KR20230141742A - 대용량 mimo 라디오 유닛의 시스템 및 설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는, 25G 광학 인터페이스를 사용하여 프론트홀 인터페이스 상에서, CCDU(Combined Central and Distributed Unit)에 연결되며 3GPP(Third Generation Partnership Project) 기반 ORAN(Open Radio Access Network) 규격들을 준수하는 5G 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU)에 관한 것이다. 제안된 5G MRU는, 용이하고 효율적인 설치를 위한 단일 엔클로저/유닛의 일부로서 7.2X, 기저대역 섹션, RF(Radio Frequency) 프론트 엔드 모듈(RFEM), 및 안테나 필터 유닛(AFU)의 네트워크 계층 분리와 함께 L1 계층의 하위 PHY(Physical) 부분을 포함할 수 있다.

Description

대용량 MIMO 라디오 유닛의 시스템 및 설계 방법

[0001] 본 발명은 일반적으로 네트워크 디바이스들에 관한 것이며, 보다 특히 대용량 다중-입력 다중-출력(MIMO: multiple-input multiple-output) 라디오 유닛의 설계 및 아키텍처에 관한 것이다.

[0002] 관련 기술에 대한 다음의 설명은 본 개시의 분야에 관계된 배경 정보를 제공하도록 의도된다. 이 섹션은 본 개시의 다양한 특징들에 관련될 수 있는 이 기술분야의 특정한 양상들을 포함할 수 있다. 그러나, 이 섹션은 종래 기술에 대한 인정으로서가 아닌, 단지 본 개시에 대한 독자의 이해를 향상시키기 위해 사용된다는 것이 인식되어야 한다.

[0003] 5G 통신 시스템은 보다 높은 데이터 레이트들을 성취하도록, 서브 6-GHz 이상의 주파수(밀리미터(mm) 파) 대역들, 예컨대 60 기가헤르츠(GHz) 대역들에서 구현되는 것으로 고려된다. 라디오 파들의 전파 손실을 줄이고 전송 거리를 증가시키기 위해, 빔 형성, 대용량 MIMO(multiple-input multiple-output), FD-MIMO(Full Dimensional MIMO), 어레이 안테나, 아날로그 빔형성, 및 대규모 안테나 기법들이 5G 통신 시스템들에서의 사용을 위해 논의된다.

[0004] MIMO(multiple-input, multiple-output)은 라디오 링크의 품질, 스루풋, 및 용량을 증가시키기 위해 전송기 및 수신기 단들 양쪽 모두에서 하나 이상의 안테나들을 배치하는 라디오 안테나 기술이다. MIMO는 "스트림들"로서 알려진, 독립적이고 개별적으로 인코딩된 데이터 신호들을 전송하기 위해 공간 다이버시티 및 공간 다중화로서 알려진 기법들을 사용하여, 동일한 시간 기간 및 주파수 리소스를 재사용한다.

[0005] MIMO는 Wi-Fi 및 LTE(Long-Term Evolution)를 포함한, 많은 현재의 무선 및 RF 기술들에서 사용된다. 그 변형 예가 두 개의 전송기들 및 두 개의 수신기들, 2×2 MIMO를 사용한, 릴리즈 8에서 2008 년에서의 LTE에 대한 3GPP 첫 특정 MIMO, 및 프로세싱 전력에서의 그 다음 강화는 4×4 MIMO를 사용하여 현재 4G LTE 네트워크들과 함께 무선 네트워크들에서 더 많은 동시적 데이터 스트림들의 사용을 가능하게 하였다. mm 파 주파수들에서의 매우 짧은 파장들은 더 작은 안테나 치수들을 야기하며, 5G NR에 대해, 3GPP는 32 개의 안테나 요소들(32×32 MIMO)을 특정하였다. MIMO 안테나의 크기에서의 이러한 확장은 용어 대용량 MIMO로 이어졌다.

[0006] 대용량 MIMO는 공간 다이버시티, 공간 다중화, 및 빔형성의 3개의 주요 개념들에 기초한다. 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU)들의 설계/아키텍처에 관계된 기존의 개시들은 전체 디바이스를 매우 값비싸고, 전력 소비가 높고, 열적으로 비효율적이고, 부피를 크게 하며 전체 설계 및 구성을 복잡하게 하는 안테나 구성요소들 및 트랜시버 요소들과 같은 다양한 별개의/현재 독립적인/비-순응, 및 케이블링 구성요소들과의 상호운용성 및 결합을 요구한다. 그러므로, 이들 구성요소들 모두를 효율적으로 함께 통합하며, 따라서 집적된 안테나 필터 유닛(AFU: antenna filter unit)이 사용되며 RF 프론트 엔드 보드와 블라인드 메이팅하여(blind mate), 그것을 케이블 없는 설계로 만드는, 비용-효과적 솔루션을 제공할 수 있는 MRU에 대한 요구가 있다.

[0007] 본 개시는 프론트홀 인터페이스(fronthaul interface) 상에서, CCDU(Combined Central and Distributed Unit)에 동작 가능하게 결합된 고속 트랜시버 보드(HSTB: High Speed Transceiver Board)를 포함한 라디오 유닛과 관련되며, 상기 HSTB는, CCDU로부터 디지털 신호들을 수신하고 수신된 디지털 신호들을 복수의 RF 체인들에 걸쳐 RF 신호들로 변환하기 위한 복수의 RF 트랜시버들; HSTB와 동작 가능하게 결합된 RF 프론트 엔드 모듈(RFEM: RF Front End Module) ―상기 RFEM은, RF 신호들을 수신하고 상기 RF 신호들을 증폭시키기 위한 하나 이상의 RF 전력 증폭기들을 가짐―; 및 다중-사용자 MIMO에 대한 빔형성을 가능하게 하기 위한 집적 MIMO 안테나 및 캐비티 필터(cavity filter)를 포함한 안테나 필터 유닛(AFU)을 포함한다.

[0008] 일 양상에서, 라디오 유닛은 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU: Massive MIMO Radio Unit)이다. 또 다른 양상에서, 라디오 유닛은 ORAN 준수 5G 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU)이다. 또 다른 양상에서, 라디오 유닛은 다중 안테나 구성 32T32R 기반 5G 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU)이다.

[0009] 또 다른 양상에서, HSTB는 RF 신호들의 비트 스트림을 생성하기 위한 복수의 RF 트랜시버들; L1 계층의 하위 계층 PHY 섹션; 및 32 개의 전송 및 수신 체인들을 지원하기 위한 기저대역 섹션을 포함할 수 있으며, 상기 요소들은 HSTB의 조밀한 세트의 계층(dense set of layer)들 상에 구성된다.

