KR20200026133A - 센서 보조형 빔 관리를 갖는 빔포밍 통신 시스템들 - Google Patents

센서 보조형 빔 관리를 갖는 빔포밍 통신 시스템들 Download PDF

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KR20200026133A
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도미니크 미셸 이브스 브루넬
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스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
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Abstract

센서 보조형 빔 관리를 갖는 빔포밍 통신 시스템들을 위한 장치 및 방법들이 제공된다. 특정 실시예들에서, 빔포밍 통신 시스템은 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이를 포함한다. 빔포밍 통신 시스템은 안테나 엘리먼트들과 동작가능하게 연관된 복수의 신호 조절 회로들, 센서 데이터를 생성하는 하나 이상의 센서들, 및 빔포밍을 관리하기 위해 신호 조절 회로들을 제어하는 빔 관리 회로를 더 포함한다. 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 빔 관리를 제공한다.

Description

센서 보조형 빔 관리를 갖는 빔포밍 통신 시스템들{BEAMFORMING COMMUNICATION SYSTEMS WITH SENSOR AIDED BEAM MANAGEMENT}
발명의 실시예들은 전자 시스템들, 특히, 라디오 주파수 전자기기들에 관한 것이다.
라디오 주파수(radio frequency)(RF) 통신 시스템들은 광범위한 주파수들의 신호들을 송신하고 및/또는 수신하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, RF 통신 시스템은 5 세대(fifth generation)(5G) 주파수 범위 1(frequency range 1)(FR1) 통신들을 위한 약 410 MHz 내지 약 7.125 GHz의 범위, 및 5G 주파수 범위 2(FR2) 통신들을 위한 약 24.25 GHz 내지 약 52.6 GHz의 범위와 같은, 약 30 kHz 내지 300 GHz의 주파수 범위에서 RF 신호들을 무선으로 통신하기 위하여 이용될 수 있다.
RF 통신 시스템들의 예들은 이동 전화(mobile phone)들, 태블릿(tablet)들, 기지국(base station)들, 네트워크 액세스 포인트(network access point)들, 고객-댁내 장비(customer-premises equipment)(CPE), 랩톱(laptop)들, 및 웨어러블 전자기기들(wearable electronics)을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 빔포밍 통신 시스템(beamforming communication system)에 관한 것이다. 빔포밍 통신 시스템은 복수의 안테나 엘리먼트(antenna element)들을 포함하는 제1 안테나 어레이, 각각이 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 대응하는 하나와 동작적으로 연관된 복수의 신호 조절 회로들, 센서 데이터를 생성하도록 구성된 하나 이상의 센서들, 및 복수의 신호 조절 회로들을 제어하도록 구성된 빔 관리 회로를 포함한다. 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 빔 관리를 제공하도록 동작가능하다.
일부 실시예들에서, 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 제1 안테나 어레이에 의해 방사된 송신 빔을 조향(steer)하도록 구성된다. 다수의 실시예들에 따르면, 빔 관리 회로는 기지국으로 지시된 송신 빔을 유지하기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 빔 관리 회로는 송신 빔을 환경적 차단으로부터 멀어지도록 이동시키기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 빔포밍 통신 시스템은 제2 안테나 어레이를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 송신하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 제1 안테나 어레이를 통해 수신된 수신 빔을 조향하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 빔포밍 통신 시스템은 제2 안테나 어레이를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 수신하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 빔 관리 회로는 기지국으로의 센서 데이터의 적어도 부분의 송신을 제어하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 빔 관리 회로는 기지국으로부터 로컬 맵 데이터(local map data)를 수신하고, 로컬 맵 데이터에 기초하여 빔 관리를 추가로 제어하도록 구성된다.
다수의 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 글로벌 위치결정 시스템(Global Positioning System) 센서를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 가속도계(accelerometer)를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 자이로스코프(gyroscope)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 기압계(barometer)를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 자력계(magnetometer)를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 플러그 검출 센서(plug detection sensor)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 비행 시간 센서(time of flight sensor)를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 적외선 센서(infrared sensor)를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 카메라를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 안테나 반사 측정 검출기를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 빔포밍 통신 시스템은 빔 관리 회로를 포함하는 기저대역 모뎀(baseband modem)을 더 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 빔포밍 통신 시스템은 애플리케이션 프로세서(application processor)를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 애플리케이션 프로세서를 통해 센서 데이터를 수신하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 빔포밍 통신 시스템은 복수의 신호 조절 회로들을 포함하는 트랜시버(transceiver)를 더 포함한다.
다수의 실시예들에서, 복수의 신호 조절 회로들은 5 세대 신호들을 조절하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 복수의 신호 조절 회로들은 밀리미터파 신호(millimeter wave signal)들을 조절하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 빔 관리 회로는 복수의 신호 조절 회로들의 각각에 의해 제공된 위상 시프트(phase shift)의 양을 제어하도록 구성된다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 셀룰러 네트워크를 위한 사용자 장비에 관한 것이다. 사용자 장비는 제1 안테나 어레이, 제1 안테나 어레이에 전기적으로 결합되고 복수의 신호 조절 회로들을 포함하는 프론트 엔드 시스템(front end system), 센서 데이터를 생성하도록 구성된 하나 이상의 센서들, 및 복수의 신호 조절 회로들을 제어하도록 구성된 빔 관리 회로를 포함한다. 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 빔 관리를 제공하도록 동작가능하다.
일부 실시예들에서, 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 제1 안테나 어레이에 의해 방사된 송신 빔을 조향하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 빔 관리 회로는 기지국으로 지시된 송신 빔을 유지하기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성된다. 다수의 실시예들에 따르면, 빔 관리 회로는 송신 빔을 환경적 차단으로부터 멀어지도록 이동시키기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 사용자 장비는 제2 안테나 어레이를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 송신하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 제1 안테나 어레이를 통해 수신된 수신 빔을 조향하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 사용자 장비는 제2 안테나 어레이를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 수신하도록 구성된다.
몇몇 실시예들에서, 빔 관리 회로는 기지국으로의 센서 데이터의 적어도 부분의 송신을 제어하도록 구성된다.
다수의 실시예들에서, 빔 관리 회로는 기지국으로부터 로컬 맵 데이터를 수신하고, 로컬 맵 데이터에 기초하여 빔 관리를 추가로 제어하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 글로벌 위치결정 시스템 센서를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 가속도계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 자이로스코프를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 기압계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 자력계를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 플러그 검출 센서를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 비행 시간 센서를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 적외선 센서를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 카메라를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 안테나 반사 측정 검출기를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 사용자 장비는 빔 관리 회로를 포함하는 기저대역 모뎀을 더 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 사용자 장비는 애플리케이션 프로세서를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 애플리케이션 프로세서를 통해 센서 데이터를 수신하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 사용자 장비는 복수의 신호 조절 회로들을 포함하는 트랜시버를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 복수의 신호 조절 회로들은 5 세대 신호들을 조절하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 복수의 신호 조절 회로들은 밀리미터파 신호들을 조절하도록 구성된다.
다양한 실시예들에서, 빔 관리 회로는 복수의 신호 조절 회로들에 의해 제공된 복수의 위상 시프트들을 제어하도록 구성된다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 사용자 장비에서의 빔 관리의 방법에 관한 것이다. 방법은 하나 이상의 센서들을 이용하여 센서 데이터를 생성하는 단계, 프론트 엔드 시스템을 이용하여, 제1 안테나 어레이를 이용하여 통신된 복수의 라디오 주파수 신호들을 조절하는 단계, 빔 관리 회로를 이용하여 프론트 엔드 시스템을 제어하는 단계, 및 빔 관리 회로를 이용하여 빔 관리를 제공하기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 방법은 센서 데이터에 기초하여 제1 안테나 어레이에 의해 방사된 송신 빔을 조향하는 단계를 더 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 방법은 기지국으로 지시된 송신 빔을 유지하기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 방법은 송신 빔을 환경적 차단으로부터 멀어지도록 이동시키기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하는 단계를 더 포함한다.
다수의 실시예들에서, 방법은 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 송신하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예들에서, 방법은 센서 데이터에 기초하여 제1 안테나 어레이를 통해 수신된 수신 빔을 조향하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 방법은 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 수신하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은 센서 데이터의 적어도 부분을 기지국으로 송신하는 단계를 더 포함한다.
다수의 실시예들에서, 방법은 기지국으로부터 로컬 맵 데이터를 수신하는 단계, 및 로컬 맵 데이터에 기초하여 추가의 빔 관리를 제공하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 글로벌 위치결정 시스템 센서를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 가속도계를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 자이로스코프를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 기압계를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 자력계를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 플러그 검출 센서를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 비행 시간 센서를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 적외선 센서를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 카메라를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 하나 이상의 센서들은 안테나 반사 측정 검출기를 포함한다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 이동 디바이스에 관한 것이다. 이동 디바이스는 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 제1 안테나 어레이, 제1 안테나 어레이에 전기적으로 접속되고, 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 대응하는 하나에 의해 각각 송신된 복수의 라디오 주파수 신호들을 조절함으로써 송신 빔을 형성하도록 동작가능한 프론트 엔드 시스템, 센서 데이터를 생성하도록 구성된 제1 센서, 및 센서 데이터에 기초하여 송신 빔을 관리하기 위하여 프론트 엔드 시스템을 제어하도록 구성된 빔 관리 회로를 포함한다.
일부 실시예들에서, 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 송신 빔을 조향하도록 구성된다. 다양한 실시예들에 따르면, 빔 관리 회로는 기지국으로 지시된 송신 빔을 유지하기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 빔 관리 회로는 송신 빔을 환경적 차단으로부터 멀어지도록 이동시키기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성된다.
다수의 실시예들에서, 이동 디바이스는 제2 안테나 어레이를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 제1 안테나 어레이를 디스에이블하고, 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 송신하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 이동 디바이스는 제2 안테나 어레이의 환경적 차단을 검출하도록 구성된 제2 센서를 더 포함한다.
다양한 실시예들에서, 빔 관리 회로는 기지국으로의 센서 데이터의 적어도 부분의 송신을 제어하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 제1 센서는 가속도계이다.
몇몇 실시예들에서, 제1 센서는 플러그 검출 센서이다.
다수의 실시예들에서, 제1 센서는 비행 시간 센서, 적외선 센서, 또는 카메라이다.
다양한 실시예들에서, 제1 센서는 안테나 반사 측정 검출기이다.
몇몇 실시예들에서, 이동 디바이스는 빔 관리 회로를 포함하는 기저대역 모뎀을 더 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 이동 디바이스는 애플리케이션 프로세서를 더 포함하고, 빔 관리 회로는 애플리케이션 프로세서를 통해 센서 데이터를 수신하도록 구성된다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 이동 디바이스에서의 빔 관리의 방법에 관한 것이다. 방법은 프론트 엔드 시스템을 이용하여 복수의 라디오 주파수 신호들을 조절하는 단계, 송신 빔을 형성하기 위하여 제1 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 대응하는 하나 상에서 복수의 라디오 주파수 신호들의 각각을 송신하는 단계, 센서를 이용하여 센서 데이터를 생성하는 단계, 및 센서 데이터에 기초하여 송신 빔을 관리하기 위하여 프론트 엔드 시스템을 제어하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 방법은 센서 데이터에 기초하여 송신 빔을 조향하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 방법은 기지국으로 지시된 송신 빔을 유지하기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하는 단계를 더 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 방법은 송신 빔을 환경적 차단으로부터 멀어지도록 이동시키기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은 센서 데이터가 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 송신하는 단계를 더 포함한다.
특정 실시예들에서, 본 개시내용은 이동 디바이스를 위한 라디오 주파수 모듈에 관한 것이다. 라디오 주파수 모듈은 복수의 라디오 주파수 신호들을 수신하는 것에 응답하여 송신 빔을 방사하도록 구성된 안테나 어레이, 센서 데이터를 생성하도록 구성된 센서, 및 복수의 라디오 주파수 신호들을 조절하도록 동작가능한 신호 조절 회로부를 포함하는 반도체 다이, 및 센서 데이터에 기초하여 송신 빔을 관리하기 위하여 신호 조절 회로부를 제어하도록 구성된 빔 관리 회로를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 센서는 안테나 어레이의 환경적 차단을 검출하도록 구성된다.
이 개시내용의 실시예들은 비 제한적인 예로서, 첨부 도면들을 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 통신 네트워크의 하나의 예의 개략도이다.
도 2a는 캐리어 어그리게이션(carrier aggregation)을 이용하는 통신 링크의 하나의 예의 개략도이다.
도 2b는 도 2a의 통신 링크를 위한 업링크 캐리어 어그리게이션의 다양한 예들을 예시한다.
도 2c는 도 2a의 통신 링크를 위한 다운링크 캐리어 어그리게이션의 다양한 예들을 예시한다.
도 3a는 다중-입력 다중-출력(multi-input and multi-output)(MIMO) 통신들을 이용하는 다운링크 채널의 하나의 예의 개략도이다.
도 3b는 MIMO 통신들을 이용하는 업링크 채널의 하나의 예의 개략도이다.
도 3c는 MIMO 통신들을 이용하는 업링크 채널의 또 다른 예의 개략도이다.
도 4a는 빔포밍 통신 시스템의 하나의 실시예의 개략도이다.
도 4b는 송신 빔을 제공하기 위한 빔포밍의 하나의 예의 개략도이다.
도 4c는 수신 빔을 제공하기 위한 빔포밍의 하나의 예의 개략도이다.
도 5는 셀룰러 네트워크의 통신 빔들의 환경적 차단의 다양한 예들을 예시하는 개략도이다.
도 6a는 하나의 실시예에 따른 이동 디바이스의 개략도이다.
도 6b는 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스의 개략도이다.
도 6c는 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스의 개략도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스의 개략도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 빔포밍 통신 시스템의 개략도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스의 개략도이다.
도 10a는 하나의 실시예에 따른 라디오 주파수(radio frequency)(RF) 모듈의 개략도이다.
도 10b는 라인들 10B-10B를 따라 취해진 도 10a의 RF 모듈의 개략도이다.
도 11a는 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈의 개략도이다.
도 11b는 라인들 11B-11B를 따라 취해진 도 11a의 RF 모듈의 개략도이다.
특정 실시예들의 다음의 상세한 설명은 특정 실시예들의 다양한 설명들을 제시한다. 그러나, 본원에서 설명된 혁신들은 다수의 상이한 방법들로, 예를 들어, 청구항들에 의해 정의되고 포괄된 바와 같이 구체화될 수 있다. 이 설명에서는, 유사한 참조 번호들이 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트들을 표시할 수 있는 도면들에 대해 참조가 행해진다. 도면들에서 예시된 엘리먼트들은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 또한, 특정 실시예들은 도면에서 예시된 것보다 더 많은 엘리먼트들, 및/또는 도면에서 예시된 엘리먼트들의 서브세트(subset)를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 일부 실시예들은 2 개 이상의 도면들로부터의 특징부들의 임의의 적당한 조합을 편입시킬 수 있다.
