KR20230074167A - 무선 통신 네트워크에서 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 수신기 및 그 수신기의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 무선 통신 시스템에서 수신기의 구조를 개시한다.
본 개시에 적용 가능한 일 실시 예에 따르면, 수신기는 복수의 안테나들 각각을 통해 수신한 RF(radio frequency) 신호들의 위상을 정렬하는 정합부; 상기 위상 정렬된 RF 신호들을 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는 처리부; 및 상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 디지털 비트 스트림으로 변환하는 복수의 변환부들을 포함하고, 상기 복수의 변환부들 각각은, 상기 복수의 안테나들 각각에 매핑되는 복수의 서브-변환부들의 출력 신호들을 결합하여 상기 디지털 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 서브-변환부들은, 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로부터 분기된 제1 신호를 양자화하는, 제1 서브-변환부; 및 상기 복수의 서브-변환부들 중, 연결된 서브-변환부로부터 획득한 출력 신호와 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로부터 분기된 제2 신호 간의 차이를 양자화하는 제2 서브-변환부를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 네트워크에서 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 수신기 및 그 수신기의 동작 방법

이하의 설명은 무선 통신 네트워크에 대한 것으로, 무선 통신 네트워크에서 ADC(analog to digital converter, ADC)를 포함하는 수신기 및 그 수신기의 동작 방법에 대한 것이다.

무선 접속 시스템이 음성이나 데이터 등과 같은 다양한 종류의 통신 서비스를 제공하기 위해 광범위하게 전개되고 있다. 일반적으로 무선 접속 시스템은 가용한 시스템 자원(대역폭, 전송 파워 등)을 공유하여 다중 사용자와의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속(multiple access) 시스템이다. 다중 접속 시스템의 예들로는 CDMA(code division multiple access) 시스템, FDMA(frequency division multiple access) 시스템, TDMA(time division multiple access) 시스템, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 시스템, SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 시스템 등이 있다.

특히, 많은 통신 기기들이 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존 RAT(radio access technology)에 비해 향상된 모바일 브로드밴드(enhanced mobile broadband, eMBB) 통신 기술이 제안되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 mMTC(massive machine type communications) 뿐만 아니라 신뢰성(reliability) 및 지연(latency) 민감한 서비스/UE(user equipment)를 고려한 통신 시스템이 제안되고 있다. 이를 위한 다양한 기술 구성들이 제안되고 있다.

본 개시는 ADC(analog to digital converter, ADC)를 포함하는 수신기에 있어, 높은 속도로 데이터를 수신하면서 낮은 전력을 소모하는 수신기의 구조를 제공할 수 있다.

본 개시에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 개시의 실시 예들로부터 본 개시의 기술 구성이 적용되는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 개시는 무선 통신 시스템에서 ΣΔ(sigma-delta) ADC(analog to digital converter)를 포함하는 수신기를 제공할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 무선 통신 네트워크에서 수신기는, 복수의 안테나들 각각을 통해 수신한 RF(radio frequency) 신호들의 위상을 정렬하는 정합부; 상기 위상 정렬된 RF 신호들을 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는 처리부; 및 상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 디지털 비트 스트림으로 변환하는 복수의 변환부들을 포함하고, 상기 복수의 변환부들 각각은, 상기 복수의 안테나들 각각에 매핑되는 복수의 서브-변환부들의 출력 신호들을 결합하여 상기 디지털 비트 스트림으로 변환하고, 상기 복수의 서브-변환부들은, 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로부터 분기된 제1 신호를 양자화하는, 제1 서브-변환부; 및 상기 복수의 서브-변환부들 중, 연결된 서브-변환부로부터 획득한 출력 신호와 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로부터 분기된 제2 신호 간의 차이를 양자화하는 제2 서브-변환부를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 제1 서브-변환부는, 상기 제1 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 상기 제2 서브-변환부에게 전달할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 제2 서브-변환부는, 상기 연결된 서브-변환부로부터 획득한 출력 신호와 상기 제2 신호를 차동 연산하고, 상기 차동 연산 결과 획득한 신호를 잡음 성형(noise shaping)하고, 상기 잡음 성형 결과 획득한 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 정합부는, 위상 정렬된 RF 신호들을 결합하고, 결합된 RF 신호들을 상기 처리부에게 전달할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 복수의 변환부들은, 동일한 시간 길이를 갖는 시분할 채널 단위로 분기된 아날로그 베이스밴드 신호를 디지털 비트 스트림으로 변환하고, 상기 디지털 비트 스트림의 시분할 채널 단위의 부정합을 보정하고, 상기 복수의 서브-변환부들은, 동일한 시분할 채널의 동일한 시간 길이를 갖는 시분할 부채널 단위로 분기된 아날로그 베이스밴드 신호를 양자화할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 디지털 비트 스트림들을 디지털 프로세싱함으로써, 디지털 베이스밴드 신호를 생성하는 디지털 프로세서를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 정합부는, 상기 복수의 안테나들 각각의 RF 신호를 기초로, 상기 수신기의 오버샘플링 비율(oversampling rate, OSR)에 상응하는 개수의 위상 정렬된 RF 신호들을 출력하고, 상기 위상 정렬된 RF 신호들을 상기 복수의 안테나들 각각에 연결되는 상기 처리부의 서로 다른 RF 체인에 입력할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 무선 통신 네트워크의 수신기의 동작 방법은, 복수의 안테나들 각각을 통해 수신한 RF(radio frequency) 신호들의 위상을 정렬하는 단계; 상기 위상 정렬된 RF 신호들을 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는 단계; 상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 채널 단위로 스위칭하여 서로 다른 변환부들에 입력하는 단계; 및 상기 시분할 채널 단위의 상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 부채널 단위로 순차적으로 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 위상 정렬된 RF 신호들을 결합하는 단계를 포함하고, 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는 단계에서는, 결합된 RF 신호들을 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 채널 단위로 스위칭하여 서로 다른 변환부들에 입력하는 단계에서는, 상기 서로 다른 변환부들에 서로 동일한 간격을 갖는 서로 다른 시분할 채널들의 아날로그 베이스밴드 신호를 입력할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 시분할 부채널 단위로 순차적으로 샘플링하는 단계에서는, 동일한 시분할 채널의 서로 다른 시분할 부채널의 아날로그 베이스밴드 신호를 동일한 간격으로 샘플링할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 RF 신호들의 위상을 정렬하는 단계에서는, 상기 복수의 안테나들 각각의 RF 신호를 기초로, 상기 수신기의 오버샘플링 비율(oversampling rate, OSR)에 상응하는 개수의 위상 정렬된 RF 신호들을 출력할 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 무선 통신 네트워크에서 수신기의 동작 방법은, 송신기로부터 상기 수신기의 수신 역량(capability) 보고를 요청하는 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신기의 수신 역량 정보를 포함하는 수신 역량 보고 메시지를 상기 송신기에게 전송하는 단계; 상기 송신기로부터, 상기 수신 역량 정보를 기초로 상기 송신기에 의해 결정된 MCS(modulation and coding scheme) 정보를 수신하는 단계; 및 상기 MCS에 기반하여 변조된 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 수신 역량 정보는, 상기 수신기의 ADC(analog to digital converter)의 해상도 및 상기 수신기의 전력 상황 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 상기 수신기의 역량 보고 메시지는, 상기 수신기의 전력 상황 정보를 더 포함하고, 상기 송신기의 MCS는, 상기 수신 역량 정보 및 상기 수신기의 전력 상황 정보를 기초로 결정될 수 있다.

본 개시의 일 예로서, 수신기의 동작 방법은, 상기 MCS를 기초로 상기 변조된 신호의 CQI(channel quality information)를 측정하는 단계; 및 상기 CQI 및 상기 수신기의 전력 상황 정보를 포함하는 상태 정보 보고 메시지를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 본 개시의 양태들은 본 개시의 바람직한 실시 예들 중 일부에 불과하며, 본 개시의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시 예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 개시의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

본 개시에 기초한 실시 예들에 의해 하기와 같은 효과가 있을 수 있다.

본 개시에 따르면, 수신기의 1-비트 양자화기 기반의 ΣΔ(sigma-delta) ADC(analog to digital converter)를 이용함으로써, 다중 안테나를 통해 수신한 신호를 효율적으로 변조할 수 있고, 데이터 전송율을 증가시킬 수 있다.

본 개시의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 개시의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 개시의 기술 구성이 적용되는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시에서 서술하는 구성을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 개시의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 개시에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 개시에 대한 실시 예들을 제공할 수 있다. 다만, 본 개시의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미할 수 있다.
도 1은 본 개시에 적용되는 통신 시스템 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량의 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시에 적용되는 이동체의 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 개시에 적용되는 XR 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 개시에 적용되는 로봇의 예시를 도시한 도면이다.
도 9는 본 개시에 적용되는 AI(artificial intelligence) 기기의 예시를 도시한 도면이다.
도 10은 본 개시에 적용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.
도 11은 본 개시에 적용되는 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 제어평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane) 구조를 도시한 도면이다.
도 12는 본 개시에 적용되는 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한 도면이다.
도 13은 본 개시에 적용 가능한 무선 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
도 14는 본 개시에 적용 가능한 슬롯 구조를 도시한 도면이다.
도 15는 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 16은 본 개시에 적용 가능한 전자기 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 17은 본 개시에 적용 가능한 THz 통신 방법을 도시한 도면이다.
도 18은 본 개시에 적용 가능한 THz 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 19는 본 개시에 적용 가능한 THz 신호 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 20은 본 개시에 적용 가능한 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.
도 21은 본 개시에 적용 가능한 송신기 구조를 도시한 도면이다.
도 22는 본 개시에 적용 가능한 변조기 구조를 도시한 도면이다.
도 23은 본 개시에 적용 가능한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 24는 본 개시에 적용 가능한 ΣΔ(sigma-delta) ADC(analog to digital converter)를 포함하는 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 25는 본 개시에 적용 가능한 복수의 안테나와 공간 ΣΔ ADC 간의 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 26은 본 개시에 적용 가능한 복수의 안테나 및 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 패널의 구조를 도시한 도면이다.
도 27은 본 개시에 적용 가능한 다중 안테나 어레이를 통한 입사 신호에 대한 복수의 ADC 기반 오버샘플링 방법을 도시한 도면이다.
도 28은 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ ADC의 신호 흐름을 도시한 도면이다.
도 29는 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ ADC의 신호 흐름을 도시한 도면이다.
도 30은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구조를 도시한 도면이다.
도 31은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 동작을 도시한 도면이다.
도 32는 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제1 실시예를 도시한 도면이다.
도 33은 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ ADC의 동작을 도시한 도면이다.
도 34는 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ ADC에 매핑되는 안테나 어레이에 따른 샘플링 시간들을 도시한 도면이다.
도 35는 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ ADC의 프로세싱 시간 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 36은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제2 실시예를 도시한 도면이다.
도 37은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제3 실시예를 도시한 도면이다.
도 38은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제4 실시예를 도시한 도면이다.
도 39는 본 개시에 적용 가능한 송신기 및 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기 간의 통신 동작을 도시한 도면이다.

이하의 실시 예들은 본 개시의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 개시의 실시 예를 구성할 수도 있다. 본 개시의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.

도면에 대한 설명에서, 본 개시의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 개시를 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 명세서에서 본 개시의 실시 예들은 기지국과 이동국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 여기서, 기지국은 이동국과 직접적으로 통신을 수행하는 네트워크의 종단 노드(terminal node)로서의 의미가 있다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행되는 것으로 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 기지국의 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수도 있다.

즉, 기지국을 포함하는 다수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 이동국과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있다. 이때, '기지국'은 고정국(fixed station), Node B, eNB(eNode B), gNB(gNode B), ng-eNB, 발전된 기지국(advanced base station, ABS) 또는 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들에서 단말(terminal)은 사용자 기기(user equipment, UE), 이동국(mobile station, MS), 가입자국(subscriber station, SS), 이동 가입자 단말(mobile subscriber station, MSS), 이동 단말(mobile terminal) 또는 발전된 이동 단말(advanced mobile station, AMS) 등의 용어로 대체될 수 있다.

또한, 송신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 제공하는 고정 및/또는 이동 노드를 말하고, 수신단은 데이터 서비스 또는 음성 서비스를 수신하는 고정 및/또는 이동 노드를 의미한다. 따라서, 상향링크의 경우, 이동국이 송신단이 되고, 기지국이 수신단이 될 수 있다. 마찬가지로, 하향링크의 경우, 이동국이 수신단이 되고, 기지국이 송신단이 될 수 있다.

본 개시의 실시 예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802.xx 시스템, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 시스템, 3GPP LTE(Long Term Evolution) 시스템, 3GPP 5G(5^th generation) NR(New Radio) 시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있으며, 특히, 본 개시의 실시 예들은 3GPP TS(technical specification) 38.211, 3GPP TS 38.212, 3GPP TS 38.213, 3GPP TS 38.321 및 3GPP TS 38.331 문서들에 의해 뒷받침 될 수 있다.

또한, 본 개시의 실시 예들은 다른 무선 접속 시스템에도 적용될 수 있으며, 상술한 시스템으로 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 3GPP 5G NR 시스템 이후에 적용되는 시스템에 대해서도 적용 가능할 수 있으며, 특정 시스템에 한정되지 않는다.

즉, 본 개시의 실시 예들 중 설명하지 않은 자명한 단계들 또는 부분들은 상기 문서들을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하, 본 개시에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시의 기술 구성이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

또한, 본 개시의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 개시의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 개시의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 적용될 수 있다.

이하 설명을 명확하게 하기 위해, 3GPP 통신 시스템(예, LTE, NR 등)을 기반으로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. LTE는 3GPP TS 36.xxx Release 8 이후의 기술을 의미할 수 있다. 세부적으로, 3GPP TS 36.xxx Release 10 이후의 LTE 기술은 LTE-A로 지칭되고, 3GPP TS 36.xxx Release 13 이후의 LTE 기술은 LTE-A pro로 지칭될 수 있다. 3GPP NR은 TS 38.xxx Release 15 이후의 기술을 의미할 수 있다. 3GPP 6G는 TS Release 17 및/또는 Release 18 이후의 기술을 의미할 수 있다. "xxx"는 표준 문서 세부 번호를 의미한다. LTE/NR/6G는 3GPP 시스템으로 통칭될 수 있다.

본 개시에 사용된 배경기술, 용어, 약어 등에 관해서는 본 발명 이전에 공개된 표준 문서에 기재된 사항을 참조할 수 있다. 일 예로, 36.xxx 및 38.xxx 표준 문서를 참조할 수 있다.

본 개시에 적용 가능한 통신 시스템

이로 제한되는 것은 아니지만, 본 문서에 개시된 본 개시의 다양한 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 기기들 간에 무선 통신/연결(예, 5G)을 필요로 하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 보다 구체적으로 예시한다. 이하의 도면/설명에서 동일한 도면 부호는 다르게 기술하지 않는 한, 동일하거나 대응되는 하드웨어 블록, 소프트웨어 블록 또는 기능 블록을 예시할 수 있다.

도 1은 본 개시에 적용되는 통신 시스템 예시를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 개시에 적용되는 통신 시스템(100)은 무선 기기, 기지국 및 네트워크를 포함한다. 여기서, 무선 기기는 무선 접속 기술(예, 5G NR, LTE)을 이용하여 통신을 수행하는 기기를 의미하며, 통신/무선/5G 기기로 지칭될 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기는 로봇(100a), 차량(100b-1, 100b-2), XR(extended reality) 기기(100c), 휴대 기기(hand-held device)(100d), 가전(home appliance)(100e), IoT(Internet of Thing) 기기(100f), AI(artificial intelligence) 기기/서버(100g)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량은 무선 통신 기능이 구비된 차량, 자율 주행 차량, 차량간 통신을 수행할 수 있는 차량 등을 포함할 수 있다. 여기서, 차량(100b-1, 100b-2)은 UAV(unmanned aerial vehicle)(예, 드론)를 포함할 수 있다. XR 기기(100c)는 AR(augmented reality)/VR(virtual reality)/MR(mixed reality) 기기를 포함하며, HMD(head-mounted device), 차량에 구비된 HUD(head-up display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등의 형태로 구현될 수 있다. 휴대 기기(100d)는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 컴퓨터(예, 노트북 등) 등을 포함할 수 있다. 가전(100e)은 TV, 냉장고, 세탁기 등을 포함할 수 있다. IoT 기기(100f)는 센서, 스마트 미터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기지국(120), 네트워크(130)는 무선 기기로도 구현될 수 있으며, 특정 무선 기기(120a)는 다른 무선 기기에게 기지국/네트워크 노드로 동작할 수도 있다.

무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)을 통해 네트워크(130)와 연결될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)에는 AI 기술이 적용될 수 있으며, 무선 기기(100a~100f)는 네트워크(130)를 통해 AI 서버(100g)와 연결될 수 있다. 네트워크(130)는 3G 네트워크, 4G(예, LTE) 네트워크 또는 5G(예, NR) 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다. 무선 기기(100a~100f)는 기지국(120)/네트워크(130)를 통해 서로 통신할 수도 있지만, 기지국(120)/네트워크(130)를 통하지 않고 직접 통신(예, 사이드링크 통신(sidelink communication))할 수도 있다. 예를 들어, 차량들(100b-1, 100b-2)은 직접 통신(예, V2V(vehicle to vehicle)/V2X(vehicle to everything) communication)을 할 수 있다. 또한, IoT 기기(100f)(예, 센서)는 다른 IoT 기기(예, 센서) 또는 다른 무선 기기(100a~100f)와 직접 통신을 할 수 있다.

무선 기기(100a~100f)/기지국(120), 기지국(120)/기지국(120) 간에는 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)이 이뤄질 수 있다. 여기서, 무선 통신/연결은 상향/하향링크 통신(150a)과 사이드링크 통신(150b)(또는, D2D 통신), 기지국간 통신(150c)(예, relay, IAB(integrated access backhaul))과 같은 다양한 무선 접속 기술(예, 5G NR)을 통해 이뤄질 수 있다. 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)을 통해 무선 기기와 기지국/무선 기기, 기지국과 기지국은 서로 무선 신호를 송신/수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신/연결(150a, 150b, 150c)은 다양한 물리 채널을 통해 신호를 송신/수신할 수 있다. 이를 위해, 본 개시의 다양한 제안들에 기반하여, 무선 신호의 송신/수신을 위한 다양한 구성정보 설정 과정, 다양한 신호 처리 과정(예, 채널 인코딩/디코딩, 변조/복조, 자원 매핑/디매핑 등), 자원 할당 과정 등 중 적어도 일부가 수행될 수 있다.

본 개시에 적용 가능한 무선 기기

도 2는 본 개시에 적용될 수 있는 무선 기기의 예시를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 제1 무선 기기(200a)와 제2 무선 기기(200b)는 다양한 무선 접속 기술(예, LTE, NR)을 통해 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서, {제1 무선 기기(200a), 제2 무선 기기(200b)}은 도 1의 {무선 기기(100x), 기지국(120)} 및/또는 {무선 기기(100x), 무선 기기(100x)}에 대응할 수 있다.

제1 무선 기기(200a)는 하나 이상의 프로세서(202a) 및 하나 이상의 메모리(204a)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206a) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a)을 더 포함할 수 있다. 프로세서(202a)는 메모리(204a) 및/또는 송수신기(206a)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202a)는 메모리(204a) 내의 정보를 처리하여 제1 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206a)을 통해 제1 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202a)는 송수신기(206a)를 통해 제2 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제2 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204a)에 저장할 수 있다. 메모리(204a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 프로세서(202a)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204a)는 프로세서(202a)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202a)와 메모리(204a)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206a)는 프로세서(202a)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208a)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206a)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. 송수신기(206a)는 RF(radio frequency) 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.

여기서, 본 명세서의 무선 기기(200a, 200b)에서 구현되는 무선 통신 기술은 LTE, NR 및 6G뿐만 아니라 저전력 통신을 위한 Narrowband Internet of Things를 포함할 수 있다. 이때, 예를 들어 NB-IoT 기술은 LPWAN(Low Power Wide Area Network) 기술의 일례일 수 있고, LTE Cat NB1 및/또는 LTE Cat NB2 등의 규격으로 구현될 수 있으며, 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다. 추가적으로 또는 대체적으로, 본 명세서의 무선 기기(200a, 200b)에서 구현되는 무선 통신 기술은 LTE-M 기술을 기반으로 통신을 수행할 수 있다. 이때, 일 예로, LTE-M 기술은 LPWAN 기술의 일례일 수 있고, eMTC(enhanced Machine Type Communication) 등의 다양한 명칭으로 불릴 수 있다. 예를 들어, LTE-M 기술은 1) LTE CAT 0, 2) LTE Cat M1, 3) LTE Cat M2, 4) LTE non-BL(non-Bandwidth Limited), 5) LTE-MTC, 6) LTE Machine Type Communication, 및/또는 7) LTE M 등의 다양한 규격 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있으며 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다. 추가적으로 또는 대체적으로, 본 명세서의 무선 기기(200a, 200b)에서 구현되는 무선 통신 기술은 저전력 통신을 고려한 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth) 및 저전력 광역 통신망(Low Power Wide Area Network, LPWAN) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 상술한 명칭에 한정되는 것은 아니다. 일 예로 ZigBee 기술은 IEEE 802.15.4 등의 다양한 규격을 기반으로 소형/저-파워 디지털 통신에 관련된 PAN(personal area networks)을 생성할 수 있으며, 다양한 명칭으로 불릴 수 있다.

제2 무선 기기(200b)는 하나 이상의 프로세서(202b), 하나 이상의 메모리(204b)를 포함하며, 추가적으로 하나 이상의 송수신기(206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208b)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(202b)는 메모리(204b) 및/또는 송수신기(206b)를 제어하며, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 구현하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(202b)는 메모리(204b) 내의 정보를 처리하여 제3 정보/신호를 생성한 뒤, 송수신기(206b)를 통해 제3 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(202b)는 송수신기(206b)를 통해 제4 정보/신호를 포함하는 무선 신호를 수신한 뒤, 제4 정보/신호의 신호 처리로부터 얻은 정보를 메모리(204b)에 저장할 수 있다. 메모리(204b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 프로세서(202b)의 동작과 관련한 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(204b)는 프로세서(202b)에 의해 제어되는 프로세스들 중 일부 또는 전부를 수행하거나, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들을 수행하기 위한 명령들을 포함하는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다. 여기서, 프로세서(202b)와 메모리(204b)는 무선 통신 기술(예, LTE, NR)을 구현하도록 설계된 통신 모뎀/회로/칩의 일부일 수 있다. 송수신기(206b)는 프로세서(202b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 안테나(208b)를 통해 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 송수신기(206b)는 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다 송수신기(206b)는 RF 유닛과 혼용될 수 있다. 본 개시에서 무선 기기는 통신 모뎀/회로/칩을 의미할 수도 있다.

