KR20220128322A - 배경-제거된 초 단거리 물체 검출을 갖는 전자 디바이스들 - Google Patents

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Abstract

전자 디바이스는 프로세서 및 송신 및 수신 안테나들을 갖는 무선 회로부를 포함할 수 있다. 레이더 회로부는 송신 안테나로부터 임계 거리(예를 들어, 1-2 cm)보다 더 먼 외부 물체들에 대해 공간 레인징을 수행하기 위해 송신 및 수신 안테나들을 사용할 수 있다. 무선 회로부는 송신 안테나로부터 임계 거리 내에서 물체들의 존재를 검출하기 위해 송신 안테나에 결합된 전압 정상파 비(VSWR) 센서를 포함할 수 있다. 이는 송신 안테나 근처의 레이더 회로부에 대한 블라인드 스폿을 커버하는 역할을 할 수 있다. VSWR 센서는 무선 회로부에 대한 다른 무선 성능 메트릭 데이터가 만족스러운 값들의 미리 결정된 범위 내에 있을 때 배경 VSWR 측정들을 수집할 수 있다. 송신 안테나 근처에서 정확하고 견고한 초 단거리 물체 검출을 수행하기 위해 실시간 VSWR 측정들로부터 배경 VSWR 측정들이 감산될 수 있다.

Description

배경-제거된 초 단거리 물체 검출을 갖는 전자 디바이스들{ELECTRONIC DEVICES WITH BACKGROUND-CANCELLED ULTRA SHORT RANGE OBJECT DETECTION}
본 출원은 2021년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/200,311호를 우선권으로 주장하며, 그로써 그 특허 출원은 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시는 대체로 전자 디바이스들에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 회로부를 구비한 전자 디바이스들에 관한 것이다.
전자 디바이스들에는 종종 무선 능력들이 제공된다. 무선 능력들을 갖는 전자 디바이스는 하나 이상의 안테나들을 포함하는 무선 회로부를 갖는다. 무선 회로부는 때때로, 전자 디바이스와 외부 물체들 사이의 거리를 추정하기 위해 무선 주파수 신호들이 사용되는 공간 레인징 동작들을 수행하는 데 사용된다.
이 거리를 정확하게 추정하는 무선 회로부를 제공하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 무선 회로부는 종종, 무선 회로부가 외부 물체들의 존재를 정확하게 검출할 수 없는, 디바이스 근처의 블라인드 스폿을 나타낼 것이다.
전자 디바이스는 하나 이상의 프로세서들에 의해 제어되는 무선 회로부를 포함할 수 있다. 무선 회로부는 적어도 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함할 수 있다. 무선 회로부는 레이더 회로부와 같은 장거리 공간 레인징 회로부를 포함할 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부는 수신 경로를 통해 수신 안테나에 결합될 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부는 송신 경로를 통해 송신 안테나에 결합될 수 있다. 무선 회로부는 송신 경로를 통해 송신 안테나에 결합된 무선 통신 회로부를 포함할 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부는 송신 안테나로부터 임계 거리(예를 들어, 1-2 cm)보다 더 먼 외부 물체들에 대해 공간 레인징 동작들을 수행하기 위해 송신 및 수신 안테나들을 사용할 수 있다. 무선 회로부는 송신 경로를 따라 배치된 초 단거리(USR) 검출기 회로부를 포함할 수 있다. USR 검출기 회로부는 송신 안테나로부터 임계 거리 내에서 외부 물체들의 존재를 검출할 수 있다. 이는 송신 안테나에 가까운 장거리 공간 레인징 회로부에 대한 물체 검출 블라인드 스폿을 커버하는 역할을 할 수 있다.
USR 검출기 회로부는 전압 정상파 비(voltage standing wave ratio, VSWR) 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, VSWR 센서는 지향성 결합기, 스위칭 회로부, 및 위상 및 진폭 검출기를 포함할 수 있다. VSWR 센서는 송신 경로 상의 무선 주파수 신호들에 응답하여 복소 산란 파라미터 값들(예를 들어, S11 값들)과 같은 VSWR 측정들을 수집할 수 있다. VSWR 센서는 장거리 공간 레인징 회로부에 의해 송신된 레이더 신호들, 무선 통신 회로부에 의해 송신된 무선 주파수 신호들, 및/또는 전용 신호 생성기에 의해 생성된 테스트 신호들을 사용하여 VSWR 측정들을 수집할 수 있다. VSWR 측정들은 배경 VSWR 측정들 및 실시간 VSWR 측정들을 포함할 수 있다.
하나 이상의 프로세서들은 무선 회로부의 무선 주파수 성능과 연관된 무선 성능 메트릭 데이터(예를 들어, 신호 대 잡음비(SNR) 값들, 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 값들 등)를 생성할 수 있다. 무선 성능 메트릭 데이터가 만족스러운 무선 성능 메트릭 값들의 범위 내에 있을 때 배경 VSWR 측정들이 수행될 수 있다. 무선 성능 메트릭 데이터가 만족스러운 무선 성능 메트릭 값들의 범위 밖에 있을 때 실시간 VSWR 측정들이 수행될 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 실시간 및 배경 VSWR 측정들 사이의 차이 값을 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 차이 값이 하나 이상의 임계 값들을 초과할 때 외부 물체가 존재한다고 결정할 수 있다. VSWR 측정들의 견고성을 추가로 최적화하기 위해, 배경 및 실시간 측정들은 개방 스위치 동위상 직교 위상(IQ) 신호 측정들 및 선택적으로 매칭된 부하 IQ 신호 측정들을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 양상은 전자 디바이스를 제공한다. 전자 디바이스는 송신 안테나를 포함할 수 있다. 전자 디바이스는 수신 안테나를 포함할 수 있다. 전자 디바이스는 송신 안테나에 통신가능하게 결합된 전압 정상파 비(VSWR) 센서를 포함할 수 있다. 본 전자 디바이스는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 송신 안테나로부터의 임계 거리보다 더 멀리 위치된 외부 물체들에 대해 공간 레인징 동작들을 수행하기 위해 송신 안테나 및 수신 안테나를 사용하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 송신 안테나로부터 임계 거리 내에 위치된 외부 물체를 검출하기 위해 VSWR 센서를 사용하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 양상은 전자 디바이스를 제공한다. 전자 디바이스는 무선 주파수 신호들을 송신하도록 구성된 안테나를 포함할 수 있다. 전자 디바이스는 안테나에 통신가능하게 결합된 무선 주파수 송신 라인을 포함할 수 있다. 전자 디바이스는 무선 주파수 송신 라인을 따라 배치된 전압 정상파 비(VSWR) 센서를 포함할 수 있다. 본 전자 디바이스는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 전자 디바이스에 의한 무선 주파수 신호들의 수신과 연관된 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 임계 값을 초과할 때, VSWR 센서를 사용하여 제1 VSWR 값을 측정하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 임계 값 미만일 때, VSWR 센서를 사용하여 제2 VSWR 값을 측정하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서들은 제2 VSWR 값과 제1 VSWR 값 사이의 차이 값이 임계 값을 초과할 때, 안테나에 의해 송신된 무선 주파수 신호들의 최대 송신 전력 레벨을 감소시키도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 양태는 외부 물체 검출을 수행하기 위해 무선 회로부를 동작시키는 방법을 제공한다. 방법은 레이더 신호를 송신하기 위해 송신 안테나를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 송신 안테나에 의해 송신된 레이더 신호의 반사된 버전을 수신하기 위해 수신 안테나를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 송신 안테나에 의해 송신된 레이더 신호 및 수신 안테나에 의해 수신된 레이더 신호의 반사된 버전에 기초하여, 송신 안테나로부터, 송신 안테나로부터 임계 거리보다 멀리 있는 외부 물체까지의 범위를 식별하기 위해 하나 이상의 프로세서들을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 송신 안테나에 대한 배경 VSWR 측정 및 실시간 VSWR 측정을 생성하기 위해 전압 정상파 비(VSWR) 센서를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 실시간 VSWR 측정과 배경 VSWR 측정 사이의 차이가 임계 값을 초과할 때 외부 물체가 안테나로부터 임계 거리보다 가까이 있는 것을 식별하기 위해 하나 이상의 프로세서들을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은, 일부 실시예들에 따른, 전압 정상파 비(VSWR) 센서를 사용하여 장거리 물체 검출을 수행하기 위해 사용되고 초단거리(USR) 물체 검출을 수행하기 위해 사용되는 송신 안테나를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 기능 블록도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른, 외부 물체의 부재 및 존재에 응답하여 예시적인 VSWR 센서에 의해 생성될 수 있는 주파수의 함수로서 반사 계수의 플롯이다.
도 3은 일부 실시예들에 따른, 송신 안테나를 사용하여 USR 물체 검출을 수행하기 위한 지향성 결합기를 갖는 예시적인 VSWR 센서의 회로도이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른, 시간 멀티플렉싱 방식 하에서 장거리 물체 검출 및 USR 물체 검출 둘 모두를 수행하기 위해 예시적인 송신 안테나를 사용하는 것에 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른, USR 물체 검출 동안 (예를 들어, 배경-제거된 USR 인덱스 값들을 사용하여) 배경 잡음 제거를 수행하는 데 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른, 송신 안테나와 외부 물체 사이의 거리의 함수로서 배경-제거된 USR 인덱스 값들의 플롯이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른, 배경-제거된 USR 인덱스 값들을 생성하는 데 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른, 매칭된 부하를 사용하여 교정되는 배경-제거된 USR 인덱스 값들을 생성하는 데 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 1의 전자 디바이스(10)는, 노트북 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 디바이스, 임베디드 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터 모니터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화, 미디어 플레이어, 또는 다른 핸드헬드 또는 휴대용 전자 디바이스, 더 작은 디바이스, 예컨대 손목시계 디바이스, 펜던트(pendant) 디바이스, 헤드폰 또는 이어피스(earpiece) 디바이스, 안경 또는 사용자의 머리에 착용되는 다른 장비에 임베디드 디바이스, 또는 다른 웨어러블(wearable) 또는 소형 디바이스, 텔레비전, 임베디드 컴퓨터를 포함하지 않는 컴퓨터 디스플레이, 게이밍 디바이스, 내비게이션 디바이스, 디스플레이를 구비한 전자 장비가 키오스크(kiosk) 또는 자동차 내에 장착되어 있는 시스템과 같은 임베디드 시스템, 무선 인터넷 연결 음성 제어 스피커, 가정 엔터테인먼트 디바이스, 원격 제어 디바이스, 게이밍 컨트롤러, 주변 사용자 입력 디바이스, 무선 기지국 또는 액세스 포인트, 이러한 디바이스들 중 둘 이상의 디바이스들의 기능을 구현하는 장비, 또는 다른 전자 장비일 수 있다.
도 1의 기능 블록도에서 볼 수 있듯이 디바이스(10)에는 하우징(12)과 같은 전자 디바이스 하우징에 있거나 그 내부에 위치하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 때때로 케이스로 지칭될 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재들, 금속(예컨대, 스테인리스강, 알루미늄, 금속 합금 등), 다른 적합한 재료들, 또는 이들 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 일부 상황들에서, 하우징(12)의 전체 또는 부분들은 유전체 또는 기타 저전도성 재료(예컨대, 유리, 세라믹, 플라스틱, 사파이어 등)로 형성될 수 있다. 다른 상황들에서, 하우징(12) 또는 하우징(12)을 형성하는 구조물들의 적어도 일부는 금속 요소들로부터 형성될 수 있다.
디바이스(10)는 제어 회로부(14)를 포함할 수 있다. 제어 회로부(14)는 저장 회로부(16)와 같은 저장장치를 포함할 수 있다. 저장 회로부(16)는 하드 디스크 드라이브 저장장치, 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive)를 형성하도록 구성된 다른 전기적으로 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등을 포함할 수 있다. 저장 회로부(16)는 디바이스(10) 및/또는 이동식 저장 매체에 내장된 저장 장치를 포함할 수 있다.
제어 회로부(14)는 프로세싱 회로부(18)와 같은 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로부(18)는 디바이스(10)의 동작을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 프로세싱 회로부(18)는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 호스트 프로세서들, 기저대역 프로세서 집적 회로들, 주문형 집적 회로들, 중앙 프로세싱 유닛들(CPU) 등을 포함할 수 있다. 제어 회로부(14)는 하드웨어(예컨대, 전용 하드웨어 또는 회로부), 펌웨어, 및/또는 소프트웨어를 사용하여 디바이스(10)에서 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 디바이스(10)에서 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 저장 회로부(16) 상에 저장될 수 있다(예를 들어, 저장 회로부(16)는 소프트웨어 코드를 저장하는 비일시적(유형적) 컴퓨터 판독가능 저장 매체들을 포함할 수 있다). 소프트웨어 코드는 때때로 프로그램 명령어들, 소프트웨어, 데이터, 명령어들, 또는 코드로 지칭될 수 있다. 저장 회로부(16) 상에 저장된 소프트웨어 코드는 프로세싱 회로부(18)에 의해 실행될 수 있다.
