KR20220107368A - 안테나 스위칭 방법 및 전자 장치 - Google Patents

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KR20220107368A
KR20220107368A KR1020210009914A KR20210009914A KR20220107368A KR 20220107368 A KR20220107368 A KR 20220107368A KR 1020210009914 A KR1020210009914 A KR 1020210009914A KR 20210009914 A KR20210009914 A KR 20210009914A KR 20220107368 A KR20220107368 A KR 20220107368A
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홍석기
유영석
이우섭
김동연
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삼성전자주식회사
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Abstract

다양한 실시예에 따르면, 전자 장치에 있어서, 제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나, 상기 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 갖는 제 2 안테나, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나에 작동적으로 연결된 스위치, 및 상기 스위치를 통해 상기 제1 안테나 및 상기 제 2 안테나와 작동적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 제 1 안테나를 사용하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷의 적어도 하나의 시점을 확인하고, 상기 제 1 안테나를 사용하여 상기 확인된 시점 중 제 1 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 1 영역을 송신하고, 상기 확인된 시점 중 제 2 시점을 기반으로, 상기 제 1 안테나에서 상기 제 2 안테나로 스위칭하고, 상기 제 2 안테나를 사용하여 상기 패킷의 제 2 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 2 영역을 송신할 수 있다. 그 밖에 다양한 실시예들이 가능할 수 있다.

Description

안테나 스위칭 방법 및 전자 장치 {METHOD AND ELECTRONIC DEVICE FOR SWITCHING ANTENNA}
본 발명의 다양한 실시 예는 안테나 스위칭 방법 및 전자 장치에 관한 것이다.
무선 통신 기술의 발전에 따라 전자 장치(예: 통신용 전자 장치)가 일상 생활에 보편적으로 사용되고, 최근 새로운 통신 기술의 형태인 UWB (ultra wide band) 통신(예: 초광대역 통신)이 각광받고 있다. UWB 통신을 지원하는 전자 장치는 넓은 대역폭(예: 약 500MHz)을 기반으로 UWB 통신을 수행하는 외부 전자 장치(예: 타겟 장치)의 위치를 측정할 수 있다.
UWB 통신은 최근 802.15.4z라는 IEEE 신규 표준이 제정됨에 따라, STS (scrambled time stamp) 필드가 추가되고, STS 필드에 기반하여 UWB 통신의 보안성이 향상되었고, 보다 안전하게 전자 장치 및 외부 전자 장치에 대한 위치 측정에 활용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, UWB 통신(예: 초광대역 통신)은 근거리 고속 통신으로, 가까운 거리에서의 고속 통신을 지원하지만,, 낮은 송신 전력의 파워로 인해 제약이 있다. UWB 통신은 높은 주파수 대역(예: 약 6-8GHz)을 기반으로 통신되므로, 상대적으로 낮은 주파수 대역 보다 회절 특성이 낮고 직진성이 강해 장애물에 영향을 많이 받을 수 있다. UWB 통신을 지원하는 안테나가 구비된 전자 장치에서 UWB 통신을 수행할 때, UWB 통신 품질이 저하되는 음영 지역이 발생할 수 있다. 일 실시예에 따르면, UWB 통신을 지원하는 전자 장치는 서로 편파 특성이 상이한 복수 개의 안테나를 구비하고, 상기 복수 개의 안테나를 스위칭함으로써, UWB 통신의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 UWB 통신을 지원하는, 복수 개의 안테나가 구비된 전자 장치에서 UWB 통신의 성능을 향상시키기 위해, 안테나를 스위칭하는 방법 및 이를 구현하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치에 있어서, 통신 모듈, 제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나, 상기 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 갖는 제 2 안테나, 상기 통신 모듈, 상기 제1 안테나 및 상기 제 2 안테나에 작동적으로 연결된 스위치, 및 상기 스위치를 통해 상기 제1 안테나 및 상기 제 2 안테나와 작동적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는, 상기 제 1 안테나를 사용하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷의 적어도 하나의 시점을 확인하고, 상기 제 1 안테나를 사용하여 상기 확인된 시점 중 제 1 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 1 영역을 송신하고, 상기 확인된 시점 중 제 2 시점을 기반으로, 상기 제 1 안테나를 상기 제 2 안테나로 스위칭하고, 상기 제 2 안테나를 사용하여 상기 패킷의 제 2 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 2 영역을 송신할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 방법은, 제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나를 사용하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷의 적어도 하나의 시점을 확인하는 동작, 상기 제 1 안테나를 사용하여 상기 확인된 시점 중 제 1 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 1 영역을 송신하는 동작, 상기 확인된 시점 중 제 2 시점을 기반으로, 상기 제 1 안테나에서 상기 제 1 안테나와 다른 특성을 갖는 제 2 안테나로 스위칭하는 동작, 및 상기 제 2 안테나를 사용하여 상기 패킷의 제 2 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 2 영역을 송신하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 서로 편파 특성이 상이한 복수 개의 안테나(예: 메탈(metal) 안테나, LDS (laser direct structuring) 안테나, 및/또는 패치 안테나)를 구비한 전자 장치에서 상기 복수 개의 안테나를 스위칭하여 UWB 통신을 수행할 수 있다. 본 발명은 UWB 통신의 성능을 향상시키기 위해, 서로 다른 편파 특성을 갖는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 스위칭하는 것을 목적으로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치는 서로 다른 편파 특성을 갖는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 스위칭하여 UWB 통신을 수행할 수 있고, 보다 넓은 영역에서 UWB 통신의 성능을 유지할 수 있다. 이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 복수 개의 안테나를 포함하는 전자 장치의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 복수 개의 안테나를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 UWB(ultra wide band) 안테나를 사용하여 외부 전자 장치에 대한 AoA(angle of arrival)를 측정하는 과정을 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 복수 개의 안테나를 포함하는 전자 장치의 통신 회로 구조도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 서로 다른 편파 특성을 갖는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 기반으로 안테나를 스위칭하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 무선 통신 신호의 패킷 구조를 도시한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 무선 통신 신호에 포함된 STS 필드의 구조를 도시한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 서로 다른 편파 특성을 갖는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 기반으로 무선 통신 신호의 전송 경로를 도시한 예시도이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))과 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 복수 개의 안테나를 포함하는 전자 장치의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 초광대역 통신을 지원하는 복수 개의 안테나 모듈(예: 도 1의 안테나 모듈(197))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 전면 및/또는 후면과, 다른 면(예: 측면)에 인접하여 배치된 제 1 안테나(201) 및 상기 후면에 인접하여 배치된 제 2 안테나(202)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 전자 장치(101)를 기준으로 Y방향에 대응하여, 무선 통신 신호를 방사할 수 있고, 제 2 안테나(202)는 전자 장치(101)를 기준으로 후면 방향(예: -Z방향)에 대응하여, 무선 통신 신호를 방사할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 전자 장치(101)의 측면에 배치되고, 제 2 안테나(202)는 전자 장치(101)의 후면에 배치될 수 있으며, 서로 다른 방향을 기반으로 무선 통신 신호를 방사하도록 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 동일한 면(예: 전면, 후면, 및/또는 측면)에 배치되고, 서로 다른 편파 특성을 갖는 무선 통신 신호를 방사할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 서로 다른 높이, 서로 다른 위치, 및/또는 서로 다른 평면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 서로 다른 종류의 안테나로 구현될 수도 있고, 안테나의 방사 커버리지, 편파 특성, 방사 패턴, 게인(gain), 및/또는 주파수 채널 특성 중 적어도 하나의 특성이 상이하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)와 제 2 안테나(202)의 배치 위치는 도 2의 예시도에 한정되지 않으며, 보다 넓은 방사 커버리지(예: 방사 영역 및/또는 방사 범위)을 포함하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 전자 장치(101)의 통신 모듈(예: 도 1의 통신 모듈(190))에 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 서로 다른 종류의 안테나로 구성되거나, 또는, 단일 안테나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 적어도 부분적으로 금속성 물질이 포함된 메탈(metal) 안테나, 및/또는 적어도 부분적으로 금속성 패턴이 설계된 LDS(laser direct structuring) 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 제 1 편파 방향(예: Y 방향)에 기반하여, 무선 통신 신호가 방사되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 2 안테나(202)는 광대역 통신(예: UWB 통신)을 지원하는 UWB 안테나를 포함할 수 있고, 외부 전자 장치(예: 타겟 장치)와의 위치를 측정하도록 설계된 적어도 하나의 패치(patch) 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 제 2 편파 방향(예: -Z방향)에 기반하여, 무선 통신 신호가 방사되도록 설계될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 제 3 편파 방향(예: Z방향)에 기반하여, 무선 통신 신호가 방사되도록 설계될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 -Z방향(예: 제 2 편파 방향) 및/또는 Z방향(예: 제 3 편파 방향)에 대응하여, 실질적으로 동일한 방사 성능을 갖도록 설계될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 2 안테나(202)를 사용하여, 외부 전자 장치에 대한 AoA(arrival of angle)를 측정할 수 있고, 상기 측정된 AoA 값을 기반으로 상기 외부 전자 장치에 대한 위치를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 안테나(예: 제 1 안테나(201), 및/또는 제 2 안테나(202))를 포함한 전자 장치(101)는 외부의 다른 전자 장치와 무선 통신을 수행함에 있어서, 적어도 하나의 패킷을 송수신할 수 있다. 