[0010] 또 다른 양상에서, 트랜시버들은 FPGA들이며, HSTB는 복수의 FPGA들을 포함할 수 있고, CCDU로부터 수신된 디지털 신호들은 제1 트랜시버를 사용하여 RF 신호들로 변환되며, 다른 두 개의 트랜시버들은 ADC(Analog-to-Digital) 변환기들 및 DAC(Digital-to-Analog) 변환기들 중 하나 이상을 통해 RF 신호들을 프로세싱하여 아날로그 신호들을 생성하는 디지털 프론트엔드로서 동작하며, 아날로그 신호들은 이후에, RFEB와 블라인드-메이팅할 하나 이상의 RF 커넥터들로 전송된다. 또 다른 양상에서, HSTB는 미리 정의된 광학 인터페이스 상에서 CCDU와 인터페이스한다.

[0011] 일 양상에서, L1 상위 계층은 CCDU 상에 구성되며, CCDU는 중앙 유닛(CU)을 분산형 유닛(DU)과 병합하고, 프론트홀 인터페이스를 통해 라디오 유닛과 인터페이스한다. 라디오 유닛은 시스템 동기화기 IC 및 클록 발생기들을 사용하여 프론트홀 인터페이스 상에 클록 동기화 아키텍처를 더 포함할 수 있다. 또 다른 양상에서, RFEM은 선형화를 위해 전력 증폭기(PA)들에서 FPGA로의 디지털 사전왜곡(DPD: digital predistortion)) 피드백 경로들로서 동작하는 복수의 전송 및 수신 체인들에 대한 하나 이상의 저잡음 증폭기(LNA)들, 이득 블록들, 및 복수의 RF 스위치들을 더 포함할 수 있다.

[0012] 일 양상에서, 각각의 전송 체인은 전력 증폭(PA)의 최종 스테이지의 일부로서 매칭 발룬(matching balun), 사전-구동기 증폭, 및 최종 RF 전력 증폭을 보유하며, 여기에 각각의 수신 체인은 저잡음 증폭기(LNA) 대역 통과 SAW 필터 및 매칭 네트워크를 보유하고, 그리고 각각의 관측 체인은 방향성 커플러, 디지털 스텝 감쇠기(DSA: digital step attenuator) 및 매칭 네트워크를 보유한다.

[0013] RFEM은, 하나 이상의 계층들, 및 증폭된 RF 신호들을 수신하는 수신기 섹션을 포함할 수 있고, 그리고 복수의 수신기들을 사용하여 수신기 섹션에서 RF 신호들을 디코딩할 수 있고, 그 뒤에 RF 신호들은 디지털로 변환되며 RF 커넥터들을 가진 상부 층들로 전송된다. RFEM은 각각의 전송-수신 쌍을 조합하는 RF TDD 스위치를 더 포함할 수 있으며, 하나 이상의 순환기(들) 및 캐비티 필터(들)는 각각의 RF 스위치와 안테나 포트 사이에서 사용된다.

[0014] 일 양상에서, 집적 안테나는 캐비티 필터와 동작 가능하게 결합된 MIMO 안테나이며, 라디오 유닛의 HSTB, RFEM, 및 AFU는 개개의 커넥터들을 통해 블라인드-메이팅된다.

[0015] 대표적인 구현 예에서, HSTB는 외부 -48 V 입력 DC 전압을 수신하며, 보드 상에서의 상이한 디바이스들로부터의 요건들에 기초하여 그 외부 -48 V 입력 DC 전압을 원하는 더 낮은 전압들로 하향 변환할 수 있다. 또 다른 예시적인 구현 예에서, 전력 관리 집적 칩셋(PMIC: power management integrated chipset), DC-DC 변환기, 및 LDO 조절기 디바이스의 결합은 원하는 더 낮은 전압들을 생성하기 위해 사용된다.

[0016] 본 개시는 대용량 MIMO 라디오 유닛(RU)과 통신 가능하게 결합되는 사용자 장비(UE)와 추가로 관련된다. UE와 대용량 MIMO RU의 결합은 연결 요청을 수신하는 단계, 연결 요청의 확인응답을 라디오 유닛으로 송신하는 단계 및 연결 요청에 응답하여 복수의 신호들을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

[0017] 일 양상에서, 본 개시는 프로세서로 하여금 연결 요청을 수신하게 하고, 연결 요청의 확인 응답을 라디오 유닛으로 송신하게 하며, 연결 요청에 응답하여 복수의 신호들을 전송하게 하는 프로세서-실행 가능한 명령들을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체와 관련되며, 상기 라디오 유닛은 본원에서 논의된 바와 같이 대용량 MIMO 유닛이다.

본 발명의 목적들

[0018] 본 발명의 목적은 안테나 어레이가 사용자를 향해 좁은 빔들을 집중시키도록 허용함으로써 더 높은 스펙트럼 효율을 제공하는 것이다.

[0019] 본 발명의 목적은 안테나 어레이가 작은 특정 섹션에 집중됨에 따라 더 높은 에너지 효율 시스템을 제공하는 것이며, 그것은 덜 방사된 전력을 요구하고 대용량 MIMO 시스템들에서의 에너지 요건을 감소시킨다.

[0020] 본 발명의 목적은 무선 시스템들의 데이터 레이트 및 용량을 증가시키는 것이다.

[0021] 본 발명의 목적은 더 신뢰성 있고 정확한 사용자 추적을 용이하게 하는 것이다.

[0022] 본 발명의 목적은 고전력 소비를 제거하는 것이다.

[0023] 본 발명의 목적은 네트워크의 대기시간을 줄이고 신뢰성을 증가시키는 것이다.

[0024] 본 발명의 목적은 대용량 MIMO 라디오 유닛의 케이블 없는 설계를 제공하는 것이다.

[0025] 본 발명의 목적은 단일 대류 냉각 엔클로저에 위치되며 무게가 25 내지 29 kg 미만인 대용량 MIMO 독립형 유닛을 제공하는 것이다.

[0026] 본 발명의 목적은 하위 계층 PHY 섹션, 25G 광학 인터페이스 상에서의 ORAN 준수 프론트홀, 상용 등급 3 FPGA들을 사용하는 32 개의 전송 및 수신 체인들에 대한 디지털 프론트 엔드 지원으로 이루어진 대용량 MIMO 독립형 유닛을 제공하는 것이다.

[0027] 본 발명의 목적은 시스템 동기화기 IC 및 클록 발생기들을 사용하여 25G 광학 인터페이스 상에서 IEEE 1588v2 PTP 기반 클록 동기화 아키텍처를 포함하는 대용량 MIMO 독립형 유닛을 제공하는 것이다.

[0028] 본 발명의 목적은 안테나 필터 유닛(AFU)으로서 알려진 하나의 유닛으로서 32 개의 캐비티 필터를 가진 집적된 8×8 MIMO 안테나를 포함하는 대용량 MIMO 독립형 유닛을 제공하는 것이다.

