WO2021100925A1 - 5g 안테나 모듈과 통신 모듈을 구비하는 전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 배열 안테나 모듈; 상기 배열 안테나 모듈과 동작 가능하게 결합되고, 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 대역의 송신 신호와 수신 신호를 증폭하도록 구성된 저잡음 증폭부를 포함하는 이득 제어부; 및 상기 이득 제어부와 동작 가능하게 연결되고, 상기 이득 제어부와 상기 배열 안테나 모듈을 제어하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband processor)를 포함할 수 있다.

Description

5G 안테나 모듈과 통신 모듈을 구비하는 전자 기기

본 발명은 5G 안테나 모듈과 통신 모듈을 구비하는 전자 기기에 관한 것이다.

전자기기(electronic devices)는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 전자기기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.

전자기기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.

이와 같은 전자기기는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.

이러한 전자기기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.

상기 시도들에 더하여, 최근 전자기기는 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.

이와 관련하여, 전자 기기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6GHz 대역 이하의 Sub6 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 하지만, 향후에는 보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용하여 5G 통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다.

한편, 이러한 밀리미터파(mmWave) 대역에서의 5G 통신 서비스를 위해 할당될 주파수 대역은 28GHz 대역, 39GHz 및 64 GHz 대역이 고려되고 있다. 한편, 이와 같은 28GHz 대역, 39GHz 및 64 GHz 대역에서는 파장의 길이가 짧아 해당 통신 서비스를 제공하는 셀 커버리지가 감소한다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 밀리미터파(mmWave) 대역에서는 기지국 이외에 단말에서도 다수의 안테나 소자들이 일정 간격으로 배치되는 배열 안테나가 구비되어야 한다.

