캐리어 또는 컴포넌트 캐리어, 또는 캐리어 또는 기지국의 커버리지 영역 (예컨대, 섹터 등) 을 기술하기 위해서 사용될 수 있는 3GPP 용어이다.
매크로 셀은 일반적으로 상대적으로 큰 지리적 영역 (예를 들어, 반경이 수 킬로미터임) 을 커버하고 네트워크 제공자로의 서비스 가입들을 가진 UE들에 의한 무제한 액세스를 허용할 수도 있다. 소형 셀은 매크로 셀들과 동일한 또는 상이한 (예를 들어, 허가, 비허가, 등) 주파수 대역들에서 동작할 수도 있는, 매크로 셀과 비교하여, 더 낮은 전력공급식 기지국이다. 소형 셀들은 다양한 예들에 따라 피코 셀들, 펨토 셀들, 및 마이크로 셀들을 포함할 수도 있다. 피코 셀은 비교적 보다 작은 지리적 영역을 커버할 수도 있고 네트워크 제공자로의 서비스 가입들을 가진 UE들에 의한 무제한 액세스를 허용할 수도 있다. 펨토 셀은 또한 비교적 작은 지리적 영역 (예를 들어, 홈) 을 커버할 수도 있고 펨토 셀과의 연관을 갖는 UE들 (예를 들어 CSG (closed subscriber group) 에서의 UE들, 홈 내의 사용자들용 UE들 등) 에 의한 제한된 액세스를 제공할 수도 있다. 매크로 셀에 대한 eNB 는 매크로 eNB 로 지칭될 수도 있다. 소형 셀에 대한 eNB 는 소형 셀 eNB, 피코 eNB, 펨토 eNB, 또는 홈 eNB 로 지칭될 수도 있다. eNB 는 하나 또는 다수 (예를 들어, 2 개, 3 개, 4 개, 등) 의 셀들 (예를 들어, 컴포넌트 캐리어들) 을 지원할 수도 있다.
무선 통신 시스템 (100) 은 동기 또는 비동기 동작을 지원할 수도 있다. 동기 동작에 대해, 기지국들은 유사한 프레임 타이밍을 가질 수도 있고, 상이한 기지국들로부터의 송신들은 대략 시간에 있어서 정렬될 수도 있다. 비동기 동작에 대해, 기지국은 상이한 프레임 타이밍을 가질 수도 있고, 상이한 기지국들로부터의 송신들은 시간에 있어서 정렬되지 않을 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 기법들은 동기 또는 비동기 동작들 중 어느 하나를 위해 이용될 수도 있다.
다양한 개시된 예들의 일부를 수용할 수도 있는 통신 네트워크들은 계층화된 프로토콜 스택에 따라 동작하는 패킷-기반 네트워크들일 수도 있다. 사용자 평면에서, 베어러 또는 패킷 데이터 수렴 프로토콜 (PDCP) 계층에서의 통신들은 IP-기반일 수도 있다. 무선 링크 제어 (RLC) 계층은 논리 채널들을 통해 통신하기 위해 패킷 세그먼트화 및 리어셈블리를 수행할 수도 있다. 매체 액세스 제어 (MAC) 계층은 우선순위 핸들링 및 논리 채널들의 전송 채널들로의 멀티플렉싱을 수행할 수도 있다. MAC 계층은 또한, MAC 계층에서의 재송신을 제공하기 위해 하이브리드 ARQ (HARQ) 를 이용하여 링크 효율을 향상시킬 수도 있다. 제어 평면에서, 무선 리소스 제어 (RRC) 프로토콜 계층은 UE (115) 와 기지국들 (105) 또는 사용자 평면 데이터를 위해 무선 베어러들을 지원하는 코어 네트워크 (130) 사이의 RRC 접속의 확립, 구성, 및 유지보수를 제공할 수도 있다. 물리 (PHY) 계층에서, 전송 채널들은 물리 채널들에 맵핑될 수도 있다.
UE들 (115) 은 무선 통신 시스템 (100) 전반에 걸쳐 산재될 수도 있고, 각각의 UE (115) 는 정지식 또는 이동식일 수도 있다. UE (115) 는 또한, 이동국, 가입자국, 모바일 유닛, 가입자 유닛, 무선 유닛, 원격 유닛, 모바일 디바이스, 무선 디바이스, 무선 통신 디바이스, 원격 디바이스, 모바일 가입자국, 액세스 단말기, 모바일 단말기, 무선 단말기, 원격 단말기, 핸드셋, 사용자 에이전트, 모바일 클라이언트, 클라이언트, 또는 일부 다른 적합한 전문용어를 포함하거나 또는 당업자들에 의해 이들로 지칭될 수도 있다. UE (115) 는 셀룰러 폰, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 디바이스, 핸드헬드 디바이스, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 코드리스 폰, 무선 로컬 루프 (WLL) 스테이션, 등일 수도 있다. UE (115) 는 mmW BS들, 매크로 eNB들, 소형 셀 eNB들, 중계 기지국들, 등을 포함한 다양한 유형들의 기지국들 및 네트워크 장비와 통신하는 것이 가능할 수도 있다.
도시된 예에서, 통신 링크들 (125) 은 UE (115) 로부터 mmW 기지국 (105) 으로의 업링크 (UL) 송신들, 및/또는 mmW BS (105) 로부터 UE (115) 로의 다운링크 (DL) 송신들을 포함할 수도 있다. 다운링크 송신들은 또한 순방향 링크 송신들이라 불릴 수도 있는 한편 업링크 송신들은 또한 역방향 링크 송신들이라 불릴 수도 있다. 각각의 통신 링크 (125) 는 하나 이상의 캐리어들을 포함할 수도 있고, 여기서 각각의 캐리어는 상기 설명된 다양한 무선 기술들에 따라 변조된 다수의 서브-캐리어들 (예를 들어, 상이한 주파수들의 파형 신호들) 로 구성된 신호일 수도 있다. 각각의 변조된 신호는 상이한 서브-캐리어 상에서 전송될 수도 있고 제어 정보 (예를 들어, 참조 신호들, 제어 채널들, 등), 오버헤드 정보, 사용자 데이터 등을 반송할 수도 있다. 통신 링크들 (125) 은 (예를 들어, 페어링된 스펙트럼 리소스들을 이용하는) FDD 또는 (예를 들어, 페어링되지 않은 스펙트럼 리소스들을 이용하는) TDD 동작을 이용하여 양방향 통신물들을 송신할 수도 있다. FDD (예를 들어, 프레임 구조 타입 1) 및 TDD (예를 들어, 프레임 구조 타입 2) 에 대한 프레임 구조들이 정의될 수도 있다.
무선 통신 시스템 (100) 의 일부 실시형태들에서, mmW BS들 (105) 및/또는 UE들 (115) 은 mmW BS들 (105) 및 UE들 (115) 사이의 통신 품질 및 신뢰성을 향상시키도록 설계된 안테나 구조를 포함할 수도 있다. 이러한 안테나 구조들의 여러 예들이 이하 추가적으로 설명된다.
