KR20180129774A - 다중 빔 다중 입력 다중 출력(mimo)을 위한 빔 형성 아키텍처 - Google Patents

다중 빔 다중 입력 다중 출력(mimo)을 위한 빔 형성 아키텍처 Download PDF

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KR20180129774A
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유안 주
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인텔 아이피 코포레이션
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Abstract

복수의 무선 주파수(RF) 체인과, 복수의 안테나 소자와, 복수의 위상 시프터를 포함하는 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input-Multiple-Output; MIMO) 안테나 어레이 구조체가 일례로 설명되며, 안테나 소자 및 위상 시프터는 RF 체인에 연결된 복수의 안테나 어레이를 형성하고, 안테나 어레이의 개수는 RF 체인의 개수보다 많다.

Description

다중 빔 다중 입력 다중 출력(MIMO)을 위한 빔 형성 아키텍처
본 명세서에 설명된 실시예는 일반적으로 MIMO 무선 통신에서 복수의 빔 형성 신호를 수신하거나 송신하는 무선 통신 디바이스, 방법 및 시스템을 위한 통신 아키텍처에 관한 것이다.
현대의 무선 통신 디바이스는 진보된 통신 기술을 지원하기 위해 복수의 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 안테나를 통해 데이터가 수신되거나 송신되어 더 높은 견고성 및 처리량을 달성할 수 있다. 예를 들어 위상 안테나 어레이(phased antenna array)와 같이 각각의 안테나에서 신호의 위상이 소정 양만큼 시프트되는 예컨대, 안테나 어레이와 같은 복수의 안테나가 빔 형성 기술에 사용될 수 있다. 빔 형성 기술은 안테나의 지향성 패턴(directional pattern)을 제어하여 다른 방향으로의 또는 다른 방향으로부터의 의도하지 않은 간섭을 감소시키면서 의도한 디바이스에서 신호 품질을 향상시킬 수 있다. 임의의 원하는 각도 또는 임의의 원하는 각도의 조합으로 송신 빔 또는 수신 빔의 방향을 제어하고, 예컨대, 많은 수의 공간 다중화된 신호 층을 달성하도록 풀 랭크(full-rank) MIMO를 지원하는 효율적인 아키텍처가 요구될 수 있다.
도면에서, 동일한 참조 부호는 상이한 도면 전반에 걸쳐 동일한 부분을 일반적으로 지칭한다. 도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니며, 그 대신 일반적으로 본 발명의 원리를 설명하는 것을 강조하였다. 다음의 설명에서, 다양한 양상들이 다음의 도면들을 참조하여 기술되며, 도면에서,
도 1은 일부 실시예에 따른 무선 통신 시스템, 예를 들어, 제5세대(5G) 무선 통신 시스템을 도시한다.
도 2는 베이스라인 어레이 당 단일 빔 구조체를 도시한다.
도 3은 어레이 당 이중 빔 구조체를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 베이스라인 어레이 당 단일 빔 구조체 및 어레이 당 이중 빔 구조체를 사용하는 이중 층 공간 다중화(Spatial Multiplexing: SM) 신호의 수신을 도시한다.
도 5는 일부 실시예에 따른 4변(직사각형) 안테나 어레이 구조체를 도시한다.
도 6은 일부 실시예에 따른 4변(직사각형) 안테나 어레이 구조체를 사용하는 이중 층 공간 다중화(SM) 신호의 수신을 도시한다.
도 7은 일부 실시예에 따라 빔 형성 신호를 선택하고 수신하기 위한 예시적인 방법을 설명하는 흐름도를 도시한다.
다음의 상세한 설명은 발명이 실시될 수 있는 본 명세서의 특정 세부사항 및 양상을 예로써 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 양상이 이용될 수 있고 구조적, 논리적 및 전기적 변경이 이루어질 수 있다. 본 명세서의 일부 양상은 본 명세서의 하나 이상의 다른 양상과 결합되어 새로운 양상을 형성할 수 있으므로, 본 명세서의 다양한 양상들이 반드시 상호 배타적인 것은 아니다.
도 1은 일부 실시예에 따른 무선 통신 시스템(100), 예를 들어, 5G 무선 통신 시스템을 도시한다.
무선 통신 시스템(100), 예를 들어, 5G 무선 통신 시스템은 무선 액세스 네트워크(101)를 포함한다. 무선 액세스 네트워크(101)는 기지국(120-122)을 포함할 수 있다. 각각의 기지국, 예를 들어, 기지국(120)은 무선 액세스 네트워크(101)의 하나 이상의 모바일 무선 셀, 예컨대, 모바일 무선 셀(110)을 위한 무선 커버리지를 제공할 수 있다.
무선 통신 시스템(100)의 모바일 무선 셀(110)에는 복수의 무선 통신 디바이스(130-132)(모바일 단말기, 사용자 장비(UE), 이동국(MS) 또는 모바일 디바이스로도 지칭됨)가 배치될 수 있다. 무선 통신 디바이스, 예를 들어, 무선 통신 디바이스(130)는 모바일 무선 셀, 예를 들어, 모바일 무선 셀(110)을 위한 커버리지를 제공하는(바꾸어 말하면, 작동시키는) 기지국, 예컨대, 기지국(120)을 통해 다른 무선 통신 디바이스, 예컨대, 무선 통신 디바이스(131 또는 132)와 통신할 수 있다.
무선 인터페이스 채널, 예컨대, 채널(140)을 통한 무선 통신을 위해, 무선 통신 디바이스, 예를 들어, 무선 통신 디바이스(130)는 무선 주파수(RF) 컴포넌트의 체인(151), 복수의 안테나(150) 및 베이스밴드 프로세서(152)를 포함할 수 있다. RF 체인으로도 지칭될 수 있는 RF 컴포넌트의 체인(151)은 RF 수신기, RF 송신기 또는 RF 송수신기를 포함할 수 있다. 복수의 안테나(150)는, 예를 들어, 위상 안테나 어레이일 수 있다. 베이스밴드 프로세서(152)는, 예를 들어, 아날로그 신호 처리를 제공하는 아날로그 베이스밴드, 아날로그 도메인과 디지털 도메인 간의 변환을 제공하는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 및 디지털-아날로그 변환기(DAC), 및 디지털 신호 처리를 제공하는 디지털 베이스밴드를 포함할 수 있다.
무선 통신 디바이스, 예컨대, 무선 통신 디바이스(130)는 동일한 RAT(Radio Access Technology)에 따라 또는 상이한 RAT에 따라 동작할 수 있는 하나 이상의 모바일 통신 네트워크의 커버리지 내에 있을 수 있다.
