WO2020111483A1 - 인공신경망 기반의 수신 빔 선택 방법 및 장치 - Google Patents

인공신경망 기반의 수신 빔 선택 방법 및 장치 Download PDF

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WO2020111483A1
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reception
processor
received
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조용상
김태윤
임채만
이형주
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • Various embodiments disclose a method and apparatus for selecting a reception beam based on an artificial neural network.
  • the 5G communication system can provide flexible system structures and functions that enable various services with different requirements to operate in one system.
  • a mmWave frequency (eg, 28 to 86 GHz) band can be used to secure a wide bandwidth. Due to this frequency characteristic, path loss may be prominent in a shaded area in a 5G communication system. This is because the intensity of the signal is proportional to the square of the wavelength, and the shorter the wavelength, the weaker the diffraction properties and the more difficult it is to transmit obstacles. Since signals must be reliably transmitted to all electronic devices located in the coverage of a base station in communication, beamforming technology may be used to overcome high signal attenuation in electronic devices.
  • Various beams can be made by changing the phase of the antenna array, and beamforming can be used for transmission and reception in an electronic device as well as transmission and reception in a base station in NR (new radio).
  • NR new radio
  • the reach is increased with a narrow beam width.
  • efficient communication is possible only when the optimal transmission/reception beam pair is found by adjusting both the transmission beam on the base station side and the reception beam on the electronic device side.
  • the strength of the transmitted and received signals can be improved while the beam width can be narrowed.
  • the directional antenna may concentrate and transmit radio waves toward a specific location, and may intensively receive signals coming from a specific location. Since the beam width is narrow, wireless communication performance may be greatly changed according to a position to which a signal is transmitted or a signal to be received. Therefore, it may be necessary to find the optimal pair of transmit and receive beams between the base station and the electronic device in order to improve wireless communication performance.
  • the NR is stipulated to periodically transmit SS/PBCH synchronization blocks/physical broadcast channel block (BLOCK) (SSB) from the base station.
  • the electronic device may receive each synchronization signal block (SSB) and determine a received beam using the received SSB.
  • SSB synchronization signal block
  • a base station can periodically transmit as many SSBs as the number of transmit beams that can be generated.
  • the electronic device may measure reception strength (or reception power) by using one reception beam that can be generated for each SSB set, and thus find an optimal reception beam for a transmission beam corresponding to the corresponding SSB.
  • the optimal pair of transmitted and received beams may no longer be optimal.
  • the electronic device must perform a process of finding an optimal receive beam. For example, if the number of transmit beams is referred to as'NT' and the number of received beams is referred to as'NR', the electronic device receives the SSB set consisting of'SSB NT' pieces corresponding to each transmit beam NR times and is optimal. A pair of transmit and receive beams can be found.
  • the transmission period of the SSB set is 5 to 160 ms, and can generally be set to 20 ms.
  • the reception beam search time may take as much as NR ⁇ TSSB. Therefore, although it is optimal to search the signal strength using all received beams in the electronic device, it may take a long time and generate a lot of current consumption.
  • the received power of a smaller number of received beams compared to the entire received beam is measured, the transmission status information is determined using the measured received power, and the optimal reception beam is selected by applying the determination result to the artificial neural network And a method and apparatus.
  • An electronic device includes an antenna module configured to form a plurality of receive beams having different directions, and a processor operatively connected to the antenna module, wherein the processor includes: Select some received beams from among the beams, measure the received power of the selected received beam, determine a transmission situation through an artificial neural network based on the measured received power, and communicate using an artificial neural network corresponding to the transmitted situation It can be set to determine the reception beam for the connection.
  • an operation method of an electronic device includes selecting some received beams among a plurality of received beams having different directions, measuring received power of the selected received beam, and measuring measured received power It may include the operation of determining the transmission situation through the artificial neural network based on, and the operation of determining the reception beam for the communication connection using the artificial neural network corresponding to the transmission situation.
  • the reception power of a small number of reception beams compared to the total reception beam is measured, the transmission status information is determined using the measured reception power, and the determination result is applied to the artificial neural network to obtain the optimal reception beam. You can choose.
  • an artificial neural network by selecting an optimal reception beam as the reception power of some reception beams among all reception beams, time and current required for searching the reception beam may be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100 according to various embodiments.
  • FIG. 2 is a block diagram 200 of an electronic device 101 for supporting legacy network communication and 5G network communication, according to various embodiments.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the structure of the third antenna module 246 of FIG. 2.
  • FIG. 4 illustrates an operation for wireless communication connection between the base station 420 and the electronic device 101 in the second network 294 (eg, 5G network) of FIG. 2, using a directional beam for wireless connection. It shows an embodiment.
  • the second network 294 eg, 5G network
  • 5 is a block diagram of an electronic device 101 for 5G network communication according to an embodiment.
  • 6A and 6B illustrate an embodiment of an operation for finding a pair of transmit and receive beams according to various embodiments.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a function processing module of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of operating an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 9A to 9C are diagrams illustrating an example of received power measured according to a transmission situation in an electronic device according to various embodiments.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating an example of selecting a reception beam in an electronic device according to various embodiments.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for selecting a reception beam based on an artificial neural network in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of using different artificial neural networks according to various embodiments.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an artificial neural network algorithm according to various embodiments.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an artificial neural network based reception beam prediction method in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 15 is a detailed flowchart illustrating an artificial neural network based reception beam determination method in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of operating an artificial neural network according to various embodiments.
  • 17 and 18 are diagrams illustrating an example of simulation for selecting an optimal reception beam using an artificial neural network according to various embodiments.
  • An electronic device may be various types of devices.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance device.
  • a portable communication device e.g, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a camera
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • any (eg, first) component is referred to as a “coupled” or “connected” to another (eg, second) component, with or without the term “functionally” or “communically”
  • any of the above components can be connected directly to the other components (eg, by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module may include units implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic blocks, components, or circuits.
  • the module may be an integrally configured component or a minimum unit of the component or a part thereof performing one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100 according to various embodiments.
  • the electronic device 101 communicates with the electronic device 102 through the first network 198 (eg, a short-range wireless communication network), or the second network 199. It may communicate with the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a remote wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • the first network 198 eg, a short-range wireless communication network
  • the server 108 e.g, a remote wireless communication network.
  • the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input device 150, an audio output device 155, a display device 160, an audio module 170, a sensor module ( 176), interface 177, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196, or antenna module 197 ).
  • the components for example, the display device 160 or the camera module 180
  • the sensor module 176 eg, fingerprint sensor, iris sensor, or illuminance sensor
  • the display device 160 eg, display.
  • the processor 120 executes software (eg, the program 140) to execute at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can be controlled and can perform various data processing or operations. According to one embodiment, as at least a part of data processing or computation, the processor 120 may receive instructions or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190) in the volatile memory 132. Loaded into, process instructions or data stored in volatile memory 132, and store result data in non-volatile memory 134.
  • software eg, the program 140
  • the processor 120 may receive instructions or data received from other components (eg, the sensor module 176 or the communication module 190) in the volatile memory 132. Loaded into, process instructions or data stored in volatile memory 132, and store result data in non-volatile memory 134.
  • the processor 120 includes a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor), and an auxiliary processor 123 (eg, a graphics processing unit, an image signal processor) that can be operated independently or together. , Sensor hub processor, or communication processor). Additionally or alternatively, the coprocessor 123 may be set to use lower power than the main processor 121, or to be specialized for a designated function. The coprocessor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as part of it.
  • a main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • an auxiliary processor 123 eg, a graphics processing unit, an image signal processor
  • the coprocessor 123 may be set to use lower power than the main processor 121, or to be specialized for a designated function.
  • the coprocessor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as part of it.
  • the coprocessor 123 may replace, for example, the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 may be active (eg, execute an application) ) With the main processor 121 while in the state, at least one of the components of the electronic device 101 (for example, the display device 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It can control at least some of the functions or states associated with.
  • the coprocessor 123 eg, image signal processor or communication processor
  • may be implemented as part of other functionally relevant components eg, camera module 180 or communication module 190). have.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component of the electronic device 101 (eg, the processor 120 or the sensor module 176).
  • the data may include, for example, software (eg, the program 140) and input data or output data for commands related thereto.
  • the memory 130 may include a volatile memory 132 or a non-volatile memory 134.
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130, and may include, for example, an operating system 142, middleware 144, or an application 146.
  • the input device 150 may receive commands or data to be used for components (eg, the processor 120) of the electronic device 101 from outside (eg, a user) of the electronic device 101.
  • the input device 150 may include, for example, a microphone, mouse, keyboard, or digital pen (eg, a stylus pen).
  • the audio output device 155 may output an audio signal to the outside of the electronic device 101.
  • the audio output device 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback, and the receiver can be used to receive an incoming call.
  • the receiver may be implemented separately from, or as part of, the speaker.
  • the display device 160 may visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display device 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display device 160 may include a touch circuitry configured to sense a touch, or a sensor circuit configured to measure the strength of the force generated by the touch (eg, a pressure sensor). have.
  • the audio module 170 may convert sound into an electrical signal, or vice versa. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input device 150, or an external electronic device (eg, directly or wirelessly connected to the sound output device 155 or the electronic device 101) Sound may be output through the electronic device 102 (eg, speakers or headphones).
  • an external electronic device eg, directly or wirelessly connected to the sound output device 155 or the electronic device 101
  • Sound may be output through the electronic device 102 (eg, speakers or headphones).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state can do.
  • the sensor module 176 includes, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, a barometric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an infrared (IR) sensor, a biological sensor, It may include a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to connect the electronic device 101 directly or wirelessly with an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • the connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102 ).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert electrical signals into mechanical stimuli (eg, vibration or movement) or electrical stimuli that the user can perceive through tactile or motor sensations.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and videos. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101.
  • the power management module 188 may be implemented, for example, as at least part of a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101.
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). It can support establishing and performing communication through the established communication channel.
  • the communication module 190 operates independently of the processor 120 (eg, an application processor) and may include one or more communication processors supporting direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg : Local area network (LAN) communication module, or power line communication module.
  • a wireless communication module 192 eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • LAN Local area network
  • Corresponding communication module among these communication modules includes a first network 198 (for example, a short-range communication network such as Bluetooth, WiFi direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (for example, a cellular network, the Internet, or It may communicate with external electronic devices through a computer network (eg, a telecommunication network such as a LAN or WAN).
  • a computer network eg, a telecommunication network such as
  • the wireless communication module 192 uses a subscriber information (eg, an international mobile subscriber identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 in a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • IMSI international mobile subscriber identifier
  • the antenna module 197 may transmit a signal or power to the outside (eg, an external electronic device) or receive it from the outside.
  • the antenna module may include a single antenna including a conductor formed on a substrate (eg, a PCB) or a radiator made of a conductive pattern.
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas. In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network, such as the first network 198 or the second network 199, is transmitted from the plurality of antennas by, for example, the communication module 190 Can be selected.
  • the signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the at least one selected antenna.
  • other components eg, RFIC
  • other than the radiator may be additionally formed as part of the antenna module 197.
  • peripheral devices for example, a bus, a general purpose input and output (GPIO), a serial peripheral interface (SPI), or a mobile industry processor interface (MIPI)
  • GPIO general purpose input and output
  • SPI serial peripheral interface
  • MIPI mobile industry processor interface
  • the command or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199.
  • Each of the electronic devices 102 and 104 may be the same or a different type of device from the electronic device 101.
  • all or some of the operations performed on the electronic device 101 may be performed on one or more external devices of the external electronic devices 102, 104, or 108.
  • the electronic device 101 can execute the function or service itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least a portion of the function or the service.
  • the one or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and deliver the result of the execution to the electronic device 101.
  • the electronic device 101 may process the result, as it is or additionally, and provide it as at least part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, or client-server computing technology This can be used.
  • Various embodiments of the present disclosure may include one or more instructions stored in a storage medium (eg, internal memory 136 or external memory 138) readable by a machine (eg, electronic device 101). It may be implemented as software (e.g., program 140) that includes.
  • a processor eg, processor 120
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the storage medium readable by the device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • non-transitory only means that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (eg, electromagnetic waves), and this term is used when data is stored semi-permanently in a storage medium. It does not distinguish between temporary storage cases.
  • a signal eg, electromagnetic waves
  • a method according to various embodiments disclosed in the present document may be provided as being included in a computer program product.
  • Computer program products can be traded between sellers and buyers as products.
  • the computer program product may be distributed in the form of a device-readable storage medium (eg compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (eg Play StoreTM) or two user devices ( For example, it can be distributed directly (e.g., downloaded or uploaded) between smartphones).
  • a device such as a memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server, or may be temporarily generated.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a singular or a plurality of entities.
  • one or more components or operations of the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components the same or similar to that performed by the corresponding component among the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, repeatedly, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted Or, one or more other actions can be added.
  • FIG. 2 is a block diagram 200 of an electronic device 101 for supporting legacy network communication and 5G network communication, according to various embodiments.
  • the electronic device 101 includes a first communication processor 212, a second communication processor 214, a first radio frequency integrated circuit (RFIC) 222, a second RFIC 224, and a third RFIC 226, fourth RFIC 228, first radio frequency front end (RFFE) 232, second RFFE 234, first antenna module 242, second antenna module 244, and antenna (248).
  • the electronic device 101 may further include a processor 120 and a memory 130.
  • the network 199 may include a first network 292 and a second network 294.
  • the electronic device 101 may further include at least one component among the components illustrated in FIG. 1, and the network 199 may further include at least one other network.
  • the first communication processor 212, the second communication processor 214, the first RFIC 222, the second RFIC 224, the fourth RFIC 228, the first RFFE 232, And the second RFFE 234 may form at least a part of the wireless communication module 192.
  • the fourth RFIC 228 may be omitted or included as part of the third RFIC 226.
  • the first communication processor 212 may support establishment of a communication channel in a band to be used for wireless communication with the first network 292, and legacy network communication through the established communication channel.
  • the first network may be a legacy network including a second generation (2G), 3G, 4G, or long term evolution (LTE) network.
  • the second communication processor 214 establishes a communication channel corresponding to a designated band (for example, about 6 GHz to about 60 GHz) among bands to be used for wireless communication with the second network 294, and 5G network communication through the established communication channel Can support
  • the second network 294 may be a 5G network defined in a third generation partnership project (3GPP).
  • the first communication processor 212 or the second communication processor 214 corresponds to another designated band (eg, about 6 GHz or less) among bands to be used for wireless communication with the second network 294. It is possible to support the establishment of a communication channel and 5G network communication through the established communication channel.
  • the first communication processor 212 and the second communication processor 214 may be implemented in a single chip or a single package.
  • the first communication processor 212 or the second communication processor 214 may be formed in a single chip or a single package with the processor 120, the coprocessor 123, or the communication module 190. have.
  • the first RFIC 222 when transmitting, transmits a baseband signal generated by the first communication processor 212 to the first network 292 (eg, a legacy network) from about 700 MHz to about 3 GHz. Can be converted into radio frequency (RF) signals.
  • RF radio frequency
  • an RF signal is obtained from the first network 292 (eg, legacy network) via an antenna (eg, first antenna module 242), and through an RFFE (eg, first RFFE 232) It can be preprocessed.
  • the first RFIC 222 may convert the preprocessed RF signal into a baseband signal so that it can be processed by the first communication processor 212.
  • the second RFIC 224 when transmitting, uses the baseband signal generated by the first communication processor 212 or the second communication processor 214 for the second network 294 (eg, a 5G network). It can be converted to an RF signal (hereinafter, 5G Sub6 RF signal) in a Sub6 band (eg, about 6 GHz or less). Upon reception, a 5G Sub6 RF signal is obtained from the second network 294 (eg, 5G network) through an antenna (eg, second antenna module 244), and an RFFE (eg, second RFFE 234) Can be pre-processed.
  • the second RFIC 224 may convert the pre-processed 5G Sub6 RF signal into a baseband signal to be processed by a corresponding communication processor among the first communication processor 212 or the second communication processor 214.
  • the third RFIC 226 uses the RF of the 5G Above6 band (eg, about 6 GHz to about 60 GHz) to use the baseband signal generated by the second communication processor 214 in the second network 294 (eg, 5G network). It can be converted to a signal (hereinafter, 5G Above6 RF signal).
  • a 5G Above6 RF signal may be obtained from the second network 294 (eg, 5G network) via an antenna (eg, antenna 248) and pre-processed through a third RFFE 236.
  • the third RFIC 226 may convert the pre-processed 5G Above6 RF signal into a baseband signal to be processed by the second communication processor 214.
  • the third RFFE 236 may be formed as part of the third RFIC 226.
  • the electronic device 101 may include the fourth RFIC 228 separately or at least as part of the third RFIC 226 according to an embodiment.
  • the fourth RFIC 228 converts the baseband signal generated by the second communication processor 214 into an RF signal (hereinafter, IF signal) of an intermediate frequency band (eg, about 9 GHz to about 11 GHz). After conversion, the IF signal may be transmitted to the third RFIC 226.
  • the third RFIC 226 may convert the IF signal into a 5G Above6 RF signal.
  • a 5G Above6 RF signal may be received from the second network 294 (eg, 5G network) via an antenna (eg, antenna 248) and converted into an IF signal by a third RFIC 226. .
  • the fourth RFIC 228 may convert the IF signal into a baseband signal for the second communication processor 214 to process.
  • the first RFIC 222 and the second RFIC 224 may be implemented as a single chip or at least part of a single package.
  • the first RFFE 232 and the second RFFE 234 may be implemented as a single chip or at least part of a single package.
  • at least one antenna module of the first antenna module 242 or the second antenna module 244 may be omitted or combined with another antenna module to process RF signals of a plurality of corresponding bands.
  • the third RFIC 226 and the antenna 248 may be disposed on the same substrate to form the third antenna module 246.
  • the wireless communication module 192 or the processor 120 may be disposed on the first substrate (eg, main PCB).
  • the third RFIC 226 and the antenna 248 it is possible to reduce the length of the transmission line therebetween.
  • a high frequency band eg, about 6 GHz to about 60 GHz
  • the electronic device 101 can improve the quality or speed of communication with the second network 294 (eg, a 5G network).
  • the antenna 248 may be formed of an antenna array including a plurality of antenna elements that can be used for beamforming.
  • the third RFIC 226 may include a plurality of phase shifters 238 corresponding to a plurality of antenna elements, for example, as part of the third RFFE 236.
  • each of the plurality of phase converters 238 may convert the phase of the 5G Above6 RF signal to be transmitted to the outside of the electronic device 101 (eg, a base station of a 5G network) through a corresponding antenna element. .
  • each of the plurality of phase converters 238 may convert the phase of the 5G Above6 RF signal received from the outside to the same or substantially the same phase through a corresponding antenna element. This enables transmission or reception through beamforming between the electronic device 101 and the outside.
  • the second network 294 may be operated independently of the first network 292 (eg, legacy network) (eg, Stand-Alone (SA)), or may be connected and operated (eg: Non-Stand Alone (NSA)).
  • a 5G network may have only an access network (eg, 5G radio access network (RAN) or next generation RAN (NG RAN)), and no core network (eg, next generation core (NGC)).
  • the electronic device 101 may access the access network of the 5G network and then access the external network (eg, the Internet) under the control of the core network (eg, evolved packed core (EPC)) of the legacy network.
  • the core network eg, evolved packed core (EPC)
  • Protocol information (eg, LTE protocol information) for communication with a legacy network or protocol information (eg, New Radio (NR) protocol information) for communication with a 5G network is stored in the memory 230, and other components (eg, a processor) 120, the first communication processor 212, or the second communication processor 214.
  • LTE protocol information for communication with a legacy network
  • protocol information eg, New Radio (NR) protocol information
  • 5G network is stored in the memory 230, and other components (eg, a processor) 120, the first communication processor 212, or the second communication processor 214.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the structure of the third antenna module 246 of FIG. 2.
  • FIG. 3A is a perspective view of the third antenna module 246 viewed from one side
  • FIG. 3B is a perspective view of the third antenna module 246 viewed from the other side
  • FIG. 3C is an A of the third antenna module 246 -A' is a cross-sectional view.