이제 도 2a 로 가서, 개략도 (200-a) 는, 예를 들어 도 1 에 대해 설명된 UE들 (115) 에서 사용될 수도 있는 안테나 엘리먼트들의 일 예의 상면도를 나타내는 것으로 도시된다. 이 예에서, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 및 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 각각의 안테나 엘리먼트들 (210, 220) 에 대한 포트들 (미도시) 을 포함하는 표면 (230) (예컨대, 그라운드 평면) 상에 배치될 수도 있다.
제 1 안테나 엘리먼트 (210) 는 마이크로스트립 패치로서 형성될 수도 있고, 제 1 주파수 (예컨대, 대략 28GHz 정도) 에서 동작하도록 설계될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 는 제 1 개구 (215) 를 포함 또는 정의하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 는 도시된 바와 같이 C 자 또는 U 자의 형성으로 구성될 수도 있다. 하지만, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 및 제 1 개구의 다른 형상들도 가능함을 이해하여야 한다.
제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 또한 마이크로스트립 패치로서 형성될 수도 있고, 제 1 주파수보다 더 높은 제 2 주파수 (예컨대, 대략 60GHz 정도) 에서 동작하도록 설계될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 개구들의 쌍 (225) 을 포함 또는 정의하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 도시된 바와 같이 E 자 형상으로 구성될 수도 있다.
제 2 안테나 엘리먼트 (220) 의 동작 주파수는 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 의 동작 주파수보다 더 높기 때문에, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 보다 더 작을 수도 있다. 이것은, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 로 하여금, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 와 실자산을 공유하도록 (예컨대, 병치되도록) 허용할 수도 있다. 이 예에서, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는, 개구 (215) 에서, 전체적으로가 아닌 경우에는, 적어도 부분적으로 맞아들어가도록 (예컨대, 정렬되도록) 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 의 개구 (215) 의 형상에 대해 상보적인 형상일 수도 있다. 제 1 개구 (215) 와 함께로서, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 의 다른 형성들도 가능함을 이해하여야 한다.
도 2b 는 도 2a 에서 도시된 안테나 엘리먼트들의 측면도를 나타내는 개략도 (200-b) 를 도시한다. 이 예에서, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 는 수직으로 (예컨대, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 의 평면에 대해 직교하여) 적층된 하위 패치 엘리먼트 (210-1) 및 상위 패치 엘리먼트 (210-2) 에 의해 형성될 수도 있다. 하위 패치 엘리먼트 (210-1) 는, 하위 패치 엘리먼트 (210-1) 가 동작시에 (예컨대, 통신 또는 다른 신호의 송신 시에) 피드될 수도 있도록, 제 1 포스트 또는 도체 (212) 를 통해 표면 (230) 에서의 대응하는 포트 (미도시) 에 접속 또는 커플링될 수도 있다. 상위 패치 엘리먼트 (210-2) 는 하위 패치 엘리먼트 (210-1) 에 대해 임의의 적합한 방식으로 (예컨대, 하위 패치 엘리먼트 (210-1) 에 충분히 가깝게 이격되거나 물리적으로 접속되어) 기생적으로 커플링될 수도 있다.
제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 아래에 (예컨대, 도시된 바와 같이 하위 패치 엘리먼트 (210-1) 아래에) 놓일 수도 있다. 대안적으로, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 도 2a 에 대해 상기 설명된 바와 같이 개구 (215) 보다 더 작고 개구 (215) 와 정렬되기 때문에, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 하위 패치 엘리먼트 (210-1) 의 평면과 상위 패치 엘리먼트 (210-2) 사이에 있는 평면에 놓일 수도 있다. 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 와 함께로서, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 가 동작시에 (예컨대, 통신 또는 다른 신호의 송신 시에) 피드될 수도 있도록, 제 1 포스트 또는 도체 (222) 를 통해 기판 (230) 에서 대응하는 포트 (미도시) 에 접속 또는 커플링될 수도 있다.
도시된 구성에서, 평행 평면들에 배치된 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 및 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 에 있어서, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 및 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 는 도 2b 에서 화살표들에 의해 나타낸 방향으로 (예컨대, 안테나 엘리먼트들 (210, 220) 의 평면(들)에 대해 직교하는 방향으로) (신호들을 수신 및/또는 송신하기 위한) 커버리지를 제공할 수도 있다. 비록 도 2b 에서는 명료성을 위해 도시되지 않았지만, 기판 재료 (예컨대, FR-4 와 같은 복합 재료) 가 표면 (230) 과 상위 패치 엘리먼트 (210-2) 사이의 (또는 심지어, 적절하게 또는 소망하는 바에 따라, 상위 패치 엘리먼트 위의) 체적을 충전 (fill) 할 수도 있다. 기판 재료는 또한 표면 (230) 아래에 놓일 수도 있다.
도 3 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 구조의 일 예의 상면도를 나타내는 개략도 (300) 를 도시한다. 이 예에서, 안테나 구조는 안테나 엘리먼트들 (310) 의 제 1 어레이를 포함하도록 구성될 수도 있고, 이 안테나 엘리먼트들의 각각은 도 2a 및/또는 도 2b 에 대해 상기 설명된 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 의 일 예일 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (310) 의 각각은 개구 (315) 를 포함 또는 정의할 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (310) 은, 일 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (310) 과 다른 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (310) 사이에 거울 대칭으로 (도시된 바와 같이, 예컨대, 회전 병진 관계) 2X4 어레이로 배치될 수도 있다. 이러한 거울 대칭은 안테나 엘리먼트들 (310) 에 대해 향상된 격리를 제공할 수도 있다. 대안적으로, 일 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (310) 은 다른 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (310) 과 동일한 방향으로 (예컨대, 회전 없는 병진 관계로) 배향될 수도 있다.
안테나 구조는 또한 안테나 엘리먼트들 (320) 의 제 2 어레이를 포함하도록 구성될 수도 있고, 이 안테나 엘리먼트들의 각각은 도 2a 및/또는 도 2b 에 대해 상기 설명된 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 의 일 예일 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (310) 의 각각은 개구들 (325) 의 쌍을 포함 또는 정의할 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (320) 은 또한, 일 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (320) 과 다른 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (320) 사이에 (도시된 바와 같이) 거울 대칭으로 2X4 어레이로 배치될 수도 있다. 대안적으로, 일 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (320) 은 다른 측 상의 4 개의 안테나 엘리먼트들 (320) 과 동일한 방향으로 배향될 수도 있다.
도 2a 에 대해 상기 설명된 바와 같이, 제 2 안테나 엘리먼트들 (320) 은, 예를 들어, 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 의 각각의 개구들 (315) 에서, 전체적으로가 아닌 경우에는, 적어도 부분적으로 맞아들어감으로써 (예컨대, 정렬됨으로써), 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 과 실자산을 공유 (예컨대, 병치) 할 수도 있다. 도시된 예에서, 각각의 제 2 안테나 엘리먼트 (320) 는 대응하는 제 1 안테나 엘리먼트 (310) 의 각각의 개구 (315) 내에 대부분 배치/정렬될 수도 있다. 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 의 각각 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (320) 의 각각은, 도 2a 및 도 2b 에 대해 상기 설명된 바와 같이, 각각의 안테나 엘리먼트들 (310, 320) 에 대한 포트들 (미도시) 을 포함하는 기판 (330) 상에 배치될 수도 있다.