이하, 무선 기기(200a, 200b)의 하드웨어 요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 하나 이상의 프로토콜 계층이 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 계층(예, PHY(physical), MAC(media access control), RLC(radio link control), PDCP(packet data convergence protocol), RRC(radio resource control), SDAP(service data adaptation protocol)와 같은 기능적 계층)을 구현할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 하나 이상의 PDU(Protocol Data Unit) 및/또는 하나 이상의 SDU(service data unit)를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 생성할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 본 문서에 개시된 기능, 절차, 제안 및/또는 방법에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 포함하는 신호(예, 베이스밴드 신호)를 생성하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)에게 제공할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)로부터 신호(예, 베이스밴드 신호)를 수신할 수 있고, 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들에 따라 PDU, SDU, 메시지, 제어정보, 데이터 또는 정보를 획득할 수 있다.

하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터로 지칭될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit), 하나 이상의 DSP(digital signal processor), 하나 이상의 DSPD(digital signal processing device), 하나 이상의 PLD(programmable logic device) 또는 하나 이상의 FPGA(field programmable gate arrays)가 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있고, 펌웨어 또는 소프트웨어는 모듈, 절차, 기능 등을 포함하도록 구현될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 수행하도록 설정된 펌웨어 또는 소프트웨어는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 포함되거나, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)에 저장되어 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)에 의해 구동될 수 있다. 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도들은 코드, 명령어 및/또는 명령어의 집합 형태로 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다.

하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 다양한 형태의 데이터, 신호, 메시지, 정보, 프로그램, 코드, 지시 및/또는 명령을 저장할 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 ROM(read only memory), RAM(random access memory), EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 메모리, 하드 드라이브, 레지스터, 캐쉬 메모리, 컴퓨터 판독 저장 매체 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)의 내부 및/또는 외부에 위치할 수 있다. 또한, 하나 이상의 메모리(204a, 204b)는 유선 또는 무선 연결과 같은 다양한 기술을 통해 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있다.

하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치에게 본 문서의 방법들 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 전송할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 다른 장치로부터 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)와 연결될 수 있고, 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치에게 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 전송하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)는 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)가 하나 이상의 다른 장치로부터 사용자 데이터, 제어 정보 또는 무선 신호를 수신하도록 제어할 수 있다. 또한, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)와 연결될 수 있고, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)를 통해 본 문서에 개시된 설명, 기능, 절차, 제안, 방법 및/또는 동작 순서도 등에서 언급되는 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 송수신하도록 설정될 수 있다. 본 문서에서, 하나 이상의 안테나는 복수의 물리 안테나이거나, 복수의 논리 안테나(예, 안테나 포트)일 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 수신된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리하기 위해, 수신된 무선 신호/채널 등을 RF 밴드 신호에서 베이스밴드 신호로 변환(Convert)할 수 있다. 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 하나 이상의 프로세서(202a, 202b)를 이용하여 처리된 사용자 데이터, 제어 정보, 무선 신호/채널 등을 베이스밴드 신호에서 RF 밴드 신호로 변환할 수 있다. 이를 위하여, 하나 이상의 송수신기(206a, 206b)는 (아날로그) 오실레이터 및/또는 필터를 포함할 수 있다.

본 개시에 적용 가능한 무선 기기 구조

도 3은 본 개시에 적용되는 무선 기기의 다른 예시를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 무선 기기(300)는 도 2의 무선 기기(200a, 200b)에 대응하며, 다양한 요소(element), 성분(component), 유닛/부(unit), 및/또는 모듈(module)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(300)는 통신부(310), 제어부(320), 메모리부(330) 및 추가 요소(340)를 포함할 수 있다. 통신부는 통신 회로(312) 및 송수신기(들)(314)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(312)는 도 2의 하나 이상의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 하나 이상의 메모리(204a, 204b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 송수신기(들)(314)는 도 2의 하나 이상의 송수신기(206a, 206b) 및/또는 하나 이상의 안테나(208a, 208b)을 포함할 수 있다. 제어부(320)는 통신부(310), 메모리부(330) 및 추가 요소(340)와 전기적으로 연결되며 무선 기기의 제반 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(320)는 메모리부(330)에 저장된 프로그램/코드/명령/정보에 기반하여 무선 기기의 전기적/기계적 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(320)는 메모리부(330)에 저장된 정보를 통신부(310)을 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로 무선/유선 인터페이스를 통해 전송하거나, 통신부(310)를 통해 외부(예, 다른 통신 기기)로부터 무선/유선 인터페이스를 통해 수신된 정보를 메모리부(330)에 저장할 수 있다.

추가 요소(340)는 무선 기기의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 추가 요소(340)는 파워 유닛/배터리, 입출력부(input/output unit), 구동부 및 컴퓨팅부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 무선 기기(300)는 로봇(도 1, 100a), 차량(도 1, 100b-1, 100b-2), XR 기기(도 1, 100c), 휴대 기기(도 1, 100d), 가전(도 1, 100e), IoT 기기(도 1, 100f), 디지털 방송용 단말, 홀로그램 장치, 공공 안전 장치, MTC 장치, 의료 장치, 핀테크 장치(또는 금융 장치), 보안 장치, 기후/환경 장치, AI 서버/기기(도 1, 140), 기지국(도 1, 120), 네트워크 노드 등의 형태로 구현될 수 있다. 무선 기기는 사용-예/서비스에 따라 이동 가능하거나 고정된 장소에서 사용될 수 있다.

도 3에서 무선 기기(300) 내의 다양한 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 전체가 유선 인터페이스를 통해 상호 연결되거나, 적어도 일부가 통신부(310)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 기기(300) 내에서 제어부(320)와 통신부(310)는 유선으로 연결되며, 제어부(320)와 제1 유닛(예, 130, 140)은 통신부(310)를 통해 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 무선 기기(300) 내의 각 요소, 성분, 유닛/부, 및/또는 모듈은 하나 이상의 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 하나 이상의 프로세서 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(320)는 통신 제어 프로세서, 어플리케이션 프로세서(application processor), ECU(electronic control unit), 그래픽 처리 프로세서, 메모리 제어 프로세서 등의 집합으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 메모리부(330)는 RAM, DRAM(dynamic RAM), ROM, 플래시 메모리(flash memory), 휘발성 메모리(volatile memory), 비-휘발성 메모리(non-volatile memory) 및/또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.

본 개시가 적용 가능한 휴대 기기

도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기의 예시를 도시한 도면이다.

도 4는 본 개시에 적용되는 휴대 기기를 예시한다. 휴대 기기는 스마트폰, 스마트패드, 웨어러블 기기(예, 스마트워치, 스마트글래스), 휴대용 컴퓨터(예, 노트북 등)을 포함할 수 있다. 휴대 기기는 MS(mobile station), UT(user terminal), MSS(mobile subscriber station), SS(subscriber station), AMS(advanced mobile station) 또는 WT(wireless terminal)로 지칭될 수 있다.

도 4를 참조하면, 휴대 기기(400)는 안테나부(408), 통신부(410), 제어부(420), 메모리부(430), 전원공급부(440a), 인터페이스부(440b) 및 입출력부(440c)를 포함할 수 있다. 안테나부(408)는 통신부(410)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 410~430/440a~440c는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응한다.

통신부(410)는 다른 무선 기기, 기지국들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(420)는 휴대 기기(400)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(420)는 AP(application processor)를 포함할 수 있다. 메모리부(430)는 휴대 기기(400)의 구동에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(430)는 입/출력되는 데이터/정보 등을 저장할 수 있다. 전원공급부(440a)는 휴대 기기(400)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 인터페이스부(440b)는 휴대 기기(400)와 다른 외부 기기의 연결을 지원할 수 있다. 인터페이스부(440b)는 외부 기기와의 연결을 위한 다양한 포트(예, 오디오 입/출력 포트, 비디오 입/출력 포트)를 포함할 수 있다. 입출력부(440c)는 영상 정보/신호, 오디오 정보/신호, 데이터, 및/또는 사용자로부터 출력되는 정보를 입력 받거나 출력할 수 있다. 입출력부(440c)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부(440d), 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.

일 예로, 데이터 통신의 경우, 입출력부(440c)는 사용자로부터 출력된 정보/신호(예, 터치, 문자, 음성, 이미지, 비디오)를 획득하며, 획득된 정보/신호는 메모리부(430)에 저장될 수 있다. 통신부(410)는 메모리에 저장된 정보/신호를 무선 신호로 변환하고, 변환된 무선 신호를 다른 무선 기기에게 직접 전송하거나 기지국에게 전송할 수 있다. 또한, 통신부(410)는 다른 무선 기기 또는 기지국으로부터 무선 신호를 수신한 뒤, 수신된 무선 신호를 원래의 정보/신호로 복원할 수 있다. 복원된 정보/신호는 메모리부(430)에 저장된 뒤, 입출력부(440c)를 통해 다양한 형태(예, 문자, 음성, 이미지, 비디오, 햅틱)로 출력될 수 있다.

본 개시가 적용 가능한 무선 기기 종류

도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량의 예시를 도시한 도면이다.

도 5는 본 개시에 적용되는 차량 또는 자율 주행 차량을 예시한다. 차량 또는 자율 주행 차량은 이동형 로봇, 차량, 기차, 유/무인 비행체(aerial vehicle, AV), 선박 등으로 구현될 수 있으며, 차량의 형태로 한정되는 것은 아니다.

도 5를 참조하면, 차량 또는 자율 주행 차량(500)은 안테나부(508), 통신부(510), 제어부(520), 구동부(540a), 전원공급부(540b), 센서부(540c) 및 자율 주행부(540d)를 포함할 수 있다. 안테나부(550)는 통신부(510)의 일부로 구성될 수 있다. 블록 510/530/540a~540d는 각각 도 4의 블록 410/430/440에 대응한다.

통신부(510)는 다른 차량, 기지국(예, 기지국, 노변 기지국(road side unit) 등), 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(520)는 차량 또는 자율 주행 차량(500)의 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 제어부(520)는 ECU(electronic control unit)를 포함할 수 있다. 구동부(540a)는 차량 또는 자율 주행 차량(500)을 지상에서 주행하게 할 수 있다. 구동부(540a)는 엔진, 모터, 파워 트레인, 바퀴, 브레이크, 조향 장치 등을 포함할 수 있다. 전원공급부(540b)는 차량 또는 자율 주행 차량(500)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다. 센서부(540c)는 차량 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(540c)는 IMU(inertial measurement unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 스티어링 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 페달 포지션 센서 등을 포함할 수 있다. 자율 주행부(540d)는 주행중인 차선을 유지하는 기술, 어댑티브 크루즈 컨트롤과 같이 속도를 자동으로 조절하는 기술, 정해진 경로를 따라 자동으로 주행하는 기술, 목적지가 설정되면 자동으로 경로를 설정하여 주행하는 기술 등을 구현할 수 있다.

일 예로, 통신부(510)는 외부 서버로부터 지도 데이터, 교통 정보 데이터 등을 수신할 수 있다. 자율 주행부(540d)는 획득된 데이터를 기반으로 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 생성할 수 있다. 제어부(520)는 드라이빙 플랜에 따라 차량 또는 자율 주행 차량(500)이 자율 주행 경로를 따라 이동하도록 구동부(540a)를 제어할 수 있다(예, 속도/방향 조절). 자율 주행 도중에 통신부(510)는 외부 서버로부터 최신 교통 정보 데이터를 비/주기적으로 획득하며, 주변 차량으로부터 주변 교통 정보 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 자율 주행 도중에 센서부(540c)는 차량 상태, 주변 환경 정보를 획득할 수 있다. 자율 주행부(540d)는 새로 획득된 데이터/정보에 기반하여 자율 주행 경로와 드라이빙 플랜을 갱신할 수 있다. 통신부(510)는 차량 위치, 자율 주행 경로, 드라이빙 플랜 등에 관한 정보를 외부 서버로 전달할 수 있다. 외부 서버는 차량 또는 자율 주행 차량들로부터 수집된 정보에 기반하여, AI 기술 등을 이용하여 교통 정보 데이터를 미리 예측할 수 있고, 예측된 교통 정보 데이터를 차량 또는 자율 주행 차량들에게 제공할 수 있다.

도 6은 본 개시에 적용되는 이동체의 예시를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 개시에 적용되는 이동체는 운송수단, 기차, 비행체 및 선박 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시에 적용되는 이동체는 다른 형태로 구현될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다.

이때, 도 6을 참조하면, 이동체(600)은 통신부(610), 제어부(620), 메모리부(630), 입출력부(640a) 및 위치 측정부(640b)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 610~630/640a~640b는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응한다.

통신부(610)는 다른 이동체, 또는 기지국 등의 외부 기기들과 신호(예, 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(620)는 이동체(600)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(630)는 이동체(600)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(640a)는 메모리부(630) 내의 정보에 기반하여 AR/VR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(640a)는 HUD를 포함할 수 있다. 위치 측정부(640b)는 이동체(600)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 정보는 이동체(600)의 절대 위치 정보, 주행선 내에서의 위치 정보, 가속도 정보, 주변 차량과의 위치 정보 등을 포함할 수 있다. 위치 측정부(640b)는 GPS 및 다양한 센서들을 포함할 수 있다.

일 예로, 이동체(600)의 통신부(610)는 외부 서버로부터 지도 정보, 교통 정보 등을 수신하여 메모리부(630)에 저장할 수 있다. 위치 측정부(640b)는 GPS 및 다양한 센서를 통하여 이동체 위치 정보를 획득하여 메모리부(630)에 저장할 수 있다. 제어부(620)는 지도 정보, 교통 정보 및 이동체 위치 정보 등에 기반하여 가상 오브젝트를 생성하고, 입출력부(640a)는 생성된 가상 오브젝트를 이동체 내 유리창에 표시할 수 있다(651, 652). 또한, 제어부(620)는 이동체 위치 정보에 기반하여 이동체(600)가 주행선 내에서 정상적으로 운행되고 있는지 판단할 수 있다. 이동체(600)가 주행선을 비정상적으로 벗어나는 경우, 제어부(620)는 입출력부(640a)를 통해 이동체 내 유리창에 경고를 표시할 수 있다. 또한, 제어부(620)는 통신부(610)를 통해 주변 이동체들에게 주행 이상에 관한 경고 메세지를 방송할 수 있다. 상황에 따라, 제어부(620)는 통신부(610)를 통해 관계 기관에게 이동체의 위치 정보와, 주행/이동체 이상에 관한 정보를 전송할 수 있다.

도 7은 본 개시에 적용되는 XR 기기의 예시를 도시한 도면이다. XR 기기는 HMD, 차량에 구비된 HUD(head-up display), 텔레비전, 스마트폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지(signage), 차량, 로봇 등으로 구현될 수 있다.

도 7을 참조하면, XR 기기(700a)는 통신부(710), 제어부(720), 메모리부(730), 입출력부(740a), 센서부(740b) 및 전원 공급부(740c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 710~730/740a~740c은 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응할 수 있다.

통신부(710)는 다른 무선 기기, 휴대 기기, 또는 미디어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 미디어 데이터, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 미디어 데이터는 영상, 이미지, 소리 등을 포함할 수 있다. 제어부(720)는 XR 기기(700a)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(720)는 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성 및 처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하도록 구성될 수 있다. 메모리부(730)는 XR 기기(700a)의 구동/XR 오브젝트의 생성에 필요한 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다.

입출력부(740a)는 외부로부터 제어 정보, 데이터 등을 획득하며, 생성된 XR 오브젝트를 출력할 수 있다. 입출력부(740a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센서부(740b)는 XR 기기 상태, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(740b)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB(red green blue) 센서, IR(infrared) 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰 및/또는 레이더 등을 포함할 수 있다. 전원공급부(740c)는 XR 기기(700a)에게 전원을 공급하며, 유/무선 충전 회로, 배터리 등을 포함할 수 있다.

일 예로, XR 기기(700a)의 메모리부(730)는 XR 오브젝트(예, AR/VR/MR 오브젝트)의 생성에 필요한 정보(예, 데이터 등)를 포함할 수 있다. 입출력부(740a)는 사용자로부터 XR 기기(700a)를 조작하는 명령을 획득할 수 있으며, 제어부(720)는 사용자의 구동 명령에 따라 XR 기기(700a)를 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자가 XR 기기(700a)를 통해 영화, 뉴스 등을 시청하려고 하는 경우, 제어부(720)는 통신부(730)를 통해 컨텐츠 요청 정보를 다른 기기(예, 휴대 기기(700b)) 또는 미디어 서버에 전송할 수 있다. 통신부(730)는 다른 기기(예, 휴대 기기(700b)) 또는 미디어 서버로부터 영화, 뉴스 등의 컨텐츠를 메모리부(730)로 다운로드/스트리밍 받을 수 있다. 제어부(720)는 컨텐츠에 대해 비디오/이미지 획득, (비디오/이미지) 인코딩, 메타데이터 생성/처리 등의 절차를 제어 및/또는 수행하며, 입출력부(740a)/센서부(740b)를 통해 획득한 주변 공간 또는 현실 오브젝트에 대한 정보에 기반하여 XR 오브젝트를 생성/출력할 수 있다.

또한, XR 기기(700a)는 통신부(710)를 통해 휴대 기기(700b)와 무선으로 연결되며, XR 기기(700a)의 동작은 휴대 기기(700b)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 휴대 기기(700b)는 XR 기기(700a)에 대한 콘트롤러로 동작할 수 있다. 이를 위해, XR 기기(700a)는 휴대 기기(700b)의 3차원 위치 정보를 획득한 뒤, 휴대 기기(700b)에 대응하는 XR 개체를 생성하여 출력할 수 있다.

도 8은 본 개시에 적용되는 로봇의 예시를 도시한 도면이다. 일 예로, 로봇은 사용 목적이나 분야에 따라 산업용, 의료용, 가정용, 군사용 등으로 분류될 수 있다. 이때, 도 8을 참조하면, 로봇(800)은 통신부(810), 제어부(820), 메모리부(830), 입출력부(840a), 센서부(840b) 및 구동부(840c)를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 810~830/840a~840c은 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응할 수 있다.

통신부(810)는 다른 무선 기기, 다른 로봇, 또는 제어 서버 등의 외부 기기들과 신호(예, 구동 정보, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 제어부(820)는 로봇(800)의 구성 요소들을 제어하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 메모리부(830)는 로봇(800)의 다양한 기능을 지원하는 데이터/파라미터/프로그램/코드/명령을 저장할 수 있다. 입출력부(840a)는 로봇(800)의 외부로부터 정보를 획득하며, 로봇(800)의 외부로 정보를 출력할 수 있다. 입출력부(840a)는 카메라, 마이크로폰, 사용자 입력부, 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다.

센서부(840b)는 로봇(800)의 내부 정보, 주변 환경 정보, 사용자 정보 등을 얻을 수 있다. 센서부(840b)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰, 레이더 등을 포함할 수 있다.

구동부(840c)는 로봇 관절을 움직이는 등의 다양한 물리적 동작을 수행할 수 있다. 또한, 구동부(840c)는 로봇(800)을 지상에서 주행하거나 공중에서 비행하게 할 수 있다. 구동부(840c)는 액츄에이터, 모터, 바퀴, 브레이크, 프로펠러 등을 포함할 수 있다.

도 9는 본 개시에 적용되는 AI 기기의 예시를 도시한 도면이다. 일 예로, AI 기기는 TV, 프로젝터, 스마트폰, PC, 노트북, 디지털방송용 단말기, 태블릿 PC, 웨어러블 장치, 셋톱박스(STB), 라디오, 세탁기, 냉장고, 디지털 사이니지, 로봇, 차량 등과 같은, 고정형 기기 또는 이동 가능한 기기 등으로 구현될 수 있다.

도 9를 참조하면, AI 기기(900)는 통신부(910), 제어부(920), 메모리부(930), 입/출력부(940a/940b), 러닝 프로세서부(940c) 및 센서부(940d)를 포함할 수 있다. 블록 910~930/940a~940d는 각각 도 3의 블록 310~330/340에 대응할 수 있다.

통신부(910)는 유무선 통신 기술을 이용하여 다른 AI 기기(예, 도 1, 100x, 120, 140)나 AI 서버(도 1, 140) 등의 외부 기기들과 유무선 신호(예, 센서 정보, 사용자 입력, 학습 모델, 제어 신호 등)를 송수신할 수 있다. 이를 위해, 통신부(910)는 메모리부(930) 내의 정보를 외부 기기로 전송하거나, 외부 기기로부터 수신된 신호를 메모리부(930)로 전달할 수 있다.

제어부(920)는 데이터 분석 알고리즘 또는 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 결정되거나 생성된 정보에 기초하여, AI 기기(900)의 적어도 하나의 실행 가능한 동작을 결정할 수 있다. 그리고, 제어부(920)는 AI 기기(900)의 구성 요소들을 제어하여 결정된 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(920)는 러닝 프로세서부(940c) 또는 메모리부(930)의 데이터를 요청, 검색, 수신 또는 활용할 수 있고, 적어도 하나의 실행 가능한 동작 중 예측되는 동작이나, 바람직한 것으로 판단되는 동작을 실행하도록 AI 기기(900)의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(920)는 AI 장치(900)의 동작 내용이나 동작에 대한 사용자의 피드백 등을 포함하는 이력 정보를 수집하여 메모리부(930) 또는 러닝 프로세서부(940c)에 저장하거나, AI 서버(도 1, 140) 등의 외부 장치에 전송할 수 있다. 수집된 이력 정보는 학습 모델을 갱신하는데 이용될 수 있다.

메모리부(930)는 AI 기기(900)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(930)는 입력부(940a)로부터 얻은 데이터, 통신부(910)로부터 얻은 데이터, 러닝 프로세서부(940c)의 출력 데이터, 및 센싱부(940)로부터 얻은 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(930)는 제어부(920)의 동작/실행에 필요한 제어 정보 및/또는 소프트웨어 코드를 저장할 수 있다.