하지만, 이와 같이 mmWave 대역에서 동작하는 배열 안테나와 모뎀과 같은 컴포넌트 간의 거리가 증가함에 따라, 무선 통신 성능이 열화되는 문제점이 있다. 이와 관련하여, mmWave 대역의 RF 신호를 약 10GHz IF 신호로 변환하고, IF 대역에서 각각의 컴포넌트의 인터페이스 케이블이 적용될 수 있다. 하지만, 이러한 경우에도 배열 안테나와 모뎀과의 거리가 증가하는 경우, 무선 통신 성능이 열화되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하여 케이블 길이 제약 사항을 완화하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 복수의 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에서 각 채널 별 특성을 고려하여 이득 제어를 수행하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기가 제공된다. 상기 전자 기기는 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 배열 안테나 모듈; 상기 배열 안테나 모듈과 동작 가능하게 결합되고, 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 대역의 송신 신호와 수신 신호를 증폭하도록 구성된 저잡음 증폭부를 포함하는 이득 제어부; 및 상기 이득 제어부와 동작 가능하게 연결되고, 상기 이득 제어부와 상기 배열 안테나 모듈을 제어하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband processor)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 배열 안테나 모듈은 5G 무선 신호(radio signal)을 송신 및 수신하도록 빔포밍을 수행하도록 구성된 배열 안테나; 및 상기 배열 안테나와 연결되고, 상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자들로 위상 천이된 신호(phase shifted signal)을 인가하도록 구성된 송수신부 회로(transceiver circuit)을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 이득 제어부와 상기 기저대역 프로세서 사이에 배치되고, IF 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하도록 구성된 IFIC를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 이득 제어부는 상기 배열 안테나 모듈과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성된 제1 스위치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이득 제어부는 상기 IFIC와 연결되고, 상기 송신 경로 및 상기 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성된 제2 스위치를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 이득 제어부는 상기 수신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 상기 수신 신호를 증폭하도록 구성된 제1 저잡음 증폭기(LNA)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 이득 제어부는 상기 송신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 상기 송신 신호를 증폭하도록 구성된 제2 저잡음 증폭기를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 배열 안테나 모듈의 송수신부 회로는 상기 송수신부 회로의 수신부의 일 지점에서 5G 수신 신호의 레벨에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제1 저잡음 증폭기를 제어할 수 있다. 또한, 상기 송수신부 회로는 상기 송수신부 회로의 송신부의 일 지점에서 5G 송신 신호의 레벨에 기반하여, 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제2 저잡음 증폭기를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 기저대역 프로세서가 수신한 수신 신호의 품질에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제1 저잡음 증폭기를 제어할 수 있다. 또한, 상기 기저대역 프로세서는 상기 기저대역 프로세서가 송신하는 송신 신호의 품질에 기반하여, 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제2 저잡음 증폭기를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 배열 안테나 모듈과 상기 제1 스위치 간의 손실(loss), 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 손실, 동축 케이블 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 제1 요구 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 제2 요구 이득을 연산할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 IF 대역 중 가장 높은 주파수에서의 상기 배열 안테나 모듈과 상기 제1 스위치 간의 손실(loss), 상기 제1 스위치, 동축 케이블 손실 및 상기 제2 스위치의 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 제1 요구 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 제2 요구 이득을 연산할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제1 요구 이득과 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득의 차이가 제1 임계치 이상이면, 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득을 가변할 수 있다. 또한, 상기 기저대역 프로세서는 상기 제2 요구 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득의 차이가 제2 임계치 이상이면, 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 가변할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 배열 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나 및 제2 배열 안테나를 포함할 수 있다. 한편, 상기 송수신부 회로는 상기 제1 배열 안테나 및 제2 배열 안테나와 각각 연결되는 제1 송수신부 회로 및 제2 송수신부 회로를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 이득 제어부와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로로부터 IFIC까지의 손실을 고려하여 상기 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기의 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 배열 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나 내지 제4 배열 안테나를 포함할 수 있다. 한편, 상기 송수신부 회로는 상기 제1 배열 안테나 내지 제4 배열 안테나와 각각 연결되는 제1 송수신부 회로 내지 제4 송수신부 회로를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 이득 제어부와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로로부터 IFIC까지의 손실을 고려하여 상기 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기의 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 배열 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나 내지 제4 배열 안테나를 포함할 수 있다. 한편, 상기 송수신부 회로는 상기 제1 배열 안테나 및 제2 배열 안테나와 연결되는 제1 송수신부 회로 및 제3 배열 안테나 및 상기 제4 배열 안테나와 연결되는 제2 송수신부 회로를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 이득 제어부와의 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나로부터 IFIC까지의 손실을 고려하여 상기 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기의 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 송수신부 회로의 각 채널 별 손실과 상기 송수신부 회로 각각과 상기 이득 제어부와의 각 경로 별 손실을 고려하여, 상기 이득 제어부 내의 송신 경로 상의 복수의 저잡음 증폭기 각각의 이득과 수신 경로 상의 복수의 저잡음 증폭기 각각의 이득을 개별적으로 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 전자 기기는 랩탑(laptop), 차량(vehicle) 또는 로봇(robot) 중 어느 하나일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 전자 기기가 랩탑(laptop)인 경우, 상기 랩탑의 키보드가 형성된 바디의 서로 다른 측면에 복수의 배열 안테나들이 배치될 수 있다. 한편, 상기 바디의 내부에 상기 기저대역 프로세서가 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 기저대역 프로세서는 상기 복수의 배열 안테나들 중 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나까지의 손실에 기반하여, 상기 이득 제어부 내의 제1 및 제2 저잡음 증폭부의 이득을 각각 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 전자 기기가 차량(vehicle)인 경우, 상기 차량의 지붕(roof) 위 또는 내부 또는 지붕 연결 프레임의 내부에 탑재되는 안테나 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기는 상기 안테나 시스템과 동작 가능하게 결합되고, 상기 차량의 컴포넌트들을 제어하도록 구성된 전자 제어 장치(electronic control unit, ECU)를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 안테나 시스템 내부의 서로 다른 위치에 복수의 배열 안테나 모듈이 배치될 수 있다. 한편, 상기 안테나 시스템 내부의 5G 안테나 모듈과 통신 모듈 사이에 이득 제어부가 배치될 수 있다. 이 경우, 기저대역 프로세서는 배열 안테나들 중 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나까지의 손실에 기반하여, 상기 이득 제어부 내의 제1 및 제2 저잡음 증폭부의 이득을 각각 제어할 수 있다.