도 3 의 안테나 구조에서, 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 은 적절하게 이격될 수도 있다. 예들 들어, 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 은, 그들의 동작 파장에 따라, (예컨대, 개방 공기를 통해) 서로로부터 1 파장 (λ) 보다 더 적게 (예컨대, 대략적으로 λ/2) 이격될 수도 있다. 이 예에서, 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 을 적절하게 이격시키는 것은, 제 2 안테나 엘리먼트들 (320) 이 서로로부터 이상적으로 적절하게 이격되지 않을 수도 있음을 의미할 수도 있다. 4 개의 안테나 엘리먼트들 (320) 의 셋트들의 대향하는 제 2 안테나 엘리먼트들 (320) 은, 각각의 제 2 안테나 엘리먼트 (320) 중 얼마나 많은 것이 (예컨대, 더 많은 또는 더 적은 것이) 대응하는 제 1 안테나 엘리먼트 (310) 의 각각의 개구 (315) 내에 배치되도록 적절하게 조정함으로써, 적절하게 이격될 수도 있음에도 불구하고, 4 개의 각각의 셋트들의 제 2 안테나 엘리먼트들 (320) 은 서로로부터 비-이상적으로 (예컨대, λ/2 로부터 멀리 또는 심지어 λ 보다 더 크게) 여전히 이격될 수도 있다.
도시된 구성에서, 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (320) 은 평행 평면들에서 배치될 수도 있다. 이와 같이, 제 1 안테나 엘리먼트들 (310) 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (320) 양자는 페이지의 밖으로 상방으로 (예컨대, 안테나 엘리먼트들 (310, 320) 의 평면(들)에 대해 직교하게) (신호들을 수신 및/또는 송신하기 위한) 커버리지를 제공할 수도 있다. 이 방향은 (도 5a, 도 5b, 및 도 6 에 대해 이하 논의되는 바와 같이, 안테나 엘리먼트들의 추가적인 어레이들이 배치될 수도 있는 기판의 에지들의 면적들에 비해) 기판 (330) 의 표면 상에 안테나 엘리먼트들 (310, 320) 의 2X4 어레이들의 비교적 큰 풋프린트 (footprint) 의 뷰 (view) 에서 브로드사이드 방향으로서 지칭될 수도 있다.
도 4a 는 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 구조의 다른 예의 상면도를 나타내는 개략도 (400-a) 를 도시한다. 이 예에서, 안테나 구조는 안테나 엘리먼트들 (410) 의 제 1 어레이를 포함하도록 구성될 수도 있고, 이 안테나 엘리먼트들의 각각은 도 2a 및/또는 도 2b 에 대해 상기 설명된 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 의 일 예일 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (410) 의 각각은 개구 (415) 를 포함 또는 정의할 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (410) 은, 적절하게 또는 소망하는 바에 따라, 동일한 방향으로 배향되거나 (도시된 바와 같이) 거울 대칭으로, 2X4 어레이로 배치될 수도 있다.
안테나 구조는 또한 안테나 엘리먼트들 (420) 의 제 2 어레이를 포함하도록 구성될 수도 있고, 이 안테나 엘리먼트들의 각각은 도 2a 및/또는 도 2b 에 대해 상기 설명된 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 의 일 예일 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (410) 의 각각은 개구들 (425) 의 쌍을 포함 또는 정의할 수도 있다. 안테나 엘리먼트들 (420) 은, (도시된 바와 같이) 거울 대칭으로, 2X4 어레이로, 2X4 어레이의 각각의 측 상에 4 개의 안테나 엘리먼트들 (420) 사이에 배치된 추가적인 어레이로, 배치될 수도 있다.
도 2a 에 대해 상기 설명된 바와 같이, 2X4 어레이의 제 2 안테나 엘리먼트들 (420) 은, 예를 들어, 제 1 안테나 엘리먼트들 (410) 의 각각의 개구들 (415) 에서 적어도 부분적으로 맞아들어감으로써 (예컨대, 정렬됨으로써), 제 1 안테나 엘리먼트들 (410) 과 실자산을 공유 (예컨대, 병치) 할 수도 있다. 제 1 안테나 엘리먼트들 (410) 의 각각 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (420) 의 각각은, 도 2a 및 도 2b 에 대해 상기 설명된 바와 같이, 각각의 안테나 엘리먼트들 (410, 420) 에 대한 포트들 (미도시) 을 포함하는 기판 (430) 상에 배치될 수도 있다.
도 4a 의 안테나 구조에서, 제 1 안테나 엘리먼트들 (410) 은 도 3 에 대해 상기 설명된 바와 같이 적절하게 이격될 수도 있다. 도시된 예에서, 2X4 어레이의 각각의 제 2 안테나 엘리먼트 (420) 는 대응하는 제 1 안테나 엘리먼트 (410) 의 각각의 개구 (415) 내에 오직 부분적으로 배치될 수도 있다. 또한, 추가적인 어레이의 제 2 안테나 엘리먼트들 (420) 은 제 2 안테나 엘리먼트들 (420) 의 삼각형 격자 배열을 형성하도록 놓일 수도 있다. 대응하는 제 1 안테나 엘리먼트들 (410) 의 각각의 개구들 (415) 내에 오직 부분적으로 배치된 제 2 안테나 엘리먼트들 (420) 및 삼각형 격자 배열로, 제 2 안테나 엘리먼트들 (420) 은 서로로부터 적절하게 (예컨대, 대략적으로 λ/2 와 같이, λ 보다 더 적게) 이격될 수도 있다.
도 4b 는 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 구조의 또 다른 예의 상면도를 나타내는 개략도 (400-b) 를 도시한다. 이 예에서, 안테나 구조는 각각의 개구들 (415-a) 을 정의하는 안테나 엘리먼트들 (410-a) 의 제 1 어레이 및 개구들 (425-a) 의 각각의 쌍들을 정의하는 안테나 엘리먼트들 (420-a) 의 제 2 어레이를 포함하는, 도 4a 에 대해 상기 설명된 안테나 구조와 유사하게 구성될 수도 있다. 제 1 안테나 엘리먼트들 (410-a) 의 각각은 도 2a 및/또는 도 2b 에 대해 상기 설명된 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 의 일 예일 수도 있고, 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 의 각각은 도 2a 및/또는 도 2b 에 대해 상기 설명된 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 의 일 예일 수도 있다.
제 1 안테나 엘리먼트들 (410-a) 은, 적절하게 또는 소망하는 바에 따라, 동일한 방향으로 배향되거나 (도시된 바와 같이) 거울 대칭으로 2X4 어레이로 배치될 수도 있다. 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 은, 2X4 어레이의 각 측 상에서 4 개의 안테나 엘리먼트들 (420-a) 사이에 배치된 추가적인 어레이와 함께, 동일한 방향으로 배향된, 2X4 어레이로 배치될 수도 있다. 추가적인 어레이의 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 또한, 다른 안테나 엘리먼트들 (420-a) (예컨대, 회전 없이 병진 관계로 놓인 모든 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a)) 과 동일한 방향으로 배향될 수도 있다.