입력부(940a)는 AI 기기(900)의 외부로부터 다양한 종류의 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력부(920)는 모델 학습을 위한 학습 데이터, 및 학습 모델이 적용될 입력 데이터 등을 획득할 수 있다. 입력부(940a)는 카메라, 마이크로폰 및/또는 사용자 입력부 등을 포함할 수 있다. 출력부(940b)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시킬 수 있다. 출력부(940b)는 디스플레이부, 스피커 및/또는 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 센싱부(940)는 다양한 센서들을 이용하여 AI 기기(900)의 내부 정보, AI 기기(900)의 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 얻을 수 있다. 센싱부(940)는 근접 센서, 조도 센서, 가속도 센서, 자기 센서, 자이로 센서, 관성 센서, RGB 센서, IR 센서, 지문 인식 센서, 초음파 센서, 광 센서, 마이크로폰 및/또는 레이더 등을 포함할 수 있다.

러닝 프로세서부(940c)는 학습 데이터를 이용하여 인공 신경망으로 구성된 모델을 학습시킬 수 있다. 러닝 프로세서부(940c)는 AI 서버(도 1, 140)의 러닝 프로세서부와 함께 AI 프로세싱을 수행할 수 있다. 러닝 프로세서부(940c)는 통신부(910)를 통해 외부 기기로부터 수신된 정보, 및/또는 메모리부(930)에 저장된 정보를 처리할 수 있다. 또한, 러닝 프로세서부(940c)의 출력 값은 통신부(910)를 통해 외부 기기로 전송되거나/되고, 메모리부(930)에 저장될 수 있다.

물리 채널들 및 일반적인 신호 전송

무선 접속 시스템에서 단말은 하향링크(downlink, DL)를 통해 기지국으로부터 정보를 수신하고, 상향링크(uplink, UL)를 통해 기지국으로 정보를 전송할 수 있다. 기지국과 단말이 송수신하는 정보는 일반 데이터 정보 및 다양한 제어 정보를 포함하고, 이들이 송수신 하는 정보의 종류/용도에 따라 다양한 물리 채널이 존재한다.

도 10은 본 개시에 적용되는 물리 채널들 및 이들을 이용한 신호 전송 방법을 도시한 도면이다.

전원이 꺼진 상태에서 다시 전원이 켜지거나, 새로이 셀에 진입한 단말은 S1011 단계에서 기지국과 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다. 이를 위해 단말은 기지국으로부터 주동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 부동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 기지국과 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다.

그 후, 단말은 기지국으로부터 물리 방송 채널(physical broadcast channel, PBCH) 신호를 수신하여 셀 내 방송 정보를 획득할 수 있다. 한편, 단말은 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호 (DL RS: Downlink Reference Signal)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 단말은 S1012 단계에서 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 물리 하향링크 제어 채널 정보에 따른 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink control channel, PDSCH)을 수신하여 조금 더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다.

이후, 단말은 기지국에 접속을 완료하기 위해 이후 단계 S1013 내지 단계 S1016과 같은 임의 접속 과정(random access procedure)을 수행할 수 있다. 이를 위해 단말은 물리 임의 접속 채널(physical random access channel, PRACH)을 통해 프리앰블 (preamble)을 전송하고(S1013), 물리 하향링크 제어 채널 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널을 통해 프리앰블에 대한 RAR(random access response)를 수신할 수 있다(S1014). 단말은 RAR 내의 스케줄링 정보를 이용하여 PUSCH(physical uplink shared channel)을 전송하고(S1015), 물리 하향링크 제어채널 신호 및 이에 대응하는 물리 하향링크 공유 채널 신호의 수신과 같은 충돌 해결 절차(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다(S1016).

상술한 바와 같은 절차를 수행한 단말은 이후 일반적인 상/하향링크 신호 전송 절차로서 물리 하향링크 제어 채널 신호 및/또는 물리 하향링크 공유 채널 신호의 수신(S1017) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared channel, PUSCH) 신호 및/또는 물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 신호의 전송(S1018)을 수행할 수 있다.

단말이 기지국으로 전송하는 제어정보를 통칭하여 상향링크 제어정보(uplink control information, UCI)라고 지칭한다. UCI는 HARQ-ACK/NACK(hybrid automatic repeat and request acknowledgement/negative-ACK), SR(scheduling request), CQI(channel quality indication), PMI(precoding matrix indication), RI(rank indication), BI(beam indication) 정보 등을 포함한다. 이때, UCI는 일반적으로 PUCCH를 통해 주기적으로 전송되지만, 실시 예에 따라(예, 제어정보와 트래픽 데이터가 동시에 전송되어야 할 경우) PUSCH를 통해 전송될 수 있다. 또한, 네트워크의 요청/지시에 의해 단말은 PUSCH를 통해 UCI를 비주기적으로 전송할 수 있다.

도 11은 본 개시에 적용되는 무선 인터페이스 프로토콜(radio interface protocol)의 제어평면(control plane) 및 사용자 평면(user plane) 구조를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 엔티티 1(Entity 1)은 단말(user equipment, UE)일 수 있다. 이때, 단말이라 함은 상술한 도 1 내지 도 9에서 본 개시가 적용되는 무선 기기, 휴대 기기, 차량, 이동체, XR 기기, 로봇 및 AI 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 단말은 본 개시가 적용될 수 있는 장치를 지칭하는 것으로 특정 장치나 기기로 한정되지 않을 수 있다.

엔티티 2(Entity 2)는 기지국일 수 있다. 이때, 기지국은 eNB, gNB 및 ng-eNB 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 기지국은 단말로 하향링크 신호를 전송하는 장치를 지칭할 수 있으며, 특정 타입이나 장치로 한정되지 않을 수 있다. 즉, 기지국은 다양한 형태나 타입으로 구현될 수 있으며, 특정 형태로 한정되지 않을 수 있다.

엔티티 3(Entity 3)은 네트워크 장치 또는 네트워크 펑션을 수행하는 기기일 수 있다. 이때, 네트워크 장치는 이동성을 관리하는 코어망 노드(core network node)(예, MME(mobility management entity), AMF(access and mobility management function) 등)일 수 있다. 또한, 네트워크 펑션은 네트워크 기능을 수행하기 위해 구현되는 펑션(function)을 의미할 수 있으며, 엔티티 3은 펑션이 적용된 기기일 수 있다. 즉, 엔티티 3은 네트워크 기능을 수행하는 펑션이나 기기를 지칭할 수 있으며, 특정 형태의 기기로 한정되지 않는다.

제어평면은 단말(user equipment, UE)과 네트워크가 호를 관리하기 위해서 이용하는 제어 메시지들이 전송되는 통로를 의미할 수 있다. 또한, 사용자평면은 애플리케이션 계층에서 생성된 데이터, 예를 들어, 음성 데이터 또는 인터넷 패킷 데이터 등이 전송되는 통로를 의미할 수 있다. 이때, 제1 계층인 물리계층은 물리채널(physical channel)을 이용하여 상위 계층에게 정보 전송 서비스(information transfer service)를 제공할 수 있다. 물리계층은 상위에 있는 매체접속제어(medium access control) 계층과는 전송채널을 통해 연결되어 있다. 이때, 전송채널을 통해 매체접속제어 계층과 물리계층 사이에 데이터가 이동할 수 있다. 송신 측과 수신 측의 물리계층 사이는 물리채널을 통해 데이터가 이동할 수 있다. 이때, 물리채널은 시간과 주파수를 무선 자원으로 활용한다.

제2 계층의 매체접속제어(medium access control, MAC) 계층은 논리채널(logical channel)을 통해 상위계층인 무선링크제어(radio link control, RLC) 계층에 서비스를 제공한다. 제2 계층의 RLC 계층은 신뢰성 있는 데이터 전송을 지원할 수 있다. RLC 계층의 기능은 MAC 내부의 기능 블록으로 구현될 수도 있다. 제2 계층의 PDCP(packet data convergence protocol) 계층은 대역폭이 좁은 무선 인터페이스에서 IPv4 나 IPv6 와 같은 IP 패킷을 효율적으로 전송하기 위해 불필요한 제어정보를 줄여주는 헤더 압축(header compression) 기능을 수행할 수 있다. 제3 계층의 최하부에 위치한 무선 자원제어(radio resource control, RRC) 계층은 제어평면에서만 정의된다. RRC 계층은 무선 베어러(radio bearer, RB)들의 설정(configuration), 재설정(re-configuration) 및 해제(release)와 관련되어 논리채널, 전송채널 및 물리채널들의 제어를 담당할 수 있다. RB는 단말과 네트워크 간의 데이터 전달을 위해 제2 계층에 의해 제공되는 서비스를 의미할 수 있다. 이를 위해, 단말과 네트워크의 RRC 계층은 서로 RRC 메시지를 교환할 수 있다. RRC 계층의 상위에 있는 NAS(non-access stratum) 계층은 세션 관리(session management)와 이동성 관리(mobility management) 등의 기능을 수행할 수 있다. 기지국을 구성하는 하나의 셀은 다양한 대역폭 중 하나로 설정되어 여러 단말에게 하향 또는 상향 전송 서비스를 제공할 수 있다. 서로 다른 셀은 서로 다른 대역폭을 제공하도록 설정될 수 있다. 네트워크에서 단말로 데이터를 전송하는 하향 전송채널은 시스템 정보를 전송하는 BCH(broadcast channel), 페이징 메시지를 전송하는 PCH(paging channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 하향 SCH(shared channel) 등이 있다. 하향 멀티캐스트 또는 방송 서비스의 트래픽 또는 제어 메시지의 경우, 하향 SCH를 통해 전송될 수도 있고, 또는 별도의 하향 MCH(Multicast Channel)을 통해 전송될 수도 있다. 한편, 단말에서 네트워크로 데이터를 전송하는 상향 전송채널로는 초기 제어 메시지를 전송하는 RACH(random access channel), 사용자 트래픽이나 제어 메시지를 전송하는 상향 SCH(shared channel)가 있다. 전송채널의 상위에 있으며, 전송채널에 매핑되는 논리채널(logical channel)로는 BCCH(broadcast control channel), PCCH(paging control channel), CCCH(common control channel), MCCH(multicast control channel) 및 MTCH(multicast traffic channel) 등이 있다.

도 12는 본 개시에 적용되는 전송 신호를 처리하는 방법을 도시한 도면이다. 일 예로, 전송 신호는 신호 처리 회로에 의해 처리될 수 있다. 이때, 신호 처리 회로(1200)는 스크램블러(1210), 변조기(1220), 레이어 매퍼(1230), 프리코더(1240), 자원 매퍼(1250), 신호 생성기(1260)를 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 12의 동작/기능은 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 수행될 수 있다. 또한, 일 예로, 도 12의 하드웨어 요소는 도 2의 프로세서(202a, 202b) 및/또는 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있다. 일 예로, 블록 1010~1060은 도 2의 프로세서(202a, 202b)에서 구현될 수 있다. 또한, 블록 1210~1250은 도 2의 프로세서(202a, 202b)에서 구현되고, 블록 1260은 도 2의 송수신기(206a, 206b)에서 구현될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다.

코드워드는 도 12의 신호 처리 회로(1200)를 거쳐 무선 신호로 변환될 수 있다. 여기서, 코드워드는 정보블록의 부호화된 비트 시퀀스이다. 정보블록은 전송블록(예, UL-SCH 전송블록, DL-SCH 전송블록)을 포함할 수 있다. 무선 신호는 도 10의 다양한 물리 채널(예, PUSCH, PDSCH)을 통해 전송될 수 있다. 구체적으로, 코드워드는 스크램블러(1210)에 의해 스크램블된 비트 시퀀스로 변환될 수 있다. 스크램블에 사용되는 스크램블 시퀀스는 초기화 값에 기반하여 생성되며, 초기화 값은 무선 기기의 ID 정보 등이 포함될 수 있다. 스크램블된 비트 시퀀스는 변조기(1220)에 의해 변조 심볼 시퀀스로 변조될 수 있다. 변조 방식은 pi/2-BPSK(pi/2-binary phase shift keying), m-PSK(m-phase shift keying), m-QAM(m-quadrature amplitude modulation) 등을 포함할 수 있다.

복소 변조 심볼 시퀀스는 레이어 매퍼(1230)에 의해 하나 이상의 전송 레이어로 매핑될 수 있다. 각 전송 레이어의 변조 심볼들은 프리코더(1240)에 의해 해당 안테나 포트(들)로 매핑될 수 있다(프리코딩). 프리코더(1240)의 출력 z는 레이어 매퍼(1230)의 출력 y를 N*M의 프리코딩 행렬 W와 곱해 얻을 수 있다. 여기서, N은 안테나 포트의 개수, M은 전송 레이어의 개수이다. 여기서, 프리코더(1240)는 복소 변조 심볼들에 대한 트랜스폼(transform) 프리코딩(예, DFT(discrete fourier transform) 변환)을 수행한 이후에 프리코딩을 수행할 수 있다. 또한, 프리코더(1240)는 트랜스폼 프리코딩을 수행하지 않고 프리코딩을 수행할 수 있다.

자원 매퍼(1250)는 각 안테나 포트의 변조 심볼들을 시간-주파수 자원에 매핑할 수 있다. 시간-주파수 자원은 시간 도메인에서 복수의 심볼(예, CP-OFDMA 심볼, DFT-s-OFDMA 심볼)을 포함하고, 주파수 도메인에서 복수의 부반송파를 포함할 수 있다. 신호 생성기(1260)는 매핑된 변조 심볼들로부터 무선 신호를 생성하며, 생성된 무선 신호는 각 안테나를 통해 다른 기기로 전송될 수 있다. 이를 위해, 신호 생성기(1260)는 IFFT(inverse fast fourier transform) 모듈 및 CP(cyclic prefix) 삽입기, DAC(digital-to-analog converter), 주파수 상향 변환기(frequency uplink converter) 등을 포함할 수 있다.

무선 기기에서 수신 신호를 위한 신호 처리 과정은 도 12의 신호 처리 과정(1210~1260)의 역으로 구성될 수 있다. 일 예로, 무선 기기(예, 도 2의 200a, 200b)는 안테나 포트/송수신기를 통해 외부로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 수신된 무선 신호는 신호 복원기를 통해 베이스밴드 신호로 변환될 수 있다. 이를 위해, 신호 복원기는 주파수 하향 변환기(frequency downlink converter), ADC(analog-to-digital converter), CP 제거기, FFT(fast fourier transform) 모듈을 포함할 수 있다. 이후, 베이스밴드 신호는 자원 디-매퍼 과정, 포스트코딩(postcoding) 과정, 복조 과정 및 디-스크램블 과정을 거쳐 코드워드로 복원될 수 있다. 코드워드는 복호(decoding)를 거쳐 원래의 정보블록으로 복원될 수 있다. 따라서, 수신 신호를 위한 신호 처리 회로(미도시)는 신호 복원기, 자원 디-매퍼, 포스트코더, 복조기, 디-스크램블러 및 복호기를 포함할 수 있다.

도 13은 본 개시에 적용 가능한 무선 프레임의 구조를 도시한 도면이다.

NR 시스템에 기초한 상향링크 및 하향링크 전송은 도 13과 같은 프레임에 기초할 수 있다. 이때, 하나의 무선 프레임은 10ms의 길이를 가지며, 2개의 5ms 하프-프레임(half-frame, HF)으로 정의될 수 있다. 하나의 하프-프레임은 5개의 1ms 서브프레임(subframe, SF)으로 정의될 수 있다. 하나의 서브프레임은 하나 이상의 슬롯으로 분할되며, 서브프레임 내 슬롯 개수는 SCS(subcarrier spacing)에 의존할 수 있다. 이때, 각 슬롯은 CP(cyclic prefix)에 따라 12개 또는 14개의 OFDM(A) 심볼들을 포함할 수 있다. 일반 CP(normal CP)가 사용되는 경우, 각 슬롯은 14개의 심볼들을 포함할 수 있다. 확장 CP(extended CP)가 사용되는 경우, 각 슬롯은 12개의 심볼들을 포함할 수 있다. 여기서, 심볼은 OFDM 심볼(또는, CP-OFDM 심볼), SC-FDMA 심볼(또는, DFT-s-OFDM 심볼)을 포함할 수 있다.

표 1은 일반 CP가 사용되는 경우, SCS에 따른 슬롯 별 심볼의 개수, 프레임 별 슬롯의 개수 및 서브프레임 별 슬롯의 개수를 나타내고, 표 2는 확장된 CP가 사용되는 경우, SCS에 따른 슬롯 별 심볼의 개수, 프레임 별 슬롯의 개수 및 서브프레임 별 슬롯의 개수를 나타낸다.

0	14	10	1
1	14	20	2
2	14	40	4
3	14	80	8
4	14	160	16
5	14	320	32

2	12	40	4

상기 표 1 및 표 2에서, N^slot _symb 는 슬롯 내 심볼의 개수를 나타내고, N^frame,μ _slot는 프레임 내 슬롯의 개수를 나타내고, N^subframe,μ _slot는 서브프레임 내 슬롯의 개수를 나타낼 수 있다.

또한, 본 개시가 적용 가능한 시스템에서, 하나의 단말에게 병합되는 복수의 셀들 간에 OFDM(A) 뉴모놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)가 상이하게 설정될 수 있다. 이에 따라, 동일한 개수의 심볼로 구성된 시간 자원(예, SF, 슬롯 또는 TTI)(편의상, TU(time unit)로 통칭)의 (절대 시간) 구간이 병합된 셀들 간에 상이하게 설정될 수 있다.

NR은 다양한 5G 서비스들을 지원하기 위한 다수의 numerology(또는 SCS(subcarrier spacing))를 지원할 수 있다. 예를 들어, SCS가 15kHz인 경우, 전통적인 셀룰러 밴드들에서의 넓은 영역(wide area)를 지원하며, SCS가 30kHz/60kHz인 경우, 밀집한-도시(dense-urban), 더 낮은 지연(lower latency) 및 더 넓은 캐리어 대역폭(wider carrier bandwidth)를 지원하며, SCS가 60kHz 또는 그보다 높은 경우, 위상 잡음(phase noise)를 극복하기 위해 24.25GHz보다 큰 대역폭을 지원할 수 있다.

NR 주파수 밴드(frequency band)는 2가지 type(FR1, FR2)의 주파수 범위(frequency range)로 정의된다. FR1, FR2는 아래 표와 같이 구성될 수 있다. 또한, FR2는 밀리미터 웨이브(millimeter wave, mmW)를 의미할 수 있다.

Frequency Range designation	Corresponding frequency range	Subcarrier Spacing
FR1	410MHz - 7125MHz	15, 30, 60kHz
FR2	24250MHz - 52600MHz	60, 120, 240kHz

또한, 일 예로, 본 개시가 적용 가능한 통신 시스템에서 상술한 뉴모놀로지(numerology)가 다르게 설정될 수 있다. 일 예로, 상술한 FR2보다 높은 주파수 대역으로 테라헤르츠 웨이브(Terahertz wave, THz) 대역이 사용될 수 있다. THz 대역에서 SCS는 NR 시스템보다 더 크게 설정될 수 있으며, 슬롯 수도 상이하게 설정될 수 있으며, 상술한 실시 예로 한정되지 않는다. THz 대역에 대해서는 하기에서 후술한다.

도 14는 본 개시에 적용 가능한 슬롯 구조를 도시한 도면이다.

하나의 슬롯은 시간 도메인에서 복수의 심볼을 포함한다. 예를 들어, 보통 CP의 경우 하나의 슬롯이 7개의 심볼을 포함하나, 확장 CP의 경우 하나의 슬롯이 6개의 심볼을 포함할 수 있다. 반송파(carrier)는 주파수 도메인에서 복수의 부반송파(subcarrier)를 포함한다. RB(Resource Block)는 주파수 도메인에서 복수(예, 12)의 연속한 부반송파로 정의될 수 있다.

또한, BWP(Bandwidth Part)는 주파수 도메인에서 복수의 연속한 (P)RB로 정의되며, 하나의 뉴모놀로지(numerology)(예, SCS, CP 길이 등)에 대응될 수 있다.

반송파는 최대 N개(예, 5개)의 BWP를 포함할 수 있다. 데이터 통신은 활성화된 BWP를 통해서 수행되며, 하나의 단말한테는 하나의 BWP만 활성화될 수 있다. 자원 그리드에서 각각의 요소는 자원요소(Resource Element, RE)로 지칭되며, 하나의 복소 심볼이 매핑될 수 있다.

6G 통신 시스템

6G (무선통신) 시스템은 (i) 디바이스 당 매우 높은 데이터 속도, (ii) 매우 많은 수의 연결된 디바이스들, (iii) 글로벌 연결성(global connectivity), (iv) 매우 낮은 지연, (v) 배터리-프리(battery-free) IoT 디바이스들의 에너지 소비를 낮추고, (vi) 초고신뢰성 연결, (vii) 머신 러닝 능력을 가지는 연결된 지능 등에 목적이 있다. 6G 시스템의 비젼은 "intelligent connectivity", "deep connectivity", "holographic connectivity", "ubiquitous connectivity"와 같은 4가지 측면일 수 있으며, 6G 시스템은 하기 표 4와 같은 요구 사항을 만족시킬 수 있다. 즉, 표 4는 6G 시스템의 요구 사항을 나타낸 표이다.

Per device peak data rate	1 Tbps
E2E latency	1 ms
Maximum spectral efficiency	100 bps/Hz
Mobility support	up to 1000 km/hr
Satellite integration	Fully
AI	Fully
Autonomous vehicle	Fully
XR	Fully
Haptic Communication	Fully

이때, 6G 시스템은 향상된 모바일 브로드밴드(enhanced mobile broadband, eMBB), 초-저지연 통신(ultra-reliable low latency communications, URLLC), mMTC (massive machine type communications), AI 통합 통신(AI integrated communication), 촉각 인터넷(tactile internet), 높은 스루풋(high throughput), 높은 네트워크 능력(high network capacity), 높은 에너지 효율(high energy efficiency), 낮은 백홀 및 접근 네트워크 혼잡(low backhaul and access network congestion) 및 향상된 데이터 보안(enhanced data security)과 같은 핵심 요소(key factor)들을 가질 수 있다.

도 15는 본 개시에 적용 가능한 6G 시스템에서 제공 가능한 통신 구조의 일례를 도시한 도면이다.

도 15를 참조하면, 6G 시스템은 5G 무선통신 시스템보다 50배 더 높은 동시 무선통신 연결성을 가질 것으로 예상된다. 5G의 핵심 요소(key feature)인 URLLC는 6G 통신에서 1ms보다 적은 단-대-단(end-to-end) 지연을 제공함으로써 보다 더 주요한 기술이 될 것으로 예상된다. 이때, 6G 시스템은 자주 사용되는 영역 스펙트럼 효율과 달리 체적 스펙트럼 효율이 훨씬 우수할 것이다. 6G 시스템은 매우 긴 배터리 수명과 에너지 수확을 위한 고급 배터리 기술을 제공할 수 있어, 6G 시스템에서 모바일 디바이스들은 별도로 충전될 필요가 없을 수 있다. 또한, 6G에서 새로운 네트워크 특성들은 다음과 같을 수 있다.