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 타임 스탬프(time stamp)(예: 제 1 시점 및/또는 제 2 시점)를 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 확인된 시점(예: 제 1 시점)을 기준으로 적어도 하나의 패킷을 제 1 패킷 영역 및/또는 제 2 패킷 영역으로 구분하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 상기 확인된 제 1 시점에서 적어도 하나의 안테나(예: 제 1 안테나(201))를 선택할 수 있고, 상기 선택된 제 1 안테나(201)를 사용하여, 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 제 1 패킷 영역의 전송이 완료되는 시점(예: 제 2 시점)에서 적어도 하나의 안테나(예: 제 2 안테나(202)를 선택할 수 있고, 상기 선택된 제 2 안테나(202)를 사용하여, 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 제 1 시점을 기반으로, 제 1 안테나(201)를 선택하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있고, 상기 제 2 시점을 기반으로, 제 2 안테나(202)를 선택하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 시점에서 제 1 안테나(201)를 통한 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있고, 제 2 시점에서 제 2 안테나(202)를 통한 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 서로 다른 특성(예: 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성)을 갖는 안테나로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 보다 넓은 방사 커버리지를 기반으로, 외부 전자 장치와의 초광대역 무선 통신(예: UWB 통신)을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 복수 개의 안테나를 포함하는 전자 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)), 메모리(예: 도 1의 메모리(130)), 통신 모듈(예: 도 1의 통신 모듈(190)), 안테나 모듈(예: 도 1의 안테나 모듈197)) 및/또는 스위치(210)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(197)은 제 1 안테나(예: 도 2의 제 1 안테나(201)) 및/또는 제 2 안테나(예: 도 2의 제 2 안테나(202))를 포함할 수 있고, 초광대역 통신 방식(예: UWB (ultra wide band) 통신)을 지원하는 UWB 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)는 서로 다른 특성(예: 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성)을 갖는 안테나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 메탈 안테나(metal antenna)를 포함할 수 있고, 제 2 안테나(202)는 패치 안테나(patch antenna)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 편파의 2가지 성분을 조합하여 편파 특성을 가질 수 있으며, 서로 다른 특성을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 H 성분(horizontal)(예: H-pol 특성)을 중심으로 편파 특성을 가질 수 있고, 제 2 안테나(202)는 V 성분(vertical)(예: V-pol 특성)을 중심으로 편파 특성을 가질 수 있다. 제 1 안테나(201)는 H 성분을 기반으로 무선 통신을 수행할 수 있고, 제 2 안테나(202)는 V 성분을 기반으로 무선 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)를 기반으로, 상호 보완적인 UWB 통신을 수행할 수 있다. 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 각각의 편파 특성을 기반으로, 통신 절차, 통신 방법, 및/또는 통신 방식이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202), 각각의 편파 특성을 기반으로, UWB 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메모리(130)에 저장된 프로그램(예: 도 1의 프로그램(140))을 실행하여, 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 통신 모듈(190)을 적어도 부분적으로 제어하여, 외부 전자 장치(예: 타겟 장치, 전자 장치(101)와 무선 통신으로 연결된 외부 전자 장치, 도 1의 전자 장치(102, 104))와의 신호 품질을 측정할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 측정된 신호 품질을 기반으로 안테나 모듈(190)에 포함된 복수 개의 안테나(예: 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)) 중 하나의 안테나를 선택하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 메모리(130)는 복수의 안테나(예: 제 1 안테나(201), 및/또는 제 2 안테나(202)), 각각에 대응하는 신호 품질값을 측정할 수 있고, 상기 측정된 신호 품질값을 기반으로 적어도 하나의 안테나를 선택하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있다. 메모리(130)는 측정된 신호 품질값을 기반으로 적어도 하나의 안테나를 선택하기 위한 신호 품질 관련 테이블을 저장할 수 있다. 신호 품질 관련 테이블은 개발자에 의해 최적의 통신 상태를 유지하기 위한 정보를 포함할 수 있고, 개발자에 의해 설정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 초광대역 무선 통신에 대응하여 송신된 신호에 대한 응답 신호인 제 1 신호를 외부 전자 장치로부터 수신할 수 있고, 상기 제 1 신호에 대응하는 제 1 신호 품질값을 측정할 수 있다. 프로세서(120)는 초광대역 무선 통신에 대응하여 송신된 신호에 대한 응답 신호인 제 2 신호를 외부 전자 장치로부터 수신할 수 있고, 상기 제 2 신호에 대응하는 제 2 신호 품질값을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 신호 및/또는 제 2 신호는 초광대역 통신(예: UWB 통신)에 대응되는 주파수 대역을 기반으로 송수신되는 무선 통신 신호를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 상기 제 1 신호 품질값과 상기 제 2 신호 품질값의 차이값을 설정된 임계값과 비교하여, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나의 안테나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 차이값이 상기 설정된 임계값 보다 작은 경우 프로세서(120)는 제 1 안테나(201)를 통해, 외부 전자 장치와 무선 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 차이값이 상기 설정된 임계값 보다 큰 경우 프로세서(120)는 제 1 안테나(201)에서 제 2 안테나(202)로 안테나를 전환하고, 상기 전환된 제 2 안테나(202)를 통해, 외부 전자 장치와 무선 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 외부 장치와의 무선 통신과 관련된 적어도 하나의 데이터를 비교 및 분석할 수 있고, 상기 적어도 하나의 데이터를 기반으로 무선 통신의 품질(예: 성능)이 향상되는 적어도 하나의 안테나를 선택할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 선택된 안테나를 사용하여, 외부 전자 장치와의 초광대역 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면 통신 모듈(190)은 스위치(310)를 통해, 안테나 모듈(197)에 포함된 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)에 작동적으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 통신 모듈(190)을 통해 상기 스위치(310)를 적어도 부분적으로 제어할 수 있고, 초광대역 통신의 신호 품질이 뛰어난 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 상기 스위치(310)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 초광대역 통신을 지원하도록 설계된 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나를 선택하여 초광대역 무선 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스위치(310)는 통신 모듈(190) 및 안테나 모듈(197)에 포함된 적어도 하나의 안테나를 작동적으로 연결시킬 수 있다. 