배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 28GHz 또는 39GHz mmWave를 지원하기 위해 약 10GHz 대역의 IF 주파수로 변환 후 RFIC로 신호를 전달하는 경우, IF/RF 인터페이스 길이를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, IFIC 출력에서 스위치 또는 분배기를 사용하여, IF 신호를 LNA를 통해 증폭하고 인터페이스 케이블을 통해 전달하여, 인터페이스 케이블에 대한 제약을 완화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 수신 신호에 대해서도 RFIC에서 IF 신호로 변환한 후 스위치 또는 분배기를 사용하여, IF 신호를 LNA를 통해 증폭하고 인터페이스 케이블을 통해 전달하여, 인터페이스 케이블에 대한 제약을 완화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수의 배열 안테나 별로 각각의 채널에 대한 상태를 고려하여 IF 신호를 가변 증폭하여, MIMO 성능을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 랩탑, 차량, 로봇 등 다양한 전자 기기에서 복수의 배열 안테나 별로 각각의 채널에 대한 상태를 고려하여 IF 신호를 가변 증폭하여, MIMO 성능을 개선할 수 있다.

도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예의 구성을 나타낸 개념도이다.

도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다.

도 3a는 일 실시 예에 따른 전자 기기, 예컨대 랩탑 컴퓨터의 키보드 영역인 바디 내부에 5G 안테나 모듈 및 무선 통신 모듈이 배치된 개념도이다.

도 3b는 일 실시 예에 따른 전자 기기, 예컨대 랩탑 컴퓨터의 디스플레이가 형성된 바디 내부에 5G 안테나 모듈 및 무선 통신 모듈이 배치된 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따른 기지국과 전자 기기 간의 최적 빔 선택 과정의 개념도이다.

도 5는 일 실시 예에 따른 적어도 하나의 배열 안테나 모듈과 이를 제어하는 프로세서 간에 전달되는 신호를 증폭하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다.

도 6은 도 5의 이득 제어부를 구비하는 전자 기기에서, 이득 제어부를 통과하는 송신 신호와 수신 신호를 개념적으로 나타낸 개념도이다.

도 7은 일 실시 예에 따른 전자 기기에서, 복수의 안테나 모듈과 IFIC와의 연결 구성을 나타낸다.

도 8은 일 예시에 따른 복수의 배열 안테나, RFIC, 이득 제어부 및 모뎀 구성을 나타낸다.

도 9a는 일 예시에 따른 배열 안테나 별로 RFIC가 연결되는 구성을 나타낸다.

도 9b은 다른 예시에 따른 복수의 배열 안테나가 하나의 RFIC를 공유하는 구성을 나타낸다.

도 10은 일 예시에 따른 안테나 시스템 및 차량 제어 장치를 구비하는 차량의 구성을 나타낸다.

도 11은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.

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.

한편, 도 1a는 본 발명과 관련된 전자 기기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b는 본 발명과 관련된 전자 기기의 일 예의 구성을 나타낸 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(114)은 치환 또는 부가적으로 전자 기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신부(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보모듈(114)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 1b를 참조하면, 개시된 전자 기기(100)는 노트북 컴퓨터(laptop computer), 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook) 중 어느 하나일 수 있다. 한편, 전자 기기(100)는 디스플레이(151)가 배치되는 제1 영역과 키보드가 배치되는 제2 영역이 연결되어 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 키보드가 배치되는 제2 영역을 바디(body)로 지칭할 수 있다. 반면에, 디스플레이가 구비되는 제1 영역을 화면 영역으로 지칭할 수 있고, 디스플레이를 둘러싸는 베젤 영역에 다른 형태의 안테나 모듈이 구비될 수 있다. 또한, 디스플레이를 둘러싸는 베젤 영역의 상부에 복수의 카메라(121)가 구비될 수 있다.

