WO2020162644A1 - 빔 포밍을 지원하는 이동 단말기 및 그 이동 단말기의 제어 방법 - Google Patents

빔 포밍을 지원하는 이동 단말기 및 그 이동 단말기의 제어 방법 Download PDF

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WO2020162644A1
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rfic
mobile terminal
antennas
signals
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PCT/KR2019/001516
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우승민
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엘지전자 주식회사
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0404—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas the mobile station comprising multiple antennas, e.g. to provide uplink diversity
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station

Definitions

  • the present invention relates to a mobile terminal supporting beamforming, and more particularly, to a mobile terminal that transmits or receives a signal in a beam forming method using an array or multiple antennas.
  • LTE communication technology Recently, a wireless communication system using LTE communication technology has been commercialized for mobile terminals, providing various services.
  • wireless communication systems using 5G communication technology are expected to be commercialized and provide various services. Meanwhile, some of the LTE frequency bands may be allocated to provide 5G communication services.
  • the 5G network communication method requires higher spectral efficiency and higher data rate than the conventional communication methods (LTE, 4G).
  • LTE, 4G conventional communication methods
  • a method of using spatial multiplexing to cover a wider range by using a plurality of antennas (hereinafter, multiple antennas) and a method of using a beam (beam forming) formed through the plurality of antennas has emerged.
  • This spatial multiplexing technique has characteristics that are resistant to fading and noise, and since beamforming minimizes the influence of reflected waves caused by multipaths, high spectral efficiency and data rate required in 5G can be achieved.
  • Such beamforming refers to a method in which a transmitting side and a receiving side form a directional beam having a high antenna gain through synthesis of signals transmitted from multiple antennas. Accordingly, when the transmitting-side beam and the receiving-side beam are matched with each other, high transmission power and high reception gain can be obtained. On the other hand, if the directions in which the transmitting beam and the receiving beam are directed do not match each other, the transmission power and the reception gain may be lowered.
  • one beam may be formed as a signal transmitted and received from each antenna constituting the array antenna. Accordingly, in order to form a plurality of beams, a plurality of array antennas must be provided, and there is a problem that a radio frequency integrated circuit (RFIC) for transmitting and receiving signals from each of the antennas constituting the array antenna is required for each array antenna. In this case, since a large number of expensive REICs must be provided, there is a problem that the manufacturing cost of the mobile terminal increases.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • An object of the present invention is to provide a mobile terminal capable of securing stable communication coverage and not including a plurality of RFICs, and a control method for the mobile terminal. .
  • Another object of the present invention is to provide a mobile terminal capable of securing stable communication coverage and further saving power required for transmission and reception of wireless signals, and a control method of the mobile terminal.
  • a mobile terminal includes a plurality of antennas forming a plurality of array antennas, each connected to the plurality of array antennas, and each Each array antenna includes a plurality of beam formers that form beams in different directions, and a plurality of output ports each connected to the plurality of beam formers, and signals are input to at least some of the plurality of ports
  • RFIC radio frequency IC
  • the plurality of beam formers include a phase shifter corresponding to each of the plurality of antennas, and beams in different directions corresponding to each of the array antennas are formed based on a signal input from the RFIC. It characterized in that the plurality of antennas are controlled as possible.
  • the RFIC inputs signals to all of the plurality of output ports so that beams in directions corresponding to all of the array antennas are formed when a preset condition is satisfied, and inputs to all of the plurality of ports.
  • a response signal to the received signal is received from at least some of the plurality of beamformers, at least one response signal is detected based on the strength of the received response signals, and at least one response signal corresponding to the detected at least one response signal
  • the beam former is characterized in that the signal is input to some ports corresponding to the detected at least one response signal to form a beam.
  • a PMIC Power Management
  • the RFIC is, according to the control of the PMIC, a beam corresponding to an output port to which a signal is not input It is characterized by turning off the power of the former.
  • the preset condition includes a case where a preset scan period expires or a case where the power of the mobile terminal is turned on or a handover occurs. It features.
  • the detected at least one response signal is at least one response signal having an intensity equal to or greater than a preset received signal intensity, or at least one response signal selected in order of strong signal intensity among response signals. It features.
  • the RFIC is, respectively, to the plurality of beamformers according to a control signal input from a modem (MODEM) of the mobile terminal or an application processor that controls the operation of each component of the mobile terminal. It is characterized in that some of the connected output ports are activated.
  • MODEM modem
  • each of the plurality of beam formers is connected to at least two array antennas, and forms a plurality of beams in different directions corresponding to each of the connected array antennas based on a signal input from the RFIC. It characterized in that the plurality of antennas are controlled as possible.
  • each of the plurality of beamformers includes a plurality of terminals respectively connected to a plurality of array antennas
  • the RFIC includes at least one of a plurality of array antennas connected by activating at least some of the plurality of terminals. At least some of the beam formers receiving a signal from the RFIC are controlled so that a beam corresponding to one is formed.
  • the control method of a mobile terminal when a preset condition is satisfied, each connected to the plurality of beam formers (Beam Former) A first step of inputting a test signal to all of each RFIC (Radio Frequency IC) output port, a second step of receiving response signals to the test signal from each of the plurality of beamformers, and based on the strength of the response signals And a third step of detecting a beamformer to form a beam, and a fourth step of activating an output port connected to the detected beamformer and deactivating the remaining output ports to form a beam in a specific direction. do.
  • Beam Former Beam Former
  • each of the plurality of beam formers is connected to at least two array antennas
  • the fourth step includes step 4-1 of activating an output port of an RFIC connected to the detected beam former, and the Step 4-2 of detecting at least one array antenna corresponding to a response signal having an intensity equal to or greater than a preset reception intensity among response signals, and among terminals of a beamformer receiving a signal from the activated RFIC output port, And controlling a plurality of antennas such that a beam corresponding to each of the at least one array antenna is formed by activating a terminal connected to the at least one array antenna.
  • the third step is a step of detecting a plurality of beam formers forming a beam based on the strength of the response signals
  • the fourth step is an output connected to each of the detected plurality of beam formers. It characterized in that the step of activating the ports to form a plurality of beams directed in different directions.
  • the third step includes detecting a plurality of response signals having an intensity equal to or greater than a preset received signal intensity among the response signals, or a plurality of response signals selected in order of strong signal intensity among the response signals. It is characterized in that the step.
  • the present invention includes a plurality of BFICs (Beam Former ICs), which are cheaper than RFICs, for each array antenna forming a plurality of different beams, and the plurality of BFICs By forming beams oriented in different directions through each array antenna based on a signal received from one RFIC, there is an advantage that it can be manufactured at a lower cost than when a plurality of RFICs are provided.
  • BFICs Beam Former ICs
  • the present invention controls activation of at least some of the output ports of RFICs each connected to a plurality of BFICs under the control of a control unit, so that some BFICs having a good transmission/reception state with a base station By allowing only to be activated, there is an advantage in that power required for transmission and reception of wireless signals can be further saved.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating a mobile terminal related to the present invention.
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual views of an example of a mobile terminal related to the present invention viewed from different directions.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the configuration of a wireless communication unit including a plurality of BFICs connected to one RFIC in a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining more detailed configurations of the transmission/reception antenna ANT1 and the reception antenna ANT2 shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation process of controlling an output port of an RFIC in the wireless communication unit shown in FIG. 2 to enable only some BFICs to be activated.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating an example in which some BFICs are selectively activated in a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication unit of a typical mobile terminal and a configuration of a wireless communication unit of a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are block diagrams of a wireless communication unit of a mobile terminal according to another embodiment of the present invention showing a structure in which a plurality of array antennas are connected to one BFIC.
  • FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating an example of a structure in which only some array antennas are activated through control of an output port of a BFIC in the wireless communication unit having the configuration of FIG. 7.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation process of controlling to form a beam directed in a specific direction when a plurality of array antennas are connected to one BFIC.
  • Electronic devices described herein include a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation system, and a slate PC.
  • PDA personal digital assistant
  • PMP portable multimedia player
  • slate PC slate PC
  • Tablet PC tablet PC
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device wearable device, for example, smartwatch, glass type terminal (smart glass), HMD (head mounted display)
  • HMD head mounted display
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating an electronic device related to the present invention
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual views of an electronic device related to the present invention as viewed from different directions.
  • the electronic device 100 includes a wireless communication unit 110, an input unit 120, a sensing unit 140, an output unit 150, an interface unit 160, a memory 170, a control unit 180, and a power supply unit 190 ) And the like.
  • the components shown in FIG. 1A are not essential for implementing an electronic device, and thus an electronic device described in the present specification may have more or fewer components than those listed above.
  • the wireless communication unit 110 among the components, between the electronic device 100 and the wireless communication system, between the electronic device 100 and another electronic device 100, or the electronic device 100 and an external server It may include one or more modules that enable wireless communication between. Also, the wireless communication unit 110 may include one or more modules connecting the electronic device 100 to one or more networks.
  • the one or more networks may be, for example, a 4G communication network and a 5G communication network.
  • the wireless communication unit 110 may include at least one of a 4G wireless communication module 111, a 5G wireless communication module 112, a short-range communication module 113, and a location information module 114.
  • the 4G wireless communication module 111 may transmit and receive 4G base stations and 4G signals through a 4G mobile communication network. At this time, the 4G wireless communication module 111 may transmit one or more 4G transmission signals to a 4G base station. Also, the 4G wireless communication module 111 may receive one or more 4G reception signals from a 4G base station.
  • uplink (UL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G transmission signals transmitted to a 4G base station.
  • a downlink (DL) multi-input multi-output (MIMO) may be performed by a plurality of 4G reception signals received from a 4G base station.
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive 5G base stations and 5G signals through a 5G mobile communication network.
  • the 4G base station and the 5G base station may have a non-stand-alone (NSA) structure.
  • the 4G base station and the 5G base station may be a co-located structure disposed at the same location in the cell.
  • the 5G base station may be arranged in a stand-alone (SA) structure at a location separate from the 4G base station.
  • SA stand-alone
  • the 5G wireless communication module 112 may transmit and receive 5G base stations and 5G signals through a 5G mobile communication network. At this time, the 5G wireless communication module 112 may transmit one or more 5G transmission signals to a 5G base station. In addition, the 5G wireless communication module 112 may receive one or more 5G received signals from the 5G base station.
  • the 5G frequency band may use the same band as the 4G frequency band, and this may be referred to as LTE re-farming.
  • a 5G frequency band a Sub6 band, which is a band of 6 GHz or less, may be used.
  • the millimeter wave (mmWave) band may be used as a 5G frequency band to perform broadband high-speed communication.
  • the electronic device 100 may perform beam forming for communication coverage expansion with the base station.
  • uplink MIMO may be performed by a plurality of 5G transmission signals transmitted to the 5G base station.
  • downlink (DL) MIMO may be performed by a plurality of 5G reception signals received from a 5G base station.
  • the wireless communication unit 110 may be in a dual connectivity (DC) state with a 4G base station and a 5G base station through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • DC dual connectivity
  • a dual connection between a 4G base station and a 5G base station may be referred to as EN-DC (EUTRAN NR DC).
  • EUTRAN is an Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network, which means 4G wireless communication system
  • NR is New Radio, which means 5G wireless communication system.
  • the 4G base station and the 5G base station have a co-located structure, throughput can be improved through inter-CA (carrier aggregation). Therefore, the 4G base station and the 5G base station can be In the EN-DC state, the 4G reception signal and the 5G reception signal can be simultaneously received through the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • the short range communication module 113 is for short range communication, and includes BluetoothTM, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and NFC. Near field communication may be supported by using at least one of (Near Field Communication), Wi-Fi (Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, and Wireless USB (Wireless Universal Serial Bus) technologies.
  • the short-range communication module 114 may be provided between the electronic device 100 and a wireless communication system, between the electronic device 100 and other electronic devices 100, or through the electronic device 100 through wireless area networks. ) And other electronic devices 100 or a network in which an external server is located may support wireless communication.
  • the local area wireless communication network may be a wireless personal area network (Wireless Personal Area Networks).
  • short-range communication between electronic devices may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112.
  • short-range communication may be performed between electronic devices by a device-to-device (D2D) method without passing through a base station.
  • D2D device-to-device
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 111 and 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 for transmission speed improvement and communication system convergence (convergence)
  • carrier aggregation using at least one of the 4G wireless communication module 111 and 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113 for transmission speed improvement and communication system convergence (convergence)
  • 4G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 4G wireless communication module 111 and the Wi-Fi communication module 113.
  • 5G + WiFi carrier aggregation may be performed using the 5G wireless communication module 112 and the Wi-Fi communication module 113.
  • the location information module 114 is a module for acquiring a location (or current location) of an electronic device, and representative examples thereof include a Global Positioning System (GPS) module or a Wireless Fidelity (WiFi) module.
  • GPS Global Positioning System
  • WiFi Wireless Fidelity
  • the electronic device may acquire the location of the electronic device using a signal transmitted from a GPS satellite.
  • the Wi-Fi module is used as an electronic device, the location of the electronic device may be acquired based on information of a Wi-Fi module and a wireless access point (AP) that transmits or receives a wireless signal.