프로세서(120)는 통신 모듈(190)을 통해 상기 스위치(310)를 적어도 부분적으로 제어할 수 있고, 상기 안테나 모듈(197)에 포함된 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 상기 스위치(310)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 초광대역 통신(예: UWB 통신)을 지원하는 복수 개의 안테나(예: 제 1 안테나(201), 및/또는 제 2 안테나(202))를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)와 제 2 안테나(202)는 서로 다른 특성(예: 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 제 1 편파 방향(예: 도 2의 +Y~-Y방향)을 갖도록 설계될 수 있고, 제 2 안테나(202)는 제 2 편파 방향(예: 도 2의 +X~-X방향)을 갖도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 편파 방향과 제 2 편파 방향은 서로 수직으로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 편파 방향과 제 2 편파 방향은 수직으로 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 상호 간에 서로 보완하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 편파 방향을 가진 제 1 안테나(201)에 대응되는 제 1 신호 품질값을 측정할 수 있고, 제 2 편파 방향을 가진 제 2 안테나(202)에 대응되는 제 2 신호 품질값을 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 신호 품질값 및 제 2 신호 품질값을 기반으로 상대적으로 신호 품질(예: 성능)이 뛰어난 안테나(예: 송신 안테나(transmission antenna), TX 안테나)를 선택할 수 있고, 상기 선택된 안테나를 사용하여, 외부 전자 장치에 대한 AoA(arrival of angle)를 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 측정된 AoA를 기반으로 상기 외부 전자 장치에 대한 위치를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)를 기반으로, 외부 전자 장치와의 신호 품질을 확인할 수 있고, 상대적으로 신호 품질이 뛰어난 적어도 하나의 안테나를 선택하여, 무선 통신 신호(예: 전송 신호, TX 신호)를 상기 외부 전자 장치에 송신할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 선택된 안테나를 통해, 상기 외부 전자 장치에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 도전성 부재를 기반으로 제 1 편파 특성(예: 도 2의 Y방향)을 갖도록 설계될 수 있다. 제 1 안테나(201)는 적어도 부분적으로 금속성 물질이 포함된 메탈(metal) 안테나, 및/또는 적어도 부분적으로 금속성 패턴이 설계된 LDS(laser direct structuring) 안테나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 전자 장치(101)의 하우징에서 적어도 부분적으로 외부로 노출되는 도전성 부재에 연결될 수 있다. 제 1 안테나(201)는 제 1 편파 방향(예: 도 2의 Y방향)으로 통신 신호가 방사되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201)를 사용하여, 도 2의 Y축에 수직인 방향 또는, X축에 수평인 방향을 기반으로, UWB 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 광대역 통신(예: UWB 통신)을 지원하는 UWB 안테나를 포함할 수 있고, 외부 전자 장치와의 위치를 측정하도록 설계된 적어도 하나의 패치(patch) 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 복수 개의 패치 안테나로 구성될 수 있고, 외부 전자 장치와의 거리 및 외부 전자 장치와의 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 제 2 안테나(202)에 포함된 적어도 하나의 패치 안테나를 사용하여 외부 전자 장치와의 거리를 측정할 수 있고, 적어도 두 개의 패치 안테나를 사용하여 외부 전자 장치와의 각도(예: AoA 값)를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제 2 안테나(202)는 전자 장치(101)의 하우징에서 후면 플레이트에 "ㄴ" 형태로 배치된 패치 안테나로 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, UWB 통신에 기반한 측위 동작(예: AoA 측정, AoA 동작)을 수행함에 있어서, 복수 개의 패치 안테나가 동일한 축에 나란히 배치될 필요가 있다. 예를 들어, 제 2 안테나(202)는 세 개의 패치 안테나를 포함할 수 있고, 제 1 패치 안테나 및 제 2 패치 안테나는 전자 장치(101)의 세로 방향(예: 도 2의 Y방향, 수직 방향)에 기반하여 배치되도록 설계될 수 있고, 제 1 패치 안테나 및 제 3 패치 안테나는 전자 장치(101)의 가로 방향(예: 도 2의 X방향, 수평 방향)에 기반하여 배치되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 2 패치 안테나는 제 1 패치 안테나를 기준으로 수직 방향으로, 설정된 거리만큼 떨어져서 배치될 수 있고, 제 3 패치 안테나는 제 1 패치 안테나를 기준으로 수평 방향으로, 설정된 거리만큼 떨어져서 배치될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 패치 안테나는 다른 안테나와 상호 보완적인 특성을 갖도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 특성을 갖는 복수 개의 안테나를 사용하여, 보다 넓은 범위의 통신 커버리지를 확보할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 UWB 통신을 수행함에 있어서, 2가지의 동작 모드(예: 포트레이트(portrait) 모드(세로 모드) 및/또는 랜드스케이프(landscape) 모드(가로 모드)) 중 하나의 모드로 UWB 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 포트레이트 모드(세로 모드)에서 전자 장치(101)의 가로 방향(예: 도 2의 X방향)에 대응하여 배치된, 제 1 패치 안테나 및 제 3 패치 안테나를 기반으로 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)는 랜드스케이프 모드(가로 모드)에서 전자 장치(101)의 세로 방향(예: 도 2의 Y방향)에 대응하여 배치된, 제 1 패치 안테나 및 제 2 패치 안테나를 기반으로 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)는 수평선에 대응되는 축의 방향에 기반하여 배치된 적어도 2개의 안테나를 사용하여 UWB 통신 기반의 측위 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나(201)(예: 메탈 안테나, 및/또는 LDS 안테나) 및 상기 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 갖는 제 2 안테나(202)(예: UWB 안테나, 패치(patch) 안테나)를 구비한 전자 장치(101)는 UWB 통신의 성능을 향상시키기 위해, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 하나의 안테나로 스위칭할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 무선 통신을 위한 패킷을 전송할 때, 상기 패킷에 대응하는 적어도 하나의 시점(timestamp)(예: 제 1 시점, 및/또는 제 2 시점)을 확인할 수 있고, 상기 시점을 기반으로 안테나를 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 시점을 기반으로 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역으로 구분할 수 있고, 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 전송하고, 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 제 1 시점을 기반으로 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 하나의 안테나로 스위칭할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 통신 모듈(190), 제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나(201), 상기 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 갖는 제 2 안테나(202), 상기 제 1 안테나(201) 및 상기 제 2 안테나(202)에 작동적으로 연결된 스위치(310), 및 상기 스위치(310)를 통해 상기 제1 안테나(201) 및 상기 제 2 안테나(202)와 작동적으로 연결된 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(120)는, 상기 제 1 안테나(201)를 사용하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷의 적어도 하나의 시점을 확인하고, 상기 제 1 안테나(201)를 사용하여 상기 확인된 시점 중 제 1 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 1 영역을 송신하고, 상기 확인된 시점 중 제 2 시점을 기반으로, 상기 제 1 안테나(201)에서 상기 제 2 안테나(202)로 스위칭하고, 상기 제 2 안테나(202)를 사용하여 상기 패킷의 제 2 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 2 영역을 송신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안테나(201) 및 상기 제 2 안테나(202)는 서로 다른 특성을 가지고, 상기 특성은 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 제 1 안테나(201)에 기반한 무선 통신 신호의 제 1 신호 품질값을 측정하고, 상기 제 2 안테나(202)에 기반한 무선 통신 신호의 제 2 신호 품질값을 측정하고, 상기 제 1 신호 품질값 및 상기 제 2 신호 품질값을 기반으로 상기 제 1 안테나(201) 및 상기 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나의 안테나를 선택하기 위한 스위칭 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안테나(201)는 도전성 부재를 기반으로 제 1 편파 특성을 갖도록 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안테나(201)는 적어도 부분적으로 금속성 물질이 포함된 메탈(metal) 안테나, 및/또는 적어도 부분적으로 금속성 패턴이 설계된 LDS(laser direct structuring) 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 안테나(202)는 광대역 통신을 지원하고, 외부 전자 장치와의 위치를 측정하도록 설계된 적어도 하나의 패치(patch) 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 적어도 하나의 패치 안테나 중 적어도 2개의 패치 안테나를 사용하여, 상기 외부 전자 장치와의 위치를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안테나(201) 및 상기 제 2 안테나(202)는 보다 넓은 통신 커버리지를 갖기 위해, 상호 보완적인 특성을 갖도록 설계될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 패킷의 제 2 영역을 송신한 후, 상기 제 2 안테나(202)에서 상기 제 1 안테나(201)로 스위칭할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 패킷에 포함된, 프레임의 시작을 나타내는 SFD(start of frame delimiter) 필드가 끝나는 시점을 제 1 시점으로 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 패킷에 포함된, 보안 관련 정보가 저장된 STS(scrambled timestamp sequence) 필드가 끝나는 시점을 제 2 시점으로 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 프로세서(120)는, 상기 STS 필드에 포함된 적어도 하나의 갭(gap) 영역을 기반으로 상기 제 2 시점을 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 UWB(ultra wide band) 안테나를 사용하여 외부 전자 장치에 대한 AoA(angle of arrival)를 측정하는 과정을 도시한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 제 1 편파 특성을 가진 제 1 안테나(예: 도 2의 제 1 안테나(201)) 및 상기 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 가진 제 2 안테나(예: 도 2의 제 2 안테나(202))를 포함하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 제 2 안테나(202)에 포함된 복수 개의 패치 안테나를 사용하여, 외부 전자 장치에 대한 측위 동작(예: AoA 측정 동작)을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)는 복수 개의 패치 안테나 중 적어도 2개를 사용하여, 외부 전자 장치에 대한 AoA 값을 측정할 수 있고, 상기 측정된 AoA 값을 기반으로 상기 외부 전자 장치의 위치를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 복수 개의 패치(patch) 안테나를 포함할 수 있고, 전자 장치(101)는 적어도 두 개의 패치 안테나(예: 제 1 패치 안테나(401), 제 2 패치 안테나(402))를 사용하여 UWB 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수 개의 패치 안테나는 "ㄴ" 형태로 배치되도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, UWB 통신에 기반한 측위 동작(예: AoA 측정 동작)을 수행함에 있어서, 복수 개의 패치 안테나가 동일한 축에 나란히 배치될 필요가 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패치 안테나(401) 및 상기 제 2 패치 안테나(402)는 전자 장치(101)의 수직 방향(예: 도 2의 Y방향)에 기반하여 배치되도록 설계될 수 있다. 