[0029] 본원에 통합되며, 본 발명의 일부를 구성하는, 첨부된 도면들은 개시된 방법들 및 시스템들의 예시적인 실시예들을 예시하며, 여기서 유사한 참조 번호들은 상이한 도면들 전체에 걸쳐 동일한 부분들을 나타낸다. 도면들에서의 구성요소들은 반드시 일정한 비율인 것은 아니며, 대신에 본 발명의 원리들을 명확히 예시할 때 강조될 수 있다. 일부 도면들은 블록도들을 사용하여 구성요소들을 나타낼 수 있으며 각각의 구성요소의 내부 회로부를 나타내지 않을 수 있다. 이러한 도면들의 발명은 이러한 구성요소들을 구현하기 위해 일반적으로 사용되는 전기 구성요소들, 전자 구성요소들 또는 회로부의 발명을 포함한다는 것이 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이해될 것이다.
[0030] 도 1은 본 개시의 양상들에 따른 대용량 MIMO 라디오 유닛의 예시적인 설계 아키텍처를 예시한다.
[0031] 도 2는 본 개시의 양상들에 따른 HSTB(High Speed Transceiver Board)의 예시적인 설계 아키텍처를 예시한다.
[0032] 도 3은 본 개시의 양상들에 따른 RF 프론트 엔드 모듈(RFEM 또는 RFFE) 보드의 예시적인 설계 아키텍처를 예시한다.
[0033] 도 4는 본 개시의 양상들에 따른 MIMO 라디오 유닛과 사용자 장비(UE)의 예시적인 결합 표현을 예시한다.
[0034] 도 5는 본 개시의 실시예들에 따라 본 발명의 실시예들이 이용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 예시한다.
[0035] 앞서 말한 것은 본 발명에 대한 다음의 더 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다.

[0036] 다음의 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 다양한 특정 세부사항들이 본 개시의 실시예들에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 본 개시의 실시예들은 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 이후 설명되는 여러 특징들은 각각 서로 독립적으로 또는 다른 특징들의 임의로 조합으로 사용될 수 있다. 개개의 특징은 상기 논의된 문제들 모두를 처리하지 않을 수 있거나 또는 상기 논의된 문제들 중 일부만을 처리할 수 있다. 상기 논의된 문제들 중 일부는 본원에서 설명된 특징들 중 임의의 특징에 의해 완전히 처리되지 않을 수 있다.

[0037] 뒤이은 설명은 단지 예시적인 실시예들만을 제공하며 본 개시의 범위, 적용 가능성, 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다. 오히려, 예시적인 실시예들에 대한 뒤이은 설명은 예시적인 실시예를 구현하기 위한 실행 가능한 설명을 이 기술분야의 숙련자들에게 제공할 것이다. 제시된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변화들이 요소들의 기능 및 배열에서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

[0038] 특정 세부사항들은 실시예들에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 다음의 설명에서 제공된다. 그러나, 실시예들은 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 이 기술분야에서의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 회로들, 시스템들, 네트워크들, 프로세스들, 및 다른 구성요소들은 불필요한 세부사항으로 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해 블록도 형태의 구성요소들로서 도시될 수 있다. 다른 인스턴스들에서, 잘 알려진 회로들, 프로세스들, 알고리즘들, 구조들, 및 기술들은 실시예들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 불필요한 세부사항 없이 도시될 수 있다.

[0039] 또한, 개개의 실시예들은 플로우차트, 흐름도, 데이터 흐름도, 구조도, 또는 블록도로서 묘사되는 프로세스로서 설명될 수 있다는 것이 주의된다. 플로우차트는 동작들을 순차적인 프로세스로서 설명할 수 있지만, 동작들 중 많은 동작이 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 그것의 동작이 완료될 때 종료되지만 도면에 포함되지 않은 부가적인 단계들을 가질 수 있다. 프로세스는 방법, 함수, 절차, 서브루틴, 서브프로그램 등에 대응할 수 있다. 프로세스가 함수에 대응할 때, 그것의 종료는 함수의 호출 함수 또는 메인 함수로의 복귀에 대응할 수 있다.

[0040] 단어 "예시적인" 및/또는 "설명적인"은 본원에서 예, 인스턴스, 또는 예시로서 작용하는 것을 의미하기 위해 사용된다. 의심을 피하기 위해, 본원에서 개시된 청구대상은 이러한 예들에 의해 제한되지 않는다. 또한, 본원에서 "예시적인" 및/또는 "설명적인"으로 기술된 임의의 양상 또는 설계는 반드시 다른 양상들 또는 설계들에 비해 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석되는 것은 아니며, 이 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려진 등가의 예시적인 구조들 및 기법들을 배제하도록 의도하지 않는다. 더욱이, 용어들 "포함하다", "갖다", "함유하다", 및 다른 유사한 단어들이 상세한 설명 또는 청구항들에서 사용되는 한, 이러한 용어들은 임의의 부가적인 또는 다른 요소들을 배제하지 않고 포괄적이도록 ―개방형 접속어로서 용어 "포함하는"과 유사한 방식으로― 의도된다.

[0041] 본 명세서 전체에 걸쳐, "일 실시예" 또는 "실시예" 또는 "인스턴스" 또는 "일 인스턴스"에 대한 참조는 실시예와 관련하여 설명되는 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳들에서 구절들, "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"의 출현들은 반드시 모두가 동일한 실시예를 나타내는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

[0042] 본원에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예들을 설명할 목적을 위한 것이며 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 본원에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 표현들은 맥락이 달리 명확하게 표시되지 않는다면, 복수형 형태들을 또한 포함하도록 의도된다. 용어들 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은, 본 명세서에서 사용될 때, 서술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 그것의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 나열 아이템들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합들을 포함한다.

[0043] 본 개시에서, 다양한 실시예들이 일부 통신 표준들(예컨대, 3GPP(3rd generation partnership project), 확장 가능한 라디오 액세스 네트워크(xRAN), 및 개방형-라디오 액세스 네트워크(O-RAN: open-radio access network))에서 사용된 용어들을 사용하여 설명되지만, 이것들은 단지 설명을 위한 예들이다. 본 개시의 다양한 실시예들은 또한 쉽게 수정되며 다른 통신 시스템들에 적용될 수 있다.

[0044] 통상적으로, 기지국은 하나 이상의 단말기들로의 무선 액세스를 제공하는 네트워크 기반시설이다. 기지국은 신호가 전송될 수 있는 거리에 기초한 미리 결정된 지리적 면적인 것으로 정의된 커버리지를 갖는다. 기지국은 "기지국"에 더하여, "액세스 포인트(AP)" 진화된 NodeB(eNodeB)(eNB)", "5G 노드(5th generation node)", "차세대 NodeB(gNB)", "무선 포인트", "전송/수신 포인트(TRP)", 또는 동등한 기술적 의미들을 가진 다른 용어들로서 불릴 수 있다.

[0045] 본 개시는 ORAN 준수 5G 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU)(대안적으로 및 상호 교환 가능하게 이후 또한 "5G MRU" 또는 "RU"로서 불림)에 관한 것이다. 대표적이고 비-제한적인 실시예에서, 본 개시는 독립형 모드를 위한 다중 안테나 구성 32T32R 기반 5G 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU)의 하드웨어 아키텍처 및 설계를 제공하며, 제안된 5G MRU는 25G 광학 인터페이스를 사용하여 프론트홀 인터페이스 상에서, CCDU(Combined Central and Distributed Unit)에 연결된 라디오 유닛(RU)이며 3GPP(Third Generation Partnership Project) 기반 ORAN(Open Radio Access Network) 규격들을 준수한다. 제안된 MRU는, 예시적인 구현 예에서, 3 개의 셀-사이트들이 있으며, 3 개의 대응하는 MRU들이 CCDU와 함께 사용되도록 하는 방식으로 구성될 수 있고, 각각의 MRU는 25G 인터페이스를 통해 CCDU에 연결될 수 있다.