  • the third antenna module 246 includes a printed circuit board 310, an antenna array 330, a radio frequency integrate circuit (RFIC) 352, and power manage integrate circuit (PMIC) At 354, a module interface 370 may be included.
  • the third antenna module 246 may further include a shielding member 390.
  • at least one of the aforementioned components may be omitted, or at least two of the components may be integrally formed.
  • the printed circuit board 310 may include a plurality of conductive layers and a plurality of non-conductive layers stacked alternately with the conductive layers.
  • the printed circuit board 310 may provide electrical connection between the printed circuit board 310 and/or various electronic components disposed outside using the wirings and conductive vias formed in the conductive layer.
  • the antenna array 330 may include a plurality of antenna elements 332, 334, 336, or 338 arranged to form a directional beam.
  • the antenna elements may be formed on a first surface of the printed circuit board 310 as shown.
  • the antenna array 330 may be formed inside the printed circuit board 310.
  • the antenna array 330 may include a plurality of antenna arrays of the same or different shape or type (eg, a dipole antenna array, and/or a patch antenna array).
  • the RFIC 352 may be placed in another area of the printed circuit board 310 (eg, a second side opposite the first side), spaced apart from the antenna array. have.
  • the RFIC 352 is configured to process signals of a selected frequency band, which are transmitted/received through the antenna array 330.
  • the RFIC 352 may convert a baseband signal obtained from a communication processor (not shown) into an RF signal of a designated band when transmitting.
  • the RFIC 352 upon reception, may convert the RF signal received through the antenna array 352 into a baseband signal and transmit it to the communication processor.
  • the RFIC 352 selects an IF signal (eg, about 9 GHz to about 11 GHz) obtained from an intermediate frequency integrate circuit (IFIC) (eg, 228 of FIG. 2) during transmission. It can be up-converted to the RF signal.
  • IFIC intermediate frequency integrate circuit
  • the RFIC 352 may down-convert the RF signal obtained through the antenna array 352, convert it into an IF signal, and transmit it to the IFIC.
  • the PMIC 354 may be disposed in another part of the printed circuit board 310 (eg, the second surface) spaced apart from the antenna array.
  • the PMIC is supplied with a voltage from a main PCB (not shown), and can provide power required for various components (eg, RFIC 352) on the antenna module.
  • the shielding member 390 may be disposed on a portion (eg, the second surface) of the printed circuit board 310 to electromagnetically shield at least one of the RFIC 352 or the PMIC 354.
  • the shielding member 390 may include a shield can.
  • the third antenna module 246 may be electrically connected to another printed circuit board (eg, a main circuit board) through a module interface.
  • the module interface may include a connecting member, for example, a coaxial cable connector, a board to board connector, an interposer, or a flexible printed circuit board (FPCB).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • FIG. 4 illustrates an operation for wireless communication connection between the base station 420 and the electronic device 101 in the second network 294 (eg, 5G network) of FIG. 2, using a directional beam for wireless connection. It shows an embodiment.
  • the second network 294 eg, 5G network
  • the base station (gNB (gNodeB), transmission reception point (TRP) 420 may perform a beam detection operation with the electronic device 101 for the wireless communication connection.
  • the base station 420 sequentially transmits a plurality of transmission beams, for example, first to fifth transmission beams 431-1 to 431-5 having different directions.
  • At least one transmission beam sweeping 430 may be performed.
  • the first to fifth transmission beams 431-1 to 431-5 may include at least one SS/PBCH synchronization block (SS)/physical broadcast channel (PBCH) block.
  • SS SS/PBCH synchronization block
  • PBCH physical broadcast channel
  • the SS/PBCH block may be used to periodically measure a channel or beam intensity of the electronic device 101.
  • the first to fifth transmission beams 431-1 to 431-5 may include at least one channel state information-reference signal (CSI-RS).
  • CSI-RS is a reference/reference signal that the base station 420 can set to be flexible, and can be transmitted in periodic/semi-persistent or aperiodic.
  • the electronic device 101 may measure the channel and beam intensity using the CSI-RS.
  • the transmission beams may form a radiation pattern having a selected beam width.
  • the transmission beams may have a broad radiation pattern having a first beam width or a sharp radiation pattern having a second beam width narrower than the first beam width.
  • the transmission beams including the SS/PBCH block may have a wider radiation pattern than the transmission beam including the CSI-RS.
  • the electronic device 101 may perform the reception beam sweeping 440 while the base station 420 performs the transmission beam sweeping 430. For example, while the base station 420 performs the first transmission beam sweeping 430, the electronic device 101 fixes the first reception beam 445-1 in the first direction to transmit the first to fifth transmissions.
  • the signal of the SS/PBCH block transmitted from at least one of the beams 431-1 to 431-5 may be received.
  • the electronic device 101 fixes the second reception beam 445-2 in the second direction while the base station 420 performs the second transmission beam sweeping 430, and the first to fifth transmission beams 431- It is possible to receive the signal of the SS / PBCH Block transmitted from 1 to 431-5).
  • the electronic device 101 may receive a communication beam (eg, the second reception beam 445-2) and a transmission beam (eg, the third) based on the result of the signal reception operation through the reception beam sweeping 440. Transmit beam 431-3).
  • the base station 420 and the electronic device 101 may transmit and/or receive basic information for cell establishment, and set information for additional beam operation based on this.
  • the beam operation information may include detailed information about a set beam, SS/PBCH block, CSI-RS, or configuration information for an additional reference signal.
  • the electronic device 101 may continuously monitor the channel and beam intensity using at least one of the SS/PBCH block and the CSI-RS included in the transmission beam.
  • the electronic device 101 may adaptively select a beam having good beam quality using the monitoring operation.
  • the above beam sweeping operation may be performed again to determine a communicable beam.
  • the electronic device 101 may include various components shown in FIG. 2, but in FIG. 5, for a brief description, the processor 120, the second communication processor 214, the fourth RFIC 228, at least It is shown to include one third antenna module 246.
  • the third antenna module 246 includes first to fourth phase converters 513-1 to 513-4 (eg, phase converter 238 in FIG. 2) and/or first to fourth 4 antenna elements 517-1 to 517-4 (eg, antenna 248 in FIG. 2).
  • Each one of the first to fourth antenna elements 517-1 to 517-4 may be electrically connected to an individual one of the first to fourth phase converters 513-1 to 513-4.
  • the first to fourth antenna elements 517-1 to 517-4 may form at least one antenna array 515.
  • the second communication processor 214 transmits through the first to fourth antenna elements 517-1 to 517-4 by controlling the first to fourth phase converters 513-1 to 513-4. And/or the phase of the received signals can be controlled, and accordingly, a transmission beam and/or a reception beam can be generated in a selected direction.
  • the third antenna module 246 may have a beam 551 (hereinafter referred to as a “wide beam”) of a wide radiation pattern or a beam 552 of a narrow radiation pattern (depending on the number of antenna elements used).
  • a “narrow beam” may be formed.
  • the third antenna module 246 may form a narrow beam 552 when all of the first to fourth antenna elements 517-1 to 517-4 are used, and the first antenna element 517 When only -1) and the second antenna element 517-2 are used, a wide beam 551 can be formed.
  • the wide beam 551 has a wider coverage than the narrow beam 552, but has less antenna gain, so it may be more effective when searching for a beam.
  • the narrow beam 552 has a narrower coverage than the wide beam 551, but the antenna gain is higher, thereby improving communication performance.
  • the second communication processor 214 may utilize a sensor module 176 (eg, a 9-axis sensor, grip sensor, or GPS) for beam search.
  • the electronic device 101 may use the sensor module 176 to adjust the beam search position and/or the beam search period based on the position and/or movement of the electronic device 101.
  • a grip sensor is used to grasp the gripping portion of the user to select an antenna module having better communication performance among the plurality of third antenna modules 246. Can be.
  • 6A and 6B illustrate an embodiment of an operation for finding a pair of transmit and receive beams according to various embodiments.
  • 6A illustrates an embodiment of an operation of transmitting a transmission beam at the base station 420.
  • the base station 420 may sequentially transmit four different transmission beams 610 to 640 having different directions (or angles) (eg, transmission beam sweeping).
  • the base station 420 may include synchronization sequences/physical broadcast channel block (SS/PBCH BLOCK) corresponding to each transmission beam, or channel state information-reference signal (CSI-RS).
  • SS/PBCH BLOCK may be referred to as a synchronization signal block (SSB).
  • the CSI-RS is a reference/reference signal that the base station 420 can set to be flexible and can be transmitted periodically/semi-periodically or aperiodically.
  • the base station 420 may periodically transmit one SSB set using four transmission beams 610 to 640.
  • the base station 420 includes one of the first transmission beam 610, the second transmission beam 620, the third transmission beam 630, and the fourth transmission beam 640 SSB corresponding to each one SSB set of can be transmitted periodically.
  • 6B illustrates an embodiment of an operation in which the electronic device 101 transmits a received beam.
  • an electronic device may generate a plurality of received beams having different directions (or angles). In the drawing, it is described as an example of generating four reception beams, but it may be less or more than four.
  • the electronic device 101 When the electronic device 101 generates four received beams, the electronic device 101 generates the first transmit beams 610 to fourth as many as the number of received beams (for example, four times) in order to find the optimal pair of transmit and receive beams.
  • the transmission beam 640 may receive an SSB set including SSBs corresponding to each.
  • the electronic device 101 receives the SSB set using the first reception beam 691 during the first transmission period 650, and the SSB set using the second reception beam 693 during the second transmission period 660. And receives the SSB set using the third reception beam 695 during the third transmission period 670, and receives the SSB set using the fourth reception beam 697 during the fourth transmission period 680. can do.
  • the transmission beam of the base station 420 selected by the electronic device 101 changes unless the electronic device 101 moves at a high speed or an obstacle suddenly appears. . Therefore, the case where the received beam is re-scanned by the electronic device 101 may occur frequently.
  • an optimal transmission/reception beam pair (by receiving an SSB set for only some of the reception beams of the first reception beam 691 to the fourth reception beam 697 using an artificial neural network) Alternatively, a beam pair can be found.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a function processing module of an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • the function processing module 700 is included as a hardware module in a processor (eg, the processor 120 of FIG. 1) including processing circuitry, or a software module (software) module) (for example, the program 140 of FIG. 1).
  • the function processing module 700 may include a reception beam determination module 710, a power measurement module 720, a situation determination module 730, and an artificial neural network module 740.
  • the function processing module 700 illustrated in FIG. 7 is merely an example, and the present invention is not limited thereto.
  • the function processing module 700 may include fewer modules than those illustrated in FIG. 7, and may further include other modules other than those illustrated in FIG. 7.
  • the artificial neural network module 740 may be included in an electronic device (the electronic device 101 of FIG.
  • the processor 120 may use the artificial neural network module through the server 108 when necessary.
  • the electronic device 101 may download and use the artificial neural network module 740 from the server 108.
  • the server 108 may store the already learned artificial neural network coefficients, and then transmit the artificial neural network module 740 to the electronic device 101 that can utilize the coefficients.
  • the reception beam determination module 710 may select some reception beams from a plurality of reception beams (eg, all reception beams) having different directions.
  • the receive beam determination module 710 may select some receive beams (eg NS) to measure receive power, not all receive beams (eg NR), to reduce receive beam search time and power usage.
  • the reception beam determination module 710 may select a reception beam (eg, NS) of a smaller number (eg, NS ⁇ NR) than the total number of reception beams (eg, NR).
  • a correlation between received power may be large between adjacent received beams, and a correlation may be small between received beams that are far apart from each other.
  • the reception beam determination module 710 may select at least two reception beams that are not adjacent to each other.
  • the entire reception beam includes a first reception beam 691, a second reception beam 693, a third reception beam 695, and a fourth reception beam 697. can do.
  • the first receive beam 691 is adjacent to the second receive beam 693
  • the second receive beam 693 is adjacent to the third receive beam 695
  • the third receive beam 695 is the fourth receive beam (697).
  • the reception beam determination module 710 may select the second reception beam 693 and the fourth reception beam 697, or may select the first reception beam 691 and the fourth reception beam 697.
  • the reception beam determination module 710 may transmit selected reception beams (eg, the second reception beam 693 and the fourth reception beam 697) to the power measurement module 720.
  • the reception beam determination module 710 may predict (or select) an optimal reception beam using the artificial neural network module 740. For example, the reception beam determination module 710 may receive a predicted reception beam from the artificial neural network module 740 after selecting some reception beams among the entire reception beams. According to various embodiments, the reception beam determination module 710 predicts whether the predicted reception beam (eg, the third reception beam 695) fails to transmit/receive (eg, communication failure, error rate), and predicts the transmission/reception failure A reception beam to be used for communication may be determined based on whether or not it is used.
  • the predicted reception beam eg, the third reception beam 695
  • transmit/receive eg, communication failure, error rate
  • the reception beam determination module 710 predicts an error rate (eg, a downlink block error rate (BLER)) of the predicted reception beam, and when the predicted error rate is less than a threshold, uses the predicted reception beam for communication It can be determined by the reception beam.
  • the reception beam determination module 710 may determine a reception beam to be used for communication based on the reception power (eg, Reference Signal Received Power (RSRP)) of the predicted reception beam or the predicted error rate. For example, if the reception power of the predicted reception beam is greater than or equal to a reference value and the predicted error rate of the predicted reception beam is less than a threshold, the reception beam determination module 710 may determine the predicted reception beam as a reception beam to be used for communication. have.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • the received beam determining module 710 receives the beam having the highest received power among the selected received beams (or the received beam for which the received power is measured) (eg : The reception beam may be determined based on the predicted error rate of the reception beam of the highest reception power.
  • the reception beam determination module 710 may determine, when the predicted error rate of the reception beam of the highest reception power is less than a threshold, the reception beam of the highest reception power as a reception beam to be used for communication.
  • the reception beam determination module 710 may perform a reception beam reselection process when the predicted error rate of the predicted reception beam is greater than or equal to a threshold.
  • the reception beam reselection process may mean selecting an unselected reception beam, except for a reception beam previously selected for reception beam prediction (eg, primarily).
  • the reception beam determination module 710 may transmit some or all of the unselected reception beams to the power measurement module 720.
  • the reception beam determination module 710 may perform a reception beam reselection process when the reception power of the predicted reception beam is less than a reference value and the predicted error rate of the predicted reception beam is greater than or equal to a threshold.
  • the reception beam determination module 710 may perform a reception beam reselection process when the predicted error rate of the reception beam of the highest reception power is greater than or equal to a threshold. For example, the reception beam determination module 710 may perform a process of predicting and determining the reception beam again from the beginning if the communication state of the predicted reception beam or the reception beam of the highest reception power does not correspond to a predetermined condition. . Alternatively, the reception beam determination module 710 may perform a reception beam reselection process when the transmission status is transmitted as “no transmission beam” from the artificial neural network module 740.
  • the power measurement module 720 may measure reception power (or reception intensity) for the selected reception beam.
  • the electronic device 101 measures signal strength or signal quality, and can perform communication connection only when the signal strength or signal quality is higher than a predetermined standard.
  • the base station 420 may periodically transmit an SSB set including SSBs corresponding to each of the transmit beams operated by the base station 420 (eg, transmit beam sweeping).
  • the power measurement module 720 may measure the received power using the SSB set received using the selected receive beam. For example, the power measurement module 720 may transmit a first receive beam (eg, the first receive beam 691 of FIG.
  • the power measurement module 720 may measure the reception power (eg, Reference Signal Received Power (RSRP)) of the first reception beam 691 using the signal of the SS/PBCH block.
  • RSRP Reference Signal Received Power
  • the transmission beam operated by the base station 420 may include at least one channel state information (CSI) or channel state information-reference signal (CSI-RS).
  • the CSI or CSI-RS is a reference/reference signal that the base station 420 can set to be flexible and can be transmitted periodically/half-periodically or aperiodically.
  • the power measurement module 720 may measure received power using the CSI-RS.
  • the power measurement module 720 may transmit the received power of the selected reception beam to the situation determination module 730 or the artificial neural network module 740.
  • the power measurement module 720 may measure the received power of the predicted receive beam.
  • the power measurement module 720 receives the predicted receive beam from the artificial neural network module 740, fixes the direction to the predicted receive beam, and uses the received SS/PBCH block signal to receive the predicted receive beam. Can be measured.
  • the power measurement module 720 may transmit the received power of the predicted reception beam to the reception beam determination module 710.
  • the situation determination module 730 may determine a transmission situation based on the measured received power.
  • the transmission condition may refer to a transmission beam condition for a selected reception beam.
  • the transmission situation may include at least one of no transmission beam (eg, NULL), non line of sight (NLOS), or line of sight (LOS).
  • the situation determination module 730 may determine the transmission situation as'no transmission beam'.
  • the situation determination module 730 may determine the transmission situation as'no transmission beam' when the received power measured in two of the four reception beams is equal to or less than the minimum power.
  • the situation determination module 730 may determine the transmission situation as'NLOS' or'LOS' when the received power of the selected reception beam exceeds the minimum power. For example, the situation determination module 730 may determine the transmission situation as'NLOS' or'LOS' when the received power measured in two of the four received beams exceeds the minimum power. Specifically, when the difference in received power between the selected reception beams is small, the situation determination module 730 may determine the transmission situation as'NLOS'.
  • 'NLOS' is a case in which the received power measured in most of the received beams is evenly high, and may mean a case in which the received power difference between the selected received beams is equal to or less than a reference value (eg, 5dBm, 10dBm).
  • the situation determination module 730 may determine the transmission situation as'LOS'.
  • 'LOS' is a case in which the maximum reception power is observed in a specific reception beam, and the reception power is lower as the distance from the reception beam of the maximum reception power is lower.
  • the situation determination module 730 may determine the transmission situation using the artificial neural network module 740. For example, the situation determination module 730 may receive a transmission situation from the artificial neural network module 740.
  • the artificial neural network module 740 may determine a transmission situation based on the measured received power.
  • the artificial neural network module 740 may determine a transmission situation by inputting the measured received power into an artificial neural network (eg, a first artificial neural network) for determining a transmission situation.
  • an artificial neural network eg, a first artificial neural network
  • the artificial neural network module 740 may determine a transmission situation as'no transmission beam' when the received power measured for the selected reception beam is equal to or less than the minimum power.
  • the artificial neural network module 740 may determine a transmission situation as'NLOS' or'LOS' when the received power of the selected reception beam exceeds a minimum power.
  • the artificial neural network module 740 may predict a reception beam to be used for communication based on a transmission situation. For example, the artificial neural network module 740 may predict the received beam by inputting the output values of the first artificial neural network to different artificial neural network algorithms according to transmission conditions. The artificial neural network module 740 may transmit the transmission status to the reception beam determination module 710 for reselection of the reception beam when the transmission status is determined to be'no transmission beam'. The artificial neural network module 740 predicts a received beam by inputting an output value of the first artificial neural network to an artificial neural network corresponding to'NLOS' (eg, a second artificial neural network) when the transmission condition is determined to be'NLOS'. Can be.
  • the artificial neural network module 740 inputs the output value of the first artificial neural network to an artificial neural network corresponding to'LOS' (for example, a third artificial neural network) when the transmission condition is determined to be'LOS', thereby receiving beam Can predict.
  • the artificial neural network module 740 may transmit the predicted reception beam to the reception beam determination module 710.
  • the first artificial neural network to the third artificial neural network are trained with different statistical characteristics, and output values corresponding to input values may be different.
  • the artificial neural network module 740 may include the first artificial neural network to the third artificial neural network.
  • An electronic device eg, the electronic device 101 of FIG. 1 according to various embodiments of the present invention includes an antenna module (antenna module 197 of FIG. 1) configured to form a plurality of receive beams having different directions, And a processor (eg, processor 120 of FIG. 1) operatively connected to the antenna module, wherein the processor selects some received beams among the plurality of received beams and receives received power of the selected received beams. It may be set to measure, determine a transmission situation through an artificial neural network based on the measured received power, and determine a reception beam for a communication connection using an artificial neural network corresponding to the transmission situation.