  • the location information module 115 may perform any function of other modules of the wireless communication unit 110 in order to obtain data regarding the location of the electronic device by substitution or additionally.
  • the location information module 115 is a module used to obtain a location (or current location) of the electronic device, and is not limited to a module that directly calculates or acquires the location of the electronic device.
  • the location of the electronic device may be obtained based on the information of the 5G wireless communication module and the 5G base station that transmits or receives the wireless signal.
  • the 5G base station in the mmWave band is deployed in a small cell having a narrow coverage, it is advantageous to obtain the location of the electronic device.
  • the input unit 120 includes a camera 121 or an image input unit for inputting an image signal, a microphone 122 for inputting an audio signal, or an audio input unit, and a user input unit 123 for receiving information from a user, for example, , A touch key, a mechanical key, etc.).
  • the voice data or image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed as a user's control command.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the electronic device, information on surrounding environments surrounding the electronic device, and user information.
  • the sensing unit 140 includes a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity.
  • G-sensor for example, camera (see 121)), microphone (microphone, see 122), battery gauge, environmental sensor (for example, barometer, hygrometer, thermometer, radiation detection sensor, It may include at least one of a heat sensor, a gas sensor, etc.) and a chemical sensor (eg, an electronic nose, a healthcare sensor, a biometric sensor, etc.). Meanwhile, the electronic device disclosed in this specification may combine and use information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output unit 150 is for generating an output related to visual, auditory or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151, an audio output unit 152, a hap tip module 153, and a light output unit 154. can do.
  • the display unit 151 may form a layer structure with the touch sensor or are integrally formed to implement a touch screen.
  • the touch screen may function as a user input unit 123 that provides an input interface between the electronic device 100 and a user, and at the same time, provide an output interface between the electronic device 100 and the user.
  • the interface unit 160 serves as a passage with various types of external devices connected to the electronic device 100.
  • the interface unit 160 connects a wired/wireless headset port, an external charger port, a wired/wireless data port, a memory card port, and a device equipped with an identification module. It may include at least one of a port, an audio input/output (I/O) port, an input/output (video I/O) port, and an earphone port.
  • the electronic device 100 may perform appropriate control related to the connected external device in response to the connection of the external device to the interface unit 160.
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the electronic device 100.
  • the memory 170 may store a number of application programs (application programs) driven by the electronic device 100, data for operating the electronic device 100, and instructions. At least some of these application programs may be downloaded from an external server through wireless communication. In addition, at least some of these application programs may exist on the electronic device 100 from the time of shipment for basic functions of the electronic device 100 (for example, an incoming call, a calling function, a message reception, and a calling function). Meanwhile, the application program may be stored in the memory 170, installed on the electronic device 100, and driven by the controller 180 to perform an operation (or function) of the electronic device.
  • the controller 180 controls the overall operation of the electronic device 100 in addition to the operations related to the application program.
  • the controller 180 may provide or process appropriate information or functions to a user by processing signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 170.
  • controller 180 may control at least some of the components described with reference to FIG. 1A in order to drive the application program stored in the memory 170. Furthermore, the controller 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the electronic device 100 to drive the application program.
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power to supply power to each component included in the electronic device 100.
  • the power supply unit 190 includes a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the respective components may operate in cooperation with each other in order to implement an operation, control, or control method of an electronic device according to various embodiments described below. Further, the operation, control, or control method of the electronic device may be implemented on the electronic device by driving at least one application program stored in the memory 170.
  • the disclosed electronic device 100 includes a bar-shaped terminal body.
  • the present invention is not limited to this, and may be applied to various structures such as a watch type, a clip type, a glass type, or a folder type, a flip type, a slide type, a swing type, a swivel type to which two or more bodies are movably coupled.
  • the description of a specific type of electronic device may be generally applied to other types of electronic devices.
  • the terminal body may be understood as a concept referring to the electronic device 100 as at least one aggregate.
  • the electronic device 100 includes a case (eg, a frame, a housing, a cover, etc.) forming an exterior. As shown, the electronic device 100 may include a front case 101 and a rear case 102. Various electronic components are disposed in the inner space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102. At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • a case eg, a frame, a housing, a cover, etc.
  • the electronic device 100 may include a front case 101 and a rear case 102.
  • Various electronic components are disposed in the inner space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102.
  • At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • a display unit 151 is disposed on the front of the terminal body to output information. As illustrated, the window 151a of the display unit 151 is mounted on the front case 101 to form the front surface of the terminal body together with the front case 101.
  • electronic components may also be mounted on the rear case 102.
  • Electronic components that can be mounted on the rear case 102 include a removable battery, an identification module, and a memory card.
  • a rear cover 103 for covering the mounted electronic component may be detachably coupled to the rear case 102. Therefore, when the rear cover 103 is separated from the rear case 102, the electronic components mounted on the rear case 102 are exposed to the outside. Meanwhile, some of the side surfaces of the rear case 102 may be implemented to operate as a radiator.
  • the rear cover 103 when the rear cover 103 is coupled to the rear case 102, a part of the side surface of the rear case 102 may be exposed. In some cases, the rear case 102 may be completely covered by the rear cover 103 during the engagement. Meanwhile, the rear cover 103 may be provided with an opening for exposing the camera 121b or the sound output unit 152b to the outside.
  • the electronic device 100 includes a display unit 151, first and second sound output units 152a and 152b, a proximity sensor 141, an illuminance sensor 142, a light output unit 154, the first and second units Cameras 121a and 121b, first and second operation units 123a and 123b, a microphone 122, and an interface unit 160 may be provided.
  • the display unit 151 displays (outputs) information processed by the electronic device 100.
  • the display unit 151 may display execution screen information of an application program driven by the electronic device 100, or UI (User Interface) or GUI (Graphic User Interface) information according to the execution screen information. .
  • two or more display units 151 may be present depending on the implementation form of the electronic device 100.
  • the electronic devices 100 may have a plurality of display units spaced apart or integrally disposed on one surface, or may be disposed on different surfaces.
  • the display unit 151 may include a touch sensor that senses a touch on the display unit 151 so that a control command can be input by a touch method. Using this, when a touch is made to the display unit 151, the touch sensor detects the touch, and the controller 180 can be configured to generate a control command corresponding to the touch based on the touch.
  • the content input by the touch method may be a letter or a number, or an instruction or designable menu item in various modes.
  • the display unit 151 may form a touch screen together with a touch sensor, and in this case, the touch screen may function as a user input unit 123 (see FIG. 1A ). In some cases, the touch screen may replace at least some functions of the first operation unit 123a.
  • the first sound output unit 152a may be implemented as a receiver that delivers a call sound to the user's ear, and the second sound output unit 152b is a loud speaker that outputs various alarm sounds or multimedia playback sounds. ).
  • the light output unit 154 is configured to output light to notify when an event occurs. Examples of the event include message reception, call signal reception, missed calls, alarm, schedule notification, email reception, information reception through an application, and the like.
  • the control unit 180 may control the light output unit 154 so that the output of light is terminated when the user's event confirmation is detected.
  • the first camera 121a processes an image frame of a still image or video obtained by an image sensor in a shooting mode or a video call mode.
  • the processed image frame may be displayed on the display unit 151 and may be stored in the memory 170.
  • the first and second operation units 123a and 123b are examples of the user input unit 123 that is operated to receive a command for controlling the operation of the electronic device 100, and may also be collectively referred to as a manipulating portion. have.
  • the first and second operation units 123a and 123b may be employed in any manner as long as the user operates while receiving a tactile feeling such as touch, push, scroll, etc.
  • the first and second manipulation units 123a and 123b may also be employed in a manner in which the first and second manipulation units 123a and 123b are operated without a user's tactile feeling through proximity touch, hovering touch, or the like.
  • the electronic device 100 may be provided with a fingerprint recognition sensor for recognizing a user's fingerprint, and the controller 180 may use fingerprint information detected through the fingerprint recognition sensor as an authentication means.
  • the fingerprint recognition sensor may be embedded in the display unit 151 or the user input unit 123.
  • the microphone 122 is configured to receive a user's voice, other sounds, and the like.
  • the microphone 122 may be provided at a plurality of locations and configured to receive stereo sound.
  • the interface unit 160 is a passage through which the electronic device 100 can be connected to an external device.
  • the interface unit 160 is a connection terminal for connection with other devices (eg, earphones, external speakers), a port for short-range communication (for example, an infrared port (IrDA Port), a Bluetooth port (Bluetooth) Port, Wireless LAN Port, etc.], or at least one of a power supply terminal for supplying power to the electronic device 100.
  • the interface unit 160 may be implemented in the form of a socket for accommodating an external card such as a subscriber identification module (SIM) or a user identity module (UIM), or a memory card for storing information.
  • SIM subscriber identification module
  • UIM user identity module
  • a second camera 121b may be disposed on the rear side of the terminal body.
  • the second camera 121b has a shooting direction substantially opposite to the first camera 121a.
  • the second camera 121b may include a plurality of lenses arranged along at least one line.
  • the plurality of lenses may be arranged in a matrix format.
  • Such a camera may be referred to as an array camera.
  • images may be captured in a variety of ways using a plurality of lenses, and better quality images may be obtained.
  • the flash 124 may be disposed adjacent to the second camera 121b. When a subject is photographed by the second camera 121b, the flash 124 illuminates light toward the subject.
  • a second sound output unit 152b may be additionally disposed on the terminal body.
  • the second sound output unit 152b may implement a stereo function together with the first sound output unit 152a, or may be used to implement a speakerphone mode during a call.
  • At least one antenna for wireless communication may be provided in the terminal body.
  • the antenna may be built in the terminal body or may be formed in the case. Meanwhile, a plurality of antennas connected to the 4G wireless communication module 111 and the 5G wireless communication module 112 may be disposed on the side of the terminal.
  • the antenna may be formed of a film type and attached to the inner surface of the rear cover 103, or a case including a conductive material may be configured to function as an antenna.
  • a plurality of antennas disposed on the side of the terminal may be implemented in four or more to support MIMO.
  • the 5G wireless communication module 112 operates in a millimeter wave (mmWave) band
  • mmWave millimeter wave
  • a plurality of array antennas may be disposed in the electronic device.
  • the terminal body is provided with a power supply unit 190 (see FIG. 1A) for supplying power to the electronic device 100.
  • the power supply unit 190 may include a battery 191 built in the terminal body or configured to be detachable from the outside of the terminal body.
  • a mobile terminal 100 includes a radio frequency IC (RFIC) 210 and a plurality of beam former ICs (BFICs) 220, 230, 240, 250, and A plurality of array antennas each including a plurality of antennas may be included.
  • the electronic device may further include a modem 200 and an application processor 270 (AP).
  • the modem 200 and the application processor AP 270 may be physically implemented on one chip, and may be logically and functionally separated.
  • the present invention is not limited thereto, and may be implemented in the form of physically separated chips depending on the application.
  • the application processor (AP, 270) may be the control unit 800 of the mobile terminal 100 shown in FIG. 1A.
  • each of the array antennas 225, 235, 245, and 255 may be an antenna in which antenna units 221 to 224 configured to transmit and receive signals are arranged.
  • the antenna units 221 to 224 are antennas operating in a frequency band for 4G or 5G communication, and may be antennas capable of mmwave communication.
  • each of the antenna units 221 to 224 may have a configuration including a power amplifier (PA) and a low noise amplifier.
  • the power amplifier and the low power amplifier may operate in a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
  • Each of the antenna units 221 to 224 may include a polarization antenna capable of transmitting or receiving a vertical polarization (V) and a horizontal polarization (H), respectively.
  • the polarized antenna may operate both as a transmission antenna for radiating a transmission signal amplified from a power amplifier and a reception antenna for transferring a reception signal from the free space to the low noise amplifier, or as a reception antenna.
  • the polarized antenna may be configured to operate in both a transmit frequency band and a receive frequency band, or may be configured to operate only in a receive frequency band.
  • the polarized antenna may be one patch antenna formed to transmit and receive signals of either vertical polarization or horizontal polarization according to the feeding direction.
  • the polarized antenna may be formed of a vertical polarized antenna formed to transmit and receive the vertical polarized signal and a horizontal polarized antenna formed to transmit and receive a flat polarized signal.
  • each of the plurality of BFICs 220, 230, 240, and 250 may include a phase shifter (not shown).
  • the phase shifting unit may be provided for each antenna element (antenna units 221, 222, 223, and 224) constituting the array antenna.
  • beamforming may be performed for an azimuth region corresponding to a preset angle, respectively, using the phase difference of each array antenna.
  • the plurality of BFICs 220, 230, 240, and 250 may perform beamforming for different azimuth areas, respectively, to secure wider communication coverage.
  • the phase shifting unit may apply different phases to each of the antenna units 221, 222, 223, and 224 of the connected array antenna.
  • the phase shifting unit may be configured to operate in both a transmission frequency band and a reception frequency band, or may be configured to operate in a reception frequency band.
  • each BFIC may receive a control signal for phase control from the modem 200.
  • the RFIC 210 may supply a vertical polarized signal or a horizontal polarized signal for wireless communication to each of the connected BFICs.