국제 전기통신 연합(International Telecommunication Union)(ITU)은 라디오 스펙트럼의 공유된 글로벌 이용을 포함하는, 정보 및 통신 기술들에 관한 글로벌 쟁점들을 담당하는 국제 연합(United Nations)(UN)의 특화된 기관이다.
3 세대 파트너십 프로젝트(3rd Generation Partnership Project)(3GPP)는 일본 전파산업협회(Association of Radio Industries and Businesses)(ARIB), 전기통신 기술 위원회(Telecommunications Technology Committee)(TTC), 중국 통신 표준들 협회(China Communications Standards Association)(CCSA), 전기통신 산업 해결책들을 위한 동맹(Alliance for Telecommunications Industry Solutions)(ATIS), 전기통신 기술 협회(Telecommunications Technology Association)(TTA), 유럽 전기통신 표준 협회(European Telecommunications Standards Institute)(ETSI), 및 전기통신 표준들 개발 학회 인디아(Telecommunications Standards Development Society, India)(TSDSI)와 같은, 전 세계에 걸친 전기통신 표준 단체들의 그룹들 사이의 협업이다.
ITU의 범위 내에서 작업하여, 3GPP는 예를 들어, 2 세대(second generation)(2G) 기술(예를 들어, 이동 통신들을 위한 글로벌 시스템(Global System for Mobile Communications)(GSM) 및 GSM 진화를 위한 증대된 데이터 레이트들(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)(EDGE)), 3 세대(3G) 기술(예를 들어, 유니버셜 이동 전기통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)(UMTS) 및 고속 패킷 액세스(High Speed Packet Access)(HSPA)), 및 4 세대(4G) 기술(예를 들어, 롱텀 에볼루션(Long Term Evolution)(LTE) 및 LTE-어드밴스드(LTE-Advanced))을 포함하는 다양한 이동 통신 기술들을 위한 기술적 사양들을 개발하고 유지한다.
3GPP에 의해 제어된 기술적 사양들은, 몇 년에 걸쳐 이어질 수 있고 새로운 특징들 및 진화들의 폭을 특정할 수 있는 사양 릴리즈(specification release)들에 의해 확장될 수 있고 개정될 수 있다.
하나의 예에서, 3GPP는 릴리즈(Release) 10에서 LTE를 위한 캐리어 어그리게이션(CA)을 도입하였다. 2 개의 다운링크 캐리어들로 초기에 도입되었지만, 3GPP는 최대 5 개의 다운링크 캐리어들 및 최대 3 개의 업링크 캐리어들을 포함하기 위하여 릴리즈 14에서 캐리어 어그리게이션을 확장하였다. 3GPP 릴리즈들에 의해 제공된 새로운 특징들 및 진화들의 다른 예들은 인가 보조형 액세스(License Assisted Access)(LAA), 증대된 LAA(enhanced LAA)(eLAA), 협대역 사물 인터넷(Narrowband Internet of things)(NB-IOT), 차량-대-사물(Vehicle-to-Everything)(V2X), 및 고 전력 사용자 장비(High Power User Equipment)(HPUE)를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다.
3GPP는 릴리즈 15에서 5 세대(5G) 기술의 국면 1을 도입하였고, (2019를 타겟으로 한) 릴리즈 16에서 5G 기술의 국면 2를 도입하는 것을 계획한다. 후속 3GPP 릴리즈들은 5G 기술을 추가로 진화시킬 것이고 확장할 것이다. 5G 기술은 5G 뉴 라디오(New Radio)(NR)로서 본원에서 또한 지칭된다.
5G NR은 밀리미터파 스펙트럼 상에서의 통신들, 빔포밍 능력, 높은 스펙트럼 효율 파형들, 낮은 레이턴시 통신들, 다중 라디오 뉴머롤러지(multiple radio numerology), 및/또는 비-직교 다중 액세스(non-orthogonal multiple access)(NOMA)와 같은 다양한 특징들을 지원하거나 지원하는 것을 계획한다. 이러한 RF 기능성들은 네트워크들에 대한 신축성을 제공하고 사용자 데이터 레이트들을 증대시키지만, 이러한 특징들을 지원하는 것은 다수의 기술적 도전들을 제기할 수 있다.
본원에서의 교시사항들은, LTE-어드밴스드, LTE-어드밴스드 프로(LTE-Advanced Pro), 및/또는 5G NR과 같은 진보된 셀룰러 기술들을 이용하는 통신 시스템들을 포함한, 그러나 이것으로 제한되지는 않는, 널리 다양한 통신 시스템들에 적용가능하다.
도 1은 통신 네트워크(10)의 하나의 예의 개략도이다. 통신 네트워크(10)는 매크로 셀 기지국(1), 소형 셀 기지국(3)과, 제1 이동 디바이스(2a), 무선-접속된 자동차(2b), 랩톱(2c), 정지식 무선 디바이스(2d), 무선-접속된 열차(2e), 제2 이동 디바이스(2f), 및 제3 이동 디바이스(2g)를 포함하는 사용자 장비(UE)의 다양한 예들을 포함한다.
기지국들 및 사용자 장비의 특정 예들이 도 1에서 예시되지만, 통신 네트워크는 널리 다양한 유형들 및/또는 수들의 기지국들 및 사용자 장비를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도시된 예에서, 통신 네트워크(10)는 매크로 셀 기지국(1) 및 소형 셀 기지국(3)을 포함한다. 소형 셀 기지국(3)은 매크로 셀 기지국(1)에 비해, 상대적으로 더 낮은 전력, 더 짧은 범위, 및/또는 더 적은 동시 사용자들로 동작할 수 있다. 소형 셀 기지국(3)은 펨토셀(femtocell), 피코셀(picocell), 또는 마이크로셀(microcell)로서 또한 지칭될 수 있다. 통신 네트워크(10)가 2 개의 기지국들을 포함하는 것으로서 예시되지만, 통신 네트워크(10)은 더 많거나 더 적은 기지국들 및/또는 다른 유형들의 기지국들을 포함하도록 구현될 수 있다.
사용자 장비의 다양한 예들이 도시되지만, 본원에서의 교시사항들은, 이동 전화들, 태블릿들, 랩톱들, IoT 디바이스들, 웨어러블 전자기기들, 고객 댁내 장비(CPE), 무선-접속된 차량들, 무선 중계기들, 및/또는 널리 다양한 다른 통신 디바이스들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 널리 다양한 사용자 장비에 적용가능하다. 또한, 사용자 장비는 셀룰러 네트워크에서 동작하는 현재 이용가능한 통신 디바이스들 뿐만 아니라, 본원에서 설명되고 청구된 바와 같은 발명의 시스템들, 프로세스들, 방법들, 및 디바이스들로 용이하게 구현가능할 후속으로 개발된 통신 디바이스들도 포함한다.
도 1의 예시된 통신 네트워크(10)는 예를 들어, 4G LTE 및 5G NR을 포함하는 다양한 셀룰러 기술들을 이용하여 통신들을 지원한다. 특정 구현예들에서, 통신 네트워크(10)는 WiFi와 같은 무선 로컬 영역 네트워크(wireless local area network)(WLAN)를 제공하도록 추가로 구비된다. 통신 기술들의 다양한 예들이 제공되었지만, 통신 네트워크(10)는 널리 다양한 통신 기술들을 지원하도록 구비될 수 있다.
통신 네트워크(10)의 다양한 통신 링크들은 도 1에서 도시되었다. 통신 링크들은 예를 들어, 주파수-분할 듀플렉싱(frequency-division duplexing)(FDD) 및/또는 시간-분할 듀플렉싱(time-division duplexing)(TDD)을 이용하는 것을 포함하는 널리 다양한 방법들로 듀플렉싱될 수 있다. FDD는 신호들을 송신하고 수신하기 위한 상이한 주파수들을 이용하는 라디오 주파수 통신들의 유형이다. FDD는 높은 데이터 레이트들 및 낮은 레이턴시와 같은 다수의 장점들을 제공할 수 있다. 대조적으로, TDD는, 신호들을 송신하고 수신하기 위한 거의 동일한 주파수를 이용하고, 송신 및 수신 통신들이 시간에 있어서 스위칭되는 라디오 주파수 통신들의 유형이다. TDD는 스펙트럼의 효율적인 이용, 및 송신 및 수신 방향들 사이의 스루풋의 가변적인 할당과 같은 다수의 장점들을 제공할 수 있다.
특정 구현예들에서, 사용자 장비는 4G LTE, 5G NR, 및 WiFi 기술들 중의 하나 이상을 이용하여 기지국과 통신할 수 있다. 특정 구현예들에서, 증대된 인가 보조형 액세스(enhanced license assisted access)(eLAA)는 하나 이상의 인가된 주파수 캐리어들(예를 들어, 인가된 4G LTE 및/또는 5G NR 주파수들)을 하나 이상의 비인가된 캐리어들(예를 들어, 비인가된 WiFi 주파수들)과 어그리게이팅(aggregate)하기 위하여 이용된다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 통신 링크들은 UE와 기지국들 사이의 통신 링크들 뿐만 아니라, UE 대 UE 통신들 및 기지국 대 기지국 통신들도 포함한다. 예를 들어, 통신 네트워크(10)는 (예를 들어, 이동 디바이스(2g)와 이동 디바이스(2f) 사이에서와 같이) 자기-프론트홀(self-fronthaul) 및/또는 자기-백홀(self-backhaul)을 지원하도록 구현될 수 있다.
통신 링크들은 널리 다양한 주파수들 상에서 동작할 수 있다. 특정 구현예들에서, 통신들은 6 기가헤르쯔(Gigahertz)(GHz) 미만인 하나 이상의 주파수 대역들 상에서, 및/또는 6 GHz 초과인 하나 이상의 주파수 대역들 상에서 5G NR 기술을 이용하여 지원된다. 예를 들어, 통신 링크들은 주파수 범위 1(FR1), 주파수 범위 2(FR2), 또는 그 조합을 서빙할 수 있다. 하나의 실시예에서, 이동 디바이스들 중의 하나 이상은 HPUE 전력 클래스 사양(power class specification)을 지원한다.
특정 구현예들에서, 기지국 및/또는 사용자 장비는 빔포밍을 이용하여 통신한다. 예를 들어, 빔포밍은 높은 신호 주파수들 상에서 통신하는 것과 연관된 높은 손실과 같은 경로 손실들을 극복하기 위한 신호 강도를 포커싱(focus)하기 위하여 이용될 수도 있다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 이동 전화들과 같은 사용자 장비는 30 GHz 내지 300 GHz의 범위인 밀리미터파 주파수 대역들 및/또는 6 GHz 내지 30 GHz, 또는 더 상세하게는, 24 GHz 내지 30 GHz의 범위인 상부 센티미터파 주파수들 상에서 빔포밍을 이용하여 통신한다.
통신 네트워크(10)의 상이한 사용자들은 널리 다양한 방법들로, 이용가능한 주파수 스펙트럼과 같은 이용가능한 네트워크 자원들을 공유할 수 있다.
하나의 예에서, 주파수 분할 다중 액세스(frequency division multiple access)(FDMA)는 주파수 대역을 다수의 주파수 캐리어들로 분할하기 위하여 이용된다. 추가적으로, 하나 이상의 캐리어들이 특정한 사용자에게 할당된다. FDMA의 예들은 단일 캐리어 FDMA(single carrier FDMA)(SC-FDMA) 및 직교 FDMA(orthogonal FDMA)(OFDMA)를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. OFDMA는 이용가능한 대역폭을, 상이한 사용자들에게 별도로 배정될 수 있는 다수의 상호 직교 협대역 서브캐리어들로 하위분할하는 멀티캐리어 기술이다.
공유된 액세스의 다른 예들은 사용자가 주파수 자원을 이용하기 위한 특정한 시간 슬롯들을 할당받는 시간 분할 다중 액세스(time division multiple access)(TDMA), 주파수 자원이 각각의 사용자에게 고유한 코드를 배정함으로써 상이한 사용자들 사이에서 공유되는 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access)(CDMA), 빔포밍이 공간 분할에 의해 공유된 액세스를 제공하기 위하여 이용되는 공간-분할 다중 액세스(space-divisional multiple access)(SDMA), 및 전력 도메인이 다중 액세스를 위하여 이용되는 비-직교 다중 액세스(NOMA)를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, NOMA는 동일한 주파수, 시간, 및/또는 코드에서, 그러나, 상이한 전력 레벨들로 다수의 사용자들을 서빙하기 위하여 이용될 수 있다.
증대된 이동 광대역(enhanced mobile broadband)(eMBB)은 LTE 네트워크들의 시스템 용량을 늘이기 위한 기술을 지칭한다. 예를 들어, eMBB는 각각의 사용자를 위한 적어도 10 Gbps 및 100 Mbps의 최소치의 피크 데이터 레이트를 갖는 통신들을 지칭할 수 있다. 초-신뢰성 낮은 레이턴시 통신들(ultra-reliable low latency communications)(uRLLC)은 예를 들어, 2 밀리초(millisecond) 미만인 매우 낮은 레이턴시를 갖는 통신을 위한 기술을 지칭한다. uRLLC는 자율 운전 및/또는 원격 수술 애플리케이션들을 위한 것과 같은 미션-크리티컬 통신들을 위하여 이용될 수 있다. 대용량 머신-유형 통신들(massive machine-type communications)(mMTC)은 사물 인터넷(Internet of Things)(IoT) 애플리케이션들과 연관된 것들과 같은 일상 객체들로의 무선 접속들과 연관된 낮은 비용 및 낮은 데이터 레이트 통신들을 지칭한다.
도 1의 통신 네트워크(10)는, eMBB, uRLLC, 및/또는 mMTC를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 널리 다양한 진보된 통신 특징들을 지원하기 위하여 이용될 수 있다.
도 2a는 캐리어 어그리게이션을 이용하는 통신 링크의 하나의 예의 개략도이다. 캐리어 어그리게이션은 다수의 주파수 캐리어들 상에서의 통신들을 지원함으로써 통신 링크의 대역폭을 넓히기 위하여 이용될 수 있음으로써, 사용자 데이터 레이트들을 증가시킬 수 있고, 단편화된 스펙트럼 할당들을 사용함으로써 네트워크 용량을 증대시킬 수 있다.
예시된 예에서, 통신 링크는 기지국(21)과 이동 디바이스(22) 사이에서 제공된다. 도 2a에서 도시된 바와 같이, 통신 링크는 기지국(21)으로부터 이동 디바이스(22)로의 RF 통신들을 위하여 이용된 다운링크 채널, 및 이동 디바이스(22)로부터 기지국(21)으로의 RF 통신들을 위하여 이용된 업링크 채널을 포함한다.
도 2a가 FDD 통신들의 맥락에서 캐리어 어그리게이션을 예시하지만, 캐리어 어그리게이션은 TDD 통신들을 위하여 또한 이용될 수 있다.