제어 회로부(14)는 위성 내비게이션 애플리케이션들, 인터넷 브라우징 애플리케이션들, VOIP(voice-over-internet-protocol) 전화 통화 애플리케이션들, 이메일 애플리케이션들, 미디어 재생 애플리케이션들, 운영 체제 기능들 등과 같은, 디바이스(10) 상의 소프트웨어를 실행하기 위해 사용될 수 있다. 외부 장비와의 상호작용들을 지원하기 위해, 제어 회로부(14)는 통신 프로토콜들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 제어 회로부(14)를 사용하여 구현할 수 있는 통신 프로토콜은 인터넷 프로토콜, 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 프로토콜(예를 들어, IEEE 802.11 프로토콜 - 때로는 Wi-Fi®로 지칭), 다른 단거리 무선 통신 링크용 프로토콜(예를 들어, Bluetooth® 프로토콜) 또는 다른 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 프로토콜, IEEE 802.11ad 프로토콜(예를 들어, 초광대역 프로토콜), 셀룰러 전화 프로토콜(예를 들어, 3G 프로토콜, 4G (LTE) 프로토콜, 5G 프로토콜 등), 안테나 다이버시티 프로토콜, 위성 내비게이션 시스템 프로토콜(예를 들어, 전 지구 위치 확인 시스템(GPS) 프로토콜, 세계 항행 위성 시스템(GLONASS) 프로토콜 등), 안테나 기반 공간 레인징 프로토콜(예를 들어, 무선 탐지 및 레인징(RADAR) 프로토콜 또는 밀리미터파 및 센티미터파 주파수들에서 전달되는 신호에 대한 다른 원하는 레인지 탐지 프로토콜), 또는 기타 원하는 통신 프로토콜을 포함한다. 각각의 통신 프로토콜은 프로토콜을 구현하는 데 사용되는 물리적 접속 방법론을 특정하는 대응하는 무선 액세스 기술(RAT)과 연관될 수 있다.
디바이스(10)는 입출력 회로부(20)를 포함할 수 있다. 입출력 회로부(20)는 입출력 디바이스들(22)을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(22)은 데이터가 디바이스(10)에 공급되게 하기 위해, 그리고 데이터가 디바이스(10)로부터 외부 디바이스들로 제공되게 하기 위해 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(22)은 사용자 인터페이스 디바이스들, 데이터 포트 디바이스들, 및 다른 입출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어 입출력 디바이스들(22)은 터치 센서, 디스플레이(예를 들어, 터치 감응형 및/또는 힘 감응형 디스플레이), 발광 컴포넌트(예를 들어, 터치 센서 기능이 없는 디스플레이), 버튼(기계식, 정전식, 광학식 등), 스크롤 휠, 터치 패드, 키 패드, 키보드, 마이크, 카메라, 버튼, 스피커, 상태 표시등, 오디오 잭 및 기타 오디오 포트 컴포넌트, 디지털 데이터 포트 디바이스, 동작 센서(가속도계, 자이로스코프 및/또는 움직임을 탐지하는 나침반), 정전 용량 센서, 근접성 센서, 자력 센서, 힘 센서(예를 들어, 디스플레이에 가한 압력을 탐지하기 위해 디스플레이와 결합된 힘 센서) 등을 포함할 수 있다. 일부 구성에서는 키보드, 헤드폰, 디스플레이, 포인팅 디바이스(예를 들어, 트랙패드, 마우스 및 조이스틱), 및 기타 입출력 디바이스를 유무선 연결을 사용하여 디바이스(10)와 결합할 수 있다(예를 들어, 일부 입출력 디바이스(22)는 주 처리 장치 또는 디바이스(10)의 다른 부분과 유선 또는 무선 링크로 결합한 주변 장치일 수 있다). 본 명세서에서 예로서 설명되는 일 실시예에서, 입출력 디바이스들(22)은 하나 이상의 온도(T) 센서들(45)을 포함한다. 온도 센서들(45)은 디바이스(10)의 외부의 또는 그 주위의 하나 이상의 위치들에서의 주변/환경 온도 및/또는 디바이스(10) 내의 (예를 들어, 하우징(12) 내의) 하나 이상의 위치들에서의 내부 온도를 측정할 수 있다.
입출력 회로부(20)는 무선 통신들 및/또는 무선-기반 공간 레인징 동작들을 지원하는 무선 회로부(24)를 포함할 수 있다. 무선 회로부(24)는 둘 이상의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 무선 회로부(24)는 또한 기저대역 프로세서 회로부, 송수신기 회로부, 증폭기 회로부, 필터 회로부, 스위칭 회로부, 아날로그-디지털 변환기(ADC) 회로부, 디지털-아날로그 변환기(DAC) 회로부, 무선 주파수 송신 라인들, 및/또는 안테나들(40)을 사용하여 무선 주파수 신호들을 송신 및/또는 수신하기 위한 임의의 다른 회로부를 포함할 수 있다.
안테나들(40)은 임의의 원하는 안테나 구조물들을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 안테나들(40)은 루프 안테나 구조물들, 패치 안테나 구조물들, 역-F 안테나 구조물들, 슬롯 안테나 구조들, 평면 역-F 안테나 구조물들, 나선형 안테나 구조들, 모노폴 안테나들, 다이폴들, 이러한 설계들의 하이브리드들 등으로부터 형성되는 공진 요소들을 갖는 안테나들을 포함할 수 있다. 필터 회로부, 스위칭 회로부, 임피던스 정합 회로부, 및/또는 다른 안테나 튜닝 컴포넌트들은 시간 경과에 따라 주파수 응답 및 안테나들(40)의 무선 성능을 조정하도록 조정될 수 있다.
안테나들(40)은 하나 이상의 송신(TX) 안테나들, 이를 테면 송신 안테나(40TX) 및 하나 이상의 수신(RX) 안테나들, 이를 테면 수신 안테나(40RX)를 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 무선 주파수 신호들의 송신 및/또는 수신에 사용되는 0개, 1개, 또는 1개 초과의 추가 안테나를 포함할 수 있다. 송신 안테나(40TX)는 무선 주파수 신호들(42) 및/또는 무선 주파수 신호들(38)과 같은 무선 주파수 신호들을 송신할 수 있다. 수신 안테나(40RX)는 무선 주파수 신호들(44) 및/또는 무선 주파수 신호들(38)과 같은 무선 주파수 신호들을 수신할 수 있다. 무선 회로부(24)는 디바이스(10)와 외부 무선 통신 장비(48)(예를 들어, 하나 이상의 다른 디바이스들, 이를 테면 디바이스(10), 무선 액세스 포인트 또는 기지국 등) 사이에서 무선 통신 데이터를 전달하도록 무선 주파수 신호들(38)을 송신 및/또는 수신하기 위해 안테나들(40)을 사용할 수 있다. 무선 통신 데이터는 무선 회로부(24)에 의해 양방향으로 또는 단방향으로 전달될 수 있다. 무선 통신 데이터는, 예를 들어, 전화 통화, 스트리밍 미디어 콘텐츠, 인터넷 브라우징과 연관된 무선 데이터, 디바이스(10) 상에서 실행되는 소프트웨어 애플리케이션들, 이메일 메시지들과 연관된 무선 데이터 등과 같은, 대응하는 데이터 패킷들 내로 인코딩된 데이터를 포함할 수 있다.
무선 회로부(24)는 안테나들(40)을 사용하여 무선 통신 데이터를 송신 및/또는 수신하기 위한 통신 회로부(26)(본 명세서에서 때때로 무선 통신 회로부(26)로 지칭됨)를 포함할 수 있다. 통신 회로부(26)는 하나 이상의 안테나들(40)(예를 들어, 송신 안테나(40TX), 수신 안테나(40RX) 및/또는 다른 안테나들(40))을 사용하여 무선 주파수 신호들(38)을 전달하기 위한 하나 이상의 라디오들(예를 들어, 무선 주파수 송수신기들, 모뎀들 등) 및 기저대역 회로부(예를 들어, 하나 이상의 기저대역 프로세서들)를 포함할 수 있다.
통신 회로부(26)는 무선 주파수들에서 대응하는 주파수 대역(본 명세서에서 때때로 통신 대역 또는 간단히 "대역"으로 지칭됨) 내에서 무선 주파수 신호들(38)을 송신 및/또는 수신할 수 있다. 통신 회로부(26)에 의해 처리되는 주파수 대역들은 2.4 ㎓ WLAN 대역(예를 들어, 2400 내지 2480 ㎒), 5 ㎓ WLAN 대역(예를 들어, 5180 내지 5825 ㎒), Wi-Fi® 6E 대역(예를 들어, 5925 내지 7125 ㎒) 및/또는 다른 Wi-Fi® 대역(예를 들어, 1875 내지 5160 ㎒)과 같은 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN) 주파수 대역들(예를 들어, Wi-Fi®(IEEE 802.11) 또는 다른 WLAN 통신 대역들), 2.4 ㎓ Bluetooth® 대역 또는 다른 WPAN 통신 대역들과 같은 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 주파수 대역들, 셀룰러 전화 주파수 대역들(예를 들어, 약 600 ㎒ 내지 약 5 ㎓ 대역들, 3G 대역들, 4G LTE 대역들, 10 ㎓ 미만의 5G 신규 무선 주파수 범위 1(FR1) 대역들, 20 내지 60 ㎓의 5G 신규 무선 주파수 범위 2(FR2) 대역들 등), 10 내지 300 ㎓의 다른 센티미터파 또는 밀리미터파 주파수 대역들, 근거리 통신 주파수 대역들(예를 들어, 13.56 ㎒), 위성 내비게이션 주파수 대역들(예를 들어, 1565 내지 1610 ㎒의 GPS 대역, 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GLONASS) 대역, BeiDou 내비게이션 위성 시스템(BDS) 대역 등), IEEE 802.15.4 프로토콜 및/또는 다른 초광대역 통신 프로토콜들 하에서 동작하는 초광대역(UWB) 주파수 대역들, 3GPP 무선 통신 표준군 하의 통신 대역들, IEEE 802.XX 표준군 하의 통신 대역들 및/또는 임의의 다른 원하는 관심 주파수 대역들을 포함할 수 있다.
통신 회로부(26)는 하나 이상의 송신 경로들 및/또는 하나 이상의 수신 경로들을 사용하여 안테나들(40)에 결합될 수 있다. 통신 회로부(26)는 무선 주파수 신호들(38)을 송신하기 위해 송신 경로들을 사용하고, 무선 주파수 신호들(38)을 수신하기 위해 수신 경로들을 사용한다. 원하는 경우, 통신 회로부(26)는 송신 경로(34)와 같은 송신 경로를 통해 송신 안테나(40TX)에 결합될 수 있다. 통신 회로부(26)는 송신 안테나(40TX)를 사용하여 무선 주파수 신호들(38)을 송신하기 위해 송신 경로(34)를 사용할 수 있다. 송신 경로(34)(본 명세서에서 때때로 송신 체인(34)으로 지칭됨)는 하나 이상의 신호 경로들(예를 들어, 무선 주파수 송신 라인들), 증폭기 회로부, 필터 회로부, 스위칭 회로부, 무선 주파수 프론트 엔드 회로부(예를 들어, 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 상의 컴포넌트들) 및/또는 통신 회로부(26)로부터 송신 안테나(40TX)로 무선 주파수 신호들을 송신하기 위한 임의의 다른 원하는 경로들 또는 회로부를 포함할 수 있다.
무선 통신 데이터를 전달하는 것에 추가하여, 무선 회로부(24)는 또한 공간 레인징 동작들을 수행하기 위해 안테나들(40)을 사용할 수 있다. 무선 회로부(24)는 공간 레인징 동작들을 수행하기 위한 장거리 공간 레인징 회로부(28)를 포함할 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 믹서 회로부, 증폭기 회로부, 송신기 회로부(예를 들어, 신호 생성기들, 합성기들 등), 수신기 회로부, 필터 회로부, 기저대역 회로부, ADC 회로부, DAC 회로부, 및/또는 안테나들(40)을 사용하여 공간 레인징 동작들을 수행하는 데 사용되는 임의의 다른 원하는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 예를 들어, 레이더 회로부(예를 들어, 주파수 변조 연속파(FMCW) 레이더 회로부, OFDM 레이더 회로부, FSCW 레이더 회로부, 위상 코딩된 레이더 회로부, 다른 유형들의 레이더 회로부)를 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 공간 레인징을 위한 무선 통신 데이터 및 무선 주파수 신호들을 전달하기 위한 별개의 안테나들을 포함할 수 있거나, 또는 무선 통신 데이터를 전달하고 공간 레인징을 수행하는 것 둘 모두를 위해 사용되는 하나 이상의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 무선 통신 데이터를 전달하고 공간 레인징을 수행하는 것 둘 모두를 위해 단일 안테나(40)를 사용하는 것은, 예를 들어, 안테나들(40)에 의해 디바이스(10)에서 점유되는 공간의 양을 최소화하는 역할을 할 수 있다.