  • a vertical polarized signal V and a horizontal polarized signal H paired with each other may be supplied to each BFIC through respective output ports.
  • each BFIC may receive at least one pair of vertically polarized signals (V) and horizontally polarized signals (H), and may form an electric field, that is, a beam, having directivity according to a preset phase angle from the supplied signals. .
  • the RFIC may supply 4 pairs of vertically polarized signals and horizontally polarized signals to different BFICs.
  • the first vertically polarized signal V1 to the fourth vertically polarized signal V4 are in the first to fourth ports of the RFIC 210
  • the first horizontally polarized signal H1 and the fourth horizontally polarized signal ( H4) may be output from the fifth to eighth ports of the RFIC 210.
  • first port and the fifth port may be connected to the first BFIC 220.
  • second and sixth ports may be connected to the second BFIC 230, and the third and seventh ports may be connected to the third BFIC 240.
  • fourth port and the eighth port may be connected to the fourth BFIC 250.
  • the first vertically polarized signal V1 and the first horizontally polarized signal H1 of the RFIC 210 are transmitted through the first and fifth ports, and the second vertically polarized signal V2 and the second horizontally polarized signal H2 ) Is through the second port and the sixth port, the third vertically polarized signal (V3) and the third horizontally polarized signal (H3) through the third and seventh ports, and the fourth vertically polarized signal (V4)
  • the second horizontal polarization signal H4 may be supplied to the first BFIC 220, the second BFIC 230, the third BFIC 230, and the fourth BFIC 250 through the fourth and eighth ports, respectively. have.
  • the RFIC 210 may be configured as a 4G/5G integrated type, but is not limited thereto and may be configured as a 4G/5G separate type according to an application.
  • the RFIC 210 is configured as a 4G/5G integrated type, it is advantageous in terms of synchronization between 4G/5G circuits and has an advantage that control signaling by the modem 200 can be simplified.
  • the RFIC 210 when the RFIC 210 is configured as a 4G/5G separate type, it may be referred to as a 4G RFIC and a 5G RFIC, respectively.
  • the RFIC 210 when the 5G band and the 4G band have a large difference in bands, such as when the 5G band is composed of a millimeter wave band, the RFIC 210 may be configured as a 4G/5G separate type.
  • the RFIC 210 when the RFIC 210 is configured as a 4G/5G separate type, there is an advantage that RF characteristics can be optimized for each of the 4G band and the 5G band.
  • the RFIC 210 is configured as a 4G/5G separate type, the 4G RFIC and the 5G RFIC are logically and functionally separated, and physically, it is possible to be implemented in one chip.
  • the application processor (AP) 270 may control the operation of each component of the mobile terminal 100. Specifically, the application processor (AP, 270) may control the operation of each component of the wireless communication unit through the modem 200.
  • the application processor may control the modem 200 through a power management IC (PMIC) for low power operation.
  • PMIC power management IC
  • the modem 200 may operate the power circuit of the transmitter and the receiver through the RFIC 210 in a low power mode.
  • the application processor (AP) 270 may control the RFIC 210 through the modem 200 as follows. For example, if the electronic device is in an idle mode, at least one power amplifier PA may be operated in a low power mode or controlled through the modem 200 to be turned off.
  • the application processor (AP, 270) may control the modem 200 to provide wireless communication capable of low power communication.
  • the application processor (AP, 270) can control the modem 200 to enable wireless communication with the lowest power. have. Accordingly, even if the throughput is slightly sacrificed, the application processor (AP, 270) may control the modem 200 and the RFIC 200 to perform short-range communication using only the short-range communication module 113.
  • the modem 200 may be controlled to select an optimal wireless interface.
  • the application processor (AP, 270) may control the modem 200 to receive through both the 4G base station and the 5G base station according to the remaining battery capacity and available radio resource information.
  • the application processor (AP, 270) may receive the remaining battery level information from the PMIC, and the available radio resource information from the modem 200. Accordingly, if the remaining battery capacity and available radio resources are sufficient, the application processor (AP, 270) may control the modem 200 and the RFIC 210 to receive reception through both the 4G base station and the 5G base station.
  • the multi-transceiving system of FIG. 2 may integrate a transmitter and a receiver of each radio system into one transceiver. Accordingly, there is an advantage in that the circuit part that integrates the two types of system signals can be eliminated at the RF front-end.
  • front end components can be controlled by an integrated transmission/reception unit, it is possible to integrate the front end components more efficiently when the transmission/reception systems are separated for each communication system.
  • the multi-transmission/reception system as shown in FIG. 2 can control other communication systems as necessary, and has the advantage of efficient resource allocation because it can minimize system delay.
  • a switch-type splitter or power divider is built into the RFIC corresponding to the RFIC 210, so that separate parts do not need to be placed outside, thereby improving component mounting performance.
  • I can. Specifically, it is possible to select the transmission unit (TX) of two different communication systems by using a single pole double throw (SPDT) type switch inside the RFIC corresponding to the control unit.
  • TX transmission unit
  • SPDT single pole double throw
  • the RFIC 210 and the modem 20 may be referred to as a first control unit (or a first processor) and a second control unit (a second processor), respectively. Meanwhile, the RFIC 210 and the modem 200 may be implemented as physically separate circuits. Alternatively, the RFIC 210 and the modem 200 may be physically divided into one circuit logically or functionally.
  • the modem 200 may perform control and signal processing for transmission and reception of signals through different communication systems through the RFIC 210.
  • the modem 200 may be obtained through control information received from a 4G base station and/or a 5G base station.
  • the control information may be received through a physical downlink control channel (PDCCH), but is not limited thereto.
  • PDCCH physical downlink control channel
  • the modem 200 may control the RFIC 210 to transmit and/or receive signals through the first communication system and/or the second communication system at a specific time and frequency resource. Accordingly, the RFIC 250 may control a plurality of transmission circuits including a power amplifier to transmit a 4G signal or a 5G signal in a specific time period. Further, the RFIC 210 may control reception circuits including a plurality of low noise amplifiers to receive a 4G signal or a 5G signal in a specific time period.
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining more detailed configurations of the transmission/reception antenna ANT1 and the reception antenna ANT2 shown in FIG. 2.
  • Each array antenna of the mobile terminal 100 may include a plurality of antenna units 221, 222, 223, and 224.
  • at least one of the plurality of antenna units 221, 222, 223, and 224 may be a transmission/reception antenna capable of both transmitting and receiving signals.
  • the remaining antenna unit may be a receiving antenna.
  • 3A is a diagram showing a detailed configuration of a transmission/reception antenna (eg, ANT 1) capable of transmitting and receiving signals among the antenna units.
  • a transmission/reception antenna eg, ANT 1
  • a transmit/receive circuit connected to the vertical polarized antenna (V Ant) 300 to transmit and receive a vertically polarized signal, and a horizontal polarized antenna (H Ant) to transmit and receive a horizontally polarized signal.
  • V Ant vertical polarized antenna
  • H Ant horizontal polarized antenna
  • each transmission/reception circuit may include a power amplifier (PA) and a low noise amplifier.
  • PA power amplifier
  • duplexer not shown
  • a filter 302 may be further included.
  • a duplexer (not shown) is configured to separate signals in the transmission band and the reception band from each other.
  • the signal of the transmission band transmitted through the power amplifier 306 is applied to the transmission/reception antenna through the first output port of the duplexer.
  • the signal of the reception band received through the transmission/reception antenna may be received by the low noise amplifier 308 through the second output port of the duplexer.
  • the filter 302 may be configured to pass a signal in a transmission band or a reception band and block signals in the remaining bands.
  • the filter 302 may include a transmission filter connected to the first output port of the duplexer and a reception filter connected to the second output port of the duplexer.
  • the filter 302 may be configured to pass only signals in the transmission band or only signals in the reception band according to the control signal.
  • the switch 304 may be configured to transmit only either a transmission signal or a reception signal.
  • the switch 233 may be configured in the form of a single pole double throw (SPDT) to separate a transmission signal and a reception signal in a time division duplex (TDD) method.
  • the transmission signal and the reception signal are signals of the same frequency band, and in this case, the duplexer may be implemented in the form of a circulator.
  • the switch 304 can also be applied in a frequency division multiplexing (FDD) scheme.
  • the switch 304 may be configured in the form of a Double Pole Double Throw (DPDT) so as to connect or block a transmission signal and a reception signal, respectively.
  • DPDT Double Pole Double Throw
  • the switch 304 since the transmission signal and the reception signal can be separated by the duplexer, the switch 304 may not be included.
  • FIG. 3B is a diagram showing a detailed configuration of a transmission/reception antenna (eg, ANT 2) capable of receiving all signals among the antenna units.
  • a transmission/reception antenna eg, ANT 2
  • each receiving circuit may include a filter 302 and a low noise amplifier. And among the signals received through the vertical polarization antenna (V Ant) 350 or the horizontal polarization antenna (H Ant) 360, a signal in the reception band filtered by the filter 302 can be amplified and input to the connected BFIC. have. Then, the BFIC may input the amplified input signal to the RFIC 210.
  • the array antennas 225, 235, 245, and 255 may each include four antennas.
  • two of the four antennas may be transmission/reception antennas capable of both transmission and reception, and the other two may be reception antennas.
  • the transmitting and receiving antennas are assumed to be ANT 1 (221) and ANT 4 (224), and the receiving antennas are assumed to be ANT 2 (222) and ANT 3 (223).
  • ANT 1 (221) may include a first power amplifier, and may include a second power amplifier provided in ANT 4 (224).
  • the first power amplifier and the second power amplifier may each include a power amplifier for amplifying a horizontal polarized signal and a power amplifier for amplifying a vertical polarized signal.
  • the first power amplifier of the ANT 1 (221) and the second power amplifier of the ANT 4 (224) can operate in at least one of the first and second communication systems.
  • the first and second power amplifiers can operate in both the first and second communication systems.
  • one of the first and second power amplifiers may operate in the 4G band, and the other may operate in the millimeter wave band.
  • two different wireless communication systems may be implemented with one antenna by integrating the transmitting/receiving unit and the receiving unit by using a transmission/reception combined antenna.
  • 4x4 MIMO can be implemented.
  • 4x4 DL MIMO may be performed through downlink (DL, Download Link).
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in both the 4G band and the 5G band.
  • the first to fourth antennas ANT1 to ANT4 may be configured to operate in any one of the 4G band and the 5G band.
  • each of a plurality of separate antennas may be configured as an array antenna in the millimeter wave band.
  • a 2x2 MIMO Multi Input Multi Output
  • 2x2 UL Up Link MIMO
  • 2 Tx may be performed through uplink (UL).
  • 1 Tx or 4 Tx when the 5G communication system is implemented with 1 Tx, only one of the first power amplifier of the ANT 1 221 and the second power amplifier of the ANT 4 224 may operate in the 5G band.
  • an additional power amplifier operating in the 5G band may be further provided.
  • a transmission signal may be branched in each of one or two transmission paths, and the branched transmission signal may be connected to a plurality of antennas.
  • a plurality of BFICs provided in the wireless communication unit may be connected to two different RFIC output ports, respectively, and vertically polarized signals and horizontal polarization signals separated from each other through the connected RFIC output ports. It has been described that a polarized signal can be supplied. Accordingly, the present invention may disable at least one BFIC by deactivating at least a portion of the output terminal of the RFIC to block signals supplied to at least one BFIC. That is, power consumption for communication with the base station can be reduced by deactivating some of the array antennas in which the communication state with the base station is not good.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation process of controlling an output port of the RFIC so that only some BFICs can be activated in this case.
  • the control unit of the wireless communication unit inputs signals to all BFICs, receives response signals corresponding thereto, and detects the strength of the received response signals. It can be done (S400).
  • the wireless communication unit according to an embodiment of the present invention may further include a sensing unit (not shown) for detecting the strength of a response signal received from each array antenna.
  • the preset condition may be determined in various ways. For example, it may be the case that a preset scan period expires. Alternatively, the mobile terminal 100 may be powered on or a handover may occur. When such a condition is satisfied, the control unit may detect the strength of response signals received from each array antenna through the step S400.
  • the control unit may be the RFIC 210 itself.
  • the control unit may be a modem 200.
  • the controller may be an application processor (AP) 270 that inputs a control signal to the modem 200 that controls the RFIC 210.
  • AP application processor
  • the control unit determines at least one BFIC to be activated based on the strength of each of the detected response signals.
  • the controller may detect response signals received with a predetermined strength or more among the sensed response signals.
  • the BFIC corresponding to the detected response signals may be determined as the BFIC to be activated.
  • the controller may select a preset number of signals in an order of strong received signal strength and determine as a BFIC to activate BFICs corresponding to the selected signals.
  • the BFIC connected to the specific array antenna is determined at step S402. It may not be selected as the BFIC to be activated in the step.
  • the control unit may control the RFIC 210 so that the output ports of the RFIC 210 connected to the determined BFIC are activated (S404).
  • the output ports of the RFIC 210 connected to other BFICs not determined as the BFIC to be activated may be controlled to be deactivated. Therefore, a vertical polarized signal (V signal) and a horizontal polarized signal (H signal) may be input only to some of the plurality of BFICs 220, 230, 240, 250, and accordingly, the beam is transmitted only to at least one BFIC to which the signal is applied. Can be formed.