또한, 상기 제 1 패치 안테나(401) 및 제 3 패치 안테나(미도시)는 전자 장치(101)의 수평 방향(예: 도 2의 X방향)에 기반하여 배치되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 2 패치 안테나(402)는 제 1 패치 안테나(401)를 기준으로 수직 방향으로 설정된 거리(예: 거리 D(431))만큼 떨어져서 배치될 수 있고, 제 3 패치 안테나(미도시)는 제 1 패치 안테나를 기준으로 수평 방향으로 설정된 거리(예: 거리 D(431))만큼 떨어져서 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 UWB 통신을 수행함에 있어서, 2가지의 동작 모드(예: 포트레이트(portrait) 모드(세로 모드) 및/또는 랜드스케이프(landscape) 모드(가로 모드)) 중 하나의 모드로 UWB 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 포트레이트 모드(세로 모드)에서 전자 장치(101)의 가로 방향(예: 도 2의 X방향)에 대응하여 배치된, 제 1 패치 안테나(401) 및 제 3 패치 안테나(미도시)를 기반으로 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)는 랜드스케이프 모드(가로 모드)에서 전자 장치(101)의 세로 방향(예: 도 2의 Y방향)에 대응하여 배치된, 제 1 패치 안테나(401) 및 제 2 패치 안테나(402)를 기반으로 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다. 전자 장치(101)는 수평선에 대응되는 축의 방향에 기반하여 배치된 적어도 두 개의 안테나를 사용하여 UWB 통신 기반의 측위 동작을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제 2 안테나(202)를 구성하는 복수 개의 패치 안테나들 중 제 1 패치 안테나(401) 및/또는 제 2 패치 안테나(402)가 UWB 무선 통신을 위해 송수신 회로(Tx/Rx circuitry)(405)에 전기적으로 연결될 수 있다. 송수신 회로(405)는 전자 장치(101)의 통신 모듈(예: 도 1의 통신 모듈(190))에 포함될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 패치 안테나(401)와 제 2 패치 안테나(402) 간의 이격된 거리(D)(431)는 메모리(예: 도 1의 메모리(130))에 저장된 정보일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 초광대역 통신에 따른 UWB 신호를 외부 전자 장치에 송신할 수 있고, 상기 외부 전자 장치로부터 상기 UWB 신호에 대한 응답(response) 신호인 제 1 신호(421) 및/또는, 제 2 신호(422)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 패치 안테나(401)를 통해 수신된 제 1 신호(421)의 제 1 수신 시간과 제 2 패치 안테나(402)를 통해 수신된 제 2 신호(422)의 제 2 수신 시간을 비교할 수 있다. 전자 장치(101)는 제 1 수신 시간과 제 2 수신 시간 간의 시간 차이를 이용하여, 외부 전자 장치로부터의 도달 거리 차이(
Figure pat00001
)(예: 전자 장치(101)와 외부 전자 장치 사이의 거리)를 계산할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도달 거리 차이(
Figure pat00002
)는 제 1 패치 안테나(401)를 통해 수신된 제 1 신호(421) 및 제 2 패치 안테나(402)를 통해 수신된 제 2 신호(422)의 위상차(
Figure pat00003
)에 관한 함수로 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 아래에 첨부된 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 사용하여, 전자 장치(101)와 외부 전자 장치와의 위상차를 확인할 수 있고, 상기 위상차를 기반으로 상기 외부 전자 장치에 대한 AoA(angle of arrival)를 측정할 수 있다. [수학식 1]을 사용하여 측정된 값과, [수학식 2]를 사용하여 측정된 값을 [수학식 3]에 반영하여, 외부 전자 장치에 대한 AoA를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, AoA를 측정하는 것은 전자 장치(101)가 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행하는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 상기 측정된 AoA 값을 기반으로, 상기 전자 장치(101)가 기준인 경우의 외부 전자 장치에 대한 상대적인 위치를 확인할 수 있다.
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 복수 개의 패치 안테나(예: 제 1 패치 안테나(401), 제 2 패치 안테나(402))로 구성된 제 2 안테나(202)를 사용하여, 외부 전자 장치와의 이격된 거리 및/또는 외부 전자 장치와의 상대적인 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 전자 장치(101)를 중심으로, 외부 전자 장치에 대한 상대적인 각도를 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 복수 개의 안테나를 포함하는 전자 장치의 통신 회로 구조도이다.
도 5를 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 UWB 무선 통신을 수행하기 위한 통신 회로(501)(예: 도 1의 통신 모듈(190))를 포함할 수 있다. 통신 회로(501)는 UWB 무선 통신을 지원하는 복수 개의 안테나(예: 제 1 안테나(201), 및/또는 제 2 안테나(202))에 작동적으로 연결될 수 있고, UWB 무선 통신의 송수신 동작을 수행하기 위해, 적어도 하나의 스위치(예: 제 1 스위치(502) 및/또는 제 2 스위치(503))를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 적어도 부분적으로 금속성 물질이 포함된 메탈(metal) 안테나, 및/또는 적어도 부분적으로 금속성 패턴이 설계된 LDS(laser direct structuring) 안테나를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 적어도 하나의 통신 방식을 지원하도록 설계될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 다양한 통신 방식(예: Legacy LTE 통신, 5G NR(new radio) 통신)을 공용으로 지원하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 WiFi 통신 방식, Legacy LTE 통신 방식, 5G NR 통신 방식, 및/또는 BT(BLE) 통신 방식 중 적어도 하나를 부분적으로 지원하도록 설계될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 광대역 통신(예: UWB 통신)에 기반하여, 외부 전자 장치에 대한 측위 동작(예: AoA 측정 동작)을 수행하기 위한 복수 개의 패치 안테나(예: 제 1 패치 안테나(512), 제 2 패치 안테나(513), 및/또는 제 3 패치 안테나(514))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 도전성 패턴 안테나(511)를 포함할 수 있고, 제 2 안테나(202)는 복수 개의 패치 안테나(예: 제 1 패치 안테나(512), 제 2 패치 안테나(513), 및/또는 제 3 패치 안테나(514))를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도전성 패턴 안테나(511)는 무선 통신 관련 송수신 신호를 분리하기 위한 듀플렉서(duplexer)(504)(예: 다이플렉서(diplexer))를 통해 제 1 스위치(502)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 복수 개의 패치 안테나(예: 제 1 패치 안테나(512), 제 2 패치 안테나(513), 및/또는 제 3 패치 안테나(514))는 각각 필터(filter)(505, 506)를 통해 제 1 스위치(502) 및/또는 제 2 스위치(503) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 예를 들어, 필터(505, 506)는 UWB 통신에 대응하는 주파수 대역을 기반으로 송수신되는 통신 신호를 필터링할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)에 대응되는 도전성 패턴 안테나(511)는 UWB 통신 신호의 송신 신호를 외부 전자 장치에 송신할 수 있고, UWB 통신 신호의 수신 신호(예: 송신 신호에 대한 응답 신호)를 외부 전자 장치로부터 수신할 수 있다. 도전성 패턴 안테나(511)는 UWB 통신 신호의 송수신 안테나로 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)에 대응되는 제 1 패치 안테나(512), 제 2 패치 안테나(513), 및/또는 제 3 패치 안테나(514)는 UWB 통신 신호의 송수신 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제 1 패치 안테나(512)는 제 1 스위치(502)를 통해 통신 회로(501)의 송수신 단자(예: Tx 단자, Rx2 단자)에 연결될 수 있다. 제 2 패치 안테나(513) 및/또는 상기 제 3 패치 안테나(514)는 제 2 스위치(503)를 통해 통신 회로(501)의 수신 단자(예: Rx2 단자, Rx1 단자)에 연결될 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 제 1 패치 안테나(512)를 사용하여 UWB 통신의 송수신 신호를 처리할 수 있고, 제 2 패치 안테나(513) 및/또는 제 3 패치 안테나(514)를 사용하여 UWB 통신의 수신 신호를 처리할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)는 초광대역 통신(예: UWB 통신)을 지원하며, 서로 다른 특성(예: 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성)을 가질 수 있다. 예를 들어, 서로 직교하는 편파 방향을 갖는 안테나로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 도 2에 도시된 바와 같이, +Y~-Y방향에 대응되는 제 1 편파 방향을 갖도록 설계될 수 있고, 제 2 안테나(202)는 +X~-X방향에 대응되는 제 2 편파 방향을 갖도록 설계될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 도 2의 +Z~-Z방향에 대응되는 제 3 편파 방향을 갖도록 설계될 수도 있다. 