  • an antenna module antenna module 197 of FIG. 1
  • a processor eg, processor 120 of FIG. 1
  • the processor selects some received beams among the plurality of received beams and receives received power of the selected received beams. It may be set to measure, determine a transmission situation through an artificial neural network based on the measured received power, and determine a reception beam for a communication connection using an artificial neural
  • the processor may be configured to select at least two non-adjacent receive beams among the plurality of receive beams.
  • the processor may be configured to determine the transmission situation by inputting the measured received power into the artificial neural network for determining the transmission situation.
  • the transmission situation includes at least one of no transmission beam, non line of sight (NLOS), or line of sight (LOS), and the processor is configured to predict a reception beam using an artificial neural network corresponding to the transmission situation Can be.
  • NLOS non line of sight
  • LOS line of sight
  • the processor predicts a reception beam using an artificial neural network corresponding to'NLOS' when the transmission condition is'NLOS', and an artificial neural network corresponding to'LOS' when the transmission condition is'LOS' It can be set to predict the received beam.
  • the processor may be configured to perform a reception beam prediction process for a reception beam that is not selected from among the plurality of reception beams when the transmission status is “no transmission beam”.
  • the processor determines that the transmission status is'no transmission beam', and when the reception power of the selected reception beam exceeds the minimum power, the transmission status is'NLOS' Or it may be set to judge as'LOS'.
  • the processor determines the transmission status as'NLOS', and when the received power difference between the selected reception beams exceeds the reference value, determines the transmission status as'LOS' Can be set.
  • the processor predicts a reception beam using an artificial neural network corresponding to the transmission situation, determines whether communication with the predicted reception beam has failed, and determines a reception beam for a communication connection based on the determination result Can be set.
  • the processor may be configured to predict an error rate of the predicted reception beam, and when the predicted error rate is less than a threshold, determine the predicted reception beam as a reception beam for a communication connection.
  • the processor predicts an error rate of the predicted reception beam, if the predicted error rate is greater than or equal to a threshold, determines a communication failure, and performs a reception beam prediction process for a reception beam that is not selected from among the plurality of reception beams Can be set.
  • the processor predicts a received beam using an artificial neural network corresponding to the transmission situation, measures the received power of the predicted received beam, and determines a received beam for a communication connection based on the measured received power Can be set.
  • the processor predicts an error rate of the predicted receive beam when the received power of the predicted receive beam is greater than or equal to a reference value, and when the predicted error rate is less than a threshold, the predicted receive beam as a receive beam for communication connection Can be set to decide.
  • the processor predicts an error rate of a received beam having the highest received power among received beams for which received power is measured when the received power of the predicted received beam is less than a reference value, and when the predicted error rate is less than a threshold, the highest received It may be configured to determine a received beam having power as a received beam for a communication connection.
  • the processor predicts an error rate of the predicted reception beam when the received power of the predicted reception beam is greater than or equal to a reference value, and when the predicted error rate is greater than or equal to a threshold, for a reception beam that is not selected from among the plurality of reception beams It may be set to perform a reception beam prediction process.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of operating an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • a processor eg, processor 120 of FIG. 1 of an electronic device (eg, electronic device 101 of FIG. 1) selects a reception beam.
  • the processor 120 eg, the reception beam determination module 710) may select at least two non-adjacent reception beams from a plurality of reception beams having different directions.
  • the processor 120 may include a premise receive beam (eg, a first receive beam 691, a second receive beam 693, a third receive beam 695, and a fourth) Among the reception beams 697, some reception beams (eg, the first reception beam 691 and the fourth reception beam 697) may be selected.
  • the processor 120 may use big data or an artificial neural network in receiving beam selection.
  • the processor 120 may download and use the big data or the artificial neural network from a server (eg, the server 108 of FIG. 1).
  • the server 108 may store the already learned artificial neural network coefficients, and then transmit the artificial neural network to the electronic device 101 that can utilize the coefficients.
  • the processor 120 may measure the reception power of the selected reception beam. For example, when the selected reception beam is the first reception beam (eg, the second reception beam 691 of FIG. 6B ), the processor 120 locks in the second direction of the first reception beam 691, and the base station The received power of the first reception beam 691 may be measured using the signal of the SS/PBCH block received from the example (base station 420 of FIG. 4). Alternatively, the processor 120 may measure the reception power of the first reception beam 691 using CSI or CSI-RS received from the base station 420. In addition, the processor 120 may measure the reception power of the fourth reception beam 697 using the signal of the SS/PBCH block.
  • the processor 120 may determine the transmission situation based on the measured received power.
  • the processor 120 may input the measured received power into an artificial neural network (eg, a first artificial neural network) that determines a transmission situation.
  • the first artificial neural network may determine a transmission situation using the received reception power.
  • the transmission situation may include at least one of no transmission beam, NLOS or LOS.
  • the first artificial neural network determines that the transmission condition is'no transmission beam' when the reception power is less than or equal to the minimum power (eg, -120dBm), and when the reception power exceeds the minimum power, the transmission condition is'NLOS 'Or'LOS'.
  • the transmission condition is determined as'NLOS', and the difference between the received powers exceeds the reference value (eg, 5dBm, 10dBm).
  • the transmission status may be determined as'LOS'.
  • the processor 120 may determine the reception beam based on the transmission situation. For example, the processor 120 may input an output value of the first artificial neural network into an artificial neural network corresponding to a transmission situation. For example, the processor 120 may return to operation 801 for reselection of the reception beam when the transmission status is'no transmission beam'. Upon returning to operation 801, the processor 120 may select an unselected reception beam.
  • the processor 120 may input an output value of the first artificial neural network into an artificial neural network (eg, a second artificial neural network) corresponding to'NLOS'.
  • the second artificial neural network may predict an optimal reception beam using the output value of the first artificial neural network.
  • the processor 120 may predict the second reception beam 693 as an optimal reception beam using the selected reception beam (eg, the first reception beam 691 and the fourth reception beam 697). .
  • the processor 120 may use the received beam predicted by the second artificial neural network for communication.
  • the processor 120 may input the output value of the first artificial neural network into an artificial neural network (eg, a third artificial neural network) corresponding to'LOS'.
  • the third artificial neural network may predict an optimal reception beam using the output value of the first artificial neural network.
  • the processor 120 may use the received beam predicted by the third artificial neural network for communication.
  • the processor 120 communicates the received beam predicted by the second artificial neural network or the third artificial neural network based on a prediction (eg, communication failure) of the predicted reception beam transmission/reception failure. You can decide whether to use it. For example, the processor 120 may predict an error rate of the predicted reception beam, and when the predicted error rate is less than a threshold, determine the predicted reception beam as a reception beam to be used for communication. According to various embodiments, the processor 120 may determine a reception beam to be used for communication based on the received power or error rate of the predicted reception beam. For example, when the received power of the predicted receive beam is greater than or equal to a reference value, and the predicted error rate of the predicted receive beam is less than a threshold, the processor 120 may determine the predicted receive beam as a receive beam to be used for communication.
  • a prediction eg, communication failure
  • FIGS. 9A to 9C are diagrams illustrating an example of received power measured according to a transmission situation in an electronic device according to various embodiments.
  • the electronic device eg, the electronic device 101 of FIG. 1
  • FIGS. 9A to 9C an example of displaying an angle formed by each reception beam in a [-60°, +60°] section will be described.
  • 9A shows an example of received power measured in the absence of a transmission beam.
  • the reception power of the first reception beam 910 is -141 dBm
  • the reception power of the second reception beam 920 is -153 dBm
  • the reception power of the third reception beam 930 is -138 dBm
  • the fourth The reception power of the reception beam 940 may be measured as -140 dBm
  • the reception power of the fifth reception beam 950 may be -144 dBm
  • the reception power of the sixth reception beam 960 may be -143 dBm.
  • the received power must be measured at least the minimum power (eg, -120dBm), but the received power of all received beams may be measured to be lower than the minimum power.
  • the processor 120 or the first artificial neural network of the electronic device 101 may determine the transmission status as'no transmission beam'.
  • 9B shows an example of the received power measured in the case of NLOS.
  • the reception power of the first reception beam 910 is -93 dBm
  • the reception power of the second reception beam 920 is -94 dBm
  • the reception power of the third reception beam 930 is -96 dBm
  • the fourth The reception power of the reception beam 940 may be measured as -95 dBm
  • the reception power of the fifth reception beam 950 may be -94 dBm
  • the reception power of the sixth reception beam 960 may be -93 dBm.
  • NLOS the reception power of almost all the reception beams can be measured higher than the minimum power.
  • the processor 120 of the electronic device 101 or the first artificial neural network may determine the transmission status as'NLOS'.
  • 9C shows an example of the received power measured in the case of LOS.
  • the reception power of the first reception beam 910 is -87 dBm
  • the reception power of the second reception beam 920 is -80 dBm
  • the reception power of the third reception beam 930 is -75 dBm
  • the fourth The reception power of the reception beam 940 may be measured as -70 dBm
  • the reception power of the fifth reception beam 950 may be -76 dBm
  • the reception power of the sixth reception beam 960 may be -77 dBm.
  • the reception power of most of the reception beams is measured higher than the minimum power, the maximum value is observed in a specific reception beam, and the lower reception power can be measured as the distance from the reception beam having the maximum value increases.
  • the processor 120 of the electronic device 101 or the first artificial neural network may determine the transmission status as'LOS'.
  • the received beam may be represented by a direction vector having a unit size, and an adjacent degree between two received beams may be determined according to the magnitude of the absolute value of the angle between the direction vectors. Accordingly, the processor 120 samples only a reception beam (eg, NS) of a smaller number (eg, NS ⁇ NR) than the total number of received beams (eg, NR), and correlates as much as possible to obtain information about the entire received beam. It is possible to select a reception beam with a low degree.
  • FIGS. 10A and 10B are diagrams illustrating an example of selecting a reception beam in an electronic device according to various embodiments.
  • 10A is a diagram illustrating an example of selecting a reception beam in an electronic device equipped with one antenna module.
  • an electronic device eg, the electronic device 101 of FIG. 1
  • an antenna module capable of generating six reception beams
  • the first antenna module 242 and the second antenna module 244 are mounted on the right side of the electronic device 101 to generate a total of six receive beams.
  • the first receive beam 0 is adjacent to the second receive beam 1
  • the second receive beam 1 is adjacent to the third receive beam 2
  • the third receive beam 2 is the fourth receive beam Adjacent to (3)
  • the fourth receive beam 3 may be adjacent to the fifth receive beam 4
  • the fifth receive beam 4 may be adjacent to the sixth receive beam 5.
  • 10B is a diagram illustrating an example of selecting a reception beam in an electronic device equipped with multiple antenna modules.
  • an electronic device eg, the electronic device 101 of FIG. 1
  • an antenna module capable of generating six reception beams (eg, the antenna module 197 of FIG. 1, FIG. 2)
  • the first antenna module 242 and the second antenna module 244 are mounted on the upper, left, and right sides of the electronic device 101 to generate a total of 18 received beams.
  • the processor 120 may select the second reception beam 1 and the fifth reception beam 4 from among the reception beams 0-5 generated from the antenna module mounted on the upper side of the electronic device 101. have.
  • the processor 120 may select the eighth reception beam 7 and the eleventh reception beam 10 from among the reception beams 6-11 generated from the antenna module mounted on the right side of the electronic device 101.
  • the processor 120 may select the 14th reception beam 13 and the 17th reception beam 16 among the reception beams 12-17 generated from the antenna module mounted on the left side of the electronic device 101.
  • the processor 120 may adjust the number of received beams to be selected based on the total number of received beams and the area covered by each received beam. In the figure, an example of selecting two received beams from among six received beams or selecting six received beams from among 18 received beams has been described, but the number of selected received beams may be more or less.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for selecting a reception beam based on an artificial neural network in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • a processor eg, the processor 120 of FIG. 1 of an electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1) according to various embodiments may be selected from among all received beams. Some receive beams can be selected.
  • the processor 120 eg, the reception beam determination module 710) may select at least two reception beams that are not adjacent to each other in all of the generated reception beams. For example, referring to FIG. 10A, the processor 120 may select the first receive beam 0 and the sixth receive beam 5 when a total of six receive beams 0-5 are generated. have.
  • the processor 120 may include a first receive beam 0, a sixth receive beam 5, a seventh receive beam 6, and a twelfth receive beam. (11), the thirteenth receiving beam 12, and the eighteenth receiving beam 17 can be selected.
  • the processor 120 may measure the received power of the selected received beam.
  • the selected reception beam is the first reception beam (eg, the first reception beam 0 of FIG. 10A
  • the processor 120 is fixed in the first direction of the first reception beam 0, and the base station ( Example:
  • the received power of the first reception beam 0 may be measured using the signal of the SS/PBCH block received from the base station 420 of FIG. 4.
  • the processor 120 may receive the signal from the base station 420.
  • CSI-RS can be used to measure the received power.
  • the processor 120 may determine a transmission situation using the first artificial neural network.
  • the first artificial neural network may be an artificial neural network that determines a transmission situation.
  • the processor 120 may input the measured received power to the first artificial neural network.
  • the first artificial neural network may determine a transmission situation using at least one of no transmission beam, NLOS, or LOS using the received reception power. For example, the first artificial neural network determines the transmission status as'no transmission beam' when the reception power is less than or equal to the minimum power (eg -120dBm), and determines the transmission status when the reception power exceeds the minimum power. NLOS' or'LOS'.
  • the transmission condition is determined as'NLOS', and the difference between the received powers is the reference value (eg, 5dBm, 10dBm). If it exceeds, the transmission status may be determined as'LOS'.
  • the processor 120 may predict the received beam using the artificial neural network corresponding to the transmission situation.
  • the processor 120 may predict the received beam by inputting the output values of the first artificial neural network to different artificial neural network algorithms according to transmission conditions. Referring to FIG. 10A, the processor 120 may use the selected reception beam (eg, the first reception beam 0 and the sixth reception beam 5) as the optimal reception beam, and the third reception beam 2 Can predict.
  • the processor 120 when the transmission status is determined to be'NLOS', the processor 120 inputs the output value of the first artificial neural network into an artificial neural network corresponding to'NLOS' (eg, a second artificial neural network). , The received beam can be predicted. In addition, when the transmission situation is determined to be'LOS', the processor 120 predicts a received beam by inputting an output value of the first artificial neural network to an artificial neural network (eg, a third artificial neural network) corresponding to'LOS'. You can. However, the processor 120 may perform a reception beam reselection process when the transmission situation is determined to be'no transmission beam'.
  • an artificial neural network eg, a third artificial neural network
  • the reception beam reselection process may mean predicting a reception beam by selecting an unselected reception beam, except for a reception beam previously selected for reception beam prediction (eg, primarily).
  • the processor 120 may perform operations 1101 to 1107 on the unselected reception beam when the transmission condition is determined to be'no transmission beam'.
  • the processor 120 may determine (or predict) whether transmission/reception to the predicted reception beam fails (eg, communication failure).
  • the electronic device 101 can perform communication connection only when signal strength or signal quality is higher than a predetermined standard.
  • the processor 120 may predict whether a communication connection is possible with the reception beam predicted by the artificial neural network.
  • the processor 120 performs operation 1113 when it is determined that transmission/reception to the predicted reception beam will fail, and performs operation 1111 when transmission/reception to the predicted reception beam is not determined to fail. Can be.
  • a method of determining (or predicting) a transmission/reception failure predicts an error rate (eg, downlink BLER) of a predicted reception beam or determines reception power (eg, RSRP) of a predicted reception beam.
  • an error rate eg, downlink BLER
  • reception power eg, RSRP
  • FIG. 11 an example of determining whether transmission/reception has failed according to the predicted error rate of the reception beam will be described.
  • the processor 120 performs operation 1113 when the error rate of the predicted receive beam is greater than or equal to a threshold (eg, transmission/reception failure YES), and when the error rate of the predicted reception beam is less than a threshold (eg, transmission/reception failure NO), operation (1111).
  • a threshold eg, transmission/reception failure YES
  • a threshold eg, transmission/reception failure NO
  • the processor 120 may perform communication with the predicted reception beam. .
  • the processor 120 may transmit an antenna module (eg, the antenna module 197 of FIG. 1, the first antenna module 242 of FIG. 2, and the second antenna module 244) in the direction (or angle) of the predicted reception beam. It can be fixed and communicate with a base station (eg, base station 420 in FIG. 4).
  • the processor 120 may select another unselected reception beam.
  • the processor 120 performs operation 1113 when the first number beam 0 and the sixth reception beam 5 are selected from among six reception beams during operation 1101. At this time, the second reception beam 1 and the fifth reception beam 4 may be selected.
  • the processor 120 may return to operation 1103.
  • the processor 120 may perform a reception beam prediction process for an unselected reception beam.
  • the received beam prediction process may include operations 1103 to 1107. For example, the reception beam prediction process may be to estimate an optimal reception beam by measuring the reception power of the reception beam.
  • the processor 120 may end when it is determined that transmission/reception has failed.
  • the processor 120 predicts a received beam using an artificial neural network corresponding to a transmission situation, but when it is determined (or predicted) that transmission/reception to the predicted received beam will fail (operation 1113) for changing the artificial neural network You can quit without doing it.
  • the processor 120 may change the artificial neural network and perform operations 1101 to 1107 again. This is only a matter of implementation, and the invention is not limited by FIG. 11.
  • the processor 120 predicts (or determines) whether the transmission/reception to the reception beam having the lowest predicted error rate or the best reception power among the selected reception beams fails. Can be.
  • the processor 120 may perform a reception beam prediction process for an unselected reception beam when it is determined that transmission and reception will fail with a reception beam having a low predicted error rate or a best reception power.
  • the processor 120 may perform operations 1103 to 1107 for all unselected received beams.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of using different artificial neural networks according to various embodiments.
  • a processor (eg, the processor 120 of FIG. 1) of an electronic device includes a first artificial neural network 1210 and a second
  • the optimal reception beam may be predicted using the artificial neural network 1220 and the third artificial neural network 1230.
  • the processor 120 may input the reception power (eg, input 0 to input Ns-1) of the selected reception beam to the first artificial neural network 1210.
  • the processor 120 may determine the transmission situation using the first artificial neural network 1210.
  • the processor 120 may predict an optimal reception beam using the second artificial neural network 1220 or the third artificial neural network 1230 according to a transmission situation.
  • the processor 120 may input the output value of the first artificial neural network 1210 (eg, input 0 to input Ns-1) into the second artificial neural network 1220. have.
  • the processor 120 may input an output value of the first artificial neural network 1210 (eg, input 0 to input Ns-1) to the third artificial neural network 1230.
  • the first artificial neural network 1210, the second artificial neural network 1220, or the third artificial neural network 1230 is learned with different statistical characteristics and output values corresponding to input values may be different. Accordingly, the processor 120 may predict an optimal reception beam using different artificial neural networks according to transmission conditions.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an artificial neural network algorithm according to various embodiments.
  • the artificial neural network may be a learning algorithm inspired by a biological neural network. It can be said that artificial neurons that form a network through synaptic binding have a problem-solving ability by changing the strength of synaptic binding through learning.
  • the basic artificial neural network algorithm generally used is a multi-layer neural network, and may be composed of an input layer, a hidden layer, and an output layer. Each layer can consist of nodes.
  • the artificial neural network is composed of one input layer 1310, two hidden layers 1320-1330, and one output layer 1340, but the present invention is not limited thereto.
  • the input layer 1310 may have two nodes
  • the first hidden layer 1320 and the second hidden layer 1340 may have four nodes
  • the output layer 1340 may have three nodes.
  • the input layer 1310 may input a value of a predictive variable (eg, an input variable) for deriving a predicted value (eg, an optimal received beam). If there are n input values, the input layer 1310 may have n nodes.
  • the first hidden layer 1320 and the second hidden layer 1340 may receive input values from all input nodes, calculate weights, and apply the weights to the evaluation function to transfer them to the output layer 1340.
  • Each input node and hidden node are all connected by a weighted network, and the hidden node and the output node may be connected as well.