무선 액세스 네트워크(101)는 다양한 통신 기술, 예컨대, 모바일 통신 표준에 따라 통신을 지원할 수 있다. 각각의 기지국, 예를 들어 기지국(120)은 5G, LTE(Long Term Evolution), UMTS(Universal Mobile Communications System), GSM(Global System for Mobile Communications), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 무선 액세스에 따라 기지국(120)과 무선 통신 디바이스, 예를 들어, 무선 통신 디바이스(130) 사이에 무선 인터페이스 채널, 예컨대, 무선 인터페이스 채널(140)을 통해 무선 통신 접속을 제공할 수 있다.
MIMO 무선 통신 시스템은 복수의 공간적으로 분리 가능한 신호 층을 다중화함으로써 지원될 수 있다. 신호 층의 공간적 분리는 하나 이상이지만 전부는 아닌 MIMO 층을 예컨대 송신기에서 하나의 송신(Tx) 빔에 매핑함으로써 복수의 빔을 사용하여 달성될 수 있다. 본 명세서에서 다중 빔 MIMO로 나타낸 이러한 유형의 공간 다중화 기법은 5G를 포함하는 광범위한 통신 시스템의 필수 부분일 수 있다. 예를 들어, 수신기는 복수의 수신(Rx) 빔을 이용할 수 있는데, 하나 이상의 수신(Rx) 빔의 방향은 하나의 Tx 빔으로부터의 하나의 신호의 수신 신호 품질을 증가, 예를 들어, 최대화하기 위한 기준에 따라 선택될 수 있다. 고주파 대역에서 무선파의 높은 대기 감쇠 및 재료 흡수 특성으로 인해, 송신 방향과 수신 방향 모두에서의 양방향(bilateral) 빔 형성은 고주파 대역, 예를 들어, 밀리미터파 대역(30-300 GHz)에서 특히 유용할 수 있다.
적어도 PㆍL 개의 층을 지원하는 양방향 L 빔 (L≥2, L은 정수임) MIMO는 송신기 또는 수신기에서 L 개의 빔 및 적어도 PㆍL 개의 RF 체인에 의해 달성될 수 있다. P∈{1, 2} 이고, 그러한 양방향 L 빔 MIMO가 지원하는 편파(polarizations)의 수를 나타낸다. 예를 들어, P = 1이면 MIMO는 단일 편파 송신(single-polarized transmission)을 지원하고, P = 2이면 MIMO는 교차 편파 송신(cross-polarized transmission)을 지원한다. 본 명세서에서 RF 체인은 논리적 단일 층 RF 체인 엔티티를 나타낸다. RF 체인은, 예를 들어, RF 수신기, RF 송신기 또는 RF 송수신기를 포함할 수 있다. RF 체인은, 복수의 병렬 층, 예를 들어, 교차 편파 신호의 두 편파 성분 모두를 처리할 수 있는 예컨대, 물리적 RF 블록일 수 있다. RF 체인의 비용, 하드웨어 크기 및 전력 소비 때문에 RF 체인의 개수는, L 빔 MIMO를 위한 PㆍL 개의 공간 다중화된 층을 분해할 작은 수, 예를 들어, PㆍL 개의 RF 체인으로 유지된다.
또한, 위상 안테나 어레이를 포함하는 지향성 안테나는 제한된 시야(Field Of View: FOV)를 갖는다. FOV는 안테나 어레이의 메인 로브(main lobe)가 지향될 수 있는 각도 범위(anngular span)이다. 무선 통신 디바이스에서의 빔 형성의 한 응용례는, 예를 들어 신호가 복수의 동시적 빔 형성 신호를 사용하여 공간 다중화되는 MIMO 통신을 지원하는 것이다. 빔 형성 신호를 송신하거나 수신하기 위해, 빔 형성 송신기 또는 빔 형성 수신기는 지향성 안테나 또는 위상 안테나 어레이에 연결될 수 있다. 지향성 안테나, 예를 들어, 위상 안테나 어레이의 제한된 FOV는, L 개의 빔을 임의의 원하는 각도 또는 임의의 원하는 각도들의 조합으로 지향시키기 위해, 빔 형성 송신기 또는 수신기가 각각의 안테나 어레이에서 또는 L 개보다 많은 안테나 어레이에서 복수의 빔을 필요로 할 수 있음을 의미한다. 송신기에 비해, 수신기는 자신이 수신하는 신호에 대해 빔 방향을 선택할 자유가 적다.
위상 안테나 어레이 및 RF 체인의 효율적인 안테나 어레이 구성은, 예를 들어, 충분한 빔 형성 성능, 예컨대, 빔폭, 이득, 및 임의의 원하는 방향들의 조합을 지원하는 성능을 제공하면서 비용을 감소시킬 수 있다. 이러한 구성은 L 빔 MIMO를 지원할 수 있다.
적어도 PㆍL 개의 층을 지원하는 양방향 L 빔(L≥2, L은 정수임) MIMO는 PㆍL 개의 RF 체인 및 2L 개의 안테나 어레이로 형성될 수 있으며, 여기서 P∈{1,2}이다. RF 체인 형태들 각각은 단일 편파 신호와 연관될 수 있다. 안테나 어레이들 각각은 별개의 방향을 향할 수 있는데, 예를 들어, 0° 위상 시프트를 갖는 조준(boresight)으로 정의되는 법선 방향은 2L 개의 안테나 어레이 각각마다 구별될 수 있다. 3차원(3D) 구를 가로지르는 L 개의 동시 빔 방향의 임의의 조합을 지원하는 빔 형성 디바이스의 한 종류의 경우, 안테나 어레이는 2L 개의 면을 갖는 다면체 패턴으로 배치될 수 있는데, 이 안테나 어레이 (변)의 FOV는 다면체의 바깥쪽을 향한다. 빔 형성 디바이스의 한 종류의 경우, 2차원(2D) 평면 상의 빔 방향의 분해능(resolvability)이 더 중요할 수 있으며, 이러한 종류의 빔 형성 디바이스를 위한 안테나 어레이의 다면체 패턴은 2L 개의 변을 가진 다각형 패턴으로 귀결될 수 있다. 예를 들어, 이러한 종류의 빔 형성 디바이스의 방위각-고도 방위(azimuth-elevation orientation)가 안정적이면, 고도 평면(elevation plane)에서의 빔 입상도(beam granularity)는 방위각 평면(azimuthal plane)에서의 빔 입상도보다 덜 중요할 수 있다. 송신의 경우, RF 체인의 출력은 단지 하나의 안테나 어레이에만 매핑될 수 있다. 수신의 경우, RF 체인으로의 입력은 하나의 선택된 안테나 어레이로부터 나올 수도 있고, 하나보다 많은 안테나 어레이로부터의 조합된 신호일 수 있다.