한편, 키보드가 배치되는 제2 영역인 바디의 측면에 5G 안테나 모듈(ANT)이 배치될 수 있다. 일 예시에 따르면, 5G 안테나 모듈(ANT)은 배열 안테나와 송수신부 회로(transceiver circuit)로 구성되고, 제2 영역의 입력 인터페이스, 예컨대 USB 포트 또는 다른 인터페이스 포트와 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 5G 안테나 모듈(ANT)와 제2 영역의 서로 다른 위치에 구비되는 입력 인터페이스와 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 적어도 하나의 5G 안테나 모듈(ANT)과 동작 가능하게 결합되는 모뎀 또는 IFIC와 같은 5G 무선 통신 모듈(112)이 바디 내부에 배치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 노트북 컴퓨터(laptop computer) 이외에 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기일 수 있다. 이와 관련하여, 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기와 같이 별도의 물리적 키보드를 구비하지 않는 전자 기기의 경우 디스플레이가 구비되는 제1 영역이 바디 영역에 해당한다. 따라서, 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기와 같은 전자 기기는 디스플레이가 형성된 제1 영역에 해당하는 바디 측면에 적어도 하나의 5G 안테나 모듈(ANT)이 배치될 수 있다. 또한, 전자 기기는 디스플레이가 형성된 제1 영역에 해당하는 바디 내부에 모뎀 또는 IFIC와 같은 5G 무선 통신 모듈(112)이 배치될 수 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)와 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 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자 기기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 전자 기기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 2를 참조하면, 전자 기기는 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(250)를 포함한다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 500)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 400)과 어플리케이션 프로세서(AP, 500)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, 전자 기기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 410 내지 440)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220), 제어부(250) 및 복수의 저잡음 증폭기(310 내지 340)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, RFIC(250)는 4G/5G 일체형으로 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. RFIC(250)가 4G/5G 일체형으로 구성되는 경우, 4G/5G 회로 간 동기화 (synchronization) 측면에서 유리할 뿐만 아니라, 모뎀(400)에 의한 제어 시그널링이 단순화될 수 있다는 장점이 있다.

한편, RFIC(250)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(250)가 4G/5G 분리형으로 구성될 수 있다. 이와 같이, RFIC(250)가 4G/5G 분리형으로 구성되는 경우, 4G 대역과 5G 대역 각각에 대하여 RF 특성을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.

한편, RFIC(250)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, 500)는 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 모뎀(400)을 통해 전자 기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 전자 기기의 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC (PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.

이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 제1 및 제2 전력 증폭기(110, 120) 중 적어도 하나가 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(300)을 통해 RFIC(250)를 제어할 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 전자 기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자 기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(400)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따르면, 전자 기기의 배터리 잔량이 임계치 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(300)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(400)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 500)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(400)과 RFIC(250)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, 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템 중 적어도 하나에서 동작할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템이 4G 대역 또는 Sub6 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(220)는 제1 및 제2 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다.

반면에, 5G 통신 시스템이 밀리미터파(mmWave) 대역에서 동작하는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)는 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 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 하향링크(DL)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.

한편, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(210)와 제2 전력 증폭기(220)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상향링크(UL)를 통해 2x2 UL MIMO (2 Tx)가 수행될 수 있다. 또는, 2x2 UL MIMO에 한정되는 것은 아니고, 1 Tx 또는 4 Tx로 구현 가능하다. 이때, 5G 통신 시스템이 1 Tx로 구현되는 경우, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220) 중 어느 하나만 5G 대역에서 동작하면 된다. 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 신호를 복수의 안테나에 연결할 수 있다.

한편, RFIC(250)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, 제어부(250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자 기기는 듀플렉서(duplexer, 231), 필터(232) 및 스위치(233)를 더 포함할 수 있다.

듀플렉서(231)는 송신 대역과 수신 대역의 신호를 상호 분리하도록 구성된다. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 통해 송신되는 송신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트를 통해 안테나(ANT1, ANT4)에 인가된다. 반면에, 안테나(ANT1, ANT4)를 통해 수신되는 수신 대역의 신호는 듀플렉서(231)의 제2 출력포트를 통해 저잡음 증폭기(310, 340)로 수신된다.