  • the number of nodes included in the first hidden layer 1320 and the second hidden layer 1340 may be increased or decreased through learning.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an artificial neural network based reception beam prediction method in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • a processor eg, processor 120 of FIG. 1 of an electronic device (eg, electronic device 101 of FIG. 1) may measure received power.
  • the processor 120 eg, the power measurement module 720
  • the operation 1401 is the same or similar to the operation 803 of FIG. 8 and the operation 1103 of FIG. 11, detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the processor 120 may determine a transmission situation using the first artificial neural network.
  • the first artificial neural network may be an artificial neural network that determines a transmission situation.
  • the processor 120 may input the measured received power to the first artificial neural network.
  • the first artificial neural network may determine a transmission situation using at least one of no transmission beam, NLOS, or LOS using the received reception power.
  • the operation 1403 is the same or similar to the operation 805 of FIG. 8 and the operation 1105 of FIG. 11, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the processor 120 When the transmission status is'no transmission beam', the processor 120 performs operation 1405, and when the transmission status is'NLOS', performs operation 1407, and when the transmission status is'LOS', Operation 1409 may be performed.
  • the processor 120 may reselect the reception beam. For example, the processor 120 may select an unselected reception beam, except for the reception beam selected for reception beam prediction. After performing the operation 1405, the processor 120 may return to the operation 1401. The processor 120 may measure reception power with respect to an unselected reception beam. For example, the processor 120 may measure the received power of the received beam selected by operation 1405 in operation 1401. In addition, the processor 120 may return to operation 1405 after performing operation 1415.
  • the processor 120 may predict the received beam using the second artificial neural network. For example, when the transmission condition is determined to be'NLOS', the processor 120 may predict the received beam by inputting the output value of the first artificial neural network into the second artificial neural network. The processor 120 may perform an operation 1411 after performing the operation 1407.
  • the processor 120 may predict the received beam using the third artificial neural network. For example, when the transmission condition is determined to be'LOS', the processor 120 may predict the received beam by inputting the output value of the first artificial neural network into the third artificial neural network. The processor 120 may perform the operation 1411 after performing the operation 1409.
  • the processor 120 may receive the transmission beam using the predicted reception beam.
  • the processor 120 may receive a transmit beam (eg, an SSB set) after fixing in the direction of the predicted receive beam to determine whether a communication connection is possible with the predicted receive beam.
  • a transmit beam eg, an SSB set
  • the processor 120 may predict an error rate.
  • the processor 120 may measure a downlink BLER (or received power (eg, RSRP)) using a signal (eg, SS/PBCH Block, CSI, CSI-RS) included in the transmission beam.
  • the processor 120 may predict an error rate based on the measured received power.
  • the processor 120 may determine whether the predicted error rate is less than a threshold. When the predicted error rate is greater than or equal to a threshold, data transmission and reception may fail. The processor 120 may perform operation 1417 when the predicted error rate is less than a threshold (YES) and return to operation 1405 when the predicted error rate is greater than or equal to a threshold (NO).
  • the processor 120 may complete the reception beam determination.
  • the processor 120 may complete an optimal reception beam determination using an artificial neural network.
  • the processor 120 may perform communication with the received beam determined while the transmission beam is not changed or the posture of the electronic device 101 is not changed. However, when the transmission beam is changed or the posture of the electronic device 101 is changed, the processor 120 may perform an optimal reception beam prediction process.
  • the optimal receive beam prediction process may be to perform operations included in FIGS. 8, 11, and 15.
  • 15 is a detailed flowchart illustrating an artificial neural network based reception beam determination method in an electronic device according to various embodiments of the present disclosure.
  • a processor of the electronic device receives received power corresponding to the predicted receive beam ( Or signal strength).
  • the processor 120 uses the signal of the SS/PBCH block included in the transmission beam received through the predicted reception beam to receive power of the prediction reception beam (eg RSRP) Can be measured.
  • the processor 120 may determine whether the reception power is greater than or equal to a reference value.
  • the electronic device 101 measures signal strength or signal quality, and can perform communication connection only when the signal strength or signal quality is higher than a predetermined standard.
  • the processor 120 may determine whether the received power of the predicted reception beam has a signal strength suitable for a communication connection.
  • the processor 120 may perform operation 1505 when the received power of the predicted received beam is greater than or equal to a reference value (YES), and perform operation 1507 when the received power of the predicted received beam is less than a reference value (NO). .
  • the processor 120 may predict an error rate corresponding to the predicted receive beam.
  • the processor 120 may predict a downlink BLER as the error rate using signals (eg, SS/PBCH Block, CSI, CSI-RS) included in the transmission beam received as the predicted reception beam.
  • the processor 120 may perform the operation 1509.
  • the processor 120 may predict an error rate corresponding to the received beam of the highest received power. have.
  • the processor 120 may predict an error rate corresponding to the received beam having the highest received power among the received beams for which the received power is measured. Referring to FIG.
  • the processor 120 predicts the third reception beam 2 as an optimal reception beam by using the first reception beam 0 and the sixth reception beam 5, but the third reception
  • an error rate of a received beam having a high received power among the first received beam 0 and the sixth received beam 5 may be predicted.
  • the processor 120 may transmit the first received beam 0 to the first received beam 0.
  • the corresponding error rate can be predicted.
  • the processor 120 may predict a downlink BLER as the error rate using a signal included in a transmission beam received by the first reception beam 0. After performing the operation 1507, the processor 120 may perform the operation 1509.
  • the processor 120 may determine whether the predicted error rate is less than a threshold.
  • the processor 120 may determine whether the predicted error rate of the predicted received beam is less than a threshold.
  • the processor 120 may determine whether the prediction error rate of the reception beam having the highest reception power is less than a threshold.
  • the processor 120 may perform an operation 1511 when the predicted error rate is less than a threshold (YES), and perform an operation 1513 when the predicted error rate is greater than or equal to a threshold (NO).
  • the processor 120 may perform communication with the reception beam that is less than the threshold.
  • the processor 120 may perform communication with the predicted receive beam.
  • the processor 120 may perform communication with the reception beam having the highest reception power.
  • the processor 120 may perform a reception beam prediction process.
  • the reception beam prediction process may be to estimate an optimal reception beam by measuring the reception power of the reception beam.
  • the processor 120 may predict an optimal reception beam using the remaining reception beams other than the reception beam used to obtain the “predicted reception beam” used in operation 1501.
  • 16 is a flowchart illustrating a method of operating an artificial neural network according to various embodiments.
  • a processor of the electronic device eg, the electronic device 101 of FIG. 1 (eg, the processor 120 of FIG. 1) measures received power for the entire received beam. Can be.
  • the artificial neural network should be learned by observing all received beams in advance.
  • the processor 120 may measure the received power for all received beams generated by the electronic device 101.
  • the processor 120 may apply the artificial neural network to calculate an evaluation function.
  • the processor 120 may calculate the evaluation function by applying the measured received power to the artificial neural network.
  • the evaluation function may be calculated using the difference between the predicted received beam vector and the actual optimal received beam vector obtained through the search of the entire received beam.
  • the artificial neural network may be at least one of a first artificial neural network determining a transmission condition, a second artificial neural network corresponding to'NLOS', and a third artificial neural network corresponding to'LOS'.
  • the processor 120 may perform operations 1601 to 1609 for each artificial neural network.
  • the processor 120 may update (eg, learn) the artificial neural network based on the variation of the evaluation function.
  • the artificial neural network includes an input layer (for example, the input layer 1310 of FIG. 13), a hidden layer (the first hidden layer 1320, the second hidden layer 1330 of FIG. 13), and an output layer (for example, the output layer of FIG. 13). (1340)), the hidden layer receives input values from all input nodes, calculates a weighted sum, and applies the values to the evaluation function to transmit to the output layer 1340. At this time, the weight is expressed as a connection strength, and may be initially randomly adjusted and then adjusted to a value that best fits the predicted value. Since the evaluation function uses a nonlinear function, and the prediction value is transmitted to the output layer through the evaluation function, the artificial neural network can be learned by changing the evaluation function to derive the most optimal prediction value.
  • the evaluation function may be calculated using the difference between the predicted received beam vector and the actual optimal received beam vector obtained through the search of the entire received beam. For example, the processor 120 may calculate the evaluation function until the evaluation function converges below a specific reference value.
  • the processor 120 may determine whether the evaluation function converges.
  • the processor 120 may calculate an evaluation function until the evaluation function converges below a specific reference value.
  • the processor 120 may learn the artificial neural network by changing the evaluation function to derive the most optimal prediction value (eg, optimal reception beam prediction).
  • Artificial neural networks can be learned based on the statistical characteristics of the beam distribution. For example, if the statistical characteristics of the transmit/receive beam are the same as the previously learned beam distribution, the previously learned artificial neural network can be recycled, and if the statistical characteristics are changed, it must be retrained.
  • the processor 120 may perform operation 1609 when the evaluation function converges (YES), and return to operation 1603 when the evaluation function does not converge (NO).
  • the processor 120 may complete the configuration of the artificial neural network. For example, the processor 120 may end the learning of the artificial neural network if the artificial neural network predicts the most optimal received beam using the statistical characteristics of the transmitting and receiving beams. The processor 120 may train the artificial neural network until the most optimal received beam is predicted.
  • the learning of the artificial neural network is performed by the electronic device 101, but the learning of the artificial neural network is performed by an external device (for example, the server 108 ), and the electronic device 101 learns the artificial neural network. You can download it. Alternatively, the electronic device 101 may use the artificial neural network through the server 108 whenever the optimal reception beam is predicted.
  • 17 and 18 are diagrams illustrating an example of simulation for selecting an optimal reception beam using an artificial neural network according to various embodiments.
  • the reception power measurement simulation 1710 shows the reception power of 25 reception beams when the electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1) can generate 25 reception beams.
  • the reception power measurement simulation 1710 shows that the high reception power is evenly measured in the entire reception beam.
  • the reception beam prediction simulation 1720 predicts an optimal reception beam (for example, the seventh reception beam 1709) using four reception beams (for example, 1701, 1703, 1705, and 1707) among 25 reception beams. It shows.
  • the processor (for example, the processor 120 of FIG. 1) uses the artificial neural network to separate the first reception beam 1701, the fifth reception beam 1703, the 21st reception beam 1705, and the 25th reception beam ( 1707).
  • the artificial neural network determines transmission conditions by using received powers of the first reception beam 1701, the fifth reception beam 1703, the 21st reception beam 1705, and the 25th reception beam 1707, and the determined transmission situation
  • the 7th reception beam 1709 may be predicted as an optimal reception beam using the artificial neural network according to.
  • the reception power measurement simulation 1810 shows the reception power of 121 reception beams when the electronic device (eg, the electronic device 101 of FIG. 1) is capable of generating 121 reception beams.
  • the processor for example, the processor 120 of FIG. 1 may select 9 reception beams 1801-1809 among 121 reception beams.
  • the artificial neural network may predict an optimal reception beam using the reception power of the reception beam selected by the processor 120.
  • the smaller the shape of the closed curve the better the received power. For example, if the 9 reception beams 1801-1809 are respectively named in the ascending order from the first reception beam to the ninth reception beam, the reception power may be best in the fifth reception beam 1805.
  • the second reception beam 1802 and the fourth reception beam 1804 have good reception power after the fifth reception beam 1805, and the first reception beam 1801 is the second reception beam 1802 and the fourth reception beam
  • the reception power is not better than 1804, and the third reception beam 1803, the sixth reception beam 1806, the seventh reception beam 1807, the eighth reception beam 1808, and the ninth reception beam 1809 are The received power may be bad.
  • the error range simulation 1820 indicates an error range when a process of predicting an optimal reception beam by selecting some reception beams among all reception beams is simulated more than a predetermined number of times. For example, if the error range simulation 1820 simulates the reception beam prediction process 1000 times, the correct optimal reception beam is detected 612 times, and the error 1 on the reception beam coordinates is detected 323 times, and the x-axis and y-axis are respectively. Diagonal error with 1 error ( ) Is detected 56 times. As the error range is smaller, since the optimal reception beam is predicted using some reception beams, it can be seen that the optimal reception beam can be sufficiently predicted using some reception beams rather than the entire reception beam.
  • an operation method of an electronic device includes selecting some received beams among a plurality of received beams having different directions, measuring received power of the selected received beam, and measuring measured received power It may include the operation of determining the transmission situation through the artificial neural network based on, and the operation of determining the reception beam for the communication connection using the artificial neural network corresponding to the transmission situation.
  • the transmission situation includes at least one of NLOS or LOS, and the operation of determining the reception beam may include an operation of predicting the reception beam using an artificial neural network corresponding to the transmission situation.
  • the predicting operation corresponds to an operation of predicting a reception beam using an artificial neural network corresponding to'NLOS' when the transmission condition is'NLOS', or'LOS' when the transmission condition is'LOS' It may include an operation of predicting a received beam using an artificial neural network.
  • the operation of determining the reception beam may include predicting a reception beam using an artificial neural network corresponding to the transmission situation, measuring reception power of the predicted reception beam, and when the measured reception power is greater than or equal to a reference value, It may include an operation of predicting an error rate of the predicted reception beam, and when the predicted error rate is less than a threshold, determining the predicted reception beam as a reception beam for a communication connection.
  • the method may include an operation of predicting an error rate of a reception beam having the highest reception power among the reception beams in which the reception power is measured when the measured reception power is less than a reference value, and when the predicted error rate is less than a threshold value, the highest reception power
  • the method may further include determining the received beam as a received beam for communication connection.

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들은 서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들을 형성하도록 구성된 안테나 모듈, 및 상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택하고, 상기 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정하고, 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 인공신경망을 통해 송신 상황을 결정하고, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정된 방법 및 장치에 관하여 개시한다. 다양한 실시 예들이 가능하다.

Description

인공신경망 기반의 수신 빔 선택 방법 및 장치
다양한 실시예들은 인공신경망 기반의 수신 빔 선택 방법 및 장치에 관하여 개시한다.
5G 통신 시스템은 서로 다른 요구사항을 가진 다양한 서비스를 하나의 시스템에서 동작할 수 있도록 하는 유연한 시스템 구조와 기능들을 제공할 수 있다. 5G 통신 시스템에서는 넓은 대역폭을 확보하기 위해 mmWave 주파수(예: 28 ~ 86GHz) 대역을 사용할 수 있다. 이러한 주파수의 특성으로 인하여 5G 통신 시스템에서는 음영 지역에서 경로 감쇄(path loss)가 두드러지게 나타날 수 있다. 왜냐하면, 신호의 세기는 파장(wavelength)의 제곱에 비례하며, 파장이 짧을수록 회절성이 약해지고 장애물 투과가 어려울 수 있기 때문이다. 통신에서 신호는 기지국의 커버리지 내에 위치하는 모든 전자 장치에 안정적으로 전송되어야 하기 때문에, 전자 장치에서 높은 신호 감쇠를 극복하기 위하여 빔포밍 기술이 사용될 수 있다.
안테나 어레이의 위상 변화로 다양한 빔을 만들 수가 있으며, NR(new radio)에서는 기지국에서의 송수신뿐만 아니라 전자 장치에서의 송수신에도 빔포밍을 사용할 수 있다. 고주파의 효율적인 전송을 위해 좁은 빔 폭으로 도달 거리를 늘리게 되는데, 빔 폭이 좁기 때문에 기지국 측 송신 빔과 전자 장치 측 수신 빔을 모두 조정하여 최적의 송수신 빔 쌍을 찾아야 효율적인 통신이 가능하다.
한편, 지향성 안테나를 이용하여 빔포밍하는 경우, 송수신 신호의 세기가 향상되는 동시에 빔 폭이 좁아질 수 있다. 예를 들어, 지향성 안테나는 특정 위치를 향해 전파를 집중해서 송신해 줄 수 있으며, 특정 위치에서 오는 신호를 집중해서 수신할 수 있다. 빔 폭이 좁기 때문에 어떠한 위치를 향해 신호를 송신하는지, 또는 어떠한 위치에서 오는 신호를 수신하는지에 따라 무선 통신 성능이 크게 달라질 수 있다. 그러므로 무선 통신 성능 향상을 위해 기지국과 전자 장치 간에 최적의 송수신 빔 쌍을 찾아야 할 수 있다.
송수신 빔 쌍을 찾기 위해, NR에서는 SS/PBCH BLOCK(synchronization sequences/physical broadcast channel block)(SSB)을 기지국에서 주기적으로 전송하도록 규정되어 있다. 전자 장치에서는 각 SSB(synchronization signal block)를 수신하고, 수신된 SSB를 이용하여 수신 빔을 결정할 수 있다. 일반적으로 기지국에서는 생성 가능한 송신 빔의 수만큼의 SSB를 하나의 set으로 하여 주기적으로 전송할 수 있다. 전자 장치는 각 SSB set에 대하여 생성 가능한 수신 빔을 하나씩 이용하여 수신 세기(또는 수신 전력)를 측정하고, 그에 따라 해당 SSB에 대응하는 송신 빔에 대한 최적의 수신 빔을 찾아낼 수 있다.
전자 장치의 자세가 변경되거나, 전자 장치와 기지국 사이의 각도가 변경되는 경우, 기존에 설정된 최적의 송수신 빔 쌍은 더 이상 최적이 아닐 수 있다. 전자 장치는 최적의 수신 빔을 찾는 프로세스를 수행해야 한다. 예를 들어, 송신 빔의 수를 'NT'라 하고, 수신 빔의 수를 'NR'라 하면, 전자 장치는 각 송신빔에 대응하는 'SSB NT'개로 구성된 SSB set을 NR회 수신하여 최적의 송수신빔 쌍을 찾아낼 수 있다. SSB set의 전송 주기는 5~160 ms 이며, 일반적으로 20 ms로 설정될 수 있다. SSB set의 전송 주기를 'TSSB'라 하면, 수신 빔 탐색 시간은 NR × TSSB만큼 소요될 수 있다. 따라서, 전자 장치에서 모든 수신 빔을 이용하여 신호 세기를 검색하는 것이 최적이지만, 시간이 오래 걸리고, 소모전류가 많이 발생할 수 있다.
다양한 실시예들에서는, 전체 수신 빔 대비 적은 수의 수신 빔의 수신 전력을 측정하고, 측정된 수신 전력을 이용하여 송신 상황 정보를 판단하고, 판단 결과를 인공신경망에 적용하여 최적의 수신 빔을 선택하는 방법 및 장치에 관하여 개시할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들을 형성하도록 구성된 안테나 모듈, 및 상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택하고, 상기 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정하고, 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 인공신경망을 통해 송신 상황을 결정하고, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은 서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택하는 동작, 상기 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정하는 동작, 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 인공신경망을 통해 송신 상황을 결정하는 동작, 및 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전체 수신 빔 대비 적은 수의 수신 빔의 수신 전력을 측정하고, 측정된 수신 전력을 이용하여 송신 상황 정보를 판단하고, 판단 결과를 인공신경망에 적용하여 최적의 수신 빔을 선택할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 인공신경망을 이용하여 전체 수신 빔 중에서 일부 수신 빔의 수신 전력으로 최적의 수신 빔을 선택함으로써, 수신 빔 탐색에 소요되는 시간 및 전류를 줄일 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치(101)의 블록도(200)이다.
도 3는 도 2의 제3 안테나 모듈(246)의 구조의 일실시예를 도시한 것이다.
도 4는 무선 연결을 위하여 방향성 빔을 사용하는, 도 2의 제 2 네트워크(294)(예를 들어, 5G 네트워크)에서, 기지국(420)과 전자 장치(101) 간의 무선 통신 연결을 위한 동작의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 5G 네트워크 통신을 위한 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예들에 따른 송수신 빔 쌍을 찾기 위한 동작의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 기능 처리 모듈의 예를 도시한 도면이다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9a 내지 도 9c는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 송신 상황에 따라 측정된 수신 전력의 일례를 도시한 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 수신 빔을 선택하는 일례를 도시한 도면이다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 인공신경망 기반의 수신 빔 선택 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12는 다양한 실시예들에 따른 서로 다른 인공신경망을 이용하는 일례를 도시한 도면이다.