다른 실시예에 따르면, 제 2 안테나(202)는 +X~-X방향(예: 제 2 편파 방향) 및/또는 +Z~-Z방향(예: 제 3 편파 방향)에 대응하여, 실질적으로 동일한 방사 성능을 갖도록 설계될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 편파 방향과 제 2 편파 방향 및/또는 제 3 편파 방향 중 적어도 하나는 서로 수직으로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 상호 간에 서로 보완하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 특성을 갖는 복수 개의 안테나(예: 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202))를 사용하여, 보다 넓은 범위의 통신 커버리지를 확보할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 편파 방향을 가진 제 1 안테나(201)에 대응되는 제 1 신호 품질값을 측정할 수 있고, 제 2 편파 방향을 가진 제 2 안테나(202)에 대응되는 제 2 신호 품질값을 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 제 1 신호 품질값 및 상기 제 2 신호 품질값을 기반으로 상대적으로 신호 품질(예: 성능)이 뛰어난 안테나(예: 송신 안테나(transmission antenna), TX 안테나)를 선택할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 UWB 신호를 송신할 수 있는 도전성 패턴 안테나(511) 및 제 1 패치 안테나(512) 중 하나를 선택할 수 있고, 상기 선택된 안테나를 사용하여 UWB 통신에 따른 UWB 신호를 송신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 선택된 안테나를 사용하여, 외부 전자 장치에 대한 AoA(arrival of angle)를 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 측정된 AoA를 기반으로 상기 외부 전자 장치에 대한 위치를 판단할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 도전성 패턴 안테나(511)를 통해 UWB 신호를 송신할 수 있고, 도전성 패턴 안테나(511), 제 1 패치 안테나(512), 제 2 패치 안테나(513) 및/또는 제 3 패치 안테나(514) 중 적어도 하나에 대응하는 신호 품질값을 측정할 수 있다. 또한, 전자 장치(101)는 제 1 패치 안테나(512)를 통해 UWB 신호를 송신할 수 있고, 도전성 패턴 안테나(511), 제 1 패치 안테나(512), 제 2 패치 안테나(513) 및/또는 제 3 패치 안테나(514) 중 적어도 하나에 대응하는 신호 품질값을 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 복수 개의 송신 안테나 및 복수 개의 수신 안테나를 기반으로 신호 품질을 측정할 수 있고, 최적의 UWB 무선 통신을 수행하기 위한, 최적의 조합을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 UWB 통신에 대응되는 주파수 대역(예: 약 6.25GHz ~ 8.25GHz)을 기반으로 최적의 UWB 무선 통신을 수행하기 위한, 최적의 주파수 대역을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 직교하는 편파 방향을 가진 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)를 기반으로, 최적의 UWB 통신 성능을 제공받기 위한 신호 품질값을 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는 현 상태에서 최적의 UWB 통신 성능을 발휘하는 송신 안테나를 선택할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 안테나를 사용하여 UWB 신호를 송신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷(packet)에 기록된 시점(timestamp)을 기반으로, 적어도 하나의 패킷 단위의 UWB 신호를 송신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷에서 상기 시점을 기준으로, 복수 개의 패킷 영역(예: 제 1 패킷 영역, 및/또는 제 2 패킷 영역)으로 분할할 수 있다. 전자 장치(101)는 안테나(예: 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202))를 스위칭함으로써, 상기 분할된 패킷 영역을 서로 다른 안테나를 사용하여 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 편파 특성을 가진 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있고, 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 가진 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, UWB 신호는 적어도 하나의 패킷을 단위로 구분될 수 있고, 상기 패킷은 적어도 하나의 시점을 기준으로, 복수 개의 패킷 영역(예: 제 1 패킷 영역, 및/또는 제 2 패킷 영역)으로 분할될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 UWB 신호에 대응하는 적어도 하나의 패킷을 전송함에 있어서, 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있다. 상기 제 1 패킷 영역을 전송한 후, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201)에서 제 2 안테나(202)로 스위칭 동작을 수행할 수 있고, 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역은 적어도 하나의 시점(timestamp)을 기준으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 패킷 영역에 기록된 제 1 시점을 기반으로 상기 제 1 패킷 영역의 송신 시간을 확인할 수 있고, 외부 전자 장치로부터 수신된, 상기 제 1 패킷 영역의 응답 신호의 수신 시간을 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는 제 2 패킷 영역에 기록된 제 2 시점을 기반으로 상기 제 2 패킷 영역의 송신 시간을 확인할 수 있고, 외부 전자 장치로부터 수신된, 상기 제 2 패킷 영역의 응답 신호의 수신 시간을 확인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷에 기록된 적어도 하나의 시점을 기반으로 복수 개의 패킷 영역을 송신할 수 있고, 상기 송신된 패킷 영역에 대응하는 수신 시간을 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는 복수 개의 패킷 영역을 기반으로 외부 전자 장치에 대한 AoA(arrival of angle)를 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 측정된 AoA를 기반으로, 상기 외부 전자 장치에 대한 위치를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 편파 특성을 갖는 복수 개의 안테나(예: 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202))를 사용하여, 적어도 하나의 패킷을 구성하는 복수 개의 패킷 영역을 송신할 수 있고, 외부 전자 장치에 대한 상대적인 위치(예: 각도)를 보다 효율적으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)를 기준으로, 상기 외부 전자 장치가 위치한 지점을 확인할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷에 기록된 적어도 하나의 시점을 기반으로, 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역으로 분할할 수 있고, 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 송신할 수 있고, 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 송신할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 서로 다른 편파 특성을 갖는 제 1 안테나 및 제 2 안테나를 기반으로 안테나를 스위칭하는 방법을 도시한 흐름도이다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 초광대역 통신을 지원하는, 편파 특성이 상이한 복수 개의 안테나(예: 제 1 안테나(예: 도 2의 제 1 안테나(201)), 및/또는 제 2 안테나(예: 도 2의 제 2 안테나(202)))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 메탈 안테나 및/또는 LDS 안테나를 포함할 수 있고, 제 2 안테나(202)는 적어도 하나의 패치 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 편파의 2가지 성분을 조합하여 편파 특성을 가질 수 있으며, 서로 다른 특성을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)는 H 성분(horizontal)(예: H-pol 특성)을 중심으로 편파 특성을 가질 수 있고, 제 2 안테나(202)는 V 성분(vertical)(예: V-pol 특성)을 중심으로 편파 특성을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201)는 제 1 편파 방향(예: 도 2의 +Y~-Y방향)을 갖도록 설계될 수 있고, 제 2 안테나(202)는 제 2 편파 방향(예: 도 2의 +X~-X방향)을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201)의 제 1 편파 방향과 제 2 안테나(202)의 제 2 편파 방향은 서로 수직으로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 상호 간에 서로 보완하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 특성을 갖는 복수 개의 안테나를 사용하여, 보다 넓은 범위의 통신 커버리지를 확보할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 UWB 통신의 성능을 향상시키기 위해, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)를 스위칭할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 UWB 신호에 대응하는 적어도 하나의 패킷을 전송함에 있어서, 적어도 하나의 패킷을 복수 개의 패킷 영역(예: 제 1 패킷 영역, 및/또는 제 2 패킷 영역)으로 분할할 수 있고, 상기 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 송신할 수 있고, 상기 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 송신할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 패킷은 적어도 하나의 시점(timestamp)(예: 제 1 시점, 및/또는 제 2 시점)이 기록될 수 있고, 상기 시점을 기반으로 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)가 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 시점에서 제 1 안테나(201)를 선택할 수 있고, 상기 제 1 안테나(201)를 이용하여 상기 제 1 패킷 영역을 송신할 수 있다. 전자 장치(101)는 제 2 시점에서 제 2 안테나(202)를 선택할 수 있고, 상기 제 2 안테나(202)를 이용하여 상기 제 2 패킷 영역을 송신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷을 전송함에 있어서, 적어도 하나의 시점에서, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)를 스위칭할 수 있다.