[0046] 예시적인 양상에서, 제안된 5G MRU는, 용이하고 효율적인 설치를 위해 단일 엔클로저/유닛의 일부로서 7.2X(O-DU 내지 O-RRU 간의 O-RAN 동맹 프론트홀 규격), 기저대역 섹션, RF(Radio Frequency) 프론트 엔드 모듈(RFEM), 및 안테나 필터 유닛(AFU)의 네트워크 계층 분리와 함께 L1 계층의 하위 PHY(Physical) 부분을 포함한다. 그러나, 제안된 RU의 구성요소들/유닛들의 각각의 설계 및 아키텍처는 제안된 발명과 관련하여 신규하고 창의적이므로, 각각은 개개의 특허 출원을 통해 보호될 것이라는 것이 인식될 것이다.

[0047] 예시적인 양상에서, 도 1에 대하여, 제안된 5G MRU(100)는 하위 계층 PHY 섹션, 25G 광학 인터페이스(204) 상에서의 ORAN 준수 프론트홀, 및 예를 들어, 상용 등급 3 FPGA들/트랜시버들(202-1 내지 202-3, 이후 총괄하여 202로 불림)을 사용하여 32 개의 전송 및 수신 체인들에 대한 디지털 RF 프론트 엔드 지원을 가진 HSTB(High Speed Transceiver Board)(200)를 포함하며, 상기 요소들/구성요소들은 HSTB(200)의 고도로 밀집한 26 개 층들 상에 통합된다. 본 개시는 FPGA에 대하여 설명되고 있지만, 임의의 다른 동동한 트랜시버가 완전히 본 개시의 범위 내에 있으며, 그러므로 각각의 FPGA의 범위는 임의의 트랜시버 또는 ASIC과 같은 기술적으로 동등한 구성요소의 것으로서 처리되어야 한다는 것이 인식될 것이다.

[0048] 예시적인 양상에서, L1 하위 계층 PHY 개발 및 비트 스트림 생성은 FPGA(202) 자체에서 구현/착수될 수 있다. L1 상위 계층은 타워 아래의 CCDU 상에서 구성될 수 있으며, L2 및 L3는 분산형 유닛 상에 구성되고, 매크로-사이트는 통상적으로 중앙 유닛 노드(서버 측) 및 분산형 유닛 노드(CU와 RU들 사이에 구성됨)를 포함한다. 본 발명은 본 개시에서 제한된 바와 같이 RU들/MRU들과의 25G 광학 인터페이스를 통해 인터페이스하는 CCDU를 형성하도록 분산형 유닛 노드와 중앙 유닛 노드를 병합한다. 제안된 MRU는 시스템 동기화기 IC 및 클록 발생기들을 사용하여 25G 광학 인터페이스(204) 상에 IEEE 1588v2 PTP 기반 클록 동기화 아키텍처를 더 포함할 수 있다.

[0049] 제안된 MRU(100)는, 안테나 필터 유닛(AFU)(350)으로 알려진 하나의 유닛으로서, 32 개의 캐비티 필터를 가진 집적된 8×8 교차 극 MIMO 안테나를 더 포함한다. 구성된 바와 같이, 제안되는 MRU(100)는 블라인드 메이팅되며, 케이블 없는 설계를 소유할 수 있다.

[0050] 본 개시의 대표적이고 비-제한적인 양상에서, 제안된 5G MRU(100)는 매크로 클래스에서 동작하는 200 W의 고전력 gNB(통상적으로 안테나 포트 당 6.25 W 또는 38 dBm)이며, 밀집한 도시 형태들에서, 및 높은 트래픽 및 QoS 수요들을 가진 핫 존(hot zone)/핫 스팟(hot spot) 영역들에서 유틸리티를 찾을 수 있는 커버리지 및 용량에 대한 매크로-레벨 광역 솔루션들을 제공하도록 구성된다. 제안된 5G MRU(100)는 하위 계층 PHY 섹션, 32 개의 전송 및 수신 체인들을 위해 상용 등급 FPGA들에 기초한 RF 트랜시버(HSTB(200)의 일부로서), 32 개 체인들에 대한 RF 전력 증폭기들, 저잡음 증폭기들(LNA), 및 RF 스위치들을 포함하는 RF 프론트 엔드 모듈(RFEM)(300), 및 8*8 MIMO 안테나를, 단일 대류 냉각 엔클로저의 일부로서 안테나 필터 유닛(AFU)(350)으로서 알려지고 무게가 25 내지 29 kg 미만인 32 개 캐비티 필터들과 함께 합친다. 일 양상에서, 매크로 gNB는 다중-UE 시나리오들 하에서 다운링크에서의 8 개 빔들 및 4 개의 업링크 빔들 지원 덕분에 밀집한 도시 클러터를 위한 양호한 커버리지 및 용량을 제공할 수 있다. 제안된 5G MRU(100)는 트래픽 수요가 상당히 높으며 커버리지 및 용량 증가들에 대해 4G gNB 단독으로 서빙될 수 없는 고층 빌딩들, 밀집한 클러터들, 및 핫스팟 위치들에 배치될 수 있다.

[0051] 또 다른 양상에서, 제안된 5G MRU는 케이블의 사용을 요구하지 않고 집적 안테나 및 캐비티 필터 솔루션을 가진 설계로서 구성될 수 있어서, 케이블 없는 설계를 만든다. 제안된 MRU(100)는 타워 사이트들, GBT들 및 GBM들에 배치될 수 있다. MRU는 낮은 전력 소비를 가진 높은 성능을 전달하도록 빠르게 배치될 수 있어서, MRU를 전력 효율적인 솔루션으로 만든다. 제안된 MRU는 3GPP ORAN 준수인 단일 25G 광학 프론트홀 인터페이스 상에서 타워 아래에 있는 CCDU에 연결될 수 있다.

[0052] 일 양상에서, 제안된 5G MRU는 매크로 클래스에서 동작하는 고전력 gNB(차세대 노드 B)(통상적으로 안테나 포트 당, ≤ 38 dBm)이며, 커버리지 및 용량에 대한 매크로-레벨 광역 솔루션들을 보완하도록 구성될 수 있다. 예시적인 양상에서, 제안된 32T32R 5G NR MRU의 고레벨 아키텍처는 HSTB(High Speed Transceiver Board)(200), 32T32R RF 프론트 엔드 모듈(RFEM) 보드(300), 안테나 필터 유닛(AFU)(350), 및 기계적 하우징(인스턴스에서, 두 개의 하우징들이 있을 수 있으며, 하나는 HSTB(200)를 위한 것이고 하나는 RFEM(300)을 위한 것임). 제안된 MRU 구성은 범위가 -10 °내지 50 ℃에 이르는 날씨 조건들에서의 동작으로 인해 최적의 열 발산을 추가로 용이하게 하고 가능하게 한다.