어레이의 안테나 엘리먼트들을 동일한 방향으로 배향시키는 것은 디폴트 또는 관례적인 것으로서 고려될 수도 있다. 어레이가 통합 피드와 같이 피드 (feed) 네트워크 (또는 매니폴드) 에 의해 피드될 때, 안테나 엘리먼트들을 동일한 방향으로 배향시키는 것은 피드 네트워크를 단순화시킬 수도 있다. 하지만, 각 안테나 엘리먼트가 별개의 Tx/Rx 모듈에 의해 피드되는 경우에는, 칩 상에서 레이아웃이 관리될 수도 있다. 제 1 및 제 2 안테나 엘리먼트들이 거울 대칭으로 있는 경우에는, 그들의 피드 전류들 사이에 180-도 위상 시프트가 구현될 수도 있다. 이러한 위상 시프트는 예를 들어 칩 상의 디지털 도메인에서 핸들링될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 2X4 어레이의 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 은, 예를 들어, 제 1 안테나 엘리먼트들 (410-a) 의 각각의 개구들 (415-a) 에서 적어도 부분적으로 맞아들어감으로써 (예컨대, 정렬됨으로써), 제 1 안테나 엘리먼트들 (410-a) 과 실자산을 공유 (예컨대, 병치) 할 수도 있다. 제 1 안테나 엘리먼트들 (410-a) 의 각각 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 의 각각은, 도 2a 및 도 2b 에 대해 상기 설명된 바와 같이, 각각의 안테나 엘리먼트들 (410-a, 420-a) 에 대한 포트들 (미도시) 을 포함하는 기판 (430-a) 상에 배치될 수도 있다.
도 4b 의 안테나 구조에서, 제 1 안테나 엘리먼트들 (410-a) 은 도 3 에 대해 상기 설명된 바와 같이 적절하게 이격될 수도 있다. 도시된 예에서, 2X4 어레이의 각각의 제 2 안테나 엘리먼트 (420-a) 는 대응하는 제 1 안테나 엘리먼트 (410-a) 의 각각의 개구 (415-a) 내에 오직 부분적으로 배치될 수도 있다. 또한, 추가적인 어레이의 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 은, 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 이 서로로부터 적절하게 이격되도록 될 수도 있는, 제 2 안테나 엘리먼트들 (420-a) 의 삼각형 격자 배열을 형성하도록 놓일 수도 있다.
비록 도 3, 도 4a 및 도 4b 에 대해 상기 설명된 예들은 안테나 엘리먼트들의 2X4 어레이들을 수반하지만, 어레이들의 다른 구성들 (1X3, 2X3, 2X2, 2X1 등) 이 가능함을 이해하여야 한다. 또한, 보다 많은 안테나 엘리먼트들은 일반적으로 더 높은 이득을 초래할 수도 있지만, UE 와 같은 디바이스 내에서 안테나 구조 (또는 구조들) 에 대해 이용가능한 실자산 (예컨대, 공간) 은 디바이스의 전체 사이즈 및 그것의 다른 컴포넌트들에 의해 제한된다.
이제 도 5a 로 가서, 예를 들어 도 1 에 대해 설명된 UE들 (115) 에서 사용될 수도 있는 안테나 엘리먼트의 일 예의 상면도를 나타내는 개략도 (500-a) 가 도시된다. 이 예에서, 다이폴 안테나 엘리먼트 (510) 는 그 다이폴 안테나 엘리먼트 (510) 에 대한 포트 (515) 를 포함하는 표면 (530) (예컨대, 그라운드 평면) 상에 배치될 수도 있다.
다이폴 안테나 엘리먼트 (510) 는 포트 (515) 에, 예를 들어, 포트 (515) 의 제 1 라인 (예컨대, 도체) (535-1) 및 제 2 라인 (535-2) 에 커플링 또는 접속되도록 구성될 수도 있다. 이러한 구성은, 다이폴 안테나 엘리먼트 (510) 로 하여금 차동 피드 (예컨대, 제 1 라인 (535-1) 의 공급 전류가 제 2 라인 (535-2) 의 공급 전류에 대해 반대) 로 균형잡힌 안테나 엘리먼트를 만들 수도 있다. 다이폴 안테나 엘리먼트 (510) 는 접힌 다이폴 안테나 엘리먼트로서 형성될 수도 있고, 특정 주파수 (예컨대, 대략 28GHz 정도) 에서 동작하도록 설계될 수도 있다. 다이폴 안테나 엘리먼트 (510) 는, 예를 들어, 다이폴 안테나 엘리먼트 (510) 가 표면 (530) 의 에지 (532) 로부터 연장되어 나오고 T-형상의 상부는 에지 (532) 의 평면에 대해 본질적으로 평행한, T 자의 일반적인 형상으로 구성될 수도 있다.
도 5b 는, 도 5a 에 대해 설명된 안테나 엘리먼트 (510) 와 유사하게 각각 구성될 수도 있는, 안테나 엘리먼트들의 일 예의 상면도를 나타내는 개략도 (500-b) 를 도시한다. 이 예에서, 안테나 엘리먼트들 (510-a) 의 제 1 어레이는, 도 5a 에 대해 설명된 바와 같이, 표면 (530-a) 상에서, 그것의 에지 (532-a) 로부터 연장되어 나오도록 배치될 수도 있다. 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 의 각각은 제 1 주파수 (예컨대, 대략 28GHz 정도) 에서 동작하도록 설계된 접힌 다이폴 안테나 엘리먼트일 수도 있다.
안테나 엘리먼트들 (520) 의 제 2 어레이는 또한 도 5a 를 참조하여 설명된 바와 같이 표면 (530-a) 상에 배치될 수도 있다. 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 의 각각은 제 2 주파수 (예컨대, 대략 60GHz 정도) 에서 동작하도록 설계된 접힌 다이폴 안테나 엘리먼트일 수도 있다.
제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 은 서로 인터레이스될 수도 있다 (예컨대, 각 어레이의 교번하는 안테나 엘리먼트들). 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 의 동작 주파수는 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 의 동작 주파수보다 더 높기 때문에, 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 은 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 보다 더 작을 수도 있다. 이것은, 제 2 안테나 엘리먼트 (220) 로 하여금, 인접하는 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 사이의 공간(들)에서 맞아들어가도록 함으로써, 제 1 안테나 엘리먼트 (210) 와 실자산을 공유하도록 (예컨대, 병치되도록) 허용할 수도 있다.
제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 은 표면 (530-a) 의 에지 (532-a) 에 더 가깝게 놓일 수도 있다. 대안적으로, 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 은 인접하는 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 사이의 공간(들) 보다 더 작고 맞아들어가기 때문에, 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 은 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 과 동일한 평면에 놓일 수도 있다 (예컨대, 제 1 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (510-a, 520) 의 상부들이 본질적으로 에지 (532-a) 에 대해 평행하고 동일 평면에 있다). 대안적으로 또는 추가적으로, 제 1 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (510-a, 520) 은 본질적으로 표면 (530-a) 에 대해 동일 평면에 놓일 수도 있다. 제 1 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (510-a, 520) 의 피드 라인들이 그 동일 평면에 놓이는 경우에, 도전성 레이어들 (예컨대, 금속) 의 수가 감소될 수도 있고, 이는 제조 비용들 및/또는 복잡성을 감소시킬 수도 있다.