특정 구현예들에서, 통신 링크는 다운링크 채널 및 업링크 채널을 위한 비대칭적인 데이터 레이트들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 통신 링크는 데이터를 이동 디바이스로부터 클라운드로 업로딩하기 위한 상대적으로 더 느린 데이터 레이트를 제공하면서, 이동 디바이스로의 멀티미디어 컨텐츠의 고속 스트리밍을 가능하게 하기 위한 상대적으로 높은 다운링크 데이터 레이트를 지원하기 위하여 이용될 수 있다.
예시된 예에서, 기지국(21) 및 이동 디바이스(22)는 통신 링크의 대역폭을 선택적으로 증가시키기 위하여 이용될 수 있는 캐리어 어그리게이션을 통해 통신한다. 캐리어 어그리게이션은 동일한 동작 주파수 대역 내의 인접한 캐리어들이 어그리게이팅되는 인접 어그리게이션(contiguous aggregation)을 포함한다. 캐리어 어그리게이션은 또한, 비-인접할 수 있고, 공통 대역 내의 또는 상이한 대역들에서의 주파수에서 분리된 캐리어들을 포함할 수 있다.
도 2a에서 도시된 예에서, 업링크 채널은 3 개의 어그리게이팅된 컴포넌트 캐리어(component carrier)들 fUL1, fUL2, 및 fUL3을 포함한다. 추가적으로, 다운링크 채널은 5 개의 어그리게이팅된 컴포넌트 캐리어들 fDL1, fDL2, fDL3, fDL4, 및 fDL5을 포함한다. 컴포넌트 캐리어 어그리게이션의 하나의 예가 도시되지만, 더 많거나 더 적은 캐리어들이 업링크 및/또는 다운링크를 위하여 어그리게이팅될 수 있다. 또한, 다수의 어그리게이팅된 캐리어들은 희망된 업링크 및 다운링크 데이터 레이트들을 달성하기 위하여 시간이 지남에 따라 변동될 수 있다.
예를 들어, 특정한 이동 디바이스에 대한 업링크 및/또는 다운링크 통신들을 위한 어그리게이팅된 캐리어들의 수는 시간이 지남에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 어그리게이팅된 캐리어들의 수는 디바이스가 통신 네트워크를 통해 이동함에 따라, 및/또는 네트워크 사용량(network usage)이 시간이 지남에 따라 변경됨에 따라 변경될 수 있다.
도 2b는 도 2a의 통신 링크를 위한 업링크 캐리어 어그리게이션의 다양한 예들을 예시한다. 도 2b는 캐리어 어그리게이션의 3 개의 유형들을 개략적으로 도시하는 제1 캐리어 어그리게이션 시나리오(31), 제2 캐리어 어그리게이션 시나리오(32), 및 제3 캐리어 어그리게이션 시나리오(33)를 포함한다.
캐리어 어그리게이션 시나리오들(31 내지 33)은 제1 컴포넌트 캐리어 fUL1, 제2 컴포넌트 캐리어 fUL2, 및 제3 컴포넌트 캐리어 fUL3를 위한 상이한 스펙트럼 할당들을 예시한다. 도 2b는 3 개의 컴포넌트 캐리어들을 어그리게이팅하는 맥락에서 예시되지만, 캐리어 어그리게이션은 더 많거나 더 적은 캐리어들을 어그리게이팅하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 업링크의 맥락에서 예시되지만, 어그리게이션 시나리오들은 다운링크에 또한 적용가능하다.
제1 캐리어 어그리게이션 시나리오(31)는 주파수 및 공통 주파수 대역에서 인접한 컴포넌트 캐리어들이 어그리게이팅되는 인트라-대역 인접 캐리어 어그리게이션(intra-band contiguous carrier aggregation)을 예시한다. 예를 들어, 제1 캐리어 어그리게이션 시나리오(31)는, 인접하고, 제1 주파수 대역 BAND1 내에서 위치되는 컴포넌트 캐리어들 fUL1, fUL2, 및 fUL3의 어그리게이션을 도시한다.
도 2b를 계속 참조하면, 제2 캐리어 어그리게이션 시나리오(32)는 주파수에서 그리고 공통 주파수 대역 내에서 비-인접한 2 개 이상의 컴포넌트들 캐리어들이 어그리게이팅되는 인트라-대역 비-인접 캐리어 어그리게이션을 예시한다. 예를 들어, 제2 캐리어 어그리게이션 시나리오(32)는, 비-인접하지만, 제1 주파수 대역 BAND1 내에서 위치되는 컴포넌트 캐리어들 fUL1, fUL2, 및 fUL3의 어그리게이션을 도시한다.
제3 캐리어 어그리게이션 시나리오(33)는 주파수 및 다수의 주파수 대역들에서 비-인접한 컴포넌트 캐리어들이 어그리게이팅되는 인터-대역 비-인접 캐리어 어그리게이션(inter-band non-contiguous carrier aggregation)을 예시한다. 예를 들어, 제3 캐리어 어그리게이션 시나리오(33)는 제2 주파수 대역 BAND2의 컴포넌트 캐리어 fUL3와의 제1 주파수 대역 BAND1의 컴포넌트 캐리어들 fUL1 및 fUL2의 어그리게이션을 도시한다.
도 2c는 도 2a의 통신 링크를 위한 다운링크 캐리어 어그리게이션의 다양한 예들을 예시한다. 예들은 제1 컴포넌트 캐리어 fDL1, 제2 컴포넌트 캐리어 fDL2, 제3 컴포넌트 캐리어 fDL3, 제4 컴포넌트 캐리어 fDL4, 및 제5 컴포넌트 캐리어 fDL5의 상이한 스펙트럼 할당들을 위한 다양한 캐리어 어그리게이션 시나리오들(34 내지 38)을 도시한다. 도 2c는 5 개의 컴포넌트 캐리어들을 어그리게이팅하는 맥락에서 예시되지만, 캐리어 어그리게이션은 더 많거나 더 적은 캐리어들을 어그리게이팅하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 다운링크의 맥락에서 예시되지만, 어그리게이션 시나리오들은 업링크에 또한 적용가능하다.
제1 캐리어 어그리게이션 시나리오(34)는, 인접하고, 동일한 주파수 대역 내에서 위치되는 컴포넌트 캐리어들의 어그리게이션을 도시한다. 추가적으로, 제2 캐리어 어그리게이션 시나리오(35) 및 제3 캐리어 어그리게이션 시나리오(36)는, 비-인접하지만, 동일한 주파수 대역 내에서 위치되는 어그리게이션의 2 개의 예들을 예시한다. 또한, 제4 캐리어 어그리게이션 시나리오(37) 및 제5 캐리어 어그리게이션 시나리오(38)는 주파수 및 다수의 주파수 대역들에서 비-인접한 컴포넌트 캐리어들이 어그리게이팅되는 어그리게이션의 2 개의 예들을 예시한다. 어그리게이팅된 컴포넌트 캐리어들의 수가 증가함에 따라, 가능한 캐리어 어그리게이션 시나리오들의 복잡도가 또한 증가한다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 캐리어 어그리게이션에서 이용된 개별적인 컴포넌트 캐리어들은 예를 들어, 동일한 대역 또는 다수의 대역들에서의 주파수 캐리어들을 포함하는 다양한 주파수들일 수 있다. 추가적으로, 캐리어 어그리게이션은 개별적인 컴포넌트 캐리어들이 거의 동일한 대역폭인 구현예들 뿐만 아니라, 개별적인 컴포넌트 캐리어들이 상이한 대역폭들을 가지는 구현예들에 적용가능하다.
특정 통신 네트워크들은 업링크를 위한 주 컴포넌트 캐리어(primary component carrier)(PCC) 또는 앵커 캐리어(anchor carrier), 및 다운링크를 위한 PCC로 특정한 사용자 디바이스를 할당한다. 추가적으로, 이동 디바이스가 업링크 또는 다운링크를 위한 단일 주파수 캐리어를 이용하여 통신할 때, 사용자 디바이스는 PCC를 이용하여 통신한다. 업링크 통신들을 위한 대역폭을 증대시키기 위하여, 업링크 PCC는 하나 이상의 업링크 보조 컴포넌트 캐리어(secondary component carrier)(SCC)들과 어그리게이팅될 수 있다. 추가적으로, 다운링크 통신들을 위한 대역폭을 증대시키기 위하여, 다운링크 PCC는 하나 이상의 다운링크 SCC들과 어그리게이팅될 수 있다.
특정 구현예들에서, 통신 네트워크는 각각의 컴포넌트 캐리어를 위한 네트워크 셀을 제공한다. 추가적으로, 주 셀은 PCC를 이용하여 동작할 수 있는 반면, 보조 셀은 SCC를 이용하여 동작할 수 있다. 주 및 보조 셀들은 예를 들어, 캐리어들의 주파수들 및/또는 네트워크 환경에서의 차이들로 인해 상이한 커버리지 영역(coverage area)들을 가질 수도 있다.
인가 보조형 액세스(LAA)는 이동 운영자와 연관된 인가된 주파수 캐리어가 WiFi와 같은 비인가된 스펙트럼에서의 주파수 캐리어와 어그리케이팅되는 다운링크 캐리어 어그리게이션을 지칭한다. LAA는 통신 링크와 연관된 제어 및 시그널링 정보를 반송하는 인가된 스펙트럼에서 다운링크 PCC를 채용하는 반면, 비인가된 스펙트럼은 이용가능할 때에 더 넓은 다운링크 대역폭을 위하여 어그리게이팅된다. LAA는 WiFi 사용자들을 회피하기 위하여 및/또는 WiFi 사용자들과 공존하기 위하여, 보조 캐리어들의 동적 조절로 동작할 수 있다. 증대된 인가 보조형 액세스(eLAA)는 양자의 다운링크 및 업링크를 위한 인가된 및 비인가된 스펙트럼을 어그리게이팅하는 LAA의 진화를 지칭한다.
도 3a는 다중-입력 다중-출력(MIMO) 통신들을 이용하는 다운링크 채널의 하나의 예의 개략도이다. 도 3b는 MIMO 통신들을 이용하는 업링크 채널의 하나의 예의 개략도이다.
MIMO 통신들은 공통 주파수 스펙트럼 상에서 다수의 데이터 스트림들을 동시에 통신하기 위한 다수의 안테나들을 이용한다. 특정 구현예들에서, 데이터 스트림들은 수신기에서의 데이터 수신을 증대시키기 위하여 상이한 참조 신호들과 함께 동작한다. MIMO 통신들은 더 높은 SNR, 개선된 코딩, 및/또는 라디오 환경의 공간적 멀티플렉싱 차이들로 인한 감소된 신호 간섭으로부터 이익을 얻는다.
MIMO 차수는 전송되거나 수신된 별도의 데이터 스트림들의 수를 지칭한다. 예를 들어, 다운링크 통신들을 위한 MIMO 차수는 기지국의 송신 안테나들의 수, 및 이동 디바이스와 같은 UE를 위한 수신 안테나들의 수에 의해 설명될 수 있다. 예를 들어, 2-바이-2(two-by-two)(2x2) DL MIMO는 2 개의 기지국 안테나들 및 2 개의 UE 안테나들을 이용하는 MIMO 다운링크 통신들을 지칭한다. 추가적으로, 4-바이-4(four-by-four)(4x4) DL MIMO는 4 개의 기지국 안테나들 및 4 개의 UE 안테나들을 이용하는 MIMO 다운링크 통신들을 지칭한다.
도 3a에서 도시된 예에서, 다운링크 MIMO 통신들은 기지국(41)의 M 개의 안테나들(43a, 43b, 43c, ... 43m)을 이용하여 송신함으로써, 그리고 이동 디바이스(42)의 N 개의 안테나들(44a, 44b, 44c, ... 44n)을 이용하여 수신함으로써 제공된다. 따라서, 도 3a는 m x n DL MIMO의 예를 예시한다.
마찬가지로, 업링크 통신들을 위한 MIMO 차수는 이동 디바이스와 같은 UE의 송신 안테나들의 수, 및 기지국의 수신 안테나들의 수에 의해 설명될 수 있다. 예를 들어, 2x2 UL MIMO는 2 개의 UE 안테나들 및 2 개의 기지국 안테나들을 이용하는 MIMO 업링크 통신들을 지칭한다. 추가적으로, 4x4 UL MIMO는 4 개의 UE 안테나들 및 4 개의 기지국 안테나들을 이용하는 MIMO 업링크 통신들을 지칭한다.
도 3b에서 도시된 예에서, 업링크 MIMO 통신들은 이동 디바이스(42)의 N 개의 안테나들(44a, 44b, 44c, ... 44n)을 이용하여 송신함으로써, 그리고 기지국(41)의 M 개의 안테나들(43a, 43b, 43c, ... 43m)을 이용하여 수신함으로써 제공된다. 따라서, 도 3b는 n x m UL MIMO의 예를 예시한다.
MIMO의 레벨 또는 차수를 증가시킴으로써, 업링크 채널 및/또는 다운링크 채널의 대역폭이 증가될 수 있다.
MIMO 통신들은 FDD 통신 링크들 및 TDD 통신 링크들과 같은 다양한 유형들의 통신 링크들에 적용가능하다.
도 3c는 MIMO 통신들을 이용하는 업링크 채널의 또 다른 예의 개략도이다. 도 3c에서 도시된 예에서, 업링크 MIMO 통신들은 이동 디바이스(42)의 N 개의 안테나들(44a, 44b, 44c, ... 44n)을 이용하여 송신함으로써 제공된다. 추가적으로, 업링크 송신들의 제1 부분은 제1 기지국(41a)의 M 개의 안테나들(43a1, 43b1, 43c1, ... 43m1)을 이용하여 수신되는 반면, 업링크 송신들의 제2 부분은 제2 기지국(41b)의 M 개의 안테나들(43a2, 43b2, 43c2, ... 43m2)을 이용하여 수신된다. 추가적으로, 제1 기지국(41a) 및 제2 기지국(41b)은 유선, 광학, 및/또는 무선 링크들 상에서 서로 통신한다.
도 3c의 MIMO 시나리오는 다수의 기지국들이 MIMO 통신들을 용이하게 하도록 협력하는 예를 예시한다.
센서 보조형 빔 관리를 갖는 빔포밍 통신 시스템들
안테나 어레이들은 널리 다양한 애플리케이션들에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이들은 기지국들, 네트워크 액세스 포인트들, 이동 전화들, 태블릿들, 고객-댁내 장비(CPE), 랩톱들, 컴퓨터들, 웨어러블 전자기기들, 및/또는 다른 통신 디바이스들에서 라디오 주파수(RF) 신호들을 송신하고 및/또는 수신하기 위하여 이용될 수 있다.
밀리미터파 캐리어들(예를 들어, 30 GHz 내지 300 GHz), 센티미터파 캐리어들(예를 들어, 3 GHz 내지 30 GHz), 및/또는 다른 캐리어 주파수들을 사용하는 통신 디바이스들은 신호들의 송신 및/또는 수신을 위한 빔 형성 및 지향성(directivity)을 제공하기 위하여 안테나 어레이를 채용할 수 있다.