예로서 본 명세서에서 설명되는 일 실시예에서, 무선 회로부(24)는 통신 회로부(26)에 대한 무선 통신 데이터를 전달하고 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 대한 공간 레인징 동작들을 수행하는 것 둘 모두를 위해 송신 안테나(40TX)를 사용할 수 있다. 따라서, 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 송신 경로(34)를 통해 송신 안테나(40TX)에 결합될 수 있다. 공간 레인징 동작들을 수행할 때, 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 무선 주파수 신호들(42)을 송신하기 위해 송신 안테나(40TX)를 사용할 수 있다. 무선 주파수 신호들(42)은 하나 이상의 신호 톤들, 무선 주파수 에너지의 연속파들, 광대역 신호들, 처프(chirp) 신호들, 또는 공간 레인징 동작들에서 사용하기 위한 임의의 다른 원하는 송신 신호들(예를 들어, 레이더 신호들)을 포함할 수 있다. 무선 주파수 신호들(38)과 달리, 무선 주파수 신호들(42)은 무선 통신 데이터(예를 들어, 셀룰러 통신 데이터 패킷들, WLAN 통신 데이터 패킷들 등)가 없을 수 있다. 무선 주파수 신호들(42)은 때때로 또한, 공간 레인징 신호들(42), 장거리 공간 레인징 신호들(42) 또는 레이더 신호들(42)로 본 명세서에서 지칭될 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 대응하는 무선 주파수 대역(예를 들어, 약 10 ㎓ 초과, 약 20 ㎓ 초과, 10 ㎓ 미만, 20-30 ㎓, 40 ㎓ 초과 등의 주파수들을 포함하는 주파수 대역)에서 하나 이상의 캐리어 주파수들에서 무선 주파수 신호들(42)을 송신할 수 있다.
무선 주파수 신호들(42)은 외부 물체(46)와 같은 디바이스(10) 외부의 물체들로부터 반사될 수 있다. 외부 물체(46)는, 예를 들어, 지면, 건물, 건물의 일부, 벽, 가구, 천장, 사람, 신체 부위, 동물, 차량, 풍경 또는 지리적 특징부, 장애물, 외부 무선 통신 장비(48)와 같은 외부 통신 장비, 또는 디바이스(10) 외부에 있는 임의의 다른 물리적 물체 또는 엔티티일 수 있다. 수신 안테나(40RX)는 반사된 무선 주파수 신호들(44)을 수신할 수 있다. 반사된 신호들(44)은 외부 물체(46)로부터 디바이스(10)를 향해 다시 반사된 송신된 무선 주파수 신호들(42)의 반사된 버전일 수 있다.
수신 안테나(40RX)는 수신 경로(36)(본 명세서에서 때때로 수신 체인(36)으로 지칭됨)를 통해 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 결합될 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 수신 경로(36)를 통해 수신 안테나(40RX)로부터 반사된 신호들(44)을 수신할 수 있다. 수신 경로(36)는 하나 이상의 신호 경로들(예를 들어, 무선 주파수 송신 라인들), 증폭기 회로부(예를 들어, 저잡음 증폭기(LNA) 회로부), 필터 회로부, 스위칭 회로부, 무선 주파수 프론트 엔드 회로부(예를 들어, 무선 주파수 프론트 엔드 모듈 상의 컴포넌트들) 및/또는 수신 안테나(40RX)로부터 장거리 공간 레인징 회로부(28)로 무선 주파수 신호들을 전달하기 위한 임의의 다른 원하는 경로들 또는 회로부를 포함할 수 있다.
제어 회로부(14)는 디바이스(10)와 외부 물체(46) 사이의 범위 R을 검출 또는 추정하기 위해 송신된 무선 주파수 신호들(42) 및 수신된 반사된 신호들(44)을 프로세싱할 수 있다. 원하는 경우, 제어 회로부(14)는 또한, 외부 물체(46)의 2차원 또는 3차원 공간 위치(포지션), 외부 물체(46)의 속도, 및/또는 반사된 신호들(44)의 도달 각도를 식별하기 위해 송신 및 수신된 신호들을 프로세싱할 수 있다. 원하는 경우, 루프백 경로(50)와 같은 루프백 경로는 송신 경로(34)와 수신 경로(36) 사이에 결합될 수 있다. 루프백 경로(50)는 송신 경로(34) 상의 송신 신호들을 장거리 공간 레인징 회로부(28) 내의 수신기 회로부에 전달하는 데 사용될 수 있다. 예로서, 장거리 공간 레인징 회로부(28)가 FMCW 방식을 사용하여 공간 레인징을 수행하는 실시예들에서, 루프백 경로(50)는 송신 경로(34) 상의 처프 신호들을 장거리 공간 레인징 회로부(28) 내의 디-처프 믹서에 전달하는 디-처프 경로일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 연속파 송신 신호들의 도플러 시프트들은 외부 물체(42)의 속도를 식별하기 위해 검출 및 프로세싱될 수 있고, 무선 주파수 신호들(42)과 반사된 신호들(44) 사이의 시간 의존적 주파수 차이는 범위 R 및/또는 외부 물체(46)의 위치를 식별하기 위해 검출 및 프로세싱될 수 있다. 예를 들어, 범위 R을 추정하기 위한 연속파 신호들의 사용은 제어 회로부(14)가 외부 물체(46)와 다른 배경 또는 더 느린 이동 물체들을 신뢰가능하게 구별할 수 있게 할 수 있다. 이 예는 단지 예시적이며, 일반적으로, 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 임의의 원하는 레이더 또는 장거리 공간 레인징 방식을 구현할 수 있다.
송신 경로(34) 및 수신 경로(36) 내의 무선 주파수 송신 라인들은 동축 케이블들, 마이크로스트립 송신 라인들, 스트립라인 송신 라인들, 에지-결합 마이크로스트립 송신 라인들, 에지-결합 스트립라인 송신 라인들, 이런 유형들의 송신 라인들의 조합들로부터 형성된 송신 라인들 등을 포함할 수 있다. 디바이스 내의 송신 라인들은 원하는 경우 강성 및/또는 가요성 인쇄 회로 기판들 내에 통합될 수 있다. 원하는 경우, 하나 이상의 무선 주파수 라인들이 송신 경로(34)와 수신 경로(36) 사이에서 공유될 수 있다. 무선 회로부(24)의 컴포넌트들은 하나 이상의 공통 기판들 또는 모듈들(예를 들어, 강성 인쇄 회로 기판들, 가요성 인쇄 회로 기판들, 집적 회로들, 칩들, 패키지들, 시스템-온-칩 등) 상에 형성될 수 있다.
도 1의 예는 단지 예시적인 것이다. 도 1의 예에서는 명료함을 위해 제어 회로부(14)가 무선 회로부(24)로부터 분리된 것으로 도시되고 있으나, 무선 회로부(24)는 프로세싱 회로부(18)의 일부를 형성하는 프로세싱 회로부 및/또는 제어 회로부(14)의 저장 회로부(16)의 일부를 형성하는 저장 회로부를 포함할 수 있다(예컨대, 제어 회로부(14)의 부분들이 무선 회로부(24) 상에 구현될 수 있음). 예로서, 무선 회로부(24) 내의 기저대역 회로부의 일부 또는 전부는 제어 회로부(14)의 일부를 형성할 수 있다. 또한, 무선 회로부(24)는 임의의 원하는 수의 안테나들(40)을 포함할 수 있다. 안테나들(40)은 하나 초과의 송신 안테나(40TX), 하나 초과의 수신 안테나(40RX), 및 0개, 1개 또는 1개 초과의 다른 안테나(40)를 포함할 수 있다. 각각의 안테나(40)는 전용 송신 및/또는 수신 경로들을 통해 또는 안테나들 사이에서 공유되는 하나 이상의 송신 및/또는 수신 경로들을 통해 통신 회로부(26) 및/또는 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 결합될 수 있다.
장거리 공간 레인징 회로부(28)는 무선 회로부(24) 내의 모든 안테나들(40)에 결합될 필요가 없다. 유사하게, 통신 회로부(26)는 무선 회로부(24) 내의 모든 안테나들(40)에 결합될 필요가 없다(예를 들어, 일부 안테나들(40)은 무선 통신 데이터를 전달하지 않고 공간 레인징 동작들만을 수행하기 위해 또는 공간 레인징을 수행하지 않고 무선 통신 데이터만을 전달하기 위해 사용될 수 있음). 신호들을 수신하는 데에만 사용되는 안테나들(40)은 하나 이상의 수신 경로들(예를 들어, 수신 경로(36))을 사용하여 통신 회로부(26) 및/또는 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 결합될 수 있다. 신호들을 송신하는 데에만 사용되는 안테나들(40)은 하나 이상의 송신 경로들(예를 들어, 송신 경로(34))을 사용하여 통신 회로부(26) 및/또는 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 결합될 수 있다. 신호들을 송신 및 수신하는 것 둘 모두를 위해 하나 이상의 안테나들(40)이 사용될 수 있다. 이러한 시나리오들에서, 안테나는 송신 경로 및 수신 경로 둘 모두를 사용하여 통신 회로부(26) 및/또는 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 결합될 수 있고, 원하는 경우, 하나 이상의 컴포넌트들 또는 신호 경로들(예를 들어, 무선 주파수 송신 라인들)이 송신 경로와 수신 경로 둘 모두 사이에서 공유될 수 있다. 간략화를 위해 본 명세서에서 송신 안테나로서 설명되지만, 송신 안테나(40TX)는 또한, 원하는 경우 통신 회로부(26)에 대한 무선 주파수 신호들의 수신에 사용될 수 있다(예를 들어, 추가적인 수신 경로(도시되지 않음)가 송신 안테나(40TX)를 통신 회로부(26)에 결합시킬 수 있다). 유사하게, 수신 안테나(40RX)는 또한, 원하는 경우 무선 주파수 신호들의 송신에 사용될 수 있다. 수신 안테나(40RX)는 반사된 신호들(44)을 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 제공하는 것으로서만 예시되지만, 수신 안테나(40RX)는 또한 수신된 무선 주파수 신호들(38)을 통신 회로부(26)에 제공할 수 있다(예를 들어, 수신 경로(36)는 또한 수신 안테나(40RX)를 통신 회로부(26)에 결합시킬 수 있다).
장거리 공간 레인징 회로부(28)는 외부 물체(46)가 디바이스(10)로부터 비교적 먼 거리들에 있을 때 범위 R을 정확하게 식별하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 실제로, 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 디바이스(10)로부터 임계 범위 RTH(예를 들어, 약 1-2 cm) 미만의 거리들에서 인근 외부 물체들에 대한 블라인드 스폿을 나타낸다. 외부 물체(46)가 이 블라인드 스폿 내에(예를 들어, 송신 안테나(40TX)로부터의 임계 범위 RTH 내에) 위치될 때, 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 만족스러운 정확도로 외부 물체(46)의 존재, 위치 및/또는 속도를 식별하지 못할 수 있다. 송신 안테나(40TX)의 임계 범위 RTH 내의 외부 물체들(46)은 (예를 들어, 송신 안테나(40TX)에 의해 송신되는 무선 주파수 신호들(38 및/또는 42)로부터) 비교적 많은 양의 무선 주파수 에너지에 노출될 수 있다. 외부 물체(46)가 신체 부위 또는 사람인 시나리오들에서, 주의를 기울이지 않으면, 이러한 송신된 무선 주파수 에너지는 무선 회로부(24)가 특정 흡수율(SAR)(예를 들어, 송신된 신호들이 6 ㎓ 미만의 주파수들에 있을 때) 및/또는 최대 허용가능 노출(MPE)(예를 들어, 송신된 신호들이 6 ㎓ 초과의 주파수들에 있을 때)에 대한 규제 한계들 또는 다른 한계들을 초과하게 할 수 있다. 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH 내에서 외부 물체(46)의 존재를 검출하기 위해, 무선 회로부(24)는 초단거리(USR) 물체 검출기, 이를 테면 USR 검출기(30)를 포함할 수 있다. USR 검출기(30)는 초단거리 범위들에서(예를 들어, 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH 내의 범위들에서) 외부 물체(46)를 검출하는 역할을 할 수 있다. 다시 말해서, USR 검출기(30)는 장거리 공간 레인징 회로부(28)의 블라인드 스폿 내에서 외부 물체 검출을 수행할 수 있다.