도시된 구성에서, 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 이 평행한 평면들에 배치되는 것으로, 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 양자는 도 5b 에서 화살표들에 의해 도시된 방향으로 (예컨대, 표면 (530-a) 의 에지 (532-a) 의 평면에 대해 직교하게 또는 표면 (530-a) 의 평면에서) (신호들을 수신 및/또는 송신하기 위한) 커버리지를 제공할 수도 있다. 이 방향은 (도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4a 및 도 4b 에 대해 상기 논의된 바와 같이, 패치 안테나 엘리먼트들의 어레이들이 위에 있는 표면의 면적에 비해) 에지 또는 엔드-파이어 방향으로서 지칭될 수도 있다. 도 5b 에서는 명료성을 위해 도시되지는 않았지만, 제 1 기판 재료 (예컨대, FR-4 와 같은 복합 재료) 가 (상기 설명된 바와 같이 패치 안테나들을 지지하는) 표면 (530-a) 의 상부 측에 위치될 수도 있고, 제 2 기판 재료 (예컨대, 동일) 는 (다이폴 안테나 엘리먼트들을 지지하는) 표면 (530-a) 의 하부 측에 놓일 수도 있다. 다이폴 안테나 엘리먼트들 (미도시) 에 대한 피드 라인들은 제 2 기판 재료의 표면에 배치될 수도 있다.
제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 은 서로로부터 적절하게 (예컨대, 28GHz 에 대응하는 대략적으로 λ/2 또는 λ 보다 더 적게) 이격될 수도 있다. 대안적으로, 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 은 서로로부터 적절하게 이격될 수도 있다. 또한, 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 의 간격과 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 의 간격 사이에 절충점이 결정될 수도 있다. 제 1 안테나 엘리먼트들 (510-a) 을 서로로부터 (인접 엘리먼트들의 중앙 대 중앙) 대략적으로 λ/2 이격시키는 것은 접촉을 회피하기 위해 인접 엘리먼트들의 팁들 사이에 작은 (예컨대, 최소의) 거리를 제공할 수도 있다. 이것은, 인접하는 제 2 안테나 엘리먼트들 (520) 사이에 (60GHz 에 대응하는) 약 λ 의 거리를 초래할 수도 있고, 28GHz 에서 λ/2 의 물리적 거리는 60GHz 에서 λ 에 매우 가까움에 주목한다.
도 6 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 안테나 구조의 일 예의 상면도를 나타내는 개략도 (600) 를 도시한다. 이 예에서, 안테나 구조는 안테나 엘리먼트들 (610) 의 제 1 어레이를 포함하도록 구성될 수도 있고, 이 안테나 엘리먼트들의 각각은 도 5b 에 대해 상기 설명된 제 1 안테나 엘리먼트 (510-a) 의 일 예일 수도 있다. 안테나 구조는 또한 안테나 엘리먼트들 (620) 의 제 2 어레이를 포함하도록 구성될 수도 있고, 이 안테나 엘리먼트들의 각각은 도 5b 에 대해 상기 설명된 제 2 안테나 엘리먼트 (520) 의 일 예일 수도 있다.
제 1 안테나 엘리먼트들 (610) 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (620) 은, 제 1 안테나 엘리먼트들 (610) 및 제 2 안테나 엘리먼트들 (620) 이 인터레이싱되면서 기판 (630) 의 에지들을 따라서 배치될 수도 있다. 도 6 에서 도시된 직사각형 기판 (630) 에 있어서, 어레이들은 기판 (630) 의 평면에서 커버리지를 제공하는, 4 개의 상이한 방향들에서 동작하도록 구성될 수도 있다.
비록 명료성을 위해 도시되지는 않았지만, 도 3, 도 4a 또는 도 4b 에 대해 설명된 것들과 같은, 안테나 엘리먼트들의 추가적인 어레이들이 (예컨대, 제 1 안테나 엘리먼트들 (310, 410 또는 410-a) 에 대해) 도 6 에서 도시된 포트들 (640) 에 의해 제안되는 바와 같이 기판 (630) 상에 배치될 수도 있다. 따라서, 도 3, 도 4a 또는 도 4b 의 안테나 어레이들은 도 6 의 안테나 어레이들과 결합되어 주어진 주파수에 대해 패치 안테나 엘리먼트들 및 다이폴 안테나 엘리먼트들 양자, 또는 2 개의 상이한 주파수들에 대해 패치 안테나 엘리먼트들 및 다이폴 안테나 엘리먼트들 양자를 포함하는 콤팩트 안테나 구조를 형성할 수도 있음을 이해하여야 한다.
도 3, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 6 에 대해 상기 설명된 예들에서, 안테나 어레이들 (패치 어레이들 또는 다이폴 어레이들 중 어느 일방 또는 양방) 의 안테나 엘리먼트들은 그들의 피드 (예컨대, 동작 주파수) 에 매칭하는 방식으로 설계 및 배열될 수도 있다. 이러한 접근법은 향상된 리턴 손실 및/또는 격리 특성들 (예컨대, 일부 경우들에서 십 (10) 데시벨 (dB) 보다 더 양호한) 을 달성할 수도 있다.
도 7 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 무선 통신을 위한 UE (115-a) 에 대한 아키텍처의 일 예를 나타내는 블록도 (700) 를 도시한다. UE (115-a) 는 다양한 구성들을 가질 수도 있고, 퍼스널 컴퓨터 (예컨대, 랩톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등), 셀룰러 전화기 (예컨대, 스마트폰), PDA, 디지털 비디오 레코더 (DVR), 인터넷 어플라이언스, 게이밍 콘솔, e-리더 등의 일부이거나 그것에 포함될 수도 있다. UE (115-a) 는 일부 경우들에서, 이동 동작을 용이하게 하기 위해 소형 배터리와 같은 내부 전력 공급기 (미도시) 를 가질 수도 있다. UE (115-a) 는 도 1 을 참조하여 설명된 UE들 (115) 의 다양한 양태들의 일 예일 수도 있다. UE (115-a) 는 도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b, 및/또는 도 6 을 참조하여 설명된 특징들 및 기능들의 적어도 일부를 구현할 수도 있다. UE (115-a) 는 도 1 을 참조하여 설명된 mmW BS (105) 와 통신할 수도 있다.
UE (115-a) 는 프로세서 (705), 메모리 (710), 통신 관리자 (720), 적어도 하나의 트랜시버 (725), 및 안테나 어레이들 (730) 을 포함할 수도 있다. 이들 컴포넌트들의 각각은 버스 (735) 를 통해 서로, 직접적으로 또는 간접적으로, 통신 상태에 있을 수도 있다.
메모리 (710) 는 랜덤 액세스 메모리 (RAM) 및/또는 판독-전용 메모리 (ROM) 를 포함할 수도 있다. 메모리 (710) 는, 실행될 때, 프로세서 (705) 로 하여금, 무선 통신을 위한 본원에 기술된 다양한 기능들을 수행하게 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한, 컴퓨터-실행가능한 소프트웨어 (SW) 코드 (715) 를 저장할 수도 있다. 대안적으로, 소프트웨어 코드 (715) 는 프로세서 (705) 에 의해 직접적으로 실행가능하지 않을 수도 있고, UE (115-a) 로 하여금 (예컨대, 컴파일 및 실행될 때), 본원에 기술된 다양한 기능들을 수행하게 할 수도 있다.