  • the controller may control the power supplied to the remaining BFICs to which the signal is not applied to be turned off.
  • the controller may control a power management IC (PMIC, Power Management IC, not shown) that controls power supply to the BFIC to turn off the power of the BFIC to which no signal is input.
  • PMIC Power Management IC
  • the RFIC 210 may turn off the power of the BFIC to which a signal is not input.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating an example in which some BFICs are selectively activated in a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 includes first array antennas (Arrays 1 and 225) to fourth array antennas (Arrays 4 and 255), and BFICs 220 to 250 respectively connected to each array antenna, and An example of a mobile terminal 100 including an RFIC 210 and a modem 200 connected to the BFICs 220 to 250 is shown.
  • the signal transmitted from the base station 500 is transmitted according to the location of the base station (optimum base station 500) having the best signal transmission/reception state and/or the gripping state of the user's mobile terminal 100. Intensities received by the array antennas 225 to 255 may be different.
  • the first array antenna 225 and the fourth array antenna 225 may have a weak strength.
  • the strength of the signal transmitted from the base station 500 is weaker than that of the first array antenna 225 and the fourth array antenna 225 due to the difference in the direction in which the base station 500 is located, or due to the influence of a shadow area or a radio wave environment. Can be received.
  • the strength of signals received by the first array antenna 225 and the fourth array antenna 255 may be less than a preset level.
  • the control unit signals only the BFICs 230 and 340 connected to the second array antenna 235 and the third array antenna 245 through steps S402 and S404 of FIG. 4 (vertical polarization signal (V signal), horizontal A polarization signal (H) signal) can be supplied.
  • V signal vertical polarization signal
  • H horizontal A polarization signal
  • RFIC 210 may activate only the second and sixth ports, and the third and seventh ports. Accordingly, signals are applied only to the second BFIC 230 and the third BFIC 240 to form the beams 510 and 520 as shown in FIG. 5.
  • the RFIC 210 may disable the first and fifth ports, and the fourth and eighth ports. Accordingly, signals are not input to the first BFIC 220 connected to the first and fifth ports and the fourth BFIC 250 connected to the fourth and eighth ports, and thus may be deactivated. Therefore, as shown in FIG. 5, the beam may not be formed. In this case, power supplied to the first BFIC 220 and the fourth BFIC 250 may be cut off through PMIC control.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication unit of a typical mobile terminal and a configuration of a wireless communication unit of a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6(a) shows the configuration of a typical mobile terminal without a BFIC.
  • RFICs 610 to 640 connected to each of the array antennas 225 to 255 must be provided in order to perform beamforming for azimuth regions corresponding to different preset angles and control each generated beam. . That is, in the case of a typical mobile terminal, expensive RFICs 610 to 640 are required, and thus manufacturing cost of the mobile terminal is high.
  • one RFIC 210 is connected to a plurality of BFICs 220 to 250, and each BFIC is connected to different array antennas 225 to 255. It has a configuration in which beamforming is performed on azimuth regions corresponding to different preset angles by being connected.
  • only one RFIC can be provided, and beamforming can be performed in the same manner as a conventional mobile terminal having a plurality of RFICs, and only at least some of the array antennas are activated according to the strength of the received signal. Can be controlled.
  • BFIC since its unit cost is significantly lower than that of RFIC, the manufacturing cost of the mobile terminal can be significantly lowered.
  • FIG. 7 and 8 are block diagrams of a wireless communication unit of a mobile terminal according to another embodiment of the present invention showing a structure in which a plurality of array antennas are connected to one BFIC.
  • FIG. 7 shows that the first array antenna 225 and the second array antenna 235 are connected to the first BFIC 710, and the third array antenna 245 and the fourth array antenna ( 255) shows an example in which the second BFIC 720 is connected.
  • the RFIC 700 may supply signals according to the number of array antennas to each BFIC. For example, since two array antennas are connected to each of the first BFIC 710 and the second BFIC 720, two pairs of signals may be supplied to each BFIC.
  • a first port through which the first vertically polarized signal V1 is output, a second port through which the second vertically polarized signal V2 is output, and the first horizontally polarized signal H1 are A fifth port output and a sixth port through which the second horizontally polarized signal H2 is output may be connected to the first BFIC 710.
  • the eighth port through which the polarized signal H4 is output may be connected to the second BFIC 720.
  • the first vertically polarized signal V1 and the first horizontally polarized signal H1, and the second vertically polarized signal V2 and the second horizontally polarized signal H2 are applied to the first BFIC 710.
  • a third vertically polarized signal V3 and a third horizontally polarized signal H3, and a fourth vertically polarized signal V4 and a second horizontally polarized signal H4 may be supplied to the second BFIC 720.
  • Each BFIC may perform beamforming for an azimuth angle corresponding to a different angle according to each array antenna.
  • the phase shifting units provided in each BFIC may shift the phases of each antenna unit 221, 222, 223, and 224 so that beams oriented in different directions are formed for each array antenna.
  • the phase shifting parts provided in each antenna part of the first array antenna and the phase shifting parts provided in each antenna part of the second array antenna may receive beams in different directions from the first array antenna and the second array antenna. Can be formed.
  • the modem 200 may generate a control signal for controlling the RFIC 700.
  • the modem 200 may generate control signals for controlling each BFIC.
  • FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating an example of a structure in which some array antennas are activated through control of an output port of a BFIC in the wireless communication unit having the configuration of FIG. 7.
  • a first vertically polarized signal V1 and a first horizontally polarized signal H1 When supplied to the BFIC 710, as shown in FIG. 9, the first vertically polarized signal V1 and the first horizontally polarized signal H1 are transmitted to the first array antenna 225 and the second vertically polarized signal ( V2) and the second horizontally polarized signal H2 may be supplied to the second array antenna 235. Accordingly, the first vertically polarized signal V1 and the first horizontally polarized signal H1 are phase shifted differently from the second vertically polarized signal V2 and the second horizontally polarized signal H2, and are directed in different directions. Can form a beam.
  • the antenna units of the first array antenna 225 and the second array antenna 235 may be connected to different output ports of the first BFIC 710. That is, the four antennas ANT 1 to ANT 4 constituting the first array antenna 225 are each first through the first output port 911 to the eighth output port 918 of the first BFIC 710. The direct polarized signal V1 and the first horizontal polarized signal H1 may be input. In addition, the four antennas ANT 1 to ANT 4 constituting the second array antenna 235 are each second through the ninth output port 921 to the sixteenth output port 928 of the first BFIC 710. The direct polarized signal V2 and the second horizontal polarized signal H2 may be input.
  • the BFIC control signal generated by the modem 200 may be for activating or deactivating some of the output ports of the BFIC. That is, the modem 200 may control whether or not an output port connected to a specific array antenna among the output ports of the first BFIC 710 is activated, so that a beam is formed only at a specific array antenna.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation process of controlling to form a beam directed in a specific direction when a plurality of array antennas are connected to one BFIC.
  • the modem 200 may detect the strength of response signals received through each array antenna (S1000).
  • the preset condition may be determined in various ways. For example, the expiration of a preset scan period may include a case in which the power of the mobile terminal 100 is turned on, or a handover occurs.
  • the modem 200 is configured to activate at least one The BFIC can be determined (S1002).
  • the modem 200 may determine as the BFIC to activate the BFIC connected to at least one array antenna based on the sensed signal strength of each signal similar to that described with reference to FIG. 4.
  • the modem 200 when a plurality of array antennas are connected to one BFIC as shown in FIG. 7, the modem 200 is a BFIC connected to the array antenna if the strength of the received signal is higher than a preset level at any one of the plurality of array antennas Can be determined as the BFIC to activate.
  • the modem 200 may control the RFIC 210 so that the output ports of the RFIC 210 connected to the BFIC determined in step S1002 are activated (S1004).
  • the modem 200 may generate a BFIC control signal for controlling the currently activated BFIC based on the signal strength detected in step S1000.
  • the modem 200 may detect an array antenna corresponding to a received signal having a predetermined level or higher.
  • a BFIC control signal may be generated so that a beam corresponding to the detected array antenna is formed.
  • the BFIC control signal may be a signal for activating some of the output ports of a specific BFIC. That is, the modem 200 may activate only output ports of the BFIC connected to the array antenna for which a response signal strength equal to or greater than a preset signal strength is detected in step S1000 (S1006).
  • the modem 200 May detect the first BFIC 710 connected to the first array antenna 225 and the second array antenna 235 in step S1004 and activate RFIC output ports connected to the first BFIC 710.
  • the modem 200 activates only the first output ports 911 to the eighth output ports 918 connected to the first array antenna 225 among the output ports of the first BFIC 710 through a BFIC control signal.
  • the 9 output ports 921 to the 16th output ports 928 may be deactivated).
  • the first BFIC 710 may supply a signal only to the first array antenna 225. Accordingly, even when the first array antenna 225 and the second array antenna 235 are connected to the first BFIC 710, a beam may be formed only in the first array antenna 225.
  • the modem 200 controls the RFIC 210 and the BFIC has been described, but it is obvious that such control may be performed by the application processor (AP, 270).
  • the modem 200 may control the RFIC 210 and the BFIC under the control of the application processor (AP, 270).
  • the RFIC 210 may control a plurality of BFICs connected to each output port.
  • the number of BFICs provided in the mobile terminal 100 can be further reduced. Accordingly, the manufacturing cost of the mobile terminal 100 can be lowered, and the limited space inside the mobile terminal 100 can be utilized more efficiently.
  • the present invention described above can be implemented as a computer-readable code on a medium on which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Disk), SDD (Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (for example, transmission over the Internet) includes the implementation of the form.
  • the computer may include the controller 180 of the electronic device 100. Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects, but should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

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Abstract

본 발명은 빔 포밍을 지원하는 이동 단말기에 관한 것으로, 복수의 배열 안테나를 형성하는 복수의 안테나와, 상기 복수의 배열 안테나에 각각 연결되며, 각 배열 안테나마다 각각 서로 다른 방향의 빔을 형성하는 복수의 빔 포머(Beam former) 및, 상기 복수의 빔 포머에 각각 연결되는 복수의 출력 포트를 구비하고, 상기 복수의 포트 중 적어도 일부에 신호를 입력하여 특정 방향의 빔이 형성되도록 상기 복수의 빔 포머를 제어하는 RFIC(Radio Frequency IC)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

빔 포밍을 지원하는 이동 단말기 및 그 이동 단말기의 제어 방법
본 발명은 빔 포밍을 지원하는 이동 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배열 또는 다중 안테나를 이용한 빔 포밍(Beam Forming) 방식으로 신호를 송신 또는 수신하는 이동 단말기에 관한 것이다.
최근 이동 단말기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
5G 네트워크 통신 방식은 기존의 통식 방식(LTE, 4G)보다 높은 스펙트럼 효율과 높은 데이터 전송률을 요구한다. 그리고 다수의 안테나(이하 다중 안테나)를 이용하여 보다 넓은 범위를 커버하는 공간 다중화(spatial multiplexing) 및 상기 다수의 안테나를 통해 형성되는 빔(빔 포밍)을 이용하는 방안이 대두되고 있다. 이러한 공간 다중화 기술은 페이딩(fading), 및 노이즈에 강한 특성을 가지며, 빔 포밍은 다중 경로에 의한 반사파 영향을 최소화하므로 5G에서 요구되는 높은 스펙트럼 효율 및 데이터 전송률이 달성될 수 있다.
이러한 빔 포밍은 송신측과 수신측이 다중 안테나에서 전송되는 신호의 합성을 통해 높은 안테나 이득을 가지며 방향성이 있는 빔을 형성하는 방식을 말한다. 이에 송신측 빔과 수신측 빔이 서로 매칭될 때 높은 전송 전력 및 높은 수신 이득을 가질 수 있다. 반면 송신측 빔과 수신측 빔이 지향하는 방향이 서로 매칭되지 않는다면 전송 전력 및 수신 이득이 낮아질 수 있다.
따라서 이처럼 빔을 형성하여 통신을 수행하는 경우, 안정적인 통신 커버리지(coverage)를 확보하기 위해서는 서로 다른 방향을 지향하는 복수의 빔을 형성하는 것이 권장되고 있는 실정이다.