이하에서는, 설명을 쉽게 하기 위해, 2층(교차 편파인 경우 4층)을 지원하는 2차원(2D) 이중 빔 MIMO 시나리오의 간략화된 단일 편파 예가 설명된다. 2D 예의 2D 평면은 방위각 평면으로 표시될 수 있다. 또한, 이상적인 시나리오가 도입되는데, 예를 들어, 위상 안테나 어레이는 180° FOV, 예컨대, 법선 방향으로부터 ±90°를 갖지만, 실제로 최대 FOV는 180° 미만, 예컨대, 120°일 수 있다. 이는 어레이 기판, 반사기 또는 다른 물체가 무선 신호의 전자파면(electromagnetic wave fronts)에 미치는 영향 때문일 수 있다. 그러므로, 본 명세서에 도입된 예시적인 실시예는, 예를 들어, 2L 개보다 많은 변을 지원하는 위상 안테나 어레이로 확장되거나 수정될 수 있다. 일부 실시예에서, 안테나 어레이들의 임의의 그룹의 조합된 FOV가 임의의 주어진 RF 체인에 연결되어 원하는 빔 방향의 커버리지를 형성할 수 있다.
도 2는 이중 빔 MIMO SM 수신을 위한 베이스라인 위상 안테나 어레이 구조체(200)를 도시한다. 베이스라인 위상 안테나 어레이 구조체(200)는 어레이 당 단일 빔을 갖는 이중 어레이에 대한 가장 간단한 구성일 수 있다. 베이스라인 위상 안테나 어레이 구조체(200)는 이하 베이스라인 구조체(200)로도 지칭될 수 있다. FOV가 180°인 이상적인 2D 시나리오에서, 베이스라인 구조체(200)는 완전한 360° 커버리지를 제공할 수 있다. 베이스라인 구조체는 RF 체인(210 및 250)을 이용할 수 있다. 베이스라인 구조체(200)는 하나의 RF 체인(210)에 접속된 위상 시프터들(211-218) 및 안테나 소자들(231-238)과, 다른 RF 체인(250)에 접속된 위상 시프터들(251-258) 및 안테나 소자들(271-278)도 이용할 수 있다. 위상 시프터 및 안테나 소자는 FOV 경계(201)를 갖는 복수의 안테나 어레이를 형성할 수 있다. 설명한 바와 같이, 예시적인 베이스라인 구조체(200)에는 2개의 RF 체인, 16개의 안테나 소자 및 16개의 위상 시프터가 있다.
베이스라인 구조체(200)의 3차원(3D) 확장은 안테나 소자의 추가 행을 고도 평면에 적층함으로써 구성될 수 있다. 이는 방위각 빔 입상도 뿐만 아니라 고도 빔 입상도, 예컨대, 3D 빔 형성 커버리지도 제공할 수 있다. 이러한 3D 구성은, 예를 들어, UE에 대한 빔 형성 프레임워크를 개발하기 위한 5G 산업에서 베이스라인 모델로서 쓰일 수 있다.
도 3은 이중 빔 MIMO SM 수신을 위한 어레이 당 다중 빔 구조체(300)를 도시한다. 메시 구조체(300)로도 지칭될 수 있는 어레이 당 다중 빔 구조체(300)는 RF 체인, 예컨대, RF 체인(310 및 350)을 이용할 수 있다. 메시 구조체(300)는 또한 하나의 RF 체인(310)에 접속된 위상 시프터들(311-318 및 321-328) 및 안테나 소자들(331-338)과, 다른 RF 체인(350)에 접속된 위상 시프터들(351-358 및 361-368) 및 안테나 소자들(371-378)을 이용할 수 있다. 위상 시프터 및 안테나 소자는 FOV 경계(301)를 갖는 복수의 안테나 어레이를 형성한다. 도 2에 의해 도시된 베이스라인 구조체(200)와 비교하여, 메시 구조체(300)는 2배 많은 위상 시프터 및 추가 하드웨어, 예를 들어, 신호 분리기, 신호 합성기, 전력 증폭기 및 저잡음 전력 증폭기도 이용할 수 있다. 설명된 바와 같이, 예시적인 메시 구조체(300)에는 2개의 RF 체인, 16개의 안테나 소자, 32개의 위상 시프터, 16개의 신호 분리기, 16개의 신호 합성기, 16개의 전력 증폭기 및 16개의 저잡음 증폭기가 존재할 수 있다. 또한, 메시 구조체(300)는 부작용을 방지하기 위한 추가 하드웨어를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 메시 구조체(300)는 RF 체인 및 베이스밴드에서 전용 신호 처리를 이용하여 전력 증폭기와 같은 비선형 능동 디바이스의 상호변조 왜곡을 해결할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예에 따라 2개 이상의 빔 형성 신호가 안테나 어레이들 중 단 하나의 안테나 어레이의 FOV에 도달하는 이중 층 MIMO SM 시나리오를 도시한다. 도 4a는, 예를 들어, 2개 이상의 빔 형성 신호가 베이스라인 구조체(200)의 안테나 어레이들 중 단 하나의 안테나 어레이의 FOV에 도달하는 이중 층 MIMO SM 시나리오(400)를 도시한다. 예를 들어, Tx 빔(280 및 281)에 의해 전달된 2개의 송신 신호가 안테나 어레이들 중 하나의 안테나 어레이, 예컨대, RF 체인(210)에 연결된 안테나 어레이(1)의 FOV에 도달하면, 단 하나의 신호, 예컨대, Tx 빔(280)에 의해 전달된 송신 신호는 Rx 빔(290)을 통해 수신될 수 있다. 베이스라인 구조체는 의도한 풀 랭크(2층) 2 빔 MIMO를 지원하지 않을 수 있는데, 그러한 시나리오에서는 그 대신 처리량이 감소한 1층 송신으로 대체(fallback)해야 할 수 있다. 도 4b는, 예를 들어, 2개 이상의 빔 형성 신호가 어레이 당 이중 빔 메시 구조체(300)의 안테나 어레이들 중 단 하나의 안테나 어레이의 FOV에 도달하는 이중 층 MIMO SM 시나리오(410)를 도시한다. 예를 들어, Tx 빔(380 및 381)에 의해 전달된 2개의 송신 신호가 안테나 어레이들 중 하나의 안테나 어레이, 예컨대, RF 체인(310) 및 RF 체인(350)에 연결된 안테나 어레이(1)의 FOV에 도달하면, 2개의 신호, 예컨대, Tx 빔(380 및 381)에 의해 전달된 2개의 송신 신호는 Rx 빔(390 및 391)을 통해 수신될 수 있다. 베이스라인 구조체(200)와 비교하여, 메시 구조체(300)는 그러한 시나리오, 예를 들어, 2개 이상의 빔 형성 신호가 안테나 어레이들 중 단 하나의 안테나 어레이의 FOV에 도달하는 시나리오를 지원할 수 있다.