USR 검출기(30)는 전압 정상파 비(VSWR) 센서, 이를 테면, VSWR 센서(32)를 포함할 수 있다. VSWR 센서(32)는 송신 경로(34) 상에 개재될 수 있다. VSWR 센서(32)는 송신 안테나(40TX)를 사용하여 VSWR 값들을 수집할 수 있다. VSWR 값들은 반사 계수 값들(예를 들어, S11 값들)과 같은 복소 산란 파라미터 값들(S-파라미터 값들)을 포함할 수 있다. S11 값들의 크기(예를 들어, |S11| 값들)는 (예를 들어, 송신 안테나(40TX)에 있는 또는 그에 인접한 외부 물체(46)의 존재에 응답하여) 송신 경로(34)를 따라 역방향으로 반사되는 송신된 무선 주파수 에너지의 양을 표시할 수 있다. VSWR 센서(32)에 의해 수집된 VSWR 값들은 외부 물체(46)가 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH보다 더 큰 거리들에 위치되는 상황들에 둔감할 수 있다. 그러나, VSWR 센서(32)에 의해 수집된 VSWR 값들은 외부 물체(46)가 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH 내에(예를 들어, 장거리 공간 레인징 회로부(28)의 블라인드 스폿 내에) 위치될 때를 제어 회로부(14)가 식별할 수 있게 할 수 있다.
이러한 방식으로, USR 검출기(30) 및 장거리 공간 레인징 회로부(28)는, 외부 물체(46)가 시간 경과에 따라 디바이스(10)에 비교적 가까운 위치로 이동했는지 또는 비교적 먼 위치로 이동했는지에 관계 없이, 외부 물체(46)의 존재 및 선택적으로 외부 물체(46)까지의 범위 R을 식별할 수 있다. 또한, USR 검출기(30)는, 무선 회로부(24)가 임의의 적용가능한 SAR 및/또는 MPE 규제들을 계속 충족하는 것을 보장하기 위해 적절한 액션이 취해질 수 있도록, 장거리 공간 레인징 회로부(28)의 블라인드 스폿 내에서 외부 물체(46)의 존재를 식별할 수 있다. 무선 주파수 신호들(38/42)을 송신하고 VSWR을 측정하기 위해 동일한 송신 안테나(40TX)를 사용함으로써, VSWR 측정들은 송신된 무선 주파수 신호들(38/42)로부터 외부 물체(46)에 의해 흡수되는 무선 주파수 에너지의 양과 매우 밀접하게 상관될 것이고, 이로써, 임의의 적용가능한 SAR 및/또는 MPE 규제들을 충족하기 위한 USR 검출기(30)의 사용에서 높은 신뢰도(예를 들어, 디바이스(10)의 임계 범위 RTH 내의 외부 물체들의 존재를 검출하기 위해 송신 안테나 또는 송신 체인과 별개인 근접 센서들이 사용되는 시나리오들에서보다 더 큰 신뢰도)를 제공한다.
도 2는, 송신 안테나(40TX)에 인접한 외부 물체(46)의 존재로 인해, VSWR 센서(32)에 의해 이루어진 VSWR 측정들이 어떻게 변할 수 있는지를 도시하는 플롯이다. 곡선(60)은 임계 범위 RTH 내의 외부 물체(46)의 부재 시에 주파수의 함수로서 반사 S-파라미터 S11의 크기(즉, |S11|)를 플로팅한다. 곡선(60)에 의해 도시된 바와 같이, 외부 물체(46)의 부재 시에, |S11|는 관심 주파수 대역 B(예를 들어, 도 1의 무선 주파수 신호들(38 또는 42)을 전달하는 데 사용되는 주파수 대역)에 걸쳐 비교적 높은 값을 가질 수 있다.
곡선(62)은 외부 물체(46)가 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH 내에 있을 때 주파수의 함수로서 |S11|을 플로팅한다. 곡선(62)에 의해 도시된 바와 같이, |S11|은 외부 물체(46)의 존재로 인해 주파수 대역 B에 걸쳐 비교적 낮은 값을 가질 수 있다. 일반적으로, 외부 물체(46)가 임계 범위 RTH 내에 있으면, |S11|은 물체가 송신 안테나(40TX)에 접근함에 따라 화살표(64)로 도시된 바와 같이, 계속 감소할 것이다. 제어 회로부(14)는 VSWR 센서(32)를 사용하여 VSWR 값들(예를 들어, 곡선들(60 및 62)로 도시된 것들과 같은 |S11| 값들)을 수집할 수 있고, (예를 들어, 수집된 |S11| 값들을 하나 이상의 임계 레벨들과 비교함으로써) 외부 물체(46)가 임계 범위 RTH 내에 있을 때를 식별하기 위해 수집된 VSWR 값들을 프로세싱할 수 있다. 임계 범위 RTH를 초과하면, |S11|은 송신 안테나(40TX)와 외부 물체(46) 사이의 거리의 변화들에 응답하여 변화 없음 또는 무시할 수 있는 변화를 나타낼 것이다. 이들 비교적 먼 거리들에서, 외부 물체(46)의 존재, 위치(예를 들어, 범위 R) 및/또는 속도를 검출하기 위해 장거리 공간 레인징 회로부(28)(도 1)가 사용될 수 있다.
도 3은 VSWR 센서(32)가 송신 경로(34) 상에 어떻게 배치될 수 있는지를 도시하는 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 송신 경로(34)는 PA(96)와 같은 전력 증폭기(PA)를 포함할 수 있다. PA(96)의 입력은 도 1의 장거리 공간 레인징 회로부(28) 및/또는 통신 회로부(26)에 결합될 수 있다. PA(96)의 출력은 안테나 스위치(94)와 같은 스위치를 통해 송신 안테나(40TX)에 결합될 수 있다. PA(96)의 출력은 또한, 매칭된 부하 스위치(90)와 같은 스위치를 통해 매칭된 부하(88)에 결합될 수 있다. 매칭된 부하(88)는 매칭된 부하 스위치(90)와 접지(82) 사이에 직렬로 결합될 수 있다.
도 3의 예에서, VSWR 센서(32)는 지향성 스위치 결합기이다. 이는 단지 예시적이며, 일반적으로, VSWR 센서(32)는 임의의 원하는 VSWR 센서 아키텍처를 사용하여 구현될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, VSWR 센서(32)는 (예를 들어, PA(96)의 출력과 송신 안테나(40TX) 사이에 결합된 송신 경로(34) 내의 무선 주파수 송신 라인을 따라) PA(96)와 송신 안테나(40TX) 사이의 송신 경로(34) 상에 개재된 지향성 결합기(72)를 포함할 수 있다. 지향성 결합기(72)는 PA(96)의 출력에 결합된 제1 포트(P1) 및 송신 안테나(40TX)에 통신가능하게 결합된 제2 포트(P2)를 가질 수 있다. 지향성 결합기(72)는 종단 스위치(78)와 접지(82) 사이에 직렬로 결합된 저항기(84)를 포함하는 제1 종단에 결합된 제3 포트(P3)를 가질 수 있다. 지향성 결합기(72)는 또한 종단 스위치(80)와 접지(82) 사이에 직렬로 결합된 저항기(86)를 포함하는 제2 종단에 결합된 제4 포트(P4)를 가질 수 있다. VSWR 센서(32)는 포트(P3)와 위상 및 진폭(크기) 검출기(70) 사이에 결합된 순방향(FW) 스위치(74)를 가질 수 있다. VSWR 센서(32)는 또한 포트(P4)와 위상 및 진폭 검출기(70) 사이에 결합된 역방향(RW) 스위치(76)를 가질 수 있다. 위상 및 진폭 검출기(70)는 USR 검출기(30) 또는 제어 회로부(14)(도 1)의 다른 컴포넌트들에 결합된 제어 경로(98)를 가질 수 있다.
VSWR 측정들(예를 들어, S-파라미터 값들, 이를 테면 S11 값들)을 수집할 때, PA(96)는 (예를 들어, 안테나 스위치(94)가 폐쇄된 동안) 송신 신호 sigtx를 출력할 수 있다. 송신 신호 sigtx는 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 의해 송신된 레이더 송신 신호(예를 들어, 도 1의 무선 주파수 신호들(42)), 통신 회로부(26)에 의해 송신된 무선 통신 데이터 송신 신호(예를 들어, 도 1의 무선 주파수 신호들(38)) 또는 VSWR 측정에 사용하기 위한 전용 테스트 신호(예를 들어, 도 1의 USR 검출기(30)의 신호 생성기, 로컬 오실레이터, 및/또는 다른 신호 생성 회로부에 의해 송신된 하나 이상의 톤들)일 수 있다.
VSWR 측정들을 수집할 때, VSWR 센서(32)는 송신 신호 sigtx를 사용하여 순방향 경로 측정들 및 역방향 경로 측정들을 수행할 수 있다. 순방향 경로 측정들을 수행할 때, FW 스위치(74)는 폐쇄되고, RW 스위치(76)는 개방되고, 스위치(80)는 폐쇄되고, 스위치(78)는 개방되어, 송신 신호 sigtx는 지향성 결합기(72)에 의해 송신 경로(34)로부터 결합 해제되고 FW 스위치(74)를 통해 위상 및 진폭 디렉터(70)에 라우팅된다. 위상 및 진폭 검출기(70)는 (예를 들어, 순방향 신호 위상 및 크기 측정으로서) 추가의 프로세싱을 위해 송신 신호 sigtx의 진폭(크기) 및/또는 위상을 측정 및 저장할 수 있다.
(예를 들어, 송신 안테나(40TX)에 있는 또는 그에 인접한 임의의 외부 물체들로부터의 임피던스 로딩을 겪는, 송신 경로(74)와 송신 안테나(40TX) 사이의 임피던스 불연속성들로 인해) 송신 신호 sigtx의 적어도 일부는 송신 안테나(40TX)로부터, 반사된 송신 신호 sigtx'로서 다시 PA(96)를 향해 반사될 것이다. 역방향 경로 측정들을 수행할 때, FW 스위치(74)는 개방되고, RW 스위치(76)는 폐쇄되고, 스위치(80)는 개방되고, 스위치(78)는 폐쇄되어, 반사된 송신 신호 sigtx'는 지향성 결합기(72)에 의해 송신 경로(34)로부터 결합 해제되고 RW 스위치(76)를 통해 위상 및 진폭 디렉터(70)에 라우팅된다. 위상 및 진폭 검출기(70)는 (예를 들어, 역방향 신호 위상 및 크기 측정으로서) 추가의 프로세싱을 위해 반사된 송신 신호 sigtx'의 진폭(크기) 및/또는 위상을 측정 및 저장할 수 있다. 제어 회로부(14)는 S11 값들과 같은 복소 산란 파라미터 값들을 식별하기 위해 저장된 순방향 및 역방향 위상 및 크기 측정들을 프로세싱할 수 있다. S11 값들은 스칼라 크기 |S11| 및 대응하는 위상에 의해 특성화된다. 이러한 방식으로, VSWR 센서(32)는 외부 물체(46)가 임계 범위 RTH보다 작거나 같은 범위 R에 위치될 때를 결정하는 데 사용될 수 있는 VSWR 값들(예를 들어, S11 값들)을 측정할 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부(28)(도 1)는 또한, 외부 물체(46)가 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH를 초과하는 범위 R에 위치될 때, 범위 R을 식별하기 위해 송신 안테나(40TX)를 사용할 수 있다.
도 4는 장거리(원거리 필드) 공간 레인징 동작들을 수행하기 위해 장거리 공간 레인징 회로부(28)(도 1)를 사용하고 그리고 시간 멀티플렉싱 방식 하에서 USR 검출 동작들을 수행하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용하는 데 수반될 수 있는 예시적인 동작들의 흐름도이다. 시간 멀티플렉싱 방식은, 외부 물체(46)가 시간이 지남에 따라 임계 범위 RTH 내에서 또는 그 초과로 이동하더라도 외부 물체(46)가 검출될 수 있음을 보장하기 위해, 시간이 지남에 따라 장거리 또는 USR 검출을 수행하기 위해 송신 안테나(40TX)를 사용하는 것 사이에서 주기적으로 스위칭하는 것을 수반한다.
동작(100)에서, 무선 회로부(24)는 제1 시간 기간 동안 VSWR 센서(32)를 사용하여 USR 물체 검출을 수행할 수 있다. USR 물체 검출은 송신 경로(34)를 통해 송신된 송신 신호들 sigtx에 응답하여 S11 값들을 측정하는 것을 수반할 수 있다. 제어 회로부(14)는 S11 값들의 크기(예를 들어, |S11| 값들)를 송신 안테나(40TX)의 임계 범위 RTH 내의 외부 물체들의 존재와 연관된 하나 이상의 임계 값들과 비교할 수 있다. 물체가 임계 범위 RTH 내에서 검출되면(예를 들어, |S11| 값들이 임계 값 미만으로 떨어지면), 프로세싱은 경로(102)를 통해 동작(104)으로 진행할 수 있다.