예를 들어, 신호 송신의 맥락에서, 안테나 어레이의 안테나 엘리먼트들로부터의 신호들은 안테나 어레이로부터 멀어지도록 주어진 방향에서 전파하는 더 많은 신호 강도를 갖는 빔-유사(beam-like) 품질들을 나타내는 어그리게이트 송신 신호를 생성하기 위하여 건설적 및 파괴적 간섭을 이용하는 것을 조합한다. 신호 수신의 맥락에서, 더 많은 신호 에너지는 신호가 특정한 방향으로부터 도달하고 있을 때에 안테나 어레이에 의해 수신된다. 따라서, 안테나 어레이는 신호들의 수신을 위한 지향성을 또한 제공할 수 있다.
신호 조절 회로는 안테나 엘리먼트를 통한 송신을 위한 송신 신호를 조절하고 및/또는 안테나 엘리먼트로부터의 수신된 신호를 조절하기 위하여 이용될 수 있다. 하나의 예에서, 신호 조절 회로는 이득 제어를 제공하기 위한 가변 이득 증폭기(variable gain amplifier), 및 위상 제어를 제공하기 위한 가변 위상 시프터(variable phase shifter)를 포함한다.
5G NR은 기지국들 뿐만 아니라 UE에서 빔포밍을 특정한다. 예를 들어, 페이즈드 어레이 안테나(phased array antenna)들은 예를 들어, 약 10 GHz 초과의 주파수들에서, 또는 더 상세하게는, FR2에 대하여 및/또는 밀리미터파 주파수들에서의 특정 빔포밍 애플리케이션들을 위한 UE에서의 편입을 위하여 적당한 상대적으로 간결한 치수들을 가질 수 있다.
빔들을 다수의 방향들에서 통신하기 위한 능력을 제공하기 위하여, UE는 예를 들어, UE를 둘러싸는 전체 구(sphere)를 포괄하는 각도 범위에 걸쳐 방향들의 범위 상에서의 빔포밍 능력을 포괄하기 위하여 다수의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. 다수의 안테나 어레이들이 포함될 때, 각각의 안테나 어레이는 특정한 방향에서 통신하는 것을 용이하게 하기 위하여, 상이한 및/또는 별도로 제어가능한 편파(polarization), 안테나 이득, 빔 조향, 및/또는 다른 파라미터들을 가질 수 있다.
빔포밍 통신 시스템의 빔 각도는 통신 링크를 유지하기 위하여 시간이 지남에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 빔 각도는 UE와 기지국 사이의 상대적인 위치(position)가 변경될 때에 변경될 수 있다. 성능(예를 들어, 링크 접속성 및/또는 대역폭)을 유지하기 위하여, 대응하는 기지국 및 UE 빔들을 위치시키고 및/또는 추적함으로써, 환경적인 차단 및/또는 UE 이동성의 존재 시에 통신 링크를 유지하는 것이 바람직하다.
센서 보조형 빔 관리를 갖는 빔포밍 통신 시스템들을 위한 장치 및 방법들이 제공된다. 특정 실시예들에서, 빔포밍 통신 시스템은 복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 안테나 어레이를 포함한다. 빔포밍 통신 시스템은 안테나 엘리먼트들과 동작가능하게 연관된 복수의 신호 조절 회로들, 센서 데이터를 생성하는 하나 이상의 센서들, 및 빔포밍을 관리하기 위해 신호 조절 회로들을 제어하는 빔 관리 회로를 더 포함한다. 빔 관리 회로는 센서 데이터에 기초하여 빔 관리를 제공한다.
특정 구현예들에서, 빔 관리 회로는 센서들로부터의 센서 데이터에 기초하여 빔 조향을 제어한다. 예를 들어, 빔 송신에 대하여, 센서 데이터는 송신 빔을 그렇지 않을 경우에 차단하고 및/또는 감쇠시킬 검출된 객체들로부터 멀어지도록 송신 빔을 조향하기 위하여 이용될 수 있다. 센서 데이터는 송신 빔을 조향하여, UE 위치가 변경될 때에 기지국으로 지시된 송신 빔을 유지하고 및/또는 기지국으로 전송된 송신 빔을 생성하기 위한 특정한 안테나 어레이를 선택하기 위하여 또한 이용될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 센서 데이터는 수신 빔을 조향하고 및/또는 빔을 수신하기 위한 특정한 안테나 어레이를 선택하기 위한 빔 관리 회로에 의해 이용될 수 있다. 예를 들어, 빔 수신의 맥락에서, 센서 데이터는 기지국을 향해 겨냥된 수신 빔의 방향을 유지하고 및/또는 특정한 기지국과 통신하기 위하여 적당한 안테나 어레이를 선택하기 위하여 빔 관리 회로에 의해 프로세싱될 수 있다.
특정 구현예들에서, 센서 데이터는 빔 검색 및/또는 스캐닝을 용이하게 하기 위하여, 예를 들어, 환경적 차단과 연관된 빔 각도들을 회피하기 위하여 이용된다. 마찬가지로, 센서 데이터는 송신 빔 및/또는 수신 빔이 환경 차단으로 인해 손실될 때와 같이, 빔 복원을 보조할 수 있다.
빔 탐지의 목적들을 위하여, UE는 기지국에 의해 송신된 파일럿 빔(pilot beam) 또는 다른 빔을 위치시키기 위하여 다양한 기하학적 로케이션들을 스캐닝할 수 있다. 특정 구현예들에서, 센서 데이터는 빔을 탐지하기 위한 가능성 있는 로케이션들을 식별하는 것을 보조하기 위하여 UE에 의해 프로세싱될 수 있음으로써, 빔 탐지에서의 레이턴시를 감소시킬 수 있고 및/또는 스캐닝에서의 효율을 증가시킬 수 있다.
센서 데이터는 UE가 셀룰러 네트워크 내에서 이동할 때에 빔 추적에 있어서 기지국을 또한 보조할 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예들에서, 센서 데이터의 적어도 부분은 또 다른 통신 링크(예를 들어, LTE 링크) 상에서 UE로부터 기지국으로 전송되고, 송신 빔을 기지국으로부터 UE를 향해 조향하고 및/또는 UE로부터의 수신 빔의 접속성을 유지하기 위하여 이용된다. 또한, 기지국은, 장애물들이 예상될 수 있고 및/또는 레이 트레이스(ray trace)들(예를 들어, 가시선(line-of-sight) 기회들)이 UE가 위치 및 방위(orientation)를 결정하기 위하여 센서 데이터를 프로세싱하는 것에 기초하여 식별되고 및/또는 계산되도록, 로컬 3 차원 맵 데이터(local three-dimensional map data)를 UE에 제공할 수 있다.
따라서, 특정 구현예들에서, 센서 데이터는 사용의 다수의 레벨들에서 채용되고, 사용의 다수의 레벨들은: (i) UE가 장애물들의 위치, 회전, 및/또는 검출을 표시하는 센서 데이터에 기초하여 빔 관리를 제어하기 위하여 센서 데이터를 자율적으로 이용하는 사용의 제1 레벨; (ii) UE가 빔포밍에 있어서 기지국을 보조하기 위하여 센서 데이터 또는 센서 데이터의 감소된 세트를 기지국으로 통신하는 사용의 제2 레벨; 및 (iii) 기지국이 로컬 맵 데이터를 UE에 제공하는 사용의 제3 레벨을 포함한다.
특정 구현예들에서, 센서 데이터는 빔포밍을 제어하여 최대 허용가능 노출(Maximum Permissible Exposure)(MPE)을 제한하도록 프로세싱된다. 예를 들어, MPE는 6 GHz 이상, 예를 들어, FR2 및/또는 밀리미터파들의 RF 신호 송신들에 대한 밀접하게 위치된 조직들의 노출을 제어하는 것에 관련되는 사양이다. 하나의 예에서, MPE는 사용자가 자신의 무릎들 상에서 태블릿을 유지하고 있을 때에 방사에 대한 사용자의 노출을 제한하기 위하여 이용될 수 있다. MPE는 본원에서의 교시사항들에 따라 센서 데이터에 기초하여 관리될 수 있는 파라미터의 또 다른 예이다.
특정 구현예들에서, 제1 센서는 제1 안테나 어레이와 연관되고, 제2 센서는 제2 안테나 어레이와 연관된다. 추가적으로, UE는 제1 센서 및 제2 센서로부터의 센서 데이터에 기초하여 제1 안테나 어레이 및/또는 제2 안테나 어레이를 이용하여 선택적으로 통신한다. 센서들을 대응하는 안테나 어레이들과 연관시키는 것은 2 개를 초과하는 안테나 어레이들을 갖는 구현예들로 확장될 수 있다. 예를 들어, 하나의 예에서, 4 개 이상의 안테나 어레이들은 UE 주위에 분포되고, 각각의 안테나 어레이는 적어도 하나의 연관된 센서를 가진다.
특정 구현예들에서, UE는 제1 센서가 제1 안테나 어레이가 환경적 차단에 의해 차단되지 않는다는 것을 표시할 때에 제1 안테나 어레이를 이용하여, 그리고 제1 센서가 제1 안테나 어레이가 차단된다는 것을 표시하고 제2 센서가 제2 안테나 어레이가 차단되지 않는다는 것을 표시할 때에 제2 안테나 어레이를 이용하여 통신한다. 특정 구현예들에서, 제1 센서는 제1 안테나 어레이의 차단을 검출하기 위한 전용 센서이고, 제2 센서는 제2 안테나 어레이의 차단을 검출하기 위한 전용 센서이다. 예를 들어, 제1 센서 및 제2 센서는 다른 기능들 또는 목적들을 위하여 UE에서 이용된 현존하는 센서들이 아니라, 전용 근접 센서(proximity sensor)들에 대응할 수 있다.
특정 구현예들에서, UE는 사용자에 의해 셀룰러 네트워크 주변에서 이동된 이동 전화, 태블릿, 또는 다른 핸드헬드 디바이스에 대응한다. 그러나, 셀룰러-가능형 차량들(예를 들어, 자동차들), 드론(drone)들, 및 다른 유형들의 전동식 UE(motorized UE)는 또한, 센서 데이터를 기지국으로 이러한 방식으로 송신하는 것으로부터 이득을 얻을 수 있다. 또한, 드론들과 같은 특정 전동식 UE는 기지국과의 빔포밍 통신 링크를 유지함에 있어서 용이하게 하기 위하여 계획된 루트 데이터(route data)를 추가로 전송할 수 있다.
도 4a는 빔포밍으로 동작하는 통신 시스템(110)의 하나의 예의 개략도이다. 통신 시스템(110)은 안테나 어레이(102), 트랜시버(105), 기저대역 모뎀(106), 및 프론트 엔드 시스템(108)을 포함한다. 안테나 어레이(102)는 안테나 엘리먼트들(103a1, 103a2 ... 103an, 103b1, 103b2 ... 103bn, 103m1, 103m2 ... 103mn)을 포함한다. 추가적으로, 프론트 엔드 시스템(108)은 신호 조절 회로들(104a1, 104a2 ... 104an, 104b1, 104b2 ... 104bn, 104m1, 104m2 ... 104mn)을 포함한다.
예시된 실시예에서, 기저대역 모뎀(106)은 빔 관리 회로(107)를 포함한다. 따라서, 빔 관리 회로(107)는 이 실시예에서, 기저대역 모뎀(106) 내에 포함된다. 그러나, 빔 관리 회로(107)는 트랜시버(105) 및/또는 프론트 엔드 시스템(108)을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 임의의 적당한 로케이션에 있을 수 있다.
밀리미터파 캐리어들(예를 들어, 30 GHz 내지 300 GHz), 센티미터파 캐리어들(예를 들어, 3 GHz 내지 30 GHz), 및/또는 다른 주파수 캐리어들을 사용하여 통신하는 통신 시스템들은 신호들의 송신 및/또는 수신을 위한 빔 형성 및 지향성을 제공하기 위하여 안테나 어레이를 채용할 수 있다.
예를 들어, 예시된 실시예에서, 통신 시스템(110)은 이 실시예에서 별도의 신호 조절 회로에 의해 각각 제어되는 m x n 안테나 엘리먼트들의 어레이(102)를 포함한다. 타원들에 의해 표시된 바와 같이, 통신 시스템(110)은 임의의 적당한 수의 안테나 엘리먼트들 및 신호 조절 회로들로 구현될 수 있다.
신호 조절 회로들(104a1, 104a2 ... 104an, 104b1, 104b2 ... 104bn, 104m1, 104m2 ... 104mn)은 안테나 어레이(102)를 통한 송신 및/또는 수신을 위하여 신호들을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 신호 조절 회로들(4a, 4b ... 4m)이 양자의 송신 및 수신을 위한 신호 조절을 제공하는 실시예지만, 다른 구현예들이 가능하다. 예를 들어, 특정 구현예들에서, 통신 디바이스는 신호들을 수신하고 신호들을 송신하기 위한 별도의 안테나 어레이들을 포함한다. 따라서, 특정 구현예들에서, 신호 조절 회로는 수신 조절이 아니라 송신 조절을 위하여, 또는 송신 조절이 아니라 수신 조절을 위하여 이용된다.
신호 송신에 대하여, 신호 조절 회로들(104a1, 104a2 ... 104an, 104b1, 104b2 ... 104bn, 104m1, 104m2 ... 104mn)은, 안테나 엘리먼트들로부터 방사된 신호들이 안테나 어레이(102)로부터 멀어지도록 주어진 방향에서 전파하는 더 많은 신호 강도를 갖는 빔-유사 품질들을 나타내는 어그리게이트 송신 신호를 생성하기 위하여 건설적 및 파괴적 간섭을 이용하는 것을 조합하도록, 송신 신호들을 안테나 어레이(102)에 제공할 수 있다.
신호 수신의 맥락에서, 신호 조절 회로들(104a1, 104a2 ... 104an, 104b1, 104b2 ... 104bn, 104m1, 104m2 ... 104mn)은, 신호가 특정한 방향으로부터 안테나 어레이(102)에 도달하고 있을 때에 더 많은 신호 에너지가 수신되도록, (예를 들어, 수신된 신호 위상들 및 진폭들을 별도로 제어함으로써) 수신된 신호들을 프로세싱한다. 따라서, 통신 시스템(110)은 신호들의 수신을 위한 지향성을 또한 제공한다.
송신 빔 또는 수신 빔으로의 신호 에너지의 상대적인 집중은 어레이의 크기를 증가시킴으로써 증대될 수 있다. 예를 들어, 송신 빔으로 포커싱된 더 많은 신호 에너지로, 신호는 RF 통신들을 위한 충분한 신호 레벨을 제공하면서, 더 긴 범위에 대하여 전파할 수 있다. 예를 들어, 송신 빔으로 포커싱된 신호 에너지의 큰 비율을 갖는 신호는 높은 유효 등방성 방사 전력(effective isotropic radiated power)(EIRP)을 나타낼 수 있다.
예시된 실시예에서, 트랜시버(105)는 송신 신호들을 신호 조절 회로들에 제공하고, 신호 조절 회로들로부터 수신된 신호들을 프로세싱한다. 도 4a에서 도시된 바와 같이, 트랜시버(105)는 신호 조절 회로들을 위한 제어 신호들을 생성한다. 제어 신호들은 안테나 어레이(102) 상에서 통신들을 빔포밍하고 선택적으로 인에이블/디스에이블하기 위한 송신된 또는 수신된 신호들의 위상 및/또는 진폭을 설정하는 것과 같은 다양한 기능들을 위하여 이용될 수 있다.