도시된 바와 같이, 도 2에 의해 도시된 베이스라인 구조체(200)는 최대 데이터 처리량을 달성하는 데 한계가 있을 수 있다. 예를 들어, 2개의 Tx 빔에 의해 전달되는 이중 층 SM 신호 2개 모두가, 다른 안테나 어레이, 예컨대, RF 체인(250)에 연결된 안테나 어레이의 블라인드 존(blind zone)에 있을 수 있는, 하나의 안테나 어레이, 예를 들어, RF 체인(210)에 연결된 안테나 어레이의 FOV에 도달하면, 베이스라인 구조체(200)는 그러한 이중 층 SM 신호를 수신 또는 분해하지 못할 수 있다. 일반적으로, 2개 이상의 Tx 빔에 의해 전달된 신호가 단 하나의 안테나 어레이의 FOV에 도달하면, 베이스라인 구조체(200)는 다중 빔 MIMO 신호를 수신하지 못할 수 있다. 도 3에 의해 도시된 메시 구조체(300)는 임의의 각도로 도달하는 2개의 Tx 빔에 의해 전달된 이중 층 SM 신호를 수신하고 분해하기 위해 안테나 어레이 당 2개의 메인 로브(lobes)를 형성할 수 있으므로 처리량 증가를 달성할 수 있다. 그러나, 구현 노력과 사용 비용이 높을 수 있다.
이하, 고성능 및 고효율을 위한 위상 안테나 어레이가 설명된다. 도 5는 일부 실시예에 따른 단일 편파 다면체 안테나 어레이 구조체(500), 예를 들어, 2D의 다각형 안테나 어레이 구성을 도시한다. 안테나 어레이 구조체(500)로도 지칭될 수 있는 단일 편파 다면체 안테나 어레이 구조체(500)는 복수의 안테나 어레이, 예컨대, 수직 FOV 경계(501) 및 수평 FOV 경계(502)를 갖는 안테나 어레이들(505, 506, 507 및 508)을 형성하는 다수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 이용할 수 있다. 안테나 어레이 구조체(500)는 예컨대 복수의 안테나 어레이에 연결된 다수의 안테나 소자 및 위상 시프터에 연결된 RF 체인, 예를 들어, RF 체인(510 및 550)을 이용할 수 있다. FOV 경계(501)와 FOV 경계(502)는, 예컨대, 서로 수직이다. FOV 경계(501) 및 FOV 경계(502)는 서로에 대하여 다른 위치 관계를 갖도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, FOV 경계(501)는 FOV 경계(502)에 임의의 각도로 배치될 수 있다. 또한, FOV 경계(501) 및 FOV 경계(502)는 무선 통신 디바이스에 대하여 임의의 각도로 배치될 수 있다.
수직 레벨에서, 하나의 RF 체인, 예를 들어, RF 체인(510)은 FOV 경계(501)의 양측에 대칭으로 배치되는 위상 시프터들 및 안테나 소자들을 가질 수 있다. 예를 들어, 4개의 위상 시프터(511-514) 및 4개의 안테나 소자(531-534)를 포함할 수 있는 안테나 어레이(505)는 FOV 경계(501)의 제 1 측에서 RF 체인(510)에 접속될 수 있고, 다른 4개의 위상 시프터(515-518) 및 다른 4개의 안테나 소자(535-538)를 포함할 수 있는 안테나 어레이(507)는 FOV 경계(501)의 제 2 측에서 RF 체인(510)에 접속될 수 있다. 안테나 어레이(505 및 507)는 대향하는 측에서 공통의 RF 체인과 연결되므로 서로 대칭인 것으로 여겨질 수 있다. 수평 레벨에서, 다른 RF 체인, 예를 들어, RF 체인(550)은 FOV 경계(502)의 양측에 대칭으로 배치되는 위상 시프터들 및 안테나 소자들을 가질 수 있다. 예를 들어, 4개의 위상 시프터(551-554) 및 4개의 안테나 소자(571-574)를 포함할 수 있는 안테나 어레이(508)는 FOV 경계(502)의 제 1 측에서 RF 체인(550)에 접속될 수 있고, 다른 4개의 위상 시프터(555-558) 및 다른 4개의 안테나 소자(575-578)를 포함할 수 있는 안테나 어레이(506)는 FOV 경계(502)의 제 2 측에서 RF 체인(550)에 접속될 수 있다. 안테나 어레이(506)는 안테나 어레이(508)와 대칭일 수 있다. 4변 안테나 어레이 구조체 또는 다른 다각형 어레이 구조체를 구성하기 위한 비대칭 배치도 만들어질 수 있다.
안테나 어레이 구조체(500)와 같은 2D 구성에서, 예를 들어, 각각의 RF 체인이 2개의 안테나 어레이에 연결되는 4(2L, L=2)개의 단일 빔 안테나 어레이가 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 임의의 별개의 Rx 빔 쌍은 각각 2개의 RF 체인과 연관되는 2개의 안테나 어레이에 의해 동시에 지원될 수 있다. 예를 들어, 수직 레벨에서, 안테나 어레이(505)는 270°에서 90°까지의 범위를 갖는 FOV를 가질 수 있고, 안테나 어레이(507)는 90°에서 270°까지의 범위를 갖는 FOV를 가질 수 있다. 예를 들어, 수평 레벨에서, 안테나 어레이(506)는 0°에서 180°까지의 범위를 갖는 FOV를 가질 수 있고, 안테나 어레이(508)는 180°에서 0°까지의 범위를 갖는 FOV를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 4변 안테나 어레이 구조체, 예를 들어, 직사각형 어레이 구조체가 형성된다. 2D로 다른 다각형 어레이 구조체도 형성될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에서, 다수의 안테나 소자 및 위상 시프터는 복수의 안테나 어레이를 형성한다. 복수의 안테나 어레이, 예를 들어, 안테나 어레이(505, 506, 507 및 508) 각각을 형성하는 안테나 소자 및 위상 시프터의 개수는 상이할 수 있다.