그런데 하나의 빔은 배열 안테나를 구성하는 각각의 안테나로부터 송수신되는 신호로 형성될 수 있다. 따라서 복수의 빔을 형성하기 위해서는 복수의 배열 안테나를 가져야 하며각 배열 안테나 마다, 그 배열 안테나를 구성하는 안테나들 각각으로부터 신호를 송수신하기 위한 RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)가 필요하다는 문제가 있다. 이 경우 고가의 REIC가 다수개 구비되어야 하므로, 이동 단말기의 제조 비용이 상승한다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 안정적인 통신 커버리지를 확보할 수 있으면서도 RFIC를 다수개 포함하지 않는 이동 단말기 및 그 이동 단말기의 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명의 목적은 안정적인 통신 커버리지를 확보할 수 있으면서도 무선 신호의 송수신에 소요되는 전력을 보다 절약할 수 있는 이동 단말기 및 그 이동 단말기의 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기는, 복수의 배열 안테나를 형성하는 복수의 안테나와, 상기 복수의 배열 안테나에 각각 연결되며, 각 배열 안테나마다 각각 서로 다른 방향의 빔을 형성하는 복수의 빔 포머(Beam former) 및, 상기 복수의 빔 포머에 각각 연결되는 복수의 출력 포트를 구비하고, 상기 복수의 포트 중 적어도 일부에 신호를 입력하여 특정 방향의 빔이 형성되도록 상기 복수의 빔 포머를 제어하는 RFIC(Radio Frequency IC)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 빔 포머는, 상기 복수의 안테나 각각에 대응하는 위상 천이부를 포함하며, 상기 RFIC로부터 입력되는 신호에 근거하여 상기 배열 안테나 각각에 대응하는 서로 다른 방향의 빔이 형성되도록 상기 복수의 안테나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 RFIC는, 기 설정된 조건이 충족되면, 상기 배열 안테나 모두에 대응하는 방향의 빔들이 형성되도록, 상기 복수의 출력 포트 모두에 신호를 입력하고, 상기 복수의 포트 모두에 입력된 신호에 대한 응답 신호가 상기 복수의 빔 포머 중 적어도 일부로부터 수신되면, 수신된 응답 신호들의 세기에 근거하여 적어도 하나의 응답 신호를 검출하며, 검출된 적어도 하나의 응답 신호에 대응하는 적어도 하나의 빔 포머가 빔을 형성하도록, 상기 검출된 적어도 하나의 응답 신호에 대응하는 일부의 포트에 신호를 입력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 빔 포머의 공급되는 전력을 제어하는 PMIC(Power Management)를 더 포함하고, 상기 RFIC는, 상기 PMIC의 제어에 따라, 신호가 입력되지 않는 출력 포트에 대응하는 빔 포머의 전원을 오프시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 조건은, 기 설정된 스캔(scan) 주기가 만기되는 경우 또는 상기 이동 단말기의 전원이 온(On) 되거나, 핸드 오버(Hand Over)가 발생하는 경우를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 검출되는 적어도 하나의 응답 신호는, 기 설정된 수신 신호 세기 이상의 세기를 가지는 적어도 하나의 응답 신호, 또는 응답 신호들 중 신호 세기가 강한 순서대로 선택되는 적어도 하나의 응답 신호임을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 RFIC는, 상기 이동 단말기의 모뎀(MODEM) 또는 상기 이동 단말기의 각 구성부 동작을 제어하는 어플리케이션 프로세서(Application Processor)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 상기 복수의 빔 포머에 각각 연결되는 복수의 출력 포트 중 일부를 활성화시키는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 빔 포머 각각은, 적어도 2개의 배열 안테나에 연결되며, 상기 RFIC로부터 입력되는 신호에 근거하여, 연결된 배열 안테나들 각각에 대응하는 서로 다른 방향의 복수의 빔을 형성되도록 복수의 안테나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 빔 포머 각각은, 복수의 배열 안테나에 각각 연결되는 복수의 단자를 구비하고, 상기 RFIC는, 상기 복수의 단자 중 적어도 일부를 활성화하여 연결된 복수의 배열 안테나 중 적어도 하나에 대응하는 빔이 형성되도록, 상기 RFIC로부터 신호를 입력받는 적어도 일부의 빔 포머를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기의 제어 방법은, 기 설정된 조건이 충족되는 경우, 상기 복수의 빔 포머(Beam Former)에 각각 연결된 각 RFIC(Radio Frequency IC) 출력 포트 모두에 시험 신호를 입력하는 제1 단계와, 상기 복수의 빔 포머 각각으로부터 상기 시험 신호에 대한 응답 신호들을 수신하는 제2 단계와, 상기 응답 신호들의 세기에 근거하여 빔을 형성할 빔 포머를 검출하는 제3 단계 및, 검출된 빔 포머에 연결된 출력 포트를 활성화하고, 나머지 출력 포트들은 비활성화하여, 특정 방향의 빔을 형성하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 빔 포머 각각은, 적어도 2개의 배열 안테나에 연결되며, 상기 제4 단계는, 검출된 빔 포머에 연결된 RFIC의 출력 포트를 활성화하는 제4-1 단계와, 상기 응답 신호들 중 기 설정된 수신 세기 이상의 세기를 가지는 응답 신호에 대응하는 적어도 하나의 배열 안테나를 검출하는 제4-2 단계 및, 상기 활성화된 RFIC 출력 포트로부터 신호를 입력받는 빔 포머의 단자들 중, 상기 적어도 하나의 배열 안테나에 연결된 단자를 활성화하여 상기 적어도 하나의 배열 안테나에 각각 대응하는 빔이 형성되도록 복수의 안테나를 제어하는 제4-3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제3 단계는, 상기 응답 신호들의 세기에 근거하여 빔을 형성하는 빔 포머를 복수개 검출하는 단계이며, 상기 제4 단계는, 상기 검출된 복수개의 빔 포머 각각에 연결된 출력 포트들을 활성화하여 서로 다른 방향을 지향하는 복수의 빔을 형성하는 단계임을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제3 단계는, 상기 응답 신호들 중 기 설정된 수신 신호 세기 이상의 세기를 가지는 복수의 응답 신호 또는 상기 응답 신호들 중 신호 세기가 강한 순서대로 선택되는 복수의 응답 신호를 검출하는 단계임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이동 단말기 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 복수의 서로 다른 빔을 형성하는 각각의 배열 안테나마다, RFIC 보다 가격이 보다 저렴한 BFIC(Beam Former IC)를 복수개 구비하고, 상기 복수의 BFIC가 하나의 RFIC로부터 수신되는 신호에 근거하여 각 배열 안테나를 통해 서로 다른 방향을 지향하는 빔을 형성하도록 함으로써, RFIC를 다수개 구비하는 경우보다 더 저렴한 비용으로 제조될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 제어부의 제어에 따라 복수의 BFIC에 각각 연결된 RFIC의 출력 포트 중 적어도 일부의 활성화를 제어하여 기지국과의 송수신 상태가 양호한 일부의 BFIC만 활성화되도록 함으로써, 무선 신호의 송수신에 소요되는 전력을 보다 절약할 수 있다는 장점이 있다.
도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기에서, 하나의 RFIC 연결된 복수의 BFIC를 포함하는 무선 통신부의 구성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은, 도 2에서 도시된 송수신 겸용 안테나(ANT1) 및 수신 안테나(ANT2)의 보다 자세한 구성들을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는, 도 2에서 도시된 무선 통신부에서 RFIC의 출력 포트를 제어하여 일부의 BFIC만 활성화될 수 있도록 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기에서, 일부의 BFIC가 선택적으로 활성화되는 예를 도시한 예시도이다.
도 6은, 통상적인 이동 단말기의 무선 통신부 구성과 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기의 무선 통신부 구성을 도시한 블록도이다.
도 7 및 도 8은 하나의 BFIC에 복수의 배열 안테나가 연결되는 구조를 도시한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이동 단말기 무선 통신부의 블록도이다.
도 9는, 도 7의 구성을 가지는 무선 통신부에서, BFIC의 출력 포트 제어를 통해 일부의 배열 안테나들만 활성화되는 구조의 예를 도시한 예시도이다.
도 10은 이처럼 하나의 BFIC에 복수의 배열 안테나가 연결되는 경우에 특정 방향을 지향하는 빔이 형성되도록 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 전자 기기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 전자 기기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 전자 기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자 기기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 전자 기기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 네트워크는 예컨대 4G 통신 네트워크 및 5G 통신 네트워크일 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
4G 무선 통신 모듈(111)은 4G 이동통신 네트워크를 통해 4G 기지국과 4G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 송신 신호를 4G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 4G 무선 통신 모듈(111)은 하나 이상의 4G 수신 신호를 4G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이와 관련하여, 4G 기지국으로 전송되는 복수의 4G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다. 또한, 4G 기지국으로부터 수신되는 복수의 4G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)이 수행될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 여기서, 4G 기지국과 5G 기지국은 비-스탠드 얼론(NSA: Non-Stand-Alone) 구조일 수 있다. 예컨대, 4G 기지국과 5G 기지국은 셀 내 동일한 위치에 배치되는 공통-배치 구조(co-located structure)일 수 있다. 또는, 5G 기지국은 4G 기지국과 별도의 위치에 스탠드-얼론(SA: Stand-Alone) 구조로 배치될 수 있다.
5G 무선 통신 모듈(112)은 5G 이동통신 네트워크를 통해 5G 기지국과 5G 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이때, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 송신 신호를 5G 기지국으로 전송할 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)은 하나 이상의 5G 수신 신호를 5G 기지국으로부터 수신할 수 있다.
이때, 5G 주파수 대역은 4G 주파수 대역과 동일한 대역을 사용할 수 있고, 이를 LTE 재배치(re-farming)이라고 지칭할 수 있다. 한편, 5G 주파수 대역으로, 6GHz 이하의 대역인 Sub6 대역이 사용될 수 있다.
반면, 광대역 고속 통신을 수행하기 위해 밀리미터파(mmWave) 대역이 5G 주파수 대역으로 사용될 수 있다. 밀리미터파(mmWave) 대역이 사용되는 경우, 전자 기기(100)는 기지국과의 통신 커버리지 확장(coverage expansion)을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있다.
한편, 5G 주파수 대역에 관계없이, 5G 통신 시스템에서는 전송 속도 향상을 위해, 더 많은 수의 다중입력 다중출력(MIMO: Multi-Input Multi-Output)을 지원할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 기지국으로 전송되는 복수의 5G 송신 신호에 의해 상향링크(UL: Up-Link) MIMO가 수행될 수 있다. 또한, 5G 기지국으로부터 수신되는 복수의 5G 수신 신호에 의해 하향링크(DL: Down-Link) MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 무선 통신부(110)는 4G 무선 통신 모듈(111)과 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 기지국 및 5G 기지국과 이중 연결(DC: Dual Connectivity) 상태일 수 있다. 이와 같이, 4G 기지국 및 5G 기지국과의 이중 연결을 EN-DC(EUTRAN NR DC)이라 지칭할 수 있다. 여기서, EUTRAN은 Evolved Universal Telecommunication Radio Access Network로 4G 무선 통신 시스템을 의미하고, NR은 New Radio로 5G 무선 통신 시스템을 의미한다.
한편, 4G 기지국과 5G 기지국이 공통-배치 구조(co-located structure)이면, 이종 반송파 집성(inter-CA(Carrier Aggregation)을 통해 스루풋(throughput) 향상이 가능하다. 따라서, 4G 기지국 및 5G 기지국과 EN-DC 상태이면, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 수신 신호와 5G 수신 신호를 동시에 수신할 수 있다.
근거리 통신 모듈(113)은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 통신 모듈(114)은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 전자 기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100) 사이, 또는 전자 기기(100)와 다른 전자 기기(100, 또는 외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신망은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)을 이용하여 전자 기기 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국을 경유하지 않고 전자 기기들 간에 D2D (Device-to-Device) 방식에 의해 근거리 통신이 수행될 수 있다.
한편, 전송 속도 향상 및 통신 시스템 융합(convergence)을 위해, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112) 중 적어도 하나와 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 4G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다. 또는, 5G 무선 통신 모듈(112)과 Wi-Fi 통신 모듈(113)을 이용하여 5G + WiFi 반송파 집성(CA)이 수행될 수 있다.
위치정보 모듈(114)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 전자 기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자 기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보모듈(115)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(115)은 전자 기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 전자 기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
구체적으로, 전자 기기는 5G 무선 통신 모듈(112)을 활용하면, 5G 무선 통신 모듈 과 무선신호를 송신 또는 수신하는 5G 기지국의 정보에 기반하여, 전자 기기의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 기지국은 좁은 커버리지를 갖는 소형 셀(small cell)에 배치(deploy)되므로, 전자 기기의 위치를 획득하는 것이 유리하다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 전자 기기 내 정보, 전자 기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 전자 기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 전자 기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자 기기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 전자 기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 전자 기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자 기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자 기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 전자 기기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 전자 기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자 기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 전자 기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자 기기 상에서 구현될 수 있다.
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 전자 기기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 전자 기기의 특정 유형에 관련될 것이나, 전자 기기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 전자 기기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 전자 기기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
전자 기기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전자 기기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다. 한편, 리어 케이스(102)의 측면 중 일부가 방사체(radiator)로 동작하도록 구현될 수 있다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
전자 기기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 전자 기기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 전자 기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 전자 기기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
한편, 전자 기기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 전자 기기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 한편, 4G 무선 통신 모듈(111) 및 5G 무선 통신 모듈(112)과 연결되는 복수의 안테나는 단말기 측면에 배치될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
한편, 단말기 측면에 배치되는 복수의 안테나는 MIMO를 지원하도록 4개 이상으로 구현될 수 있다. 또한, 5G 무선 통신 모듈(112)이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 복수의 안테나 각각이 배열 안테나(array antenna)로 구현됨에 따라, 전자 기기에 복수의 배열 안테나가 배치될 수 있다.