도 13은 다양한 실시예들에 따른 인공신경망 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 인공신경망 기반의 수신 빔 예측 방법을 도시한 흐름도이다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 인공신경망 기반의 수신 빔 결정 방법을 도시한 상세 흐름도이다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른 인공신경망 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 17 및 도 18은 다양한 실시예들에 따른 인공신경망을 이용하여 최적의 수신 빔을 선택하는 시뮬레이션 일례를 도시한 도면이다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나," "A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나," 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 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. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다.
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. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 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 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 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 임베디드된 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 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)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(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 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 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 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)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 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)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 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. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)를 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi 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)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 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))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. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 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 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 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. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 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 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다.. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 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 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 레거시 네트워크 통신 및 5G 네트워크 통신을 지원하기 위한 전자 장치(101)의 블록도(200)이다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(101)는 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 radio frequency integrated circuit(RFIC)(222), 제2 RFIC(224), 제3 RFIC(226), 제4 RFIC(228), 제1 radio frequency front end(RFFE)(232), 제2 RFFE(234), 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244), 및 안테나(248)을 포함할 수 있다. 전자 장치(101)는 프로세서(120) 및 메모리(130)를 더 포함할 수 있다.
네트워크(199)는 제1 네트워크(292)와 제2 네트워크(294)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 도 1에 기재된 부품들 중 적어도 하나의 부품을 더 포함할 수 있고, 네트워크(199)는 적어도 하나의 다른 네트워크를 더 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제1 RFIC(222), 제2 RFIC(224), 제4 RFIC(228), 제1 RFFE(232), 및 제2 RFFE(234)는 무선 통신 모듈(192)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제4 RFIC(228)는 생략되거나, 제3 RFIC(226)의 일부로서 포함될 수 있다.
제1 커뮤니케이션 프로세서(212)는 제1 네트워크(292)와의 무선 통신에 사용될 대역의 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 레거시 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 네트워크는 2세대(2G), 3G, 4G, 또는 long term evolution(LTE) 네트워크를 포함하는 레거시 네트워크일 수 있다. 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 지정된 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제2 네트워크(294)는 3GPP(third generation partnership project)에서 정의하는 5G 네트워크일 수 있다. 추가적으로, 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제2 네트워크(294)와의 무선 통신에 사용될 대역 중 다른 지정된 대역(예: 약 6GHz 이하)에 대응하는 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 5G 네트워크 통신을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)와 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 단일(single) 칩 또는 단일 패키지 내에 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 프로세서(120), 보조 프로세서(123), 또는 통신 모듈(190)과 단일 칩 또는 단일 패키지 내에 형성될 수 있다.
제1 RFIC(222)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 생성된 기저대역(baseband) 신호를 제1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)에 사용되는 약 700MHz 내지 약 3GHz의 라디오 주파수(RF) 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에는, RF 신호가 안테나(예: 제1 안테나 모듈(242))를 통해 제1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제1 RFFE(232))를 통해 전처리(preprocess)될 수 있다. 제1 RFIC(222)는 전처리된 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제2 RFIC(224)는, 송신 시에, 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에 사용되는 Sub6 대역(예: 약 6GHz 이하)의 RF 신호(이하, 5G Sub6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Sub6 RF 신호가 안테나(예: 제2 안테나 모듈(244))를 통해 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고, RFFE(예: 제2 RFFE(234))를 통해 전처리될 수 있다. 제2 RFIC(224)는 전처리된 5G Sub6 RF 신호를 제1 커뮤니케이션 프로세서(212) 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214) 중 대응하는 커뮤니케이션 프로세서에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
제3 RFIC(226)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)에서 사용될 5G Above6 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 RF 신호(이하, 5G Above6 RF 신호)로 변환할 수 있다. 수신 시에는, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 획득되고 제3 RFFE(236)를 통해 전처리될 수 있다. 제3 RFIC(226)는 전처리된 5G Above6 RF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 처리될 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 제3 RFFE(236)는 제3 RFIC(226)의 일부로서 형성될 수 있다.
전자 장치(101)는, 일실시예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 별개로 또는 적어도 그 일부로서, 제4 RFIC(228)를 포함할 수 있다. 이런 경우, 제4 RFIC(228)는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)에 의해 생성된 기저대역 신호를 중간(intermediate) 주파수 대역(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)의 RF 신호(이하, IF 신호)로 변환한 뒤, 상기 IF 신호를 제3 RFIC(226)로 전달할 수 있다. 제3 RFIC(226)는 IF 신호를 5G Above6 RF 신호로 변환할 수 있다. 수신 시에, 5G Above6 RF 신호가 안테나(예: 안테나(248))를 통해 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)로부터 수신되고 제3 RFIC(226)에 의해 IF 신호로 변환될 수 있다. 제4 RFIC(228)는 IF 신호를 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)가 처리할 수 있도록 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
일시예에 따르면, 제1 RFIC(222)와 제2 RFIC(224)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 제1 RFFE(232)와 제2 RFFE(234)는 단일 칩 또는 단일 패키지의 적어도 일부로 구현될 수 있다. 일시예에 따르면, 제1 안테나 모듈(242) 또는 제2 안테나 모듈(244)중 적어도 하나의 안테나 모듈은 생략되거나 다른 안테나 모듈과 결합되어 대응하는 복수의 대역들의 RF 신호들을 처리할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제3 RFIC(226)와 안테나(248)는 동일한 서브스트레이트에 배치되어 제3 안테나 모듈(246)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(192) 또는 프로세서(120)가 제1 서브스트레이트(예: main PCB)에 배치될 수 있다. 이런 경우, 제1 서브스트레이트와 별도의 제2 서브스트레이트(예: sub PCB)의 일부 영역(예: 하면)에 제3 RFIC(226)가, 다른 일부 영역(예: 상면)에 안테나(248)가 배치되어, 제3 안테나 모듈(246)이 형성될 수 있다. 제3 RFIC(226)와 안테나(248)를 동일한 서브스트레이트에 배치함으로써 그 사이의 전송 선로의 길이를 줄이는 것이 가능하다. 이는, 예를 들면, 5G 네트워크 통신에 사용되는 고주파 대역(예: 약 6GHz ~ 약 60GHz)의 신호가 전송 선로에 의해 손실(예: 감쇄)되는 것을 줄일 수 있다. 이로 인해, 전자 장치(101)는 제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)와의 통신의 품질 또는 속도를 향상시킬 수 있다.
일시예에 따르면, 안테나(248)는 빔포밍에 사용될 수 있는 복수개의 안테나 엘레멘트들을 포함하는 안테나 어레이로 형성될 수 있다. 이런 경우, 제3 RFIC(226)는, 예를 들면, 제3 RFFE(236)의 일부로서, 복수개의 안테나 엘레멘트들에 대응하는 복수개의 위상 변환기(phase shifter)(238)들을 포함할 수 있다. 송신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 전자 장치(101)의 외부(예: 5G 네트워크의 베이스 스테이션)로 송신될 5G Above6 RF 신호의 위상을 변환할 수 있다. 수신 시에, 복수개의 위상 변환기(238)들 각각은 대응하는 안테나 엘레멘트를 통해 상기 외부로부터 수신된 5G Above6 RF 신호의 위상을 동일한 또는 실질적으로 동일한 위상으로 변환할 수 있다. 이것은 전자 장치(101)와 상기 외부 간의 빔포밍을 통한 송신 또는 수신을 가능하게 한다.
제2 네트워크(294)(예: 5G 네트워크)는 제1 네트워크(292)(예: 레거시 네트워크)와 독립적으로 운영되거나(예: Stand-Alone (SA)), 연결되어 운영될 수 있다(예: Non-Stand Alone (NSA)). 예를 들면, 5G 네트워크에는 액세스 네트워크(예: 5G radio access network(RAN) 또는 next generation RAN(NG RAN))만 있고, 코어 네트워크(예: next generation core(NGC))는 없을 수 있다. 이런 경우, 전자 장치(101)는 5G 네트워크의 액세스 네트워크에 액세스한 후, 레거시 네트워크의 코어 네트워크(예: evolved packed core(EPC))의 제어 하에 외부 네트워크(예: 인터넷)에 액세스할 수 있다. 레거시 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: LTE 프로토콜 정보) 또는 5G 네트워크와 통신을 위한 프로토콜 정보(예: New Radio(NR) 프로토콜 정보)는 메모리(230)에 저장되어, 다른 부품(예: 프로세서(120), 제1 커뮤니케이션 프로세서(212), 또는 제2 커뮤니케이션 프로세서(214))에 의해 액세스될 수 있다.
도 3는 도 2의 제3 안테나 모듈(246)의 구조의 일실시예를 도시한 것이다. 참고로, 도 3a는 제3 안테나 모듈(246)을 일측에서 바라본 사시도이고, 도 3b는 제3 안테나 모듈(246)을 다른 측에서 바라본 사시도이며, 도 3c는 제3 안테나 모듈(246)의 A-A’에 대한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일실시예에서, 제3 안테나 모듈(246)은 인쇄회로기판(310), 안테나 어레이(330), RFIC(radio frequency integrate circuit)(352), PMIC(power manage integrate circuit)(354), 모듈 인터페이스(370)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제3 안테나 모듈(246)은 차폐 부재(390)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 상기 언급된 부품들 중 적어도 하나가 생략되거나, 상기 부품들 중 적어도 두 개가 일체로 형성될 수도 있다.
인쇄회로기판(310)은 복수의 도전성 레이어들, 및 상기 도전성 레이어들과 교번하여 적층된 복수의 비도전성 레이어들을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(310)은 상기 도전성 레이어에 형성된 배선들 및 도전성 비아들을 이용하여 인쇄회로기판(310) 및/또는 외부에 배치된 다양한 전자 부품들 간 전기적 연결을 제공할 수 있다.
안테나 어레이(330)(예를 들어, 도 2의 248)는, 방향성 빔을 형성하도록 배치된 복수의 안테나 엘리먼트들(332, 334, 336, 또는 338)을 포함할 수 있다. 상기 안테나 엘리먼트들은, 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(310)의 제1 면에 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 안테나 어레이(330)는 인쇄회로기판(310)의 내부에 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 안테나 어레이(330)는, 동일 또는 상이한 형상 또는 종류의 복수의 안테나 어레이들(예: 다이폴 안테나 어레이, 및/또는 패치 안테나 어레이)을 포함할 수 있다.
RFIC(352)(예를 들어, 도 2의 226)는, 상기 안테나 어레이와 이격된, 인쇄회로기판(310)의 다른 영역(예: 상기 제 1 면의 반대쪽인 제 2 면)에 배치될 수 있다. RFIC(352)는, 안테나 어레이(330)를 통해 송/수신되는, 선택된 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있도록 구성된다. 일실시예에 따르면, RFIC(352)는, 송신 시에, 통신 프로세서(미도시)로부터 획득된 기저대역 신호를 지정된 대역의 RF 신호로 변환할 수 있다. RFIC(352)는, 수신 시에, 안테나 어레이(352)를 통해 수신된 RF 신호를, 기저대역 신호로 변환하여 통신 프로세서에 전달할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, RFIC(352)는, 송신 시에, IFIC(intermediate frequency integrate circuit)(예를 들어, 도 2의 228)로부터 획득된 IF 신호(예: 약 9GHz ~ 약 11GHz)를 선택된 대역의 RF 신호로 업 컨버트 할 수 있다. RFIC(352)는, 수신 시에, 안테나 어레이(352)를 통해 획득된 RF 신호를 다운 컨버트하여 IF 신호로 변환하여 상기 IFIC에 전달할 수 있다.
PMIC(354)는, 상기 안테나 어레이와 이격된, 인쇄회로기판(310)의 다른 일부 영역(예: 상기 제2 면)에 배치될 수 있다. PMIC는 메인 PCB(미도시)로부터 전압을 공급받아서, 안테나 모듈 상의 다양한 부품(예를 들어, RFIC(352))에 필요한 전원을 제공할 수 있다.
차폐 부재(390)는 RFIC(352) 또는 PMIC(354) 중 적어도 하나를 전자기적으로 차폐하도록 상기 인쇄회로기판(310)의 일부(예를 들어, 상기 제 2 면)에 배치될 수 있다. 일실시예에 따르면, 차폐 부재(390)는 쉴드캔을 포함할 수 있다.
도시되지 않았으나, 다양한 실시예들에서, 제3 안테나 모듈(246)은, 모듈 인터페이스를 통해 다른 인쇄회로기판(예: 주 회로기판)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 모듈 인터페이스는, 연결 부재, 예를 들어, 동축 케이블 커넥터, board to board 커넥터, 인터포저, 또는 FPCB(flexible printed circuit board)를 포함할 수 있다. 상기 연결 부재를 통하여, 상기 안테나 모듈의 RFIC(352) 및/또는 PMIC(354)가 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4는 무선 연결을 위하여 방향성 빔을 사용하는, 도 2의 제2 네트워크(294)(예를 들어, 5G 네트워크)에서, 기지국(420)과 전자 장치(101) 간의 무선 통신 연결을 위한 동작의 일 실시예를 도시한 것이다.
먼저, 기지국(gNB(gNodeB), TRP(transmission reception point))(420)은, 상기 무선 통신 연결을 위하여, 전자 장치(101)와 빔 디텍션(beam detection) 동작을 수행할 수 있다. 도시된 실시예에서, 빔 디텍션을 위하여, 기지국(420)은, 복수의 송신 빔들, 예를 들어, 방향이 상이한 제1 내지 제5 송신 빔들(431-1 내지 431-5)을 순차적으로 송신함으로써, 적어도 한번의 송신 빔 스위핑(430)을 수행할 수 있다.
제1 내지 제5 송신 빔들(431-1 내지 431-5)은 적어도 하나의 SS/PBCH BLOCK(synchronization sequences(SS)/physical broadcast channel(PBCH) Block)을 포함할 수 있다. 상기 SS/PBCH Block 은, 주기적으로 전자 장치(101)의 채널, 또는 빔 세기를 측정하는데 이용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제1 내지 제5 송신 빔들(431-1 내지 431-5)은 적어도 하나의 CSI-RS(channel state information-reference signal)을 포함할 수 있다. CSI-RS은 기지국(420)이 유동적(flexible)으로 설정할 수 있는 기준/참조 신호로서 주기적(periodic)/반주기적(semi-persistent) 또는 비주기적(aperiodic)으로 전송될 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 CSI-RS를 이용하여 채널, 빔 세기를 측정할 수 있다.
상기 송신 빔들은 선택된 빔 폭을 가지는 방사 패턴을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 송신 빔들은 제1 빔 폭을 가지는 넓은(broad) 방사 패턴, 또는 상기 제1 빔 폭보다 좁은 제2 빔폭을 가지는 좁은(sharp) 방사 패턴을 가질 수 있다. 예를 들면, SS/PBCH Block을 포함하는 송신 빔들은 CSI-RS를 포함하는 송신 빔 보다 넓은 방사 패턴을 가질 수 있다.
전자 장치(101)는 기지국이(420)이 송신 빔 스위핑(430)을 하는 동안, 수신 빔 스위핑(440)을 할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)는 기지국(420)이 첫 번째 송신 빔 스위핑(430)을 수행하는 동안, 제1 수신 빔(445-1)을 제1 방향으로 고정하여 제1 내지 제5 송신 빔들(431-1 내지 431-5) 중 적어도 하나에서 전송되는 SS/PBCH Block의 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(101)는 기지국(420)이 두 번째 송신 빔 스위핑(430)을 수행하는 동안, 제2 수신 빔(445-2)을 제2 방향으로 고정하여 제1 내지 제5 송신 빔들(431-1 내지 431-5)에서 전송되는 SS/PBCH Block의 신호를 수신할 수 있다. 이와 같이, 전자 장치(101)는 수신 빔 스위핑(440)을 통한 신호 수신 동작 결과에 기반하여, 통신 가능한 수신 빔(예: 제2 수신 빔(445-2))과 송신 빔(예: 제3 송신 빔(431-3))을 선택할 수 있다.
위와 같이, 통신 가능한 송수신 빔들이 결정된 후, 기지국(420)과 전자 장치(101)는 셀 설정을 위한 기본적인 정보들을 송신 및/또는 수신하고, 이를 기반으로 추가적인 빔 운용을 위한 정보를 설정할 수 있다. 예를 들면, 상기 빔 운용 정보는, 설정된 빔에 대한 상세 정보, SS/PBCH Block, CSI-RS 또는 추가적인 기준 신호에 대한 설정 정보를 포함할 수 있다.
또한, 전자 장치(101)는 송신 빔에 포함된 SS/PBCH Block, CSI-RS 중 적어도 하나를 이용하여 채널 및 빔의 세기를 지속적으로 모니터링 할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 모니터링 동작을 이용하여 빔 퀄리티가 좋은 빔을 적응적으로 선택할 수 있다. 선택적으로, 전자 장치(101)의 이동 또는 빔의 차단이 발생하여 통신 연결이 해제되면, 위의 빔 스위핑 동작을 재수행하여 통신 가능한 빔을 결정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 5G 네트워크 통신을 위한 전자 장치(101)의 블록도이다. 전자 장치(101)는, 도 2에 도시된 다양한 부품을 포함할 수 있으나, 도 5에서는, 간략한 설명을 위하여, 프로세서(120), 제2 커뮤니케이션 프로세서(214), 제4 RFIC(228), 적어도 하나의 제3 안테나 모듈(246)을 포함하는 것으로 도시되었다.
도시된 실시예에서, 제3 안테나 모듈(246)은 제1 내지 제4 위상 변환기들(513-1내지 513-4)(예: 도2의 위상 변환기(238)) 및/또는 제1 내지 제 4 안테나 엘리먼트들(517-1 내지 517-4)(예: 도 2의 안테나(248))을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(517-1 내지 517-4)의 각 하나는 제1 내지 제4 위상 변환기들(513-1내지 513-4) 중 개별적인 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(517-1 내지 517-4)은 적어도 하나의 안테나 어레이(515)를 형성할 수 있다.
제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 제1 내지 제4 위상 변환기들(513-1내지 513-4)을 제어함에 의하여, 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(517-1 내지 517-4)을 통하여 송신 및/또는 수신된 신호들의 위상을 제어할 수 있고, 이에 따라 선택된 방향으로 송신 빔 및/또는 수신 빔을 생성 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 안테나 모듈(246)은 사용되는 안테나 엘리먼트의 수에 따라 위에 언급된 넓은 방사 패턴의 빔(551)(이하 "넓은 빔") 또는 좁은 방사 패턴의 빔(552)(이하 "좁은 빔")을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제3 안테나 모듈(246)은 제1 내지 제4 안테나 엘리먼트들(517-1 내지 517-4)을 모두 사용할 경우 좁은 빔(552)을 형성할 수 있고, 제1 안테나 엘리먼트(517-1)와 제2 안테나 엘리먼트(517-2) 만을 사용할 경우 넓은 빔(551)을 형성할 수 있다. 넓은 빔(551)은 좁은 빔(552) 보다 넓은 coverage를 가지나, 적은 안테나 이득(antenna gain)을 가지므로 빔 탐색 시 더 효과적일 수 있다. 반면에, 좁은 빔(552)은 넓은 빔(551) 보다 좁은 coverage를 가지나 안테나 이득이 더 높아서 통신 성능을 향상 시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 커뮤니케이션 프로세서(214)는 센서 모듈(176)(예: 9축 센서, grip sensor, 또는 GPS)을 빔 탐색에 활용할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)는 센서 모듈(176)을 이용하여 전자 장치(101)의 위치 및/또는 움직임을 기반으로 빔의 탐색 위치 및/또는 빔 탐색 주기를 조절 할 수 있다. 또 다른 예로, 전자 장치(101)가 사용자에게 파지되는 경우, grip sensor를 이용하여, 사용자의 파지 부분을 파악함으로써, 복수의 제3 안테나 모듈(246)들 중 통신 성능이 보다 좋은 안테나 모듈을 선택할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예들에 따른 송수신 빔 쌍을 찾기 위한 동작의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 6a는 기지국(420)에서 송신 빔을 전송하는 동작의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 6a을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 기지국(420)은 방향(또는 각도)이 상이한 4개의 서로 다른 송신 빔들(610내지 640)을 순차적으로 전송할 수 있다(예: 송신 빔 스위핑). 기지국(420)은 각 송신 빔들에 대응하는SS/PBCH BLOCK(synchronization sequences/physical broadcast channel block), 또는 CSI-RS(channel state information-reference signal)를 포함할 수 있다. SS/PBCH BLOCK은 동기 신호 블록(synchronization signal block; SSB)으로 명명할 수 있다. CSI-RS은 기지국(420)이 유동적(flexible)으로 설정할 수 있는 기준/참조 신호로서 주기적/반주기적 또는 비주기적으로 전송될 수 있다. 기지국(420)은 4개의 송신 빔들(610내지 640)을 이용하여 한 SSB set을 주기적으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 기지국(420)은 제1 송신 빔(610), 제2 송신 빔(620), 제3 송신 빔(630), 및 제4 송신 빔(640)각각에 대응하는 SSB들을 포함하는 하나의 SSB set을 주기적으로 전송할 수 있다.