4변 안테나 어레이 구조체는 다수의 원리를 나타낼 수 있다. 제 1 예의 경우, 각각의 편파에 대해, 4변 안테나 어레이 구조체는 RF 체인보다 많은 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 제 2 예의 경우, 각각의 안테나 어레이의 FOV는 신호의 송신 및 수신을 위한 별개의 방향 범위를 커버할 수 있으며, 각각의 안테나 어레이에 의해 지원되는 별개의 방향 범위는 부분적으로 오버랩될 수 있다. 제 3 예의 경우, 인접한 안테나 어레이들은 상이한 RF 체인에 연결될 수 있다. 또한, 임의의 주어진 단일 RF 체인에 연결된 모든 안테나 어레이의 조합된 FOV는 원하는 빔 방향의 완전한 커버리지, 예컨대, 완전한 360°를 형성할 수 있다. 이 원리에 따르면, 예시적인 4변 안테나 어레이 구조체는 비대칭 4변 안테나 어레이 구조체 또는 더 많은 안테나 어레이 (변)을 갖는 다른 다각형 구조체, 예를 들어, 3개의 빔을 지원하는 육각형(6변) 구조체 또는 4개의 빔을 지원하는 팔각형(8변) 구조체로 확장될 수 있다.
예시적인 비대칭 4변 안테나 어레이 구조체는 복수의 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 안테나 어레이 각각은 상이한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함한다. 예를 들어, 제 1 안테나 어레이는 3개의 안테나 소자 및 3개의 위상 시프터를 포함할 수 있고, 제 2 안테나 어레이는 4개의 안테나 소자 및 4개의 위상 시프터를 포함할 수 있으며, 제 3 안테나 어레이는 5개의 안테나 소자 및 5개의 위상 시프터를 포함할 수 있고, 제 4 안테나 어레이는 6개의 안테나 소자 및 6개의 위상 시프터를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 비대칭 4변 안테나 어레이 구조체는 상이한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함하는, 공통의 RF 체인과 연결된 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나 어레이는 3개의 안테나 소자 및 3개의 위상 시프터를 포함할 수 있고, 제 1 안테나 어레이와 동일한 RF 체인에 연결된 제 2 안테나 어레이는 4개의 안테나 소자 및 4개의 위상 시프터를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제 1 안테나 어레이 및 제 2 안테나 어레이는 제 3 안테나 어레이 및 제 4 안테나 어레이와 동일하거나 또는 상이한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이 구조체(500)의 경우, 안테나 어레이(505)는 안테나 어레이(507)와 상이한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 가질 수 있지만, 안테나 어레이(506) 또는 안테나 어레이(508)와 동일한 (또는 상이한) 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 비대칭 4변 안테나 어레이 구조체는 복수의 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 복수의 안테나 어레이 각각은 다른 안테나 어레이의 법선 방향과는 다른 법선 방향을 갖는다.
일부 실시예에서, 비대칭 4변 안테나 어레이 구조체는 복수의 안테나 어레이를 포함할 수 있으며, 안테나 어레이 각각은 상이한 FOV를 갖는다.
일부 실시예에서, 육각형(6변) 안테나 어레이 구조체는 3개의 빔을 지원할 수 있다. 육각형 구조체는 대칭 또는 비대칭일 수 있다.
일부 실시예에서, 팔각형(8변) 안테나 어레이 구조체는 4개의 빔을 지원할 수 있다. 팔각형 구조체는 대칭 또는 비대칭일 수 있다.
다양한 실시예에서, 3D 다면체 안테나 어레이 구조체가 구성될 수 있다. 3D 다면체 안테나 어레이 구조체의 멤버인 안테나 어레이들의 법선 방향들은 3D 공간의 3개의 축 모두를 다룰 수 있다. 예를 들어, 3 빔 MIMO의 경우, 3개의 RF 체인에 연결된 6개의 안테나 어레이가 육면체를 형성할 수 있다. 이것은 대칭 서브케이스의 큐브로 귀결될 수 있다. 일반적으로, 2L면 다면체 안테나 어레이 구조체는 PㆍL 개의 RF 체인 및 2L 개의 안테나 어레이를 갖는 L빔 MIMO용으로 구성될 수 있다.
이러한 4변 안테나 어레이 구조체는 도 2에 의해 도시된 베이스라인 구조체에 비해 임의의 동시적인 별개의 Rx 빔 방향 쌍을 지원할 수 있다. 게다가, 이러한 4변 안테나 어레이 구조체의 경우, 도 3에 의해 도시된 메시 구조체에 비해, 추가적인 하드웨어 컴포넌트, 예컨대, 위상 시프터, 신호 분리기, 신호 합성기, 전력 증폭기 또는 저잡음 증폭기가 필요하지 않다.
도 6은 일부 실시예에 따라 4변(직사각형) 안테나 어레이 구조체(600)를 사용하는 공간 다중화된 이중 층 신호의 수신을 도시한다. 예를 들어, 2개의 Tx 빔, 예컨대, Tx 빔(580 및 581)에 의해 전달되는 2개의 송신 신호가 RF 체인(510 및 550)에 연결된 안테나 어레이(505-508) 중 임의의 하나의 안테나 어레이의 FOV에 도달하면, 이들 송신 신호는 2개의 Rx 빔, 예를 들어, Rx 빔(590 및 591)을 통해 수신될 수 있다. 도 2 및 도 3에 의해 각각 도시된 베이스라인 구조체(200) 또는 메시 구조체(300)와 비교하여, 4변 안테나 어레이 구조체는 2개 이상의 빔 형성 신호가 안테나 어레이들 중 임의의 하나의 안테나 어레이의 FOV에 도달하는 시나리오를 지원할 수 있다. 이는 인접한 안테나 어레이들이 오버랩된 FOV를 가지며 서로 다른 RF 체인에 연결되기 때문이다.
예를 들어, Tx 빔(580 및 581)에 의해 전달된 2개의 송신 신호는 FOV 경계(502)에 상이한 각도로 도달할 수 있다. Tx 빔(580)에 의해 전달된 하나의 송신 신호는 예를 들어 FOV 경계(502)에 45°의 각도로 도달할 수 있고, Tx 빔(581)에 의해 전달된 다른 송신 신호는 예를 들어 FOV 경계(502)에 60°의 각도로 도달할 수 있다. 이 시나리오에서, 하나의 송신 신호는 RF 체인(510)에 연결된 안테나 어레이(505)에 의해 Rx 빔(590)을 통해 수신될 수 있고, 다른 송신 신호는 RF 체인(550)에 연결된 안테나 어레이(506)에 의해 Rx 빔(591)을 통해 수신될 수 있다.