동작 601에서 전자 장치(101)는 초광대역 무선 통신(예: UWB 통신)을 위한 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷에 대응하는 적어도 하나의 시점을 확인할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 패킷은 다수 개의 필드로 구성될 수 있고, 각각의 필드에는 UWB 통신과 관련된 데이터가 저장될 수 있다. 예를 들어, 패킷은 UWB 통신의 국제 표준인 IEEE 802.15.4z를 기반으로 규정된 구조로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 패킷을 구성하는 다수 개의 필드 중 적어도 두 개의 필드를 결정하고, 상기 결정된 필드들, 각각에 대응하여, 제 1 시점(first timestamp) 및 제 2 시점(second timestamp)을 기록할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 다수 개의 필드 중 SFD(start of frame delimiter) 필드의 끝을 기준으로, 제 1 시점(first timestamp)을 기록할 수 있고, STS(scrambled timestamp sequence) 필드의 끝을 기준으로, 제 2 시점(second timestamp)을 기록할 수 있다. 동작 601에서 전자 장치(101)의 프로세서(120)는 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 적어도 하나의 패킷에 대응하는 적어도 하나의 시점(예: 제 1 시점, 및/또는 제 2 시점)을 확인할 수 있다.
동작 603에서 프로세서(120)는 상기 확인된 시점을 기반으로 상기 적어도 하나의 패킷을 제 1 패킷 영역 및/또는 제 2 패킷 영역으로 구분할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 적어도 하나의 패킷을 전송함에 있어서, 제 1 시점에서 전송되는 제 1 패킷 영역 및/또는 상기 제 2 시점에서 전송되는 제 2 패킷 영역을 구분할 수 있다. 프로세서(120)는 제 1 시점에 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있고, 이후, 제 2 시점에 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 상기 제 1 시점을 기준으로 전/후의 갭(gap) 필드를 사용하여 안테나 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 제 1 시점을 기준으로, 제 1 안테나(201)를 선택할 수 있고, 제 2 시점을 기준으로, 제 2 안테나(202)를 선택할 수 있다.
동작 605에서 프로세서(120)는 제 1 편파 특성을 가진 제 1 안테나(201)를 사용하여, 제 1 시점을 기반으로 상기 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 제 1 시점을 기준점으로, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 제 1 안테나(201)를 선택할 수 있고, 상기 제 1 시점에 상기 제 1 안테나(201)를 이용하여, 제 1 패킷 영역을 송신할 수 있다.
동작 607에서 프로세서(120)는 상기 제 2 시점을 기반으로 상기 제 1 안테나(201)를 제 2 안테나(202)로 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 제 2 시점은 패킷에 포함된 STS 필드의 끝을 기준으로 기록될 수 있다. 프로세서(120)는 STS 필드의 다음 필드에서 적어도 부분적으로 형성된 갭(gap) 필드를 확인하고, 상기 갭 필드를 기반으로 상기 제 1 안테나(201)에서 상기 제 2 안테나(202)로 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, STS 필드와 그 다음 필드 사이에는 적어도 부분적으로 갭(gap) 필드가 형성될 수 있다.
동작 609에서 프로세서(120)는 상기 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 가진 상기 제 2 안테나(202)를 사용하여, 제 2 시점을 기반으로 상기 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 예를 들어, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)는 서로 다른 특성(예: 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성)을 갖는 안테나로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 편파 특성과 제 2 편파 특성은 편파 방향이 서로 수직으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제 1 편파 특성은 도 2에 도시된 바와 같이, +Y~-Y방향에 대응되는 제 1 편파 방향을 갖도록 설계될 수 있고, 제 2 안테나(202)는 +X~-X방향에 대응되는 제 2 편파 방향을 갖도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 상호 간에 서로 보완하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 제 1 시점에 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있고, 제 2 시점에 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 UWB 통신의 성능을 향상시키기 위해, 서로 다른 특성을 가진, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)를 스위칭하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 패킷은 적어도 하나의 시점(timestamp)을 기반으로, 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역으로 구분될 수 있다. 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있고, 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도시되진 않았지만, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷을 외부 전자 장치에 전송한 후, 상기 외부 전자 장치로부터 상기 전송된 적어도 하나의 패킷에 대응되는 응답 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 적어도 하나의 패킷을 외부 전자 장치에 전송한 시점 및 상기 외부 전자 장치로부터 응답 신호를 수신한 시점을 기반으로 상기 외부 전자 장치에 대한 측위 동작(예: AoA 측정 동작)을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷을 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역으로 분할하여 전송할 수 있고, 상기 외부 전자 장치로부터 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역에 대응하는 응답 신호를 각각 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부 전자 장치는 상기 제 1 패킷 영역 및/또는 상기 제 2 패킷 영역 중 적어도 하나의 수신에 응답하여, 각각의 응답 신호를 전자 장치(101)에 전송하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 외부 전자 장치는 상기 제 1 패킷 영역의 수신에 응답하여, 제 1 응답 신호를 전자 장치(101)에 전송할 수 있고, 상기 제 2 패킷 영역의 수신에 응답하여, 제 2 응답 신호를 전자 장치(101)에 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 외부 전자 장치에 전송한 패킷 신호(예: 제 1 패킷 영역 및/또는 제 2 패킷 영역) 및 상기 외부 전자 장치로부터 수신된 응답 신호를 기반으로, 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 무선 통신 신호의 패킷 구조를 도시한 예시도이다.
일 실시예에 따르면, 최근 UWB 통신은 국제 표준인 IEEE 802.15.4z에 기반한 UWB 패킷 구조로 구성된 패킷 신호를 사용한 무선 통신으로 정의될 수 있다. 예를 들어, UWB 패킷 구조는 STS packet 0(701), STS packet 1(702-1), STS packet 2(702-2), 및/또는 STS packet 3(702-3)로 구분될 수 있다.
도 7을 참조하면, 국제 표준인 IEEE 802.15.4z에 기반한 UWB 패킷 구조(예: STS packet 0(701), STS packet 1(702-1), STS packet 2(702-2), 및/또는 STS packet 3(702-3))를 도시한다. UWB 패킷 구조는 SYNC 필드(711) 및/또는 SFD(start of frame delimiter) 필드(712)를 포함할 수 있다. 예를 들어, SYNC 필드(711)는 UWB HRP(high rate pulse) packet에서 preamble 영역에 포함되며, 패킷 간의 동기화(synchronization)와 관련된 데이터를 포함할 수 있다. SFD 필드(712)는 프레임(예: PHR(PHY header) 필드(714) 및 PHY payload 필드(715))의 시작을 나타내는 데이터를 포함할 수 있고, 시점(TS, timestamp)의 기준점으로 활용될 수 있다. 예를 들어, SFD 필드(712)가 끝나는 지점이 하나의 시점으로 기록될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1 의 전자 장치(101))는 SFD 필드(712)가 끝나는 지점을 제 1 시점(721)으로 기록할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 시점(721)에서 제 1 안테나(예: 도 2의 제 1 안테나(201))를 선택할 수 있고, 상기 제 1 시점(721)을 기반으로 측위 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, UWB 패킷 구조는 적어도 하나의 시점을 기준으로, 적어도 하나의 패킷 영역으로 분할될 수 있고, 적어도 하나의 시점에 적어도 하나의 패킷 영역이 외부 전자 장치에 전송될 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 상기 제 1 시점(721)을 기준으로, 제 1 패킷 영역 및/또는 제 2 패킷 영역으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 제 1 패킷 영역은 SYNC 필드(711) 및/또는 SFD 필드(712)를 포함할 수 있고, 제 2 패킷 영역은 STS 필드(713), PHR(PHY header) 필드(714) 및/또는 PHY payload 필드(715) 중 적어도 하나의 필드를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, STS를 포함하는 3개의 UWB 패킷 구조(702)(예: STS packet 1(702-1), STS packet 2(702-2), 및/또는 STS packet 3(702-3))를 도시한다. 일 실시예에 따르면, UWB 패킷 구조(702)는 STS packet 0(701)가 제외된, STS packet 1(702-1), STS packet 2(702-2), 및/또는 STS packet 3(702-3)를 포함하는 구조로 정의될 수 있다. UWB 패킷 구조(702)는 STS(scrambled timestamp sequence) 필드(713)를 포함할 수 있다. 예를 들어, STS 필드(713)는 국제 표준 IEEE 802.15.4z에서 보안 문제를 해결하기 위해 추가된 필드이고, 특정 seed에 기반한 난수를 발생하여, 보안적 무결성을 갖는 시퀀스를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, UWB 패킷 구조(702)는 STS 필드(713)를 기반으로 보안성이 강화된 패킷 구조로 정의될 수 있다.