도 6b는 전자 장치(101)에서 수신 빔을 전송하는 동작의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 6b를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 방향(또는 각도)이 상이한 수신 빔들을 여러 개 생성할 수 있다. 도면에서는 4개의 수신 빔을 생성하는 것을 예로 들어 설명하지만, 4개보다 적거나 많을 수 있다. 전자 장치(101)에서 4개의 수신 빔을 생성하는 경우, 전자 장치(101)는 최적의 송수신 빔 쌍을 찾기 위해 수신 빔의 개수(예: 4회)만큼 제1 송신 빔(610) 내지 제4 송신 빔(640)각각에 대응하는 SSB들을 포함하는 SSB set을 수신할 수 있다. 전자 장치(101)는 제1 전송 주기(650) 동안 제1 수신 빔(691)을 이용하여 SSB set을 수신하고, 제2 전송 주기(660) 동안 제2 수신 빔(693)을 이용하여 SSB set을 수신하고, 제3 전송 주기(670) 동안 제3 수신 빔(695)을 이용하여 SSB set을 수신하며, 제4 전송 주기(680) 동안 제4 수신 빔(697)을 이용하여 SSB set을 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)가 고속으로 이동하거나, 갑작스럽게 장애물이 출현하지 않는 한, 전자 장치(101)에서 선택한 기지국(420)의 송신 빔이 변화하는 상황은 많지 않을 수 있다. 그러므로, 전자 장치(101)에서 수신 빔을 재탐색하는 경우가 많이 발생할 수 있다. 본 발명에서는 송신 빔이 변하지 않는다는 가정 하에, 인공신경망을 이용하여 제1 수신 빔(691) 내지 제4 수신 빔(697) 중 일부의 수신 빔에 대해서만 SSB set을 수신함으로써, 최적의 송수신 빔 쌍(또는, 빔 페어(beam pair))을 찾을 수 있다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 기능 처리 모듈의 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 기능 처리 모듈(700)은 프로세싱 회로(processing circuitry)를 포함하는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))에 하드웨어 모듈(hardware module)로 포함되거나, 또는 소프트웨어 모듈(software module)(예: 도 1의 프로그램(140))로 포함될 수 있다. 기능 처리 모듈(700)은 수신 빔 결정 모듈(710), 전력 측정 모듈(720), 상황 결정 모듈(730), 및 인공신경망 모듈(740)을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 기능 처리 모듈(700)은 예시적으로 도시한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 기능 처리 모듈(700)은 도 7에 도시한 것보다 적은 모듈을 포함할 수도 있고, 도 7에 도시한 것 이외에 다른 모듈을 더 포함할 수 있다. 일례로, 인공신경망 모듈(740)은 전자 장치(도 1의 전자 장치(101))에 포함될 수도 있고, 서버(예: 도 1의 서버(108))에 포함될 수도 있다. 프로세서(120)는 필요 시 서버(108)를 통해 인공신경망 모듈을 이용할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(101)는 인공신경망 모듈(740)을 서버(108)로부터 다운로드하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 서버(108)는 이미 학습된 인공신경망 계수를 저장하고 있다가 해당 계수를 활용 가능한 전자 장치(101)로 인공신경망 모듈(740)을 전송할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 빔 결정 모듈(710)은 서로 다른 방향을 가지는 복수의 수신 빔들(예: 전체 수신 빔들) 중에서 일부 수신 빔을 선택할 수 있다. 수신 빔 결정 모듈(710)은 수신 빔 탐색 시간 및 전력 사용을 줄이기 위해 전체 수신 빔들(예: NR)이 아닌 수신 전력을 측정할 일부 수신 빔(예: NS)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 수신 빔 결정 모듈(710)은 전체 수신 빔들(예: NR)의 개수보다 적은 개수(예: NS ≤ NR)의 수신 빔(예: NS)을 선택할 수 있다. 수신 빔의 수신 전력을 측정해보면, 인접한 수신 빔 사이에는 수신 전력의 상관도(correlation)가 크고, 서로 멀리 떨어진 수신 빔 사이에는 상관도가 작을 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 수신 빔 결정 모듈(710)은 서로 인접하지 않은 적어도 두 개의 수신 빔을 선택할 수 있다.
예를 들어, 도 6b을 참고하여 설명하면, 전체 수신 빔은 제1 수신 빔(691), 제2 수신 빔(693), 제3 수신 빔(695), 및 제4 수신 빔(697)을 포함할 수 있다. 제1 수신 빔(691)은 제2 수신 빔(693)에 인접하고, 제2 수신 빔(693)은 제3 수신 빔(695)과 인접하며, 제3 수신 빔(695)은 제4 수신 빔(697)과 인접할 수 있다. 이 경우, 수신 빔 결정 모듈(710)은 제2 수신 빔(693) 및 제4 수신 빔(697)을 선택하거나, 제1 수신 빔(691) 및 제4 수신 빔(697)을 선택할 수 있다. 수신 빔 결정 모듈(710)은 선택된 수신 빔(예: 제2 수신 빔(693) 및 제4 수신 빔(697))을 전력 측정 모듈(720)로 전달할 수 있다.
수신 빔 결정 모듈(710)은 인공신경망 모듈(740)을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측(또는 선택)할 수 있다. 예를 들어, 수신 빔 결정 모듈(710)은 상기 전체 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택한 후, 인공신경망 모듈(740)로부터 예측된 수신 빔을 전달받을 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔(예: 제3 수신 빔(695))의 송수신 실패 여부(예: 통신 실패, 에러율)를 예측하고, 예측된 송수신 실패 여부에 기반하여 통신에 이용할 수신 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔의 에러율(예: 하향링크 BLER(Block Error Rate))을 예측하고, 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 예측된 수신 빔을 통신에 이용할 수신 빔으로 결정할 수 있다. 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔의 수신 전력(예: RSRP(Reference Signal Received Power)) 또는 예측된 에러율에 기반하여 통신에 이용할 수신 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 이상이고, 예측된 수신 빔의 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 예측된 수신 빔을 통신에 이용할 수신 빔으로 결정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만인 경우, 선택된 수신 빔(또는 수신 전력이 측정된 수신 빔) 중 수신 전력이 가장 높은 수신 빔(예: 최고 수신 전력의 수신 빔)의 예측된 에러율에 기반하여 수신 빔을 결정할 수 있다. 수신 빔 결정 모듈(710)은 최고 수신 전력의 수신 빔의 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 최고 수신 전력의 수신 빔을 통신에 이용할 수신 빔으로 결정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔의 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우, 수신 빔 재선택 프로세스를 수행할 수 있다. 수신 빔 재선택 프로세스는 이전에(예: 1차적으로) 수신 빔 예측을 위해 선택된 수신 빔을 제외하고, 선택되지 않은 수신 빔을 선택하는 것을 의미할 수 있다. 수신 빔 결정 모듈(710)은 선택되지 않은 수신 빔 중 일부 또는 전체 수신 빔들을 전력 측정 모듈(720)로 전달할 수 있다. 또는, 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만이고, 예측된 수신 빔의 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우, 수신 빔 재선택 프로세스를 수행할 수 있다. 수신 빔 결정 모듈(710)은 최고 수신 전력의 수신 빔의 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우, 수신 빔 재선택 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 수신 빔 결정 모듈(710)은 예측된 수신 빔 또는 최고 수신 전력의 수신 빔의 통신 상태가 정해진 조건에 해당되지 않으면, 처음부터 다시 수신 빔을 예측하고 결정하는 프로세스를 수행할 수 있다. 또는, 수신 빔 결정 모듈(710)은 인공신경망 모듈(740)로부터 송신 상황이 '송신 빔 없음'으로 전달받은 경우, 수신 빔 재선택 프로세스를 수행할 수 있다.
전력 측정 모듈(720)은 선택된 수신 빔에 대한 수신 전력(또는, 수신 세기)을 측정할 수 있다. 전자 장치(101)는 무선 통신 연결 시, 신호 세기 또는 신호 품질을 측정하고, 신호 세기 또는 신호 품질이 정해진 기준 이상인 경우에만 통신 연결을 수행할 수 있다. 최적의 수신 빔을 찾기 위해, 기지국(420)은 기지국(420)에서 운용하는 송신 빔 각각에 대응하는 SSB들을 포함하는 SSB set을 주기적으로 전송할 수 있다(예: 송신 빔 스위핑). 전력 측정 모듈(720)은 선택된 수신 빔을 이용하여 수신되는 SSB set을 이용하여 수신 전력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 전력 측정 모듈(720)은 송신 빔 스위핑 시간 동안(예: SSB set을 수신하는 동안), 제1 수신 빔(예: 도 6b의 제1 수신 빔(691))을 제1 방향으로 고정하여 제1 내지 제4 송신 빔들(예: 610 내지 640) 중 적어도 하나에서 전송되는 SS/PBCH Block의 신호를 수신할 수 있다. 전력 측정 모듈(720)은 SS/PBCH Block의 신호를 이용하여 제1 수신 빔(691)의 수신 전력(예: RSRP(Reference Signal Received Power))을 측정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기지국(420)에서 운용하는 송신 빔은 적어도 하나의 CSI(channel state information), 또는 CSI-RS(channel state information-reference signal)를 포함할 수 있다. CSI 또는 CSI-RS은 기지국(420)이 유동적(flexible)으로 설정할 수 있는 기준/참조 신호로서 주기적/반주기적 또는 비주기적으로 전송될 수 있다. 전력 측정 모듈(720)은 상기 CSI-RS를 이용하여 수신 전력을 측정할 수 있다. 전력 측정 모듈(720)은 선택된 수신 빔의 수신 전력을 상황 결정 모듈(730) 또는 인공신경망 모듈(740)에 전달할 수 있다. 전력 측정 모듈(720)은 예측된 수신 빔의 수신 전력을 측정할 수 있다. 전력 측정 모듈(720)은 인공신경망 모듈(740)로부터 예측된 수신 빔을 전달받고, 예측된 수신 빔으로 방향을 고정하고, 수신되는 SS/PBCH Block의 신호를 이용하여 예측된 수신 빔의 수신 전력을 측정할 수 있다. 전력 측정 모듈(720)은 예측된 수신 빔의 수신 전력을 수신 빔 결정 모듈(710)에 전달할 수 있다.
상황 결정 모듈(730)은 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 송신 상황을 결정할 수 있다. 송신 상황은 선택된 수신 빔에 대한 송신 빔의 상황을 의미할 수 있다. 예를 들어, 송신 상황은 송신 빔 없음(예: NULL), NLOS(non line of sight) 또는 LOS(line of sight) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상황 결정 모듈(730)은 선택된 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력(예: -120dBm) 이하인 경우, 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상황 결정 모듈(730)은 4개의 수신 빔 중에서 두 개의 수신 빔에서 측정된 수신 전력이 모두 최소 전력 이하인 경우, 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상황 결정 모듈(730)은 선택된 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력을 초과하는 경우, 송신 상황을 'NLOS' 또는 'LOS'로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상황 결정 모듈(730)은 4개의 수신 빔 중에서 두 개의 수신 빔에서 측정된 수신 전력이 모두 최소 전력을 초과하는 경우, 송신 상황을 'NLOS' 또는 'LOS'로 판단할 수 있다. 구체적으로, 상황 결정 모듈(730)은 선택된 수신 빔 간의 수신 전력 차이가 작은 경우, 송신 상황을 'NLOS'로 판단할 수 있다. 예를 들어, 'NLOS'는 대부분의 수신 빔에서 측정된 수신 전력이 고르게 높은 경우로서, 선택된 수신 빔 간의 수신 전력 차이가 기준치(예: 5dBm, 10dBm) 이하인 경우를 의미할 수 있다. 상황 결정 모듈(730)은 선택된 수신 빔의 수신 전력 간의 차이가 큰 경우, 송신 상황을 'LOS'로 판단할 수 있다. 예를 들어, 'LOS'는 특정 수신 빔에서 최대 수신 전력이 관측되고, 최대 수신 전력의 수신 빔에서 멀어질수록 수신 전력이 낮아지는 경우로서, 선택된 수신 빔 간의 수신 전력 차이가 기준치 초과인 경우를 의미할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상황 결정 모듈(730)은 인공신경망 모듈(740)을 이용하여 송신 상황을 결정할 수 있다. 예를 들어, 상황 결정 모듈(730)은 인공신경망 모듈(740)로부터 송신 상황을 전달받을 수 있다.
인공신경망 모듈(740)은 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 송신 상황을 결정할 수 있다. 인공신경망 모듈(740)은 송신 상황을 결정하기 위한 인공신경망(예: 제1 인공신경망)에 상기 측정된 수신 전력을 입력함으로써, 송신 상황을 결정할 수 있다. 예를 들어, 인공신경망 모듈(740)은 선택된 수신 빔에 대하여 측정된 수신 전력이 최소 전력 이하인 경우, 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단할 수 있다. 인공신경망 모듈(740)은 선택된 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력을 초과하는 경우, 송신 상황을 'NLOS' 또는 'LOS'로 판단할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 인공신경망 모듈(740)은 송신 상황에 기초하여 통신에 이용할 수신 빔을 예측할 수 있다. 예를 들어, 인공신경망 모듈(740)은 송신 상황에 따라 각각 다른 인공신경망 알고리즘에 상기 제1 인공신경망의 출력값을 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 인공신경망 모듈(740)은 송신 상황이 '송신 빔 없음'으로 판단된 경우, 수신 빔 재선택을 위해 수신 빔 결정 모듈(710)로 송신 상황을 전달할 수 있다. 인공신경망 모듈(740)은 송신 상황이 'NLOS'로 판단된 경우, 상기 제1 인공신경망의 출력값을 'NLOS'에 해당하는 인공신경망(예: 제2 인공신경망)에 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 또한, 인공신경망 모듈(740)은 송신 상황이 'LOS'로 판단된 경우, 상기 제1 인공신경망의 출력값을 'LOS'에 해당하는 인공신경망(예: 제3 인공신경망)에 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 인공신경망 모듈(740)은 예측된 수신 빔을 수신 빔 결정 모듈(710)로 전달할 수 있다. 상기 제1 인공신경망 내지 상기 제3 인공신경망은 서로 다른 통계적 특성으로 학습한 것으로서 입력값에 대응하는 출력값이 다를 수 있다. 인공신경망 모듈(740)은 상기 제1 인공신경망 내지 상기 제3 인공신경망으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들을 형성하도록 구성된 안테나 모듈(도 1의 안테나 모듈(197)), 및 상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결된 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택하고, 상기 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정하고, 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 인공신경망을 통해 송신 상황을 결정하고, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 인접하지 않은 적어도 두 개의 수신 빔을 선택하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 송신 상황 결정을 위한 인공신경망에 상기 측정된 수신 전력을 입력하여 상기 송신 상황을 결정하도록 설정될 수 있다.
상기 송신 상황은 송신 빔 없음, NLOS(non line of sight) 또는 LOS(line of sight) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 송신 상황이 'NLOS'인 경우, 'NLOS'에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하고, 상기 송신 상황이 'LOS'인 경우, 'LOS'에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 송신 상황이 '송신 빔 없음'인 경우, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 선택되지 않은 수신 빔에 대한 수신 빔 예측 프로세스를 수행하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 선택된 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력 이하인 경우, 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단하고, 상기 선택된 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력을 초과하는 경우, 송신 상황을 'NLOS' 또는 'LOS'로 판단하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 선택된 수신 빔 간의 수신 전력 차이가 기준치 이하인 경우, 송신 상황을 'NLOS'로 판단하고, 상기 선택된 수신 빔 간의 수신 전력 차이가 기준치를 초과하는 경우, 송신 상황을 'LOS'로 판단하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하고, 상기 예측된 수신 빔으로의 통신 실패 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기반하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고, 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 예측된 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고, 상기 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우, 통신 실패로 판단하고, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 선택되지 않은 수신 빔에 대한 수신 빔 예측 프로세스를 수행하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하고, 상기 예측된 수신 빔의 수신 전력을 측정하고, 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 이상인 경우, 상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고, 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 예측된 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만인 경우, 수신 전력이 측정된 수신 빔들 중에서 최고 수신 전력을 갖는 수신 빔의 에러율을 예측하고, 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 최고 수신 전력을 갖는 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하도록 설정될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 이상인 경우, 상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고, 상기 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 선택되지 않은 수신 빔에 대한 수신 빔 예측 프로세스를 수행하도록 설정될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 동작(801)에서, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 수신 빔을 선택할 수 있다. 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들에서 서로 인접하지 않은 수신 빔을 적어도 두 개 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 6b을 참고하여 설명하면, 프로세서(120)는 전제 수신 빔(예: 제1 수신 빔(691), 제2 수신 빔(693), 제3 수신 빔(695), 및 제4 수신 빔(697)) 중에서 일부 수신 빔(예: 제1 수신 빔(691) 및 제4 수신 빔(697))을 선택할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(120)는 수신 빔 선택에 있어서 빅 데이터 또는 인공신경망을 이용할 수 있다. 프로세서(120)는 서버(예: 도 1의 서버(108))로부터 상기 빅 데이터 또는 상기 인공신경망을 다운로드하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 서버(108)는 이미 학습된 인공신경망 계수를 저장하고 있다가 해당 계수를 활용 가능한 전자 장치(101)로 인공신경망을 전송할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 동작(803)에서, 프로세서(120)(예: 전력 측정 모듈(720))는 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 선택된 수신 빔이 제1 수신 빔(예: 도 6b의 제2 수신 빔(691))인 경우, 프로세서(120)는 제1 수신 빔(691)의 제2 방향으로 고정하고, 기지국(예: 도 4의 기지국(420))으로부터 수신되는 SS/PBCH Block의 신호를 이용하여 제1 수신 빔(691)의 수신 전력을 측정할 수 있다. 또는, 프로세서(120)는 기지국(420)으로부터 수신되는 CSI 또는 CSI-RS를 이용하여 제1 수신 빔(691)의 수신 전력을 측정할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 SS/PBCH Block의 신호를 이용하여 제4 수신 빔(697)의 수신 전력을 측정할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 동작(805)에서, 프로세서(120)(예: 상황 결정 모듈(730) 또는 인공신경망 모듈(740)))는 측정된 수신 전력에 기반하여 송신 상황을 결정할 수 있다. 프로세서(120)는 송신 상황을 결정하는 인공신경망(예: 제1 인공신경망)에 측정된 수신 전력을 입력할 수 있다. 제1 인공신경망은 입력된 수신 전력을 이용하여 송신 상황을 결정할 수 있다. 송신 상황은 송신 빔 없음, NLOS 또는 LOS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 인공신경망은 수신 전력이 최소 전력(예: -120dBm) 이하인 경우, 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단하고, 수신 전력이 최소 전력을 초과하는 경우, 송신 상황을 'NLOS' 또는 'LOS'로 판단할 수 있다. 구체적으로, 제1 인공신경망은 수신 전력 간의 차이가 기준치(예: 5dBm, 10dBm) 이하인 경우, 송신 상황을 'NLOS'로 판단하고, 수신 전력 간의 차이가 기준치(예: 5dBm, 10dBm)를 초과하는 경우, 송신 상황을 'LOS'로 판단할 수 있다.
