KR20240023556A - 복수의 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정하는 방법 및 이를 구현한 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들은 복수의 안테나 어레이를 동시에 빔 스윕하여 획득된 수신 신호들 간의 시간 차이를 계산하여, 기지국 송신 빔의 각도를 추정하는 방법 및 장치에 관하여 개시한다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치는, 하나 이상의 제1안테나들, 상기 하나 이상의 제1 안테나들과 지정된 거리 이격된 하나 이상의 제2 안테나들, 및 상기 하나 이상의 제1 안테나들 및 상기 하나 이상의 제2 안테나들과 전기적으로 연결된 통신 회로를 포함하고, 상기 통신 회로는, 기지국으로부터 출력된 지정된 신호를, 상기 하나 이상의 제1 안테나들을 통해 제1 수신 신호 및 상기 하나 이상의 제2 안테나들을 통해 제2 수신 신호로 획득하고, 상기 제1수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 하나의 기지국 송신 빔으로 전달되고, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 확인하고, 상기 지정된 거리 및 상기 시간 차이에 적어도 기반하여, 상기 하나의 기지국 송신 빔의 각도를 계산하고, 상기 각도에 적어도 기반하여, 상기 하나 이상의 제1 안테나들 또는 상기 하나 이상의 제2 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들이 가능하다.

Description

복수의 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정하는 방법 및 이를 구현한 전자 장치{METHOD FOR ADJUSTING A PHASE OF A SIGNAL INPUT TO A PLURALITY OF ANTENNAS AND AN ELECTRONIC DEVICE IMPLEMENTING THE SAME}
본 발명의 다양한 실시 예들은 밀리미터웨이브(mmWave, millimeter wave) 대역과 같은 고주파 대역을 사용하는 이동통신 환경에서, 복수의 안테나들(예: 안테나 어레이들(antenna arrays))에 입력되는 신호의 위상(phase)을 조정하는 방법 및 이를 구현한 전자 장치에 관하여 개시한다.
최근에는 고품질 멀티미디어 서비스에 관한 새로운 기술 개발로, 무선 트래픽(traffic)이 매년 폭발적으로 급증하고 있으며, 이러한 무선 트래픽의 증가에 효율적으로 대처할 수 있는 5세대(5G)에 관한 이동통신의 연구가 활발히 진행되고 있다.
예를 들면, 급증하는 무선 트래픽을 처리하기 위한 한 방안으로서, 현재 이동통신에서 사용하는 셀룰러(cellular) 대역은 이미 포화 상태이므로, 밀리미터웨이브(mmWave, millimeter wave) 대역과 같은 고주파 대역(또는 밀리미터웨이브 대역)(예: 30 ~ 300GHz 대역)을 이용하여 보다 넓은 주파수 대역(예: 28GHz 대역, 38GHz 대역, 또는 60GHz 대역 등)을 확보함으로써, 사용 주파수 대역을 확장하는 기술이 제안되고 있다.
최근 밀리미터웨이브 대역 주파수를 이용하는 초고속 근거리 무선 통신 기술을, 홈 네트워크(home network) 등 다양한 분야에 적용하는 연구가 진행 중에 있다. 일반적으로, 밀리미터웨이브 대역은 전파 직진성이 강하고 산소 분자에 의한 전파 감쇄가 심한 전파 특성을 가지고 있다. 이로 인해, 밀리미터웨이브 대역은 안테나 어레이(antenna array)를 이용한 빔포밍(beam-forming) 기술에 기반하여 통신 거리를 높이기 위한 연구가 진행 중에 있다.
일 예를 들면, 어레이(array)의 개수를 증가시킬수록 빔(beam) 폭은 감소하고 안테나에 의한 이득은 비례적으로 증가할 수 있다. 따라서 60GHz와 같은 전파 감쇄가 심한 시스템에서는 안테나 어레이에 의한 이득을 높이기 위해 적어도 4개 이상에서 수십 개의 안테나 어레이를 사용할 수 있다.
하지만, 안테나 이득을 증가시키기 위해 어레이가 증가하면 빔 폭이 감소할 수 있으므로, 송신기와 수신기 간에 정확하게 빔 방향을 맞추어야만 한다. 예를 들면, 송신기와 수신기 간에 방향이 맞지 않으면 안테나 어레이의 신호는 오히려 단일 안테나의 신호에 비해 이득이 급속히 감소할 수 있으므로, 정확하고 신속한 도래각(angle of arrival) 탐지가 매우 중요할 수 있다.
일반적으로, 고주파 대역에서는 빔 폭이 매우 좁아지고 전파의 직진성이 강해지는 반면 회절성은 약화되므로, 전자 장치의 위치 변화에 따라 기지국과 전자 장치 각각이 적절한 송수신 빔을 운용하지 못하는 경우 통신이 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 기지국 입장에서 전자 장치로 정확한 각도로 지향하는 송수신 안테나 빔 형성이 중요할 수 있다. 또한, 전자 장치 입장에서는 기지국으로의 정확한 지향성을 가지는 송수신 안테나 빔 형성이 중요할 수 있다. 이러한 최적의 송수신 안테나 빔의 형성을 위해서는 기지국 또는 전자 장치가 위치한 정확한 각도의 추정이 필요할 수 있다.
다양한 실시 예들에서는, 복수의 안테나들을 포함하는 전자 장치에서 복수의 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정하는 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
다양한 실시 예들에서는, 하나의 회로 기판 상에 형성된 서로 다른 안테나 어레이를 동시에 빔 스윕(beam sweep)하여 수신 신호들을 획득하고, 획득된 수신 신호들의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 두 수신 신호들 간의 시간 차이를 계산하여, 기지국 송신 빔의 각도를 추정할 수 있는 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
다양한 실시 예들에서는, 서로 다른 안테나 어레이를 이용하여 빔 트레이닝 신호를 수신하고, 이를 이용하여 기지국의 위치를 추정하고, 추정된 기지국의 위치에 따라 적절하게 안테나 어레이를 조정할 수 있는 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
다양한 실시 예들에서는, 복수의 안테나 어레이를 포함하는 전자 장치에서, 동기 신호(예: 빔 트레이닝 심볼(beam training symbol))와 수신 신호 간의 크로스 코릴레이션을 통해 도래각을 추정할 수 있는 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
다양한 실시 예들에서는, 복수의 안테나 어레이를 통해 획득하는 수신 신호들 간의 크로스 코릴레이션에 기반하여 산출된 2개의 피크들 사이의 시간 차이를 이용하여 도래각을 추정할 수 있는 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 하나 이상의 제1안테나들, 상기 하나 이상의 제1 안테나들과 지정된 거리 이격된 하나 이상의 제2 안테나들, 및 상기 하나 이상의 제1 안테나들 및 상기 하나 이상의 제2 안테나들과 전기적으로 연결된 통신 회로를 포함하고, 상기 통신 회로는, 기지국으로부터 출력된 지정된 신호를, 상기 하나 이상의 제1 안테나들을 통해 제1 수신 신호 및 상기 하나 이상의 제2 안테나들을 통해 제2 수신 신호로 획득하고, 상기 제1수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 하나의 기지국 송신 빔으로 전달되고, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 확인하고, 상기 지정된 거리 및 상기 시간 차이에 적어도 기반하여, 상기 하나의 기지국 송신 빔의 각도를 계산하고, 상기 각도에 적어도 기반하여, 상기 하나 이상의 제1 안테나들 또는 상기 하나 이상의 제2 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는, 복수의 제1 안테나들을 포함하는 제1 안테나 어레이, 복수의 제2 안테나들을 포함하는 제2 안테나 어레이, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 전기적으로 연결된 통신 회로, 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이를 동시에 인에이블(enable) 하고, 상기 제1 안테나 어레이의 빔과 상기 제2 안테나 어레이의 빔을 동일한 방향으로 스윕(sweep) 하고, 상기 제1 안테나 어레이를 통해 획득하는 제1 수신 신호와 상기 제2 안테나 어레이를 통해 획득하는 제2 수신 신호의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 2개의 피크들을 검출하고, 상기 검출된 피크들에 기반하여 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호 사이의 시간 차이를 판단하고, 상기 시간 차이에 기반하여 기지국 송신 빔의 각도를 추정하고, 상기 기지국 송신 빔의 각도에 기반하여 기지국과 통신을 위한 안테나 어레이를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 하나의 기지국 송신 빔으로부터, 하나 이상의 제1 안테나들을 통해 제1 수신 신호 및 하나 이상의 제2 안테나들을 통해 제2 수신 신호를 획득하는 동작, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 확인하는 동작, 상기 제1 안테나들과 상기 제2 안테나들 간의 지정된 거리 및 상기 시간 차이에 적어도 기반하여, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작, 상기 각도에 적어도 기반하여, 상기 하나 이상의 제1 안테나들 또는 상기 하나 이상의 제2 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에 따르면, 하나의 회로 기판 상에 형성된 서로 다른 안테나 어레이를 동시에 빔 스윕(beam sweep)하여 수신 신호들을 획득하고, 획득된 수신 신호들의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 두 수신 신호들 간의 시간 차이를 계산하여, 기지국 송신 빔의 각도를 효과적으로 추정할 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2a는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 안테나 어레이를 포함하는 통신 칩셋의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2b는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 통신 칩셋의 회로 구성의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 안테나 어레이들이 배치되는 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 기능 처리 모듈의 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 다양한 실시 예들에 따른 복수의 안테나 어레이들의 빔 스윕의 예를 도시하는 도면이다.