- 위성 통합 네트워크(Satellites integrated network): 글로벌 모바일 집단을 제공하기 위해 6G는 위성과 통합될 것으로 예상된다. 지상파, 위성 및 공중 네트워크를 하나의 무선통신 시스템으로 통합은 6G에 매우 중요할 수 있다.

- 연결된 인텔리전스(connected intelligence): 이전 세대의 무선 통신 시스템과 달리 6G는 혁신적이며, “연결된 사물”에서 "연결된 지능"으로 무선 진화가 업데이트될 것이다. AI는 통신 절차의 각 단계(또는 후술할 신호 처리의 각 절차)에서 적용될 수 있다.

- 무선 정보 및 에너지 전달의 완벽한 통합(seamless integration wireless information and energy transfer): 6G 무선 네트워크는 스마트폰들과 센서들과 같이 디바이스들의 배터리를 충전하기 위해 전력을 전달할 것이다. 그러므로, 무선 정보 및 에너지 전송 (WIET)은 통합될 것이다.

- 유비쿼터스 슈퍼 3D 연결(ubiquitous super 3-dimemtion connectivity): 드론 및 매우 낮은 지구 궤도 위성의 네트워크 및 핵심 네트워크 기능에 접속은 6G 유비쿼터스에서 슈퍼 3D 연결을 만들 것이다.

위와 같은 6G의 새로운 네트워크 특성들에서 몇 가지 일반적인 요구 사항은 다음과 같을 수 있다.

- 스몰 셀 네트워크(small cell networks): 스몰 셀 네트워크의 아이디어는 셀룰러 시스템에서 처리량, 에너지 효율 및 스펙트럼 효율 향상의 결과로 수신 신호 품질을 향상시키기 위해 도입되었다. 결과적으로, 스몰 셀 네트워크는 5G 및 비욘드 5G (5GB) 이상의 통신 시스템에 필수적인 특성이다. 따라서, 6G 통신 시스템 역시 스몰 셀 네트워크의 특성을 채택한다.

- 초 고밀도 이기종 네트워크(ultra-dense heterogeneous network): 초 고밀도 이기종 네트워크들은 6G 통신 시스템의 또 다른 중요한 특성이 될 것이다. 이기종 네트워크로 구성된 멀티-티어 네트워크는 전체 QoS를 개선하고 비용을 줄인다.

- 대용량 백홀(high-capacity backhaul): 백홀 연결은 대용량 트래픽을 지원하기 위해 대용량 백홀 네트워크로 특징 지어진다. 고속 광섬유 및 자유 공간 광학 (FSO) 시스템이 이 문제에 대한 가능한 솔루션일 수 있다.

- 모바일 기술과 통합된 레이더 기술: 통신을 통한 고정밀 지역화(또는 위치 기반 서비스)는 6G 무선통신 시스템의 기능 중 하나이다. 따라서, 레이더 시스템은 6G 네트워크와 통합될 것이다.

- 소프트화 및 가상화(softwarization and virtualization): 소프트화 및 가상화는 유연성, 재구성성 및 프로그래밍 가능성을 보장하기 위해 5GB 네트워크에서 설계 프로세스의 기초가 되는 두 가지 중요한 기능이다. 또한, 공유 물리적 인프라에서 수십억 개의 장치가 공유될 수 있다.

6G 시스템의 핵심 구현 기술

- 인공 지능(artificial Intelligence, AI)

6G 시스템에 가장 중요하며, 새로 도입될 기술은 AI이다. 4G 시스템에는 AI가 관여하지 않았다. 5G 시스템은 부분 또는 매우 제한된 AI를 지원할 것이다. 그러나, 6G 시스템은 완전히 자동화를 위해 AI가 지원될 것이다. 머신 러닝의 발전은 6G에서 실시간 통신을 위해 보다 지능적인 네트워크를 만들 것이다. 통신에 AI를 도입하면 실시간 데이터 전송이 간소화되고 향상될 수 있다. AI는 수많은 분석을 사용하여 복잡한 대상 작업이 수행되는 방식을 결정할 수 있다. 즉, AI는 효율성을 높이고 처리 지연을 줄일 수 있다.

핸드 오버, 네트워크 선택, 자원 스케줄링과 같은 시간 소모적인 작업은 AI를 사용함으로써 즉시 수행될 수 있다. AI는 M2M, 기계-대-인간 및 인간-대-기계 통신에서도 중요한 역할을 할 수 있다. 또한, AI는 BCI(brain computer interface)에서 신속한 통신이 될 수 있다. AI 기반 통신 시스템은 메타 물질, 지능형 구조, 지능형 네트워크, 지능형 장치, 지능형 인지 라디오(radio), 자체 유지 무선 네트워크 및 머신 러닝에 의해 지원될 수 있다.

최근 AI를 무선 통신 시스템과 통합하려고 하는 시도들이 나타나고 있으나, 이는 어플리케이션 계층(application layer), 네트워크 계층(network layer) 특히, 딥러닝은 무선 자원 관리 및 할당(wireless resource management and allocation) 분야에 집중되어 왔다. 그러나, 이러한 연구는 점점 MAC 계층 및 물리 계층으로 발전하고 있으며, 특히 물리계층에서 딥러닝을 무선 전송(wireless transmission)과 결합하고자 하는 시도들이 나타나고 있다. AI 기반의 물리계층 전송은, 근본적인 신호 처리 및 통신 메커니즘에 있어서, 전통적인 통신 프레임워크가 아니라 AI 드라이버에 기초한 신호 처리 및 통신 메커니즘을 적용하는 것을 의미한다. 예를 들어, 딥러닝 기반의 채널 코딩 및 디코딩(channel coding and decoding), 딥러닝 기반의 신호 추정(estimation) 및 검출(detection), 딥러닝 기반의 MIMO(multiple input multiple output) 매커니즘(mechanism), AI 기반의 자원 스케줄링(scheduling) 및 할당(allocation) 등을 포함할 수 있다.

머신 러닝은 채널 추정 및 채널 트래킹을 위해 사용될 수 있으며, DL(downlink)의 물리 계층(physical layer)에서 전력 할당(power allocation), 간섭 제거(interference cancellation) 등에 사용될 수 있다. 또한, 머신 러닝은 MIMO 시스템에서 안테나 선택, 전력 제어(power control), 심볼 검출(symbol detection) 등에도 사용될 수 있다.

그러나 물리계층에서의 전송을 위한 DNN의 적용은 아래와 같은 문제점이 있을 수 있다.

딥러닝 기반의 AI 알고리즘은 훈련 파라미터를 최적화하기 위해 수많은 훈련 데이터가 필요하다. 그러나 특정 채널 환경에서의 데이터를 훈련 데이터로 획득하는데 있어서의 한계로 인해, 오프라인 상에서 많은 훈련 데이터를 사용한다. 이는 특정 채널 환경에서 훈련 데이터에 대한 정적 훈련(static training)은, 무선 채널의 동적 특성 및 다이버시티(diversity) 사이에 모순(contradiction)이 생길 수 있다.

또한, 현재 딥러닝은 주로 실제 신호(real signal)을 대상으로 한다. 그러나, 무선 통신의 물리 계층의 신호들은 복소 신호(complex signal)이다. 무선 통신 신호의 특성을 매칭시키기 위해 복소(complex) 도메인 신호의 검출하는 신경망(neural network)에 대한 연구가 더 필요하다.

이하, 머신 러닝에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

머신 러닝은 사람이 할 수 있거나 혹은 하기 어려운 작업을 대신해낼 수 있는 기계를 만들어 내기 위해 기계를 학습시키는 일련의 동작을 의미한다. 머신 러닝을 위해서는 데이터와 러닝 모델이 필요하다. 머신 러닝에서 데이터의 학습 방법은 크게 3가지 즉, 지도 학습(supervised learning), 비지도 학습(unsupervised learning) 그리고 강화 학습(reinforcement learning)으로 구분될 수 있다.

신경망 학습은 출력의 오류를 최소화하기 위한 것이다. 신경망 학습은 반복적으로 학습 데이터를 신경망에 입력시키고 학습 데이터에 대한 신경망의 출력과 타겟의 에러를 계산하고, 에러를 줄이기 위한 방향으로 신경망의 에러를 신경망의 출력 레이어에서부터 입력 레이어 방향으로 역전파(backpropagation) 하여 신경망의 각 노드의 가중치를 업데이트하는 과정이다.

지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링된 학습 데이터를 사용하며 비지도 학습은 학습 데이터에 정답이 라벨링되어 있지 않을 수 있다. 즉, 예를 들어 데이터 분류에 관한 지도 학습의 경우의 학습 데이터는 학습 데이터 각각에 카테고리가 라벨링된 데이터 일 수 있다. 라벨링된 학습 데이터가 신경망에 입력되고 신경망의 출력(카테고리)과 학습 데이터의 라벨을 비교하여 오차(error)가 계산될 수 있다. 계산된 오차는 신경망에서 역방향(즉, 출력 레이어에서 입력 레이어 방향)으로 역전파 되며, 역전파에 따라 신경망의 각 레이어의 각 노드들의 연결 가중치가 업데이트 될 수 있다. 업데이트 되는 각 노드의 연결 가중치는 학습률(learning rate)에 따라 변화량이 결정될 수 있다. 입력 데이터에 대한 신경망의 계산과 에러의 역전파는 학습 사이클(epoch)을 구성할 수 있다. 학습률은 신경망의 학습 사이클의 반복 횟수에 따라 상이하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 신경망의 학습 초기에는 높은 학습률을 사용하여 신경망이 빠르게 일정 수준의 성능을 확보하도록 하여 효율성을 높이고, 학습 후기에는 낮은 학습률을 사용하여 정확도를 높일 수 있다

데이터의 특징에 따라 학습 방법은 달라질 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템 상에서 송신단에서 전송한 데이터를 수신단에서 정확하게 예측하는 것을 목적으로 하는 경우, 비지도 학습 또는 강화 학습 보다는 지도 학습을 이용하여 학습을 수행하는 것이 바람직하다.

러닝 모델은 인간의 뇌에 해당하는 것으로서, 가장 기본적인 선형 모델을 생각할 수 있으나, 인공 신경망(artificial neural networks)와 같은 복잡성이 높은 신경망 구조를 러닝 모델로 사용하는 머신 러닝의 패러다임을 딥러닝(deep learning)이라 한다.

학습(learning) 방식으로 사용하는 신경망 코어(neural network cord)는 크게 심층 신경망(deep neural networks, DNN), 합성곱 신경망(convolutional deep neural networks, CNN), 순환 신경망(recurrent boltzmann machine, RNN) 방식이 있으며, 이러한 러닝 모델이 적용될 수 있다.

THz(Terahertz) 통신

6G 시스템에서 THz 통신이 적용될 수 있다. 일 예로, 데이터 전송률은 대역폭을 늘려 높일 수 있다. 이것은 넓은 대역폭으로 sub-THz 통신을 사용하고, 진보된 대규모 MIMO 기술을 적용하여 수행될 수 있다.

도 16은 본 개시에 적용 가능한 전자기 스펙트럼을 도시한 도면이다. 일 예로, 도 16을 참조하면, 밀리미터 이하의 방사선으로도 알려진 THz파는 일반적으로 0.03mm-3mm 범위의 해당 파장을 가진 0.1THz와 10THz 사이의 주파수 대역을 나타낸다. 100GHz-300GHz 대역 범위(Sub THz 대역)는 셀룰러 통신을 위한 THz 대역의 주요 부분으로 간주된다. Sub-THz 대역 mmWave 대역에 추가하면 6G 셀룰러 통신 용량은 늘어난다. 정의된 THz 대역 중 300GHz-3THz는 원적외선 (IR) 주파수 대역에 있다. 300GHz-3THz 대역은 광 대역의 일부이지만 광 대역의 경계에 있으며, RF 대역 바로 뒤에 있다. 따라서, 이 300 GHz-3 THz 대역은 RF와 유사성을 나타낸다.

THz 통신의 주요 특성은 (i) 매우 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 광범위하게 사용 가능한 대역폭, (ii) 고주파에서 발생하는 높은 경로 손실 (고 지향성 안테나는 필수 불가결)을 포함한다. 높은 지향성 안테나에서 생성된 좁은 빔 폭은 간섭을 줄인다. THz 신호의 작은 파장은 훨씬 더 많은 수의 안테나 소자가 이 대역에서 동작하는 장치 및 BS에 통합될 수 있게 한다. 이를 통해 범위 제한을 극복할 수 있는 고급 적응형 배열 기술을 사용할 수 있다.

광 무선 기술(optical wireless technology)

OWC(optical wireless communication) 기술은 가능한 모든 장치-대-액세스 네트워크를 위한 RF 기반 통신 외에도 6G 통신을 위해 계획되었다. 이러한 네트워크는 네트워크-대-백홀/프론트홀 네트워크 연결에 접속한다. OWC 기술은 4G 통신 시스템 이후 이미 사용되고 있으나 6G 통신 시스템의 요구를 충족시키기 위해 더 널리 사용될 것이다. 광 충실도(light fidelity), 가시광 통신, 광 카메라 통신 및 광 대역에 기초한 FSO(free space optical) 통신과 같은 OWC 기술은 이미 잘 알려진 기술이다. 광 무선 기술 기반의 통신은 매우 높은 데이터 속도, 낮은 지연 시간 및 안전한 통신을 제공할 수 있다. LiDAR(light detection and ranging) 또한 광 대역을 기반으로 6G 통신에서 초 고해상도 3D 매핑을 위해 이용될 수 있다.

FSO 백홀 네트워크

FSO 시스템의 송신기 및 수신기 특성은 광섬유 네트워크의 특성과 유사하다. 따라서, FSO 시스템의 데이터 전송은 광섬유 시스템과 비슷하다. 따라서, FSO는 광섬유 네트워크와 함께 6G 시스템에서 백홀 연결을 제공하는 좋은 기술이 될 수 있다. FSO를 사용하면, 10,000km 이상의 거리에서도 매우 장거리 통신이 가능하다. FSO는 바다, 우주, 수중, 고립된 섬과 같은 원격 및 비원격 지역을 위한 대용량 백홀 연결을 지원한다. FSO는 셀룰러 기지국 연결도 지원한다.

대규모 MIMO 기술

스펙트럼 효율을 향상시키는 핵심 기술 중 하나는 MIMO 기술을 적용하는 것이다. MIMO 기술이 향상되면 스펙트럼 효율도 향상된다. 따라서, 6G 시스템에서 대규모 MIMO 기술이 중요할 것이다. MIMO 기술은 다중 경로를 이용하기 때문에 데이터 신호가 하나 이상의 경로로 전송될 수 있도록 다중화 기술 및 THz 대역에 적합한 빔 생성 및 운영 기술도 중요하게 고려되어야 한다.

블록 체인

블록 체인은 미래의 통신 시스템에서 대량의 데이터를 관리하는 중요한 기술이 될 것이다. 블록 체인은 분산 원장 기술의 한 형태로서, 분산 원장은 수많은 노드 또는 컴퓨팅 장치에 분산되어 있는 데이터베이스이다. 각 노드는 동일한 원장 사본을 복제하고 저장한다. 블록 체인은 P2P(peer to peer) 네트워크로 관리된다. 중앙 집중식 기관이나 서버에서 관리하지 않고 존재할 수 있다. 블록 체인의 데이터는 함께 수집되어 블록으로 구성된다. 블록은 서로 연결되고 암호화를 사용하여 보호된다. 블록 체인은 본질적으로 향상된 상호 운용성(interoperability), 보안, 개인 정보 보호, 안정성 및 확장성을 통해 대규모 IoT를 완벽하게 보완한다. 따라서, 블록 체인 기술은 장치 간 상호 운용성, 대용량 데이터 추적성, 다른 IoT 시스템의 자율적 상호 작용 및 6G 통신 시스템의 대규모 연결 안정성과 같은 여러 기능을 제공한다.

3D 네트워킹

6G 시스템은 지상 및 공중 네트워크를 통합하여 수직 확장의 사용자 통신을 지원한다. 3D BS는 저궤도 위성 및 UAV를 통해 제공될 것이다. 고도 및 관련 자유도 측면에서 새로운 차원을 추가하면 3D 연결이 기존 2D 네트워크와 상당히 다르다.

양자 커뮤니케이션

6G 네트워크의 맥락에서 네트워크의 감독되지 않은 강화 학습이 유망하다. 지도 학습 방식은 6G에서 생성된 방대한 양의 데이터에 레이블을 지정할 수 없다. 비지도 학습에는 라벨링이 필요하지 않다. 따라서, 이 기술은 복잡한 네트워크의 표현을 자율적으로 구축하는 데 사용할 수 있다. 강화 학습과 비지도 학습을 결합하면 진정한 자율적인 방식으로 네트워크를 운영할 수 있다.

무인 항공기

UAV(unmanned aerial vehicle) 또는 드론은 6G 무선 통신에서 중요한 요소가 될 것이다. 대부분의 경우, UAV 기술을 사용하여 고속 데이터 무선 연결이 제공된다. 기지국 엔티티는 셀룰러 연결을 제공하기 위해 UAV에 설치된다. UAV는 쉬운 배치, 강력한 가시선 링크 및 이동성이 제어되는 자유도와 같은 고정 기지국 인프라에서 볼 수 없는 특정 기능을 가지고 있다. 천재 지변 등의 긴급 상황 동안, 지상 통신 인프라의 배치는 경제적으로 실현 가능하지 않으며, 때로는 휘발성 환경에서 서비스를 제공할 수 없다. UAV는 이러한 상황을 쉽게 처리할 수 있다. UAV는 무선 통신 분야의 새로운 패러다임이 될 것이다. 이 기술은 eMBB, URLLC 및 mMTC 인 무선 네트워크의 세 가지 기본 요구 사항을 용이하게 한다. UAV는 또한, 네트워크 연결성 향상, 화재 감지, 재난 응급 서비스, 보안 및 감시, 오염 모니터링, 주차 모니터링, 사고 모니터링 등과 같은 여러 가지 목적을 지원할 수 있다. 따라서, UAV 기술은 6G 통신에 가장 중요한 기술 중 하나로 인식되고 있다.

셀-프리 통신(cell-free Communication)

여러 주파수와 이기종 통신 기술의 긴밀한 통합은 6G 시스템에서 매우 중요하다. 결과적으로, 사용자는 디바이스에서 어떤 수동 구성을 만들 필요 없이 네트워크에서 다른 네트워크로 원활하게 이동할 수 있다. 사용 가능한 통신 기술에서 최상의 네트워크가 자동으로 선택된다. 이것은 무선 통신에서 셀 개념의 한계를 깨뜨릴 것이다. 현재, 하나의 셀에서 다른 셀로의 사용자 이동은 고밀도 네트워크에서 너무 많은 핸드 오버를 야기하고, 핸드 오버 실패, 핸드 오버 지연, 데이터 손실 및 핑퐁 효과를 야기한다. 6G 셀-프리 통신은 이 모든 것을 극복하고 더 나은 QoS를 제공할 것이다. 셀-프리 통신은 멀티 커넥티비티 및 멀티-티어 하이브리드 기술과 장치의 서로 다른 이기종 라디오를 통해 달성될 것이다.

무선 정보 및 에너지 전송 통합(wireless information and energy transfer, WIET)

WIET은 무선 통신 시스템과 같이 동일한 필드와 웨이브(wave)를 사용한다. 특히, 센서와 스마트폰은 통신 중 무선 전력 전송을 사용하여 충전될 것이다. WIET은 배터리 충전 무선 시스템의 수명을 연장하기 위한 유망한 기술이다. 따라서, 배터리가 없는 장치는 6G 통신에서 지원될 것이다.

센싱과 커뮤니케이션의 통합

자율 무선 네트워크는 동적으로 변화하는 환경 상태를 지속적으로 감지하고 서로 다른 노드간에 정보를 교환할 수 있는 기능이다. 6G에서, 감지는 자율 시스템을 지원하기 위해 통신과 긴밀하게 통합될 것이다.

액세스 백홀 네트워크의 통합

6G에서 액세스 네트워크의 밀도는 엄청날 것이다. 각 액세스 네트워크는 광섬유와 FSO 네트워크와 같은 백홀 연결로 연결된다. 매우 많은 수의 액세스 네트워크들에 대처하기 위해, 액세스 및 백홀 네트워크 사이에 긴밀한 통합이 있을 것이다.

홀로그램 빔포밍

빔포밍은 특정 방향으로 무선 신호를 전송하기 위해 안테나 배열을 조정하는 신호 처리 절차이다. 스마트 안테나 또는 진보된 안테나 시스템의 하위 집합이다. 빔포밍 기술은 높은 신호 대 잡음비, 간섭 방지 및 거부, 높은 네트워크 효율과 같은 몇 가지 장점이 있다. 홀로그램 빔포밍(hologram beamforming, HBF)은 소프트웨어-정의된 안테나를 사용하기 때문에 MIMO 시스템과 상당히 다른 새로운 빔포밍 방법이다. HBF는 6G에서 다중 안테나 통신 장치에서 신호의 효율적이고 유연한 전송 및 수신을 위해 매우 효과적인 접근 방식이 될 것이다.

빅 데이터 분석

빅 데이터 분석은 다양한 대규모 데이터 세트 또는 빅 데이터를 분석하기 위한 복잡한 프로세스이다. 이 프로세스는 숨겨진 데이터, 알 수 없는 상관 관계 및 고객 성향과 같은 정보를 찾아 완벽한 데이터 관리를 보장한다. 빅 데이터는 비디오, 소셜 네트워크, 이미지 및 센서와 같은 다양한 소스에서 수집된다. 이 기술은 6G 시스템에서 방대한 데이터를 처리하는 데 널리 사용된다.

LIS(large intelligent surface)

THz 대역 신호의 경우 직진성이 강하여 방해물로 인한 음영 지역이 많이 생길 수 있는데, 이러한 음영 지역 근처에 LIS 설치함으로써 통신 권역을 확대하고 통신 안정성 강화 및 추가적인 부가 서비스가 가능한 LIS 기술이 중요하게 된다. LIS는 전자기 물질(electromagnetic materials)로 만들어진 인공 표면(artificial surface)이고, 들어오는 무선파와 나가는 무선파의 전파(propagation)을 변경시킬 수 있다. LIS는 매시브 MIMO의 확장으로 보여질 수 있으나, 매시브 MIMO와 서로 다른 어레이(array) 구조 및 동작 메커니즘이 다르다. 또한, LIS는 수동 엘리먼트(passive elements)를 가진 재구성 가능한 리플렉터(reflector)로서 동작하는 점 즉, 활성(active) RF 체인(chain)을 사용하지 않고 신호를 수동적으로만 반사(reflect)하는 점에서 낮은 전력 소비를 가지는 장점이 있다. 또한, LIS의 수동적인 리플렉터 각각은 입사되는 신호의 위상 편이를 독립적으로 조절해야 하기 때문에, 무선 통신 채널에 유리할 수 있다. LIS 컨트롤러를 통해 위상 편이를 적절히 조절함으로써, 반사된 신호는 수신된 신호 전력을 부스트(boost)하기 위해 타겟 수신기에서 모여질 수 있다.