예를 들어, Tx 빔(580 및 581)에 의해 전달된 2개의 송신 신호는 FOV 경계 (502)에 상이한 각도로 도달할 수 있다. Tx 빔(580)에 의해 전달된 하나의 송신 신호는 예컨대 FOV 경계(502)에 30°의 각도로 도달할 수 있고, Tx 빔(581)에 의해 전달된 다른 송신 신호는 예컨대 FOV 경계(502)에 210°의 각도로 도달할 수 있다. 이 시나리오에서, 하나의 송신 신호는 RF 체인(510)에 연결된 안테나 어레이(505)에 의해 Rx 빔(590)을 통해 수신될 수 있고, 다른 송신 신호는 RF 체인(550)에 연결된 안테나 어레이(508)에 의해 Rx 빔(591)을 통해 수신될 수 있다. 또는, 하나의 송신 신호는 RF 체인(550)에 연결된 안테나 어레이(506)에 의해 Rx 빔(590)을 통해 수신될 수 있고, 다른 송신 신호는 RF 체인(510)에 연결된 안테나 어레이(507)에 의해 Rx 빔(591)을 통해 수신될 수 있다. 다른 수신 배치도 만들 수 있다.
이와 같이, 4변 안테나 어레이 구조체는 임의의 각도로 도달하는 2개 이상의 빔 형성 신호를 수신하고 분해할 수 있다. 이러한 구성은 다중 빔 MIMO의 처리량을 증가시킬 수 있다.
도 5에 의해 도시된 예시적인 4변 안테나 어레이 구조체를 포함하는 다면체 안테나 어레이 구조체의 종류는 위 예들에서 나타낸 바와 같이 수신뿐만 아니라 다중 빔 MIMO 신호의 효율적인 송신에도 사용될 수 있다. 게다가, 이 구조체는 각각 RF 체인으로부터의 별개의 신호를 전달하는 2개 이상의 송신 빔을 임의의 각도 조합으로 지향시키는 것을 허용한다. 반면에, 베이스라인 구조체는 Tx 빔을 어떠한 각도 조합으로도 지향시킬 수 없다. 그러나, 메시 구조체는 신호 합성기, 전력 증폭기 및 추가 위상 시프터가 필요한 대신 Tx 빔을 임의의 각도 조합으로 지향시킬 수 있다.
무선 통신 디바이스의 컴포넌트, 예컨대, 송신기, 수신기, 위상 시프터, 안테나 소자, 신호 분리기, 신호 합성기, 전력 증폭기, 저잡음 증폭기는 예를 들어 하나 이상의 회로에 의해 구현될 수 있다. "회로"는 메모리에 저장된 소프트웨어를 실행하는 전용 회로나 프로세서, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합일 수 있는 임의의 종류의 로직 구현 엔티티로서 이해될 수 있다. 따라서, "회로"는 하드와이어드(hard-wired) 로직 회로 또는 프로그램 가능 프로세서, 예컨대, 마이크로프로세서와 같은 프로그램 가능 로직 회로일 수 있다. "회로"는 또한 소프트웨어, 예컨대, 임의의 종류의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 프로세서일 수 있다. 이하에서 더 상세히 설명될 각각의 기능의 임의의 다른 종류의 구현도 "회로"로서 이해될 수 있다.
무선 통신 디바이스에는, 예를 들어, L 층 다중 빔 MIMO를 지원하는 L 개의 RF 체인을 갖는 2L면 다면체 안테나 어레이 구조체가 내장된다. 예를 들어, L=2일 때, 2L면 다면체 안테나 어레이 구조체는 도 7에 의해 도시된 바와 같이 빔 형성 신호를 수신하거나 송신하는 예시적인 방법을 수행하는 도 5에 의해 도시된 4변 어레이 구조체일 수 있다. 설명된 바와 같이, 무선 통신 디바이스는 UE, 모바일 디바이스, 수신기, 송신기, 또는 MS일 수 있다.
도 7은 일부 실시예에 따라 Rx 빔을 선택하고 빔 형성 신호를 수신하는 예시적인 방법을 보여주는 흐름도를 예시하는 흐름도(700)를 도시한다.
710에서, 다면체 안테나 어레이 구조체, 예컨대, 도 5에 의해 도시된 4변 안테나 어레이 구조체가 내장된 무선 통신 디바이스는, 예컨대, 기준 신호를 수신한다. 무선 통신 디바이스는 기지국, 예를 들어, 도 1에 의해 도시된 기지국(120)으로부터 기준 신호를 수신할 수 있다. 파일럿으로도 알려진 기준 신호는 알려진 패턴의 사전결정된 신호에 의해 점유된 별개의 시간-주파수 자원들의 그룹을 나타낸다. 하나 이상의 기준 신호가 존재할 수 있다. 무선 통신 디바이스는 각각의 안테나 어레이에 의해 지원되는 연관된 개수의 후보 Rx 빔 방향 중에서 Rx 빔을 이용하여 기준 신호에 대한 복수의 독립적인 관측을 수행한다. 예를 들어, 각각의 독립적인 관측 동안 무선 통신 디바이스는, 각각의 안테나 어레이에 의해 지원되는 후보 Rx 빔을 한 번에 하나씩 사용하여 기준 신호를 관측한다. 이러한 독립적인 관측을 통해 각각의 안테나 어레이는 자신이 지원하는 후보 Rx 빔들을 일주(cycle)한다. 게다가, 각각의 안테나 어레이에서 복수의 독립적인 관측이 병렬로 이루어질 수도 있다.
720에서, 도 5에 의해 도시된 4변 안테나 어레이 구조체가 내장된 무선 통신 디바이스는 예를 들어 선택 기준을 갖는다. 하나 이상의 선택 기준이 존재할 수 있다. 각각의 RF 체인, 예를 들어, RF 체인(510 또는 550)에 대해, 무선 통신 디바이스는 선택 기준에 따라 각각의 안테나 어레이에 의해 지원되는 연관된 개수의 후보 Rx 빔 방향들 중에서 최대 하나의 Rx 빔을 선택한다. 또한, 각각의 안테나 어레이에서 하나의 Rx 빔을 병렬로 선택할 수 있다. 선택된 Rx 빔은 예컨대, 높은 신호 강도, 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 나타낸다. 설명된 바와 같이, 선택된 Rx 빔은 양호한 신호 수신 또는 송신에 기여한다.
730에서, 선택된 L 개의 Rx 빔은 다음 빔 트레이닝 사이클이 시작될 때까지 신호 수신에 사용되는데, 즉, 각각의 안테나 어레이는 각각의 안테나 어레이에 의해 지원되는 연관된 개수의 후보 Rx 빔 방향들 중에서 각각의 후보 Rx 빔을 이용하여 기준 신호를 관측하며, 각각의 RF 체인은 선택 기준에 따라 연관된 개수의 후보 Rx 빔 방향들 중에서 후보 Rx 빔들로부터 하나의 Rx 빔을 선택한다. 730에서, 예를 들어 720에서 선택된 Rx 빔이 목표 신호를 캡처하기 위해 안테나 어레이에서 사용된다. 목표 신호는 증폭되어 베이스밴드로 하향 변환되고, ADC 뱅크에서 디지털화되며, MIMO 디코딩(역다중화)되어 송신된 데이터를 재생성한다.