프로세서 (705) 는 지능형 하드웨어 디바이스, 예컨대, CPU, 마이크로제어기, ASIC 등을 포함할 수도 있다. 프로세서 (705) 는, 안테나 어레이들 (730) 로부터 트랜시버(들) (725) 를 통해 수신되는 정보 및/또는 안테나 어레이들 (730) 을 통한 송신을 위해 트랜시버(들) (725) 에 전송될 정보를 프로세싱할 수도 있다. 프로세서 (705) 는, 단독으로 또는 통신 관리자 (720) 와 관련하여, UE (115-a) 에 대한 무선 통신들의 다양한 양태들을 핸들링할 수도 있다.
트랜시버(들) (725) 는 패킷들을 변조하고 변조된 패킷들을 송신을 위해 안테나 어레이들 (730) 에 제공하며, 안테나 어레이들 (730) 로부터 수신된 패킷들을 복조하기 위한 모뎀을 포함할 수도 있다. 트랜시버(들) (725) 은 일부 경우들에서 송신기들 및 별개의 수신기들로서 구현될 수도 있다. 트랜시버(들) (725) 은 다수의 RAT 들 (예컨대, mmW, LTE 등) 에 따른 통신을 지원할 수도 있다. 트랜시버(들) (725) 는 도 1 을 참조하여 설명된 mmW BS(들) (105) 과, 안테나 어레이들 (730) 을 통해, 양방향으로 통신할 수도 있다. 비록 도시되지는 않았지만, UE (115-a) 는 또한 mmW 이외의 RAT 들을 핸들링하도록 설계된 다수의 안테나들 또는 단일 안테나를 포함할 수도 있다.
트랜시버(들) (725) 는, 단독으로 또는 통신 관리자 (720) 와 관련하여, 안테나 어레이들 (730) 의 동작들을 제어할 수도 있다. 이러한 제어는 원하는 방향(들)으로 빔(들)을 스티어링하는 방식으로 안테나 어레이들 (730) 의 안테나 엘리먼트들을 개별적으로 피드하는 것을 수반할 수도 있다. 예를 들어, (28GHz 다이폴들에 대해 도 6 에서의 그라운드 평면의 각 에지 상의 다이폴 어레이들과 같은) λ/2 간격으로 라인을 따라 균일하게 분산된 엘리먼트들을 갖는 어레이에 대해, 어레이의 엘리먼트들이 관심 평면에서 등방성 방사 패턴을 갖는다고 가정하면, (예컨대, 제 1 안테나 엘리먼트의 위상이 제로이고, 그 다음에, 제 2 안테나 엘리먼트의 위상 시프트가 α (도) 일 것이고, 제 3 안테나 엘리먼트의 위상 시프트가 2α 인 등등의 경우에) 점진적인 위상 시프트로 1 볼트와 동일한 각 안테나 포트에 피드되는 신호의 크기를 설정함으로써 빔을 특정 방향으로 스티어링하는 것이 가능하다. α 의 값은 빔의 방향을 결정할 수도 있다. 빔의 각도가 모든 안테나 엘리먼트들을 함께 연결하는 라인에 대해 측정된다고 가정하면, α 는 이 라인을 따르도록 빔에 대해 -180 도일 수도 있다. 예를 들어 빔을 이 라인과 30, 45, 60 및 90 도 각도들로 만들기 위해, 점진적 위상 시프트는 각각 -155.9, -127.3 -90, 및 0 도일 수도 있다. 따라서, 안테나 엘리먼트들이 동위상으로 (즉, α 가 0 도와 동일) 피드되는 경우에, 빔은 어레이 라인의 방향에 대해 수직인 방향에 있을 것이다. 이러한 넘버들은 안테나 엘리먼트들 사이에 상호 커플링 (coupling) 이 존재하지 않는다는 다른 가정에 기초할 수도 있다. 실제로, 어레이의 엘리먼트들 사이의 상호 커플링(의 레벨)은 이러한 빔 각도들을 달성하기 위해 이러한 각도들에 대한 변경들 또는 상이한 위상 시프트들을 초래할 수도 있다.
안테나 어레이들 (730) 이 상이한 동작 주파수들 (예컨대, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 28GHz 및 60GHz 와 같은 2 개의 상이한 주파수들) 에 대해 별개의 안테나 어레이들로 구성될 때, 트랜시버(들) (725) 는 통신을 위해 UE (115-a) 에 의해 현재 사용되고 있는 주파수에 대응하는 안테나 어레이들 (및 그들의 개별 엘리먼트들) 을 선택적으로 동작시킬 수도 있다. 본원에서 기술된 듀얼-주파수 안테나 구조들로, UE (115-a) 는 각 대역에 대해 별개의 안테나 구조 없이 2 개의 상이한 대역들을 통해 통신할 수도 있다. 따라서, 본원에서 기술된 안테나 구조들은 UE (115-a) 의 제한된 실자산을 절약할 수도 있고, 그렇지 않으면 이러한 능력들을 제공하기 위해 유발될 수도 있는 UE (115-a) 의 전체 사이즈에 대한 임의의 잠재적인 부정적인 영향을 감소시킬 수도 있다.
UE (115-a) 의 통신 관리자 (720) 및/또는 트랜시버(들) (725) 은, 개별적으로 또는 집합적으로, 하드웨어에서 적용가능한 기능들의 일부 또는 전부를 수행하도록 적응된 하나 이상의 애플리케이션-특정적 집적 회로 (ASIC) 들을 이용하여 구현될 수도 있다. 대안적으로, 기능들은 하나 이상의 집적 회로들 상에서 하나 이상의 다른 프로세싱 유닛들 (또는 코어들) 에 의해 수행될 수도 있다. 다른 예들에서, 다른 유형들의 집적 회로들이 사용될 수도 있고 (예컨대, 구조화된/플랫폼 ASIC 들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 들, 및 다른 세미-커스텀 IC 들), 이들은 당해 기술분야에서 알려진 임의의 방식으로 프로그래밍될 수도 있다. 각 모듈의 기능들은 또한, 하나 이상의 범용 또는 애플리케이션-특정적 프로세서들에 의해 실행되도록 포맷팅된, 메모리에 포함된 명령들로, 전체로 또는 부분적으로, 구현될 수도 있다.
도 8 은 본 개시의 다양한 양태들에 따른, 무선 통신을 위한 방법 (800) 의 일 예를 나타내는 플로우차트이다. 명료성을 위해, 방법 (800) 은 이하에서 상기 설명된 안테나 구조들 중의 하나 이상의 안테나 구조들의 양태들을 참조하여 설명된다. 일부 예들에서, UE 는 이하 설명되는 기능들을 수행하기 위해 UE 의 기능적 엘리먼트들을 제어하도록 코드들의 하나 이상의 셋트들을 실행할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, UE 는 특수-목적 하드웨어를 이용하여 이하 설명되는 기능들의 하나 이상을 수행할 수도 있다.