테라헤르츠(THz) 무선통신

도 17은 본 개시에 적용 가능한 THz 통신 방법을 도시한 도면이다.

도 17을 참조하면, THz 무선통신은 대략 0.1~10THz(1THz=1012Hz)의 진동수를 가지는 THz파를 이용하여 무선통신을 이용하는 것으로, 100GHz 이상의 매우 높은 캐리어 주파수를 사용하는 테라헤르츠(THz) 대역 무선통신을 의미할 수 있다. THz파는 RF(Radio Frequency)/밀리미터(mm)와 적외선 대역 사이에 위치하며, (i) 가시광/적외선에 비해 비금속/비분극성 물질을 잘 투과하며 RF/밀리미터파에 비해 파장이 짧아 높은 직진성을 가지며 빔 집속이 가능할 수 있다.

또한, THz파의 광자 에너지는 수 meV에 불과하기 때문에 인체에 무해한 특성이 있다. THz 무선통신에 이용될 것으로 기대되는 주파수 대역은 공기 중 분자 흡수에 의한 전파 손실이 작은 D-밴드(110GHz~170GHz) 혹은 H-밴드(220GHz~325GHz) 대역일 수 있다. THz 무선통신에 대한 표준화 논의는 3GPP 이외에도 IEEE 802.15 THz WG(working group)을 중심으로 논의되고 있으며, IEEE 802.15의 TG(task group)(예, TG3d, TG3e)에서 발행되는 표준문서는 본 명세서에서 설명되는 내용을 구체화하거나 보충할 수 있다. THz 무선통신은 무선 인식(wireless cognition), 센싱(sensing), 이미징(imaging), 무선 통신(wireless), THz 네비게이션(navigation) 등에 응용될 수 있다.

구체적으로, 도 17을 참조하면, THz 무선통신 시나리오는 매크로 네트워크(macro network), 마이크로 네트워크(micro network), 나노스케일 네트워크(nanoscale network)로 분류될 수 있다. 매크로 네트워크에서 THz 무선통신은 V2V(vehicle-to-vehicle) 연결 및 백홀/프런트홀(backhaul/fronthaul) 연결에 응용될 수 있다. 마이크로 네트워크에서 THz 무선통신은 인도어 스몰 셀(small cell), 데이터 센터에서 무선 연결과 같은 고정된 point-to-point 또는 multi-point 연결, 키오스크 다운로딩과 같은 근거리 통신(near-field communication)에 응용될 수 있다. 하기 표 5는 THz 파에서 이용될 수 있는 기술의 일례를 나타낸 표이다.

Transceivers Device	Available immature: UTC-PD, RTD and SBD
Modulation and coding	Low order modulation techniques (OOK, QPSK), LDPC, Reed Soloman, Hamming, Polar, Turbo
Antenna	Omni and Directional, phased array with low number of antenna elements
Bandwidth	69 GHz (or 23 GHz) at 300 GHz
Channel models	Partially
Data rate	100 Gbps
Outdoor deployment	No
Fee space loss	High
Coverage	Low
Radio Measurements	300 GHz indoor
Device size	Few micrometers

도 18은 본 개시에 적용 가능한 THz 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.

도 18을 참조하면, THz 무선통신은 THz 발생 및 수신을 위한 방법을 기준으로 분류할 수 있다. THz 발생 방법은 광 소자 또는 전자소자 기반 기술로 분류할 수 있다.

이때, 전자 소자를 이용하여 THz를 발생시키는 방법은 공명 터널링 다이오드(resonant tunneling diode, RTD)와 같은 반도체 소자를 이용하는 방법, 국부 발진기와 체배기를 이용하는 방법, 화합물 반도체 HEMT(high electron mobility transistor) 기반의 집적회로를 이용한 MMIC(monolithic microwave integrated circuits) 방법, Si-CMOS 기반의 집적회로를 이용하는 방법 등이 있다. 도 18의 경우, 주파수를 높이기 위해 체배기(doubler, tripler, multiplier)가 적용되었고, 서브하모닉 믹서를 지나 안테나에 의해 방사된다. THz 대역은 높은 주파수를 형성하므로, 체배기가 필수적이다. 여기서, 체배기는 입력 대비 N배의 출력 주파수를 갖게 하는 회로이며, 원하는 하모닉 주파수에 정합시키고, 나머지 모든 주파수는 걸러낸다. 그리고, 도 18의 안테나에 배열 안테나 등이 적용되어 빔포밍이 구현될 수도 있다. 도 18에서, IF는 중간 주파수(intermediate frequency)를 나타내며, 트리플러(tripler), 멀리플러(multipler)는 체배기를 나타내며, PA는 전력 증폭기(power amplifier)를 나타내며, LNA는 저잡음 증폭기(low noise amplifier), PLL은 위상동기회로(phase-locked loop)를 나타낸다.

도 19는 본 개시에 적용 가능한 THz 신호 생성 방법을 도시한 도면이다. 또한, 도 20은 본 개시에 적용 가능한 무선 통신 송수신기를 도시한 도면이다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 광 소자 기반 THz 무선통신 기술은 광소자를 이용하여 THz 신호를 발생 및 변조하는 방법을 말한다. 광 소자 기반 THz 신호 생성 기술은 레이저와 광변조기 등을 이용하여 초고속 광신호를 생성하고, 이를 초고속 광검출기를 이용하여 THz 신호로 변환하는 기술이다. 이 기술은 전자 소자만을 이용하는 기술에 비해 주파수를 증가시키기가 용이하고, 높은 전력의 신호 생성이 가능하며, 넓은 주파수 대역에서 평탄한 응답 특성을 얻을 수 있다. 광소자 기반 THz 신호 생성을 위해서는 도 19에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드, 광대역 광변조기, 초고속 광검출기가 필요하다. 도 19의 경우, 파장이 다른 두 레이저의 빛 신호를 합파하여 레이저 간의 파장 차이에 해당하는 THz 신호를 생성하는 것이다. 도 19에서, 광 커플러(optical coupler)는 회로 또는 시스템 간의 전기적 절연과의 결합을 제공하기 위해 광파를 사용하여 전기신호를 전송하도록 하는 반도체 디바이스를 의미하며, UTC-PD(uni-travelling carrier photo-detector)은 광 검출기의 하나로서, 능동 캐리어(active carrier)로 전자를 사용하며 밴드갭 그레이딩(bandgap grading)으로 전자의 이동 시간을 감소시킨 소자이다. UTC-PD는 150GHz 이상에서 광검출이 가능하다. 도 20에서, EDFA(erbium-doped fiber amplifier)는 어븀이 첨가된 광섬유 증폭기를 나타내며, PD(photo detector)는 광신호를 전기신호로 변환할 수 있는 반도체 디바이스를 나타내며, OSA는 각종 광통신 기능(예, 광전 변환, 전광 변환 등)을 하나의 부품으로 모듈화시킨 광모듈(optical sub assembly)를 나타내며, DSO는 디지털 스토리지 오실로스코프(digital storage oscilloscope)를 나타낸다.

도 21은 본 개시에 적용 가능한 송신기 구조를 도시한 도면이다. 또한, 도 22는 본 개시에 적용 가능한 변조기 구조를 도시한 도면이다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 일반적으로 레이저(laser)의 광학 소스(optical source)를 광파 가이드(optical wave guide)를 통과시켜 신호의 위상(phase)등을 변화시킬 수 있다. 이때, 마이크로파 컨택트(microwave contact) 등을 통해 전기적 특성을 변화시킴으로써 데이터를 싣게 된다. 따라서, 광학 변조기 출력(optical modulator output)은 변조된(modulated) 형태의 파형으로 형성된다. 광전 변조기(O/E converter)는 비선형 크리스탈(nonlinear crystal)에 의한 광학 정류(optical rectification) 동작, 광전도 안테나(photoconductive antenna)에 의한 광전 변환(O/E conversion), 광속의 전자 다발(bunch of relativistic electrons)로부터의 방출(emission) 등에 따라 THz 펄스를 생성할 수 있다. 상기와 같은 방식으로 발생한 테라헤르츠 펄스(THz pulse)는 펨토 세컨드(femto second)부터 피코 세컨드(pico second)의 단위의 길이를 가질 수 있다. 광전 변환기(O/E converter)는 소자의 비선형성(non-linearity)을 이용하여, 하향 변환(Down conversion)을 수행한다.

테라헤르츠 스펙트럼의 용도(THz spectrum usage)를 고려할 때, 테라헤르츠 시스템을 위해서 고정된(fixed) 또는 모바일 서비스(mobile service) 용도로써 여러 개의 연속적인 기가헤르츠(contiguous GHz)의 대역들(bands)을 사용할 가능성이 높다. 아웃도어(outdoor) 시나리오 기준에 의하면, 1THz까지의 스펙트럼에서 산소 감쇠(Oxygen attenuation) 10^2 dB/km를 기준으로 가용 대역폭(Bandwidth)이 분류될 수 있다. 이에 따라 상기 가용 대역폭이 여러 개의 밴드 청크(band chunk)들로 구성되는 프레임워크(framework)가 고려될 수 있다. 상기 프레임워크의 일 예시로 하나의 캐리어(carrier)에 대해 테라헤르츠 펄스(THz pulse)의 길이를 50ps로 설정한다면, 대역폭(BW)은 약 20GHz가 된다.

적외선 대역(infrared band)에서 테라헤르츠 대역(THz band)으로의 효과적인 하향 변환(Down conversion)은 광전 컨버터(O/E converter)의 비선형성(nonlinearity)을 어떻게 활용하는가에 달려 있다. 즉, 원하는 테라헤르츠 대역(THz band)으로 하향 변환(down conversion)하기 위해서는 해당 테라헤르츠 대역(THz band)에 옮기기에 가장 이상적인 비선형성(non-linearity)을 갖는 광전 변환기(O/E converter)의 설계가 요구된다. 만일 타겟으로 하는 주파수 대역에 맞지 않는 광전 변환기(O/E converter)를 사용하는 경우, 해당 펄스(pulse)의 크기(amplitude), 위상(phase)에 대하여 오류(error)가 발생할 가능성이 높다.

단일 캐리어(single carrier) 시스템에서 광전 변환기 1개를 이용하여 테라헤르츠 송수신 시스템이 구현될 수 있다. 채널 환경에 따라 달라지지만 멀리 캐리어(Multi carrier) 시스템에서 캐리어 수만큼 광전 변환기가 요구될 수 있다. 특히 전술한 스펙트럼 용도와 관련된 계획에 따라 여러 개의 광대역들을 이용하는 멀티 캐리어 시스템인 경우, 그 현상이 두드러지게 될 것이다. 이와 관련하여 상기 멀티 캐리어 시스템을 위한 프레임 구조가 고려될 수 있다. 광전 변환기를 기반으로 하향 주파수 변환된 신호는 특정 자원 영역(예: 특정 프레임)에서 전송될 수 있다. 상기 특정 자원 영역의 주파수 영역은 복수의 청크(chunk)들을 포함할 수 있다. 각 청크(chunk)는 적어도 하나의 컴포넌트 캐리어(CC)로 구성될 수 있다.

본 개시의 구체적인 실시 예

본 개시는 테라헤르츠 대역을 이용한 통신에 있어 필수적으로 요구되는 대용량(massive) MIMO(multi input multi output) 기술을 활용하기 위한 수신기 및 수신기의 동작 방법을 제안한다. 특히, 본 개시는 1-비트 양자화기 기반의 ΣΔ(sigma-delta) ADC(analog to digital converter)를 이용하여 다중 안테나 혹은 다중 분기를 이용하여 초광대역 통신에서 초고속 전력 효율적 수신이 가능한 수신기 구조를 제안한다. 따라서, 수신기는 전력 효율적인 시스템에서 고차 변조를 가능하게 함으로써 데이터 전송율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 개시는 테라헤르츠 대역을 이용한 통신을 수행하는 수신기의 수신 역량을 기초로 변조 방식 및 변조 레벨을 결정하는 방법 및 송수신 통신 링크 환경에 따라 변조 방식 및 변조 레벨을 가변적으로 제어하는 방법을 제안한다. 따라서, 송신기 및 수신기로 하여금 전력 및 스펙트럼 효율적인 통신을 수행할 수 있도록 한다.

도 23은 본 개시에 적용 가능한 수신기의 구조를 도시한 도면이다.

도 23을 참조하면, 수신기는 빔 수신부(2310), RF(radio frequency) 신호 처리부(2320), 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2330), 및 디지털 베이스밴드 신호 처리부(2340)를 포함한다.

빔 수신부(2310)는 복수의 안테나 어레이들을 포함한다. 구체적으로, 빔 수신부(2310)는 N_RX개의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. 그리고 빔 수신부(2310)는 안테나 어레이의 구성 방식에 따라 위상 천이기 및 신호 결합기 등을 포함할 수 있다. 빔 수신부(2310)는 복수의 안테나 어레이들을 통해 외부의 신호를 수신할 수 있으며, 복수의 안테나 어레이들 각각을 통해 수신한 신호의 위상을 정렬하고 결합할 수 있다.

RF 신호 처리부(2320)는 LNA(low noise amplifier), RF 필터(예를 들어, 밴드 통과 필터(band pass filter, BPF), 저역 통과 필터(low pass filter, LPF) 등), 이득 제어 증폭기 및 믹서를 포함하는 RF 체인(RF chain)일 수 있다. RF 신호 처리부(2320)는 빔 수신부(2310)를 통해 수신한 RF 신호를 아날로그 베이스밴드 신호로 변환할 수 있다. RF 체인의 주파수 변환 방식에 따라, 믹서를 포함한 적어도 일부의 RF 체인 구성 요소들은 서로 연접될 수 있다. 수신기는 N_RF개의 RF 신호 처리부(2320)를 포함할 수 있다.

아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2330)는 RF 신호 처리부(2320)로부터 획득한 아날로그 베이스밴드 신호를 디지털 비트 스트림으로 변환할 수 있다. 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2330)는 무선 통신 네트워크에서 지원하는 신호 영역을 충분히 표현할 수 있는 해상도 및 정밀도를 갖는다. 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2330)는 N_RF개의 ADC를 포함할 수 있다. 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2330)는 RF 신호를 별도의 절차 없이 디지털 비트 스트림으로 변환하는 RF ADC들을 포함할 수 있다.

디지털 베이스밴드 신호 처리부(2340)는 디지털 신호처리를 통해 신호를 복조한다. 디지털 베이스밴드 신호 처리부(2340)는 디지털 필터 및 데시메이션 필터를 포함할 수 있다. 디지털 베이스밴드 신호 처리부(2340)는 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2330)로부터 N_RF×N개의 비트들을 획득할 수 있으며, 획득한 비트들을 신호 처리하여 신호를 복조할 수 있다.

입력 신호를 수신하기 위한 다중 안테나 시스템을 포함하는 수신기는 안테나 어레이의 빔포밍 방식에 따라, 디지털 빔포밍(digital beamforming, DBF) 방식과 아날로그 빔포밍(analog beamforming, ABF) 방식, 그리고 디지털 빔포밍 방식과 아날로그 빔포밍 방식이 혼합된 하이브리드 빔포밍(hybrid beamforming, HBF) 방식으로 구분된다. 안테나 어레이의 빔포밍 방식에 따라, 수신기에 포함되는 구성들 각각의 개수가 상이할 수 있다. 예를 들어, DBF 방식의 경우, N_RF는 N_RX와 동일할 수 있다. 반면, ABF 방식의 경우, N_RF는 1일 수 있다. HBF 방식의 경우, N_RF는 N_RX보다 작은 정수일 수 있다.

안테나 어레이의 빔포밍 방식에 따른 수신기의 구체적인 구조는 아래에 설명한 바와 같을 수 있다.

도 24는 본 개시에 적용 가능한 ΣΔ(sigma-delta) ADC(analog to digital converter)를 포함하는 수신기의 구조를 도시한 도면이다.

도 24(a) 내지 도 24(c)를 참조하면, 수신기는 빔 수신부, RF 신호 처리부, 아날로그 베이스밴드 신호 변환부 및 디지털 베이스밴드 신호 처리부를 포함할 수 있다. 빔 수신부는 복수의 안테나 어레이들을 포함하고, 위상 천이기들 및 신호 결합기들을 더 포함할 수 있다. RF 신호 처리부는 RF 필터 및/또는 믹서들을 포함할 수 있다. 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 ΣΔ 변환기, 및 디지털 프로세서를 포함할 수 있다.

도 24(a)를 참조하면, 안테나 어레이의 빔포밍 방식이 디지털 빔포밍 방식인 경우, 수신기는 안테나들 각각에 연결되는 RF 체인들 및 ADC들을 포함한다. 즉, 수신기의 RF 체인들 및 ADC들의 개수는 안테나들의 개수와 동일하다(N_Rx = N_RF). 따라서 수신기는 복수의 ADC들을 통해 획득한 입력 아날로그 신호들을 디지털 베이스밴드 신호들로 변환한 후, 디지털 프로세서를 이용하여, 변환된 신호들 각각에 수신 빔 가중치를 적용하고, 채널을 보상하고 등화하는 방식으로 신호를 복조한다.

반면에, 도 24(b)를 참조하면, 안테나 어레이의 빔포밍 방식이 아날로그 빔포밍 방식인 경우, 수신기는 하나의 RF 체인 및 ADC를 포함한다(N_RF = 1). 따라서 수신기는 복수의 안테나 요소들을 통해 수신한 신호들의 빔을 정렬한 후 결합함으로써, 하나의 RF 체인을 통해 신호 처리를 수행한다. 수신기는 ADC를 통해 정렬된 하나의 아날로그 신호를 디지털 베이스밴드 신호로 변환하고, 디지털 신호 처리 방식에 의해 수신 빔 가중치를 적용함으로써, 디지털 프로세서를 이용하여, 변환된 신호에 수신 빔 가중치를 적용하고, 채널을 보상하고 등화하는 방식으로 신호를 복조한다.

그리고 도 24(c)를 참조하면, 안테나 어레이의 빔포밍 방식이 하이브리드 빔포밍 방식인 경우, 수신기는 복수의(N_Rx) 안테나 요소들 및 위상 천이기들을 포함하고, 도 24(a)에 따른, 디지털 빔포밍 방식의 수신기에 비해 적은 수의 RF 체인들 및 ADC들을 포함한다(N_Rx ≫ N_RF). 따라서 수신기는 복수의 ADC들을 통해 획득한 입력 아날로그 신호들을 디지털 베이스밴드 신호들로 변환한 후, 디지털 프로세서를 이용하여, 변환된 신호들 각각에 수신 빔 가중치를 적용하고, 채널을 보상하고 등화하는 방식으로 신호를 복조한다.

수신기의 빔 운용의 자유도 및 다중 스트림 지원 자유도는 디지털 빔포밍 방식, 하이브리드 빔포밍 방식, 아날로그 빔포밍 방식 순서로 높다.

테라헤르츠 대역에서 초광대역 주파수 밴드를 활용한 초고속 통신 서비스를 실현하기 위해서, 수신기의 ADC는 초고속 샘플링 레이트(sampling rate) 조건을 만족하여야 한다. 또한, 테라헤르츠 대역에서 통신을 수행하는 경우, 신호의 경로 손실(pathloss)이 증가할 수 있다. 따라서, 초고속 샘플링 레이트를 만족시키고 경로 손실을 극복하기 위해, 수신기는 초대용량 안테나(ultra-massive MIMO) 기술을 이용하여, 송신기로부터의 신호를 수신할 수 있다. 즉, 수신기는 많은 수의 안테나를 이용한 높은 빔 이득을 통해 경로 손실을 극복할 수 있다. 다만, 높은 빔 이득을 얻기 위해, 수신기는 매우 많은 수의 ADC를 구비하여야 하고, 따라서, 수신기는 매우 높은 전력을 소모할 수 있다.

반면, 테라헤르츠 대역 통신에서의 요구사항을 충족시키기 위해서, 수신기는 저전력 초고속 ADC를 포함하는 것이 바람직하지만, 수신기에 포함된 ADC의 해상도를 낮춰야 하는 현실적인 문제에 봉착하게 된다. 테라헤르츠 대역 통신에서의 요구사항을 충족시키기 위해서, 1-bit ADC을 포함한 저해상도 ADC를 활용한 수신기를 구현하는 기술들이 활발히 개발되고 있다. 하지만, 단순히 ADC의 해상도를 낮추는 경우, 수신기의 지원 가능한 신호 대역에서의 효율이 저하될 수 있어, 수신기의 데이터 처리 속도 역시 감소되는 문제가 있다. 예를 들어, 64QAM의 변조를 지원하기 위해서, ADC에 요구되는 해상도는 대략 8~10 비트가량의 ENOB(effective number of bits)이다. 따라서, 테라헤르츠 대역에서 초고속 초광대역 통신을 실현하기 위해서, 중간 해상도를 지원하고, 적은 전력을 소모하면서 빠른 처리 속도를 지원하는 ADC 및 ADC를 활용한 수신기가 요구된다.

초고속 통신을 지원하는 수신기는 주로 플래쉬 ADC, 시분할(time interleaved) 파이프라인 ADC, 및/또는 시분할 SAR(successive approximation　register) ADC를 사용한다.

플래쉬 ADC는 2^ENOB-1개의 비교기(comparator)가 병렬 연결됨에 따라 매우 빠른 처리 속도를 지원하나, 많은 수의 병렬 체인으로 인해, 안정성이 저하되고, 해상도가 제한되며, 다수의 비교기로 인해, 전력 소모가 매우 높다.

시분할 파이프라인 ADC의 경우, 2~3비트의 낮은 해상도를 갖는 ADC 및 DAC를 다수의 직렬 단계로 결합하는 방식의 파이프라인 ADC와 시분할 ADC를 결합함으로써 매우 빠른 속도를 지원할 수 있다. 하지만, 여전히 해상도가 상대적으로 낮으며, 전력 소모가 큰 단점이 있다.