도 8은 다양한 실시 예들에서 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 사이의 지연 시간을 추정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 다양한 실시 예들에서 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 추정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 다양한 실시 예들에서 빔 각도를 추정하는 예를 도시하는 도면들이다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치에서 3차원 기반으로 빔 방향을 추정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 14는 도 13에 따른 3차원 기반으로 빔 방향을 추정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성 요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성 요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드(embedded)된 채 구현될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성 요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(volatile memory)(132)에 로드(load)하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(non-volatile memory)(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치(CPU, central processing unit) 또는 어플리케이션 프로세서(AP, application processor)), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치(GPU, graphic processing unit), 이미지 시그널 프로세서(ISP, image signal processor), 센서 허브 프로세서(sensor hub processor), 또는 커뮤니케이션 프로세서(CP, communication processor))를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(inactive)(예: 슬립(sleep)) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(active)(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성 요소들 중 적어도 하나의 구성 요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))과 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(OS, operating system)(142), 미들 웨어(middleware)(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성 요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 또는 키보드 등을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커(speaker) 또는 리시버(receiver)를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서(pressure sensor))를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서(gesture sensor), 자이로 센서(gyro sensor), 기압 센서(barometer sensor), 마그네틱 센서(magnetic sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 그립 센서(grip sensor), 근접 센서(proximity sensor), 컬러 센서(color sensor)(예: RGB(red, green, blue) 센서), IR(infrared) 센서, 생체 센서(biometric sensor), 온도 센서(temperature sensor), 습도 센서(humidity sensor), 또는 조도 센서(illuminance sensor) 등을 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)의 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜(protocol)들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD(secure digital) 카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스 등을 포함할 수 있다.
연결 단자(connection terminal)(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터) 등을 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(haptic module)(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터(motor), 압전 소자(piezoelectric element), 또는 전기 자극 장치(electrical stimulation device) 등을 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지(fuel cell)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, Wi-Fi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN(wide area network))와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI, international mobile subscriber identity))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 안테나 모듈(197)은, 일 실시 예에 따르면, 도전체 또는 도전성 패턴으로 형성될 수 있고, 어떤 실시 예에 따르면, 도전체 또는 도전성 패턴 이외에 추가적으로 다른 부품(예: RFIC)을 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있고, 이로부터, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나, 수신될 수 있다.
상기 구성 요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고, 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호 간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104) 간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104 또는 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들(102, 104)에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들(102, 104)은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅(cloud computing), 분산 컴퓨팅(distributed computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅(client-server computing) 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치(wearable device), 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치(101)는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성 요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", “A 또는 B 중 적어도 하나”, "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나" 및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나”와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성 요소를 다른 해당 구성 요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성 요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성 요소가 다른(예: 제2) 구성 요소에 "기능적으로” 또는 “통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성 요소가 상기 다른 구성 요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성 요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware)로 구현된 유닛(unit)을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직(logic), 논리 블록(logic block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101))에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들(instructions)을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러(compiler) 생성된 코드 또는 인터프리터(interpreter)에 의해 실행될 수 있는 코드(code)를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: CD-ROM, compact disc read only memory)의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성 요소들의 각각의 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성 요소들 중 하나 이상의 구성 요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성 요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성 요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성 요소는 상기 복수의 구성 요소들 각각의 구성 요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성 요소들 중 해당 구성 요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱(heuristic)하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2a는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)에서 안테나 어레이를 포함하는 통신 칩셋(200)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 다양한 실시 예들에 따른 통신 칩셋(200)(예: 도 1의 통신 모듈(190), 안테나 모듈(197))은, 예를 들면, 제1 안테나 어레이(210), 제2 안테나 어레이(220), 통신 회로(235), RFIC(radio frequency integrated circuit)(250), 프로세서(260)(예: 도 1의 프로세서(120), 또는 커뮤니케이션 프로세서(CP, communication processor))를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, RFIC(250)는 프로세서(260)의 적어도 일부 기능을 수행할 수 있는 제어부(예: 적어도 하나의 프로세싱 회로(processing circuitry)를 포함하는 제어 회로)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제1 안테나 어레이(210)는 하나 이상의 제1 안테나들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 제1 안테나들은 패치 안테나(patch antenna)를 이용하여 회로 기판(예: PCB, printed circuit board)의 일면에 형성할 수 있다. 예를 들면, 제1 안테나 어레이(210)는 패치 안테나 어레이(patch antenna array)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제2 안테나 어레이(220)는 하나 이상의 제2 안테나들을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 제2 안테나들은 다이폴 안테나(dipole antenna)를 이용하여 회로 기판의 일면과 다른 타면(예: 회로 기판의 측면)에 형성할 수 있다. 예를 들면, 제2 안테나 어레이(220)는 다이폴 안테나 어레이(dipole antenna array)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 통신 회로(235)는 제1 안테나 어레이(210) 및 제2 안테나 어레이(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 통신 회로(235)는 제1 안테나 어레이(210) 또는 제2 안테나 어레이(220) 중 적어도 하나를 통해 외부(예: 기지국)와 신호를 송수신 할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 통신 회로(235)는 제1 안테나 어레이(210) 또는 제2 안테나 어레이(220) 중 적어도 하나를 통해 외부로부터 출력된 지정된 신호(예: 제1 신호, 제2 신호)를 수신할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(235)는 제1 통신 회로(230)와 제2 통신 회로(240)를 포함하여 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 통신 회로(230)는 제1 안테나 어레이(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 통신 회로(230)는 제1 안테나 어레이(210)와 전기적으로 연결되어, 외부(예: 기지국)와 신호를 송수신 할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 통신 회로(230)는 제1 안테나 어레이(210)를 통해 외부로부터 출력된 지정된 신호 중 제1 신호를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 통신 회로(240)는 제2 안테나 어레이(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 통신 회로(240)는 제2 안테나 어레이(220)와 전기적으로 연결되어, 외부(예: 기지국)와 신호를 송수신 할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 통신 회로(240)는 제2 안테나 어레이(220)를 통해 외부로부터 출력된 지정된 신호 중 제2 신호(또는 제2 수신 신호)를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, RFIC(250)는 신호를 처리하여 통신 회로(235)(예: 제1 통신 회로(230), 제2 통신 회로(240))를 통해 외부(예: 기지국)로 전송하고, 통신 회로(235)를 통해 외부로부터 획득된 신호(예: 제1 신호 또는 제2 신호)를 처리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RFIC(250)는 신호의 송수신을 처리하는 것과 관련된 구성요소를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, RFIC(250)는 신호의 송수신을 위한 경로를 선택하기 위한 스위치(미도시)(예: Tx/Rx 스위치), RF 송신부(미도시)(예: 트랜스미터(transmitter)), RF 수신부(미도시)(예: 리시버(receiver)) 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 스위치는, 예를 들면, SPDT(single pole double throw) 스위치로 구현할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 스위치는, 예를 들면, 시분할 방식(예: TDD(time division duplex) 방식)으로 동작하는 시스템에서 안테나 어레이(예: 제1 안테나 어레이(210), 제2 안테나 어레이(220))를 송신단(예: 트랜스미터)과 수신단(예: 리시버)으로 구분하여 연결시켜주는 기능을 할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 리시버는, 도시하지는 않았으나, 필터(filter), 저잡음 증폭기(LNA, low noise amplifier), 믹서(mixer), 버퍼(buffer), 또는 VCO(voltage controlled oscillator) 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 트랜스미터는, 도시하지는 않았으나, 필터, 전력 증폭기(PA, power amplifier), 드라이버(driver), 또는 VCO 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 전력 증폭기(PA)는, 예를 들면, 밀리미터 웨이브를 지원하기 위한 전력 고효율화 기술을 적용하는 고효율 전력 증폭기로, 예를 들면, Doherty 기술, EER(envelope elimination and restoration) 기술, LINC(linear amplification using non-linear components) 기술, Class-S PA 기술, 또는 ET(envelope tracking) 기술이 이용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 저전력 증폭기(LNA)는, 예를 들면, 저잡음 정합을 통하여 수신단 전체의 잡음을 제거할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 수신단(예: 리시버)과 송신단(예: 트랜스미터)의 필터는, 예를 들면, 시스템에서 요구되는 신호 밴드(예: 28GHz, 39GHz, 60GHz 등)만을 통과시키고, 그 외 불필요한 주파수 신호를 제거할 수 있다. 예를 들면, 필터는, 송신단에서는 전력 증폭기(PA) 전단에 위치하고, 수신단에서는 저잡음 증폭기(LNA) 후단에 위치하여 불필요한 신호를 감쇄할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 프로세서(260)는 기지국으로부터 수신되는 신호로부터 도래각을 추정할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(260)는 서로 다른 안테나 어레이(예: 제1 안테나 어레이(210), 제2 안테나 어레이(220))를 이용하여 빔 트레이닝 신호(beam training signal)를 동시에 수신하고, 이를 이용하여 기지국의 위치를 추정하고, 추정된 기지국의 위치에 따라 적절하게 안테나 어레이를 조정(또는 선택)하는 동작을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(260)는 기지국으로부터 출력된 지정된 신호(예: 기지국 송신 빔) 중, 제1 안테나 어레이(210)를 통해 제1 신호를 획득하고, 제2 안테나 어레이(220)를 통해 제2 신호를 획득하고, 획득된 제1 신호와 제2 신호 간의 시간 차이를 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(260)는 제1 안테나 어레이(210)와 제2 안테나 어레이(220) 간의 이격을 위한 지정된 거리 및 제1 신호와 제2 신호 간의 시간 차이에 적어도 기반하여, 기지국 송신 빔의 각도를 계산할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(260)는 계산된 각도에 적어도 기반하여, 제1 안테나 어레이(210) 또는 제2 안테나 어레이(220)에 입력되는 신호의 위상(phase)을 조정할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따른 프로세서(260)에서, 도래각 추정을 통한 안테나 어레이를 선택(또는 위상 조정)하는 것과 관련하여 후술하는 도면들을 참조하여 상세히 설명된다.