[0053] 예시적인 양상에서, 제안된 5G NR MRU(100)는 하위 계층 PHY 섹션, RF 샘플링(중간 주파수 스테이지가 없음)을 가진 32 개 전송 및 수신 체인들을 위한 상용 등급 FPGA들에 기초하여 RF 트랜시버(HSTB(200)의 일부로서), 32 개 체인들에 대한 RF 전력 증폭기들, 저잡음 증폭기들(LNA), 및 RF 스위치들을 포함하는 RF 프론트 엔드 모듈(RFEM)(300), 및 8*8 MIMO 안테나를 단일 대류 냉각 엔클로저에서 안테나 필터 유닛(AFU)(350)으로서 알려지며 무게가 ≤ 29 kg인 32 개 캐비티 필터들과 함께 합친다.

[0054] 예시적인 구현 예에서, 제안된 MRU(100)는 전송 및 수신기 측의 각각에 32 개씩, 64 개의 커넥터들, 및 2 개의 DC 커넥터들을 포함하고, 각각의 커넥터는 25 개 핀들을 가져서, 2 개의 DC 커넥터들에 걸쳐 50 개 핀들이 구성된다. 이 커넥터들은 그것들이 하나가 다른 것의 최상부 상에서, RFEM 보드(300)와 블라인드 연결/매핑/메이팅/샌드위칭하도록 하는 방식으로 HSTB(200) 상에 구성된다.

[0055] 일 양상에서, 제안된 설계 아키텍처는 제어 평면, 사용자 평면, 및 동기화 평면으로 구성되며, 제어 평면은 거리-위치 관점으로 제안된 MRU(100)의 부분을 형성하는 유닛들/서브-유닛들의 구성을 제어하도록 구성되고, 사용자 평면은 사용자 데이터로 구성되며, 마지막으로 동기화 평면은 타이밍 프로토콜을 사용하여 전역적 클록에 대하여 유닛/서브-유닛들을 동기화하며(즉, 슬레이브 디바이스는 위상 및 주파수에 대하여 마스터 디바이스와 그것의 클록을 동기시킬 것이다), CCDU와 일관성/동기를 유지하도록 본 25G 인터페이스 상에서 정밀 시간-기반 프로토콜(PTP)을 이용하도록 구성된다.

[0056] 제안된 MRU는 디지털 프론트 엔드 라인업에서 파고율 감소(Crest Factor Reduction; CFR) 및 디지털 사전-왜곡(DPD) 모듈들과 TDD 기반 5G NR MRU를 통합한 후 3GPP 표준(TS 38.141)에서 언급된 RF 성능 요건들 모두를 충족시킨다는 것이 인식될 것이다. 더욱이, MRU는 낮은 전력 소비를 가지며 IP65 유입 보호 기계적 하우징에 의해 최적으로 열적으로 핸들링된다.

[0057] 본 개시의 추가 예에서, 통신의 단계들 중 일부 또는 모두는 MIMO 기지국에 의해 행해질 수 있으며, 예를 들어, MIMO 기지국 자체 내에서의 프로세싱 소프트웨어 또는 기능에 의해 수행된다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램으로부터의 적절한 명령들의 수신 시, 통신 방법의 단계들 중 일부 또는 모두를 구현할 수 있는 M-MIMO 기지국의 예에서. MIMO 기지국은 인터페이스들, 프로세서, 및 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 MIMO 기지국이 통신 방법의 단계들 중 일부 또는 모두를 행하도록 동작하도록 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들을 포함한다. 메모리에 저장된 명령들은 일부 예들에서 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. MIMO는 동작 조건들에 기초하여 동적으로 관리될 수 있다. 더욱이, 개시된 대용량 MIMO(multiple-input multiple-output) 라디오 유닛은 주파수 대역들 모두를 지원할 수 있다.

HSTB(High Speed Transceiver Board)(200)

[0058] 예시적인 양상에서, 도 1 및 도 2를 참조하면, HSTB(200)는 하위 L1 계층 프로세싱 및 디지털 프론트 엔드 섹션을 위해 세 개(3)의 FPGA 칩셋들(202-1, 202-2, 및 202-3)을 포함할 수 있다. HSTB(200)는, 외부 -48 V 입력 DC 전압을 수신하며, 보드 상에서의 상이한 디바이스들로부터의 요건들에 기초하여, 이 외부 -48 V 입력 DC 전압을 다양한 더 낮은 전압들(원하는 대로 다른 조합들 중에서 12 V로 및 그 후 12 V를 5 V 및 1 V로와 같은)로 하향 변환하도록 구성될 수 있다. 전력 관리 집적 칩셋(PMIC)(206), DC-DC 변환기들(208), 및 LDO 조절기 디바이스들(210) 중 임의의 것 또는 이들의 조합은 이들 원하는 전압들을 생성하기 위해 사용될 수 있다.

[0059] 예시적인 구현 예에서, 트랜시버(202-1)는 CCDU로부터 디지털 데이터/신호들을 수신하도록 구성되며 32 개의 RF 체인들(예를 들어, 하나의 트랜시버는 16 개의 체인들/제어 신호 및 전력을 프로세싱/처리할 수 있으며, 제2 트랜시버는 16 개의 체인들/제어 신호 및 전력을 추가로 처리/프로세싱할 수 있음)(DC에 관해뿐만 아니라 RF에 관해 블라인드 메이팅됨)에 걸쳐 디지털 데이터를 RF 신호들로 변환할 트랜시버들(202-2/202-3)로 전송될 수 있으며, 이것은 RF 보드(212)와 동작 가능하게 결합될 것이다. 수동형 요소인 RF 보드(212)는 전체 비용들을 줄이고 최적화하며 HSTB(200) 자체로부터 요구되는 바와 같이 많은 전력을 도출하도록 HSTB(200)로부터 전력을 얻는다.

[0060] 일 양상에서, 완전한 시스템은 탑재된 동기화 회로로 PTP 클라이언트를 작동시키면서 25G 프론트홀 인터페이스(204) 상에서 IEEE 1588v2 기반 PTP를 통해 HSTB(200) 내에서 동기화될 수 있다(예를 들어, 클록/동기화 섹션(214)을 사용하여). 제안된 회로는 초-저잡음 클록 발생 PLL들, 프로그램 가능한 발진기, 및 시스템 동기화기 중 임의의 것 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 도 2는 26 개 이상의 층 PCB 상에 설계되는 FPGA 기반 RF 트랜시버들, 디지털 고속 신호들, 스위칭 전력 공급 장치들, 클록 섹션 및 라디오 주파수 신호를 포함하는(그러나, 이에 제한되지 않음) 서브-시스템들을 포함할 수 있는 제안된 HSTB의 예시적인 전체 설계 아키텍처를 예시한다. PCB 설계는 인접한 층들 상에서 고속 25 GT/s로 작동하는 RF 신호들 및 오로라(aurora) 신호들을 라우팅하기 위해 고유 설계 기법들을 포함할 수 있다.