마지막으로, 시분할 SAR ADC의 경우, 저전력 설계가 가능한 SAR ADC와 시분할 ADC를 결합함으로써 상대적으로 높은 해상도와 낮은 전력 소모를 갖는 고속의 ADC를 구현한다.

하지만, 언급한 방식들은 테라헤르츠 대역 통신을 지원하는 수신기에 사용하기에 여전히 전력 소모가 크거나 ADC의 해상도가 제한된다.

본 개시는 다수의 안테나 어레이 구조를 포함하는 수신기의 동작에 ΣΔ 변조 방식을 함께 적용함으로써 중간 해상도를 갖는 저전력의 초고속 ADC 구조를 제안하고자 한다. 수신기는 기본적으로 1-bit 양자화기를 비롯하여 간단한 구조의 회로들을 이용하여, ΣΔ 변조를 수행할 수 있으며, 따라서 본 개시에서 제안하는 ADC 구조는 수신기 내부의 칩 면적을 최소화할 수 있을 것이다. 또한 다중 안테나 어레이를 활용한 공간 오버샘플링 기술을 ΣΔ 변조와 함께 수신기에 적용하는 경우, 수신기는 빠른 속도의 잡음 성형을 통해, 높은 SNR을 달성할 수 있다. 따라서 본 개시에서의 수신기의 구조를 적용함으로써, 수신기가 낮은 전력 소모 및 8 ~ 10비트 수준의 중간 해상도에 대한 초고속 초광대역 통신에 유용할 것으로 기대하기 때문이다.

본 개시를 통해 이루고자 하는 수신기의 구조는 아래의 요구 사항들을 충족할 수 있는 것이 바람직하다. 먼저, 수신기는 본 개시에서의 수신기의 구조를 통해 수신기 전체의 처리 시간 동안의 전력 소모를 충분히 줄여야 한다. 그리고, 수신기는 본 개시에서의 수신기의 구조를 통해 테라헤르츠 통신에서의 요구 사항을 만족할 수 있는 동작 속도를 지원할 수 있어야 한다. 또한 수신기는 본 개시에서의 수신기의 구조를 통해 테라헤르츠 통신에서의 요구 사항을 만족할 수 있는 처리 시간(또는 지연 시간)을 지원할 수 있어야 한다. 마지막으로, 수신기의 구조를 통해, 수신기는 THz 대역 통신 수준에서 요구되는 수준의 ENOB를 제공할 수 있어야 한다.

위의 요구 사항들을 만족하기 위해, 수신기는 아래에 설명된 특징들을 포함할 수 있다.

수신기는 시분할 방식 기반(time-interleaved based)으로 시분할 채널 단위로 샘플링을 수행함으로써, 오버샘플링 부담을 저감할 수 있다. 다만, 테라헤르츠 대역을 지원하는 초광대역 무선 통신 네트워크에서, 나이퀴스트 샘플링율은 이미 높게 형성되어 있기 때문에, 수신기는 오버샘플링 기반의 ΣΔ ADC 방식을 적용하기 어려울 수 있다. 따라서 수신기는 시분할 채널을 복수의 시분할 부채널(time-interleaved subchannel)들로 분할함으로써 초광대역 통신에 대응하도록 한다. 기존의 시분할 ΣΔ ADC 방식은 ΣΔ ADC 루프 전체를 복수 개의 시분할 채널에 대응시키지만, 본 개시에서의 시분할 부채널을 이용한 ΣΔ ADC 방식은 ΣΔ ADC 변환의 복수회의 ΣΔ 루프들 각각을 시분할 부채널들 각각에 대응시키므로, 기존의 시분할 방식과는 다르다. 본 개시에서 제안하는 방식에 따르면, 시분할 부채널은 하나의 ΣΔ 루프의 결과 값의 디지털 필터링 및 데시메이션 등의 디지털 프로세싱을 수행하기 위한 기본 단위를 구성한다.

수신기는 복수의 안테나들 및/또는 복수의 안테나들 각각에 매핑되는 ΣΔ 변조 루프를 활용함으로써, 오버샘플링 부담을 분담할 수 있다. 기본적으로, ΣΔ ADC는 AAF(anti-aliasing filter), SAH(sample and hold), ΣΔ 변조기, 디지털 필터 및 데시메이션 필터를 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 초고속 샘플링율을 요구하는 ΣΔ ADC의 구조에서 초광대역 통신 네트워크의 수신기는 특히 SAH의 처리 지연에 매우 취약할 것으로 예상된다. SAH 회로의 처리 지연은 SAH의 입력 증폭기(input amplifier), 커패시터(capacitor), 출력 버퍼 및 스위칭 회로 각각의 지연 시간에 기인한다. 즉, SAH의 샘플 모드(sample mode)에서의 안정화 시간(settling time), 샘플 모드에서 홀드 모드(sample-to-hold mode)로의 전환에 따른 안정화 시간, 어퍼쳐 지연 시간(aperture delay time) 및 홀드 모드에서 샘플 모드 전환(hold-to-sample mode)에서의 획득 시간(acquisition time) 등 지연 시간들의 합은 초광대역 통신에서의 요구되는 샘플링 시간에 비하여 클 것으로 예상된다.

본 개시에 따르면, 수신기는 시분할 접근과 함께 ΣΔ 변조 루프들 각각을 다중 안테나들에 매핑된 서로 다른 변조기들에 분산하여, 오버샘플링으로 인한 대한 부담을 저감시키도록 한다.

수신기는 복수의 안테나들을 활용함으로써, 전력 소모를 분담할 수 있다. 기본적으로, ΣΔ ADC의 ΣΔ 변조기는 차동 증폭기(differential amplifier), 적분기, 1-비트 ADC/DAC를 포함한다. ΣΔ 변조기 자체는 큰 전력 소모를 발생하지 않을 수 있다. 다만, 수신기가 매우 높은 OSR을 기초로, 원하는 해상도 및 SNR을 달성하고자 하는 경우, ΣΔ 변조기의 전력 소모는 크게 증가하게 된다.

본 개시에 따르면, 수신기는 ΣΔ 변조 루프 체인을 복수의 안테나 및 복수의 안테나들 각각에 매핑되는 ΣΔ 변조 루프 단위로 구성함으로써 ΣΔ ADC의 전체 전력 소모를 분담할 수 있도록 한다.

위의 특징들에 따라, 수신기는 아래에 설명된 구조 및 특징들을 포함할 수 있다.

도 25는 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구조를 도시한 도면이다.

도 25를 참조하면, MIMO 송수신 기법을 사용하는 수신기는 빔 수신부(2510), ΣΔ 빔 정합부(2521), 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2522), 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2523) 등을 포함하는 복수의 공간 ΣΔ ADC(2520)들(N_SD ² _-ADC ≥ 1)을 포함하며. 디지털 베이스밴드 신호 처리부(2530)를 포함할 수 있다.

공간 ΣΔ ADC(2512)들 각각은 수신기의 빔 수신부(2510)를 통해 RF 신호를 수신할 수 있다. 공간 ΣΔ ADC들 각각의 공간 ΣΔ 빔 정합부(2521)는 빔 수신부(2510)의 복수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 안테나들을 통해 수신한 RF 신호들의 빔을 정렬할 수 있다. 공간 ΣΔ 빔 정합부(2521)는 하나의 공간 ΣΔ ADC(2510)에 포함된 내부의 복수의 안테나들(N_{RF, SD} ² _-ADC)로부터 수신한 신호들 간의 동기를 확보하기 위하여 RF 신호들의 빔을 정렬할 수 있다. 본 개시에서 제안하는 구조를 갖는 수신기는 복수의 빔을 동시에 처리하기 위해 공간 ΣΔ ADC 단위의 위상 천이기를 운용할 수 있다. 따라서, 공간 ΣΔ 빔 정합부(2521)는 복수의 안테나들 각각에 대한 신호의 입사각에 의해 발생한 RF 신호들의 위상 차이를 보상할 수 있다. 그리고 공간 ΣΔ 빔 정합부(2521)는 수신기의 구조 및 어레이 구성 방식에 따라, 추가적으로 위상 정렬된 RF 신호들을 결합하고, 결합된 RF 신호들을 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2522)에 전달할 수 있다.

공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2522)는 공간 ΣΔ ADC 입력 신호를 위한 RF 신호의 신호 처리 동작을 수행한다. 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2522)는 수신기의 안테나 어레이의 빔포밍 방식에 따라 하나 이상의 RF 체인을 포함할 수 있다. 하나 이상의 RF 체인 각각의 출력은 하나의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부에 입력되는 것이 아닌, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부에 포함된 다수의 서브 ΣΔ ADC들에 입력될 수 있어, 종래의 방식과 일부 차이가 있다. 따라서, 수신기는 샘플링으로 인한 부담을 다수의 서브 ΣΔ ADC들에 분담시킬 수 있다.

공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2523)는 하나의 디지털 비트 스트림을 생성하기 위하여 요구되는 다수(N_{RF, SD} ² _-ADC)의 서브 ΣΔ ADC들을 포함하고, 디지털 비트를 출력하는 디지털 프로세서를 포함한다. 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2523)는 서브 ΣΔ ADC들을 이용하여, 아날로그 베이스밴드 신호를 디지털 비트 스트림으로 변환한다. 그리고 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2523)는 변환된 디지털 비트 스트림을 디지털 베이스밴드 신호 처리부(2530)로 전달한다.

디지털 베이스밴드 신호 처리부(2530)는 복수의 공간 ΣΔ ADC (2520)들로부터 디지털 비트 스트림을 획득할 수 있다. 그리고 디지털 베이스밴드 신호 처리부(2530)는 디지털 비트 스트림의 부정합을 보정하고, 디지털 필터링 및 데시메이션을 수행할 수 있다.

도 26은 본 개시에 적용 가능한 복수의 안테나와 공간 ΣΔ ADC 간의 연결 관계를 도시한 도면이다.

도 26을 참조하면, 수신기는 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 복수의 패널(panel)들을 포함할 수 있다. 수신기의 패널은 복수의 안테나 요소들 및 복수의 안테나 요소들에 연결되는 공간 ΣΔ ADC를 포함한다. 그리고 공간 ΣΔ ADC는 복수의 안테나 요소들, 위상 천이기(또는 위상 변환기, 위상 회전기), RF 체인, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부 및 베이스밴드 프로세서를 포함할 수 있다. RF 체인은 RF 필터, LNA, 및 믹서를 포함할 수 있다. 그리고 베이스밴드 프로세서는 디지털 필터, 데시메이터, 및 디지털 캘리브레이터(calibrator)를 포함할 수 있다. 수신기의 패널의 구성들 각각의 구체적인 연결 관계는 아래에 설명되는 바와 같을 수 있다.

도 27은 본 개시에 적용 가능한 복수의 안테나 및 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 패널의 구조를 도시한 도면이다.

도 27을 참조하면, 수신기의 패널은 복수의 안테나 요소들을 포함하는 안테나 어레이(2710), 공간 ΣΔ 빔 정합부(2720), 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2730) 및 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2740)를 포함할 수 있다.

공간 ΣΔ 빔 정합부(2720)는 위상 천이기, 위상 변환기 및 위상 회전기 중 적어도 하나의 회로를 포함할 수 있다. 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2730)는 대역 통과 필터, LNA(low noise amplifier), 믹서(mixer) 등을 포함하는 RF 체인을 포함할 수 있다. 그리고 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2740)는 복수의 서브 ΣΔ ADC들 및 디지털 프로세서를 포함할 수 있으며, 디지털 프로세서는 디지털 필터, 데시메이션 필터, 및 디지털 캘리브레이터 등을 포함할 수 있다.

공간 ΣΔ ADC를 포함하는 패널은 안테나 어레이(2710)의 안테나 요소들 간 연결 방식에 따라, 구성들 각각의 개수가 상이할 수 있다. 안테나 어레이(2710)의 안테나 요소들 간 연결 방식이 전 연결 방식인 경우, 패널은 안테나 요소들의 수(혹은 안테나 수×RF 체인 수)와 동일한 개수의 공간 ΣΔ 빔 정합부(2720)들, 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2730)들 및 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2740)들을 포함할 수 있다. 또는 안테나 어레이(2710)의 안테나 요소들 간 연결 방식이 서브 어레이 방식인 경우, 패널은 안테나 요소들의 수(혹은 안테나 수×RF 체인 수)와 동일한 개수의 공간 ΣΔ 빔 정합부(2720)들, 1 또는 2 개의 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(2730), 및 1 또는 2개의 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2740)를 포함하고, ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(2740)는 안테나 요소들의 수와 동일한 개수의 서브 ΣΔ ADC들을 포함할 수 있다.

공간 ΣΔ ADC를 포함하는 패널의 공간 ΣΔ 빔 정합부 및 공간 ΣΔ RF 신호 처리부의 구체적인 동작 특성은 아래에 설명한 바와 같을 수 있다.

도 28은 본 개시에 적용 가능한 다중 안테나 어레이를 통한 입사 신호에 대한 복수의 ADC 기반 오버샘플링 방법을 도시한 도면이다.

도 28을 참조하면, 수신기가 복수의 안테나 어레이들을 통해 원거리장(far-field)의 평면파(plane wave) 신호를 수신하는 경우, 복수의 안테나 어레이들을 통한 입사 신호들은 기준 안테나를 통해 입사된 신호에 대한 위상 회전된 신호들일 수 있다. 신호들 각각의 회전된 위상은 시간 영역에서의 오프셋으로 표현될 수 있다. 즉, 수신기는 복수의 안테나 어레이들을 이용하여 서로 다른 회전된 위상을 갖는 각각의 신호들을 획득함으로써, 평면파 신호를 샘플링할 수 있다. 복수의 안테나 어레이들의 개수가 OSR에 상응하는 경우, 수신기는 평면파 신호를 오버샘플링할 수 있다.

다만, 서로 다른 신호들 각각의 회전된 위상은 신호의 입사각(angle of arrival, AOA)에 따라 가변하므로, 수신기는 OSR을 제어할 수 없다. 예를 들어, 수신기가 정면(boresight)으로 입사되는 신호를 수신하는 경우, 수신기는 신호를 오버샘플링하지 못한다.

본 개시에 따르면, 수신기는 주어진 복수의 안테나들 각각을 통해 입사되는 신호들에 대해 아날로그 빔 정렬을 수행한다. 따라서, 안테나 요소들 각각을 통해 수신된 신호들은 동일하다고 가정한다. 그리고 수신기는 빔 정렬된 신호들 각각에 동일한 간격의 서로 다른 샘플링 시간에서 입력 신호를 샘플링한다. 샘플링 시간 간의 간격은 심볼 시간(

)에 대한 OSR 등분된 값(

)일 수 있다. 수신기는 빔 정렬된 신호들 각각을 서로 다른 샘플링 시간에서 양자화하고, 샘플링 시간 간의 간격을 제어함으로써, 평면파 신호에 대한 오버샘플링율을 제어할 수 있다.

본 개시에 따르면, 공간 ΣΔ ADC는 기본적으로 DT(discrete-time) ΣΔ ADC일 수 있다. 그리고, 공간 ΣΔ ADC의 ΣΔ 변조기는 1-비트 내부 ADC, DAC를 갖는 단일 단(single-stage) ΣΔ 변조기일 수 있다. 다만, 공간 ΣΔ ADC의 ΣΔ 변조기에 관한 조건은 발명을 서술함에 있어 편의 상의 가정으로 내부 ADC/DAC의 해상도, 적분기에 대한 ΣΔ 변조 차수 자체를 제한하는 것을 의미하지는 않는다.

본 개시에 따르면, ΣΔ ADC는 매 오버샘플링 클럭 이내에 ΣΔ 변조 루프를 완료해야 하는 ΣΔ ADC의 부담을 완화시키기 위하여, 수신기의 공간 ΣΔ ADC는 ΣΔ 변조 루프들을 서로 다른 안테나에 매핑되는 서브 ΣΔ ADC들에 분산할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC는 ΣΔ ADC 동작의 ΣΔ 변조 루프들 중 1회의 루프를 위한 동작을 수행하는 모듈일 수 있다.

도 29는 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 서브 ΣΔ ADC의 신호 흐름을 도시한 도면이다.

도 29를 참조하면, 서브 ΣΔ ADC는 ΣΔ 변조 루프 동작을 수행할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC는 차동 증폭기(2910)를 이용하여, 획득한 신호들 간의 차이를 산출할 수 있다. 즉, 서브 ΣΔ ADC는 차동 증폭기(2910)를 이용하여, 매핑된 안테나를 통해 획득한 입력 신호 및 별개의 서브 ΣΔ ADC로부터 획득한 출력 신호 간의 차이를 산출할 수 있다. 또는 서브 ΣΔ ADC는 아날로그 베이스밴드 신호들로부터 분기된 입력 신호 및 별개의 서브 ΣΔ ADC로부터 획득한 출력 신호 간의 차이를 산출할 수 있다.

서브 ΣΔ ADC는 잡음 성형(noise shaping) 필터(2920)를 이용하여, 입력 신호와 별개의 서브 ΣΔ ADC로부터 획득한 출력 신호 간의 차이의 잡음을 성형할 수 있다.

서브 ΣΔ ADC는 ADC(2930)를 이용하여, 잡음 성형된 신호를 양자화할 수 있으며, 양자화된 신호를 베이스밴드 프로세서에게 전달할 수 있다. 그리고 서브 ΣΔ ADC는 DAC(2940)를 이용하여, 양자화된 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC는 아날로그 신호를 연결된 다른 서브 ΣΔ ADC에게 전달할 수 있다.

다음은 1차 ΣΔ ADC를 다중 분기로 확장하였을 때, 첫 번째 루프에 상응하는 서브 ΣΔ ADC(sub ΣΔ ADC)인 제1 서브 ΣΔ ADC, 첫 번째 루프와 마지막 루프 사이의 루프들에 상응하는 서브 ΣΔ ADC인 제2 서브 ΣΔ ADC들 및 마지막 루프에 상응하는 서브 ΣΔ ADC인, 제3 서브 ΣΔ ADC 각각의 신호 흐름을 설명한다.

도 30은 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ ADC 내부의 신호 흐름을 도시한 도면이다.

도 30을 참조하면, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 복수의 서브 ΣΔ ADC들(3010, 3020, 3030, 3040)을 포함할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC들(3010, 3020, 3030, 3040) 각각은 아날로그 베이스 밴드 신호를 획득할 수 있다. 신호를 획득한 서브 ΣΔ ADC들 각각의 SAH 모듈(3011, 3021, 3031, 3041)은 샘플링 시간 오프셋(

)마다 미리 정의된 서브 ΣΔ ADC들 각각의 샘플링 시간에서 시간 오버샘플링 및/또는 공간 오버샘플링을 수행할 수 있다.

서브 ΣΔ ADC들(3010, 3020, 3030, 3040) 각각은 샘플링 시간의 순서에 따라 ΣΔ 변조 동작을 수행한다. 서브 ΣΔ ADC들(3010, 3020, 3030, 3040)의 개수는 수신기에서 요구하는 OSR의 수와 동일할 수 있고, 서브 ΣΔ ADC들(3010, 3020, 3030, 3040) 각각은 오버샘플링 클럭에 대해 일대일 매핑될 수 있다. 즉, 하나의 서브 ΣΔ ADC는 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부의 동작 클럭들 각각에 대응되는 ΣΔ 변조 루프를 담당할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC의 타입은 구성, 형태, 및 매핑되는 오버샘플링 클럭에 따라 다음의 제1 타입 내지 제3 타입 중 하나의 타입일 수 있다.

제1 타입의 서브 ΣΔ ADC(3010)는 수신기의 첫 번째 안테나에 매핑되는 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 또는 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC(3010)는 아날로그 베이스밴드 신호로부터 첫번째로 분기된 신호를 디지털 신호로 변환하는 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC(3010)는 SAH(3011)와 내부 ADC(3012) 및 DAC(3013)만으로 구성된 ΣΔ 변조기를 포함할 수 있다. 따라서, 제안하는 공간 ΣΔ ADC의 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC는 SAH를 이용하여, 주어진 샘플링 시간에서 아날로그 베이스밴드 신호를 샘플링한다. 또는 공간 ΣΔ ADC의 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC는 SAH를 이용하여, 주어진 샘플링 시간에서 아날로그 베이스밴드 신호로부터 분기된 신호를 샘플링한다. 그리고, 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC는 ADC(3012)를 이용하여, 샘플링된 아날로그 베이스밴드 신호를 양자화함으로써, 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 베이스밴드 프로세서에게 전달할 수 있다. 그리고 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC(3010)는 DAC(3013)를 이용하여, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 디지털 신호로부터 변환된 아날로그 신호를 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC(3020)에게 전달한다.

제2 타입의 서브 ΣΔ ADC(3020, 3030)는 수신기의 처음 안테나와 마지막 안테나를 제외한 나머지 안테나들에 매핑되는 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 또는 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC(3020, 3030)는 아날로그 베이스밴드신호로부터 분기된 신호들 중 첫번째 분기와 마지막 분기를 제외한 신호를 디지털 신호로 변환하는 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC(3020)는 SAH(3021), 차동 증폭기(3022), 잡음 성형 필터(3023), 내부 ADC(3023) 및 DAC(3024)를 포함할 수 있다. 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC는 SAH(3021)를 이용하여, 주어진 샘플링 시간에서 아날로그 베이스밴드 신호를 샘플링한다. 또는 공간 ΣΔ ADC의 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC는 SAH를 이용하여, 주어진 샘플링 시간에서 아날로그 베이스밴드 신호로부터 분기된 신호를 샘플링한다. 그리고, 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC는 연결된 서브 ΣΔ ADC(예를 들어, 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC)의 출력 신호를 획득한다. 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC(3020)는 차동 증폭기(3022)를 이용하여, 연결된 제1 타입의 서브 ΣΔ ADC로부터 획득한 출력 신호와 샘플링된 아날로그 베이스밴드 신호를 차동 연산할 수 있다. 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC(3020)는 잡음 성형 필터(3023)를 이용하여, 차동 연산 결과 획득한 신호의 잡음 성형(noise shaping)을 수행할 수 있다. 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC(3020)는 ADC(3024)를 이용하여, 잡음 성형된 신호를 양자화하고, 양자화된 신호를 베이스밴드 프로세서에게 전달할 수 있다. 그리고 제2 타입의 서브 ΣΔ ADC는 DAC를 이용하여, 양자화된 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 양자화된 신호로부터 변환된 아날로그 신호를, 제2 타입(3030) 또는 제3 타입(3040)의 서브 ΣΔ ADC에게 전달한다.