도 4a를 계속 참조하면, 빔 관리 회로(107)는 신호 조절 회로들(104a1, 104a2 ... 104an, 104b1, 104b2 ... 104bn, 104m1, 104m2 ... 104mn)의 위상 및/또는 진폭 값들을 제어하기 위한 하나 이상의 제어 신호들을 트랜시버(105)에 제공한다. 따라서, 빔 관리 회로(107)는 송신 및/또는 수신 빔들을 조향할 수 있다. 또한, 빔 관리 회로(107)는 안테나 어레이(102) 상에서 통신들을 선택적으로 인에이블 또는 디스에이블할 수 있다(예를 들어, 상이한 안테나 어레이를 이용하여 송신하는 것을 위하여 안테나 어레이(102) 상에서 송신들을 디스에이블함). 특정 구현예들에서, 데이터는 적어도 부분적으로 직렬 인터페이스 또는 버스를 이용하여 기저대역 모뎀(106)과 트랜시버(105) 사이에서 통신된다.
도 4a에서 도시된 바와 같이, 빔 관리 회로(107)는 빔 조향을 제어하기 위한 센서 데이터를 수신한다. 빔 관리 회로(107)는 본원에서의 교시사항들에 따라 빔 관리를 위한 센서 데이터를 이용한다.
도 4b는 송신 빔을 제공하기 위한 빔포밍의 하나의 예의 개략도이다. 도 4b는 제1 신호 조절 회로(114a), 제2 신호 조절 회로(114b), 제1 안테나 엘리먼트(113a), 및 제2 안테나 엘리먼트(113b)을 포함하는 통신 시스템의 부분을 예시한다.
포함된 2 개의 안테나 엘리먼트들 및 2 개의 신호 조절 회로들로서 예시되었지만, 통신 시스템은 추가적인 안테나 엘리먼트들 및/또는 신호 조절 회로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4b는 도 4a의 통신 시스템(110)의 부분의 하나의 실시예를 예시한다.
예시된 실시예에서, 제1 신호 조절 회로(114a)는 제1 위상 시프터(130a), 제1 전력 증폭기(131a), 제1 저잡음 증폭기(low noise amplifier)(LNA)(132a), 및 전력 증폭기(131a) 또는 LNA(132a)의 선택을 제어하기 위한 스위치들을 포함한다. 추가적으로, 제2 신호 조절 회로(114b)는 제2 위상 시프터(130b), 제2 전력 증폭기(131b), 제2 LNA(132b), 및 전력 증폭기(131b) 또는 LNA(132b)의 선택을 제어하기 위한 스위치들을 포함한다.
신호 조절 회로들의 하나의 실시예가 도시되지만, 신호 조절 회로들의 다른 구현예들이 가능하다. 예를 들어, 하나의 예에서, 신호 조절 회로는 하나 이상의 대역 필터(band filter)들, 스위치들, 감쇠기(attenuator)들, 증폭기들, 위상 시프터들, 듀플렉서(duplexer)들, 다이플렉서(diplexer)들, 트리플렉서(triplexer)들, 서큘레이터(circulator)들, 및/또는 다른 컴포넌트들을 포함한다. 또한, 아날로그 위상 시프터를 갖는 구현예가 도시되지만, 본원에서 교시사항들은 디지털 위상 시프팅(예를 들어, 기저대역 모뎀에서 디지털 기저대역 프로세싱을 이용하는 위상 시프팅)을 이용하는 구현예들 뿐만 아니라, 아날로그 위상 시프팅 및 디지털 위상 시프팅의 조합을 이용하는 구현예들에 또한 적용가능하다.
예시된 실시예에서, 제1 안테나 엘리먼트(113a) 및 제2 안테나 엘리먼트(113b)는 거리 d에 의해 분리된다. 추가적으로, 도 4b는 이 예에서, 송신 빔 방향이 안테나 어레이의 평면에 대해 실질적으로 수직일 때에 약 90°의 값, 그리고 송신 빔 방향이 안테나 어레이의 평면에 대해 실질적으로 평행할 때에 약 0°의 값을 가지는 각도
Figure pat00001
로 주석이 부기되었다.
안테나 엘리먼트들(113a, 113b)에 제공된 송신 신호들의 상대적인 위상을 제어함으로써, 희망된 송신 빔 각도
Figure pat00002
가 달성될 수 있다. 예를 들어, 제1 위상 시프터(130a)가 0°의 기준 값을 가질 때, 제2 위상 시프터(130b)는 약 -2πf(d/ν)cos
Figure pat00003
라디안(radian)들의 위상 시프트를 제공하도록 제어될 수 있고, 여기서, f는 송신 신호의 기본 주파수이고, d는 안테나 엘리먼트들 사이의 거리이고, v는 방사된 파의 속도이고, π는 수학적 상수 파이(pi)이다.
특정 구현예들에서, 거리 d는 약 ½λ가 되도록 구현되고, 여기서, λ는 송신 신호의 기본 컴포넌트의 파장이다. 이러한 구현예들에서, 제2 위상 시프터(130b)는 송신 빔 각도
Figure pat00004
를 달성하기 위하여 약 -πcos
Figure pat00005
라디안들의 위상 시프트를 제공하도록 제어될 수 있다.
따라서, 위상 시프터들(130a, 130b)의 상대적인 위상은 송신 빔포밍을 제공하도록 제어될 수 있다. 특정 구현예들에서, 기저대역 모뎀(예를 들어, 도 4a의 기저대역 모뎀(106)) 및/또는 트랜시버(예를 들어, 도 4a의 트랜시버(105))는 빔포밍을 제어하기 위하여 하나 이상의 위상 시프터들의 위상 값들 및 하나 이상의 제어가능한 증폭기들의 이득 값들을 제어한다. 예를 들어, 이득 값들 및/또는 위상 값들은 기저대역 모뎀의 빔 관리 회로로부터 전송된 데이터일 수 있다. 빔포밍을 위한 위상의 제어를 갖는 예가 도시되지만, (이득을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는) 추가적인 파라미터들이 빔 관리를 제공하도록 제어될 수 있다.
도 4c는 수신 빔을 제공하기 위한 빔포밍의 하나의 예의 개략도이다. 도 4c가 송신 빔이 아니라 수신 빔의 맥락에서 빔포밍을 예시한다는 것을 제외하고는, 도 4c는 도 4b와 유사하다.
도 4c에서 도시된 바와 같이, 제1 위상 시프터(130a)와 제2 위상 시프터(130b) 사이의 상대적인 위상 차이는 희망된 수신 빔 각도
Figure pat00006
를 달성하기 위하여 -2πf(d/ν)cos
Figure pat00007
라디안들과 거의 동일하도록 선택될 수 있다. 거리 d가 약 ½λ에 대응하는 구현예들에서, 위상 차이는 수신 빔 각도
Figure pat00008
를 달성하기 위하여 -πcos
Figure pat00009
라디안들과 거의 동일하도록 선택될 수 있다.
위상 값들이 빔포밍을 제공하기 위한 다양한 수학식들이 제공되었지만, 안테나 어레이의 구현예, 신호 조절 회로들의 구현예, 및/또는 라디오 환경에 기초하여 선택된 위상 값들과 같은 다른 위상 선택 값들이 가능하다.
도 5는 셀룰러 네트워크(200)의 통신 빔들의 환경적 차단의 다양한 예들을 예시하는 개략도이다. 셀룰러 네트워크(200)는 이 예에서, 제1 기지국(201), 제2 기지국(202), 제1 이동 디바이스(203), 및 제2 이동 디바이스(204)를 포함한다. 그러나, 셀룰러 네트워크는 다른 수들 및/또는 유형들의 기지국들 및/또는 UE를 포함할 수 있다.
예시된 실시예에서, 송신 및 수신 빔들은 반사된 통신 링크(211) 상에서 제1 기지국(201)과 제1 이동 디바이스(203) 사이에서 통신된다. 반사된 통신 링크(211)는 준-가시선(quasi-line-of-sight)(QLOS) 통신 링크로서 본원에서 또한 지칭된다. 이 예에서, 제1 건물(221)은 반사들을 제공한다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 제1 기지국(201)으로부터의 송신 빔(212)은 제2 건물(222)에 의해 차단되는 반면, 제1 기지국(201)으로부터의 송신 빔(213)은 사용자의 머리(223)에 의해 차단된다. 건물(222) 및 머리(223)는 상대적으로 높은 주파수들, 예를 들어, FR2 및/또는 밀리미터파 주파수들을 가지는 신호들의 차단을 제공할 수 있는 객체들의 예들을 예시한다.
도 5를 계속 참조하면, 송신 및 수신 빔들은 가시선(line-of-sight)(LOS) 통신 링크 상에서 제2 기지국(202)과 제1 이동 디바이스(203) 사이에서 통신된다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 제2 기지국(202)으로부터 제2 이동 디바이스(204)로의 송신 빔(214)은 사용자의 손(224)에 의해 가로막히고, 따라서, LOS 통신 링크는 제2 기지국(202)과 제2 이동 디바이스(204) 사이에서 방지된다.
특정 구현예들에서, 기지국 측으로부터의 빔포밍은 3 차원 맵들 및/또는 다른 알려진 환경적 데이터에 기초하여 제어될 수 있다. 따라서, LOS 및 QLOS 송신 빔의 경우들은 기지국들에 대하여 상대적으로 순방향으로 일직선일 수 있다.
그러나, 도 5의 이동 디바이스들(203 내지 204)과 같은 UE는 예측불가능한 차단을 가질 수 있다. 예를 들어, 사용자의 신체(예를 들어, 머리, 손들, 손가락들, 및/또는 팔들)는 짧은 시간의 주기들로 예측불가능하게 이동할 수 있다. 또한, UE의 사용자는 도보 또는 차량 내에 있을 수 있고, 이것은 위치에서의 급격한 변경들로 이어질 수 있다. 또한, UE의 조작은 전화의 알려지지 않은 3 차원 방위 및/또는 방향 대면으로 귀착될 수 있다. 예측불가능성은 차단을 제공하기 위하여 LOS 또는 준 LOS 경로를 갑자기 교차할 수 있는 다른 환경적 객체들의 이동에서의 불확실성에 의해 악화될 수 있다.
따라서, 상대적으로 느리게 변동될 수 있는 기지국에서의 빔 조향에 영향을 주는 인자들과 대조적으로, UE에서의 빔 조향에 영향을 주는 인자들은 상대적으로 신속하게 변동될 수 있다. 예를 들어, 만족스러운 빔 관리가 없으면, 인물(portrait)로부터 풍경(landscape) 뷰잉으로 또는 그 반대의 사용자 조작은 빔 손실로 귀착될 수 있다.
본원에서의 교시사항들은 빔 관리를 위하여 UE 내에 내장된 센서들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 센서들로부터의 센서 데이터는 기지국에 대한 UE 위치, UE 방위(예를 들어, 평평, 직립, 대면 방향 등)를 결정하기 위하여 및/또는 머리, 손들, 및/또는 손가락들과 같은 객체들로부터의 잠재적인 차단을 검출하기 위하여 이용될 수 있다.
따라서, 센서들로부터의 정보는 빔 탐지, 추적, 및/또는 복원을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 빔 관리를 위하여 프로세싱될 수 있다. 또한, 센서 데이터는 로컬 빔 관리를 위하여 UE에 의해 이용될 수 있을 뿐만 아니라, UE로부터의 보고를 통해 기지국에 의해 또한 이용될 수 있다.
따라서, 센서 데이터는 어레이 선택, 빔 방향, 조향, 및/또는 스캐닝을 우선순위화하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 그것은 스캐닝, 탐지, 및/또는 복원을 위하여 일부 빔 방향들을 프루닝(prune)하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 이러한 센서 데이터는 예를 들어, 특정 흡수 레이트(specific absorption rate)(SAR) 및/또는 최대 허용가능 노출(MPE) 제한들을 충족시킴으로써 방사에 대한 사용자 노출을 완화시키는 것을 보조한다.
도 6a는 하나의 실시예에 따른 이동 디바이스(250)의 개략도이다. 이동 디바이스(250)는 기저대역 모뎀(251), 트랜시버(252), 센서들(253), (이 예에서, 밀리미터파 송신/수신 모듈로서 구현된) 제1 프론트 엔드 모듈(261), 제2 프론트 엔드 모듈(262), 제3 프론트 엔드 모듈(263), 제4 프론트 엔드 모듈(264), 제1 안테나 어레이(271), 제2 안테나 어레이(272), 제3 안테나 어레이(273), 및 제4 안테나 어레이(274)를 포함한다. 이동 디바이스의 하나의 실시예가 도시되지만, 본원에서의 교시사항들은 널리 다양한 방법들로 구현된 이동 디바이스들에 적용가능하다.
도 6a에서 도시된 바와 같이, 기저대역 모뎀(251)은 이동 디바이스(250)의 센서들(253)로부터 수신된 센서 데이터에 기초하여 빔 관리를 제어하는 빔 관리 회로(257)를 포함한다. 센서들(253)은 예를 들어, 본원에서 설명된 센서들의 임의의 조합을 포함하는 널리 다양한 유형들의 센서들을 포함할 수 있다.
빔 관리 회로(257)는 센서들(253)로부터의 센서 데이터에 기초하여 이동 디바이스(250)의 빔 관리를 제어한다. 제1 예에서, 빔 관리 회로(257)는 센서 데이터에 기초하여 빔 조향을 제어한다. 빔 조향은 기지국과 이동 디바이스(250) 사이의 접속성을 유지하기 위하여 송신 빔 및/또는 수신 빔의 각도를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
제2 예에서, 빔 관리 회로(257)는 빔 검색을 보조하기 위하여, 예를 들어, 효율적인 수의 스캔(scan)들로 기지국으로부터의 파일럿 빔(pilot beam)을 위치시키기 위하여 센서 데이터를 이용한다.
제3 예에서, 빔 관리 회로(257)는 능동 안테나 어레이를 선택하기 위하여 센서 데이터를 이용한다. 예를 들어, 도 6a에서 도시된 바와 같이, 제1 안테나 어레이(271)는 능동 빔(active beam)을 이용하여 통신하고 있는 반면, 제2 안테나 어레이(272) 및 제3 안테나 어레이(274)는 비능동(inactive)이지만, 이동 디바이스(250)가 통신을 위하여 채용할 수 있는 가능한 빔들을 표현한다.
하나의 예의 구현예에서, 센서들(253)은 안테나 어레이들 중의 하나 이상 근처에서의 환경적 차단을 검출하도록 동작한다. 추가적으로, 통신들을 위하여 이용된 능동 안테나 어레이는 센서들(253)로부터의 센서 데이터에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 센서들(253)은 통신을 위하여 이용된 가장 낮은 차단을 갖는 적어도 안테나 어레이로, 안테나 어레이들의 각각 근처에서의 환경적 차단의 존재를 검출하기 위한 근접 센서들을 포함할 수 있다.