동작(104)에서, 제어 회로부(14)는 임계 범위 RTH 내의 외부 물체(46)의 검출된(식별된) 존재에 기초하여 적절한 액션을 취할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부(14)는 후속 송신 신호들 sigtx의 송신 전력 레벨을 감소시킬 수 있고, 후속 송신 신호들 sigtx의 최대 허용가능한 송신 전력 레벨을 감소시킬 수 있고, 송신 신호들 sigtx의 송신을 위해 상이한 안테나를 사용하도록 스위칭할 수 있는 식이다. 이는 무선 회로부(24)가 임계 범위 RTH 내의 외부 물체(46)의 존재 시에 임의의 적용가능한 SAR/MPE 규제들을 계속 충족하는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다. 프로세싱은 임계 범위 RTH 내의 외부 물체(46)의 존재에 대해 계속 모니터링하기 위해 경로(106)를 통해 동작(100)으로 루프백할 수 있다.
임계 범위 RTH 내에서 어떠한 물체도 검출되지 않으면(예를 들어, |S11| 값들 중 하나 이상이 임계 값을 초과하면), 프로세싱은 경로(108)를 통해 동작(110)으로 진행될 수 있다. 동작(110)에서, 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH를 넘어서는 외부 물체(46)의 존재, 위치 및/또는 속도를 검출하기 위해 송신 안테나(40TX)를 사용하여 레인징 동작들을 수행할 수 있다. 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 제2 시간 기간 동안 이러한 동작들을 수행할 수 있다. 이는, 예를 들어, 송신 안테나(40TX)를 사용하는 무선 주파수 신호들(42)의 송신 및 수신 안테나(40RX)(도 1)를 사용하는 반사된 신호들(44)의 수신을 수반할 수 있다.
동작(112)에서, 제어 회로부(14)는 후속 프로세싱을 위해 외부 물체(46)의 위치(예를 들어, 범위 R) 및/또는 물체(46)의 속도를 저장할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10) 상에서 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션들은 소프트웨어 작업들을 수행하기 위해 식별된 위치/속도를 사용할 수 있다. 원하는 경우, 제어 회로부(14)는 후속 송신 신호들 sigtx의 송신 전력 레벨 또는 최대 허용가능한 송신 전력 레벨을 증가시킬 수 있다. 프로세싱은 후속적으로 경로(114)를 통해 동작(100)으로 루프백할 수 있고, 무선 회로부(24)는, 외부 물체가 임계 범위 RTH 내에서 또는 그를 넘어서 이동하는 경우에도, 시간이 지남에 따라 외부 물체(46)의 존재, 위치 및/또는 속도를 식별하기 위해, USR 검출과 장거리 공간 레인징 사이에서 계속 교번할 수 있다.
VSWR 센서(32)를 사용하여 수행되는 USR 동작들의 신뢰성 및 정확도를 최대화하기 위해, VSWR 센서(32)는 배경 제거 방식을 사용하여 USR 물체 검출을 수행할 수 있다. 도 5는 배경 제거 방식을 사용하여 장거리 공간 레인징 동작들 및 USR 물체 검출을 수행하기 위해 무선 회로부(24)를 사용하는 것에 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
배경 제거를 수행하기 위해, VSWR 센서(32)는 임계 범위 RTH 내의 외부 물체의 부재 시에 송신 안테나(40TX)에서 배경 VSWR을 특성화할 필요가 있다. 동작(120)에서, 무선 회로부(24)는 송신 안테나(40TX) 및/또는 수신 안테나(40RX)의 무선 주파수 성능과 연관된 무선 성능 메트릭 데이터를 수집할 수 있다. 무선 성능 메트릭 데이터는 신호 대 잡음비(SNR) 데이터, 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 데이터, 또는 예를 들어, 도 1의 무선 주파수 신호들(38)의 송신, 무선 주파수 신호들(42)의 송신, 무선 주파수 신호들(38)의 수신 및/또는 반사된 신호들(44)의 수신 동안 수집된 임의의 다른 원하는 성능 메트릭 데이터를 포함할 수 있다. 제어 회로부(14)는 수집된 무선 성능 메트릭 데이터를, 임계 범위 RTH 내의 외부 물체들의 부재 시에 만족스러운 무선 주파수 성능 및/또는 무선 디바이스(24)의 동작과 연관된 미리 결정된 범위의 무선 성능 메트릭 값들(예를 들어, 미리 결정된 범위의 만족스러운 RSSI 값들, SNR 값들 등)과 비교할 수 있다. 무선 성능 메트릭 값들의 미리 결정된 범위는 상한 임계 한계 또는 값 및/또는 하한 임계 한계 또는 값에 의해 특성화될 수 있다.
무선 성능 메트릭 데이터는 외부 물체(46)가 임계 범위 RTH 내에 있는지 여부에 대한 개략적 표시자로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 외부 물체(46)가 범위 RTH 내에 있는 경우, 외부 물체(46)는 하나 이상의 안테나들(40)을 부분적으로 차단 또는 커버할 수 있고(이로써 안테나가 무선 주파수 신호들을 적절하게 수신하는 것을 방지함), 디바이스(10) 내의 하나 이상의 안테나들(40)을 바람직하지 않게 로딩 또는 디튜닝할 수 있다. 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 미리 결정된 범위 밖에 있을 때, 이는 임계 범위 RTH 내의 외부 물체(46)의 잠재적인 존재를 표시할 수 있다. 그러나, 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 미리 결정된 범위 내에 속할 때, 이는 (예를 들어, 무선 회로부(24)가 임계 범위 RTH 내에서 외부 물체의 부재 시에 예상되는 바와 같이 통상적으로 수행하고 있기 때문에) 임계 범위 RTH 내에 존재하는 외부 물체가 있을 가능성이 매우 낮음을 표시할 수 있다. 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 미리 결정된 범위 내에 속할 때(그에 의해 임계 범위 RTH 내에 외부 물체가 없음을 표시함), VSWR 센서(32)는 배경 제거를 수행하기 위해 배경 VSWR 측정들을 수집할 수 있다. 이로써 프로세싱은 경로(122)를 통해 동작(124)으로 진행할 수 있다.
동작(124)에서, VSWR 센서(32)는 송신 안테나(40TX)(도 3)에 제공된 송신 신호들 sigtx를 사용하여 배경 VSWR 값(측정) VSWR_BG를 수집할 수 있다. 배경 VSWR 값 VSWR_BG는 예를 들어, 배경 S11 값을 포함할 수 있다. 온도 센서(45)(도 1)는 또한, 배경 VSWR 측정 VSWR_BG가 수집되었을 때, 디바이스(10)의, 그 주위의 및/또는 그 내의 온도에 대응하는 온도 측정 Tn을 수집할 수 있다. 일반적으로, VSWR 측정들은 온도에 민감할 수 있다. 예를 들어, 상이한 온도들에서 동일한 안테나 로딩 조건들 하에서 상이한 VSWR 측정들이 획득될 수 있다. 온도 측정 Tn을 수집함으로써, (예를 들어, 온도가 시간에 걸쳐 변하더라도 USR 검출을 수행하기 위해 정확한 VSWR 측정들이 또한 행해지는 것을 보장하기 위해) 제어 회로부(14)는 배경 VSWR 값 VSWR_BG가 특정 온도에 대응한다는 것을 식별할 수 있다.
동작(126)에서, 제어 회로부(124)는 추후의 프로세싱을 위해 배경 VSWR 값 VSWR_BG 및 대응하는 온도 Tn(VSWR_BG(Tn))을 VSWR 데이터 테이블에 저장할 수 있다(예를 들어, 제어 회로부가 배경 VSWR 값이 수집된 온도를 계속 인식하도록 제어 회로부(14)는 배경 VSWR_BG 값을 VSWR 데이터 테이블 내의 대응하는 온도 Tn과 연관시킬 수 있다). 제어 회로부(14)는 메모리(예를 들어, 도 1의 저장 회로부(16))에 그리고/또는 임의의 원하는 데이터 구조(들)를 사용하여 VSWR 데이터 테이블을 저장할 수 있다.
선택적인 동작(128)에서, 제어 회로부(14)는 저장된 VSWR 데이터 테이블을 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부(14)는 VSWR 데이터 테이블에서 이상치 배경 VSWR 값들 VSWR_BG(예를 들어, VSWR 데이터 테이블 내의 다른 VSWR_BG 값들과 과도한 양만큼 상이한 VSWR_BG 값들)를 제거할 수 있다. 이는, VSWR 데이터 테이블 내의 배경 VSWR 값들이 시간에 걸쳐 VSWR 센서(32)에 대한 배경 VSWR 측정의 정확한 표현으로 유지되는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다. 원하는 경우, 제어 회로부(14)는 (예를 들어, 후속 프로세싱 동안 개별 배경 VSWR 측정들 대신에 평균 배경 VSWR 값들이 사용되도록) VSWR 데이터 테이블에 저장된 배경 VSWR 값들 VSWR_BG 중 2개 이상을 평균화할 수 있다. 임의의 다른 원하는 데이터 필터링 동작들이 VSWR 데이터 테이블에 대해 수행될 수 있다.
원하는 경우, 제어 회로부(14)는 (예를 들어, 공장 교정 동안 또는 다른 시간들에 결정되는 바와 같은 제거가능한 디바이스 케이스의 부재 시에 디바이스(10)에 대한 예상된 배경 VSWR 값들과 VSWR 데이터 테이블 내의 수집된 배경 VSWR 값들을 비교함으로써) 제거가능한 디바이스 케이스가 디바이스(10) 상에 존재하는지 여부를 검출하기 위해 케이스 검출 알고리즘을 수행할 수 있다. 제어 회로부(14)는, 배경 VSWR 값이 수집되었을 때 제거가능한 디바이스 케이스가 디바이스(10) 상에 존재했는지 및/또는 어느 유형의 제거가능한 디바이스 케이스가 존재했는지를 식별하는 케이스 상태 식별자와 각각의 저장된 배경 VSWR 값 VSWR_BG가 연관되도록 VSWR 데이터 테이블을 업데이트할 수 있다. 케이스 상태 식별자를 저장된 배경 VSWR 값들과 연관시키는 것은, 디바이스가 송신 안테나(40TX)의 임피던스를 로딩할 수 있는 제거가능한 케이스를 갖는 경우에도 그리고 사용자가 시간이 지남에 따라 디바이스 케이스를 제거, 추가 또는 변경하는 경우에도, 제어 회로부(14)가 USR 검출을 수행하기 위한 정확한 VSWR 측정들이 이루어지는 것을 보장할 수 있게 할 수 있다.
프로세싱은 후속적으로 경로(130)를 통해 동작(120)으로 루프백할 수 있다. 무선 회로부(24)는 동작들(124-128)의 단지 하나의 반복을 수행할 수 있거나, 또는 디바이스(10)에 대한 애플리케이션 호출 또는 사용자 입력에 응답하여(예를 들어, 그의 배경 VSWR 측정들을 업데이트 또는 리프레시하도록 무선 회로부(24)에 명령함) 및/또는 임의의 원하는 트리거 조건에 응답하여, 미리 결정된 반복 횟수 동안 주기적으로(예를 들어, 고정된 스케줄에 따라) 배경 VSWR 값들 VSWR_BG를 계속 수집할 수 있다(예를 들어, VSWR 데이터 테이블에 추가하고/하거나 업데이트함). 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 송신 안테나(40TX)를 사용하여 장거리 공간 레인징 동작들을 동시에 수행할 수 있고/있거나 통신 회로부(26)는 원하는 경우 동작들(120-128) 동안 송신 안테나(40TX)를 사용하여 무선 통신들을 동시에 수행할 수 있다. 동작(120)에서 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 미리 결정된 범위 밖에 있는 경우, 이는 임계 범위 RTH 내의 잠재적인 외부 물체의 존재를 표시할 수 있고, 프로세싱은 경로(132)를 통해 동작(134)으로 진행할 수 있다.
동작(134)에서, VSWR 센서(32)는 송신 안테나(40TX)(도 3)에 제공된 송신 신호들 sigtx를 사용하여 실시간 VSWR 값(측정) VSWR_RT를 수집할 수 있다. 실시간 VSWR 측정 VSWR_RT는 예를 들어, 실시간 S11 값을 포함할 수 있다. 온도 센서(45)(도 1)는 또한, 배경 VSWR 측정 VSWR_RT가 수집되었을 때, 디바이스(10)의, 그 주위의 및/또는 그 내의 온도에 대응하는 실시간 온도 측정 Tn'을 수집할 수 있다.