신호 송신의 경우, 유사한 빔 트레이닝 사이클 프로세스를 따른다. Tx-Rx 채널 상반성(reciprocity)이 있는 경우, 송신 빔은 선택된 수신 빔과 동일할 수 있다. 또한, 다면체 안테나 어레이 구조체를 갖는 L 빔 MIMO 신호 송신은 예를 들어, 개별적으로 식별 가능한 L 개의 기준 신호를 변조하고, 각각의 기준 신호를 하나의 RF 체인으로 보내며, 연관된 RF 체인에 연결된 하나의 안테나 어레이마다 하나의 Tx 빔을 사용하여 각각의 기준 신호를 송신하는 것을 포함할 수 있다. L 개의 기준 신호는 동시에 송신될 수 있다. 각각의 RF 체인마다 Tx 빔을 일주할 수 있다. Tx 빔 일주된 기준 신호에 기초하여, 기지국, 예를 들어, 도 1에 의해 도시된 기지국(120)은 각각의 RF 체인에 대해 어느 Tx 빔이 최상으로 작용하는지를 나타내는 식별자를 피드백할 수 있다. 그 다음에 UE는 식별된 Tx 빔 세트를 사용하여 데이터 신호를 송신한다.
후속하는 예는 추가 실시예에 관한 것이다.
예 1은 도 5에 의해 도시된 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 어레이 구조체이다.
예 2에서, 예 1의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 각각의 인접한 안테나 어레이는 복수의 RF 체인 중 상이한 RF 체인에 연결되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 3에서, 예 1 또는 예 2의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 각각의 안테나 어레이는 신호의 송신 및 수신을 위한 별개의 방향 범위를 커버하고, 복수의 안테나 어레이에 의해 지원되는 별개의 방향 범위들은 부분적으로 오버랩되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 4에서, 예 1 내지 예 3 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 각각은 동일한 개수의 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터에 의해 형성되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 5에서, 예 1 내지 예 3 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 각각은 상이한 개수의 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터에 의해 형성되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 6에서, 예 1 내지 예 3 중 어느 한 예의 청구 대상은 제 1 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 동일한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 7에서, 예 1 내지 예 3 중 어느 한 예의 청구 대상은 제 1 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 상이한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 8에서, 예 1 내지 예 3 중 어느 한 예의 청구 대상은 제 1 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 비대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 동일한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 9에서, 예 1 내지 예 3 중 어느 한 예의 청구 대상은 제 1 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 비대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 상이한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 10에서, 예 1 내지 예 9 중 어느 한 예의 청구 대상은 MIMO 안테나 어레이 구조체는 풀 랭크(full-rank) MIMO를 지원하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 11은 무선 통신 디바이스이다. 무선 통신 디바이스는 다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 어레이 구조체를 위해 구성된 복수의 안테나 어레이와, 신호를 수신하기 위해 MIMO 안테나 어레이 구조체에 연결된 수신기와, 신호를 송신하기 위해 MIMO 안테나 어레이 구조체에 연결된 송신기를 선택적으로 포함할 수 있다. MIMO 안테나 어레이 구조체는 복수의 안테나 어레이에 연결된 복수의 무선 주파수(RF) 체인을 선택적으로 포함할 수 있고, 안테나 어레이의 개수는 RF 체인의 개수보다 선택적으로 많을 수 있다.
예 12에서, 예 11의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 각각의 인접한 안테나 어레이는 복수의 RF 체인 중 상이한 RF 체인에 연결되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 13에서, 예 11 또는 예 12의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 각각의 안테나 어레이는 신호의 송신 및 수신을 위한 별개의 방향 범위를 커버하고, 복수의 안테나 어레이에 의해 지원되는 별개의 방향 범위들은 부분적으로 오버랩되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 14에서, 예 11 내지 예 13 중 어느 한 예의 청구 대상은 수신기는 MIMO 안테나 어레이 구조체를 통해 수신 빔에 의해 전달된 신호를 수신하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 15에서, 예 11 내지 예 14 중 어느 한 예의 청구 대상은 송신기는 MIMO 안테나 어레이 구조체를 통해 송신 빔에 의해 전달된 신호를 송신하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 16에서, 예 11 내지 예 15 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 각각은 동일한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 17에서, 예 11 내지 예 15 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 각각은 상이한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 18에서, 예 11 내지 예 15 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 개별 안테나 어레이는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터를 포함하고, 복수의 안테나 어레이 중 제 1 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 대칭인 복수의 안테나 어레이 중 제 2 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 동일한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 19에서, 예 11 내지 예 15 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 개별 안테나 어레이는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터를 포함하고, 복수의 안테나 어레이 중 제 1 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 대칭인 복수의 안테나 어레이 중 제 2 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 상이한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 20에서, 예 11 내지 예 15 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 개별 안테나 어레이는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터를 포함하고, 복수의 안테나 어레이 중 제 1 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 비대칭인 복수의 안테나 어레이 중 제 2 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 동일한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 21에서, 예 11 내지 예 15 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 중 개별 안테나 어레이는 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터를 포함하고, 복수의 안테나 어레이 중 제 1 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수는 제 1 안테나 어레이와 비대칭인 복수의 안테나 어레이 중 제 2 안테나 어레이를 위한 복수의 안테나 소자 및 복수의 위상 시프터의 개수와 상이한 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 22는 도 7에 의해 도시된 복수의 빔 형성 신호를 수신하는 방법이다.
예 23에서, 예 22의 청구 대상은 후보 수신 빔은 상기 복수의 안테나 어레이 각각의 연관된 개수의 후보 수신 빔 방향 중에 있는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 24에서, 예 22 또는 예 23의 청구 대상은 복수의 독립적인 관측은 복수의 안테나 어레이 각각에서 병렬로 수행되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 25에서, 예 22 내지 예 24 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 각각 중에서 수신 빔은 병렬로 선택되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 26에서, 예 22 내지 예 25 중 어느 한 예의 청구 대상은 선택된 수신 빔은 높은 신호 강도를 나타내는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 27에서, 예 22 내지 예 26 중 어느 한 예의 청구 대상은 선택된 수신 빔은 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 나타내는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 28에서, 예 22 내지 예 27 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 각각에서 선택된 수신 빔은 다음 빔 트레이닝 사이클이 시작될 때까지 신호 수신에 사용되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 29에서, 예 22 내지 예 28 중 어느 한 예의 청구 대상은 복수의 안테나 어레이 각각에서 선택된 수신 빔은 목표 신호를 캡처하는 데 사용되는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 30에서, 예 29의 청구 대상은 목표 신호는 증폭되고 베이스밴드 처리를 위해 하향 변환되어 송신된 데이터를 재생성하는 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 31에서, 예 22 내지 예 30 중 어느 한 예의 청구 대상은 기준 신호는 알려진 패턴의 사전결정된 신호에 의해 점유된 별개의 시간-주파수 자원의 그룹인 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 32에서, 예 22 내지 예 31 중 어느 한 예의 청구 대상은 선택 기준은 선택 기준들의 그룹 중 하나인 것을 선택적으로 포함할 수 있다.