제3 타입의 서브 ΣΔ ADC(3040)는 수신기의 마지막 안테나에 매핑되는 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 또는 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC(3040)는 아날로그 베이스밴드 신호로부터 마지막으로 분기된 신호를 디지털 신호로 변환하는 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC(3040)는 SAH(3041), 차동 증폭기(3042), 잡음 성형 필터(3043), 및 내부 ADC(3023))를 포함할 수 있다. 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC는 SAH(3041)를 이용하여, 주어진 샘플링 시간에서 아날로그 베이스밴드 신호를 샘플링한다. 또는 공간 ΣΔ ADC의 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC는 SAH를 이용하여, 주어진 샘플링 시간에서 아날로그 베이스밴드 신호로부터 분기된 신호를 샘플링한다. 그리고, 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC(3040)는 연결된 제2 타입 또는 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC의 출력 신호를 획득한다. 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC(3040)는 차동 증폭기(3042)를 이용하여, 연결된 제2 타입 또는 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC로부터 획득한 출력 신호와 샘플링된 아날로그 베이스밴드 신호를 차동 연산할 수 있다. 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC(3040)는 잡음 성형 필터(3043)를 이용하여, 차동 연산 결과 획득한 신호의 잡음 성형(noise shaping)을 수행할 수 있다. 제3 타입의 서브 ΣΔ ADC(3040)는 ADC(3044)를 이용하여, 잡음 성형된 신호를 양자화하고, 양자화된 신호를 베이스밴드 프로세서에게 전달할 수 있다.

공간 ΣΔ ADC는 제1 타입 내지 제3 타입의 다수의 서브 ΣΔ ADC들 각각의 출력 비트들을 결합하여 디지털 비트 스트림을 생성할 수 있다. 공간 ΣΔ ADC는 디지털 비트 스트림의 시분할 채널 단위의 부정합을 보정할 수 있다. 그리고 공간 ΣΔ ADC는 디지털 필터링하여 관심 대역 신호를 추출하고, 추출한 관심 대역 신호에 데시메이션을 수행함으로써 유효 주파수 대역 신호를 확보할 수 있다. 본 개시에 따른 공간 ΣΔ ADC에 매핑되는 복수의 안테나들의 수는 기본적으로 수신기에서 요구하는 ENOB를 제공하고 SNR(signal to noise ratio)을 확보하기 위한 OSR 및 ΣΔ ADC의 변조 차수에 의해 결정될 수 있다.

본 개시에 따르면, 수신기는 복수의 ΣΔ 변조 루프들 각각에 대해 시분할 부채널을 적용한다. 즉, 하나의 시분할 부채널은 ΣΔ 변조 루프에 대한 디지털 필터링 및 데시메이션 등의 디지털 프로세싱에 대한 기본 단위를 구성한다. 디지털 프로세서는 복수의 시분할 채널에서 변환된 디지털 비트 스트림을 디지털 필터링 및/또는 데시메이션할 수 있다.

도 31은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 동작을 도시한 도면이다.

도 31을 참조하면, S3101 단계에서, 수신기는 안테나 어레이를 통해 RF 신호들을 수신할 수 있으며, 수신한 RF 신호들의 위상을 정렬할 수 있다. 수신기의 공간 ΣΔ 빔 정합부는 복수의 안테나들 각각에 대한 신호들의 위상 차이를 보상하고, 신호들의 위상을 일치시킬 수 있다. 그리고 수신기는 수신기의 구조 및 어레이 구성 방식에 따라 추가적으로 위상이 일치된 신호들을 결합할 수 있다.

S3103 단계에서, 수신기는 위상 정렬된 RF 신호들을 아날로그 베이스밴드 신호로 변환할 수 있다. 수신기의 공간 ΣΔ RF 신호 처리부는 LNA(low noise amplifier) 및 필터(예를 들어, 밴드 통과 필터(band pass filter, BPF), 저역 통과 필터(low pass filter, LPF) 등)를 이용하여, RF 신호들을 필터링할 수 있고, 이득 제어 증폭기 및 믹서를 이용하여, RF 신호를 아날로그 베이스밴드 신호로 변환할 수 있다.

S3105 단계에서, 수신기는 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 채널 단위로 스위칭하여 서로 다른 아날로그-베이스밴드 신호 변환 모듈에 입력할 수 있다. 수신기의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들 각각은 서로 동일한 간격을 갖는 서로 다른 시분할 채널의 아날로그 베이스밴드 신호를 획득할 수 있다.

S3107 단계에서, 수신기는 시분할 채널 단위의 신호를 시분할 부채널 단위로 순차적으로 샘플링할 수 있다. 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부의 서브 ΣΔ ADC들 각각은 시분할 채널 단위의 신호를 시분할 부채널 단위로 순차적으로 샘플링하고, 양자화할 수 있다.

S3109 단계에서, 수신기는 샘플링된 부채널 단위의 신호를 디지털 프로세싱할 수 있다. 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들 각각은 시분할 부채널 단위의 샘플링된 신호의 디지털 필터링 및 데시메이션 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들 각각은 수신기의 디지털 베이스밴드 신호 처리부에게 디지털 비트 스트림을 전달할 수 있다. 디지털 베이스밴드 신호 처리부는 시분할 채널 단위의 디지털 비트 스트림들의 디지털 필터링, 데시메이션을 수행할 수 있다.

도 32는 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제1 실시예를 도시한 도면이다.

도 32를 참조하면, 수신기의 구조는 하이브리드 안테나 어레이(hybrid antenna array)들 간의 전 연결(fully-connected) 방식 구조와 유사한 구조일 수 있다.

수신기는 빔 수신부(3210), ΣΔ 빔 정합부(3220), 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3230), 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240) 및 베이스밴드 신호 처리부(3250)를 포함할 수 있다.

빔 수신부(3210)는 복수의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. ΣΔ 빔 정합부(3220)는 N_{Rx, SD} ² _-ADC × N_{Rx, SD} ² _-ADC개의 위상 천이기(혹은 위상 변환기, 위상 회전기 등)들 및 신호 결합기를 포함할 수 있다. 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3230)는 복수의 안테나 어레이들과 동일한 수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 그리고, 수신기는 복수의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들을 포함하고, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들 각각은 수신기의 안테나들과 동일한 수의 서브 ΣΔ ADC들을 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 수신기는 빔 수신부(3210)의 복수의 안테나 어레이들을 통해 RF 신호들을 수신할 수 있다. 수신기는 ΣΔ 빔 정합부(3220)의 N_{Rx, SD} ² _-ADC × N_{Rx, SD} ² _-ADC개의 위상 천이기들을 이용하여, RF 신호들의 위상을 정렬할 수 있다. 수신기는 N_{Rx, SD} ² _-ADC × N_{Rx, SD} ² _-ADC개의 위상 천이기를 이용하여, 안테나 요소들 각각의 다중 빔에 대해 빔의 위상을 정렬할 수 있으며, 안테나 요소들에 따른 신호들의 위상 차이 및 입사각에 따른 신호들의 위상 차이를 보정함으로써 신호들의 위상을 일치시키고 정렬할 수 있다. 수신기는 빔 정합부를 이용하여, 위상 정렬된 신호들을 추가적으로 결합할 수 있다.

수신기는 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3230)의 RF 체인들 각각의 LNA 및 RF 필터를 이용하여, 위상 정렬 후 결합된 신호를 필터링할 수 있다. 그리고 수신기는 믹서를 이용하여, 필터링된 신호의 주파수를 변환하고, 아날로그 베이스밴드 신호를 생성할 수 있다. 그리고 수신기는 AAF를 이용하여, 아날로그 베이스밴드 신호를 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)들에 입력할 수 있다.

수신기의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)들 각각은 획득한 아날로그 베이스밴드 신호를 디지털 비트 스트림으로 변환할 수 있다. 본 개시에서 제안하는 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)들 각각의 SAH, 서브 ΣΔ ADC, 그리고 디지털 프로세서는 공통의 마스터 클럭을 기반으로 동작한다.

수신기의 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3230)는 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 채널 단위로 스위칭하여 서로 다른 아날로그-베이스밴드 신호 변환 모듈에 입력할 수 있다. 즉, 서로 동일한 간격을 갖고 서로 다른 시분할 채널의 아날로그 베이스밴드 신호는 복수(

)의 서로 다른 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)들 각각에 교대로 인가될 수 있다. 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)들 각각에 대한 스위칭 시간 간격(

)은 공간 ΣΔ ADC의 나이퀴스트 샘플링 시간을 기준으로 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)들의 개수로 나눈 값(

)일 수 있다.

공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)들 각각은 수신기의 OSR에 상응하는 수의 서브 ΣΔ ADC들을 포함할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC들 각각은 동일한 시분할 채널의 서로 다른 시분할 부채널의 아날로그 베이스밴드 신호를 동일한 간격으로 샘플링할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC들 각각의 프로세싱 시간은 f_s/M일 수 있다.

공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)의 첫 번째 서브 ΣΔ ADC는 저해상도의 내부 ADC로만 구성되는 제1 타입 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 제1 타입 서브 ΣΔ ADC는 입력 신호에 대해 주어진 샘플링 시간(

)에서의 입력 신호를 샘플링할 수 있다. 여기서,

는 심볼 타이밍을 지시하고,

는 첫번째 서브 ΣΔ ADC에 대한 샘플링 시간 오프셋을 지시한다. 그리고 첫 번째 서브 ΣΔ ADC는 샘플링한 신호를 양자화할 수 있다. 첫 번째 서브 ΣΔ ADC는 양자화된 신호를 두 번째 안테나에 매핑되는 서브 ΣΔ ADC(또는 다음 분기의 아날로그 베이스밴드 신호를 변환하는 서브 ΣΔ ADC)에게 전달할 수 있다.

공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)의 두 번째 내지 OSR-1번째 서브 ΣΔ ADC는 SAH와 적분기, 내부 ADC 및 DAC로 구성되는 제2 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 제2 서브 ΣΔ ADC는 주어진 샘플링 시간(

)에서의 입력 신호를 샘플링할 수 있다. 여기서,

는 k번째 서브 ΣΔ ADC에서의 샘플링 시간 오프셋을 지시할 수 있다. 그리고 제2 서브 ΣΔ ADC는 이전 안테나와 매핑된 서브 ΣΔ ADC(또는 이전 분기의 아날로그 베이스밴드 신호를 변환하는 서브 ΣΔ ADC)로부터의 출력 신호를 획득할 수 있다. 제2 서브 ΣΔ ADC는 샘플링한 입력 신호와 획득한 출력 신호 간의 차이를 이용하여 잡음 성형(noise shaping)을 수행하고, 이에 대한 양자화된 신호를 디지털 필터로 전달하고, DAC 결과를 다음 안테나와 매핑된 서브 ΣΔ ADC(또는 이후 분기의 아날로그 베이스밴드 신호를 변환하는 서브 ΣΔ ADC)로 전달한다.

공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)의 마지막 서브 ΣΔ ADC는 SAH와 적분기, 내부 ADC로 구성되는 제3 타입 서브 ΣΔ ADC일 수 있다. 제3 서브 ΣΔ ADC는 주어진 샘플링 시간(

)에서의 입력 신호를 샘플링할 수 있다. 제3 타입 서브 ΣΔ ADC는 이전 안테나와 매핑된 서브 ΣΔ ADC(또는 이전 분기의 아날로그 베이스밴드 신호를 변환하는 서브 ΣΔ ADC)로부터의 DAC 출력을 전달받아 입력 신호 간의 차이를 이용하여, 잡음 성형을 수행하고, 이에 대한 양자화된 신호를 디지털 필터에게 전달한다.

이때, 서브 ΣΔ ADC들 각각의 SAH는 시간 지연을 고려하여 미리 준비되어 정확한 샘플링 시간(

)에서 샘플링을 수행하고, 이를

까지 유지한다. 이때, 서브 ΣΔ ADC들 각각의 입력 신호 샘플링 시간들의 간격은 모두 동일하다(

).

공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3240)의 첫 번째 서브 ΣΔ ADC 내지 마지막 서브 ΣΔ ADC를 포함하는 서브 ΣΔ ADC들 각각의 구체적인 동작은 아래에 설명한 바와 같을 수 있다.

도 33은 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부의 동작을 도시한 도면이다.

도 33을 참조하면, S3301 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 입사각 및 안테나 어레이로 인한 위상 차이가 보정된 신호를 획득할 수 있다. 구체적으로, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 공간 ΣΔ 빔 정합부에 의해 위상 차이가 보정되고, 공간 ΣΔ RF 신호 처리부에 의해 변환된 아날로그 베이스밴드 신호를 획득할 수 있다.

S3303 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 클럭 카운트를 확인할 수 있다. 먼저, S3305-1 단계에서, 클럭 카운트 값이 0인 경우, S3307-1 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 클럭 카운트 값에 상응하는 샘플링 시간에서 샘플링을 수행할 수 있다. S3309-1 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 제1 타입 서브 ΣΔ ADC를 이용하여, 샘플링한 신호의 제1 타입 ΣΔ ADC를 수행할 수 있다. S3311-1 단계에서, 제1 타입 서브 ΣΔ ADC는 아날로그 베이스밴드 신호의 양자화된 신호를 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부의 디지털 필터에게 전달할 수 있다. 그리고 제1 타입 서브 ΣΔ ADC는 DAC를 이용하여, 아날로그 베이스밴드 신호의 양자화된 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 신호를 제2 타입 서브 ΣΔ ADC에게 전달할 수 있다.

S3305-2 단계에서, 클럭 카운트 값이 0 초과 OSR-1 미만인 경우, S3307-2 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 클럭 카운트 값에 상응하는 샘플링 시간에서 샘플링을 수행할 수 있다. S3309-2 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 제2 타입 서브 ΣΔ ADC를 이용하여, 샘플링한 신호의 제2 타입 ΣΔ ADC를 수행할 수 있다. 구체적으로, S3309-2 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 제2 타입 서브 ΣΔ ADC를 이용하여, 제1 타입 서브 ΣΔ ADC(또는 제2 타입 서브 ΣΔ ADC)의 출력 신호와 샘플링한 신호의 차동 연산 결과 획득한 신호를 양자화할 수 있다. S3311-2 단계에서, 제2 타입 서브 ΣΔ ADC는 아날로그 베이스밴드 신호의 양자화된 신호를 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부의 디지털 필터에게 전달할 수 있다. 그리고 제2 타입 서브 ΣΔ ADC는 양자화한 신호를 DAC를 이용하여, 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 제2 타입 또는 제3 타입 서브 ΣΔ ADC에게 전달할 수 있다.

그리고, S3305-2 단계에서, 클럭 카운트 값이 OSR-1인 경우, S3307-3 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 클럭 카운트 값에 상응하는 샘플링 시간에서 샘플링을 수행할 수 있다. S3309-3 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 제3 타입 서브 ΣΔ ADC를 이용하여, 샘플링한 신호의 제3 타입 ΣΔ ADC를 수행할 수 있다. 구체적으로, S3309-3 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부는 제3 타입 서브 ΣΔ ADC를 이용하여, 제2 타입 서브 ΣΔ ADC의 출력 신호와 샘플링한 신호의 차동 연산 결과 획득한 신호를 양자화할 수 있다. S3311-3 단계에서 ΣΔ ADC를 수행한 제3 타입 서브 ΣΔ ADC는 양자화된 신호를 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부의 베이스밴드 프로세서에게 전달할 수 있다.

S3313 단계에서, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부의 베이스밴드 프로세서는 서브 ΣΔ ADC들로부터 획득한 양자화된 신호를 디지털 필터링하고, 데시메이션을 수행함으로써, 디지털 비트 스트림으로 변환할 수 있다.

도 34는 본 개시에 적용 가능한 수신기에 포함된 공간 ΣΔ ADC에 매핑되는 안테나 어레이에 따른 샘플링 시간들을 도시한 도면이다.

도 34를 참조하면, X(t)는 아날로그 베이스밴드 신호일 수 있으며, x축은 시간 축이다. 그리고 N_Rx는 공간 오버샘플링 계수를 지시할 수 있다.

수신기는 서브 ΣΔ ADC들을 이용하여, t+τ₀ 내지 t+τ_N-1 동안 샘플링 시간 단위로 아날로그 베이스밴드 신호를 양자화할 수 있다. 아날로그 베이스밴드 신호를 양자화하는 수신기의 시간별 프로세스는 아래에 설명된 바와 같을 수 있다.

도 35는 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 프로세싱 시간 다이어그램을 도시한 도면이다.

도 35를 참조하면, 수신기는 4개의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들을 이용하여, 파이프라인 방식으로 시분할 채널 단위의 아날로그 베이스밴드 신호에 대해 프로세싱을 수행할 수 있다. 그리고 수신기는 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들 각각의 4개의 서브 ΣΔ ADC들을 이용하여, 파이프라인 방식으로 시분할 부채널 단위의 아날로그 베이스밴드 신호에 대해 프로세싱을 수행할 수 있다. 즉, 도 35는 16개 서브 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 시간에 따른 프로세싱 흐름을 나타낸다.

공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들 각각은 하나의 시분할 채널에 대해 4개의 서브 ΣΔ ADC들을 이용하여 신호를 양자화할 수 있고, 양자화한 신호에 대한 디지털 프로세싱을 수행할 수 있다. 즉, ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부들 각각은 획득한 시분할 부채널 단위의 신호들의 부정합을 보정하고, 추가적인 디지털 프로세싱을 수행함으로써, 시분할 채널 단위의 아날로그 베이스밴드 신호를 디지털 비트 스트림으로 변환할 수 있다.

도 36은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제2 실시예를 도시한 도면이다.

도 36을 참조하면, 수신기는 빔 수신부(3610), ΣΔ 빔 정합부(3620), 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3630), 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3640) 및 베이스밴드 신호 처리부(3650)를 포함할 수 있다.

빔 수신부(3610)는 복수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. ΣΔ 빔 정합부(3620)는 안테나 어레이와 동일한 수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 위상 천이기(혹은 위상 변환기, 위상 회전기 등)들을 포함할 수 있다. 그리고 ΣΔ RF 신호 처리부(3630)는 안테나 어레이와 동일한 수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 RF 필터들 및 믹서들을 포함할 수 있다. 그리고, 수신기는 복수의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3640)들을 포함하고, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3640)들 각각은 안테나와 동일한 수의 서브 ΣΔ ADC들을 포함할 수 있다.

본 실시 예에서 제안하는 수신기 구조에 따르면, 위상 천이기들(혹은 위상 변환기, 위상 회전기), RF 필터들 및 믹서들은 복수의 안테나들 각각에 연결될 수 있다. 그리고 서브 ΣΔ ADC들의 개수는 시분할 부채널 수에 상응할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 빔 수신부(3610)의 복수의 안테나 어레이들을 통해 RF 신호들을 수신할 수 있다. 수신기는 ΣΔ 빔 정합부(3620)의 N_{Rx, SD} ² _-ADC개의 위상 천이기들을 이용하여, RF 신호들의 위상을 정렬할 수 있다. 즉, 수신기의 ΣΔ 빔 정합부(3620)는 복수의 안테나들 각각의 RF 신호를 기초로, 수신기의 OSR에 상응하는 개수의 위상 정렬된 RF 신호들을 출력할 수 있다. 그리고 ΣΔ 빔 정합부(3620)는 위상 정렬된 RF 신호들을 복수의 안테나들 각각에 연결되는 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3630)의 서로 다른 RF 체인들 각각에 입력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 수신기는 서브 ΣΔ ADC들의 샘플링 시간을 반영함으로써, RF 신호들 각각의 위상 차이를 보상할 수 있다. 따라서, 각 서브 ΣΔ ADC들 각각은 동일한 샘플링 시간에서 SAH를 수행할 수 있다. 보상되는 위상 값은 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 수신기는 안테나 요소들 각각에 대한 빔 위상만을 반영하고 RF 신호들 각각의 위상 차이를 보상할 수 있다. 서브 ΣΔ ADC들 각각은 동일한 간격의 샘플링 시간에서 SAH를 수행할 수 있다.

안테나 요소들 각각을 통해 입력되고, 위상 보상(

)된 수신 신호들 각각은 ΣΔ 빔 정합부(3620)의 RF 필터와 믹서를 거친 후 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3640)에게 입력된다. RF 신호의 위상 보정 동작 이후의 ΣΔ ADC들 및 서브 ΣΔ ADC들을 포함하는 수신기의 동작은 도 33에서 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다.

도 37은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제3 실시예를 도시한 도면이다.

도 37을 참조하면, 수신기는 빔 수신부(3710), ΣΔ 빔 정합부(3720), 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3730), 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3740) 및 베이스밴드 신호 처리부(3750)를 포함할 수 있다.

빔 수신부(3710)는 나이퀴스트 샘플링을 수행하기 위한 안테나 어레이들을 포함하고, 안테나 어레이들 각각은 공간 오버샘플링을 수행하기 위한 안테나 요소들을 더 포함할 수 있다. 수신기의 복수의 안테나 요소들의 개수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)는 OSR*SOSR이다. 여기서 SOSR(spatial oversampling ratio)는 공간 오버샘플링 비율을 의미한다.

ΣΔ 빔 정합부(3720)는 안테나 요소들과 동일한 수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 위상 천이기(혹은 위상 변환기, 위상 회전기 등)들을 포함할 수 있다. 그리고 ΣΔ RF 신호 처리부(3730)는 안테나 요소들과 동일한 수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 RF 필터들 및 믹서들을 포함할 수 있다. 그리고, 수신기는 복수의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3740)들을 포함하고, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3740)들 각각은 안테나 요소들과 동일한 수의 서브 ΣΔ ADC들을 포함할 수 있다.

본 실시 예에서 제안하는 수신기 구조에 따르면, 위상 천이기들(혹은 위상 변환기, 위상 회전기), RF 필터들 및 믹서들은 복수의 안테나들 각각에 연결될 수 있다. 그리고 서브 ΣΔ ADC들의 개수는 시분할 부채널 수에 상응할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 빔 수신부(3610)의 복수의 안테나 어레이들을 통해 RF 신호들을 수신할 수 있다. 수신기는 ΣΔ 빔 정합부(3620)의 N_{Rx, SD} ² _-ADC개의 위상 천이기들을 이용하여, RF 신호들의 위상을 정렬할 수 있다.

수신 신호에 대해 위상 보상(

)함에 있어, 나이퀴스트 샘플링된 안테나 어레이 요소 단위로 다른 위상이 적용된다. 즉, 오버샘플링을 위한 안테나 요소들로부터 획득한 수신 신호는 선행하는 나이퀴스트 샘플링을 위한 안테나 요소로부터 획득한 수신 신호에 적용되는 위상 보상 값과 동일한 값의 위상이 보정된다.