단말기 바디에는 전자 기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기에서 구현될 수 있는 이동 단말기 무선 통신부의 구성을 도시한다.
먼저 도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기(100)는 RFIC(Radio frequency IC)(210) 및 복수의 BFIC(Beam Former IC)(220, 230, 240, 250), 그리고 각각 다수의 안테나를 포함하는 복수의 배열 안테나(Array)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 200) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 270)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 200)과 어플리케이션 프로세서(AP, 270)와 물리적으로 하나의 chip에 구현되고, 논리적 및 기능적으로 분리된 형태로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 물리적으로 분리된 chip의 형태로 구현될 수도 있다. 한편 상기 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 도 1a에도 도시한 이동 단말기(100)의 제어부(800)일 수도 있다.
먼저 각각의 배열 안테나(225, 235, 245, 255)는 신호를 송신하고 수신하도록 구성되는 안테나부들(221 내지 224)이 배열되는 안테나일 수 있다. 상기 안테나부들(221 내지 224)은 4G 또는 5G 통신을 위한 주파수 대역에서 동작하는 안테나이며, 밀리미터파(mmwave) 통신이 가능한 안테나들일 수 있다.
한편 각각의 안테나부들(221 내지 224)은 전력 증폭기(PA, Power Amplifier) 및 저전력 증폭기(Low Noise Amplifier)를 포함하는 구성일 수 있다. 그리고 상기 전력 증폭기 및 저전력 증폭기는 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템에서 동작 가능할 수 있다.
안테나부(221 내지 224) 각각은 각각 수직 편파(V) 및 수평 편파(H)를 송신 또는 수신할 수 있는 편파 안테나를 포함할 수 있다. 여기서 편파 안테나는 전력 증폭기로부터 증폭된 송신 신호를 방사하는 송신 안테나와 상기 자유 공간으로부터 수신 신호를 상기 저잡음 증폭기로 전달하는 수신 안테나 겸용으로 동작하거나 또는 수신 안테나로서 동작할 수 있다. 따라서 상기 편파 안테나는 송신 주파수 대역과 수신 주파수 대역에서 모두 동작하도록 구성되거나 또는 수신 주파수 대역에서만 동작하도록 구성될 수도 있다.
한편 상기 편파 안테나는 급전 방향에 따라 수직 편파 또는 수평 편파 중 어느 하나의 신호를 송수신할 수 있도록 형성된 하나의 패치 안테나일 수 있다. 또는 상기 편파 안테나는 상기 수직 편파 신호를 송수신하도록 형성된 수직 편파 안테나와 평 편파 신호를 송수신하도록 형성된 수평 편파 안테나로 형성될 수도 있다.
한편 상기 복수의 BFIC(220, 230, 240, 250)는 각각 위상 천이부(Phase Shifter, 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 위상 천이부는 배열 안테나를 구성하는 안테나 소자(안테나부(221, 222, 223, 224)) 각각마다 구비될 수 있다. 그리고 각 배열 안테나의 위상차를 이용하여 각각 기 설정된 각도에 해당하는 방위각 영역에 대한 빔포밍을 수행할 수 있다. 예를 들어 복수의 BFIC(220, 230, 240, 250)는 보다 넓은 통신 커버리지를 확보하기 위해 각각 서로 다른 방위각 영역에 대한 빔포밍을 수행할 수 있다.
한편 상기 위상 천이부는 연결된 배열 안테나의 각 안테나부(221, 222, 223, 224)에 서로 다른 위상을 인가할 수 있다. 상기 위상 천이부는 송신 주파수 대역 및 수신 주파수 대역에서 모두 동작하도록 구성되거나 또는 수신 주파수 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 위상 천이부의 위상 조절을 위해 각 BFIC는 모뎀(200)으로부터 위상 제어를 위한 제어 신호를 수신할 수 있다.
그리고 RFIC(210)는 연결된 BFIC 각각에 무선 통신을 위한 수직 편파 신호 또는 수평 편파 신호를 공급할 수 있다. 일 예로 서로 쌍을 이루는 수직 편파 신호(V)와 수평 편파 신호(H)가 각각의 출력 포트를 통해 각각의 BFIC로 공급될 수 있다. 이 경우 각 BFIC는 적어도 한 쌍의 수직 편파 신호(V)와 수평 편파 신호(H)를 공급받을 수 있으며 공급된 신호들로 기 설정된 위상각에 따른 지향성을 가지는 전계, 즉 빔을 형성할 수 있다.
예를 들어 도 2에서 보이고 있는 바와 같이 RFIC(210)가 8개의 포트를 가지는 경우, RFIC는 4쌍의 수직 편파 신호와 수평 편파 신호를 서로 다른 BFIC에 공급할 수 있다. 일 예로 제1 수직 편파 신호(V1) 내지 제4 수직 편파 신호(V4)는 RFIC(210)의 제1 포트 내지 제4 포트에서, 제1 수평 편파 신호(H1) 신호 및 제4 수평 편파 신호(H4)는 RFIC(210)의 제5 포트 내지 제8포트에서 출력되는 것일 수 있다.
이 경우 제1 포트 및 제5 포트는 제1 BFIC(220)에 연결될 수 있다. 그리고 제2 포트 및 제6 포트는 제2 BFIC(230)에 연결될 수 있으며, 제3 포트 및 제7 포트가 제3 BFIC(240)에 연결될 수 있다. 또한 제4 포트 및 제8 포트가 제4 BFIC(250)에 연결될 수 있다.
따라서 RFIC(210)의 제1 수직 편파 신호(V1)와 제1 수평 편파 신호(H1)가 제1 포트 및 제5 포트를 통해, 제2 수직 편파 신호(V2)와 제2 수평 편파 신호(H2)가 제2 포트 및 제6 포트를 통해, 제3 수직 편파 신호(V3)와 제3 수평 편파 신호(H3)가 제3 포트 및 제7 포트를 통해, 그리고 제4 수직 편파 신호(V4)와 제2 수평 편파 신호(H4)가 제4 포트 및 제8 포트를 통해 제1 BFIC(220), 제2 BFIC(230), 제3 BFIC(230) 및 제4 BFIC(250)에 각각 공급될 수 있다.
한편 RFIC(210)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(210)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화(synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(200)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(210)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G RFIC 및 5G RFIC로 각각 지칭될 수 있다. 특히, 5G 대역이 밀리미터파 대역으로 구성되는 경우와 같이 5G 대역과 4G 대역의 대역 차이가 큰 경우, RFIC(210)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(210)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, RFIC(210)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우에도 4G RFIC 및 5G RFIC가 논리적 및 기능적으로 분리되고 물리적으로는 하나의 chip에 구현되는 것도 가능하다.
한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 이동 단말기(100) 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 모뎀(200)을 통해 상기 무선 통신부 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
일 예로 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC(PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(200)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(200)은 RFIC(210)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 이동 단말기(100)가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(200)을 통해 RFIC(210)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 적어도 하나의 전력 증폭기(PA)를 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(200)을 통해 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 이동 단말기(100)의 배터리 전압이 기 설정된 수준 이상 낮아지면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(200)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 이동 단말기(100)가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(200)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(200)과 RFIC(200)를 제어할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 이동 단말기(100)의 배터리 잔량이 임계치 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(200)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(200)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(200)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 270)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(200)과 RFIC(210)를 제어할 수 있다.
한편, 도 2의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합할 수 있다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.
또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.
한편, RFIC(210)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter) 또는 전력 분배기(power divider)가 내장되어 있어, 별도의 부품이 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT(Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
RFIC(210)와 모뎀(20)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(210)와 모뎀(200)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(210)와 모뎀(200)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.
모뎀(200)은 RFIC(210)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(200)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)을 통해 획득할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 물리 하향링크 제어 채널(PDCCH: Physical Downlink Control Channel)을 통해 수신될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
모뎀(200)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(210)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 전력 증폭기를 포함하는 복수의 송신 회로를 제어할 수 있다. 또한, RFIC(210)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 복수의 저잡음 증폭기를 포함하는 수신 회로들을 제어할 수 있다.
도 3은, 도 2에서 도시된 송수신 겸용 안테나(ANT1) 및 수신 안테나(ANT2)의 보다 자세한 구성들을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기(100)의 각 배열 안테나는 복수의 안테나부(221, 222, 223, 224)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 복수의 안테나부(221, 222, 223, 224) 중 적어도 하나는 신호의 송신 및 수신이 모두 가능한 송수신 겸용 안테나일 수 있다. 그리고 나머지 안테나부는 수신 안테나일 수 있다.
도 3의 (a)는 상기 안테나부 중 신호의 송수신이 모두 가능한 송수신 겸용 안테나(예 : ANT 1)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다.
먼저 송수신 안테나(ANT 1)의 경우 수직 편파 신호를 송수신하기 위해 수직 편파 안테나(V Ant, Vertical Antenna)(300)에 연결된 송수신 회로 및 수평 편파 신호를 송수신하기 위해 수평 편파 안테나(H Ant, Horizontal Antenna)(310)에 연결된 송수신 회로를 포함할 수 있다. 이 경우 각각의 송수신 회로는 전력 증폭기(PA, Power Amplifier) 및 저전력 증폭기(Low Noise Amplifier)를 포함할 수 있다. 그리고 듀플렉서(도시되지 않음), 필터(302) 및 스위치(304)를 더 포함할 수 있다.
먼저 듀플렉서(도시되지 않음)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 전력 증폭기(306)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서의 제1 출력 포트를 통해 송수신 안테나에 인가된다. 반면에, 송수신 안테나를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(308)로 수신될 수 있다.
필터(302)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(302)는 듀플렉서의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(302)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.
스위치(304)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서, 스위치(233)는 시분할 다중화(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 송신 신호와 수신 신호를 분리하도록 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 이때, 송신 신호와 수신 신호는 동일 주파수 대역의 신호이고, 이 경우 듀플렉서는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에서, 스위치(304)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(304)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(304)는 포함되지 않을 수도 있다.
한편 도 3의 (b)는 상기 안테나부 중 신호의 수신이 모두 가능한 송수신 안테나(예 : ANT 2)의 세부적인 구성을 도시한 도면이다.
수신 안테나(ANT 2)의 경우 수직 편파 신호를 수신하기 위해 수직 편파 안테나(V Ant, Vertical Antenna)(350)에 연결된 수신 회로 및 수평 편파 신호를 수신하기 위해 수평 편파 안테나(H Ant, Horizontal Antenna)(360)에 연결된 수신 회로를 포함할 수 있다. 이 경우 각각의 수신 회로는 필터(302) 및 저전력 증폭기(Low Noise Amplifier)를 포함할 수 있다. 그리고 수직 편파 안테나(V Ant)(350) 또는 수평 편파 안테나(H Ant)(360)를 통해 수신되는 신호들 중 필터(302)에 의해 여과된 수신 대역의 신호를 증폭하여 연결된 BFIC에 입력할 수 있다. 그러면 BFIC는 증폭된 입력된 신호를 RFIC(210)에 입력할 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른 배열 안테나(225, 235, 245, 255)는 각각 4개의 안테나를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 4개의 안테나 중 2개는 송수신이 모두 가능한 송수신 안테나이고, 나머지 2개는 수신 안테나일 수 있다. 이 경우 4의 안테나 중, 송수신 안테나를 ANT 1(221) 및 ANT 4(224)로 가정하기로 하고, 수신 안테나를 ANT 2(222) 및 ANT 3(223)으로 가정하기로 한다. 이 경우 ANT 1(221)은 제1 전력 증폭기를 포함할 수 있으며, ANT 4(224)에 구비되는 제2 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 전력 증폭기 및 제2 전력 증폭기는 각각 수평 편파 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기와 수직 편파 신호를 증폭하기 위한 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
이처럼 두 개의 안테나를 통한 신호의 송신이 가능한 경우, ANT 1(221)의 제1 전력 증폭기 및, ANT 4(224)의 제2 전력 증폭기는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 상기 제1 및 제2 전력 증폭기는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.
반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기 중 어느 하나는 4G 대역에서 동작하고, 다른 하나는 밀리미터파 대역에서 동작할 수 있다.
한편, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템이 구현될 수 있다. 이처럼 4개의 안테나를 이용하는 경우 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL, Download Link)를 통해 4x4 DL MIMO가 수행될 수 있다.
한편, 5G 대역이 Sub6 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역에서 모두 동작하도록 구성될 수 있다. 반면에, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 제1 내지 제4 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 4G 대역과 5G 대역 중 어느 하나의 대역에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 5G 대역이 밀리미터파(mmWave) 대역이면, 별도의 복수 안테나 각각이 밀리미터파 대역에서 배열 안테나로 구성될 수 있다.