동작(136)에서, 제어 회로부(14)는 수집된 배경 VSWR 값 VSWR_BG를 실시간 VSWR 값 VSWR_RT로부터 감산함으로써 USR 인덱스 값 USR_INDEX(본 명세서에서 때때로 배경-제거된 반사 계수 인덱스 값 USR_INDEX로 지칭됨)를 생성(계산, 컴퓨팅, 결정, 식별, 정의 등)할 수 있다. USR 인덱스 값 USR_INDEX는 또한 본 명세서에서 때때로 차이 값 USR_INDEX로 지칭될 수 있다. 원하는 경우, 수집된 배경 VSWR 값 VSWR_BG는 동작(124)의 반복 동안 온도 센서(45)가 온도 Tn'을 측정한 동안 수집된 배경 VSWR 값 VSWR_BG일 수 있다. 제어 회로부(14)는, 예를 들어, VSWR 데이터 테이블 내의 측정된 온도 Tn = Tn'과 연관된, 저장된 VSWR 데이터 테이블로부터의 배경 VSWR 값 VSWR_BG를 식별할 수 있다. 측정된 온도 Tn'과 연관된 배경 VSWR 값들 VSWR_BG가 데이터 테이블에 존재하지 않으면, 제어 회로부는 측정된 온도 Tn'에 가장 가까운 온도 Tn에서 측정된 배경 VSWR 값을 사용할 수 있고, 실시간 VSWR 값 VSWR_RT로부터의 감산을 위해 측정된 온도 Tn'에서의 배경 VSWR 값 VSWR_BG를 추정하기 위해 다수의 배경 VSWR 값들을 보간할 수 있는 식이다. 케이스 검출 알고리즘이 수행되는 실시예들에서, 제어 회로부(14)는 (예를 들어, VSWR 데이터 테이블 내의 케이스 상태 식별자들에 기초하여) 실시간 VSWR 값 VSWR_RT로부터 디바이스(10)의 현재 케이스 상태(및 온도 Tn')에 대응하는 배경 VSWR_BG 값을 감산할 수 있다.
동작(138)에서, 제어 회로부(14)는 USR 인덱스 값 USR_INDEX를 하나 이상의 미리 결정된 USR 인덱스 임계 값들 TH와 비교할 수 있다. USR 인덱스 임계 값 TH는 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH에서 외부 물체들의 존재와 연관된 VSWR 측정(예를 들어, |S11| 값)에 대응할 수 있다. 단일 USR 인덱스 임계 값 TH가 사용되면, 비교는 제어 회로부(14)가 임계 범위 RTH 내의 외부 물체(46)의 존재를 식별하게 허용할 수 있다. 다수의 인덱스 임계 값들 TH가 사용되는 경우, 비교(들)는 또한, 제어 회로부(14)가 임계 범위 RTH 내에서 외부 물체(46)에 대한 범위 R을 추정하게 허용할 수 있다. USR 인덱스 값 USR_INDEX가 USR 인덱스 임계 값 TH를 초과하면, 이는 임계 범위 RTH 내에서 외부 물체(46)의 존재를 표시할 수 있고, 프로세싱은 경로(140)를 통해 동작(142)으로 진행할 수 있다.
동작(142)에서, 제어 회로부(14)는 외부 물체(46)가 디바이스(10)(송신 안테나(40TX))의 임계 범위 RTH 내에 있음을 식별할 수 있다. 다수의 인덱스 임계 값들 TH가 사용되면, 제어 회로부(14)는 임계 범위 RTH 내에서 외부 물체(46)에 대한 범위 R을 추가로 추정할 수 있다(예를 들어, 여기서 각각의 인덱스 임계 값 TH는 임계 범위 RTH 내의 상이한 범위에 대응함).
동작(144)에서, 제어 회로부(14)는 임계 범위 RTH 내의 외부 물체(46)의 식별된(검출된) 존재에 기초하여 추가 액션을 취할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부(14)는 디바이스(10) 상에서 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션들(예를 들어, 외부 물체(46)가 임계 범위 RTH 내에 존재하는지 여부에 기초하여 동작들을 수행하는 소프트웨어 애플리케이션들)에 대한 입력으로서 외부 물체(46)의 식별된 존재를 사용할 수 있다. 제어 회로부(14)는 송신 안테나(40TX)를 사용하여 후속 무선 주파수 신호들(예를 들어, 도 1의 무선 주파수 신호들(38 또는 42))을 송신하는 데 사용되는 송신 전력 레벨 또는 최대 송신 전력 레벨을 감소시키도록 무선 회로부(24)를 제어할 수 있다. 원하는 경우, 제어 회로부(14)는 디바이스(10) 내의 상이한 안테나를 위해 송신 안테나(40TX)를 사용하지 않게 스위칭하도록 무선 회로부(24)를 제어할 수 있다. 송신 전력 레벨을 감소시키거나, 최대 송신 전력 레벨을 제한하거나, 또는 송신 안테나(40TX)를 사용하지 않게 스위칭하는 것은 송신 안테나(40TX)가 인근의 외부 물체(46)로 과도한 양의 무선 주파수 에너지를 송신하는 것을 방지할 수 있고, 그에 의해 디바이스(10)가 임의의 적용가능한 SAR/MPE 규제들을 계속해서 만족하게 할 수 있다. 프로세싱은 후속적으로 경로(130)를 통해 동작(120)으로 루프백할 수 있고, 무선 회로부(24)는 송신 안테나(40TX) 근처에서 외부 물체(46)의 존재를 계속 모니터링할 수 있다(예를 들어, 외부 물체(46)가 임계 범위 RTH를 넘어 이동할 때까지, 이 시점에서 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 외부 물체(46)의 검출을 재개할 수 있을 것임).
동작(138)에서의 비교 동안 USR 인덱스 값 USR_INDEX가 임계 값 TH보다 작거나 같을 때, 이는 임계 범위 RTH 내에서 외부 물체(46)의 부재를 표시할 수 있고, 프로세싱은 경로(146)를 통해 동작(148)으로 진행할 수 있다. 동작(148)에서, 제어 회로부(14)는 임계 범위 RTH 내에 어떠한 물체도 존재하지 않음을 식별할 수 있다. 이어서, 장거리 공간 레인징 회로부(28)는 임계 범위 RTH를 넘어서는 외부 물체(46)의 위치를 검출/추적하기 위해 송신 안테나(40TX)를 사용할 수 있다. 원하는 경우, 제어 회로부(14)는 송신 안테나(40TX)의 송신 전력 레벨 또는 최대 송신 전력 레벨을 증가시킬 수 있다. 임의의 다른 원하는 프로세싱 동작들은 임계 범위 RTH 내에서 외부 물체(46)의 부재에 응답하여 수행될 수 있다. 프로세싱은 후속적으로 경로(130)를 통해 동작(120)으로 루프백할 수 있다.
도 6은 외부 물체(46)와 송신 안테나(40TX) 사이의 범위 R의 함수로서 USR 인덱스 값 USR_INDEX(V 단위)의 플롯이다. USR 인덱스 값들 USR_INDEX는 배경-제거된 값들인데, 이는 USR 인덱스 값들 USR_INDEX가 VSWR 센서(32)를 사용하여 이루어진 실시간 VSWR 측정들로부터 배경 VSWR 측정들의 감산을 사용하여 생성되기 때문이다. 도 6의 곡선(150)에 의해 도시된 바와 같이, 비교적 먼 범위들 R에서, USR 인덱스 값 USR_INDEX는 범위 R에서의 변화들에 의해 교란되지 않는다. 그러나, USR 인덱스 값 USR_INDEX는 외부 물체(46)가 임계 범위 RTH에 접근함에 따라(예를 들어, 송신 안테나(40TX)의 1-2 cm 이내) 증가할 것이다. 인덱스 임계 값 TH는 외부 물체(46)가 송신 안테나(40TX)로부터 임계 범위 RTH에 위치될 때 USR 인덱스 값 USR_INDEX에 대응할 수 있다. 따라서, 제어 회로부(14)는 (예를 들어, 도 5의 동작(138) 동안) USR 인덱스 값 USR_INDEX가 인덱스 임계 값 TH를 초과할 때 외부 물체(46)가 송신 안테나(40TX)의 임계 범위 RTH 내에 있다고 결정할 수 있다. 도 6의 예는 단지 예시적이며, 일반적으로 곡선(150)은 다른 형상들을 가질 수 있다. (예를 들어, 임계 범위 RTH 내의 범위 R의 추정을 제공하기 위해) 다수의 인덱스 임계 값들 TH가 사용될 수 있다.
원하는 경우, 추가 교정 동작들은 USR 검출의 견고성을 증가시키기 위해 VSWR 측정들을 수집하는 동안 수행될 수 있다. 도 7은 이러한 추가 교정 동작들을 사용하여 VSWR 측정들을 수집할 때 제어 회로부(14)에 의해 수행될 수 있는 예시적인 동작들의 흐름도이다. 예를 들어, 도 7의 동작들(160-166)은 도 5의 동작(124) 동안 수행될 수 있고, 도 7의 동작들(168-172)은 도 5의 동작(134) 동안 수행될 수 있고, 동작(174)은 도 5의 동작(136) 동안 수행될 수 있다.
동작(160)에서, PA(96)(도 3)는 송신 신호 sigtx의 송신을 시작할 수 있다. 송신 신호 sigtx는 전용 테스트 신호(예를 들어, 단일 톤, 다수의 톤들, 또는 도 1의 통신 회로부(26) 및 장거리 공간 레인징 회로부(28)와 별개인 신호 생성기에 의해 생성된 다른 송신 신호들)일 수 있거나, 통신 회로부(26)에 의해 생성된 통신 송신 신호(예를 들어, 무선 주파수 신호들(38))일 수 있거나, 또는 장거리 공간 레인징 회로부(28)에 의해 생성된 송신 신호(예를 들어, 무선 주파수 신호들(42))일 수 있다.
동작(162)에서, 제어 회로부(14)는 역방향 배경 동위상 직교위상(IQ) 신호 SBG_RW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)(예를 들어, 위상 및 진폭 검출기(70) 또는 다른 신호 측정 회로부)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 도 3의 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, FW 스위치(74)는 개방되고, RW 스위치(76)는 폐쇄되고, 스위치(80)는 개방되고, 스위치(78)는 폐쇄된다.
동작(164)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 배경 IQ 신호 SBG_FW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, FW 스위치(74)는 폐쇄되고, RW 스위치(76)는 개방되고, 스위치(80)는 폐쇄되고, 스위치(78)는 개방된다.
동작(166)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN을 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용함으로써 추가 교정 단계를 수행할 수 있다. 이 측정 동안, FW 스위치(74) 및 RW 스위치(76) 둘 모두가 개방된다.
동작(168)에서, 제어 회로부(14)는 역방향 실시간 동위상 직교위상(IQ) 신호 SRT_RW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, FW 스위치(74)는 개방되고, RW 스위치(76)는 폐쇄되고, 스위치(80)는 개방되고, 스위치(78)는 폐쇄된다.
동작(170)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 실시간 동위상 직교위상(IQ) 신호 SRT_FW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, FW 스위치(74)는 폐쇄되고, RW 스위치(76)는 개방되고, 스위치(80)는 폐쇄되고, 스위치(78)는 개방된다.
동작(172)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용함으로써 추가 교정 단계를 수행할 수 있다. 이 측정 동안, FW 스위치(74) 및 RW 스위치(76) 둘 모두가 개방된다.
동작(174)에서, 제어 회로부(14)는 방정식 USR_INDEX = [(SRT_RW - SRT_OPEN)/(SRT_FW - SRT_OPEN)] - [(SBG_RW - SBG_OPEN)/(SBG_FW - SBG_OPEN)]에 따라 USR 인덱스 값 USR_INDEX를 생성할 수 있다(예를 들어, 도 5의 동작(136)에서 감산을 수행할 때). IQ 신호들 SRT_FW, SBG_FW, SRT_RW, SBG_FW, SRT_OPEN, 및 SBG_OPEN은 복소 값들일 수 있는 반면, USR 인덱스 값 USR_INDEX는 실수 값 스칼라이다. 이러한 방식으로 USR_INDEX를 계산하는 것은 디바이스(10)에 대한 비교적 견고한 USR 물체 검출을 제공할 수 있다. 도 7의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 무선 회로부(24)는 도 3의 매칭된 로드(88)를 사용하여 USR 인덱스 값 USR_INDEX를 추가로 교정할 수 있다.
도 8은 매칭된 부하(88)를 사용하여 교정되는 VSWR 측정들을 수집할 때 제어 회로부(14)에 의해 수행될 수 있는 예시적인 동작들의 흐름도이다. 예를 들어, 도 8의 동작들(180-188)은 도 5의 동작(124) 동안 수행될 수 있고, 도 8의 동작들(190-196)은 도 5의 동작(134) 동안 수행될 수 있고, 동작(198)은 도 5의 동작(136) 동안 수행될 수 있다.
동작(182)에서, 제어 회로부(14)는 역방향 배경 IQ 신호 SBG_RW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 도 3의 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, 매칭된 부하 스위치(90)는 개방되고, FW 스위치(74)는 개방되고, RW 스위치(76)는 폐쇄되고, 스위치(80)는 개방되고, 스위치(78)는 폐쇄된다.
동작(184)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 배경 IQ 신호 SBG_FW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, 매칭된 부하 스위치(90)는 개방되고, FW 스위치(74)는 폐쇄되고, RW 스위치(76)는 개방되고, 스위치(80)는 폐쇄되고, 스위치(78)는 개방된다.
동작(186)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN을 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, FW 스위치(74) 및 RW 스위치(76) 둘 모두가 개방된다.