도 2b는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)에서 통신 칩셋(200)의 회로 구성의 예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2b를 참조하면, 도 2b는 n개 체인(chain)을 갖고 하나의 데이터 스트림(data stream)을 처리할 수 있는 빔포밍(beamforming) 통신 회로의 예를 나타낼 수 있다. 도 2b에서는 회로 내부의 디지털(digital) 제어선은 생략하여 도시된다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(260)(예: CP), IFIC(255), RFIC(250), 스위치(switch)(235)(또는 경로 선택부)의 디지털 제어선은, 예를 들면, MIPI, I2C, PCIe, UART, USB, 또는 GPIO 등으로 구성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, n개의 안테나들(215)이 거리 d만큼 떨어져(또는 이격되어) 배치될 수 있다. 안테나들(215)은 스위치(235)(또는 경로 선택부)와 연결되고, 예를 들면, TDD 통신 중 송신(Tx)일 때 송신 체인(Tx chain)(250A)에, 수신(Rx)일 때 수신 체인(Rx chain)(250B)에 선택적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 송신 체인(Tx chain)(250A)은, 예를 들면, RFIC(250) 내에서 PA(power amplifier), 제1 VGA((variable gain amplifier)(예: 1st Tx VGA), PS(phase shifter), 제2 VGA(예: 2nd Tx VGA), n-way 스플리터(splitter)(예: Tx splitter), 믹서(mixer) 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, PA는 Tx 신호의 대 전력 증폭 역할을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, PA는 RFIC(250) 내부에 실장 될 수 있으며, 또는 RFIC(250) 외부에 실장 될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 각 VGA들(예: 1st Tx VGA, 2nd Tx VGA)은 프로세서(260)의 제어를 받아 Tx AGC(auto gain control) 동작을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, VGA의 숫자는 경우에 따라 늘거나 줄 수 있다.
일 실시 예에 따라, PS는 프로세서(260)의 제어로 빔포밍 각도에 따라 신호의 위상을 천이 시킬 수 있다.
일 실시 예에 따라, n-Way 스플리터는 믹서로부터 전달받은 송신(Tx) 신호를 n개의 신호로 분리 생성 시킬 수 있다.
일 실시 예에 따라, 믹서는 중간 주파수(IF, intermediate frequency) 처리 회로인 IFIC(255)로부터 전달받은 송신 중간 주파수(Tx-IF) 신호를 송신(Tx) 신호(예: RF 대역)으로 업 컨버젼(up-conversion)을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 믹서는 내부 또는 외부 오실레이터(oscillator)로부터 혼합할 신호를 전달받을 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 수신 체인(Rx chain)(250B)은, 예를 들면, RFIC(250) 내에서 LNA(low-noise amplifier), PS, 제1 VGA(예: 1st Rx VGA), n-Way 컴바이너(combiner)(예: Rx combiner), 제2 VGA(예: 2nd Rx VGA), 믹서(mixer) 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, LNA는 안테나들(215)로부터 수신한 신호의 저잡음 증폭 역할을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 각 VGA들(예: 1st Rx VGA, 2nd Rx VGA)은 프로세서(260)의 제어를 받아 Rx AGC 동작을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, VGA의 숫자는 경우에 따라 늘거나 줄 수 있다.
일 실시 예에 따라, PS는 프로세서(260)의 제어로 빔포밍 각도에 따라 신호의 위상을 천이 시킬 수 있다.
일 실시 예에 따라, n-Way 컴바이너는 위상 천이되어 동위상으로 정렬된 신호를 결합(combining) 할 수 있다. 결합된 신호는, 예를 들면, 제2 VGA(예: 2nd Rx VGA)를 거쳐 믹서로 전달될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 믹서는 수신된 신호를 RF 대역에서 IF 대역으로 다운 컨버팅(down converting)을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 믹서는 내부 또는 외부 오실레이터로부터 혼합할 신호를 전달받을 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, RFIC(250) 내 믹서 후단에 Rx/Tx 체인을 선택적으로 연결하는 스위치(251)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, IF 주파수가 높을 경우 RFIC(250)와 IFIC(255) 간에 전송 선로(transmission line)(또는 통신 선) 연결이 어려울 수 있는데, 스위치(251)를 통해 TDD 동작 시 Tx/Rx 체인을 선택적으로 연결하면 RFIC(250)와 IFIC(255)의 전송 선로 수를 줄일 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, IFIC(255)에서도 RFIC(250)의 예시와 같이 Rx/Tx 체인을 선택적으로 연결하는 스위치(252)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, IFIC(255) 내부의 송신 체인(Tx chain)(255A)은, 예를 들면, 직교 믹서(quadrature mixer)(QM), 제3 VGA(예: 3rd Tx VGA), LPF(low pass filter), 제4 VGA(예: 4th Tx VGA), 버퍼(buffer) 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 버퍼는 프로세서(260)로부터 I/Q 신호(in-phase/quadrature phase signal)(예: balanced Tx I/Q 신호) 수신 시 완충 역할을 하여 안정적으로 신호를 처리 할 수 있도록 한다.
일 실시 예에 따라, 제3 VGA(예: 3rd Tx VGA)와 제4 VGA(예: 4th Tx VGA)는 프로세서(260)의 제어를 받아 Tx AGC 역할을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라, LPF는 기저 대역의 송신(Tx) I/Q 신호의 대역폭을 컷오프(cutoff) 주파수로 동작하여 채널 필터(channel filter)의 역할을 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 컷오프 주파수는 가변 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 직교 믹서(QM)는 I/Q 신호(예: balanced Tx I/Q 신호)를 송신(Tx) 중간 주파수 신호(예: Tx-IF 신호)로 업 컨버젼 하는 역할을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, IFIC(255) 내부의 수신 체인(Rx chain)(255B)은 직교 믹서(QM), 제3 VGA(예: 3rd Rx VGA), LPF, 제4 VGA(예: 4th Rx VGA), 버퍼 등을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 버퍼는 제4 VGA(예: 4th Rx VGA)를 거친 I/Q 신호(예: balanced Rx I/Q 신호)를 프로세서(260)에 전달할 때 완충 역할을 하여 안정적으로 신호를 처리 할 수 있도록 한다.