[0061] 일 양상에서, HSTB는 25 기가비트 파이버 인터페이스(대표적임)를 통해, 트랜시버(FPGA와 같은)에서, ODC(옥외 캐비넷) 상에 존재하는 CCDU로부터 데이터를 획득하며, RF 신호(들)를 제공하기 위해 획득된 디지털 데이터를 프로세싱하도록 구성될 수 있다. 다른 두 개의 트랜시버들은 그 후 ADC(Analog-to-Digital) 변환기들 및 DAC(Digital-to-Analog) 변환기들을 통해 고속 RF 신호들을 프로세싱하기 위해 디지털 프론트엔드로서 동작하도록 구성될 수 있다. 아날로그 신호들은 그 후 RFEB(300)와 블라인드-메이팅할 RF 커넥터들로 전송될 것이다. HSTB 상에 구성된 트랜시버는 전송에서의 32 개 칩들 및 수신에서의 32 개 칩들에 대한 78-대역(대표적임) RF 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 예시적인 양상에서, 제안된 HSTB의 크기는 약 530*360 mm일 수 있으며 26 개 이상의 층 보드로서 구성될 것이다.

32T32R RF 프론트 엔드 모듈( RFEM 또는 RFFE ) 보드(300)

[0062] 예시적인 양상에서, RFEM 보드(300)는 커넥터를 통한 전력 공급과 함께 HSTB(200)로부터 제어 신호(RF 신호)들을 수신하도록 구성될 수 있다. RFFE/RFEM 보드는 신호 전송을 위한 32 개 전송 체인들, 신호 수신을 위한 32 개 수신 체인들, 및 선형화를 위해 전력 증폭기(PA)들에서 FPGA로의 디지털 사전왜곡(DPD) 피드백 경로들로서 동작할 수 있는 32 개 관측 체인들을 통합하도록 연장된 신호로서 동작하도록 구성될 수 있다. RFEM 보드는 본질적으로, 이득 블록들 및 전력 증폭기들을 사용하여, 각각의 체인으로부터 6.25 와트의 전력을 생성하도록 각각의 체인에 걸쳐 HSTB로부터 각각의 수신된 RF 신호를 증폭시킨다. 제안된 RFEM 보드의 부분을 형성하는 32 개 체인들을 고려하면, 약 200 와트의 누적 전력이 생성되며, 이는 53 dBm에 해당한다. 일 양상에서, 각각의 전송 체인은 전력 증폭(PA)의 최종 스테이지의 일부로서 매칭 발룬, 사전-구동기 증폭, 및 최종 RF 전력 증폭을 보유하도록 구성될 수 있다. 예시적인 양상에서, 제안된 MRU의 피크 전력 소비는 약 780 내지 800 W이며 그러므로, 200 W 전달을 위해, 시스템 피크 전력 보존 효율은 약 ~25 %이다.

[0063] 각각의 수신 체인은, 다른 한편으로, 저잡음 증폭기(LNA) 대역 통과 SAW 필터 및 매칭 네트워크를 보유하도록 구성될 수 있다. 각각의 관측 체인은 방향성 커플러, 디지털 스텝 감쇠기(DSA) 및 매칭 네트워크를 보유하도록 구성될 수 있다.

[0064] 일 양상에서, RFEM 보드는 10 개 이상의 층들을 포함할 수 있으며, 5E 사용자 장비(UE)로부터 증폭된 RF 신호를 수신하는 수신기 섹션을 포함할 수 있고, 그리고 32 개 수신기들을 사용하여 수신기 섹션에서 신호들을 디코딩할 수 있으며, 그 뒤에 RF 신호는 디지털로 변환되고 RF 커넥터들을 가진 상부 층들로 전송된다.

[0065] 일 양상에서, 제안된 보드는 각각의 전송-수신 쌍을 조합할 수 있는 RF TDD 스위치를 포함할 수 있다. 순환기 및 캐비티 필터(들)는 각각의 RF 스위치 내지 안테나 포트 사이에서 사용될 수 있다. 일 양상에서, RF 프론트 엔드 보드(RFFE)는 고속 트랜시버 보드(STB)와 블라인드 메이팅하도록 구성될 수 있으며, 따라서 RF 신호 발진들을 피하기 위해 케이블 라우팅의 복잡성을 제거한다. 메이팅 불릿(mating bullet)들은 타깃 200 W 출력 전력을 제공하는 것을 포함하는(그러나, 이에 제한되지 않음) 최적의 설계 고려사항들을 만족시키기 위해 HBTB와 RFFE 사이에 강력한 연결을 제공한다.

안테나 필터 유닛( AFU )(350)

[0066] 예시적인 양상에서, 제안된 AFU는 AFU로서 알려진 하나의 집적 유닛에서 교정 PCB와 함께 캐비티 필터 및 8*8 MIMO(128 개의 단일 안테나 요소들) 안테나 유닛을 포함하며, 이것은 RFEB와 블라인드 메이팅되고 다중-사용자 MIMO로의 빔형성을 가능하게 하도록 구성된다. AFU는, 예시적인 구현 예/설계에서, 아래로부터 하우징에 결합되도록 구성될 수 있으며, 보드는 최하부 측 상에 덮개를 가진 알루미늄 금속 하우징에 위치될 것이다. 일 양상에서, AFU 및 RFEB는 두 개의 리셉터클(receptable)들이 있도록 폴과 같은 두 개의 커넥터들 사이에 및 이들 유닛들/서브-유닛들을 연결할 기둥이 구성되는 것 사이에 연결되는 양쪽 측면들 모두로부터 형태가 원통형인 전송 라인을 따라 HSTB 상에 구성될 것이다.

[0067] 제안된 AFU는 동작 대역 밖에서 더 가파른 롤-오프를 제공하는 32T3R 구성에 대한 32-포트(수신기 및 전송기로서 32 개의 안테나 포트들이 동일한 안테나 포트로 오며, 32 개의 포트들은 대응하는/개개의 32 개 캐비티 필터들에 연결될 것임) 캐비티 필터를 포함할 수 있다. 제안된 AFU는 고유 방사 패턴, 낮은 손실, 및 낮은 간섭을 가능하게 한다.

[0068] 일 양상에서, 제안된 MRU는 MRU 아키텍처의 설계 및 레이아웃 덕분에 3.5 내지 3.6 dB의 시스템 잡음 지수 레벨들 및 손실들의 양과 케이블들의 수에서의 감소 및 블라인드-메이팅을 가능하게 하는 것을 달성할 수 있다.