도 7을 참조하면, STS packet 0(701), STS packet 1(702-1), 및/또는 STS packet 2(702-2)는 PHR(PHY header) 필드(714) 및 PHY payload 필드(715)를 포함할 수 있다. 예를 들어, PHR 필드(714) 및 PHY payload 필드(715)는 하나의 PHY 프레임(frame)으로 정의될 수 있다. PHR 필드(714)는 특정 데이터를 전송할 때, 상기 데이터의 코딩, 데이터 속도와 같은 정보가 압축되어 있는 헤더(header)로 정의될 수 있다. PHY payload 필드(715)는 상기 특정 데이터가 저장된 필드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, UWB 통신을 수행하는 전자 장치(101)는 UWB 패킷 구조(702)를 기반으로 SFD 필드(712)가 끝나는 지점을 제 1 시점(721)으로 기록할 수 있고, STS 필드(713)가 끝나는 지점을 제 2 시점(722)으로 기록할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷을 전송함에 있어서, 복수 개의 시점(timestamp)(예: 제 1 시점(721) 및/또는 제 2 시점(722))을 기록할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 제 1 시점(721)을 기반으로 제 1 패킷 영역(예: SYNC 필드(711) 및/또는 SFD 필드(712)) 및 제 2 패킷 영역(예: STS 필드(713), PHR(PHY header) 필드(714) 및/또는 PHY payload 필드(715))으로 분할하여 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 특성을 갖는, 제 1 안테나(예: 도 2의 제 1 안테나(201)) 및 제 2 안테나(예: 도 2의 제 2 안테나(202))를 사용하여 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있고, 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷 안에서, 적어도 하나의 시점을 기반으로, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 시점에 제 1 안테나(201)를 사용하여, 제 1 패킷 영역을 전송할 수 있고, 제 2 시점에 상기 제 1 안테나(201)를 상기 제 2 안테나(202)로 스위칭한 후, 상기 제 2 안테나(202)를 사용하여, 제 2 패킷 영역을 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷을 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역으로 분할할 수 있고, 외부 전자 장치(예: 타겟 장치)에 상기 분할된 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역을 송신할 수 있다. 외부 전자 장치는 수신된 패킷에 응답하여, 응답 신호를 전자 장치(101)에 전송할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 외부 전자 장치에 전송한 제 1 패킷 영역 및 상기 제 1 패킷 영역에 대응하는 제 1 응답 신호를 기반으로, 상기 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 외부 전자 장치에 전송한 제 2 패킷 영역 및 상기 제 2 패킷 영역에 대응하는 제 2 응답 신호를 기반으로, 상기 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 상기 제 1 응답 신호 및/또는 상기 제 2 응답 신호를 수신함에 있어서, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)에 대한 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 응답 신호를 수신할 수 있고, 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 응답 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 특성을 갖는, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나를 사용하여, 적어도 하나의 패킷 영역을 외부 전자 장치에 전송할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 패킷 영역을 외부 전자 장치에 전송할 수 있고, 제 2 편파 특성을 갖는 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 패킷 영역을 외부 전자 장치에 전송할 수 있다. 제 1 안테나(201)는 제 1 편파 방향(예: 도 2의 +Y~-Y방향)을 갖도록 설계될 수 있고, 제 2 안테나(202)는 제 2 편파 방향(예: 도 2의 +X~-X방향)을 갖도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 상호 간에 서로 보완하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 특성을 갖는 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)를 사용하여 UWB 통신을 수행함으로써, UWB 통신의 통신 범위(예: 레인지(range), 커버리지(coverage))가 확장될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 무선 통신 신호에 포함된 STS 필드(713)의 구조를 도시한 예시도이다.
도 8을 참조하면, SFD 필드(712) 이후에 배치되는 STS 필드(713)의 구조를 도시한다. 일 실시예에 따르면, STS 필드(713)는 적어도 하나의, 약 1us 의 갭(gap) 구간(801, 803, 805)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, UWB 패킷 구조(702)는 SFD 필드(712), 갭 구간(801), 및/또는 STS active 필드(802) 순서로 구성될 수 있고, 상기 갭 구간(801) 및 상기 STS active 필드(802)는 STS 필드(713)에 적어도 부분적으로 포함된 필드일 수 있다. 예를 들어, 갭 구간(801)은 약 1us의 길이로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(예: 도 2의 제 1 안테나(201)) 및/또는 제 2 안테나(예: 도 2의 제 2 안테나(202))로의 스위칭 동작을 수행할 때, 약 100-200ns 의 스위칭 시간이 필요할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 SFD 필드(712)와 STS active 필드(802) 사이에 형성된 갭 구간(801)을 사용하여, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나로의 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
도 8을 참조하면, STS 필드(713)는 복수 개의 갭 구간(801, 803, 805) 및/또는 복수 개의 STS active 필드(802, 804)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, STS 필드(713)는 두 번째 갭 구간(803)을 기준으로 single segment STS(821) 및/또는 two segment STS(822)로 구분될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 STS 필드(713) 내에 두 개의 시점(timestamp)(811, 812)을 기록할 수 있고, 갭 구간(801, 803, 805)을 사용하여 안테나의 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 외부 전자 장치에 적어도 하나의 패킷을 전송함에 있어서, 적어도 하나의 시점(예: 제 1 시점(811), 및/또는 제 2 시점(812))을 기록할 수 있고, 상기 적어도 하나의 시점을 기준으로 적어도 하나의 패킷 영역으로 분할할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 적어도 하나의 시점에 기반하여 배치된 갭 구간을 통해, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 서로 다른 편파 특성을 갖는 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)를 기반으로 무선 통신 신호(예: UWB 신호)의 전송 경로를 도시한 예시도이다.