상기 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기와 제2 전력 증폭기에 연결된 두 개의 안테나(ANT 1(221), ANT 4(224))를 이용하여 2x2 MIMO(Multi Input Multi Output) 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL(Up Link) MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다. 또는, 2x2 UL MIMO에 한정되는 것은 아니고, 1 Tx 또는 송수신 안테나가 4개 모두일 경우 4 Tx로도 구현 가능함은 물론이다. 이때, 5G 통신 시스템이 1 Tx로 구현되는 경우, ANT 1(221)의 제1 전력 증폭기 및 ANT 4(224)의 제2 전력 증폭기 중 어느 하나만 5G 대역에서 동작할 수 있다. 한편, 5G 통신 시스템이 4Tx로 구현되는 경우, 5G 대역에서 동작하는 추가적인 전력 증폭기가 더 구비될 수 있다. 또는, 하나 또는 두 개의 송신 경로 각각에서 송신 신호를 분기하고, 분기된 송신 신호가 복수의 안테나에 연결될 수도 있다.
이하에서는 이와 같이 구성된 이동 단말기에서 구현될 수 있는 무선 통신부의 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
상술한 설명에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신부에 구비된 복수의 BFIC는, 각각 서로 다른 두 개의 RFIC 출력 포트에 연결될 수 있으며, 연결된 RFIC 출력 포트를 통해 서로 구분되는 수직 편파 신호 및 수평 편파 신호를 공급받을 수 있음을 설명한 바 있다. 이에 따라 본 발명은 상기 RFIC의 출력 단자의 적어도 일부를 비활성화하여 적어도 하나의 BFIC로 공급되는 신호들을 차단함으로써 상기 적어도 하나의 BFIC를 비활성화할 수 있다. 즉, 기지국과의 통신 상태가 양호하지 않은 일부의 배열 안테나들을 비활성화함으로써 기지국와의 통신에 소모되는 전력을 절감할 수 있다.
도 4는, 이러한 경우에 상기 RFIC의 출력 포트를 제어하여 일부의 BFIC만 활성화될 수 있도록 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하여 살펴보면, 먼저 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신부의 제어부는 기 설정된 조건이 충족되는 경우 모든 BFIC에 신호를 입력하고 그에 대응하는 응답 신호를 수신 및 수신된 응답 신호들의 세기를 감지할 수 있다(S400). 이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신부는 각 배열 안테나로부터 수신되는 응답 신호의 세기를 감지하기 위한 감지부(도시되지 않음)를 더 구비할 수 있다.
여기서 상기 기 설정된 조건은 다양하게 결정될 수 있다. 일 예로 기 설정된 스캔(scan) 주기가 만기되는 경우일 수 있다. 또는 이동 단말기(100)의 전원이 온(On) 되거나, 핸드 오버(Hand Over)가 발생하는 경우일 수 있다. 이와 같은 조건이 충족되는 경우, 제어부는 상기 S400 단계를 통해 각 배열 안테나에서 수신되는 응답 신호들의 세기를 감지할 수 있다. 여기서 제어부는 RFIC(210) 자신일 수 있다. 또는 제어부는 모뎀(200)일 수도 있다. 또는 제어부는 RFIC(210)를 제어하는 모뎀(200)에, 제어 신호를 입력하는 어플리케이션 프로세서(AP, 270)일 수 있다.
한편 상기 S400 단계에서 각 배열 안테나들(225, 235, 245, 255)에서 수신되는 응답 신호들의 세기가 감지되면, 제어부는 감지된 응답 신호들 각각의 세기에 근거하여 활성화할 적어도 하나의 BFIC를 결정할 수 있다(S402). 일 예로 제어부는 감지된 응답 신호들 중 기 설정된 세기 이상으로 수신된 응답 신호들을 검출할 수 있다. 그리고 검출된 응답 신호들에 대응하는 BFIC를 활성화할 BFIC로 결정할 수 있다. 또는 제어부는 수신 신호 세기가 강한 순서대로 기 설정된 개수의 신호들을 선택하고 선택된 신호들에 대응하는 BFIC를 활성화할 BFIC로 결정할 수 있다.
따라서 만약 사용자가 이동 단말기를 파지하고 있는 상태에 따라 특정 배열 안테나의 수신 이득이, 사용자의 손에 의해 발생하는 핑거 이펙트(finger effect)로 인해 감쇄된 경우, 상기 특정 배열 안테나에 연결된 BFIC는 상기 S402 단계에서 활성화될 BFIC로 선택되지 않을 수 있다.
한편 상기 S402 단계에서, 활성화할 BFIC가 결정되는 경우, 제어부는 결정된 BFIC에 연결된 RFIC(210)의 출력 포트들이 활성화되도록 RFIC(210)를 제어할 수 있다(S404). 이 경우 상기 활성화될 BFIC로 결정되지 않은 다른 BFIC들에 연결된 RFIC(210)의 출력 포트들은 비활성화되도록 제어할 수 있다. 따라서 복수의 BFIC(220, 230, 240, 250) 중 일부에만 수직 편파 신호(V 신호) 및 수평 편파 신호(H 신호)가 입력될 수 있으며, 이에 따라 신호가 인가되는 적어도 하나의 BFIC에서만 빔이 형성될 수 있다.
한편 제어부는 상기 신호가 인가되지 않는 나머지 BFIC에 공급되는 전원이 오프(off)되도록 제어할 수도 있다. 이 경우 제어부는 상기 BFIC에 전력 공급을 제어하는 전력 관리 IC(PMIC, Power Management IC, 도시되지 않음)를 제어하여 신호가 입력되지 않는 BFIC의 전원을 오프(off)할 수 있다. 또는 상기 전력 관리 IC의 제어에 따라 RFIC(210)가 신호가 입력되지 않는 BFIC의 전원을 오프(off)할 수도 있다.
도 5는, 이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기에서, 일부의 BFIC가 선택적으로 활성화되는 예를 도시한 예시도이다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 도 5는 제1 배열 안테나(Array 1, 225) 내지 제4 배열 안테나(Array 4, 255)를 포함하며, 각 배열 안테나에 각각 연결된 BFIC들(220 내지 250), 그리고 상기 BFIC들(220 내지 250)에 연결된 하나의 RFIC(210)와 모뎀(200)을 포함하는 이동 단말기(100)의 예를 도시한 것이다.
이 경우 도 5에서 보이고 있는 바와 같이, 신호 송수신 상태가 가장 양호한 기지국(최적 기지국, 500)의 위치 및/또는 사용자의 이동 단말기(100) 파지 상태에 따라 상기 기지국(500)으로부터 전송된 신호가 각 배열 안테나들(225 내지 255)에 수신되는 세기는 각기 다를 수 있다.
예를 들어 사용자가 제1 배열 안테나(225) 및 제4 배열 안테나(225)에 대응하는 이동 단말기(100)의 일 부분을 파지한 상태인 경우, 상기 제1 배열 안테나(225) 및 제4 배열 안테나(225)를 통해 수신되는 신호는 그 세기가 약할 수 있다. 또는 기지국(500)이 위치한 방향의 차이 또는 음영 지역이나 전파 환경 등의 영향으로 인해 기지국(500)으로부터 송출된 신호의 세기가 제1 배열 안테나(225) 및 제4 배열 안테나(225)에 보다 약하게 수신될 수 있다.
이 경우 상기 도 4의 S400 단계의 감지 결과 상기 제1 배열 안테나(225) 및 제4 배열 안테나(255)에 수신되는 신호의 세기가 기 설정된 수준 미만일 수 있다. 그러면 제어부는 도 4의 S402 단계 및 S404 단계를 통해 제2 배열 안테나(235) 및 제3 배열 안테나(245)에 각각 연결된 BFIC들(230, 340)에만 신호(수직 편파 신호(V 신호), 수평 편파 신호(H) 신호)를 공급할 수 있다. 일 예로 도 2에서 보이고 있는 바와 같이 RFIC(210)의 제2 포트 및 제6 포트가 제2 BFIC(230)에 연결되고, 제3 포트 및 제7 포트가 제3 BFIC(240)에 연결되는 경우, RFIC(210)는 상기 제2 포트 및 제6 포트, 그리고 제3 포트 및 제7 포트만 활성활 수 있다. 따라서 제2 BFIC(230) 및 제3 BFIC(240)에만 신호가 인가되어 도 5에서 보이고 있는 바와 같은 빔들(510, 520)이 형성될 수 있다.
한편 RFIC(210)는 상기 제1 포트 및 제5 포트, 그리고 제4 포트 및 제8 포트는 비활성활 수 있다. 이에 따라 상기 제1 포트 및 제5 포트에 연결된 제1 BFIC(220)와, 제4 포트 및 제8 포트에 연결된 제4 BFIC(250)에는 신호가 입력되지 않아 비활성화될 수 있다. 따라서 도 5에서 보이는 바와 같이 빔이 형성되지 않을 수 있다. 이 경우 PMIC 제어를 통해 제1 BFIC(220)와 제4 BFIC(250)에 공급되는 전원이 차단될 수 있다.
한편 도 6은, 통상적인 이동 단말기의 무선 통신부 구성과 본 발명의 실시 예에 따른 이동 단말기의 무선 통신부 구성을 도시한 블록도이다.
먼저 도 6의 (a)는 BFIC를 구비하지 않는 통상적인 이동 단말기의 구성을 도시한 것이다. 이 경우 기 설정된 서로 다른 각도에 해당하는 방위각 영역에 대한 빔포밍을 수행 및 생성된 각 빔을 제어하기 위해서는 배열 안테나들(225 내지 255) 각각에 연결되는 RFIC들(610 내지 640)을 구비하여야 한다. 즉, 통상적인 이동 단말기의 경우 고가의 RFIC들(610 내지 640)을 필요로 하며, 이에 따라 이동 단말기의 제조 비용이 높다.
이에 반해, 본 발명은 도 6의 (b)에서 보이고 있는 바와 같이, 하나의 RFIC(210)가 복수의 BFIC(220 내지 250)에 연결되고, 각 BFIC가 서로 다른 배열 안테나(225 내지 255)에 연결되어 기 설정된 서로 다른 각도에 해당하는 방위각 영역에 대해 빔포밍을 수행하는 구성을 가진다.
따라서 본 발명은 하나의 RFIC를 구비하는 것만으로, 복수의 RFIC를 구비하는 통상적인 이동 단말기와 동일하게 빔 포밍이 이루어지도록 할 수 있으며, 수신되는 신호의 세기에 따라 적어도 일부의 배열 안테나들만 활성화되도록 제어할 수 있다. 한편 BFIC의 경우 RFIC에 비하여 그 단가가 크게 낮으므로, 이동 단말기의 제조 비용이 크게 낮아질 수 있다.
한편 상술한 설명에서는, 각각의 배열 안테나에 서로 다른 BFIC가 연결되는 구성을 도시하였으나, 하나의 BFIC가 복수의 배열 안테나에 연결될 수도 있음은 물론이다.
도 7 및 도 8은 이처럼 하나의 BFIC에 복수의 배열 안테나가 연결되는 구조를 도시한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이동 단말기 무선 통신부의 블록도이다.
먼저 도 7을 참조하여 살펴보면, 도 7은 제1 배열 안테나(225) 및 제2 배열 안테나(235)가 제1 BFIC(710)에 연결되고, 제3 배열 안테나(245) 및 제4 배열 안테나(255)가 제2 BFIC(720)에 연결된 예를 도시한 것이다. 이 경우 RFIC(700)는 각각의 BFIC에, 배열 안테나의 개수에 따른 신호들을 공급할 수 있다. 일 예로 제1 BFIC(710) 및 제2 BFIC(720)는 각각 2개의 배열 안테나들이 연결된 상태이므로, 각각 2쌍의 신호들을 각 BFIC에 공급할 수 있다.
이 경우 도 8에서 보이고 있는 바와 같이, 제1 수직 편파 신호(V1)가 출력되는 제1 포트와 제2 수직 편파 신호(V2)가 출력되는 제2 포트, 그리고 제1 수평 편파 신호(H1)가 출력되는 제5 포트와 제2 수평 편파 신호(H2)가 출력되는 제6 포트가 제1 BFIC(710)에 연결될 수 있다. 그리고 제3 수직 편파 신호(V3)가 출력되는 제3 포트와 제4 수직 편파 신호(V4)가 출력되는 제4 포트, 그리고 제3 수평 편파 신호(H3)가 출력되는 제7 포트와 제4 수평 편파 신호(H4)가 출력되는 제8 포트가 제2 BFIC(720)에 연결될 수 있다.
따라서 도 7에서 보이고 있는 바와 같이 제1 BFIC(710)에 제1 수직 편파 신호(V1)와 제1 수평 편파 신호(H1) 및, 제2 수직 편파 신호(V2)와 제2 수평 편파 신호(H2)가 공급될 수 있다. 그리고 제2 BFIC(720)에 제3 수직 편파 신호(V3)와 제3 수평 편파 신호(H3) 및, 제4 수직 편파 신호(V4)와 제2 수평 편파 신호(H4)가 공급될 수 있다.
각 BFIC는 각 배열 안테나에 따라 서로 다른 각도에 해당하는 방위각에 대한 빔 포밍을 수행할 수 있다. 이를 위해 각 BFIC에 구비된 위상 천이부들은 각 배열 안테나 별로 서로 다른 방향을 지향하는 빔이 형성되도록 각 안테나부(221, 222, 223, 224)의 위상들을 천이할 수 있다. 일 예로 제1 배열 안테나의 각 안테나부에 구비되는 위상 천이부들과 제2 배열 안테나의 각 안테나부에 구비되는 위상 천이부들은, 제1 배열 안테나와 제2 배열 안테나로부터 각각 서로 다른 방향의 빔이 형성되도록 할 수 있다.