필터(232)는 송신 대역 또는 수신 대역의 신호를 통과(pass)시키고 나머지 대역의 신호는 차단(block)하도록 구성될 수 있다. 이때, 필터(232)는 듀플렉서(231)의 제1 출력 포트에 연결되는 송신 필터와 듀플렉서(231)의 제2 출력포트에 연결되는 수신 필터로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필터(232)는 제어 신호에 따라 송신 대역의 신호만을 통과시키거나 또는 수신 대역의 신호만을 통과시키도록 구성될 수 있다.

스위치(233)는 송신 신호 또는 수신 신호 중 어느 하나만을 전달하도록 구성된다. 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, 이에 따라 듀플렉서(231)는 서큘레이터(circulator) 형태로 구현될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에서, 스위치(233)는 주파수 분할 다중화(FDD: Time Division Duplex) 방식에서도 적용 가능하다. 이때, 스위치(233)는 송신 신호와 수신 신호를 각각 연결 또는 차단할 수 있도록 DPDT (Double Pole Double Throw) 형태로 구성될 수 있다. 한편, 듀플렉서(231)에 의해 송신 신호와 수신 신호의 분리가 가능하므로, 스위치(233)가 반드시 필요한 것은 아니다.

한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 제어부에 해당하는 모뎀(400)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(250)와 모뎀(400)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(250)와 모뎀(400)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.

모뎀(400)은 RFIC(250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(400)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(400)은 특정 시간 및 주파수 자원에서 제1 통신 시스템 및/또는 제2 통신 시스템을 통해 신호를 송신 및/또는 수신하도록 RFIC(250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 송신하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220)를 포함한 송신 회로들을 제어할 수 있다. 또한, RFIC(250)는 특정 시간 구간에서 4G 신호 또는 5G 신호를 수신하도록 제1 내지 제4 저잡음 증폭기(310 내지 340)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.

한편, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템이 구비된 본 발명에 따른 서로 다른 대역에서 동작하는 배열 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다.

본 발명에 따른 5G 통신 시스템에서, 5G 주파수 대역은 Sub6 대역보다 높은 주파수 대역일 수 있다. 예를 들어, 5G 주파수 대역은 밀리미터파 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 응용에 따라 변경 가능하다.

한편, 도 3a는 일 실시 예에 따른 전자 기기, 예컨대 랩탑 컴퓨터의 키보드 영역인 바디 내부에 5G 안테나 모듈 및 무선 통신 모듈이 배치된 개념도이다. 도 1b 및 도 3a에 개시된 전자 기기(100)는 노트북 컴퓨터(laptop computer), 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook) 중 어느 하나일 수 있다. 한편, 전자 기기(100)는 디스플레이(151)가 배치되는 제1 영역과 키보드가 배치되는 제2 영역이 연결되어 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 키보드가 배치되는 제2 영역을 바디(body)로 지칭할 수 있다. 반면에, 디스플레이가 구비되는 제1 영역을 화면 영역으로 지칭할 수 있고, 디스플레이를 둘러싸는 베젤 영역에 다른 형태의 안테나 모듈이 구비될 수 있다. 또한, 디스플레이를 둘러싸는 베젤 영역의 상부에 복수의 카메라(121)가 구비될 수 있다.

한편, 키보드가 형성된 제2 영역의 측면에 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)이 배치될 수 있다. 일 예시에 따르면, 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)은 배열 안테나와 송수신부 회로(transceiver circuit)로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)과 동작 가능하게 결합되는 모뎀 또는 IFIC와 같은 5G 무선 통신 모듈(112)이 제2 영역의 내부에 배치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 노트북 컴퓨터(laptop computer) 이외에 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기일 수 있다. 이와 관련하여, 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기와 같이 별도의 물리적 키보드를 구비하지 않는 전자 기기의 경우 디스플레이가 구비되는 제1 영역이 바디 영역에 해당한다. 따라서, 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기와 같은 전자 기기는 디스플레이가 형성된 제1 영역에 해당하는 바디 측면에 적어도 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4))이 배치될 수 있다. 또한, 전자 기기는 디스플레이가 형성된 제1 영역에 해당하는 바디 내부에 모뎀 또는 IFIC와 같은 5G 무선 통신 모듈(112)이 배치될 수 있다.