안테나 요소들 각각을 통해 입력되고, 위상 보상(

)된 수신 신호들 각각은 ΣΔ 빔 정합부(3720)의 RF 필터와 믹서를 거친 후 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3740)에게 입력된다. RF 신호의 위상 보정 동작 이후의 ΣΔ ADC들 및 서브 ΣΔ ADC들을 포함하는 수신기의 동작은 도 33에서 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다.

도 38은 본 개시에 적용 가능한 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 구체적인 구조의 제4 실시예를 도시한 도면이다.

도 38을 참조하면, 수신기는 빔 수신부(3810), ΣΔ 빔 정합부(3820), 공간 ΣΔ RF 신호 처리부(3830), 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3840) 및 베이스밴드 신호 처리부(3850)를 포함할 수 있다.

빔 수신부(3810)는 복수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 안테나 요소들을 포함할 수 있다. ΣΔ 빔 정합부(3820)는 안테나 요소들과 동일한 수(N_{Rx, SD} ² _-ADC)의 위상 천이기(혹은 위상 변환기, 위상 회전기 등)들 및 신호 결합기를 포함할 수 있다. 그리고 ΣΔ RF 신호 처리부(3830)는 하나의 RF 필터 및 믹서를 포함할 수 있다. 그리고, 수신기는 복수의 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3840)들을 포함하고, 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3840)들 각각은 안테나 요소들과 동일한 수의 서브 ΣΔ ADC들을 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 빔 수신부(3810)의 복수의 안테나 요소들을 통해 RF 신호들을 수신할 수 있다. 수신기는 ΣΔ 빔 정합부(3820)의 N_{Rx, SD} ² _-ADC개의 위상 천이기들을 이용하여, RF 신호들의 위상을 정렬할 수 있다. 그리고 수신기는 위상 정렬된 RF 신호들을 결합할 수 있으며, 결합된 신호를 ΣΔ RF 신호 처리부(3830)에게 전달할 수 있다. ΣΔ RF 신호 처리부(3830)는 연결된 공간 ΣΔ 아날로그 베이스밴드 신호 변환부(3840)들 각각에게 아날로그 베이스밴드 신호를 전달할 수 있다.

RF 신호의 위상 보정 동작 이후의 ΣΔ ADC들 및 서브 ΣΔ ADC들을 포함하는 수신기의 동작은 도 33에서 설명한 바와 동일하거나 유사할 수 있다.

THz 대역 통신의 경우 처리 지연 속도에 대한 요구사항이 매우 높아질 것으로 예상되는 한편, Tbps 급의 초고속 데이터 전송을 처리하기 위해 매우 높은 고차 변조가 요구될 수 있다. 모든 수신기가 이러한 모든 요구 사항을 만족하기는 쉽지 않을 것으로 예상되고, 수신기는 대역폭, 처리 지연 속도, 데이터 전송률 등의 요구 사항에 대해 수신기의 통신 환경 및 성격에 따라 다양한 역량을 보유할 것으로 예상된다.

한편, 수신기의 ADC 해상도는 수신기의 수신 성능 역량(capability)에 직접적인 영향을 준다. 구체적으로, 수신기의 ADC 해상도는 변조 레벨 및 방법에 대한 수신 역량을 제한할 수 있고, 계산 복잡도 및 처리 지연 시간에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에서 제안하는 공간 ΣΔ ADC의 경우, 공간 ΣΔ ADC의 해상도는 ΣΔ 변조 차수, ΣΔ 변조 루프의 수(또는 안테나의 개수)에 대해 결정된다. 그리고 공간 ΣΔ ADC의 해상도에 따라, 지원 가능한 변조 방법 및 변조 레벨이 달라질 수 있다. 즉, 수신기의 ADC 구성 및 성능은 수신기 역량에 따라 달라질 수 있다.

따라서, 본 개시는 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기의 수신 역량을 정의하고, 수신기의 수신 역량 정보를 송신기(혹은 송신기를 포함하는 네트워크)로 보고함으로써, 제한된 성능을 갖는 수신기와의 통신을 효율적으로 지원할 수 있는 방법을 제안한다.

도 39는 본 개시에 적용 가능한 송신기 및 공간 ΣΔ ADC를 포함하는 수신기 간의 통신 동작을 도시한 도면이다. 도 39는 송신기와 수신기 간 신호 교환을 예시한다.

도 39를 참조하면, 송신기(3910)는 무선 통신 네트워크에서 신호 송신 모듈을 포함하는 장치로 기지국을 포함할 수 있으며, 수신기(3920)는 신호 수신 모듈을 포함하는 장치로 단말을 지시할 수 있다. 무선 통신 네트워크의 송신기(3910) 및 수신기(3920)는 미리 송수신 역량을 정의하고, 송수신 역량에 관한 정보를 교환하여, 통신을 수행할 수 있다. 즉, 송신기(3910)는 송신기의 송신 역량 정보를 수신기(3920)에 전송할 수 있다.

무선 통신 네트워크는 복수의 변조 방식 및 변조 레벨에 대한 변조 및 코딩 방법을 정의한 테이블을 지원한다. 특히, 무선 통신 네트워크는 다양한 전력 효율성에 대해 복수의 변조 방식을 정의하고, 차등화된 스펙트럼 효율성에 대해 복수의 변조 레벨을 갖는 MCS (modulation and coding scheme) 테이블 셋(set)을 정의한다. 송신기(3910)는 MCS 테이블 셋 중 적어도 일부의 MCS 셋을 지원할 수 있다. 그리고 수신기(3920)는 송신기에서 지원하는 MCS 셋 중 적어도 일부의 MCS를 지원할 수 있다.

먼저, 전력 효율성 기반 MCS 셋은 표 6과 같이, 다중 진폭 레벨에 대해 정의된 변조 방식과 단일 진폭 레벨에 대해 정의된 변조 방식 등을 포함한 복수의 MCS 셋을 정의할 수 있다.

Type 1	전력 효율성 높음	QAM 기반 MCS 셋
Type 2	전력 효율성 중간	APSK 기반 MCS 셋
Type 3	전력 효율성 낮음	PSK 기반 MCS 셋

일 실시예에 따른 전력 효율성 정도를 기반으로 한 MCS 셋에 있어, Type 1 MCS 셋은 QAM 변조 방식 기반 MCS 셋일 수 있다. 또한, Type 2 MCS 셋은 APSK 변조 방식 기반 MCS 셋일 수 있다. 그리고 Type 3 MCS 셋은 PSK 변조 방식 기반 MCS 셋일 수 있다.

그리고 스펙트럼 효율성 기반 MCS셋은 표 7과 같이 최대 변조 레벨에 따라 타입 별로 스펙트럼 효율성 정도를 구분할 수 있다.

Type A	스펙트럼 효율성 극도로 낮음
Type B	스펙트럼 효율성 상당히 낮음
Type C	스펙트럼 효율성 낮음
Type D	스펙트럼 효율성 중간
Type E	스펙트럼 효율성 높음

따라서, 전력 효율성과 스펙트럼 효율성을 고려한 복수의 MCS 셋들을 포함하는 MCS셋은 표 8과 같이 구성될 수 있다.

	Type 1	Type 2	Type 3
Type A	QPSK	QPSK	QPSK
Type B	16QAM	8PSK	8PSK
Type C	64QAM	16APSK	16PSK
Type D	256QAM	32APSK	32PSK
Type E	1024QAM	64APSK	64PSK

S3901 단계에서, 송신기(3910)는 수신기(3920)에게 수신 역량 정보를 보고하도록 요청하기 위한 수신 역량 보고 요청 메시지를 전송할 수 있다. 송신기(3910)는 송신 역량(capability)를 기초로 MCS 셋 중 지원할 수 있는 적어도 일부의 MCS 셋을 결정할 수 있다. 그리고 송신기는(3910)는 수신 역량 보고 요청 메시지를 전송할 수 있다.

S3903 단계에서, 수신기(3920)는 보유한 ADC 성능을 기초로 결정된 수신 역량 정보를 송신기(3910)에게 전송할 수 있다. 즉, 수신기(3920)는 보유한 ADC 성능을 기초로 결정된 수신 역량 정보를 포함하는 수신 역량 보고 메시지를 송신기(3910)(혹은 이를 포함하는 네트워크)에게 전송할 수 있다. 수신기(3920)는 송신기(3910)로부터 수신한 송신 역량 정보에 대응되는 수신 역량 정보를 결정할 수 있다. 수신기(3920)는 ADC 성능을 기초로 하나 이상의 지원 가능한 변조 방식 및 변조 방식에 따른 최대 지원 가능한 변조 레벨에 대한 역량 정보를 결정할 수 있다. 수신 역량 정보는 수신기(3920)에 포함된 ADC의 해상도 및 수신기의 전력 상황 중 적어도 하나를 기초로 산출될 수 있으며, ADC의 해상도는 ADC의 ΣΔ 변조 차수 및 ADC의 OSR 중 적어도 하나의 정보를 기초로 결정될 수 있다.

수신기(3920)가 지원하는 변조 방식 및 변조 레벨은 송신기(3910)에 의해 지원되는 MCS 테이블 셋에 포함되는 변조 방식 및 변조 레벨 중 하나의 변조 방식 및 변조 레벨일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 수신기(3920)는 채널 및 수신기(3920)의 상황 및/또는 상태에 따라, 변조 방식 및/또는 변조 레벨을 보유한 수신기(3920)의 역량 이내에서 변경하여 보고할 수 있다. 또한, 수신기(3920)는 송신기(3910)로 하여금 수신기(3920)에 대한 변조 방식과 변조 레벨을 결정하도록 하기 위한 추가 정보인 수신기(3920) 상태 정보를 보고할 수 있다. 수신기(3920) 상태 정보는 전력 상황(예를 들어, 배터리 상태 등) 정보를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 수신기(3920)는 채널 및 수신기(3920)의 상황 및/또는 상태의 변화를 감지할 수 있다. 또한 수신기(3920)는 송신기(3910)로 하여금 수신기(3920)에 대한 변조 방식과 변조 레벨을 결정하도록 하기 위한 추가 정보인 수신기(3920) 변경된 상태 정보를 보고할 수 있다. 구체적으로, 전력 상황 및 채널 상태의 변화를 감지한 수신기(3920)는 송신기(3910)에게 변경된 수신기의 역량 변경 보고 메시지를 전송하기 위한 자원을 요청할 수 있다. 송신기(3910)는 수신기(3920)의 요청에 따라, 수신기의 역량 변경 보고 메시지를 전송하기 위한 자원을 할당할 수 있다. 따라서, 전력 상황 및 채널 상태의 변화를 감지한 수신기(3920)는 송신기(3910)로부터 할당 받은 자원을 이용하여 수신기의 역량 변경 보고 메시지를 송신기(3910)에게 전송할 수 있다. 수신기의 역량 변경 보고 메시지는 수신기(3920)의 전력 상황 정보 및 채널 상태 정보 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 수신기(3920)는 전력 상황(예를 들어, 배터리 상태 등)에 기초하여 요구 ADC 비트 수를 조정하고, 조정된 ADC 비트 수에 적합한 변조 방법 및 변조 레벨을 포함하는 수신 역량 정보를 보고할 수 있다. 예를 들어, 수신기(3920)의 배터리 전력이 미리 설정된 임계 값보다 낮은 경우, 수신기(3920)는 낮은 전력 효율성과 낮은 스펙트럼 효율성을 갖는 MCS 셋에 대한 역량을 보고할 수 있다. 반면에, 수신기(3920)의 배터리 전력이 미리 설정된 임계 값 이상인 경우, 수신기(3920)는 높은 전력 효율성과 높은 스펙트럼 효율성을 갖는 MCS 셋에 대한 역량을 보고할 수 있다.

S3905 단계에서, 송신기(3910)는 결정한 송신기(3910)의 MCS 정보를 수신기(3920)에게 전송할 수 있다. 송신기(3910)는 수신기(3920)의 수신 역량 정보와 송신기(3910)의 송신 역량 정보를 기반으로 통신 링크에서 적용될 MCS 셋을 결정할 수 있으며, 수신기(3920)와의 채널 상태, 송신기(3910) 및 수신기(3920) 각각의 상태에 따라 수신기(3920) 역량 이내에서 MCS 셋을 변경할 수 있다. 송신기(3910)는 결정한 MCS 셋 또는 변경한 MCS 셋을 포함하는 MCS 정보를 수신기(3920)에게 전송할 수 있다.

S3907 단계에서, 송신기(3910)는 결정된 MCS 셋에 기초하여 변조된 신호를 전송함으로써, 수신기(3920)와 통신을 수행할 수 있다. 즉, 송신기(3910)는 결정된 MCS 셋에 포함된 MCS를 이용하여 데이터를 변조하고, 전송할 수 있으며, 수신기(3920)는 결정된 MCS를 기초로 송신기(3910)로부터 변조된 데이터를 수신할 수 있다. 수신기(3920)는 결정된 MCS 셋을 기초로 수신 신호의 CQI(channel quality information)를 측정하고, MCS 정보 및 측정한 CQI를 포함하는 상태 정보 보고 메시지를 송신기(3910)에게 전송할 수 있다.

일 실시예에 따르면, MCS 정보 및 측정한 수신 신호의 CQI를 포함하는 상태 정보 보고 메시지를 전송함에 있어, 수신기(3920)는 전력 상황(예를 들어, 배터리 상태 등)에 따라 실시간으로 요구 ADC 비트 수를 조정하고, 조정된 ADC 비트 수에 적합한 변조 레벨을 고려하여 MCS 정보를 변경할 수 있다. 그리고 수신기(3920)는 조정된 ADC 비트 수 및 변경된 MCS 정보를 포함하는 상태 정보 보고 메시지를 송신기(3910)에게 전송할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 4비트 크기의 MCS 테이블이 {QPSK {1:3}, 16QAM{4:6}, 64QAM{7:11}, 256QAM{12:15}}와 같이 송신기(3910) 및 수신기(3920) 간에 협의된 상황을 가정한다. 수신기(3920)가 현재 추정한 채널 상태 정보를 기초로 결정한 MCS가 14일 때, 수신기(3920)는 전력 상황을 고려하여, 배터리 전력이 매우 낮은 경우 지원 가능한 MCS 3으로 변경하여 보고한다. 따라서, 수신기(3920)는 피드백 오버헤드 증가 없이 수신기(3920)에서의 요구사항을 보고할 수 있다. 하지만, 이때, 송신기(3910)는 수신기(3920)의 전력 상황을 고려하지 않고, 임의로 변조 방식, 변조 레벨, 및 MCS를 스케쥴링할 수 있다.

일례로, 4비트 크기의 MCS 테이블이 {QPSK {1:3}, 16QAM{4:6}, 64QAM{7:11}, 256QAM{12:15}}이고, 2비트 배터리 상태 테이블이 {Low{0}, middle {1}, High{2}}이며, MCS 테이블과 배터리 상태 테이블이 송신기(3910) 및 수신기(3920) 간에 협의된 상황을 가정한다. 수신기(3920)가 현재 추정한 채널 상태 정보가 MCS 14이고, 배터리 상태 정보(power state information, PSI)가 PSI 0인 경우, 수신기(3920)는 현재의 MCS 14에 대한 CQI와 함께 PSI를 송신기(3910)에 보고할 수 있다. 수신기(3920)가 CQI와 함께 PSI를 추가로 보고하는 경우, 피드백 오버헤드가 일부 증가할 수 있다. 송신기(3910)는 단순히 CQI 정보뿐만 아니라 수신기(3920)의 전력 상태를 고려하여 변조 방식, 변조 레벨, 및 MCS를 스케줄링할 수 있다.

상기 설명한 제안 방식에 대한 일례들 또한 본 개시의 구현 방법들 중 하나로 포함될 수 있으므로, 일종의 제안 방식들로 간주될 수 있음은 명백한 사실이다. 또한, 상기 설명한 제안 방식들은 독립적으로 구현될 수도 있지만, 일부 제안 방식들의 조합 (또는 병합) 형태로 구현될 수도 있다. 상기 제안 방법들의 적용 여부 정보 (또는 상기 제안 방법들의 규칙들에 대한 정보)는 기지국이 단말에게 사전에 정의된 시그널 (예: 물리 계층 시그널 또는 상위 계층 시그널)을 통해서 알려주도록 규칙이 정의될 수 있다.

본 개시는 본 개시에서 서술하는 기술적 아이디어 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 개시의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 개시의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

본 개시의 실시 예들은 다양한 무선접속 시스템에 적용될 수 있다. 다양한 무선접속 시스템들의 일례로서, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 또는 3GPP2 시스템 등이 있다.

본 개시의 실시 예들은 상기 다양한 무선접속 시스템뿐 아니라, 상기 다양한 무선접속 시스템을 응용한 모든 기술 분야에 적용될 수 있다. 나아가, 제안한 방법은 초고주파 대역을 이용하는 mmWave, THz 통신 시스템에도 적용될 수 있다.

추가적으로, 본 개시의 실시 예들은 자유 주행 차량, 드론 등 다양한 애플리케이션에도 적용될 수 있다.

Claims (15)

1. 무선 통신 네트워크에서 수신기에 있어서,
   복수의 안테나들 각각을 통해 수신한 RF(radio frequency) 신호들의 위상을 정렬하는 정합부;
   상기 위상 정렬된 RF 신호들을 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는 처리부; 및
   상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 디지털 비트 스트림으로 변환하는 복수의 변환부들을 포함하고,
   상기 복수의 변환부들 각각은,
   상기 복수의 안테나들 각각에 매핑되는 복수의 서브-변환부들의 출력 신호들을 결합하여 상기 디지털 비트 스트림으로 변환하고,
   상기 복수의 서브-변환부들은,
   상기 아날로그 베이스밴드 신호들로부터 분기된 제1 신호를 양자화하는, 제1 서브-변환부; 및
   상기 복수의 서브-변환부들 중, 연결된 서브-변환부로부터 획득한 출력 신호와 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로부터 분기된 제2 신호 간의 차이를 양자화하는 제2 서브-변환부;를 포함하는, 수신기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 서브-변환부는,
   상기 제1 신호를 디지털 신호로 변환하고,
   상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고,
   상기 아날로그 신호를 상기 제2 서브-변환부에게 전달하는, 수신기.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 서브-변환부는,
   상기 연결된 서브-변환부로부터 획득한 출력 신호와 상기 제2 신호를 차동 연산하고,
   상기 차동 연산 결과 획득한 신호를 잡음 성형(noise shaping)하고,
   상기 잡음 성형 결과 획득한 신호를 디지털 신호로 변환하는, 수신기.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 정합부는,
   위상 정렬된 RF 신호들을 결합하고, 결합된 RF 신호들을 상기 처리부에게 전달하는, 수신기.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 변환부들은,
   동일한 시간 길이를 갖는 시분할 채널 단위로 분기된 아날로그 베이스밴드 신호를 디지털 비트 스트림으로 변환하고, 상기 디지털 비트 스트림의 시분할 채널 단위의 부정합을 보정하고,
   상기 복수의 서브-변환부들은,
   동일한 시분할 채널의 동일한 시간 길이를 갖는 시분할 부채널 단위로 분기된 아날로그 베이스밴드 신호를 양자화하는, 수신기.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 정합부는,
   상기 복수의 안테나들 각각의 RF 신호를 기초로, 상기 수신기의 오버샘플링 비율(oversampling rate, OSR)에 상응하는 개수의 위상 정렬된 RF 신호들을 출력하고,
   상기 위상 정렬된 RF 신호들을 상기 복수의 안테나들 각각에 연결되는 상기 처리부의 서로 다른 RF 체인에 입력하는, 수신기.
7. 무선 통신 네트워크의 수신기의 동작 방법에 있어서,
   복수의 안테나들 각각을 통해 수신한 RF(radio frequency) 신호들의 위상을 정렬하는 단계;
   상기 위상 정렬된 RF 신호들을 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는 단계;
   상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 채널 단위로 스위칭하여 서로 다른 변환부들에 입력하는 단계; 및
   상기 시분할 채널 단위의 상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 부채널 단위로 순차적으로 샘플링하는 단계를 포함하는, 동작 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 위상 정렬된 RF 신호들을 결합하는 단계를 포함하고,
   상기 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는 단계는,
   결합된 RF 신호들을 상기 아날로그 베이스밴드 신호들로 변환하는, 동작 방법.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 아날로그 베이스밴드 신호들을 시분할 채널 단위로 스위칭하여 서로 다른 변환부들에 입력하는 단계는,
   상기 서로 다른 변환부들에 서로 동일한 간격을 갖는 서로 다른 시분할 채널들의 아날로그 베이스밴드 신호를 입력하는, 동작 방법.
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 시분할 부채널 단위로 순차적으로 샘플링하는 단계는,
    동일한 시분할 채널의 서로 다른 시분할 부채널의 아날로그 베이스밴드 신호를 동일한 간격으로 샘플링하는, 동작 방법.
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 RF 신호들의 위상을 정렬하는 단계는,
    상기 복수의 안테나들 각각의 RF 신호를 기초로, 상기 수신기의 오버샘플링 비율(oversampling rate, OSR)에 상응하는 개수의 위상 정렬된 RF 신호들을 출력하는, 동작 방법.
12. 무선 통신 네트워크에서 수신기의 동작 방법에 있어서,
    송신기로부터 상기 수신기의 수신 역량(capability) 보고를 요청하는 메시지를 수신하는 단계;
    상기 수신기의 수신 역량 정보를 포함하는 수신 역량 보고 메시지를 상기 송신기에게 전송하는 단계;
    상기 송신기로부터, 상기 수신 역량 정보를 기초로 상기 송신기에 의해 결정된 MCS(modulation and coding scheme) 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 MCS에 기반하여 변조된 신호를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 수신 역량 정보는,
    상기 수신기의 ADC(analog to digital converter)의 해상도 및 상기 수신기의 전력 상황 중 적어도 하나를 기초로 결정되는, 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 수신기의 역량 보고 메시지는,
    상기 수신기의 전력 상황 정보를 더 포함하고,
    상기 송신기의 MCS는,
    상기 수신 역량 정보 및 상기 수신기의 전력 상황 정보를 기초로 결정되는, 방법.
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 MCS를 기초로 상기 변조된 신호의 CQI(channel quality information)를 측정하는 단계; 및
    상기 CQI 및 상기 수신기의 전력 상황 정보를 포함하는 상태 정보 보고 메시지를 전송하는 단계를 포함하는, 방법.
15. 청구항 13에 있어서,
    상기 수신기의 전력 상황의 변화를 감지하는 단계; 및
    상기 수신기의 전력 상황의 변화 정보를 포함하는 수신기의 역량 변경 보고 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 방법.

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