일 실시 예에 따라, 제3 VGA(예: 3rd Rx VGA)와 제4 VGA(예: 4th Rx VGA)는 프로세서(260)의 제어를 받아 Rx AGC 역할을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라, LPF는 기저 대역의 I/Q 신호(예: balanced Rx I/Q 신호)의 대역폭을 컷오프 주파수로 동작하여 채널 필터의 역할을 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 컷오프 주파수는 가변 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 직교 믹서(QM)는 수신(Rx) 중간 주파수 신호(예: Rx-IF 신호)로 다운 컨버젼(down conversion) 하여 I/Q 신호(예: balanced Rx I/Q 신호)를 생성하는 역할을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 프로세서(260)는 내부에 Tx I/Q DAC(digital to analog converter)와 Rx I/Q ADC(analog to digital converter) 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(260) 내 Tx I/Q DAC은 모뎀이 변조한 디지털(digital) 신호를 송신(Tx) 신호(예: balanced Tx I/Q 신호)로 변환하여 IFIC(255)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(260) 내 Rx I/Q ADC는 IFIC(255)가 다운 컨버팅한 수신(Rx) 신호(예: balanced Rx I/Q 신호)를 디지털 신호로 변환하여 모뎀에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, n개의 안테나들(215) 중 일부는 제1 안테나 어레이(예: 도 2a의 제1 안테나 어레이(210))에 포함될 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, n개의 안테나들(215) 중 다른 일부는 제2 안테나 어레이(예: 도 2a의 제2 안테나 어레이(220))에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 안테나 어레이와 제2 안테나 어레이로 동시에 신호를 수신할 경우 n-Way 컴바이너(예: n-Way Rx combiner)에서 동시에 수신된 신호들이 합쳐질(또는 합산될) 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)에서 안테나 어레이들(310, 320)이 배치되는 예를 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)의 안테나 구조체(antenna structure)는, 복수의 안테나 어레이들(예: 제1 안테나 어레이(310)(예: 도 2 의 제1 안테나 어레이(210)), 제2 안테나 어레이(320)(예: 도 2의 제2 안테나 어레이(220)))을 분산 배치하여 형성할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따라, 안테나 어레이들(310, 320)은, 각각 복수의 안테나들을 포함하여 구성할 수 있다. 도 3에서, 예시(A)와 예시(B)는 서로 다른 안테나 어레이들(310, 320)이 회로 기판(330)(예: PCB)에 지정된 거리만큼 이격되어, 회로 기판(330)의 서로 다른 면에 각각 형성된 예를 나타낸 것으로, 예시(A)는 평면 도면을 나타내고, 예시(B)는 예시(A)를 기준으로 한 입체 도면을 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 안테나 구조체의 종류는, 예를 들면, 패치 안테나(patch antenna), 다이폴 안테나(dipole antenna), 또는 폴디드 안테나(folded antenna) 중 적어도 일부의 조합을 어레이로 구성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 안테나 어레이(310)는, 패치 안테나 어레이(patch antenna array)로 구성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 안테나 어레이(320)는 다이폴 안테나 어레이(dipole antenna array)로 구성할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 안테나(320)는 전자 장치(101)의 회로 기판(330) 상에, 제1 어레이 안테나(310)와 제2 어레이 안테나(320) 간에 지정된 거리만큼 이격하여 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 안테나 어레이(310)는 회로 기판(330)의 제1 면에 형성되고, 제2 안테나 어레이(320)는 회로 기판(330)의 제2 면에 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 면과 제2 면은 회로 기판(330)에서 서로 다른 면을 지시하고자 하는 것으로, 예를 들면, 회로 기판(330)을 바라보는 방향(F)에서 정면과 측면(예: 정면을 기준으로 상측 측면, 우측 측면, 좌측 측면, 또는 하측 측면)으로 구분할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 도 3에 예시한 바와 같이, 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)는 하나의 회로 기판(330)에 형성될 수 있고, 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320) 중 어느 하나는 회로 기판(330)에서 다른 안테나 어레이와 지정된 거리만큼 이격하여 회로 기판(330)의 측면에 형성될 수 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)에서 기능 처리 모듈(400)의 예를 도시하는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 도 4는 다양한 실시 예들에서 고주파 대역을 사용하는 이동통신 환경에서, 기지국으로부터의 수신 신호에 기반한 도래각 추정에 기반하여 복수의 안테나 어레이들(예: 도 3의 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320))의 빔 트레이닝(beam training) 하는 것과 관련된 기능을 실행하는 모듈(예: 기능 처리 모듈(400))의 예를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 도 4는 다양한 실시 예들에서, 서로 다른 안테나 어레이를 이용하여 빔 트레이닝 신호를 동시에 수신하고, 이를 이용하여 기지국의 위치를 추정하고, 추정된 기지국의 위치에 따라 적절하게 안테나 어레이를 조정(또는 선택)하는 것에 관련된 기능 처리 모듈(400)의 예를 나타낼 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 기능 처리 모듈(400)은 프로세싱 회로(processing circuitry)를 포함하는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120), 또는 도 2의 프로세서(260))에 하드웨어 모듈(hardware module)로 포함되거나, 또는 소프트웨어 모듈(software module)로 포함될 수 있다.
도 4를 참조하면, 기능 처리 모듈(400)은 빔 스윕(beam sweep) 모듈(410), 크로스 코릴레이션(cross correlation) 측정 모듈(420), 피크(peak) 검출 모듈(430), 각도(angle) 추정 모듈(440), 및 빔 형성 모듈(450) 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 빔 스윕 모듈(410)은 서로 다른 아테나 어레이들(예: 도 3의 제1 안테나 어레이(310) 및 제2 안테나 어레이(320))들의 빔들을 동시에 동일한 방향으로 빔 스윕할 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 크로스 코릴레이션 측정 모듈(420)은 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)의 빔들을 스윕하는 동안, 알려진 동기 신호(또는 동기 심볼)의 크로스 코릴레이션을 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 동기 신호는 기지국과 전자 장치(101) 간에 사전 결정된(또는 알려진) 트레이닝 심볼(known training symbol)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 크로스 코릴레이션 측정 모듈(420)은 빔 스윕 모듈(410)에 의해 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)의 빔들을 스윕하는 동안, 제1 안테나 어레이(310)를 통해 제1 수신 신호를 획득하고 제2 안테나 어레이(320)를 통해 제2 수신 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 수신 신호들(예: 제1 수신 신호, 제2 수신 신호)은 동기 신호(예: 빔 트레이닝 심볼)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면 제1 수신 신호와 제2 수신 신호는 n-Way컴바이너(예: Rx combiner)에서 하나의 신호로 합쳐질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 크로스 코릴레이션 측정 모듈(420)은 상기 합쳐진 신호에 알려진 동기 신호(예: 트레이닝 심볼)를 크로스 코릴레이션을 취할 수 있다. 이의 예시가 후술하는 <수학식 1>과 <수학식 2>에 의해 개시된다.
다양한 실시 예들에서, 피크 검출 모듈(430)은 크로스 코릴레이션 측정 모듈(420)의 산출 결과에 기반하여 제1 수신 신호와 제2 수신 신호에 관한 피크의 검출 여부를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 피크 검출 모듈(430)은 피크가 검출되는 경우, 검출된 피크가 복수의 피크들인지 여부를 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에서, 각도 추정 모듈(440)은 제1 수신 신호와 제2 수신 신호에 대한 크로스 코릴레이션을 통해 2개의 피크들이 검출되는 경우, 2개의 피크들 사이의 시간 차이를 산출하고, 시간 차이에 기반하여 빔(예: 하나의 기지국 송신 빔)의 각도(예: 도래각)를 추정할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 2개의 피크들 사이의 시간 차이는 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 간의 지연 시간에 대응할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 중, 어느 하나의 수신 신호(예: 첫 번째 시계열 신호)가 어느 하나의 안테나 어레이(예: 제1 안테나 어레이(310))에 먼저 도달할 수 있고, 임의의 시간만큼 지연된 시점에 다른 하나의 수신 신호(예: 두 번째 시계열 신호)가 다른 하나의 안테나 어레이(예: 제2 안테나 어레이(320))에 도달할 수 있다. 다양한 실시 예들에서 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 가 합쳐진(또는 합산된) 신호와 알려진 동기 신호 간의 크로스 코릴레이션을 통해 피크들을 추정하고, 피크들 간의 시간 차이에 기반하여 빔의 각도를 추정하는 것과 관련하여 후술하는 도면들을 참조하여 상세히 설명된다.