또 다른 예의 구현예에서는, 이동 디바이스(250)의 위치결정에서의 변경을 표시하는 센서 데이터에 응답하여, 빔 관리 회로(257)가 능동인 프론트 엔드 모듈/안테나 어레이를 변경할 수 있다. 예를 들어, 빔 관리 회로(257)는 센서 데이터에 기초하여 제2 프론트 엔드 모듈(262)/제2 안테나 어레이(272) 및/또는 제3 프론트 엔드 모듈(263)/제3 안테나 어레이(273)를 턴 온(turn on) 할 수 있다. 프론트 엔드 모듈들은 대응하는 어레이의 안테나 엘리먼트들과 연관된 신호 조절 회로들, 예를 들어, 전력 증폭기들, LNA들, 스위치들, 및/또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
특정 구현예들에서, 이동 디바이스는 다이버시티 통신(diversity communication)들을 위하여 이용된 하나 이상의 프론트 엔드 모듈들/안테나 어레이들을 포함한다. 예를 들어, 예시된 이동 디바이스(250)는 다이버시티 통신들을 위한 프론트 엔드 모듈(264) 및 안테나 어레이(274)를 포함한다. 빔 관리 회로(257)에 의해 프로세싱된 센서 데이터는 주 통신들을 위한 이용된 빔들 및/또는 다이버시티 통신들을 위하여 이용된 빔들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 널리 다양한 유형들의 빔들을 관리하기 위하여 이용될 수 있다. 따라서, 안테나 어레이(274)의 다이버시티 빔의 관리가 또한 제공될 수 있다.
특정 구현예들에서, 센서들(253)은 빔 조향 계산을 위한 비-단독형(non-standalone)(NSA) 동작에서 또 다른 통신 링크, 예를 들어, LTE 링크를 통해 기지국에 제공될 수 있는 3 차원 위치, 진로, 및/또는 속력을 결정하기 위한 적어도 하나의 위치결정 센서(예를 들어, 글로벌 위치결정 시스템(Global Positioning System)(GPS) 센서, 자력계, 고도계(altimeter) 등)를 포함한다. 특정 구현예들에서, 위치결정 센서들로부터의 위치결정 데이터는 UE가 기지국들의 3 차원 맵을 포함하는 구현예들에서 UE에 의해 또한 이용될 수 있다.
특정 구현예들에서, 자이로스코프 및/또는 가속도계로부터의 데이터는 UE에서의 빔 조향 및/또는 어레이 선택을 위하여 이용된다. 예를 들어, 지면 또는 하늘을 향해 지시된 빔들은 적당한 통신 링크들을 형성하는 상대적으로 낮은 가능성을 가진다. 또한, 기지국 위치가 알려져 있는 구성들에서, 자이로스코프 및/또는 가속도계로부터의 센서 데이터는 빔 지시 및 조향을 제어하기 위하여 및/또는 빔 복원을 달성하기 위하여 이용될 수 있다. 이러한 빔 관리는 기지국 로케이션들을 식별하는 로컬 3 차원 맵을 갖는 UE를 구현함으로써 추가로 증대될 수 있다.
센서 데이터는 UE(예를 들어, 이동 전화)가 사용자에 의해 조작될 때, 안테나 어레이들 사이의 핸드오버(handover) 동작들 및/또는 빔 조향을 또한 보조할 수 있다.
특정 구현예들에서, 센서들(253)은 차단을 검출하기 위한 적어도 하나의 근접 센서를 포함한다. 예를 들어, 근접 센서들로부터의 근접 데이터는 차단 객체들(예를 들어, 인간 조직들)로부터 멀어지도록 빔들을 조향하기 위하여 및/또는 UE가 이러한 차단 때문에 또 다른 기지국에 접속하기 위하여 또 다른 안테나 어레이로부터의 보조 빔을 이용해야 하는지 여부를 결정하기 위하여 이용될 수 있다.
근접 센서들로부터의 근접 데이터는 방사의 방출들을 제어(예를 들어, 사용자의 신체가 방사를 흡수하는 것을 회피하기 위하여 사용자의 머리, 손들, 손가락들, 몸통, 및/또는 팔들로부터 멀어지도록 송신 빔을 조향하는 것)하기 위하여 또한 이용될 수 있음으로써, SAR 및/또는 MPE에 대한 제한들을 준수할 수 있다.
근접 데이터는 비행 시간(time-of-flight)(ToF) 센서들, 제스처 적외선(infrared)(IR) 센서들, 및/또는 근접 데이터를 생성하기 위한 카메라들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 널리 다양한 유형들의 근접 센서들을 이용하여 생성되고 있을 수 있다. 또한, 다른 안테나들(예를 들어, 6 GHz-미만 안테나들)이 안테나 어레이들과 공동위치되는 구현예들에서, 다른 안테나들로부터의 안테나 반사 측정들은 안테나 어레이 방사가 교란(perturb)되는지를 결정하기 위하여 이용될 수 있다.
또한, 안테나 어레이 방사는 또한, UE로의 입력 케이블들이 플러깅(plug)될 때에 교란될 수 있다. 따라서, 유니버셜 직렬 버스(Universal Serial Bus)(USB), 오디오 잭(audio jack), 및/또는 다른 플러그 검출은 방사가 교란되는지를 결정하기 위하여 이용될 수 있다. 이러한 교란이 검출될 때, UE는 교란에 대한 보상 또는 정정을 제공하고 및/또는 능동 안테나 어레이를 변경함으로써 또 다른 빔을 이용하여 통신하도록 동작할 수 있다.
특정 구현예들에서, 터치 스크린, 버튼, 및/또는 지문 스캐너들 상의 촉각 센서들은 손가락들이 어레이들을 잠재적으로 교란하고 있는지를 결정하고 그것을 정정하기 위하여 이용될 수 있다. 터치 스크린 센서의 경우에, 차단은 스와이프 이동(swipe movement)들로부터의 예상된 가로막힘에 기초하여 추가로 예측될 수 있다.
도 6b는 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스(280)의 개략도이다. 이동 디바이스(280)는 기저대역 모뎀(251), 트랜시버(252), (이 예에서, 밀리미터파 송신/수신 모듈로서 구현된) 제1 프론트 엔드 모듈(261), 제2 프론트 엔드 모듈(262), 제3 프론트 엔드 모듈(263), 제4 프론트 엔드 모듈(264), 제1 안테나 어레이(271), 제2 안테나 어레이(272), 제3 안테나 어레이(273), 제4 안테나 어레이(274), 제1 전용 센서(281), 제2 전용 센서(282), 제3 전용 센서(283), 및 제4 전용 센서(284)를 포함한다. 이동 디바이스의 하나의 실시예가 도시되지만, 본원에서의 교시사항들은 널리 다양한 방법들로 구현된 이동 디바이스들에 적용가능하다.
이동 디바이스(280)가 센서들의 특정 구현예를 포함하는 것을 제외하고는, 도 6b의 이동 디바이스(280)는 도 6a의 이동 디바이스(250)와 유사하다.
제1 전용 센서(281)는 제1 안테나 어레이(271)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다. 추가적으로, 제2 전용 센서(282)는 제2 안테나 어레이(272)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다. 또한, 제3 전용 센서(283)는 제3 안테나 어레이(273)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다. 추가적으로, 제4 전용 센서(284)는 제4 안테나 어레이(274)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다.
예시된 실시예에서, 전용 센서들(281 내지 284)의 각각은 대응하는 안테나 어레이의 환경적 차단을 검출하기 위하여 이용된 추가된 센서(예를 들어, 근접 센서)에 대응한다. 따라서, 센서들은 이동 디바이스(280)에서의 다른 기능들을 위하여 이용된 현존하는 센서가 아니라, 이동 디바이스(280)에 추가적이거나 추가된다.
도 6c는 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스(290)의 개략도이다. 이동 디바이스(290)는 기저대역 모뎀(251), 트랜시버(252), (이 예에서, 밀리미터파 송신/수신 모듈로서 구현된) 제1 프론트 엔드 모듈(261), 제2 프론트 엔드 모듈(262), 제3 프론트 엔드 모듈(263), 제4 프론트 엔드 모듈(264), 제1 안테나 어레이(271), 제2 안테나 어레이(272), 제3 안테나 어레이(273), 제4 안테나 어레이(274), 제1 공유형 센서(281), 제2 공유형 센서(282), 제3 공유형 센서(283), 및 제4 공유형 센서(284)를 포함한다. 이동 디바이스의 하나의 실시예가 도시되지만, 본원에서의 교시사항들은 널리 다양한 방법들로 구현된 이동 디바이스들에 적용가능하다.
이동 디바이스(290)가 전용 센서들이 아니라, 공유형 센서들을 포함하는 것을 제외하고는, 도 6c의 이동 디바이스(290)는 도 6b의 이동 디바이스(280)와 유사하다.
제1 공유형 센서(291)는 제1 안테나 어레이(271)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다. 추가적으로, 제2 공유형 센서(292)는 제2 안테나 어레이(272)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다. 또한, 제3 공유형 센서(293)는 제3 안테나 어레이(273)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다. 추가적으로, 제4 공유형 센서(294)는 제4 안테나 어레이(274)의 환경적 차단을 검출하도록 서빙한다.
예시된 실시예에서, 공유형 센서들(291 내지 294)의 각각은 UE에서의 하나 이상의 다른 목적들을 위하여 이용된 센서에 대응한다. 따라서, 센서들은 이동 디바이스(290)에 추가적이거나 추가되는 것이 아니라 공유된다. 예를 들어, 센서들은 비행 시간(ToF) 센서, 적외선(IR) 센서, 전방 카메라, 후방 카메라, 플러그 검출 센서, 터치 스크린 센서, 버튼/지문 센서, 안테나 반사 측정 검출기, 및/또는 이동 디바이스(290)에서의 추가적인 기능들을 서빙하는 다른 센서들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
본원에서의 교시사항들은 전용 센서들, 공유형 센서들, 또는 그 조합을 이용하는 구현예들에 적용가능하다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스(300)의 개략도이다. 이동 디바이스(300)는 빔 관리를 보조하기 위한 센서 데이터를 생성하기 위하여 적당한 널리 다양한 센서들을 포함한다.
예시된 실시예에서, 이동 디바이스(300)는 ToF 센서(311), IR 센서(312), 전방 카메라(313), 및 후방 카메라(314)를 포함하는 다양한 근접 센서들을 포함한다. 이동 디바이스(300)는 오디오 잭 검출기(321) 및 마이크로 USB 검출기(322)와 같은 다양한 플러그 검출 센서들을 더 포함한다. 이동 디바이스(300)는 GPS 센서(321), 3 차원 가속도계(322), 자이로스코프(333), 자력계(334), 및 기압계(335)와 같은 다양한 위치결정 센서들을 더 포함한다. 이동 디바이스(300)는 터치 스크린 센서(341) 및 버튼/지문 센서(342)와 같은 다양한 촉각 센서들을 더 포함한다. 이동 디바이스(300)는 안테나 반사 측정 검출기들(351a 내지 351d)을 더 포함한다.
이동 디바이스를 위한 센서들의 하나의 예는 도 7에서 도시되지만, 본원에서의 교시사항들은 널리 다양한 유형들의 센서들에 적용가능하다. 따라서, 다른 구현예들이 가능하다.
ToF 센서(311)는 ToF 센서(311)를 출발하는 것으로부터 반사 후에 ToF 센서(311)로 복귀하는 것까지의 왕복 지연에 기초하여 사용자의 머리와 같은 객체들의 존재를 검출하도록 동작한다. 따라서, ToF 센서(311)에 의해 생성된 이미지 데이터는 머리, 손, 및/또는 손가락과 같은 차단 객체의 근접의 검출하기 위하여 이용될 수 있다. 마찬가지로, IR 센서(312)는, 인접한 객체에 의해 반사될 수 있고 IR 센서(312)에 의해 픽업(pick up)될 수 있는 적외선 광을 비추도록 동작한다.
전방 카메라(313) 및 후방 카메라(314)는 이동 디바이스(300)로의 객체들의 근접에 대해 프로세싱될 수 있는 이미지 데이터를 생성한다.
도 7을 계속 참조하면, 이동 디바이스(300)는 오디오 케이블(302)의 존재를 검출하기 위한 오디오 잭 검출기(321), 및 마이크로 USB 케이블(303)의 존재를 검출하기 위한 마이크로 USB 검출기(322)를 포함한다. 따라서, 오디오 잭 검출기(321) 및 마이크로 USB 검출기(322)는 하나 이상의 플러그들이 이동 디바이스(300)에 접속되는지 또는 그렇지 않은지 여부를 표시하는 플러그 검출 데이터를 생성한다. 이러한 플러그들은 통신 빔들을 가로막도록 동작할 수 있으므로, 플러그 검출 데이터는 빔 관리에서 이동 디바이스(300)를 보조할 수 있다.
GPS 센서(331)는 이동 디바이스(300)의 GPS 위치를 표시하는 GPS 데이터를 생성하도록 동작한다. 따라서, GPS 데이터는 GPS 좌표계에 대한 이동 디바이스(300)의 위치를 위치시키기 위하여 이용될 수 있다.
가속도계(332)는 자유낙하에 대한 이동 디바이스(300)의 가속도를 표시하는 가속도 데이터를 생성하기 위하여 이용된다. 따라서, 가속도계(332)는 이동 디바이스(300)의 갑작스러운 운동을 검출하기 위하여 이용될 수 있다. 가속도 데이터는 디바이스의 방위를 결정하기 위하여, 예를 들어, 이동 디바이스(300)가 인물 또는 풍경 방위에 있는지 및/또는 디바이스의 스크린이 상향 및/또는 하향으로 대면하는지를 결정하기 위하여 또한 이용될 수 있다.
자이로스코프(333)는 상대적으로 높은 정밀도로 이동 디바이스(300)의 방위를 표시하는 방위 데이터를 생성하기 위하여 이용된다. 예를 들어, 자이로스코프는 이동 디바이스(300)가 얼마나 많이 그리고 어느 방향으로 회전되었는지를 결정하기 위하여 이용될 수 있다.
도 7의 이동 디바이스(300)는 자기장들을 검출하도록 동작하는 자력계(334)를 또한 포함한다. 특정 구현예들에서, 자력계(334)는 지구의 자기장에 대한 이동 디바이스(300)의 방위를 표시하는 자기적 관찰 데이터(magnetic observation data)를 생성한다. 자기적 관찰 데이터는 금속들과 같은 자기적 금속들을 검출하기 위하여 또한 이용될 수 있다.
기압계(335)는 대기 압력을 감지하도록 동작하고, 따라서, 이동 디바이스(300)가 해수면 위에서 얼마나 높은지를 표시하는 압력 데이터를 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 따라서, 압력 데이터는 이동 디바이스(300)의 고도를 검출하기 위하여 이용될 수 있다. 특정 구현예들에서, 압력 데이터는 증대된 정밀도로 GPS 위치를 검출하기 위하여 GPS 센서(331)로부터의 GPS 데이터와 조합하여 이용된다.