[0069] 도 4는 MRU와 사용자 장비(UE)의 예시적인 결합 표현을 예시한다. 예시된 바와 같이, UE(402)는 MRU(100)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 결합은 무선 네트워크(404)를 통할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 통신 네트워크(404)는, 제한이 아닌 예로서, 하나 이상의 메시지들, 패킷들, 신호들, 파동들, 전압 또는 전류 레벨들, 그것의 일부 조합 등을 전송하고, 수신하고, 포워딩하고, 생성하고, 버퍼링하고, 저장하고, 라우팅하고, 스위칭하고, 프로세싱하거나, 또는 그것의 일부 조합을 하는 하나 이상의 노드들을 가진 하나 이상의 네트워크들의 적어도 일 부분을 포함할 수 있다. UE(402)는 임의의 핸드헬드 디바이스, 이동 디바이스, 팜탑, 랩탑, 스마트폰, 페이저 등일 수 있다. 결합의 결과로서, UE(402)는 MRU(100)로부터 연결 요청을 수신하고, 연결 요청에 대한 확인응답을 MRU(100)로 전송하며, 연결 요청에 응답하여 복수의 신호들을 추가로 전송하도록 구성될 수 있다.

예시적인 컴퓨터 시스템(500)

[0070] 도 5는 본 개시의 실시예들에 따라 본 발명의 실시예들이 이용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템을 예시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(500)은 외부 저장 디바이스(510), 버스(520), 메인 메모리(530), 판독 전용 메모리(540), 대용량 저장 디바이스(550), 통신 포트(560), 및 프로세서(570)를 포함할 수 있다. 이 기술분야의 숙련자는 컴퓨터 시스템이 하나 초과의 프로세서 및 통신 포트들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 프로세서(570)는 본 발명의 실시예들과 연관된 다양한 모듈들을 포함할 수 있다. 통신 포트(560)는 모뎀 기반 다이얼업 연결(modem based dialup connection)과 함께 사용하기 위한 RS-232 포트, 10/100 이더넷 포트, 구리 또는 파이버를 사용하는 기가비트 또는 10 기가비트 포트, 직렬 포트, 병렬 포트, 또는 다른 기존의 또는 미래 포트들 중 임의의 것일 수 있다. 통신 포트(560)는 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 또는 컴퓨터 시스템이 연결하는 임의의 네트워크와 같은, 네트워크에 의존하여 고를 수 있다. 메모리(530)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 또는 이 기술분야에 일반적으로 알려진 임의의 다른 동적 저장 디바이스일 수 있다. 판독-전용 메모리(540)는 임의의 정적 저장 디바이스(들)일 수 있다. 대용량 저장장치(550)는 정보 및/또는 명령들을 저장하기 위해 사용될 수 있는, 임의의 현재 또는 미래 대용량 저장 솔루션일 수 있다.

[0071] 버스(520)는 다른 메모리, 저장장치, 및 통신 블록들과 프로세서(들)(570)를 통신 가능하게 결합한다.

[0072] 실시예에서, 라디오 유닛을 포함한 장치가 개시될 수 있다. 라디오 유닛은 프론트홀 인터페이스 상에서, CCDU(Combined Central and Distributed Unit)에 동작 가능하게 결합된 HSTB(High Speed Transceiver Board)를 포함할 수 있으며, 상기 HSTB는, CCDU로부터 디지털 신호들을 수신하고 수신된 디지털 신호들을 복수의 RF 체인들에 걸쳐 RF 신호들로 변환하기 위한 복수의 RF 트랜시버들; HSTB와 동작 가능하게 결합된 RF 프론트 엔드 모듈(RFEM) ―상기 RFEM은, RF 신호들을 수신하고 상기 RF 신호들을 증폭시키기 위한 하나 이상의 RF 전력 증폭기들을 가짐―; 및 다중-사용자 MIMO에 대한 빔형성을 가능하게 하기 위한 집적된 MIMO 안테나 및 캐비티 필터를 포함한 안테나 필터 유닛(AFU)을 포함한다.

[0073] 선택적으로, 운용자 및 운영상 인터페이스들, 예컨대 디스플레이, 키보드, 및 커서 제어 디바이스는 또한 컴퓨터 시스템과의 직접적인 운용자 상호작용을 지원하기 위해 버스(520)에 결합될 수 있다. 다른 운용자 및 운영상 인터페이스들은 통신 포트(560)를 통해 연결된 네트워크 연결들을 통해 제공될 수 있다. 상기 설명된 구성요소들은 단지 다양한 가능성들 만을 예로 들도록 의도된다. 앞서 언급된 예시적인 컴퓨터 시스템은 본 개시의 범위를 결코 제한하지 않아야 한다.

본 발명의 이점들

[0074] 본 개시는 안테나 어레이가 사용자를 향해 좁은 빔들을 집중시키도록 허용함으로써 더 높은 스펙트럼 효율을 제공한다.

[0075] 본 개시는 안테나 어레이가 작은 특정 섹션에 집중됨에 따라 더 높은 에너지 효율 시스템을 제공하며, 대용량 MIMO 시스템들에서 덜 방사된 전력을 요구하고 에너지 요건을 감소시킨다.

[0076] 본 개시는 무선 시스템들의 데이터 레이트 및 용량을 증가시킨다.

[0077] 본 개시는 더 신뢰성 있고 정확한 사용자 추적을 용이하게 한다.

[0078] 본 발명은 고전력 소비를 제거하며 IP65 유입 보호 기계적 하우징에 의해 적절히 열적으로 핸들링된다.

[0079] 본 발명은 네트워크의 대기시간을 감소시키며 신뢰성을 증가시킨다.

[0080] 개시된 대용량 MIMO는 더 많은 물리적 보안을 제공한다.

[0081] 본 발명은 디지털 프론트 엔드 라인업에서 파고율 감소(CFR) 및 디지털 사전-왜곡(DPD) 모듈들과 TDD 기반 5G NR MRU를 통합한 후 3GPP 표준(TS 38.141)에서 언급된 RF 성능 요건들 모두를 충족시킨다.

[0082] 본원에서 바람직한 실시예들에 상당히 강조를 두었지만, 많은 실시예들이 만들어질 수 있으며 많은 변화들이 본 발명의 원리들로부터 벗어나지 않고 바람직한 실시예들에서 이루어질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예들에서 이들 및 다른 변화들이 본원에서 개시로부터 이 기술분야의 숙련자들에게 분명할 것이며, 그에 의해 앞서 말한 서술적 문제가 제한으로서가 아닌 단지 본 발명에 예시적인 것으로 구현된다는 것이 분명히 이해될 것이다.

[0083] 본 특허 문서의 개시의 일부는 Jio Platforms Limited(JPL) 또는 그 계열사들(이하 소유자로 지칭)에 속하는, 저작권, 디자인, 상표명, IC 레이아웃 디자인, 및/또는 트레이드 드레스 보호와 같은(그러나, 이에 제한되지 않음), 지적 재산권의 대상이 되는 자료를 포함한다. 소유자는 특허 및 상표청 특허 파일들 또는 기록들에 나타난 바와 같은 특허 문서 또는 특허 개시의 임의의 자에 의한 팩시밀리 복제에 대해 이의를 제기하지 않지만, 그 외에는 모든 권리를 보유한다. 이러한 지적 재산에 대한 모든 권리는 소유자가 전적으로 보유한다.