다양한 실시 예들에서, 빔 형성 모듈(450)은 빔의 추정된 각도에 기반하여 제1 안테나 어레이(310) 또는 제2 안테나 어레이(320) 중 적절한 적어도 하나의 안테나 어레이를 선택할 수 있다. 예를 들면, 빔 형성 모듈(450)은 추정된 각도에 적어도 기반하여, 제1 안테나 어레이(310) 또는 제2 안테나 어레이(320)에 입력되는 신호의 위상(phase)을 조정할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)는, 하나 이상의 제1안테나들(예: 도 2 또는 도 3의 제1 안테나 어레이(210, 310)), 상기 하나 이상의 제1 안테나들과 지정된 거리 이격된 하나 이상의 제2 안테나들(예: 도 2 또는 도 3의 제2 안테나 어레이(220, 320)), 및 상기 하나 이상의 제1 안테나들 및 상기 하나 이상의 제2 안테나들과 전기적으로 연결된 통신 회로(예: 도 2의 통신 회로(235), 또는 도 2의 프로세서(260))를 포함하고, 상기 통신 회로는, 기지국으로부터 출력된 지정된 신호를, 상기 하나 이상의 제1 안테나들을 통해 제1 수신 신호 및 상기 하나 이상의 제2 안테나들을 통해 제2 수신 신호로 획득하고, 상기 제1수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 하나의 기지국 송신 빔으로 전달되고, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 확인하고, 상기 지정된 거리 및 상기 시간 차이에 적어도 기반하여, 상기 하나의 기지국 송신 빔의 각도를 계산하고, 상기 각도에 적어도 기반하여, 상기 하나 이상의 제1 안테나들 또는 상기 하나 이상의 제2 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 통신 회로는, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호가 합산된 신호의 피크 값에 기반하여 상기 시간 차이를 계산할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 통신 회로는, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호가 합산된 신호와 알려진 동긴 신호 간의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 피크들을 추정하고, 상기 피크들 간의 상기 시간 차이에 기반하여 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 통신 회로는, 상기 제1 안테나들과 상기 제2 안테나들을 동일한 순서로 빔 스윕(beam sweep)하여 수신 신호를 획득할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1 안테나들은 패치 안테나들로 구성된 패치 안테나 어레이를 포함하고, 상기 제2 안테나들은 다이폴 안테나들로 구성된 다이폴 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1 안테나들과 상기 제2 안테나들은 하나의 회로 기판(예: 도 3의 회로 기판(330))에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1 안테나들은 상기 회로 기판의 일면에 형성되고, 상기 제2 안테나들은 상기 회로 기판의 상기 일면과 다른 면에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 통신 회로는, 제1 통신 회로와 제2 통신 회로를 포함하고, 상기 제1 통신 회로는 상기 제1 안테나들과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 통신 회로는 상기 제2 안테나들과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 통신 회로는, 제1 통신 회로와 제2 통신 회로를 포함하고, 상기 제1 통신 회로는 상기 제1 안테나들 및 상기 제2 안테나들과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 통신 회로는 제3 안테나들 및 제4 안테나들과 전기적으로 연결되도록 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 통신 회로는, 상기 제1 통신 회로에 의한 제1 방향의 빔과 상기 제2 통신 회로에 의한 제2 방향의 빔 사이의 제3 방향을 결정하고, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향에 적어도 기반하여 수신 신호를 획득할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)는, 복수의 제1 안테나들을 포함하는 제1 안테나 어레이(예: 도 2 또는 도 3의 제1 안테나 어레이(210, 310)), 복수의 제2 안테나들을 포함하는 제2 안테나 어레이(예: 도 2 또는 도 3의 제2 안테나 어레이(220, 320)), 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 전기적으로 연결된 통신 회로(예: 도 2의 통신 회로(235)), 및 프로세서(예: 도 1 또는 도 2의 프로세서(120, 260))를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이를 동시에 인에이블(enable) 하고, 상기 제1 안테나 어레이의 빔과 상기 제2 안테나 어레이의 빔을 동일한 방향으로 스윕(sweep) 하고, 상기 제1 안테나 어레이를 통해 획득하는 제1 수신 신호와 상기 제2 안테나 어레이를 통해 획득하는 제2 수신 신호를 합산하고, 상기 합산된 신호와 알려진 동기 신호 간의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 2개의 피크들을 검출하고, 상기 검출된 피크들에 기반하여 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호 사이의 시간 차이를 판단하고, 상기 시간 차이에 기반하여 기지국 송신 빔의 각도를 추정하고, 상기 기지국 송신 빔의 각도에 기반하여 기지국과 통신을 위한 안테나 어레이를 결정할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1 안테나 어레이와 상기 제2 안테나 어레이는 회로 기판에서 지정된 거리 이격되어 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1 안테나 어레이와 상기 제2 안테나 어레이 중 어느 하나는 상기 회로 기판의 일면에 형성되고, 다른 하나는 상기 회로 기판의 측면에 형성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 프로세서는, 미리 설정된 룩업 테이블 또는 근사법에 적어도 기반하여 상기 기지국 송신 빔의 각도를 추정할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 제1 안테나 어레이는 패치 안테나들로 구성된 패치 안테나 어레이를 포함하고, 상기 제2 안테나 어레이는 다이폴 안테나들로 구성된 다이폴 안테나 어레이를 포함할 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)의 동작 방법을 도시하는 흐름도(500)이다.
도 5를 참조하면, 동작(501)에서, 전자 장치(101)의 프로세서(120)(예: 프로세싱 회로를 포함하는 적어도 하나의 프로세서)(또는 도 2의 통신 칩셋(200), 또는 도 4의 기능 처리 모듈(400))는 제1 안테나들(예: 도 3의 제1 안테나 어레이(310))을 통해 제1 수신 신호를 획득하고, 제2 안테나들(예: 도 3의 제2 안테나 어레이(320))을 통해 제2 수신 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 안테나들과 제2 안테나들은 회로 기판(예: 도 3의 회로 기판(330))에서 지정된 거리에 기반하여 이격 배치되고, 각각 하나 이상의 안테나들을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 기지국으로부터 출력된 지정된 신호에서, 제1 안테나들을 통해 제1 신호를 수신(예: 제1 수신 신호)하고, 제2 안테나들을 통해 제2 신호를 수신(예: 제2 수신 신호)할 수 있다. 예를 들면, 제1 수신 신호와 제2 수신 신호는 하나의 기지국에서 송신되는 송신 빔(이하, ‘기지국 송신 빔’이라 한다)에 기반하여 제1 안테나들과 제2 안테나들에 전달될 수 있다.
동작(503)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 각도 추정 모듈(440))는 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 확인할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 수신 신호가 제1 안테나들에 도착한 제1 도착 시간과 제2 수신 신호가 제2 안테나들에 도착한 제2 도착 시간에 기반하여 시간 차이를 계산할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 시간 차이를 계산하여 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 간의 지연 시간을 추정할 수 있다.
동작(505)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 각도 추정 모듈(440))는 지정된 거리 및 시간 차이에 적어도 기반하여, 하나의 기지국 송신 빔의 각도를 계산할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 안테나들과 제2 안테나들은 전자 장치(101)(또는 전자 장치(101) 내의 기판(예: 도 3의 회로 기판(330))) 내에서 지정된 거리만큼 이격되어 배치되고, 제1 수신 신호 제1 안테나들에 제1 시간에 도달할 수 있고, 제2 수신 신호는 제2 안테나들에 제2 시간(예: 제1 시간과 다른 시간)에 도달할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 시간과 제2 시간 간의 시간 차이 및 제1 안테나들과 제2 안테나들 간의 지정된 거리에 적어도 기반하여, 기지국 송신 빔의 각도를 계산할 수 있다.
동작(507)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 빔 형성 모듈(450))는 계산된 각도에 적어도 기반하여, 제1 안테나들 또는 제2 안테나들에 입력되는 신호의 위상(phase)을 조정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 계산된 각도에 적어도 기반하여 제1 안테나들 또는 제2 안테나들을 선택하고, 선택된 안테나들(예: 안테나 어레이)을 이용하여 기지국과 통신을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 아래 <표 1>의 예시와 같은 룩업 테이블(lookup table)을 이용하여 안테나 어레이들(또는 안테나 어레이를 구성하는 소자들(예: 안테나들))에 관련된 위상을 조정할 수 있다.
Beam
angle (°)		 Phase shifter value
Ant 1 Ant 2 Ant 3 Ant 4
-30 0 -90 -180 -270
-15 0 -45 -90 -135
0 0 0 0 0
15 0 45 90 135
30 0 90 180 270
도 6은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)의 동작 방법을 도시하는 흐름도(600)이다. 도 7 내지 도 11은 도 6에 따른 일부 동작에 관련된 상세 설명을 위한 참조 도면들이다.
도 6을 참조하면, 동작(601)에서, 전자 장치(101)의 프로세서(120)(예: 프로세싱 회로를 포함하는 적어도 하나의 프로세서)(또는 도 2의 통신 칩셋(200), 또는 도 4의 기능 처리 모듈(400))는 제1 안테나들(예: 도 3의 제1 안테나 어레이(310)) 및 제2 안테나들(예: 도 3의 제2 안테나 어레이(320))을 동시에(simultaneously) 인에이블(enable) 할 수 있다.
동작(603)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 빔 스윕 제어 모듈(410))는 빔들을 동일한 방향으로 스윕(sweep)할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 안테나들의 빔과 제1 안테나들의 빔을 동일한 방향으로 동시에 스윕하도록 제어할 수 있다. 이의 예시가 도 7에 도시된다.
도 7은 복수의 안테나 어레이들의 빔 스윕의 예를 나타낼 수 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 예시(A)와 예시(B)에서 제1 안테나 어레이(310)는 회로 기판(예: PCB)의 일면에 배치될 수 있고, 제2 안테나 어레이(320)는 일면과 다른 일면(예: 회로 기판의 측면)에 배치될 수 있다. 도 7을 참조하면, 예시(A)는 일반적인 빔 스윕 방식으로, 예를 들면, 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320) 간에 순차적으로 빔 스윕이 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)가 동시에 인에이블되고, 이후 제1 안테나 어레이(310)가 일 방향으로의 빔 스윕이 완료된 이후, 제2 안테나 어레이(320)가 동일한 방향(예: 일 방향)으로 빔 스윕이 이루어질 수 있다. 예시(B)는, 다양한 실시 예들에 따른 빔 스윕 방식으로, 예를 들면, 일면의 제1 안테나 어레이(310)와 일면과 다른 일면(예: 측면)의 제2 안테나 어레이(320)가 동시에 인에이블되고, 이후 동일한 방향(예: X축 방향)으로 동시에 빔 스윕이 이루어질 수 있다.
동작(605)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 크로스 코릴레이션 측정 모듈(420))는 제1 안테나들과 제2 안테나들의 빔들을 동시에 스윕하는 동안 알려진 동기 신호와의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 측정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 수신 신호들(예: 제1 수신 신호, 제2 수신 신호)이 합쳐진 신호와 알려진 동기 신호와 크로스 코릴레이션 하여 그 결과를 산출할 수 있다.