터치 스크린 센서(341) 및 버튼/지문 센서(342)는 손가락, 손, 및/또는 다른 객체의 존재를 표시하는 촉각 데이터를 생성하도록 동작한다. 따라서, 터치 스크린 센서(341) 및/또는 버튼/지문 센서(342)로부터 생성된 촉각 데이터는 통신 빔들의 잠재적인 차단을 검출하기 위하여 이용될 수 있다.
도 7을 계속 참조하면, 이동 디바이스(300)는 이동 디바이스(300)의 안테나들의 안테나 반사를 표시하는 안테나 반사 측정 데이터를 생성하도록 동작하는 제1 내지 제4 안테나 반사 측정 검출기들(351a 내지 351d)을 각각 포함한다. 안테나 반사는 객체가 안테나에 인접할 때에 증가할 수 있으므로, 안테나 반사 측정 데이터는 객체들이 전화에 인접하는지 또는 그렇지 않은지 여부를 검출하도록 프로세싱될 수 있다.
4 개의 안테나 반사 측정 검출기들을 갖는 예가 도시되지만, 예를 들어, 이동 디바이스(300)의 구현예에 기초하여, 더 많거나 더 적은 안테나 반사 측정 검출기들이 포함될 수 있다. 특정 구현예들에서, 안테나 반사 측정 검출기는 빔포밍을 위하여 이용된 안테나 어레이와 공동위치되는 6 GHz-미만 셀룰러 및/또는 접속성 경로를 위하여 포함된다. 이러한 안테나 반사 측정 검출기들은 객체가 안테나 어레이에 인접하는지 또는 그렇지 않은지 여부를 검출하기 위하여 이용될 수 있다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 빔포밍 통신 시스템(400)의 개략도이다. 빔포밍 통신 시스템(400)은 기저대역 모뎀(401), 트랜시버(402), 프론트 엔드 시스템(403), 안테나 어레이(404), 위치결정 센서들(411), 터치/이미지 센서들(412), 센서 프로세서(413), 및 애플리케이션 프로세서(414)를 포함한다. 도 8에서 도시된 바와 같이, 기저대역 모뎀(401)은 빔 관리 회로(407)를 포함하고, 프론트 엔드 시스템(403)은 신호 조절 회로부(418)를 포함한다.
빔포밍 통신 시스템의 하나의 실시예가 도 8에서 도시되지만, 본원에서의 교시사항들은 널리 다양한 방법들로 구현된 빔포밍 통신 시스템들에 적용가능하다. 따라서, 다른 구현예들이 가능하다.
빔포밍 통신 시스템(400)은, 2G, 3G, (LTE, LTE-어드밴스드, 및 LTE-어드밴스드 프로를 포함하는) 4G, 5G NR, WLAN(예를 들어, Wi-Fi), WPAN(예를 들어, 블루투스(Bluetooth) 및 지그비(ZigBee)), WMAN(예를 들어, WiMax), 및/또는 GPS 기술들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 널리 다양한 통신 기술들을 이용하여 통신하기 위하여 이용될 수 있다.
트랜시버(402)는 송신을 위한 RF 신호들을 생성하고, 안테나 어레이(404)로부터 수신된 착신 RF 신호들을 프로세싱한다. RF 신호들의 송신 및 수신과 연관된 다양한 기능성들은 트랜시버(802)로서 도 8에서 집합적으로 표현되는 하나 이상의 컴포넌트들에 의해 달성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 하나의 예에서, 별도의 컴포넌트들(예를 들어, 별도의 회로들 또는 다이(die)들)은 특정 유형들의 RF 신호들을 취급하기 위하여 제공될 수 있다.
프론트 엔드 시스템(403)은 안테나 어레이(404)로 송신되고 및/또는 안테나 어레이(404)로부터 수신된 신호들을 조절하는 것을 보조하는 신호 조절 회로부(418)를 포함한다. 특정 구현예들에서, 신호 조절 회로부(418)는 전력 증폭기(power amplifier)(PA)들, 저잡음 증폭기(LNA)들, 필터들, 스위치들, 위상 시프터들, 감쇠기들, 듀플렉서들, 다이플렉서들, 트리플렉서들, 서큘레이터들, 및/또는 안테나 어레이(404)로부터 송신되고 및/또는 수신된 RF 신호들을 프로세싱하기 위한 다른 적당한 신호 조절 회로부를 포함한다. 예를 들어, 프론트 엔드 시스템(403)은, 송신을 위한 신호들을 증폭하는 것, 수신된 신호들을 증폭하는 것, 신호들을 필터링하는 것, 상이한 대역들 사이에서 스위칭하는 것, 상이한 전력 모드들 사이에서 스위칭하는 것, 송신 및 수신 모드들 사이에서 스위칭하는 것, 신호들의 듀플렉싱, 신호들의 멀티플렉싱(예를 들어, 다이플렉싱 또는 트리플렉싱), 또는 그 일부 조합을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 다수의 기능성들을 제공할 수 있다.
특정 구현예들에서, 빔포밍 통신 시스템(400)은 캐리어 어그리게이션을 지원함으로써, 피크 데이터 레이트들을 증가시키기 위한 신축성을 제공한다. 캐리어 어그리게이션은 양자의 주파수 분할 듀플렉싱(Frequency Division Duplexing)(FDD) 및 시간 분할 듀플렉싱(Time Division Duplexing)(TDD)을 위하여 이용될 수 있고, 복수의 캐리어들 또는 채널들을 어그리게이팅하기 위하여 이용될 수도 있다. 캐리어 어그리게이션은 동일한 동작 주파수 대역 내의 인접한 캐리어들이 어그리게이팅되는 인접 어그리게이션을 포함한다. 캐리어 어그리게이션은 또한, 비-인접할 수 있고, 공통 대역 내의 또는 상이한 대역들에서의 주파수에서 분리된 캐리어들을 포함할 수 있다.
안테나 어레이(404)는 널리 다양한 유형들의 통신들을 위하여 이용된 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 어레이(404)는 널리 다양한 주파수들 및 통신 표준들과 연관된 신호들을 송신하고 및/또는 수신하기 위한 안테나들을 포함할 수 있다. 하나의 안테나 어레이를 갖는 예가 도시되지만, 다수의 안테나 어레이들이 포함될 수 있다. 또한, 능동인 특정한 안테나 어레이(들)의 선택은 센서 데이터에 기초하여 선택될 수 있다.
특정 구현예들에서, 안테나 어레이(404)는 MIMO 통신들 및/또는 스위칭된 다이버시티 통신(switched diversity communication)들을 지원한다. 예를 들어, MIMO 통신들은 단일 라디오 주파수 채널 상에서 다수의 데이터 스트림들을 통신하기 위한 다수의 안테나들을 이용한다. MIMO 통신들은 더 높은 신호 대 잡음 비율, 개선된 코딩, 및/또는 라디오 환경의 공간적 멀티플렉싱 차이들로 인한 감소된 신호 간섭으로부터 이익을 얻는다. 스위칭된 다이버시티는 특정한 안테나가 특정한 시간에서의 동작을 위하여 선택되는 통신들을 지칭한다. 예를 들어, 스위치는 관찰된 비트 에러 레이트 및/또는 신호 강도 표시자와 같은 다양한 인자들에 기초하여 안테나들의 그룹으로부터 특정한 안테나를 선택하기 위하여 이용될 수 있다.
빔포밍 통신 시스템(400)은 빔포밍과 함께 또한 동작한다. 예를 들어, 프론트 엔드 시스템(403)은 트랜시버(402)를 통해 빔 관리 회로(407)에 의해 제어된 가변 위상을 가지는 위상 시프터들을 포함할 수 있다. 특정 구현예들에서, 프론트 엔드 시스템(403)은 트랜시버(402)를 통해 빔 관리 회로(407)에 의해 제어된 가변 이득을 가지는 가변 이득 증폭기들을 포함할 수 있다.
따라서, 안테나 어레이(404)로의 신호 경로들의 위상 시프팅 및/또는 가변 이득은 신호들의 송신 및/또는 수신을 위한 빔 형성 및 지향성을 제공하도록 제어된다. 예를 들어, 신호 송신의 맥락에서, 안테나 어레이(404)에 제공된 송신 신호들의 위상들은, 안테나 어레이(404)로부터의 방사된 신호들이 주어진 방향에서 전파하는 더 많은 신호 강도를 갖는 빔-유사 품질들을 나타내는 어그리게이트 송신 신호를 생성하기 위하여 건설적 및 파괴적 간섭을 이용하는 것을 조합하도록 제어된다. 신호 수신의 맥락에서, 위상들은 신호가 특정한 방향으로부터 안테나 어레이(404)로 도달하고 있을 때에 더 많은 신호 에너지가 수신되도록 제어된다.
기저대역 모뎀(401)은 트랜시버(402)가 송신을 위한 RF 신호들을 생성하기 위하여 프로세싱하는 송신 신호들의 디지털 표현들을 트랜시버(402)에 제공한다. 기저대역 모뎀(401)은 트랜시버(402)에 의해 제공된 수신된 신호들의 디지털 표현들을 또한 프로세싱한다.
도 8에서 도시된 바와 같이, 기저대역 모뎀(401)은 빔포밍 통신 시스템(400)에서 주 애플리케이션 프로세싱을 제공하도록 서빙하는 애플리케이션 프로세서(414)에 결합된다. 애플리케이션 프로세서(414)는, 메모리 관리, 그래픽 프로세싱, 및/또는 멀티미디어 디코딩을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 애플리케이션들을 지원하기 위하여 적당한 시스템 능력들을 제공하는 것과 같은 널리 다양한 기능들을 제공할 수 있다.
애플리케이션 프로세서(414)는 센서 프로세서(413)를 토해 위치결정 센서들(411)로부터 위치결정 데이터를, 그리고 터치/이미지 센서들(412)로부터 터치/이미지 데이터를 수신한다. 특정 구현예들에서, 애플리케이션 프로세서(414)는 빔 관리를 위하여 기저대역 모뎀(401)에 제공하기 이전에, 다양한 센서 데이터에 대한 조절을 제공할 수 있다.
예시된 실시예에서, 위치결정 센서들(411)은 상대적으로 느린 업데이트 레이트를 갖는 위치결정 데이터, 예를 들어, 대략 밀리초(millisecond) 또는 초(second)로 새로운 위치를 표시하는 데이터를 생성한다. 위치결정 센서들(411)로부터의 위치결정 데이터는 센서 프로세서(413)에 의해 프로세싱되고, 그 후에, 애플리케이션 프로세서(414)에 제공된다. 위치 데이터를 프로세싱하는 하나의 실시예가 도시되지만, 센서 프로세서(413)가 생략되는 구현예들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 다른 구현예들이 가능하다.
터치/이미지 센서들(412)은 예를 들어, 밀리초 미만인 상대적으로 고속 업데이트 레이트를 가질 수 있는 터치/이미지 데이터를 생성한다. 터치/이미지 센서(412)는 이 실시예에서, 애플리케이션 프로세서(414)를 통해 터치/이미지 데이터를 빔 관리 회로(407)에 제공한다. 그러나, 다른 구현예들이 가능하다.
빔 관리 회로(407)는 본원에서의 교시사항들에 따라 빔 관리를 제공하기 위하여 위치결정 센서들(411) 및/또는 터치/이미지 센서들(412)로부터의 센서 데이터를 프로세싱한다. 예를 들어, 센서 데이터는 빔 조향, 빔 검색, 및/또는 널리 다양한 다른 빔 관리 기능들을 위하여 이용될 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 이동 디바이스(510)의 개략도이다. 이동 디바이스(510)는 제거된 커버(502)를 가지는 하우징 또는 케이싱(501)을 포함한다. 이동 디바이스(510)는 RF 모듈(505)이 제공되었던 개구부(504)를 가지는 하지 지지 구조체(503)(예를 들어, 금속)를 더 포함한다. RF 모듈(505)은 적어도 안테나 어레이를 포함한다. RF 모듈(505)은 본원에서의 실시예들 중의 임의의 것에 따라 구현될 수 있다.
특정 구현예들에서, 다수의 이러한 RF 모듈들은 이동 디바이스(510) 주위에서 구현되고, 각각의 RF 모듈은 안테나 어레이를 포함한다. 예를 들어, 이동 디바이스(510)는 도 6a 내지 도 6c의 실시예들에 따라 4 개 이상의 이러한 RF 모듈들로 구현될 수 있다.
도 10a는 하나의 실시예에 따른 RF 모듈(540)의 개략도이다. 도 10b는 라인들 10B-10B를 따라 취해진 도 10a의 RF 모듈(540)의 개략도이다.
모듈(540)은 라미네이팅된 기판(laminated substrate) 또는 라미네이트(laminate)(541), 반도체 다이 또는 IC(542)(도 10a에서 가시적이지 않음), 표면 장착 디바이스(surface mount device)(SMD)들(543)(도 10a에서 가시적이지 않음), 센서(544), 및 안테나 엘리먼트들(551a1, 551a2, 551a3 ... 551an, 551b1, 551b2, 551b3 ... 551bn, 551c1, 551c2, 551c3 ... 551cn, 551m1, 551m2, 551m3 ... 551mn)을 포함하는 안테나 어레이를 포함한다.
모듈의 하나의 실시예가 도 10a 및 도 10b에서 도시되지만, 본원에서의 교시사항들은 널리 다양한 방법들로 구현된 모듈들에 적용가능하다. 예를 들어, 모듈은 상이한 배열 및 수의 안테나 엘리먼트들, 다이들, 및/또는 표면 장착 디바이스들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 모듈(540)은, 봉지화 구조체들, 차폐 구조체들, 및/또는 와이어본드(wirebond)들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 추가적인 구조체들 및 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
안테나 엘리먼트들 안테나 엘리먼트들(551a1, 551a2, 551a3 ... 551an, 551b1, 551b2, 551b3 ... 551bn, 551c1, 551c2, 551c3 ... 551cn, 551m1, 551m2, 551m3 ... 551mn)은 라미네이트(541)의 제1 표면 상에서 형성되고, 구현예에 기초하여, 신호들을 수신하고 및/또는 송신하기 위하여 이용될 수 있다. 안테나 엘리먼트들의 4x4 어레이가 도시되지만, 더 많거나 더 적은 안테나 엘리먼트들은 타원들에 의해 표시된 바와 같이 가능하다. 또한, 안테나 엘리먼트들은 예를 들어, 안테나 엘리먼트들의 비-불균일한 배열들을 이용하는 어레이들을 포함하는 다른 패턴들 또는 구성들로 배열될 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에서는, 송신 및 수신을 위한 및/또는 상이한 통신 대역들을 위한 별도의 안테나 어레이들과 같은 다수의 안테나 어레이들이 제공된다.
예시된 실시예에서, IC(542)는 제1 표면과 반대인 라미네이트(541)의 제2 표면 상에 있다. 그러나, 다른 구현예들이 가능하다. 하나의 예에서, IC(542)는 라미네이트(541)에 내부적으로 통합된다.