블록 (805) 에서, 방법 (800) 은 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 1 안테나 어레이를 동작시키는 것을 수반할 수도 있다. 제 1 안테나 어레이는 제 1 평면형 구성으로 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 안테나 어레이는 도 3 에 대해 설명된 안테나 엘리먼트들의 제 1 어레이 (310) 일 수도 있다.
블록 (810) 에서, 방법 (800) 은, 제 1 주파수 범위와는 상이한 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 2 안테나 어레이를 동작시키는 것을 수반할 수도 있다. 제 2 안테나 어레이는 제 2 평면형 구성으로 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 2 안테나 어레이는 도 3 에 대해 설명된 안테나 엘리먼트들의 제 2 어레이 (320) 일 수도 있다.
방법 (800) 에 따르면, 제 1 안테나 어레이 및 제 2 안테나 어레이는 예를 들어 도 3 에 대해 설명된 것과 동일한 안테나 구조의 일부이다. 따라서, 방법 (800) 은 단일 안테나 구조를 이용하여 2 개의 상이한 주파수 범위들에서의 무선 통신을 제공할 수도 있다. 상기 설명된 바와 같이, 이러한 안테나 구조는 콤팩트함을 유지하면서 이러한 능력을 제공할 수도 있고, 이는 현대의 무선 통신 디바이스에서 이용가능한 실자산을 절약하는 것에 도움이 될 수도 있다.
블록들 (805 및 810) 에서의 동작(들)은 도 7 을 참조하여 설명된 트랜시버(들) (725) 를 이용하여 수행될 수도 있다. 단일 트랜시버 (725) 가 사용될 수도 있지만, 예를 들어, 원하는 방향(들)으로 각각의 어레이로부터의 빔을 스티어링하기 위해, 특히 각각의 어레이들의 안테나 엘리먼트들이 개별적으로 피드될 때, 제 1 안테나 어레이를 동작시키기 위한 그리고 제 2 안테나 어레이를 동작시키기 위한 별개의 트랜시버들이 사용될 수도 있다.
방법 (800) 은 단지 하나의 구현이고, 전술한 개시에 다른 다양한 다른 동작들이 블록들 (805 및 810) 에서의 동작(들) 에 추가하여 또는 그 대신에 수행될 수도 있음에 유의하여야 한다. 이와 같이 다른 방법들이 가능하다.
전술한 설명은 28GHz 및 60GHz 의 특정 동작 주파수들을 언급하지만, 이러한 동작 주파수들은 주파수들의 범위에 대응할 수도 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 대략 28GHz 정도의 동작 주파수는 27-31 GHz 와 같은 주파수들의 범위를 포함할 수도 있고, 대략 60GHz 정도의 동작 주파수는 56-67 GHz 와 같은 주파수들의 범위를 포함할 수도 있다. 이러한 범위들은, 본원에서 기술된 것들과 같은 안테나 엘리먼트들 및 안테나 엘리먼트 어레이들의 특정 설계들 및 구성들에 적어도 부분적으로 의존할 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 기법들은 CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, SC-FDMA, 및 다른 시스템들과 같은 다양한 무선 통신 시스템들을 위해 이용될 수도 있다. 용어들 "시스템" 및 "네트워크" 는 종종 상호교환가능하게 사용된다. CDMA 시스템은 CDMA2000, UTRA (Universal Terrestrial Radio Access) 등과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. CDMA2000 은 IS-2000, IS-95, 및 IS-856 표준들을 커버한다. IS-2000 릴리즈 0 및 릴리즈 A 는 CDAM2000 1X, 1X 등으로 통칭된다. IS-856 (ITA-856) 은 CDMA2000 1xEV-DO, 고속 패킷 데이터 (HRPD) 등으로 통칭된다. UTRA 는 광대역 CDMA (WCDMA) 및 CDMA 의 다른 변형들을 포함한다. TDMA 시스템은 GSM (Global System for Mobile Communications) 과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. OFDMA 시스템은 UMB (Ultra Mobile Broadband), 진화형 UTRA (E-UTRA), IEEE 802.11 (WiFi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM 등과 같은 무선 기술을 구현할 수도 있다. UTRA 및 E-UTRA 는 UMTS (Universal Mobile Telecommunications system) 의 일부이다. 3GPP 롱 텀 에볼루션 (LTE) 및 LTE-A (LTE-Advanced) 는 E-UTRA 를 이용하는 UMTS 의 새로운 릴리즈들이다. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE, LTE-A, 및 GSM 은 "제 3 세대 파트너쉽 프로젝트" (3GPP) 로 명명된 조직으로부터의 문서들에 기술되어 있다. CDMA2000 및 UMB 는 "제 3 세대 파트너쉽 프로젝트 2" (3GPP2) 로 명명된 조직으로부터의 문서들에 기재되어 있다. 본 명세서에서 설명된 기법들은 상기 언급된 시스템들 및 무선 기술들 뿐만 아니라, 비허가 및/또는 공유된 대역폭을 통한 셀룰러 (LTE) 통신을 포함하는, 다른 시스템들 및 무선 기술들을 위해 이용될 수도 있다. 상기 설명은 그러나 예의 목적들을 위해 LTE/LTE-A 시스템을 설명하고, LTE 기술이 상기 설명 대부분에서 이용되지만, 그 기법들은 LTE/LTE-A 애플리케이션을 넘어서 적용가능하다.
첨부된 도면들과 관련하여 상기 기재된 상세한 설명은 예들을 설명하고, 구현될 수도 있거나 또는 청구항들의 범위 내에 있는 예들만을 표현하지는 않는다. 용어들 "예" 및 "예시적인" 은, 본 설명에서 사용될 때, "예, 경우, 또는 예시로서 기능하는 것" 을 의미하며, "선호된" 또는 "다른 예들에 비해 유리한" 것을 의미하지는 않는다. 상세한 설명은 설명된 기법들의 이해를 제공하는 목적을 위해 특정 상세들을 포함한다. 이들 기법들은, 그러나, 이들 특정 상세들 없이 실시될 수도 있다. 일부 경우들에서, 잘 알려진 구조들 및 장치들은 설명된 예들의 개념들을 모호하게 하는 것을 회피하기 위하여 블록도 형태로 도시된다.