동작(607)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 피크 검출 모듈(430))는 측정하는 결과에 기반하여 피크(peak)가 검출되는지 여부를 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 서로 다른 두 시계열 신호인 제1 수신 신호와 제2 수신 신호가 합쳐진 신호와 알려진 동기 신호와의 크로스 코릴레이션을 통해 피크를 검출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 중, 어느 하나의 수신 신호(예: 첫 번째 시계열 신호)가 어느 하나의 안테나 어레이(예: 제1 안테나 어레이(310))에 먼저 도달할 수 있고, 임의의 시간만큼 지연된 시점에 다른 하나의 수신 신호(예: 두 번째 시계열 신호)가 다른 하나의 안테나 어레이(예: 제2 안테나 어레이(320))에 도달할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 첫 번째 시계열 신호와 첫 번째 시계열 신호에서 임의의 시간만큼 지연된 두 번째 시계열 신호 사이의 상관성을 분석할 수 있다. 이의 예시가 도 8에 도시된다.
도 8은 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 사이의 지연 시간을 추정하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 전자 장치(101)는 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)를 포함하고, 도 8은 전자 장치(101)의 주변에 2개의 기지국(예: 제1 위치(position 1)의 제1 기지국(810), 제2 위치(position 2)의 제2 기지국(820))이 존재하는 환경의 예를 나타낼 수 있다. 도 8의 예시를 참조하면, 도 8에서는 전자 장치(101)가 각 기지국으로부터, 제1 안테나 어레이(310)를 통해 제1 수신 신호를 먼저 수신(예: 첫 번째 시계열 신호)하고, 제2 안테나 어레이(320)를 통해 제2 수신 신호를 임의의 시간만큼 지연(예: 지연 시간 t1, t2)하여 수신(예: 두 번째 시계열 신호)하는 경우의 예를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)에 제1 수신 신호와 제2 수신 신호가 도달한 시간 차이에 기반하여 지연 시간(예: t1, t2)을 추정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 추정된 지연 시간을 이용하여 아래 <수학식 1>과 같이 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)에 의해 동시에 수신되는 신호(예: 제3 수신 신호)를 확인할 수 있다.
Figure pat00001
<수학식 1>에서, yfirstANT는 제1 어레이 안테나(310)에 수신된 신호(예: 제1 수신 신호)를 나타내고, ysecondANT는 제2 어레이 안테나(320)에 수신된 신호(예: 제2 수신 신호)를 나타내고, x는 알려진 동기 신호(예: 빔 트레이닝 심볼(known beam training symbol))을 나타내고, a와 b는 2개의 안테나 어레이들(예: 제1 안테나 어레이(310), 제2 안테나 어레이(320))의 안테나 이득(antenna gain)을 포함하는 채널 이득(channel gain)을 나타내고, t는 2개의 안테나 어레이들 각각에 수신된 수신 신호들 간의 지연 시간(delay time)을 나타내고, y는 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)가 동시에 신호를 수신할 때의 수신된 신호(received signal)를 나타낼 수 있다. 예를 들면, y는 기지국 송신 빔을, 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320)에서 수신되는 기지국 송신 빔 신호가 n-way 컴바이너(예: Rx combiner)에 의해 합쳐진 신호를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 합쳐진 신호(y)와 알려진 동기 신호(x)를 이용하여, 아래 <수학식 2>의 예시와 같이, 크로스 코릴레이션을 수행할 수 있다.
Figure pat00002
<수학식 2>에서, x는 알려진 동기 신호를 나타내고, y는 <수학식 1>에 의해 구해진 수신된 신호(예: n-way 컴바이너에 의해 합쳐진 신호)를 나타내고, τ는 임의의 시간을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 프로세서(120)는 먼저 도달한 제1 수신 신호(예: 첫 번째 시계열 신호)와 임의의 시간 지연된 후에 도달한 제2 수신 신호(예: 두 번째 시계열 신호)에 기반하여 크로스 코릴레이션 하여 수신 신호들의 피크(peak) 값을 구할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 피크 값이 구해지는 경우, 해당 피크 값이 나타난 지점이 시간 지연(time delay)이 일어난 시점을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 제1 수신 신호와 제2 수신 신호가 합쳐진 신호와 알려진 동기 신호 간의 크로스 코릴레이션(즉, 합산된 신호)에 의해 나타나는 피크 값들에 기반하여 시간 차이를 계산할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 동작(607)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 피크 검출 모듈(430))는 피크가 검출되지 않은 경우(동작(607)의 아니오), 동작(603)으로 진행하여, 동작(603) 이하의 동작을 수행할 수 있다.
동작(607)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 피크 검출 모듈(430))는 피크가 검출되는 경우(동작(607)의 예), 동작(609)에서, 검출된 피크가 복수의 피크들인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(120)는 제1 안테나들에 관한 제1 피크와 제2 안테나들에 관한 제2 피크를 검출할 수 있다.
동작(609)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 각도 추정 모듈(440))는 검출된 피크가 복수의 피크들이 아닌 경우(동작(609)의 아니오), 예를 들면, 어느 하나의 안테나들에 관련된 하나의 피크가 검출되는 경우, 동작(611)에서, 제1 안테나들 및 제2 안테나들을 현재 방향으로 순차적으로 확인할 수 있다.
동작(613)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 빔 형성 모듈(450))는 확인하는 결과에 기반하여 어느 일 안테나들(예: 안테나 어레이)을 선택할 수 있다.
동작(609)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 각도 추정 모듈(440))는 검출된 피크가 복수의 피크들인 경우(동작(609)의 예), 동작(615)에서, 피크들 사이의 시간 차이를 계산할 수 있다. 이의 예시가 도 9에 도시된다.
도 9는 도 8, <수학식 1> 및 <수학식 2>를 참조하여 설명한 바와 같이, 크로스 코릴레이션에 기반하여 제1 수신 신호와 제2 수신 신호의 피크 값이 산출된 예를 나타낼 수 있다. 일 예로, 도 9에서, 예시(A)는 도 8의 제1 기지국(810)으로부터 출력된 신호에서, 제1 수신 신호(또는 첫 번째 시계열 신호)에 관련된 제1 피크(910)와 제2 수신 신호(또는 두 번째 시계열 신호)에 관련된 제2 피크(920)의 예를 나타낼 수 있다. 다른 예로, 도 9에서, 예시(B)는 도 8의 제2 기지국(820)으로부터 출력된 신호에서, 제3 수신 신호(또는 첫 번째 시계열 신호)에 관련된 제3 피크(930)와 제4 수신 신호(또는 두 번째 시계열 신호)에 관련된 제4 피크(940)의 예를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 제1 기지국(810)과 관련하여 제1 피크(910)와 제2 피크(920) 사이의 시간 차이(예: t1)를 확인할 수 있고, 제2 기지국(820)과 관련하여 제3 피크(930)와 제4 피크(940) 사이의 시간 차이(예: t2)를 확인할 수 있다.
동작(617)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 각도 추정 모듈(440))는 시간 차이에 기반하여 빔(예: 하나의 기지국 송신 빔)의 각도(예: 도래각)를 추정할 수 있다. 이의 예시가 후술하는 도 10과 도 11을 참조하여 설명된다.
동작(619)에서, 프로세서(120)(예: 도 4의 빔 형성 모듈(450))는 빔의 추정된 각도(예: 도래각)에 기반하여 기지국과 통신을 위한 안테나들(예: 어느 하나의 안테나 어레이)을 선택(또는 결정)할 수 있다.
도 10 및 도 11은 다양한 실시 예들에서 빔 각도(beam angle)를 추정하는 예를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따라, 도 10은 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 빔 각도를 추정하는 예를 나타내고, 도 11은 근사법을 이용하여 빔 각도를 추정하는 예를 나타낼 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 10에서 H는 기지국(예: TRP)(1000)이 지상(또는 전자 장치(101))로부터 지정된 일정 높이(H)(예: 10m)를 가지는 것을 나타내고(예: 기지국이 가로등에 설치), D는 기지국(1000)과 전자 장치(101) 간에 일정 수평 거리(D)(distance)를 나타내며, L1은 기지국(1000)에서 제1 안테나 어레이(310)까지 신호 도달 거리(L1)를 나타내고, L2는 기지국(1000)에서 제2 안테나 어레이(320)까지 신호 도달 거리(L2)를 나타내고, W는 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320) 간의 지정된 이격 거리(W)(예: 0.015m)를 나타내고, t는 제1 수신 신호와 제2 수신 신호 간에 도달 지연 시간(t)(또는 시간 차이)을 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 아래 <표 2>는 전술한 요소들에 대응하는 실측 값에 기반하여 작성된 예를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)가 9psec 단위의 신호 전달 시간을 구분할 수 있는 경우, 광속 기준 약 전파 진행 거리를 약 3mm 단위로 구별할 수 있다. 예를 들면, <표 2>는 기지국(1000)의 위치에 따른 각 안테나 어레이와의 거리 차이(t)를 3mm 간격(Step Delta)으로 나열한 것일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 기지국(1000)의 높이를 10m로 가정했을 때 구별할 수 있는 각도(θ)를 계산을 통해 알 수 있다. 기지국(1000)의 위치에 따른 각 안테나 어레이와의 거리 차이(t)로 지연 시간을 계산 해 낼 수 있다. 상기 계산한 지연 시간과 해당하는 각도(θ)를 룩업 테이블로 작성하여 전자 장치(101)의 메모리(예: 도 1의 메모리(130))에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 룩업 테이블을 참조하여 검출된 지연 시간만으로 각도(θ)를 추정할 수 있다.