동작(807)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710) 또는 인공신경망 모듈(740)))는 송신 상황에 기반하여 수신 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 송신 상황에 대응하는 인공신경망에 상기 제1 인공신경망의 출력값을 입력할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 송신 상황이 '송신 빔 없음'인 경우, 수신 빔 재선택을 위해 동작(801)으로 리턴할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(801)으로 리턴하면, 선택되지 않은 수신 빔을 선택할 수 있다.
프로세서(120)는 송신 상황이 'NLOS'인 경우, 'NLOS'에 해당하는 인공신경망(예: 제2 인공신경망)에 상기 제1 인공신경망의 출력값을 입력할 수 있다. 상기 제2 인공신경망은 상기 제1 인공신경망의 출력값을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 선택된 수신 빔(예: 제1 수신 빔(691) 및 제4 수신 빔(697))을 이용하여 최적의 수신 빔으로 제2 수신 빔(693)을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 제2 인공신경망에 의해 예측된 수신 빔을 통신에 이용할 수 있다. 프로세서(120)는 송신 상황이 'LOS'인 경우, 'LOS'에 해당하는 인공신경망(예: 제3 인공신경망)에 상기 제1 인공신경망의 출력값을 입력할 수 있다. 상기 제3 인공신경망은 상기 제1 인공신경망의 출력값을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 제3 인공신경망에 의해 예측된 수신 빔을 통신에 이용할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(120)는 상기 예측된 수신 빔의 송수신 실패 여부 예측(예: 통신 실패)에 기반하여 상기 제2 인공신경망 또는 상기 제3 인공신경망에 의해 예측된 수신 빔을 통신에 이용할 지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고, 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 예측된 수신 빔을 통신에 이용할 수신 빔으로 결정할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 수신 전력 또는 에러율에 기반하여 통신에 이용할 수신 빔을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 이상이고, 예측된 수신 빔의 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 예측된 수신 빔을 통신에 이용할 수신 빔으로 결정할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 송신 상황에 따라 측정된 수신 전력의 일례를 도시한 도면이다. 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 방향(또는 각도)이 서로 상이한 여러 개의 수신 빔을 탐색할 수 있다. 예를 들어, 도 9a 내지 도 9c에서는 [-60°, +60°] 구간에서 각 수신 빔이 형성하는 각도를 표시하는 일례를 설명한다.
도 9a는 송신 빔이 없는 경우에 측정되는 수신 전력의 일례를 도시한 것이다.
도 9a를 참조하면, 제1 수신 빔(910)의 수신 전력은 -141dBm, 제2 수신 빔(920)의 수신 전력은 -153dBm, 제3 수신 빔(930)의 수신 전력은 -138dBm, 제4 수신 빔(940)의 수신 전력은 -140dBm, 제5 수신 빔(950)의 수신 전력은 -144dBm, 제6 수신 빔(960)의 수신 전력은 -143dBm으로 측정될 수 있다. 무선 통신을 수행하기 위해서는 수신 전력이 최소 전력(예: -120dBm) 이상으로 측정되어야 하지만, 모든 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력보다 낮게 측정될 수 있다. 이 경우, 전자 장치(101)의 프로세서(120) 또는 제1 인공신경망은 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단할 수 있다.
도 9b는 NLOS인 경우 측정되는 수신 전력의 일례를 도시한 것이다.
도 9b를 참조하면, 제1 수신 빔(910)의 수신 전력은 -93dBm, 제2 수신 빔(920)의 수신 전력은 -94dBm, 제3 수신 빔(930)의 수신 전력은 -96dBm, 제4 수신 빔(940)의 수신 전력은 -95dBm, 제5 수신 빔(950)의 수신 전력은 -94dBm, 제6 수신 빔(960)의 수신 전력은 -93dBm으로 측정될 수 있다. NLOS에서는 거의 대부분의 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력보다 높게 측정될 수 있다. 이 경우, 전자 장치(101)의 프로세서(120) 또는 제1 인공신경망은 송신 상황을 'NLOS'로 판단할 수 있다.
도 9c는 LOS인 경우 측정되는 수신 전력의 일례를 도시한 것이다.
도 9c를 참조하면, 제1 수신 빔(910)의 수신 전력은 -87dBm, 제2 수신 빔(920)의 수신 전력은 -80dBm, 제3 수신 빔(930)의 수신 전력은 -75dBm, 제4 수신 빔(940)의 수신 전력은 -70dBm, 제5 수신 빔(950)의 수신 전력은 -76dBm, 제6 수신 빔(960)의 수신 전력은 -77dBm으로 측정될 수 있다. LOS에서는 거의 대부분의 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력보다 높게 측정되고, 특정 수신 빔에서 최대값이 관측되고, 최대값을 갖는 수신 빔에서 멀어질수록 낮은 수신 전력이 측정될 수 있다. 이 경우, 전자 장치(101)의 프로세서(120) 또는 제1 인공신경망은 송신 상황을 'LOS'로 판단할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c의 수신 전력을 참조하면, 서로 인접한 수신 빔 사이에는 수신 전력의 상관도가 크고, 서로 멀리 떨어진 수신 빔 사이에는 상관도가 작은 것을 알 수 있다. 수신 빔은 단위 크기를 갖는 방향 벡터로 나타낼 수 있는데, 두 개의 수신 빔 간의 인접한 정도는 방향 벡터 사이 각도의 절대값의 대소에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 프로세서(120)는 전체 수신 빔들(예: NR)의 개수보다 적은 개수(예: NS ≤ NR)의 수신 빔(예: NS)만을 샘플링하여 전체 수신 빔에 대한 정보를 얻기 위해서 최대한 서로 상관도가 낮은 수신 빔을 선택할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 수신 빔을 선택하는 일례를 도시한 도면이다.
도 10a는 하나의 안테나 모듈이 장착된 전자 장치에서 수신 빔을 선택하는 일례를 도시한 도면이다.
도 10a을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 6개의 수신 빔을 생성 가능한 안테나 모듈(예: 도 1의 안테나 모듈(197), 도 2의 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244))이 전자 장치(101)의 우 측면에 장착되어, 총 6개의 수신 빔을 생성할 수 있다. 제1 수신 빔(0)은 제2 수신 빔(1)에 인접하고, 제2 수신 빔(1)은 제3 수신 빔(2)에 인접하고, 제3 수신 빔(2)은 제4 수신 빔(3)에 인접하고, 제4 수신 빔(3)은 제5 수신 빔(4)에 인접하고, 제5 수신 빔(4)은 제6 수신 빔(5)에 인접할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 전체 수신 빔들(예: NR)의 개수(예: NR = 6)보다 적은(예: 2 ≤ 6) 수신 빔(예: NS = 2)을 선택하되, 서로 최대한 멀리 떨어진 제1 수신 빔(0) 및 제6 수신 빔(5)을 선택할 수 있다.
도 10b는 여러 개의 안테나 모듈이 장착된 전자 장치에서 수신 빔을 선택하는 일례를 도시한 도면이다.
도 10b를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 6개의 수신 빔을 생성 가능한 안테나 모듈(예: 도 1의 안테나 모듈(197), 도 2의 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244))이 전자 장치(101)의 상, 좌, 우에 장착되어, 총 18개의 수신 빔을 생성할 수 있다. 프로세서(120)는 전체 수신 빔들(예: NR)의 개수(예: NR = 18)보다 적은(예: 6 ≤ 18) 수신 빔(예: NS = 6)을 선택하되, 서로 최대한 멀리 떨어진 수신 빔을 선택할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 전자 장치(101)의 상측에 장착된 안테나 모듈로부터 생성되는 수신 빔들(0-5) 중에서 제2 수신 빔(1) 및 제5 수신 빔(4)을 선택할 수 있다. 프로세서(120)는 전자 장치(101)의 우측에 장착된 안테나 모듈로부터 생성되는 수신 빔들(6-11) 중에서 제8 수신 빔(7) 및 제11 수신 빔(10)을 선택할 수 있다. 프로세서(120)는 전자 장치(101)의 좌측에 장착된 안테나 모듈로부터 생성되는 수신 빔들(12-17) 중에서 제14 수신 빔(13) 및 제17 수신 빔(16)을 선택할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 선택되는 수신 빔(예: NS)의 개수가 많을수록 최적의 수신 빔을 예측하는 정확도가 높아지지만, 최적의 수신 빔을 탐색하는데 소요되는 시간 및 전류도 증가할 수 있다. 따라서, 프로세서(120)는 총 수신 빔의 개수 및 각 수신 빔이 커버하는 영역에 기반하여 선택하는 수신 빔의 개수를 조절할 수 있다. 도면에서는 6개의 수신 빔들 중에서 2개의 수신 빔을 선택하거나, 18개의 수신 빔들 중에서 6개의 수신 빔을 선택하는 일례를 설명하였지만, 선택하는 수신 빔의 수는 그보다 많거나, 적을 수 있다.
도 11은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 인공신경망 기반의 수신 빔 선택 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 동작(1101)에서, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 전체 수신 빔 중에서 일부 수신 빔을 선택할 수 있다. 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 생성 가능한 전체 수신 빔에서 서로 인접하지 않은 수신 빔을 적어도 두 개 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 10a를 참고하여 설명하면, 프로세서(120)는 총 6개의 수신 빔들(0-5)이 생성되는 경우, 제1 수신 빔(0) 및 제6 수신 빔(5)을 선택할 수 있다. 또는, 프로세서(120)는 총 18개의 수신 빔들(0-17)이 생성되는 경우, 제1 수신 빔(0), 제6 수신 빔(5), 제7 수신 빔(6), 제12 수신 빔(11), 제13 수신 빔(12), 및 제18 수신 빔(17)을 선택할 수 있다.
동작(1103)에서, 프로세서(120)(예: 전력 측정 모듈(720))는 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 선택된 수신 빔이 제1 수신 빔(예: 도 10a의 제1 수신 빔(0)인 경우, 프로세서(120)는 제1 수신 빔(0)의 제1 방향으로 고정하고, 기지국(예: 도 4의 기지국(420))으로부터 수신되는 SS/PBCH Block의 신호를 이용하여 제1 수신 빔(0)의 수신 전력을 측정할 수 있다. 프로세서(120)는 기지국(420)으로부터 수신되는 CSI-RS를 이용하여 수신 전력을 측정할 수 있다.
동작(1105)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740)))는 제1 인공신경망을 이용하여 송신 상황을 결정할 수 있다. 제1 인공신경망은 송신 상황을 결정하는 인공신경망일 수 있다. 프로세서(120)는 상기 제1 인공신경망에 상기 측정된 수신 전력을 입력할 수 있다. 제1 인공신경망은 입력된 수신 전력을 이용하여 송신 상황을 송신 빔 없음, NLOS 또는 LOS 중 적어도 하나로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 인공신경망은 수신 전력이 최소 전력(예: -120dBm) 이하인 경우, 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단하고, 수신 전력이 최소 전력을 초과하는 경우, 송신 상황을 'NLOS' 또는 'LOS'로 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 인공신경망은 수신 전력 간의 차이가 기준치(예: 5dBm, 10dBm) 이하인 경우, 송신 상황을 'NLOS'로 판단하고, 수신 전력 간의 차이가 기준치(예: 5dBm, 10dBm)를 초과하는 경우, 송신 상황을 'LOS'로 판단할 수 있다.
동작(1107)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740)))는 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 송신 상황에 따라 각각 다른 인공신경망 알고리즘에 상기 제1 인공신경망의 출력값을 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 도 10a를 참조하여 설명하면, 프로세서(120)는 선택된 수신 빔(예: 제1 수신 빔(0) 및 제6 수신 빔(5))을 이용하여 최적의 수신 빔으로 제3 수신 빔(2)을 예측할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(120)는 송신 상황이 'NLOS'로 판단된 경우, 상기 제1 인공신경망의 출력값을 'NLOS'에 해당하는 인공신경망(예: 제2 인공신경망)에 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 송신 상황이 'LOS'로 판단된 경우, 상기 제1 인공신경망의 출력값을 'LOS'에 해당하는 인공신경망(예: 제3 인공신경망)에 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 그러나, 프로세서(120)는 송신 상황이 '송신 빔 없음'으로 판단된 경우, 수신 빔 재선택 프로세스를 수행할 수 있다. 상기 수신 빔 재선택 프로세스는 이전에(예: 1차적으로) 수신 빔 예측을 위해 선택된 수신 빔을 제외하고, 선택되지 않은 수신 빔을 선택하여 수신 빔을 예측하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 송신 상황이 '송신 빔 없음'으로 판단된 경우, 선택되지 않은 수신 빔에 대하여 동작(1101) 내지 동작(1107)을 수행할 수 있다.
동작(1109)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 예측된 수신 빔으로의 송수신이 실패(예: 통신 실패)할 지 여부를 판단(또는 예측)할 수 있다. 전자 장치(101)는 무선 통신 연결 시, 신호 세기 또는 신호 품질이 정해진 기준 이상인 경우에만 통신 연결을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(120)는 인공신경망에 의해 예측된 수신 빔으로 통신 연결이 가능한지 여부를 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 예측된 수신 빔으로의 송수신이 실패할 것으로 판단되는 경우, 동작(1113)을 수행하고, 예측된 수신 빔으로의 송수신이 실패할 것으로 판단되지 않는 경우 동작(1111)을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 송수신 실패를 판단(또는 예측)하는 방법은 예측된 수신 빔의 에러율(예: 하향링크 BLER)을 예측하거나, 예측된 수신 빔의 수신 전력(예: RSRP)을 판단하는 것일 수 있다. 도 11에서는 예측된 수신 빔의 에러율에 따라 송수신 실패 여부를 판단하는 일례를 설명하기로 한다. 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 에러율이 임계치 이상인 경우(예: 송수신 실패 YES), 동작(1113)을 수행하고, 예측된 수신 빔의 에러율이 임계치 미만인 경우(예: 송수신 실패 NO), 동작(1111)을 수행할 수 있다.
송수신이 실패할 것으로 판단되지 않는 경우(예: 송수신 실패 NO), 동작(1111)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 예측된 수신 빔으로 통신을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 방향(또는 각도)으로 안테나 모듈(예: 도 1의 안테나 모듈(197), 도 2의 제1 안테나 모듈(242), 제2 안테나 모듈(244))을 고정하고, 기지국(예: 도 4의 기지국(420))과 통신할 수 있다.
송수신이 실패할 것으로 판단되는 경우(예: 송수신 실패 YES), 동작(1113)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 선택되지 않은 다른 수신 빔을 선택할 수 있다. 도 10a를 참고하여 설명하면, 프로세서(120)는 동작(1101) 수행 시, 6개의 수신 빔들 중에서, 제1 수신 빔(0) 및 제6 수신 빔(5)을 선택한 경우, 동작(1113) 수행 시, 제2 수신 빔(1) 및 제5 수신 빔(4)을 선택할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1113)을 수행한 후, 동작(1103)으로 리턴할 수 있다. 프로세서(120)는 선택되지 않은 수신 빔에 대한 수신 빔 예측 프로세스를 수행할 수 있다. 상기 수신 빔 예측 프로세스는 동작(1103) 내지 동작(1107)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 수신 빔 예측 프로세스는 수신 빔의 수신 전력을 측정하여 최적의 수신 빔을 예측하는 것일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(120)는 송수신이 실패할 것으로 판단되는 경우 종료할 수 있다. 프로세서(120)는 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하였지만, 예측된 수신 빔으로의 송수신이 실패할 것으로 판단(또는 예측)되는 경우, 인공신경망 변경을 위해 동작(1113)을 수행하지 않고, 종료할 수 있다. 프로세서(120)는 인공신경망을 변경하여 동작(1101) 내지 동작(1107)을 다시 수행할 수 있다. 이는, 구현 상의 문제일 뿐, 도 11에 의해 본 발명이 제한되지 않는다.
다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(120)는 송수신이 실패할 것으로 판단되는 경우 선택된 수신 빔 중에서 예측된 에러율이 낮은 또는 수신 전력이 가장 좋은 수신 빔으로 송수신이 실패할지 여부를 예측(또는 판단)할 수 있다. 프로세서(120)는 예측된 에러율이 낮은 또는 수신 전력이 가장 좋은 수신 빔으로 송수신이 실패할 것으로 판단되는 경우 선택되지 않은 수신 빔에 대해서 수신 빔 예측 프로세스를 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 선택되지 않은 모든 수신 빔에 대하여 동작(1103) 내지 동작(1107)을 수행할 수 있다.
도 12는 다양한 실시예들에 따른 서로 다른 인공신경망을 이용하는 일례를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 제1 인공신경망(1210), 제2 인공신경망(1220) 및 제3 인공신경망(1230)을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 선택된 수신 빔의 수신 전력(예: 입력 0 내지 입력 Ns - 1)을 제1 인공신경망(1210)에 입력할 수 있다. 프로세서(120)는 제1 인공신경망(1210)을 이용하여 송신 상황을 판단할 수 있다. 프로세서(120)는 송신 상황에 따라 제2 인공신경망(1220) 또는 제3 인공신경망(1230)을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 송신 상황이 'NLOS'인 경우, 제1 인공신경망(1210)의 출력값(예: 입력 0 내지 입력 Ns - 1)을 제2 인공신경망(1220)에 입력할 수 있다. 프로세서(120)는 송신 상황이 'LOS'인 경우, 제1 인공신경망(1210)의 출력값(예: 입력 0 내지 입력 Ns - 1)을 제3 인공신경망(1230)에 입력할 수 있다.
제1 인공신경망(1210), 제2 인공신경망(1220), 또는 제3 인공신경망(1230)은 서로 다른 통계적 특성으로 학습한 것으로서 입력값에 대응하는 출력값이 다를 수 있다. 따라서, 프로세서(120)는 송신 상황에 따라 서로 다른 인공신경망을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측할 수 있다.
도 13은 다양한 실시예들에 따른 인공신경망 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 인공신경망은 생물학의 신경망에서 영감을 얻은 학습 알고리즘일 수 있다. 시냅스의 결합으로 네트워크를 형성한 인공 뉴런이 학습을 통해 시냅스의 결합 세기를 변화시켜 문제해결능력을 가지는 비선형 모델이라고 할 수 있다. 일반적으로 사용하는 기본적인 인공신경망 알고리즘은 다층인공신경망(multi-layer neural network)로서, 입력층(input layer), 히든층(hidden layer) 및 출력층(output layer)로 구성될 수 있다. 각 층들은 노드들로 구성될 수 있다.
본 발명에서는 1개의 입력층(1310)과 2개의 히든층(1320-1330) 및 1개의 출력층(1340)으로 인공신경망이 구성된 것으로 설명하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 입력층(1310)은 2개의 노드, 제1 히든층(1320) 및 제2 히든층(1340)은 4개의 노드, 출력층(1340)은 3개의 노드를 가질 수 있다. 입력층(1310)은 예측값(예: 최적의 수신 빔)을 도출하기 위한 예측 변수(예: 입력 변수)의 값을 입력하는 것일 수 있다. 만약, n개의 입력값들이 있다면 입력층(1310)은 n개의 노드를 가질 수 있다. 제1 히든층(1320) 및 제2 히든층(1340)은 모든 입력 노드부터 입력값을 받아 가중치를 계산하고, 가중치를 평가함수에 적용하여 출력층(1340)에 전달할 수 있다. 각 입력 노드와 히든 노드들은 모두 가중치를 가지는 망으로 연결되어 있으며, 히든 노드와 출력 노드도 마찬가지로 연결되어 있을 수 있다. 제1 히든층(1320) 및 제2 히든층(1340)에 포함된 노드는 학습을 통해 그 수가 많거나 적어질 수 있다.
도 14는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 인공신경망 기반의 수신 빔 예측 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 동작(1401)에서, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 수신 전력을 측정할 수 있다. 프로세서(120)(예: 전력 측정 모듈(720))는 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정할 수 있다. 동작(1401)은 도 8의 동작(803) 및 도 11의 동작(1103)과 동일 또는 유사하므로, 자세한 설명을 생략하기로 한다.