정보 및 신호들은 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 표현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학 장들 또는 입자들, 또는 그 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
본 명세서의 개시와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 블록들 및 컴포넌트들은 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), ASIC, FPGA 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 그 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예컨대, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 다수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 기능들은 하드웨어, 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그 임의의 조합에서 구현될 수도 있다. 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어에서 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 또는 이를 통해 송신될 수도 있다. 다른 예들 및 구현들이 본 개시 및 첨부된 청구항들의 사상 및 범위 내에 있다. 예를 들어, 소프트웨어의 성질로 인해, 상기 설명된 기능들은 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 하드와이어링, 또는 이들 중 임의의 것의 조합들을 이용하여 구현될 수 있다. 기능들을 구현하는 특징들은 또한 기능들의 부분들이 상이한 물리적 로케이션들에서 구현되도록 분포되는 것을 포함하여, 다양한 포지션들에 물리적으로 위치될 수도 있다. 청구항들을 포함하여, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 은, 2 개 이상의 항목들의 열거에서 사용될 때, 열거된 항목들의 어느 하나가 그 자체로 채용될 수 있거나, 열거된 항목들의 2 개 이상의 임의의 조합이 채용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 컴포넌트들 A, B, 및/또는 C 를 포함하는 것으로서 구성이 설명되는 경우에, 그 구성은 A 단독; B 단독; C 단독; A 및 B 의 조합; A 및 C 의 조합; B 및 C 의 조합; 또는 A, B, 및 C 의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 청구항들을 포함하여, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 항목들의 열거 (예를 들어, "중 적어도 하나" 또는 "중 하나 이상" 과 같은 어구가 오는 항목들의 열거) 에서 사용된 바와 같은 "또는" 은 예를 들어, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나" 의 리스트가 A 또는 B 또는 C 또는 AB 또는 AC 또는 BC 또는 ABC (즉, A 및 B 및 C) 를 의미하도록 이접적 열거를 나타낸다.
컴퓨터 판독가능 매체들은 일 장소로부터 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함한 통신 매체들과 컴퓨터 저장 매체들 양자 모두를 포함한다. 저장 매체는 범용 또는 특수 목적 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수도 있다. 제한이 아닌 예로서,컴퓨터 판독가능 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드 수단을 반송 또는 저장하는데 이용될 수 있고 범용 또는 특수 목적 컴퓨터, 또는 범용 또는 특수 목적 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 적절히 컴퓨터 판독가능 매체라 불리게 된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 이용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 송신되는 경우에, 매체의 정의에는, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, DSL, 또는 적외선, 라디오, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들이 포함된다. 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하고, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 한편, 디스크 (disc) 들은 레이저들로 데이터를 광학적으로 재생한다. 상기의 조합들이 또한 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함된다.
본 개시의 이전의 설명은 통상의 기술자로 하여금 본 개시를 실시 또는 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다. 본 개시에 대한 다양한 수정들은 통상의 기술자에게 자명할 것이며, 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 다른 변형들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본 명세서에서 설명된 예들 및 설계들에 제한되지 않고 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 최광의 범위를 부여받게 될 것이다.

Claims (22)

  1. 무선 통신을 위한 장치로서,
    제 1 평면형 구성으로 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 제 1 안테나 어레이;
    제 2 평면형 구성으로 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제 1 주파수 범위와는 상이한 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 제 2 안테나 어레이; 및
    상기 제 1 및 제 2 안테나 어레이들이 함께 이중 개구 안테나 어레이를 포함하는 구성 (configuration) 을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 안테나 어레이는 상기 제 1 안테나 어레이와는 상이한 평면에서 포지셔닝되는, 무선 통신을 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 평면형 구성은 상기 제 2 평면형 구성에 대해 평행한, 무선 통신을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 어레이는 제 1 가로방향 치수에서의 상기 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 2 개 및 제 2 가로방향 치수에서의 상기 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 2 개를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 개구를 정의하고, 상기 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 상기 개구 내에서 가로방향으로 정렬되고 상기 개구로부터 세로방향으로 오프셋되는, 무선 통신을 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 개구를 정의하고, 상기 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 상기 개구에 대해 가로방향으로 인접하고 상기 개구로부터 세로방향으로 오프셋되는, 무선 통신을 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 마이크로스트립 패치 안테나를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 패치 안테나는 제 1 패치 엘리먼트 및 상기 제 1 패치 엘리먼트에 대해 기생적으로 커플링된 제 2 패치 엘리먼트를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 패치 엘리먼트는 제 1 개구를 정의하고, 상기 제 2 패치 엘리먼트는 제 2 개구를 정의하며, 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구는 가로방향으로 정렬되고 서로로부터 세로방향으로 이격되는, 무선 통신을 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 범위는 27-31 기가헤르츠를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 적어도 하나는 공유된 에지에 의해 연결된 복수의 평면형 섹션들을 정의하는 마이크로스트립 E-패치 안테나를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 주파수 범위는 56-67 기가헤르츠를 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 안테나 어레이는 상기 제 2 어레이의 중간 열에 포지셔닝된 하나 이상의 추가적인 안테나 엘리먼트들을 더 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들의 하나 이상 및 상기 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들의 하나 이상은 서로에 대해 거울 대칭 패턴으로 배향되는, 무선 통신을 위한 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들의 적어도 일부 안테나 엘리먼트들은 삼각형 격자 구성으로 배열되는, 무선 통신을 위한 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 안테나 어레이들에 커플링된 그라운드 평면을 더 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 그라운드 평면은 상기 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 하나 이상의 접힌 다이폴들 및 상기 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 하나 이상의 접힌 다이폴들을 포함하는, 무선 통신을 위한 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 사용자 장비 (UE) 를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 안테나 어레이들은 상기 UE 내에 포지셔닝되는, 무선 통신을 위한 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 어레이 및 상기 제 2 안테나 어레이의 각각은 밀리미터 파 무선 통신을 위해 좁은 빔을 스티어링하도록 구성되는, 무선 통신을 위한 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    제 3 평면형 구성으로 제 3 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고 상기 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 제 3 안테나 어레이; 및
    제 4 평면형 구성으로 제 4 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하고 상기 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 적응된 제 4 안테나 어레이를 더 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 안테나 어레이들은 브로드사이드 방향으로 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 구성되고, 상기 제 3 및 제 4 안테나 어레이들은 엔드파이어 방향으로 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 구성되는, 무선 통신을 위한 장치.
  21. 무선 통신을 위한 방법으로서,
    제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 1 안테나 어레이를 동작시키는 단계로서, 상기 제 1 안테나 어레이는 제 1 평면형 구성으로 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 1 안테나 어레이를 동작시키는 단계; 및
    상기 제 1 주파수 범위와는 상이한 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 제 2 안테나 어레이를 동작시키는 단계로서, 상기 제 2 안테나 어레이는 제 2 평면형 구성으로 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는, 상기 제 2 안테나 어레이를 동작시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 안테나 어레이들은 함께 이중 개구 안테나 어레이를 포함하고, 그리고
    상기 제 1 안테나 어레이 및 상기 제 2 안테나 어레이는 동일한 안테나 구조의 부분인, 무선 통신을 위한 방법.
  22. 무선 통신을 위한 컴퓨터-실행가능 코드를 저장한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서,
    상기 코드는, 디바이스로 하여금,
    제 1 평면형 구성에서의 제 1 복수의 안테나 엘리먼트들의 제 1 안테나 어레이 및 제 2 평면형 구성에서의 제 2 복수의 안테나 엘리먼트들의 제 2 안테나 어레이를 포함하는 안테나 구조를 제어하는 것으로서, 상기 제 1 및 제 2 안테나 어레이들은 함께 이중 개구 안테나 어레이를 포함하고, 이러한 제어는, 제 1 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 상기 제 1 안테나 어레이를 동작시키고, 상기 제 1 주파수 범위와는 상이한 제 2 주파수 범위에서 무선 신호들을 전송 및 수신하도록 상기 제 2 안테나 어레이를 동작시키는, 상기 안테나 구조를 제어하는 것을 행하게 하도록,
    프로세서에 의해 실행가능한, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
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