Distance(m) L1(m) L2(m) t(m) Step Delta θ
100 100.4988 100.5137 0.014926 　 6
10 14.14214 14.15275 0.010611 0.004315 45
5 11.18034 11.18706 0.006716 0.003323 63
2 10.19804 10.20099 0.002952 0.003764 79
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(120)는 룩업 테이블을 참조하여 지연 시간에 따른 각도를 추정할 수 있다. 일 실시 예에서, <표 2>는 4단계(steps)의 각도(예: 6도, 45도, 63도, 79도)로 구분한 예를 나타내며, 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320) 간의 거리(예: 이격 거리(W))가 멀어질수록 추정 각도에 대한 정확도가 높아질 수 있다.
도 11을 참조하면, 예시(A)는 실제(actual) 등위상면(wave front)(또는 파면)의 예를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 등위상면은 전자 장치(101)에 인접 시에 직선 근사화가 가능할 수 있으며, 예시(B)는 실제 등위상면에 대해 근사화한 근사화된(approximated) 등위상면의 예를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 근사화된 등위상면에 기반하여 지연 시간에 따른 각도를 추정할 수 있다. 이를 나타내면 아래 <수학식 3>의 예시와 같다.
Figure pat00003
<수학식 3>에서, θ는 빔 각도를 나타내고, t는 임의의 지연 시간을 나타내고, c는 광속(speed of light)을 나타내고, 0.015m은 제1 안테나 어레이(310)와 제2 안테나 어레이(320) 간의 이격 거리(W)의 예를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 기지국과 안테나 어레이들 간의 도래각 추정은, 도 10과 도 11의 예시에 한정하지 않으며, 도래각 추정을 위한 다양한 알고리즘 또는 기술이 이용될 수 있다.
도 12는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)에서 3차원 기반으로 빔 방향을 추정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 도시한 바와 같이, 다양한 실시 예들에 따르면, 전자 장치(101)는 밀리미터웨이브 통신을 위한 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)은 도 2를 참조한 설명 부분에서 설명한 바와 같은 통신 칩셋(200)과 동일하거나 유사한 구성을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)은, 각각 제1 어레이 안테나(310)와 제2 어레이 안테나(320)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 통신 칩셋(1210)의 제1 통신 칩셋(1210)의 회로 기판에 제1 어레이 안테나(310)와 제2 어레이 안테나(320)를 형성할 수 있고, 제2 통신 칩셋(1220)의 제2 통신 칩셋(1220)의 회로 기판에 제1 어레이 안테나(310)와 제2 어레이 안테나(320)를 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)은 지정된 일정 거리(예: 약 5cm) 이격되어 배치될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 기지국(1230)은 지상(또는 전자 장치(101))로부터 지정된 일정 높이(H)(예: 약10m)를 가지도록 설치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 기지국(1230)은 밀리미터웨이브 통신에서 TRP(transmit receive point)(예: 밀리미터웨이브 기지국)를 나타낼 수 있다.
도 12를 참조하면, 수직 각도(예: θ1, θ2)는 앞서 실시 예에서와 같이, 기지국(1230)과 제1 통신 칩셋(1210) 간의 제1 도달 거리(예: L1, L2), 또는 기지국(1230)과 제2 통신 칩셋(1220) 간의 제2 도달 거리(예: L3, L4)의 따른 지연 시간으로 추정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 통신 칩셋(1210)의 수직 각도(예: θ1)와 제2 통신 칩셋(1220)의 수직 각도((예: θ2)가 동일하거나 유사한 경우(예: θ1 ≒ θ2)에는, 어느 하나의 통신 칩셋(예: 제1 통신 칩셋(1210) 또는 제2 통신 칩셋(1220))을 이용하여 추정이 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 통신 칩셋이 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)과 같이 복수로 구성되는 경우, 추가적으로 수평 각도(예: ф)의 추정이 가능할 수 있다. 예를 들면, 제1 통신 칩셋(1210)에서 L1의 도달 시간이 제1 시간(t1)이고, 제2 통신 칩셋(1220)에서 L3의 도달 시간이 제2 시간(t2)인 것을 가정하면, 지연 시간은, 예를 들면, 제1 시간에서 제2 시간 간의 차(예: t1-t2)로 계산(또는 도출)될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 지연 시간이 계산되면, 계산된 지연 시간으로 수평 각도(ф)의 추정이 가능할 수도 있다. 예를 들면, 앞서 예시된 바와 같은 근사법을 사용할 수 있으며, 이를 나타내면 아래 <수학식 4>와 같다.
Figure pat00004
<수학식 4>에서, ф 는 수평 각도를 나타내고, delay는 임의의 지연 시간을 나타내고, c는 광속(speed of light)을 나타내고, 5cm은 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220) 간의 지정된 이격 거리의 예를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)은 프로세서(예: 도 2의 프로세서(260))와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(260)는 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)의 수신 신호를 독립적으로 처리하여 별도의 연산 없이 도달 시간 차이만 계산하여 지연 시간의 추정이 가능할 수 있다.
도 13은 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)의 동작 방법을 도시하는 흐름도(1300)이고, 도 14는 도 13에 따른 3차원 기반으로 빔 방향을 추정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 동작(1301)에서, 전자 장치(101)의 프로세서(120)(예: 도 2의 통신 칩셋(200), 도 4의 기능 처리 모듈(400))는 제1 통신 칩셋(1210)을 통해 제1 방향으로 빔을 형성하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 제1 통신 칩셋(1210)의 안테나 어레이들(예: 제1 안테나 어레이, 제2 안테나 어레이)이 제1 방향을 향하도록 빔 스윕을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 제1 통신 칩셋(1210)의 제1 방향을 통해 기지국 송신 빔으로부터 수신 신호를 획득할 수 있다.
동작(1303)에서, 프로세서(120)는 제2 통신 칩셋(1220)을 통해 제2 방향으로 빔을 형성하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 제2 통신 칩셋(1220)의 안테나 어레이들(예: 제1 안테나 어레이, 제3 안테나 어레이)이 제2 방향을 향하도록 빔 스윕을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 제2 통신 칩셋(1220)의 제2 방향을 통해 기지국 송신 빔으로부터 수신 신호를 획득할 수 있다.
동작(1305)에서, 프로세서(120)는 제1 통신 칩셋(1210)의 제1 방향과 제2 통신 칩셋(1220)의 제2 방향 사이의 제3 방향을 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 방향과 제2 방향은 서로 다른 방향을 가지며, 프로세서(120)는 제1 방향과 제2 방향의 사이의 방향을 제3 방향으로 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 제3 방향을 통해 기지국 송신 빔으로부터 수신 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 방향의 수신 신호는, 예를 들면, 제1 통신 칩셋(1210) 또는 제2 통신 칩셋(1220) 중 적어도 하나를 통해 획득될 수 있다. 이의 예시가 도 14에 도시된다.