Claims (18)

1. 라디오 유닛으로서,
   프론트홀 인터페이스(fronthaul interface) 상에서, CCDU(Combined Central and Distributed Unit)에 동작 가능하게 결합된 고속 트랜시버 보드(HSTB: High Speed Transceiver Board)(200) ―상기 HSTB는, 상기 CCDU로부터 디지털 신호들을 수신하고 상기 수신된 디지털 신호들을 복수의 RF 체인들에 걸쳐 RF 신호들로 변환하기 위한 복수의 RF 트랜시버들을 포함함―;
   상기 HSTB(200)와 동작 가능하게 결합된 RF 프론트 엔드 모듈(RFEM: RF Front End Module)(300) ―상기 RFEM(300)은, 상기 RF 신호들을 수신하고 상기 RF 신호들을 증폭시키기 위한 하나 이상의 RF 전력 증폭기들을 가짐―; 및
   사용자에 대한 빔형성을 가능하게 하기 위해 집적 MIMO(Multiple Input, Multiple Output) 안테나 및 캐비티 필터(cavity filter)를 포함하는 안테나 필터 유닛(AFU: antenna filter unit)
   을 포함하는, 라디오 유닛.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 라디오 유닛은 대용량 MIMO 라디오 유닛(MRU)인, 라디오 유닛.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 HSTB는,
   상기 RF 신호들의 비트 스트림을 생성하기 위한 상기 복수의 RF 트랜시버들;
   L1 계층의 하위 계층 PHY 섹션; 및
   복수의 전송 및 수신 체인들을 지원하기 위한 기저대역 섹션
   을 포함하며, 상기 HSTB의 구성요소들은 조밀한 세트의 계층(dense set of layer)들 상에 구성되는, 라디오 유닛.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 트랜시버들은 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA)들이며, 상기 HSTB는 복수의 FGPA들을 포함하고, 상기 CCDU로부터 수신된 상기 디지털 신호들은 제1 트랜시버를 사용하여 RF 신호들로 변환되며, 다른 두 개의 트랜시버들은 ADC(Analog-to-Digital) 변환기들 및 DAC(Digital-to-Analog) 변환기들 중 하나 이상을 통해 상기 RF 신호들을 프로세싱하여 아날로그 신호들을 생성하는 디지털 프론트엔드로서 동작하며, 상기 아날로그 신호들은 이후, 상기 RFEB(300)와 블라인드-메이팅(blind-mate)할 하나 이상의 RF 커넥터들에 전송되는, 라디오 유닛.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 HSTB는 미리 정의된 광학 인터페이스 상에서 상기 CCDU와 인터페이스하는, 라디오 유닛.
6. 제1 항에 있어서,
   L1 상위 계층은 상기 CCDU 상에 구성되며, 상기 CCDU는 분산형 유닛(DU)과 중앙 유닛(CU)을 병합하고, 상기 프론트홀 인터페이스를 통해 상기 라디오 유닛과 인터페이스하는, 라디오 유닛.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 라디오 유닛은 시스템 동기화기 IC 및 클록 발생기들을 사용하여 상기 프론트홀 인터페이스 상에 클록 동기화 모듈을 더 포함하는, 라디오 유닛.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 RFEM(300)은 선형화를 위해 전력 증폭기(PA)들로부터 FPGA로의 디지털 사전왜곡(DPD: digital predistortion) 피드백 경로들로서 동작하는 상기 복수의 전송 및 수신 체인들에 대해 하나 이상의 저잡음 증폭기(LNA)들, 이득 블록들, 및 복수의 RF 스위치들을 더 포함하는, 라디오 유닛.
9. 제10 항에 있어서,
   각각의 전송 체인은 전력 증폭(PA)의 최종 스테이지의 일부로서 매칭 발룬(matching balun), 사전-구동기 증폭, 및 최종 RF 전력 증폭을 보유하며,
   각각의 수신 체인은 저잡음 증폭기(LNA: low noise amplifier) 대역 통과 SAW 필터 및 매칭 네트워크를 보유하고, 각각의 관측 체인은 방향성 커플러, 디지털 스텝 감쇠기(DSA: digital step attenuator) 및 매칭 네트워크를 보유하는, 라디오 유닛.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 RFEM은, 하나 이상의 층들, 및 상기 증폭된 RF 신호들을 수신하는 수신기 섹션을 포함하고, 그리고 상기 복수의 수신기들을 사용하여 상기 수신기 섹션에서 상기 RF 신호들을 디코딩하고, 그 뒤에 상기 RF 신호들은 디지털로 변환되고 RF 커넥터들을 가진 상부 층들로 전송되는, 라디오 유닛.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 RFEM은 각각의 전송-수신 쌍을 조합하는 RF TDD 스위치를 포함하며, 하나 이상의 순환기(들) 및 캐비티 필터(들)가 각각의 RF 스위치와 안테나 포트 사이에서 사용되는, 라디오 유닛.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 집적 안테나는 캐비티 필터와 동작 가능하게 결합된 MIMO 안테나인, 라디오 유닛.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 라디오 유닛의 HSTB, RFEM, 및 AFU는 개개의 커넥터들을 통해 블라인드-메이팅되는, 라디오 유닛.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 HSTB(200)는 외부 -48 V 입력 DC 전압을 수신하고, 상기 보드 상에서의 상이한 디바이스들로부터의 요건들에 기초하여 상기 상기 외부 -48 V 입력 DC 전압을 원하는 더 낮은 전압들로 하향 변환하는, 라디오 유닛.
15. 제13 항에 있어서,
    전력 관리 집적 칩셋(PMIC: power management integrated chipset)(206), DC-DC 변환기(208), 및 LDO 조절기 디바이스(210) 중 임의의 것 또는 이들의 조합은 상기 원하는 더 낮은 전압들을 생성하기 위해 사용되는, 라디오 유닛.
16. 장치로서,
    제1 항에 따른 상기 라디오 유닛을 포함하는, 장치.
17. 라디오 유닛(RU)과 통신 가능하게 결합된 사용자 장비(UE)로서,
    상기 결합하는 것은,
    연결 요청을 수신하는 단계;
    연결 요청의 확인응답을 상기 라디오 유닛으로 송신하는 단계; 및
    상기 연결 요청에 응답하여 복수의 신호들을 전송하는 단계
    를 포함하며, 상기 라디오 유닛은 제1 항에 따른 대용량 MIMO 유닛인, 사용자 장비.
18. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체로서,
    프로세서로 하여금,
    연결 요청을 수신하게 하고;
    연결 요청의 확인응답을 라디오 유닛으로 송신하게 하고; 그리고
    상기 연결 요청에 응답하여 복수의 신호들을 전송하게 하는
    프로세서-실행 가능한 명령들을 포함하며, 상기 라디오 유닛은 제1 항에 따른 대용량 MIMO 유닛인, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체.