예 33은 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금 예 22 내지 예 32 중 어느 한 예에 따라 복수의 빔 형성 신호 수신 방법을 수행하게 하는 명령어가 기록된 컴퓨터 판독가능 매체이다.
위 예들 중 임의의 예의 하나 이상의 특징들은 다른 예들 중 임의의 한 예와 결합될 수 있음을 알아야 한다.
특정 양상이 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 명세서의 양상의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 세부사항이 다양하게 변경될 수 있다는 것을 당업자는 이해해야 한다. 따라서, 범위는 첨부된 청구범위에 의해 표시되므로, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경이 포함되도록 의도된다.
이러한 프로세스는 논리적 흐름 그래프의 블록 모음으로서 설명되는데, 이는 기계만으로 또는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 조합하여 구현될 수 있는 일련의 동작을 나타낸다. 소프트웨어/펌웨어의 환경에서, 블록은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때 열거된 동작을 수행하는, 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된, 명령어를 나타낸다.
"컴퓨터 판독가능 매체"라는 용어는 컴퓨터 저장 매체를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 매체는 비일시적이다. 예를 들어, 컴퓨터 저장 매체는 자기 저장 디바이스(예컨대, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 스트립), 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD) 및 디지털 다기능 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예컨대, 썸드라이브(thumb drive), 스틱, 키 드라이브 및 SD 카드) 및 휘발성 및 비휘발성 메모리(예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM))를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

Claims (25)

  1. 다중 입력 다중 출력(Multiple-Input-Multiple-Output; MIMO) 안테나 어레이 구조체로서,
    복수의 무선 주파수(RF) 체인(chains)과,
    복수의 안테나 소자와,
    복수의 위상 시프터를 포함하되,
    상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터는 상기 RF 체인에 연결된 복수의 안테나 어레이를 형성하고,
    상기 복수의 안테나 어레이의 개수는 상기 복수의 RF 체인의 개수보다 많은
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 중 각각의 인접한 안테나 어레이는 상기 복수의 RF 체인 중 상이한 RF 체인에 연결되는
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 중 각각의 안테나 어레이는 신호의 송신 및 수신을 위한 별개의 방향 범위(distinct range of directions)를 커버하고, 상기 복수의 안테나 어레이에 의해 지원되는 별개의 방향 범위들은 부분적으로 오버랩되는
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 각각은 동일한 개수의 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터에 의해 형성되는
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 각각은 상이한 개수의 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터에 의해 형성되는
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수는 상기 제 1 안테나 어레이와 대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수와 동일한
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수는 상기 제 1 안테나 어레이와 대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수와 상이한
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수는 상기 제 1 안테나 어레이와 비대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수와 동일한
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수는 상기 제 1 안테나 어레이와 비대칭인 제 2 안테나 어레이를 형성하는 상기 복수의 안테나 소자 및 상기 복수의 위상 시프터의 개수와 상이한
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 MIMO 안테나 어레이 구조체는 풀 랭크(full-rank) MIMO를 지원하는
    MIMO 안테나 어레이 구조체.
  11. 무선 통신 디바이스로서,
    다중 입력 다중 출력(MIMO) 안테나 어레이 구조체를 위해 구성된 복수의 안테나 어레이와,
    신호를 수신하기 위해 상기 MIMO 안테나 어레이 구조체에 연결된 수신기와,
    신호를 송신하기 위해 상기 MIMO 안테나 어레이 구조체에 연결된 송신기를 포함하되,
    상기 MIMO 안테나 어레이 구조체는 상기 복수의 안테나 어레이에 연결된 복수의 무선 주파수(RF) 체인을 포함하고,
    상기 안테나 어레이의 개수는 상기 RF 체인의 개수보다 많은
    무선 통신 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 중 각각의 인접한 안테나 어레이는 상기 복수의 RF 체인 중 상이한 RF 체인에 연결되는
    무선 통신 디바이스.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 중 각각의 안테나 어레이는 신호의 송신 및 수신을 위한 별개의 방향 범위를 커버하고, 상기 복수의 안테나 어레이에 의해 지원되는 별개의 방향 범위들은 부분적으로 오버랩되는
    무선 통신 디바이스.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 MIMO 안테나 어레이 구조체를 통해 수신 빔에 의해 전달된 신호를 수신하는
    무선 통신 디바이스.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 MIMO 안테나 어레이 구조체를 통해 송신 빔에 의해 전달된 신호를 송신하는
    무선 통신 디바이스.
  16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 각각은 동일한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함하는
    무선 통신 디바이스.
  17. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 각각은 상이한 개수의 안테나 소자 및 위상 시프터를 포함하는
    무선 통신 디바이스.
  18. 복수의 빔 형성 신호를 수신하는 방법으로서,
    복수의 안테나 어레이 각각의 후보 수신 빔을 통해 기준 신호의 복수의 독립적인 관측을 수행하는 단계와,
    선택 기준에 따라 상기 복수의 안테나 어레이 각각의 상기 후보 수신 빔 중에서 최대 하나의 수신 빔을 선택하는 단계를 포함하는
    복수의 빔 형성 신호 수신 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 후보 수신 빔은 상기 복수의 안테나 어레이 각각의 연관된 개수의 후보 수신 빔 방향 중에 있는
    복수의 빔 형성 신호 수신 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적인 관측은 상기 복수의 안테나 어레이 각각에서 병렬로 수행되는
    복수의 빔 형성 신호 수신 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 안테나 어레이 각각 중에서 상기 수신 빔은 병렬로 선택되는
    복수의 빔 형성 신호 수신 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 선택된 수신 빔은 높은 신호 강도를 나타내는
    복수의 빔 형성 신호 수신 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 기준 신호는 알려진 패턴의 사전결정된 신호에 의해 점유된 별개의 시간-주파수 자원의 그룹인
    복수의 빔 형성 신호 수신 방법.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 선택 기준은 선택 기준들의 그룹 중 하나인
    복수의 빔 형성 신호 수신 방법.
  25. 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서로 하여금 제 18 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 빔 형성 신호 수신 방법을 수행하게 하는 명령어가 기록된 컴퓨터 판독가능 매체.
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