동작(1403)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740))는 제1 인공신경망을 이용하여 송신 상황을 결정할 수 있다. 제1 인공신경망은 송신 상황을 결정하는 인공신경망일 수 있다. 프로세서(120)는 상기 제1 인공신경망에 상기 측정된 수신 전력을 입력할 수 있다. 제1 인공신경망은 입력된 수신 전력을 이용하여 송신 상황을 송신 빔 없음, NLOS 또는 LOS 중 적어도 하나로 결정할 수 있다. 동작(1403)은 도 8의 동작(805) 및 도 11의 동작(1105)과 동일 또는 유사하므로, 자세한 설명을 생략하기로 한다.
프로세서(120)는 송신 상황이 '송신 빔 없음'인 경우, 동작(1405)을 수행하고, 송신 상황이 'NLOS'인 경우, 동작(1407)을 수행하며, 송신 상황이 'LOS'인 경우, 동작(1409)을 수행할 수 있다.
송신 상황이 '송신 빔 없음'인 경우, 동작(1405)인 경우, 프로세서(120)(예: 전력 측정 모듈(720))는 수신 빔을 재선택할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 수신 빔 예측을 위해 선택된 수신 빔을 제외하고, 선택되지 않은 수신 빔을 선택할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1405)을 수행한 후, 동작(1401)으로 리턴할 수 있다. 프로세서(120)는 선택되지 않은 수신 빔에 대하여 수신 전력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 동작(1401)에서 동작(1405)에 의해 선택한 수신 빔의 수신 전력을 측정할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 동작(1415)을 수행한 후, 동작(1405)으로 리턴할 수 있다.
송신 상황이 'NLOS'인 경우, 동작(1407)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740))는 제2 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 송신 상황이 'NLOS'로 판단된 경우, 상기 제1 인공신경망의 출력값을 제2 인공신경망에 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1407)을 수행한 후 동작(1411)을 수행할 수 있다.
송신 상황이 'LOS'인 경우, 동작(1409)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740)))는 제3 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 송신 상황이 'LOS'로 판단된 경우, 상기 제1 인공신경망의 출력값을 제3 인공신경망에 입력함으로써, 수신 빔을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1409)을 수행한 후 동작(1411)을 수행할 수 있다.
동작(1411)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 예측된 수신 빔을 이용하여 송신 빔을 수신할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 예측된 수신 빔으로 통신 연결이 가능한지 여부를 판단하기 위해, 상기 예측된 수신 빔의 방향으로 고정한 후, 송신 빔(예: SSB set)을 수신할 수 있다.
동작(1413)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 에러율을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 송신 빔에 포함된 신호(예: SS/PBCH Block, CSI, CSI-RS)를 이용하여 하향링크 BLER(또는 수신 전력(예: RSRP))를 측정할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 에러율을 예측할 수 있다.
동작(1415)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 상기 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우, 데이터 송수신이 실패할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우(YES) 동작(1417)을 수행하고, 상기 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우(NO) 동작(1405)으로 리턴할 수 있다.
상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우 동작(1417)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 수신 빔 결정을 완료할 수 있다. 프로세서(120)는 인공신경망을 이용하여 최적의 수신 빔 결정을 완료할 수 있다. 프로세서(120)는 송신 빔이 변경되지 않거나, 또는 전자 장치(101)의 자세가 변경되지 않는 동안 결정된 수신 빔으로 통신을 수행할 수 있다. 그러나, 프로세서(120)는 송신 빔이 변경되거나, 또는 전자 장치(101)의 자세가 변경되는 경우, 최적의 수신 빔 예측 프로세스를 수행할 수 있다. 최적의 수신 빔 예측 프로세스는 도 8, 도 11, 도 15에 포함된 동작들을 수행하는 것일 수 있다.
도 15는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치에서 인공신경망 기반의 수신 빔 결정 방법을 도시한 상세 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 동작(1501)에서, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 예측된 수신 빔에 대응하는 수신 전력(또는 신호 세기)을 측정할 수 있다. 프로세서(120)(예: 전력 측정 모듈(720))는 상기 예측된 수신 빔을 통해 수신되는 송신 빔에 포함된 SS/PBCH Block의 신호를 이용하여 예측된 수신 빔의 수신 전력(예: RSRP)을 측정할 수 있다.
동작(1503)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 수신 전력이 기준치 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 전자 장치(101)는 무선 통신 연결 시, 신호 세기 또는 신호 품질을 측정하고, 신호 세기 또는 신호 품질이 정해진 기준 이상인 경우에만 통신 연결을 수행할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 수신 전력이 통신 연결에 적합한 신호 세기를 갖는지 여부를 판단할 수 있다. 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 이상인 경우(YES) 동작(1505)을 수행하고, 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만인 경우(NO) 동작(1507)을 수행할 수 있다.
예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 이상인 경우(YES), 동작(1505)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 예측된 수신 빔에 대응하는 에러율을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 예측된 수신 빔으로 수신되는 송신 빔에 포함된 신호(예: SS/PBCH Block, CSI, CSI-RS)를 이용하여 하향링크 BLER를 상기 에러율로서 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1505) 수행 후, 동작(1509)을 수행할 수 있다.
예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만인 경우(NO), 동작(1507)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 최고 수신 전력의 수신 빔에 대응하는 에러율을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만인 경우, 수신 전력이 측정된 수신 빔 중에서 수신 전력이 가장 높은 수신 빔에 대응하는 에러율을 예측할 수 있다. 도 10a를 참고하여 설명하면, 프로세서(120)는 제1 수신 빔(0) 및 제6 수신 빔(5)을 이용하여 제3 수신 빔(2)을 최적의 수신 빔으로 예측하였으나, 제3 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만인 경우, 제1 수신 빔(0) 및 제6 수신 빔(5) 중에서 수신 전력이 높은 수신 빔의 에러율을 예측할 수 있다. 예를 들어, 제1 수신 빔(0) 및 제6 수신 빔(5) 중에서 수신 전력이 높은 수신 빔이 제1 수신 빔(0)인 경우, 프로세서(120)는 제1 수신 빔(0)에 대응하는 에러율을 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 제1 수신 빔(0)으로 수신되는 송신 빔에 포함된 신호를 이용하여 하향링크 BLER를 상기 에러율로서 예측할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1507) 수행 후, 동작(1509)을 수행할 수 있다.
동작(1509)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1505)에 의해 예측된 수신 빔에 대응하는 에러율이 예측된 경우, 예측된 수신 빔의 예측된 에러율이 임계치 미만인지 판단할 수 있다. 또는, 프로세서(120)는 동작(1507)에 의해 최고 수신 전력의 수신 빔에 대응하는 에러율이 예측된 경우, 최고 수신 전력을 가지는 수신 빔의 예측 에러율이 임계치 미만인지 판단할 수 있다. 프로세서(120)는 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우(YES) 동작(1511)을 수행하고, 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우(NO) 동작(1513)을 수행할 수 있다.
상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우(YES), 동작(1511)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 임계치 미만인 수신 빔으로 통신을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 예측된 수신 빔의 에러율이 임계치 미만인 경우, 예측된 수신 빔으로 통신을 수행할 수 있다. 프로세서(120)는 최고 수신 전력을 가지는 수신 빔의 에러율이 임계치 미만인 경우, 최고 수신 전력을 가지는 수신 빔으로 통신을 수행할 수 있다.
상기 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우(NO), 동작(1513)에서, 프로세서(120)(예: 수신 빔 결정 모듈(710))는 수신 빔 예측 프로세스를 수행할 수 있다. 상기 수신 빔 예측 프로세스는 수신 빔의 수신 전력을 측정하여 최적의 수신 빔을 예측하는 것일 수 있다. 프로세서(120)는 동작(1501)에서 사용되는 "예측된 수신 빔"을 획득하는데 사용된 수신 빔을 제외한 나머지 수신 빔을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측할 수 있다.
도 16은 다양한 실시예들에 따른 인공신경망 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 동작(1601)에서, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 전체 수신 빔에 대한 수신 전력을 측정할 수 있다. 인공신경망은 사전에 모든 수신 빔을 관측하여 학습되어 한다. 이를 위해, 프로세서(120)는 전자 장치(101)에서 생성 가능한 모든 수신 빔에 대해서 수신 전력을 측정할 수 있다.
동작(1603)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740))는 인공신경망에 적용하여 평가 함수를 계산할 수 있다. 프로세서(120)는 측정된 수신 전력을 인공신경망에 적용하여 평가 함수를 계산할 수 있다. 상기 평가 함수는 예측된 수신 빔 벡터와 전체 수신 빔 탐색을 통해 얻은 실제 최적 수신 빔 벡터 간의 차이를 이용하여 계산될 수 있다. 상기 인공신경망은 송신 상황을 결정하는 제1 인공신경망, 'NLOS'에 대응하는 제2 인공신경망, 'LOS'에 대응하는 제3 인공신경망 중 적어도 하나일 수 있다. 프로세서(120)는 각각의 인공신경망에 대하여 동작(1601) 내지 동작(1609)을 수행할 수 있다.
동작(1605)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740))는 상기 평가 함수 변화량에 기반하여 인공신경망을 업데이트(예: 학습)할 수 있다. 상기 인공신경망은 입력층(예: 도 13의 입력층(1310)), 히든층(도 13의 제1 히든층(1320), 제2 히든층(1330)), 출력층(예: 도 13의 출력층(1340))으로 구성되는데, 히든층은 모든 입력 노드부터 입력값을 받아 가중합을 계산하고, 이 값을 평가함수에 적용하여 출력층(1340)에 전달할 수 있다. 이때, 가중치는 연결 강도로 표현되며, 초기에는 랜덤하게 주어졌다가 예측값을 가장 잘 맞추는 값으로 조정될 수 있다. 상기 평가 함수는 비선형 함수를 사용하게 되며, 평가 함수를 통해 출력층에 예측값이 전달되기 때문에 가장 최적의 예측값을 도출하도록 평가 함수를 변경시켜 인공신경망을 학습할 수 있다.
상기 평가 함수는 예측된 수신 빔 벡터와 전체 수신 빔 탐색을 통해 얻은 실제 최적 수신 빔 벡터 간의 차이를 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 평가 함수가 특정 기준치 이하로 수렴할 때까지 평가 함수를 계산할 수 있다.
동작(1607)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740))는 평가 함수가 수렴하는지 여부를 판단할 수 있다. 프로세서(120)는 상기 평가 함수가 특정 기준치 이하로 수렴할 때까지 평가 함수를 계산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 가장 최적의 예측값(예: 최적의 수신 빔 예측)을 도출하도록 평가 함수를 변경시켜 인공신경망을 학습할 수 있다. 인공신경망은 빔 분포의 통계적 특성을 기반으로 학습할 수 있다. 예를 들어, 송수신 빔의 통계적 특성이 이전에 학습했던 빔 분포와 같다면 사전에 학습된 인공신경망을 재활용할 수 있으며, 통계적 특성이 달라진다면 다시 학습되어야 한다. 프로세서(120)는 평가 함수가 수렴하는 경우(YES) 동작(1609)을 수행하고, 평가 함수가 수렴하지 않는 경우(NO) 동작(1603)으로 리턴할 수 있다.
평가 함수가 수렴하는 경우(YES), 동작(1609)에서, 프로세서(120)(예: 인공신경망 모듈(740))는 인공신경망 구성을 완료할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 송수신 빔의 통계적 특성을 이용하여 인공신경망이 가장 최적의 수신 빔을 예측한다면 인공신경망 학습을 종료할 수 있다. 프로세서(120)는 가장 최적의 수신 빔을 예측할 때까지 인공신경망을 학습시킬 수 있다.
도 16에서는 인공신경망의 학습을 전자 장치(101)에서 수행되는 것으로 도시하고 있지만, 인공신경망의 학습은 외부 장치(예: 서버(108))에서 수행하고, 전자 장치(101)는 학습된 인공신경망을 다운로드할 수 있다. 또는, 전자 장치(101)는 최적의 수신 빔 예측 시마다 서버(108)를 통해 인공신경망을 이용할 수도 있다.
도 17 및 도 18은 다양한 실시예들에 따른 인공신경망을 이용하여 최적의 수신 빔을 선택하는 시뮬레이션 일례를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 수신 전력 측정 시뮬레이션(1710)은 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))가 25개의 수신 빔 생성이 가능한 경우, 25개의 수신 빔의 수신 전력을 나타낸 것이다. 수신 전력 측정 시뮬레이션(1710)은 전체 수신 빔에서 고르게 높은 수신 전력이 측정된 것을 알 수 있다. 수신 빔 예측 시뮬레이션(1720)은 25개의 수신 빔 중에서 4개의 수신 빔(예: 1701, 1703, 1705, 1707)을 이용하여 최적의 수신 빔(예: 제7 수신 빔(1709))을 예측한 일례를 나타낸 것이다. 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 인공신경망을 이용하여 서로 멀리 떨어진 제1 수신 빔(1701), 제5 수신 빔(1703), 제21 수신 빔(1705), 제25 수신 빔(1707)을 선택할 수 있다. 인공신경망은 제1 수신 빔(1701), 제5 수신 빔(1703), 제21 수신 빔(1705), 제25 수신 빔(1707) 각각의 수신 전력을 이용하여 송신 상황을 결정하고, 결정된 송신 상황에 따른 인공신경망을 이용하여 최적의 수신 빔으로 제7 수신 빔(1709)을 예측할 수 있다.
도 18을 참조하면, 수신 전력 측정 시뮬레이션(1810)은 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))가 121개의 수신 빔 생성이 가능한 경우, 121개의 수신 빔의 수신 전력을 나타낸 것이다. 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 121개의 수신 빔 중에서 9개의 수신 빔들(1801 ~ 1809)을 선택할 수 있다. 인공신경망은 프로세서(120)에 의해 선택된 수신 빔의 수신 전력을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측할 수 있다. 수신 전력 측정 시뮬레이션(1810)에서는 폐곡선의 형태가 작으면 작을수록 수신 전력이 좋은 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 9개의 수신 빔들(1801 ~ 1809)을 오름차순으로 각각 제1 수신 빔부터 제9 수신 빔으로 명명한다면, 제5 수신 빔(1805)에서 수신 전력이 가장 좋을 수 있다. 제2 수신 빔(1802) 및 제4 수신 빔(1804)은 제5 수신 빔(1805) 다음으로 수신 전력이 좋고, 제1 수신 빔(1801)은 제2 수신 빔(1802) 및 제4 수신 빔(1804)보다 수신 전력이 좋지 않고, 제3 수신 빔(1803), 제6 수신 빔(1806), 제7 수신 빔(1807), 제8 수신 빔(1808), 제9 수신 빔(1809)은 수신 전력이 좋지 않은 것일 수 있다.
오차 범위 시뮬레이션(1820)은 전체 수신 빔 중에서 일부 수신 빔을 선택하여 최적의 수신 빔을 예측하는 프로세스를 일정한 횟수이상 시뮬레이션한 경우 오차 범위를 나타내는 것이다. 예를 들어, 오차 범위 시뮬레이션(1820)은 수신 빔 예측 프로세스를 1000회 시뮬레이션한 경우, 정확한 최적 수신빔을 612회 검출되고, 수신 빔 좌표 상의 오차 1로 323회 검출되며, x축, y축 각각 오차 1인 대각선 방향 오차(
Figure PCTKR2019012516-appb-I000001
)가 56회 검출되는 것을 나타낸다. 오차 범위가 작을수록 일부 수신 빔을 이용하여 최적의 수신 빔을 예측한 것이므로, 전체 수신 빔이 아닌 일부 수신 빔을 이용하여 충분히 최적의 수신 빔을 예측할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은 서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택하는 동작, 상기 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정하는 동작, 상기 측정된 수신 전력에 기반하여 인공신경망을 통해 송신 상황을 결정하는 동작, 및 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 송신 상황은 NLOS 또는 LOS 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 수신 빔을 결정하는 동작은, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 예측하는 동작은, 상기 송신 상황이 'NLOS'인 경우, 'NLOS'에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하는 동작, 또는 상기 송신 상황이 'LOS'인 경우, 'LOS'에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 수신 빔을 결정하는 동작은, 상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하는 동작, 상기 예측된 수신 빔의 수신 전력을 측정하는 동작, 상기 측정된 수신 전력이 기준치 이상인 경우, 상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하는 동작, 및 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 예측된 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 측정된 수신 전력이 기준치 미만인 경우, 수신 전력이 측정된 수신 빔들 중에서 최고 수신 전력을 갖는 수신 빔의 에러율을 예측하는 동작, 및 상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 최고 수신 전력을 갖는 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하는 동작을 더 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.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들을 형성하도록 구성된 안테나 모듈; 및
    상기 안테나 모듈과 작동적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
    상기 복수의 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택하고,
    상기 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정하고,
    상기 측정된 수신 전력에 기반하여 인공신경망을 통해 송신 상황을 결정하고,
    상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정된 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 복수의 수신 빔들 중에서 인접하지 않은 적어도 두 개의 수신 빔을 선택하도록 설정된 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 송신 상황 결정을 위한 인공신경망에 상기 측정된 수신 전력을 입력하여 상기 송신 상황을 결정하도록 설정된 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 송신 상황은 송신 빔 없음, NLOS(non line of sight) 또는 LOS(line of sight) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하도록 설정된 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 송신 상황이 'NLOS'인 경우, 'NLOS'에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하고,
    상기 송신 상황이 'LOS'인 경우, 'LOS'에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하도록 설정된 전자 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 송신 상황이 '송신 빔 없음'인 경우, 상기 복수의 수신 빔들 중에서 선택되지 않은 수신 빔에 대한 수신 빔 예측 프로세스를 수행하도록 설정된 전자 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 선택된 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력 이하인 경우, 송신 상황을 '송신 빔 없음'으로 판단하고,
    상기 선택된 수신 빔의 수신 전력이 최소 전력을 초과하는 경우, 송신 상황을 'NLOS' 또는 'LOS'로 판단하도록 설정된 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 선택된 수신 빔 간의 수신 전력 차이가 기준치 이하인 경우, 송신 상황을 'NLOS'로 판단하고,
    상기 선택된 수신 빔 간의 수신 전력 차이가 기준치를 초과하는 경우, 송신 상황을 'LOS'로 판단하도록 설정된 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하고,
    상기 예측된 수신 빔으로의 통신 실패 여부를 판단하고,
    상기 판단 결과에 기반하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정된 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고,
    상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 예측된 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하도록 설정된 전자 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고,
    상기 예측된 에러율이 임계치 이상인 경우, 통신 실패로 판단하고,
    상기 복수의 수신 빔들 중에서 선택되지 않은 수신 빔에 대한 수신 빔 예측 프로세스를 수행하도록 설정된 전자 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 수신 빔을 예측하고,
    상기 예측된 수신 빔의 수신 전력을 측정하고,
    상기 측정된 수신 전력에 기반하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하도록 설정된 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 이상인 경우, 상기 예측된 수신 빔의 에러율을 예측하고,
    상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 예측된 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하도록 설정된 전자 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 예측된 수신 빔의 수신 전력이 기준치 미만인 경우, 수신 전력이 측정된 수신 빔 중에서 최고 수신 전력을 갖는 수신 빔의 에러율을 예측하고,
    상기 예측된 에러율이 임계치 미만인 경우, 상기 최고 수신 전력을 갖는 수신 빔을 통신 연결을 위한 수신 빔으로 결정하도록 설정된 전자 장치.
  15. 전자 장치의 동작 방법에 있어서,
    서로 다른 방향을 가진 복수의 수신 빔들 중에서 일부 수신 빔을 선택하는 동작;
    상기 선택된 수신 빔의 수신 전력을 측정하는 동작;
    상기 측정된 수신 전력에 기반하여 인공신경망을 통해 송신 상황을 결정하는 동작; 및
    상기 송신 상황에 대응하는 인공신경망을 이용하여 통신 연결을 위한 수신 빔을 결정하는 동작을 포함하는 방법.
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