도 9를 참조하면, 도 5에 도시된 통신 회로 구조도에서 제 1 경로(901) 및/또는 제 2 경로(902)를 추가적으로 도시한 도면이다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 패킷을 외부 전자 장치(예: 타겟 장치)에 전송함에 있어서, 상기 적어도 하나의 패킷에 기록된 적어도 하나의 시점(timestamp)을 확인할 수 있다. 전자 장치(101)는 시점을 기준으로, 복수 개의 패킷 영역(예: 제 1 패킷 영역, 및/또는 제 2 패킷 영역)으로 분할할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 경로(901)에 기반하여, 상기 제 1 패킷 영역을 외부 전자 장치에 전송할 수 있고, 제 2 경로(902)에 기반하여, 상기 제 2 패킷 영역을 상기 외부 전자 장치에 전송할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 시점을 기반으로, 제 1 안테나(201)(예: 도 5의 도전성 패턴 안테나(511))를 선택할 수 있고, 상기 제 1 안테나(201)를 사용하여, 제 1 패킷 영역을 외부 전자 장치에 전송할 수 있다. 다른 예를 들면, 전자 장치(101)는 적어도 하나의 시점을 기반으로, 제 2 안테나(202)(예: 도 5의 제 1 패치 안테나(512))를 선택할 수 있고, 상기 제 2 안테나(202)를 사용하여, 제 2 패킷 영역을 외부 전자 장치에 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 패킷 영역 및 제 2 패킷 영역의 사이에는 갭 구간이 형성될 수 있고, 전자 장치(101)는 상기 갭 구간을 기반으로 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)는 서로 다른 특성(예: 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성)을 가진 안테나일 수 있다. 제 1 안테나(201)는 제 1 편파 방향(예: 도 2의 +Y~-Y방향)을 갖도록 설계될 수 있고, 제 2 안테나(202)는 제 2 편파 방향(예: 도 2의 +X~-X방향)을 갖도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202)는 상호 간에 서로 보완하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서로 다른 특성을 갖는 제 1 안테나(201) 및/또는 제 2 안테나(202)를 스위칭하여, UWB 통신을 수행할 수 있고, UWB 통신의 성능을 유지하거나, 향상시킬 수 있다. 전자 장치(101)는 UWB 통신에 따른 통신 커버리지가 확장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 외부 전자 장치에 송신한 제 1 패킷 영역에 대응되는 제 1 응답 신호, 및 제 2 패킷 영역에 대응되는 제 2 응답 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)는 제 1 안테나(201)를 사용하여 제 1 응답 신호를 수신할 수 있고, 제 2 안테나(202)를 사용하여 제 2 응답 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)는 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 수신함에 있어서, 제 1 안테나(201) 및 제 2 안테나(202) 중 적어도 하나의 안테나를 선택하도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호의 수신에 응답하여, 외부 전자 장치에 대한 측위 동작을 수행할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 방법에 있어서, 제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나(예: 도 2의 제 1 안테나(201))를 사용하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷의 적어도 하나의 시점을 확인하는 동작, 상기 제 1 안테나(201)를 사용하여 상기 확인된 시점 중 제 1 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 1 영역을 송신하는 동작, 상기 확인된 시점 중 제 2 시점을 기반으로, 상기 제 1 안테나(201)에서 상기 제 1 안테나(201)와 다른 특성을 갖는 제 2 안테나(예: 도 2의 제 2 안테나(202))로 스위칭하는 동작, 및 상기 제 2 안테나(202)를 사용하여 상기 패킷의 제 2 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 2 영역을 송신하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 특성은 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 제 1 안테나에서 상기 제 2 안테나로 스위칭하는 동작은, 상기 제 1 안테나에 기반한 무선 통신 신호의 제 1 신호 품질값을 측정하는 동작, 상기 제 2 안테나에 기반한 무선 통신 신호의 제 2 신호 품질값을 측정하는 동작, 및 상기 제 1 신호 품질값 및 상기 제 2 신호 품질값을 기반으로 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 선택하기 위한 스위칭 여부를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 안테나는 도전성 부재를 기반으로 제 1 편파 특성을 갖도록 구현되고, 적어도 부분적으로 금속성 물질이 포함된 메탈(metal) 안테나, 및/또는 적어도 부분적으로 금속성 패턴이 설계된 LDS(laser direct structuring) 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 2 안테나는 광대역 통신을 지원하고, 외부 전자 장치와의 위치를 측정하도록 설계된 적어도 하나의 패치(patch) 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 방법은, 상기 적어도 하나의 패치 안테나 중 적어도 2개의 패치 안테나를 사용하여, 상기 외부 전자 장치와의 위치를 측정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 방법은, 상기 패킷의 제 2 영역을 송신한 후, 상기 제 2 안테나에서 상기 제 1 안테나로 스위칭하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 방법은, 상기 패킷에 포함된, 프레임의 시작을 나타내는 SFD(start of frame delimiter) 필드가 끝나는 시점을 제 1 시점으로 설정하는 동작, 및 상기 패킷에 포함된, 보안 관련 정보가 저장된 STS(scrambled timestamp sequence) 필드가 끝나는 시점을 제 2 시점으로 설정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 방법은, 상기 STS 필드에 포함된 적어도 하나의 갭(gap) 영역을 기반으로 상기 제 2 시점을 설정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
101: 전자 장치 120: 프로세서
130: 메모리 190: 통신 모듈
210: 스위치 197: 안테나 모듈
201: 제 1 안테나 202: 제 2 안테나

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    통신 모듈;
    제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나;
    상기 제 1 편파 특성과 다른, 제 2 편파 특성을 갖는 제 2 안테나;
    상기 통신 모듈, 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나에 작동적으로 연결된 스위치; 및
    상기 스위치를 통해 상기 제1 안테나 및 상기 제 2 안테나와 작동적으로 연결된 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 안테나를 사용하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷의 적어도 하나의 시점을 확인하고,
    상기 제 1 안테나를 사용하여 상기 확인된 시점 중 제 1 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 1 영역을 송신하고,
    상기 확인된 시점 중 제 2 시점을 기반으로, 상기 제 1 안테나에서 상기 제 2 안테나로 스위칭하고,
    상기 제 2 안테나를 사용하여 상기 패킷의 제 2 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 2 영역을 송신하는 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 서로 다른 특성을 가지고, 상기 특성은 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제 1 안테나에 기반한 무선 통신 신호의 제 1 신호 품질값을 측정하고,
    상기 제 2 안테나에 기반한 무선 통신 신호의 제 2 신호 품질값을 측정하고,
    상기 제 1 신호 품질값 및 상기 제 2 신호 품질값을 기반으로 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 선택하기 위한 스위칭 여부를 결정하는 전자 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나는 도전성 부재를 기반으로 제 1 편파 특성을 갖도록 구현되는 전자 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나는 적어도 부분적으로 금속성 물질이 포함된 메탈(metal) 안테나, 및/또는 적어도 부분적으로 금속성 패턴이 설계된 LDS(laser direct structuring) 안테나를 포함하는 전자 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 안테나는 광대역 통신을 지원하고, 외부 전자 장치와의 위치를 측정하도록 설계된 적어도 하나의 패치(patch) 안테나를 포함하는 전자 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적어도 하나의 패치 안테나 중 적어도 2개의 패치 안테나를 사용하여, 상기 외부 전자 장치와의 위치를 측정하는 전자 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나는 보다 넓은 통신 커버리지를 갖기 위해, 상호 보완적인 특성을 갖도록 설계되는 전자 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 패킷의 제 2 영역을 송신한 후, 상기 제 2 안테나에서 상기 제 1 안테나로 스위칭하는 전자 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 패킷에 포함된, 프레임의 시작을 나타내는 SFD(start of frame delimiter) 필드가 끝나는 시점을 제 1 시점으로 설정하는 전자 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 패킷에 포함된, 보안 관련 정보가 저장된 STS(scrambled timestamp sequence) 필드가 끝나는 시점을 제 2 시점으로 설정하는 전자 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 STS 필드에 포함된 적어도 하나의 갭(gap) 영역을 기반으로 상기 제 2 시점을 설정하는 전자 장치.
  13. 방법에 있어서,
    제 1 편파 특성을 갖는 제 1 안테나를 사용하여 적어도 하나의 패킷을 전송할 때, 상기 패킷의 적어도 하나의 시점을 확인하는 동작;
    상기 제 1 안테나를 사용하여 상기 확인된 시점 중 제 1 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 1 영역을 송신하는 동작;
    상기 확인된 시점 중 제 2 시점을 기반으로, 상기 제 1 안테나에서 상기 제 1 안테나와 다른 특성을 갖는 제 2 안테나로 스위칭하는 동작; 및
    상기 제 2 안테나를 사용하여 상기 패킷의 제 2 시점에 기반하여 상기 패킷의 제 2 영역을 송신하는 동작; 을 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 특성은 방사 커버리지, 편파 성능, 방사 패턴, 방사 방향, 게인, 및/또는 주파수 채널 특성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나에서 상기 제 2 안테나로 스위칭하는 동작은,
    상기 제 1 안테나에 기반한 무선 통신 신호의 제 1 신호 품질값을 측정하는 동작;
    상기 제 2 안테나에 기반한 무선 통신 신호의 제 2 신호 품질값을 측정하는 동작; 및
    상기 제 1 신호 품질값 및 상기 제 2 신호 품질값을 기반으로 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나 중 적어도 하나의 안테나를 선택하기 위한 스위칭 여부를 결정하는 동작; 을 포함하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 안테나는 도전성 부재를 기반으로 제 1 편파 특성을 갖도록 구현되고, 적어도 부분적으로 금속성 물질이 포함된 메탈(metal) 안테나, 및/또는 적어도 부분적으로 금속성 패턴이 설계된 LDS(laser direct structuring) 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 안테나는 광대역 통신을 지원하고, 외부 전자 장치와의 위치를 측정하도록 설계된 적어도 하나의 패치(patch) 안테나를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 패치 안테나 중 적어도 2개의 패치 안테나를 사용하여, 상기 외부 전자 장치와의 위치를 측정하는 동작; 을 더 포함하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 패킷의 제 2 영역을 송신한 후, 상기 제 2 안테나에서 상기 제 1 안테나로 스위칭하는 동작; 을 더 포함하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 패킷에 포함된, 프레임의 시작을 나타내는 SFD(start of frame delimiter) 필드가 끝나는 시점을 제 1 시점으로 설정하는 동작; 및
    상기 패킷에 포함된, 보안 관련 정보가 저장된 STS(scrambled timestamp sequence) 필드가 끝나는 시점을 제 2 시점으로 설정하는 동작; 을 더 포함하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 STS 필드에 포함된 적어도 하나의 갭(gap) 영역을 기반으로 상기 제 2 시점을 설정하는 동작; 을 더 포함하는 방법.
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