도 14를 참조하면, 참조번호 1410은, 일 실시 예에 따라, 제1 통신 칩셋(1210)의 안테나 어레이들에 의해 형성된 제1 방향의 빔을 나타내고, 참조번호 1420은, 일 실시 예에 따라, 제2 통신 칩셋(1220)의 안테나 어레이들에 의해 형성된 제2 방향의 빔을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(101)는 제1 방향의 빔(1410)과 제2 방향의 빔(1420)을 서로 다른 방향(또는 서로 반대(opposite) 방향)으로 빔을 형성하고 같은 방향으로 빔 스윕 할 수 있다. 이러한 경우, 전자 장치(101)는 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)을 통해 서로 다른 방향에서 신호를 수신할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제1 통신 칩셋(1210)에 의한 제1 방향의 빔(1410)과 제2 통신 칩셋(1220)에 의한 제2 방향의 빔(1420) 사이에는 널 포인트(null point)(1440)가 형성될 수 있다. 널 포인트(1440)는, 예를 들면, 제1 통신 칩셋(1210)의 안테나 어레이들과 제2 통신 칩셋(1220)의 안테나 어레이들에서 방사되는 전파가 상쇄되어 도달 전계가 매우 약한 지점을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 제1 통신 칩셋(1210)에 의한 제1 방향의 빔(1410), 제2 통신 칩셋(1220)에 의한 제2 방향의 빔(1420) 및 널 포인트(1440)를 기준으로 한 제3 방향의 빔(1430)(예: 널 포인트(1440)에서 일정 반경)에 기반하여 실제 방사 패턴(actual radiation pattern)(1450)을 형성하여, 보다 넓은 빔 수신 범위를 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 통신 칩셋(1210)과 제2 통신 칩셋(1220)에 의한 수신 신호는, 예를 들면, 프로세서(예: 도 2의 프로세서(260))에서 다이버시티(diversity) 방법으로 결합되기 때문에, 널 포인트(1440)에 따른 제3 방향의 수신 신호를 더 포함하여 다이버시티 게인(diversity gain)을 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치(101)의 동작 방법은, 하나의 기지국 송신 빔으로부터, 하나 이상의 제1 안테나들을 통해 제1 수신 신호 및 하나 이상의 제2 안테나들을 통해 제2 수신 신호를 획득하는 동작, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 확인하는 동작, 상기 제1 안테나들과 상기 제2 안테나들 간의 지정된 거리 및 상기 시간 차이에 적어도 기반하여, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작, 상기 각도에 적어도 기반하여, 상기 하나 이상의 제1 안테나들 또는 상기 하나 이상의 제2 안테나들에 입력되는 신호의 위상을 조정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 시간 차이를 확인하는 동작은, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호가 합산된 신호의 피크 값에 기반하여 상기 시간 차이를 계산하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작은, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호가 합산된 신호와 알려진 동기 신호 간의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 피크들을 추정하고, 상기 피크들 간의 상기 시간 차이에 기반하여 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 시간 차이를 확인하는 동작은, 상기 제1 안테나들을 통해 획득하는 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 안테나들을 통해 획득하는 상기 제2 수신 신호가 합쳐진 신호를 이용한 크로스 코릴레이션을 통해 2개의 피크들을 검출하는 동작, 상기 검출된 피크들에 기반하여 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호 사이의 시간 차이를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따라, 상기 획득하는 동작은, 상기 제1 안테나들과 상기 제2 안테나들을 동일한 순서로 빔 스윕(beam sweep)하여 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 다양한 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101: 전자 장치
120, 260: 프로세서
210, 310: 제1 안테나 어레이
220, 320: 제2 안테나 어레이
235: 통신 회로
230: 제1 통신 회로
240: 제2 통신 회로
250: RFIC
330: 회로 기판
400: 기능 처리 모듈

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    복수의 제1 안테나들을 포함하는 제1 안테나 어레이;
    상기 복수의 제1 안테나들과 지정된 거리 이격된 복수의 제2 안테나들을 포함하는 제2 안테나 어레이;
    상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이와 전기적으로 연결된 통신 회로;
    인스트럭션들(instructions)을 저장하는 메모리; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금,
    상기 제1 안테나 어레이의 빔 스윕(beam sweep)과 상기 제2 안테나 어레이의 빔 스윕을 기지국의 위치에 대응하는 방향으로 동시에 수행하고,
    상기 제1 안테나 어레이를 통해 수신된 제1 수신 신호 및 상기 제2 안테나 어레이를 통해 수신된 제2 수신 신호를 합산하여 상기 기지국으로부터 출력된 신호를 획득하고, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 하나의 기지국 송신 빔으로 전달되고,
    상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 판단하고,
    상기 시간 차이에 기반하여, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하고,
    상기 기지국 송신 빔의 각도에 기반하여 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이 중 상기 기지국과 통신을 위한 안테나 어레이를 결정하고,
    상기 결정된 안테나 어레이를 이용하여 상기 기지국과 통신하도록 하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 어레이와 상기 제2 안테나 어레이는 회로 기판에서 지정된 거리 이격되어 형성된 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 어레이와 상기 제2 안테나 어레이 중 어느 하나는 상기 회로 기판의 일면에 형성되고, 다른 하나는 상기 회로 기판의 측면에 형성된 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금,
    상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호가 합산된 신호의 피크 값들에 기반하여 상기 시간 차이를 계산하도록 하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금,
    미리 설정된 룩업 테이블 또는 근사법에 적어도 기반하여 상기 기지국 송신 빔의 각도를 추정하도록 하는 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금,
    상기 제1 안테나 어레이를 통해 획득하는 제1 수신 신호와 상기 제2 안테나 어레이를 통해 획득하는 제2 수신 신호를 합산하고,
    상기 합산된 신호와 알려진 동기 신호 간의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 2개의 피크들을 검출하고,
    상기 2개의 피크들 간의 시간 차이에 기반하여 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하도록 하는 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금,
    상기 제1 안테나 어레이를 통해 획득하는 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 안테나 어레이를 통해 획득하는 상기 제2 수신 신호가 합쳐진 신호를 이용한 크로스 코릴레이션을 통해 상기 2개의 피크들을 검출하도록 하는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금,
    상기 제1 안테나 어레이의 빔 스윕과 상기 제2 안테나 어레이의 빔 스윕을 동일한 순서로 수행하여, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호를 획득하도록 하는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금,
    상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이를 동시에 인에이블(enable)하도록 하는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안테나 어레이는 패치 안테나들로 구성된 패치 안테나 어레이를 포함하고, 상기 제2 안테나 어레이는 다이폴 안테나들로 구성된 다이폴 안테나 어레이를 포함하는 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통신 회로는, 제1 통신 회로와 제2 통신 회로를 포함하고,
    상기 제1 통신 회로는 상기 제1 안테나들 및 상기 제2 안테나들과 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 통신 회로는 복수의 제3 안테나들 및 복수의 제4 안테나들과 전기적으로 연결되도록 형성된 전자 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 통신 회로는,
    상기 제1 통신 회로에 의한 제1 방향의 빔과 상기 제2 통신 회로에 의한 제2 방향의 빔 사이의 제3 방향을 결정하고, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향에 적어도 기반하여 수신 신호를 획득하도록 설정된 전자 장치.
  13. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    복수의 제1 안테나들을 포함하는 제1 안테나 어레이의 빔 스윕(beam sweep)과 복수의 제2 안테나들을 포함하는 제2 안테나 어레이의 빔 스윕을 기지국의 위치에 대응하는 방향으로 동시에 수행하는 동작;
    상기 제1 안테나 어레이를 통해 수신된 제1 수신 신호 및 상기 제2 안테나 어레이를 통해 수신된 제2 수신 신호로 합산하여 상기 기지국으로부터 출력된 신호를 획득하는 동작, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 하나의 기지국 송신 빔으로 전달되고;
    상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 판단하는 동작;
    상기 시간 차이에 기반하여, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작;
    상기 기지국 송신 빔의 각도에 기반하여 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이 중 상기 기지국과 통신을 위한 안테나 어레이를 결정하는 동작; 및
    상기 결정된 안테나 어레이를 이용하여 상기 기지국과 통신하는 동작을 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 시간 차이를 판단하는 동작은,
    상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호가 합산된 신호의 피크 값들에 기반하여 상기 시간 차이를 계산하는 동작을 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작은,
    미리 설정된 룩업 테이블 또는 근사법에 적어도 기반하여 상기 기지국 송신 빔의 각도를 추정하는 동작을 포함하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작은,
    상기 제1 안테나 어레이를 통해 획득하는 제1 수신 신호와 상기 제2 안테나 어레이를 통해 획득하는 제2 수신 신호를 합산하는 동작,
    상기 합산된 신호와 알려진 동기 신호 간의 크로스 코릴레이션(cross correlation)을 통해 2개의 피크들을 검출하는 동작,
    상기 2개의 피크들 간의 시간 차이에 기반하여 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작을 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 2개의 피크들을 검출하는 동작은,
    상기 제1 안테나 어레이를 통해 획득하는 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 안테나 어레이를 통해 획득하는 상기 제2 수신 신호가 합쳐진 신호를 이용한 크로스 코릴레이션을 통해 상기 2개의 피크들을 검출하는 동작을 포함하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 획득하는 동작은,
    상기 제1 안테나 어레이의 빔 스윕과 상기 제2 안테나 어레이의 빔 스윕을 동일한 순서로 수행하여, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호를 획득하는 동작을 포함하는 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이를 동시에 인에이블(enable)하는 동작을 더 포함하는 방법.
  20. 전자 장치의 프로세서에 의해 실행 시, 상기 프로세서가 동작들을 수행하도록 하는 인스트럭션들(instructions)을 저장하는 비 일시적인(non-transitory) 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체(computer-readable medium)에 있어서,
    복수의 제1 안테나들을 포함하는 제1 안테나 어레이의 빔 스윕(beam sweep)과 복수의 제2 안테나들을 포함하는 제2 안테나 어레이의 빔 스윕을 기지국의 위치에 대응하는 방향으로 동시에 수행하는 동작,
    상기 제1 안테나 어레이를 통해 수신된 제1 수신 신호 및 상기 제2 안테나 어레이를 통해 수신된 제2 수신 신호로 합산하여 상기 기지국으로부터 출력된 신호를 획득하는 동작, 상기 제1 수신 신호와 상기 제2 수신 신호는 하나의 기지국 송신 빔으로 전달되고,
    상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호 간의 시간 차이를 판단하는 동작,
    상기 시간 차이에 기반하여, 상기 기지국 송신 빔의 각도를 계산하는 동작,
    상기 기지국 송신 빔의 각도에 기반하여 상기 제1 안테나 어레이 및 상기 제2 안테나 어레이 중 상기 기지국과 통신을 위한 안테나 어레이를 결정하는 동작, 및
    상기 결정된 안테나 어레이를 이용하여 상기 기지국과 통신하는 동작을 수행하도록 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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