특정 구현예들에서, IC(542)는 안테나 엘리먼트들(551a1, 551a2, 551a3 ... 551an, 551b1, 551b2, 551b3 ... 551bn, 551c1, 551c2, 551c3 ... 551cn, 551m1, 551m2, 551m3 ... 551mn)과 연관된 신호 조절 회로들을 포함한다. 하나의 실시예에서, IC(542)는 위상 시프터들에 의해 제공된 위상 시프팅의 양과 같은, 신호 조절 회로들을 제어하기 위한 데이터를 수신하는 이동 산업 프로세서 인터페이스 라디오 주파수 프론트-엔드(mobile industry processor interface radio frequency front-end)(MIPI RFFE) 버스 및/또는 집적회로간(inter-integrated circuit)(I2C) 버스와 같은 직렬 인터페이스를 포함한다. 또 다른 실시예에서, IC(142)는 안테나 엘리먼트들(551a1, 551a2, 551a3 ... 551an, 551b1, 551b2, 551b3 ... 551bn, 551c1, 551c2, 551c3 ... 551cn, 551m1, 551m2, 551m3 ... 551mn)과 연관된 신호 조절 회로들, 및 통합된 트랜시버, 기저대역 모뎀, 및/또는 빔 관리 회로를 포함한다.
라미네이트(541)는 예를 들어, 전도성 층들, 유전체 층들, 및/또는 솔더 마스크(solder mask)들을 포함하는 다양한 구조체들을 포함할 수 있다. 층들을 형성하기 위하여 이용된 층들의 수, 층 두께들, 및 재료들은 널리 다양한 인자들에 기초하여 선택될 수 있고, 애플리케이션 및/또는 구현예와 함께 변동될 수 있다. 라미네이트(541)는 안테나 엘리먼트들의 신호 피드(signal feed)들 및/또는 접지 피드(ground feed)들로의 전기적 접속들을 제공하기 위한 비아(via)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 구현예들에서, 비아들은 IC(542)의 신호 조절 회로들과 대응하는 안테나 엘리먼트들 사이의 전기적 접속들을 제공하는 것을 보조할 수 있다.
안테나 엘리먼트들(551a1, 551a2, 551a3 ... 551an, 551b1, 551b2, 551b3 ... 551bn, 551c1, 551c2, 551c3 ... 551cn, 551m1, 551m2, 551m3 ... 551mn)은 널리 다양한 방법들로 구현된 안테나 엘리먼트들에 대응할 수 있다. 하나의 예에서, 안테나 엘리먼트들의 어레이는 라미네이트(541)의 제1 측 상에서의 패턴화된 전도성 층으로부터 형성된 패치 안테나 엘리먼트(patch antenna element)를 포함하고, 접지 평면은 라미네이트(541)의 반대 측 상의, 또는 라미네이트(541)에 내부적인 전도성 층을 이용하여 형성된다. 안테나 엘리먼트들의 다른 예들은 다이폴 안테나 엘리먼트(dipole antenna element)들, 세라믹 공진기(ceramic resonator)들, 스탬핑된 금속 안테나(stamped metal antenna)들, 및/또는 레이저 직접 구조화 안테나(laser direct structuring antenna)들을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다.
예시된 실시예에서, 센서(544)는 IC(542)와 반대인 라미네이트(541)의 측에 부착된다. 그러나, 다른 구현예들이 가능하다. 센서(544)는 안테나 어레이 상에서의 빔포밍을 제어하기 위하여 이용된 센서 데이터를 생성한다.
모듈(540)은 이동 전화 또는 기지국과 같은 통신 시스템 내에 포함될 수 있다. 하나의 예에서, 모듈(540)은 이동 전화의 전화 보드에 부착된다.
도 11a는 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈(550)의 개략도이다. 도 11b는 라인들 11B-11B를 따라 취해진 도 11a의 RF 모듈(550)의 개략도이다.
RF 모듈(550)은 제1 라미네이팅된 기판(541), IC(542)(도 11a에서 가시적이지 않음), SMD들(543)(도 11a에서 가시적이지 않음), 제1 패치 안테나 엘리먼트들(들)(예를 들어, 패치 안테나 엘리먼트 또는 패치 안테나 엘리먼트들의 어레이)(563), 제2 패치 안테나 엘리먼트(들)(564), 제3 패치 안테나 엘리먼트(들)(565), 및 제4 패치 안테나 엘리먼트(들)(566)를 포함한다. RF 모듈(550)은, 궁극적으로 제1 라미네이팅된 기판(541)에 부착되는, 제2 라미네이팅된 기판(542)에 부착된 근접 센서(572)를 더 포함한다. 특정 구현예들에서, 제1 라미네이팅된 기판(541) 및 제2 라미네이팅된 기판(542)은 각각 인쇄 회로 기판(printed circuit board)(PCB)이다.
RF 모듈(550)의 추가적인 세부사항들은 도 10a 및 도 10b의 RF 모듈(540)의 세부사항들과 유사할 수 있다.
애플리케이션들
본원에서 설명된 실시예들의 원리들 및 장점들은 널리 다양한 애플리케이션들을 위하여 이용될 수 있다.
예를 들어, 다양한 전자 디바이스들은 센서 데이터에 기초하여 빔 관리와 함께 동작할 수 있다. 예를 들어, 센서 데이터에 기초하여 동작하는 빔 관리 회로는, 소비자 전자 제품들, 소비자 전자 제품들의 일부들, 전자 테스트 장비 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는 다양한 전자 디바이스들 내에 포함될 수 있다. 일 예의 전자 디바이스들은 기지국, 무선 네트워크 액세스 포인트, 이동 전화(예를 들어, 스마트폰), 태블릿, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드-헬드 컴퓨터, 개인 정보 단말(personal digital assistant)(PDA), 전자레인지(microwave), 냉장고, 자동차, 스테레오 시스템, 디스크 플레이어, 디지털 카메라, 휴대용 메모리 칩, 세탁기, 건조기, 복사기, 팩스기, 스캐너, 다기능 주변 디바이스, 손목 시계, 시계 등을 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 또한, 전자 디바이스들은 미완성된 제품들을 포함할 수 있다.
결론
문맥이 명백하게 이와 다르게 요구하지 않으면, 설명 및 청구항들의 전반에 걸쳐, 단어들 "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)" 등은 배타적(exclusive)이거나 포괄적(exhaustive) 의미와는 반대로, 포함적(inclusive) 의미; 즉, "포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는" 의 의미로 해석되어야 한다. 본원에서 일반적으로 이용된 바와 같은 단어 "결합된(coupled)"은, 직접적으로 접속될 수도 있거나, 하나 이상의 중간 엘리먼트들을 통해 접속될 수도 있는 2 개 이상의 엘리먼트들을 지칭한다. 마찬가지로, 본원에서 일반적으로 이용된 바와 같은 단어 "접속된(connected)"은, 직접적으로 접속될 수도 있거나, 하나 이상의 중간 엘리먼트들을 통해 접속될 수도 있는 2 개 이상의 엘리먼트들을 지칭한다. 추가적으로, 단어들 "본원에서(herein)", "위에서(above)", "이하에서(below)" 및 유사한 중요성의 단어들은 이 출원에서 이용될 때, 이 출원의 임의의 특정한 부분들이 아니라, 전체로서의 이 출원을 지칭할 것이다. 문맥이 허용할 경우, 단수 또는 복수를 이용하는 위의 상세한 설명에서의 단어들은 각각 복수 또는 단수를 또한 포함할 수도 있다. 2 개 이상의 항목들의 리스트에 관련된 단어 "또는(or)"은, 단어가 단어의 다음의 해독들의 전부를 포괄한다: 리스트에서의 항목들 중의 임의의 것, 리스트에서의 항목들의 전부, 및 리스트에서의 항목들의 임의의 조합.
또한, 그 중에서도, "할 수도 있다(may)", "할 수 있었다(could)", "할 수도 있었다(might)", "할 수 있다(can)", "예컨대(e.g.)", "예를 들어(for example)", "~과 같은(such as)" 등과 같은 본원에서 이용된 조건적 언어는, 이와 다르게 구체적으로 기재되지 않거나, 이용된 바와 같은 문맥 내에서 이와 다르게 이해되지 않으면, 특정 실시예들이 특정 특징부들, 엘리먼트들, 및/또는 상태들을 포함하는 반면, 다른 실시예들은 특정 특징부들, 엘리먼트들, 및/또는 상태들을 포함하지 않는다는 것을 전달하도록 일반적으로 의도된다. 따라서, 이러한 조건적 언어는 특징부들, 엘리먼트들, 및/또는 상태들이 하나 이상의 실시예들에 대하여 여하튼 요구된다는 것과, 하나 이상의 실시예들이 이 특징부들, 엘리먼트들, 및/또는 상태들이 포함되거나 임의의 특정한 실시예에서 수행되어야 하는지 여부를, 저자 입력 또는 촉구와 함께, 또는 저자 입력 또는 촉구 없이, 판단하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하는 것으로 반드시 의도되지는 않는다.
발명의 실시예들의 위의 상세한 설명은 포괄적이도록 의도되거나, 발명을 위에서 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도된 것이 아니다. 발명의 특정 실시예들 및 발명을 위한 예들은 예시적인 목적들을 위하여 위에서 설명되어 있지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자들이 인식하는 바와 같이, 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 수정들이 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들은 주어진 순서로 제시되지만, 대안적인 실시예들은 상이한 순서로, 단계들을 가지는 루틴들을 수행할 수도 있거나 블록들을 가지는 시스템들을 채용할 수도 있고, 일부 프로세스들 또는 블록들은 삭제될 수도 있고, 이동될 수도 있고, 추가될 수도 있고, 하위분할될 수도 있고, 조합될 수도 있고, 및/또는 수정될 수도 있다. 이 프로세스들 또는 블록들의 각각은 다양한 상이한 방법들로 구현될 수도 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들은 직렬로 수행되는 것으로서 때때로 도시되지만, 이 프로세스들 또는 블록들은 그 대신에 병렬로 수행될 수도 있거나, 상이한 시간들에서 수행될 수도 있다.
본원에서 제공된 발명의 교시사항들은 반드시 위에서 설명된 시스템이 아니라, 다른 시스템들에 적용될 수 있다. 위에서 설명된 다양한 실시예들의 엘리먼트들 및 액트(act)들은 추가의 실시예들을 제공하기 위하여 조합될 수 있다.
발명들의 특정 실시예들이 설명되었지만, 이 실시예들은 오직 예로서 제시되었고, 개시내용의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다. 실제로, 본원에서 설명된 신규한 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태들로 구체화될 수도 있고; 또한, 본원에서 설명된 방법들 및 시스템들의 형태에서의 다양한 생략들, 치환들, 및 변경들은 개시내용의 사상으로부터 이탈하지 않으면서 행해질 수도 있다. 첨부 청구항들 및 그 등가물들은 개시내용의 범위 및 사상 내에 속하는 바와 같은 이러한 형태들 또는 변형들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 이동 디바이스로서,
    복수의 안테나 엘리먼트들을 포함하는 제1 안테나 어레이;
    상기 제1 안테나 어레이에 전기적으로 접속되고, 상기 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 대응하는 하나에 의해 각각 송신된 복수의 라디오 주파수 신호들을 조절함으로써 송신 빔을 형성하도록 동작가능한 프론트 엔드 시스템(front end system);
    센서 데이터를 생성하도록 구성된 제1 센서; 및
    상기 센서 데이터에 기초하여 상기 송신 빔을 관리하기 위하여 상기 프론트 엔드 시스템을 제어하도록 구성된 빔 관리 회로
    를 포함하는, 이동 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 빔 관리 회로는 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 송신 빔을 조향하도록 구성되는, 이동 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 빔 관리 회로는 기지국으로 지시된 상기 송신 빔을 유지하기 위하여 상기 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성되는, 이동 디바이스.
  4. 제2항에 있어서, 상기 빔 관리 회로는 상기 송신 빔을 환경적 차단으로부터 멀어지도록 이동시키기 위하여 상기 센서 데이터를 프로세싱하도록 구성되는, 이동 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 제2 안테나 어레이 - 상기 빔 관리 회로는 상기 제1 안테나 어레이를 디스에이블하고, 상기 센서 데이터가 상기 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 상기 제2 안테나 어레이를 이용하여 송신하도록 구성됨 - 를 더 포함하는, 이동 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 안테나 어레이의 환경적 차단을 검출하도록 구성된 제2 센서를 더 포함하는, 이동 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 빔 관리 회로는 기지국으로의 상기 센서 데이터의 적어도 부분의 송신을 제어하도록 구성되는, 이동 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서는 가속도계(accelerometer)인, 이동 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서는 플러그 검출 센서(plug detection sensor)인, 이동 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서는 비행 시간 센서(time of flight sensor), 적외선 센서(infrared sensor), 또는 카메라(camera)인, 이동 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 센서는 안테나 반사 측정 검출기(antenna reflection measurement detector)인, 이동 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 빔 관리 회로를 포함하는 기저대역 모뎀(baseband modem)을 더 포함하는, 이동 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 애플리케이션 프로세서(application processor) - 상기 빔 관리 회로는 상기 애플리케이션 프로세서를 통해 상기 센서 데이터를 수신하도록 구성됨 - 를 더 포함하는, 이동 디바이스.
  14. 이동 디바이스에서의 빔 관리 방법으로서,
    프론트 엔드 시스템을 이용하여 복수의 라디오 주파수 신호들을 조절하는 단계;
    송신 빔을 형성하기 위하여 제1 안테나 어레이의 복수의 안테나 엘리먼트들 중의 대응하는 하나 상에서 상기 복수의 라디오 주파수 신호들의 각각을 송신하는 단계;
    센서를 이용하여 센서 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 센서 데이터에 기초하여 상기 송신 빔을 관리하기 위하여 상기 프론트 엔드 시스템을 제어하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 송신 빔을 조향하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 기지국으로 지시된 상기 송신 빔을 유지하기 위하여 상기 센서 데이터를 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 송신 빔을 환경적 차단으로부터 멀어지도록 이동시키기 위하여 상기 센서 데이터를 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 센서 데이터가 상기 제1 안테나 어레이의 환경적 차단을 표시하는 것으로 결정하는 것에 응답하여, 제2 안테나 어레이를 이용하여 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 이동 디바이스를 위한 라디오 주파수 모듈로서,
    복수의 라디오 주파수 신호들을 수신하는 것에 응답하여 송신 빔을 방사하도록 구성된 안테나 어레이;
    센서 데이터를 생성하도록 구성된 센서; 및
    상기 복수의 라디오 주파수 신호들을 조절하도록 동작가능한 신호 조절 회로부, 및 상기 센서 데이터에 기초하여 상기 송신 빔을 관리하기 위하여 상기 신호 조절 회로부를 제어하도록 구성된 빔 관리 회로를 포함하는 반도체 다이
    를 포함하는, 라디오 주파수 모듈.
  20. 제19항에 있어서, 상기 센서는 상기 안테나 어레이의 환경적 차단을 검출하도록 구성되는, 라디오 주파수 모듈.
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