한편 모뎀(200)은 상기 RFIC(700)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한 모뎀(200)은 각 BFIC를 제어하기 위한 제어 신호들을 생성할 수도 있다.
한편 도 9는, 도 7의 구성을 가지는 무선 통신부에서, BFIC의 출력 포트 제어를 통해 일부의 배열 안테나들이 활성화되는 구조의 예를 도시한 예시도이다.
상기 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이 제1 수직 편파 신호(V1)와 제1 수평 편파 신호(H1) 및, 제2 수직 편파 신호(V2)와 제2 수평 편파 신호(H2)가 제1 BFIC(710)에 공급되는 경우, 도 9에서 보이고 있는 바와 같이 제1 수직 편파 신호(V1)와 제1 수평 편파 신호(H1)는 제1 배열 안테나(225)에, 그리고 제2 수직 편파 신호(V2)와 제2 수평 편파 신호(H2)는 제2 배열 안테나(235)에 공급될 수 있다. 이에 따라 제1 수직 편파 신호(V1) 및 제1 수평 편파 신호(H1)는 제2 수직 편파 신호(V2)와 제2 수평 편파 신호(H2)와 서로 다르게 위상이 천이되어, 서로 다른 방향을 지향하는 빔을 형성할 수 있다.
한편 상기 제1 배열 안테나(225)와 제2 배열 안테나(235)의 각 안테나부들은, 제1 BFIC(710)의 서로 다른 출력 포트에 연결될 수 있다. 즉 제1 배열 안테나(225)를 구성하는 4개의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)은 제1 BFIC(710)의 제1 출력 포트(911) 내지 제8 출력 포트(918)를 통해 각각 제1 직 편파 신호(V1) 및 제1 수평 편파 신호(H1)를 입력받을 수 있다. 그리고 제2 배열 안테나(235)를 구성하는 4개의 안테나들(ANT 1 내지 ANT 4)은 제1 BFIC(710)의 제9 출력 포트(921) 내지 제16 출력 포트(928)를 통해 각각 제2 직 편파 신호(V2) 및 제2 수평 편파 신호(H2)를 입력받을 수 있다.
한편 상기 모뎀(200)에서 생성되는 BFIC 제어 신호는 상기 BFIC의 출력 포트 중 일부를 활성화 또는 비활성화시키기 위한 것일 수 있다. 즉 모뎀(200)은 제1 BFIC(710)의 출력 포트들 중 특정 배열 안테나에 연결된 출력 포트의 활성화 여부를 제어함으로써, 특정 배열 안테나에서만 빔이 형성되도록 할 수도 있다.
도 10은 이처럼 하나의 BFIC에 복수의 배열 안테나가 연결되는 경우에 특정 방향을 지향하는 빔이 형성되도록 제어하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하여 살펴보면, 먼저 모뎀(200)은 기 설정된 조건이 충족되는 경우 각 배열 안테나를 통해 수신되는 응답 신호들의 세기를 감지할 수 있다(S1000). 이 경우 상기 기 설정된 조건은 다양하게 결정될 수 있다. 일 예로 기 설정된 스캔(scan) 주기가의 만기, 이동 단말기(100)의 전원이 온(On) 되거나, 핸드 오버(Hand Over)가 발생하는 경우를 포함할 수 있다.
한편 상기 S1000 단계에서 각 배열 안테나들(225, 235, 245, 255)에서 수신되는 응답 신호들의 세기가 감지되면, 모뎀(200)은 감지된 응답 신호들 각각의 세기에 근거하여 활성화할 적어도 하나의 BFIC를 결정할 수 있다(S1002).
예를 들어 모뎀(200)은 상기 도 4에서 설명한 바와 유사하게 각 신호들의 감지된 신호 세기에 근거하여 적어도 하나의 배열 안테나에 연결된 BFIC를 활성화할 BFIC로 결정할 수 있다. 이 경우 모뎀(200)은 도 7에서 보이고 있는 바와 같이 하나의 BFIC에 다수의 배열 안테나가 연결된 경우, 다수의 배열 안테나 중 어느 하나만이라도 수신 신호의 세기가 기 설정된 수준 이상이면 그 배열 안테나에 연결된 BFIC를 활성화할 BFIC로 결정할 수 있다. 그러면 모뎀(200)은 상기 S1002 단계에서 결정된 BFIC에 연결된 RFIC(210)의 출력 포트들이 활성화되도록 RFIC(210)를 제어할 수 있다(S1004).
그리고 모뎀(200)은 상기 S1000 단계에서 검출된 신호 세기에 근거하여 현재 활성화된 BFIC를 제어하기 위한 BFIC 제어 신호를 생성할 수 있다.
이를 위해 모뎀(200)은 기 설정된 수준 이상인 수신 신호에 대응하는 배열 안테나를 검출할 수 있다. 그리고 검출된 배열 안테나에 대응하는 빔이 형성되되록 BFIC 제어 신호를 생성할 수 있다. 상기 BFIC 제어 신호는 특정 BFIC의 출력 포트 중 일부를 활성화시키기 위한 신호일 수 있다. 즉, 모뎀(200)은 상기 S1000 단계에서 기 설정된 신호 세기 이상의 응답 신호 세기가 검출된 배열 안테나에 연결된 BFIC의 출력 포트들만을 활성화시킬 수 있다(S1006).
예를 들어, 제1 배열 안테나(225)에서 검출된 수신 신호의 세기가 기 설정된 수준 이상이고, 제2 배열 안테나(235)에서 검출된 수신 신호의 세기가 기 설정된 수준 미만인 경우, 모뎀(200)은 상기 S1004 단계에서 제1 배열 안테나(225) 및 제2 배열 안테나(235)에 연결된 제1 BFIC(710)를 검출하고 제1 BFIC(710)에 연결된 RFIC 출력 포트들을 활성화할 수 있다.
그리고 모뎀(200)은 BFIC 제어 신호를 통해 제1 BFIC(710)의 출력 포트들 중 제1 배열 안테나(225)에 연결된 제1 출력 포트(911) 내지 제8 출력 포트(918)만을 활성화(제9 출력 포트(921) 내지 제16 출력 포트(928)는 비활성화)할 수 있다. 따라서 제1 BFIC(710)는 제1 배열 안테나(225)에만 신호를 공급할 수 있다. 이에 따라 제1 BFIC(710)에 제1 배열 안테나(225) 및 제2 배열 안테나(235)가 연결된 경우에도, 제1 배열 안테나(225)에서만 빔이 형성될 수 있다.
한편 상술한 설명에서는 모뎀(200)이 RFIC(210) 및 BFIC를 제어하는 예를 설명하였으나, 이러한 제어는 어플리케이션 프로세서(AP, 270)에 의해 수행될 수도 있음은 물론이다. 이 경우 모뎀(200)은 어플리케이션 프로세서(AP, 270)의 제어에 따라 RFIC(210) 및 BFIC를 제어할 수도 있다. 또는 모뎀(200)이 아니라, RFIC(210)가 각 출력 포트에 연결된 복수의 BFIC를 제어할 수도 있음은 물론이다.
한편 이처럼 하나의 BFIC에 복수의 배열 안테나가 연결되는 경우 이동 단말기(100)에 구비되는 BFIC의 개수를 더 줄일 수 있다. 따라서 보다 이동 단말기(100)의 제조 비용을 낮출 수 있으며, 한정된 이동 단말기(100) 내부의 공간을 보다 효율적으로 활용할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 전자 장치(100)의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고, 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

  1. 복수의 배열 안테나를 형성하는 복수의 안테나;
    상기 복수의 배열 안테나에 각각 연결되며, 각 배열 안테나마다 각각 서로 다른 방향의 빔을 형성하는 복수의 빔 포머(Beam former); 및,
    상기 복수의 빔 포머에 각각 연결되는 복수의 출력 포트를 구비하고, 상기 복수의 포트 중 적어도 일부에 신호를 입력하여 특정 방향의 빔이 형성되도록 상기 복수의 빔 포머를 제어하는 RFIC(Radio Frequency IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 포머는,
    상기 복수의 안테나 각각에 대응하는 위상 천이부를 포함하며,
    상기 RFIC로부터 입력되는 신호에 근거하여 상기 배열 안테나 각각에 대응하는 서로 다른 방향의 빔이 형성되도록 상기 복수의 안테나를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 RFIC는,
    기 설정된 조건이 충족되면, 상기 배열 안테나 모두에 대응하는 방향의 빔들이 형성되도록, 상기 복수의 출력 포트 모두에 신호를 입력하고,
    상기 복수의 포트 모두에 입력된 신호에 대한 응답 신호가 상기 복수의 빔 포머 중 적어도 일부로부터 수신되면, 수신된 응답 신호들의 세기에 근거하여 적어도 하나의 응답 신호를 검출하며,
    검출된 적어도 하나의 응답 신호에 대응하는 적어도 하나의 빔 포머가 빔을 형성하도록, 상기 검출된 적어도 하나의 응답 신호에 대응하는 일부의 포트에 신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 포머의 공급되는 전력을 제어하는 PMIC(Power Management)를 더 포함하고,
    상기 RFIC는,
    상기 PMIC의 제어에 따라, 신호가 입력되지 않는 출력 포트에 대응하는 빔 포머의 전원을 오프시키는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 기 설정된 조건은,
    기 설정된 스캔(scan) 주기가 만기되는 경우 또는 상기 이동 단말기의 전원이 온(On) 되거나, 핸드 오버(Hand Over)가 발생하는 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  6. 제3항에 있어서, 상기 검출되는 적어도 하나의 응답 신호는,
    기 설정된 수신 신호 세기 이상의 세기를 가지는 적어도 하나의 응답 신호, 또는 응답 신호들 중 신호 세기가 강한 순서대로 선택되는 적어도 하나의 응답 신호임을 특징으로 하는 이동 단말기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 RFIC는,
    상기 이동 단말기의 모뎀(MODEM) 또는 상기 이동 단말기의 각 구성부 동작을 제어하는 어플리케이션 프로세서(Application Processor)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 상기 복수의 빔 포머에 각각 연결되는 복수의 출력 포트 중 일부를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 빔 포머 각각은,
    적어도 2개의 배열 안테나에 연결되며,
    상기 RFIC로부터 입력되는 신호에 근거하여, 연결된 배열 안테나들 각각에 대응하는 서로 다른 방향의 복수의 빔을 형성되도록 복수의 안테나를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 빔 포머 각각은,
    복수의 배열 안테나에 각각 연결되는 복수의 단자를 구비하고,
    상기 RFIC는,
    상기 복수의 단자 중 적어도 일부를 활성화하여 연결된 복수의 배열 안테나 중 적어도 하나에 대응하는 빔이 형성되도록, 상기 RFIC로부터 신호를 입력받는 적어도 일부의 빔 포머를 제어하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기.
  10. 제1항의 이동 단말기의 제어 방법에 있어서,
    기 설정된 조건이 충족되는 경우, 상기 복수의 빔 포머(Beam Former)에 각각 연결된 각 RFIC(Radio Frequency IC) 출력 포트 모두에 시험 신호를 입력하는 제1 단계;
    상기 복수의 빔 포머 각각으로부터 상기 시험 신호에 대한 응답 신호들을 수신하는 제2 단계;
    상기 응답 신호들의 세기에 근거하여 빔을 형성할 빔 포머를 검출하는 제3 단계; 및,
    검출된 빔 포머에 연결된 출력 포트를 활성화하고, 나머지 출력 포트들은 비활성화하여, 특정 방향의 빔을 형성하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 빔 포머 각각은,
    적어도 2개의 배열 안테나에 연결되며,
    상기 제4 단계는,
    검출된 빔 포머에 연결된 RFIC의 출력 포트를 활성화하는 제4-1 단계;
    상기 응답 신호들 중 기 설정된 수신 세기 이상의 세기를 가지는 응답 신호에 대응하는 적어도 하나의 배열 안테나를 검출하는 제4-2 단계; 및,
    상기 활성화된 RFIC 출력 포트로부터 신호를 입력받는 빔 포머의 단자들 중, 상기 적어도 하나의 배열 안테나에 연결된 단자를 활성화하여 상기 적어도 하나의 배열 안테나에 각각 대응하는 빔이 형성되도록 복수의 안테나를 제어하는 제4-3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 응답 신호들의 세기에 근거하여 빔을 형성하는 빔 포머를 복수개 검출하는 단계이며,
    상기 제4 단계는,
    상기 검출된 복수개의 빔 포머 각각에 연결된 출력 포트들을 활성화하여 서로 다른 방향을 지향하는 복수의 빔을 형성하는 단계임을 특징으로 하는 이동 단말기의 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제3 단계는,
    상기 응답 신호들 중 기 설정된 수신 신호 세기 이상의 세기를 가지는 복수의 응답 신호 또는 상기 응답 신호들 중 신호 세기가 강한 순서대로 선택되는 복수의 응답 신호를 검출하는 단계임을 특징으로 하는 이동 단말기의 제어 방법.
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