동작(188)에서, 제어 회로부(14)는 역방향 배경 매칭된 부하 IQ 신호 SBG_MATCH를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용함으로써 추가 교정 단계를 수행할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 개방되고, 매칭된 부하 스위치(90)는 폐쇄되고, FW 스위치(74)는 개방되고, RW 스위치(76)는 폐쇄되고, 스위치(80)는 개방되고, 스위치(78)는 폐쇄된다.
동작(190)에서, 제어 회로부(14)는 역방향 실시간 IQ 신호 SRT_RW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, 매칭된 부하 스위치(90)는 개방되고, FW 스위치(74)는 개방되고, RW 스위치(76)는 폐쇄되고, 스위치(80)는 개방되고, 스위치(78)는 폐쇄된다.
동작(192)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 실시간 IQ 신호 SRT_FW를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 폐쇄되고, 매칭된 부하 스위치(90)는 개방되고, FW 스위치(74)는 폐쇄되고, RW 스위치(76)는 개방되고, 스위치(80)는 폐쇄되고, 스위치(78)는 개방된다.
동작(194)에서, 제어 회로부(14)는 순방향 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용할 수 있다. 이 측정 동안, FW 스위치(74) 및 RW 스위치(76) 둘 모두가 개방된다.
동작(196)에서, 제어 회로부(14)는 역방향 실시간 매칭된 부하 IQ 신호 SBG_MATCH를 측정하기 위해 VSWR 센서(32)를 사용함으로써 추가 교정 단계를 수행할 수 있다. 이 측정 동안, 안테나 스위치(94)는 개방되고, 매칭된 부하 스위치(90)는 폐쇄되고, FW 스위치(74)는 개방되고, RW 스위치(76)는 폐쇄되고, 스위치(80)는 개방되고, 스위치(78)는 폐쇄된다.
동작(198)에서, 제어 회로부(14)는 방정식 USR_INDEX = [(SRT_RW - SRT_MATCH)/(SRT_FW - SRT_OPEN)] - [(SBG_RW - SBG_MATCH)/(SBG_FW - SBG_OPEN)]에 따라 USR 인덱스 값 USR_INDEX를 생성할 수 있다. 이러한 방식으로 USR_INDEX를 계산하는 것은 디바이스(10)에 대한 비교적 견고한 USR 물체 검출을 제공할 수 있다. 도 7 및 도 8의 예들은 단지 예시적인 것이다. 교정 동작들이 USR 검출의 맥락에서 도 7 및 도 8에서 설명되지만, 이러한 교정 동작들은 임의의 원하는 VSWR 측정들을 수행하는 데 사용하기 위해 임의의 지향성 결합기-기반 VSWR 센서를 교정하는 데 사용될 수 있다.
도 3의 스위치들(78, 80, 74, 76, 90, 및 94)은 임의의 원하는 스위칭 아키텍처를 사용하여 구현될 수 있다. 본 명세서에서 "개방"으로 지칭될 때, 각각의 스위치(78, 80, 74, 76, 90 및 94)는 스위치를 통해 매우 높은 임피던스 또는 매우 낮은 트랜스컨덕턴스 gm(예를 들어, 임계 임피던스 값을 초과하는 임피던스 또는 임계 트랜스컨덕턴스 값 미만인 트랜스컨덕턴스)를 형성할 수 있다. 본 명세서에서 "폐쇄"로 지칭될 때, 각각의 스위치(78, 80, 74, 76, 90 및 94)는 스위치를 통해 매우 낮은 임피던스 또는 매우 높은 트랜스컨덕턴스 gm(예를 들어, 임계 임피던스 값을 초과하는 임피던스 또는 임계 트랜스컨덕턴스 값 미만인 트랜스컨덕턴스)를 형성할 수 있다. 예로서, 스위치들(78, 80, 74, 76, 90 및 94)과 같은 스위치들은 각각 소스, 드레인 및 게이트 단자들을 갖는 트랜지스터들을 사용하여 형성될 수 있다. 각각의 스위치는, 그의 소스 단자와 드레인 단자 사이에 전기 연결을 제공하기 위해 게이트 단자에 제공되는 게이트 전압을 어서트함으로써 폐쇄되거나 또는 "턴 온"될 수 있다. 유사하게, 각각의 스위치는 게이트 전압을 디어서트하여 그의 소스 단자와 드레인 단자 사이에 전기적 격리를 제공함으로써 개방 또는 "턴 오프"될 수 있다.
도 1 내지 도 8과 관련하여 앞서 설명한 방법들 및 동작들은 디바이스(10)의 컴포넌트들이 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 하드웨어(예를 들어, 전용 회로부 또는 하드웨어)를 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 디바이스(10)의 컴포넌트들 중 하나 이상(예를 들어, 도 1의 저장 회로부(16))에 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들(예를 들어, 유형적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 코드는 때로는 소프트웨어, 데이터, 프로그램 명령어 또는 코드로 지칭될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들은 드라이브, 비휘발성 메모리(예를 들어, 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM)), 이동식 플래시 드라이브 또는 다른 이동식 미디어, 다른 유형의 랜덤 액세스 메모리 등을 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 소프트웨어는 디바이스(10)의 컴포넌트들 중 하나 이상에 있는 프로세싱 회로부에서 실행할 수 있다(예를 들어, 도 1의 프로세싱 회로부(18) 등). 상기 처리 회로부에는 마이크로프로세서, 중앙 처리 유닛들(CPU), 처리 회로부가 있는 애플리케이션별 통합 회로 또는 다른 처리 회로부를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 3의 컴포넌트들은 하드웨어(예를 들어, 회로 컴포넌트들, 디지털 로직 게이트들 등)를 사용하여 그리고/또는 적용가능한 경우 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송신 안테나, 수신 안테나, 송신 안테나에 통신가능하게 결합된 전압 정상파 비(VSWR) 센서, 및 하나 이상의 프로세서들을 포함하고, 하나 이상의 프로세서들은, 송신 안테나로부터의 임계 거리보다 더 멀리 위치된 외부 물체들에 대해 공간 레인징 동작들을 수행하기 위해 송신 안테나 및 수신 안테나를 사용하고, 송신 안테나로부터 임계 거리 내에 위치된 외부 물체를 검출하기 위해 VSWR 센서를 사용하도록 구성되는 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 송신 경로를 통해 송신 안테나에 통신가능하게 결합되고 수신 경로를 통해 수신 안테나에 통신가능하게 결합된 레이더 회로부를 포함하고, VSWR 센서는 레이더 회로부와 송신 안테나 사이의 송신 경로 상에 배치된다.
다른 실시예에 따르면, 레이더 회로부는, 송신 안테나를 사용하여 레이더 신호들을 송신하고, 수신 안테나를 사용하여 레이더 신호들의 반사된 버전을 수신하도록 구성되고, 하나 이상의 프로세서들은 송신 안테나를 사용하여 송신된 레이더 신호들 및 수신 안테나를 사용하여 수신된 레이더 신호들의 반사된 버전을 프로세싱함으로써 공간 레인징 동작들을 수행하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 송신 경로를 통해 송신 안테나에 통신가능하게 결합된 무선 통신 송수신기를 포함하고, 무선 통신 송수신기는 송신 안테나를 사용하여 무선 통신 데이터를 송신하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서들은, 무선 통신 송수신기에 의해 송신된 무선 통신 데이터를 포함하는 무선 주파수 송신 신호들을 사용하여 VSWR 값들을 측정함으로써 송신 안테나로부터 임계 거리 내에서 외부 물체를 검출하기 위해 VSWR 센서를 사용하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 무선 통신 송수신기와 별개이고 레이더 회로부와 별개인 신호 생성기를 포함하고, 신호 생성기는 무선 주파수 테스트 신호들을 생성하도록 구성되고, 하나 이상의 프로세서들은 신호 생성기에 의해 송신된 무선 주파수 테스트 신호들을 사용하여 VSWR 값들을 측정함으로써 송신 안테나로부터 임계 거리 내에서 외부 물체를 검출하기 위해 VSWR 센서를 사용하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서들은, 레이더 회로부에 의해 송신된 레이더 신호들을 사용하여 VSWR 값들을 측정함으로써 송신 안테나로부터 임계 거리 내에서 외부 물체를 검출하기 위해 VSWR 센서를 사용하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서들은, VSWR 센서를 사용하여 배경 VSWR 값을 측정하는 것, VSWR 센서를 사용하여 실시간 VSWR 값을 측정하는 것, 및 실시간 VSWR 값과 배경 VSWR 값 사이의 차이 값이 임계 값을 초과할 때 외부 물체가 송신 안테나로부터 임계 거리 내에 존재하는 것을 식별하는 것에 의해 외부 물체를 검출하기 위해 VSWR 센서를 사용하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서들은, 외부 물체가 송신 안테나로부터 임계 거리 내에 존재한다는 것을 식별하는 것에 응답하여 송신 안테나의 송신 전력 레벨을 감소시키도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로세서들은, 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하고, 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 미리 결정된 범위 내에 있을 때, VSWR 센서를 사용하여 상기 배경 VSWR 값을 측정하고, 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 미리 결정된 범위 밖에 있을 때, VSWR 센서를 사용하여 실시간 VSWR 값을 측정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 무선 성능 메트릭 데이터는 수신 안테나에 의해 수신된 무선 주파수 신호들에 응답하여 수집된 신호 대 잡음비(SNR) 데이터 또는 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 데이터를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, VSWR 센서가 실시간 VSWR 값을 측정할 때 온도 값을 측정하도록 구성된 온도 센서를 포함하고, 하나 이상의 프로세서들은 저장된 배경 VSWR 값을 배경 VSWR 값으로서 식별하도록 구성되고, 저장된 배경 VSWR 값은 온도 센서에 의해 측정된 온도 값에 대응한다.
일 실시예에 따르면, 무선 주파수 신호들을 송신하도록 구성된 안테나, 안테나에 통신가능하게 결합된 무선 주파수 송신 라인, 무선 주파수 송신 라인을 따라 배치된 전압 정상파 비(VSWR) 센서, 및 하나 이상의 프로세서들을 포함하는 전자 디바이스가 제공되고, 하나 이상의 프로세서들은, 전자 디바이스에 의한 무선 주파수 신호들의 수신과 연관된 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하고, 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 임계 값을 초과할 때, VSWR 센서를 사용하여 제1 VSWR 값을 측정하고, 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 임계 값 미만일 때, VSWR 센서를 사용하여 제2 VSWR 값을 측정하고, 제2 VSWR 값과 제1 VSWR 값 사이의 차이 값이 임계 값을 초과할 때, 안테나에 의해 송신된 무선 주파수 신호들의 최대 송신 전력 레벨을 감소시키도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, VSWR 센서는 무선 주파수 송신 라인 상에 배치된 지향성 결합기, 지향성 결합기에 결합된 순방향 스위치, 지향성 결합기에 결합된 역방향 스위치, 및 순방향 스위치, 역방향 스위치 및 하나 이상의 프로세서들 사이에 결합된 위상 및 진폭 검출기를 포함하고, 제1 VSWR 값은 역방향 배경 동위상 직교위상(IQ) 신호 SBG_RW를 포함하고, 제1 VSWR 값은 순방향 배경 IQ 신호 SBG_FW를 포함하고, 제1 VSWR 값은 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN을 포함하고, 제2 VSWR 값은 역방향 실시간 IQ 신호 SRT_RW를 포함하고, 제2 VSWR 값은 순방향 실시간 IQ 신호 SRT_FW를 포함하고, 제2 VSWR 값은 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 포함하고; 차이 값은 (SRT_RW - SRT_OPEN)/(SRT_FW - SRT_OPEN) - (SBG_RW - SBG_OPEN)/(SBG_FW - SBG_OPEN)과 동일하다.
다른 실시예에 따르면, VSWR 센서는 순방향 스위치 및 역방향 스위치 둘 모두가 개방되어 있는 동안 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN 및 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 수집하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는, 무선 주파수 송신 라인을 안테나에 결합시키는 안테나 스위치, 접지에 결합된 매칭된 부하, 및 무선 주파수 송신 라인을 매칭된 부하에 결합시키는 매칭된 부하 스위치를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, VSWR 센서는 무선 주파수 송신 라인 상에 배치된 지향성 결합기, 지향성 결합기에 결합된 순방향 스위치, 지향성 결합기에 결합된 역방향 스위치, 및 순방향 스위치, 역방향 스위치 및 하나 이상의 프로세서들 사이에 결합된 위상 및 진폭 검출기를 포함하고, 제1 VSWR 값은 역방향 배경 동위상 직교위상(IQ) 신호 SBG_RW를 포함하고, 제1 VSWR 값은 순방향 배경 IQ 신호 SBG_FW를 포함하고, 제1 VSWR 값은 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN을 포함하고, 제1 VSWR 값은 매칭된 부하 역방향 배경 IQ 신호 SBG_MATCH를 포함하고, 제2 VSWR 값은 역방향 실시간 IQ 신호 SRT_RW를 포함하고, 제2 VSWR 값은 순방향 실시간 IQ 신호 SRT_FW를 포함하고, 제2 VSWR 값은 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 포함하고, 제2 VSWR 값은 매칭된 부하 역방향 실시간 IQ 신호 SBG_MATCH를 포함하고, 차이 값은 (SRT_RW - SRT_MATCH)/(SRT_FW - SRT_OPEN) - (SBG_RW - SBG_MATCH)/(SBG_FW - SBG_OPEN)과 동일하다.
다른 실시예에 따르면, VSWR 센서는, 순방향 스위치가 개방되고, 역방향 스위치가 폐쇄되고, 안테나 스위치가 개방되고, 매칭된 부하 스위치가 폐쇄되는 동안 매칭된 부하 역방향 배경 IQ 신호 SBG_MATCH 및 매칭된 부하 역방향 실시간 IQ 신호 SBG_MATCH를 수집하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 외부 물체 검출을 수행하기 위해 무선 회로부를 동작시키는 방법으로서, 송신 안테나를 이용하여, 레이더 신호를 송신하는 단계, 수신 안테나를 이용하여, 송신 안테나에 의해 송신된 상기 레이더 신호의 반사된 버전을 수신하는 단계, 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 송신 안테나에 의해 송신된 레이더 신호 및 수신 안테나에 의해 수신된 레이더 신호의 반사된 버전에 기초하여, 송신 안테나로부터, 송신 안테나로부터 임계 거리보다 멀리 있는 외부 물체까지의 범위를 식별하는 단계, 전압 정상파 비(VSWR) 센서를 이용하여, 송신 안테나에 대한 배경 VSWR 측정 및 실시간 VSWR 측정을 생성하는 단계, 및 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 실시간 VSWR 측정과 배경 VSWR 측정 사이의 차이가 임계 값을 초과할 때 외부 물체가 안테나로부터 임계 거리보다 가까이 있는 것을 식별하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 방법은 하나 이상의 프로세서들이 수신 안테나에 의한 무선 주파수 신호들의 수신과 연관된 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하는 단계, 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 미리 결정된 범위 내에 있을 때 송신 안테나에 대한 배경 VSWR 측정을 생성하기 위해 VSWR 센서를 제어하는 단계, 및 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 미리 결정된 범위 밖에 있을 때 송신 안테나에 대한 실시간 VSWR 측정을 생성하기 위해 VSWR 센서를 제어하는 단계를 포함한다.
전술한 것은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스로서,
    하나 이상의 안테나들;
    상기 하나 이상의 안테나들에 통신가능하게 결합된 센서; 및
    하나 이상의 프로세서들을 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서들은,
    상기 하나 이상의 안테나들로부터 임계 거리보다 멀리 떨어진 외부 물체를 검출하기 위해 상기 하나 이상의 안테나들에 의해 송신된 신호 및 상기 하나 이상의 안테나들에 의해 수신된 반사 신호를 사용하고, 상기 하나 이상의 안테나들로부터 상기 임계 거리 내에 위치될 때 상기 외부 물체를 검출하기 위해 상기 센서를 사용하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 송신 경로를 통해 상기 하나 이상의 안테나들에 통신가능하게 결합되고 수신 경로를 통해 상기 하나 이상의 안테나들에 통신가능하게 결합되는 레이더 회로부를 더 포함하고, 상기 센서는 상기 레이더 회로부와 상기 하나 이상의 안테나들 사이에서 상기 송신 경로 상에 배치되는, 전자 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 레이더 회로부는,
    상기 하나 이상의 안테나들을 사용하여 레이더 신호들을 송신하고;
    상기 하나 이상의 안테나들을 사용하여 상기 레이더 신호들의 반사된 버전을 수신하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 하나 이상의 안테나들을 사용하여 수신된 상기 외부 물체 송신 레이더 신호들 및 상기 레이더 신호들의 반사된 버전을 검출하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 송신 경로를 통해 상기 하나 이상의 안테나들에 통신가능하게 결합된 무선 통신 송수신기를 더 포함하고, 상기 무선 통신 송수신기는 상기 하나 이상의 안테나들을 사용하여 무선 통신 데이터를 송신하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은, 상기 무선 통신 송수신기에 의해 송신된 상기 무선 통신 데이터를 포함하는 무선 주파수 송신 신호들을 측정함으로써, 상기 하나 이상의 안테나들로부터 상기 임계 거리 내의 상기 외부 물체를 검출하기 위해 상기 센서를 사용하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 무선 통신 송수신기와 별개이고 상기 레이더 회로부와 별개인 신호 생성기를 더 포함하고, 상기 신호 생성기는 무선 주파수 테스트 신호들을 생성하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 프로세서들은 상기 신호 생성기에 의해 송신된 상기 무선 주파수 테스트 신호들을 측정함으로써 상기 하나 이상의 안테나들로부터 상기 임계 거리 내의 상기 외부 물체를 검출하기 위해 상기 센서를 사용하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  7. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은, 상기 레이더 회로부에 의해 송신된 상기 레이더 신호들을 측정함으로써, 상기 하나 이상의 안테나들로부터 상기 임계 거리 내의 상기 외부 물체를 검출하기 위해 상기 센서를 사용하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  8. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은,
    상기 센서를 사용하여 배경 전압 정재파비(VSWR) 값을 측정하고;
    상기 센서를 사용하여 실시간 VSWR 값을 측정하고;
    상기 실시간 VSWR 값과 상기 배경 VSWR 값 사이의 차이 값이 임계 값을 초과할 때 상기 외부 물체가 상기 하나 이상의 안테나들로부터 상기 임계 거리 내에 존재함을 식별함으로써, 상기 외부 물체를 검출하기 위해 상기 센서를 사용하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은, 상기 외부 물체가 상기 송신 안테나로부터 상기 임계 거리 내에 존재함을 식별하는 것에 응답하여 상기 하나 이상의 안테나들의 송신 전력 레벨을 감소시키도록 구성되는, 전자 디바이스.
  10. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서들은, 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하고;
    상기 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 미리 결정된 범위 내에 있을 때 상기 센서를 사용하여 상기 배경 VSWR 값을 측정하고;
    상기 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 상기 미리 결정된 범위 밖에 있을 때 상기 센서를 사용하여 상기 실시간 VSWR 값을 측정하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 무선 성능 메트릭 데이터는 상기 하나 이상의 안테나들에 의해 수신된 무선 주파수 신호들에 응답하여 수집된 신호 대 잡음비(SNR) 데이터 또는 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 데이터를 포함하는, 전자 디바이스.
  12. 제8항에 있어서, 상기 센서가 상기 실시간 VSWR 값을 측정할 때 온도 값을 측정하도록 구성된 온도 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서들은 저장된 배경 VSWR 값을 상기 배경 VSWR 값으로서 식별하도록 구성되고, 상기 저장된 배경 VSWR 값은 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도 값에 대응하는, 전자 디바이스.
  13. 전자 디바이스로서,
    무선 주파수 신호들을 송신하도록 구성된 안테나;
    상기 안테나에 통신가능하게 결합된 무선 주파수 송신 라인;
    상기 무선 주파수 송신 라인을 따라 배치된 센서; 및
    하나 이상의 프로세서들을 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서들은,
    상기 전자 디바이스에 의한 무선 주파수 신호들의 수신과 연관된 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하고,
    상기 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 범위 내에 있을 때 상기 센서를 사용하여 제1 센서 값을 측정하고,
    상기 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 상기 무선 성능 메트릭 값들의 범위 밖에 있을 때 상기 센서를 사용하여 제2 센서 값을 측정하고,
    상기 제1 센서 값과 상기 제2 센서 값 사이의 차이가 임계 값을 초과할 때 상이한 안테나를 사용하도록 스위칭하거나 또는 상기 안테나의 송신 전력 레벨을 감소시키도록 구성되는, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 센서는 상기 무선 주파수 송신 라인 상에 배치된 지향성 결합기, 상기 지향성 결합기에 결합된 순방향 스위치, 상기 지향성 결합기에 결합된 역방향 스위치, 및 상기 순방향 스위치, 상기 역방향 스위치 및 상기 하나 이상의 프로세서들 사이에 결합된 위상 및 진폭 검출기를 포함하고;
    상기 제1 센서 값은 역방향 배경 동위상 직교위상(IQ) 신호 SBG_RW를 포함하고;
    상기 제1 센서 값은 순방향 배경 IQ 신호 SBG_FW를 포함하고;
    상기 제1 센서 값은 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN을 포함하고;
    상기 제2 센서 값은 역방향 실시간 IQ 신호 SRT_RW를 포함하고;
    상기 제2 센서 값은 순방향 실시간 IQ 신호 SRT_FW를 포함하고;
    상기 제2 센서 값은 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 포함하고;
    상기 차이 값은 (SRT_RW - SRT_OPEN)/(SRT_FW - SRT_OPEN) - (SBG_RW - SBG_OPEN)/(SBG_FW - SBG_OPEN)과 동일한, 전자 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 센서는 상기 순방향 스위치 및 상기 역방향 스위치 둘 모두가 개방되어 있는 동안 상기 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN 및 상기 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 수집하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 송신 라인을 상기 안테나에 결합하는 안테나 스위치;
    접지에 결합된 매칭된 부하; 및
    상기 매칭된 부하에 상기 무선 주파수 송신 라인을 결합하는 매칭된 부하 스위치를 더 포함하는, 전자 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 센서는 상기 무선 주파수 송신 라인 상에 배치된 지향성 결합기, 상기 지향성 결합기에 결합된 순방향 스위치, 상기 지향성 결합기에 결합된 역방향 스위치, 및 상기 순방향 스위치, 상기 역방향 스위치 및 상기 하나 이상의 프로세서들 사이에 결합된 위상 및 진폭 검출기를 포함하고;
    상기 제1 센서 값은 역방향 배경 동위상 직교위상(IQ) 신호 SBG_RW를 포함하고;
    상기 제1 센서 값은 순방향 배경 IQ 신호 SBG_FW를 포함하고;
    상기 제1 센서 값은 개방 스위치 배경 IQ 신호 SBG_OPEN을 포함하고;
    상기 제1 센서 값은 매칭된 부하 역방향 배경 IQ 신호 SBG_MATCH를 포함하고;
    상기 제2 센서 값은 역방향 실시간 IQ 신호 SRT_RW를 포함하고;
    상기 제2 센서 값은 순방향 실시간 IQ 신호 SRT_FW를 포함하고;
    상기 제2 센서 값은 개방 스위치 실시간 IQ 신호 SRT_OPEN을 포함하고;
    상기 제2 센서 값은 매칭된 부하 역방향 실시간 IQ 신호 SBG_MATCH를 포함하고;
    상기 차이 값은 (SRT_RW - SRT_MATCH)/(SRT_FW - SRT_OPEN) - (SBG_RW - SBG_MATCH)/(SBG_FW - SBG_OPEN)과 동일한, 전자 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 센서는, 상기 순방향 스위치가 개방되고, 상기 역방향 스위치가 폐쇄되고, 상기 안테나 스위치가 개방되고, 상기 매칭된 부하 스위치가 폐쇄되는 동안 상기 매칭된 부하 역방향 배경 IQ 신호 SBG_MATCH 및 상기 매칭된 부하 역방향 실시간 IQ 신호 SBG_MATCH를 수집하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  19. 외부 물체 검출을 수행하도록 무선 회로부를 동작시키는 방법으로서,
    하나 이상의 안테나들을 이용하여, 신호를 송신하는 단계;
    상기 하나 이상의 안테나들을 이용하여, 상기 신호의 반사된 버전을 수신하는 단계;
    하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 상기 하나 이상의 안테나들에 의해 송신된 신호 및 상기 하나 이상의 안테나들에 의해 수신된 신호의 반사된 버전에 기초하여, 상기 하나 이상의 안테나들로부터, 상기 하나 이상의 안테나들로부터 임계 거리보다 멀리 있는 외부 물체까지의 범위를 식별하는 단계;
    센서를 이용하여, 상기 하나 이상의 안테나들에 대한 제1 센서 측정 및 제2 센서 측정을 생성하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 상기 제2 센서 측정과 상기 제1 센서 측정 사이의 차이가 임계 값을 초과할 때, 상기 외부 물체가 상기 하나 이상의 안테나들로부터 상기 임계 거리보다 더 근접함을 식별하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 상기 하나 이상의 안테나들에 의한 상기 무선 주파수 신호들의 수신과 연관된 무선 성능 메트릭 데이터를 수집하는 단계;
    상기 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 상기 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 미리 결정된 범위 내에 있을 때 상기 제1 센서 측정을 생성하도록 상기 센서를 제어하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 프로세서들을 이용하여, 상기 수집된 무선 성능 메트릭 데이터가 무선 성능 메트릭 값들의 상기 미리 결정된 범위 밖에 있을 때 상기 제2 센서 측정을 생성하도록 상기 센서를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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