한편, 도 3b는 일 실시 예에 따른 전자 기기, 예컨대 랩탑 컴퓨터의 디스플레이가 형성된 바디 내부에 5G 안테나 모듈 및 무선 통신 모듈이 배치된 개념도이다. 도 1b 및 도 3b에 개시된 전자 기기(100)는 노트북 컴퓨터(laptop computer), 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook) 중 어느 하나일 수 있다. 한편, 전자 기기(100)는 디스플레이(151)가 배치되는 제1 영역과 키보드가 배치되는 제2 영역이 연결되어 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 키보드가 배치되는 제2 영역을 바디(body)로 지칭할 수 있다. 반면에, 디스플레이가 구비되는 제1 영역을 화면 영역으로 지칭할 수 있고, 디스플레이를 둘러싸는 베젤 영역에 다른 형태의 안테나 모듈이 구비될 수 있다. 또한, 디스플레이를 둘러싸는 베젤 영역의 상부에 복수의 카메라(121)가 구비될 수 있다.

한편, 디스플레이가 형성된 제1 영역의 측면에 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)이 배치될 수 있다. 일 예시에 따르면, 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)은 배열 안테나와 송수신부 회로(transceiver circuit)로 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4)과 동작 가능하게 결합되는 모뎀 또는 IFIC와 같은 5G 무선 통신 모듈(112)이 제1 영역의 내부에 배치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전자 기기는 노트북 컴퓨터(laptop computer) 이외에 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기일 수 있다. 이와 관련하여, 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기와 같이 별도의 물리적 키보드를 구비하지 않는 전자 기기의 경우 디스플레이가 구비되는 제1 영역이 바디 영역에 해당한다. 따라서, 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기와 같은 전자 기기는 디스플레이가 형성된 제1 영역에 해당하는 바디 측면에 적어도 복수의 5G 안테나 모듈(ANT1 내지 ANT4))이 배치될 수 있다. 또한, 전자 기기는 디스플레이가 형성된 제1 영역에 해당하는 바디 내부에 모뎀 또는 IFIC와 같은 5G 무선 통신 모듈(112)이 배치될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 기지국과 전자 기기 간의 최적 빔 선택 과정의 개념도이다. 도 4(a)를 참조하면, 기지국(BS)의 최적 빔과 단말(UE)의 제1 배열 안테나(ANT1)의 최적 빔을 통해 신호의 송신 및 수신이 가능하다.

한편, 도 4(b)와 같이 단말(UE)이 임계치 이상의 각도로 일정 방향으로 회전한 경우, 제1 배열 안테나(ANT1)가 아닌 제2 배열 안테나(ANT2)를 통한 최적 빔 스캐닝과 선정된 최적 빔을 통해 신호를 송신 및 수신하는 것이 더 유리하다.

이와 관련하여, mmWave 대역을 이용하는 경우 빔 포밍(Beamforming)을 통한 기지국과의 연결(Connection)이 가능하다. 이때, 단말(UE)의 급격한 방향 변경으로 빔을 생성하는 배열 안테나를 변경하거나 또는 빔의 ID를 변경해야 지속적인 연결이 가능하다.

만약 단말(UE)의 방향이 바뀌어 기지국과의 연결 유지 어려운 경우 다시 한번 빔 스캐닝을 통해 최적의 빔 ID를 탐색해야 한다. 이때, 해당 배열 안테나, 예컨대 제2 배열 안테나(ANT2)를 통한 모든 가능한 빔을 탐색하는 시간 동안에 데이터 손실(Data Loss)이 발생할 수 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해, 단말(UE)과 같은 전자 기기의 이동 및 회전 상태를 감지하여, 복수의 배열 안테나들 중 최적 배열 안테나의 선택과 해당 배열 안테나의 최적 빔을 신속하고 정확하게 결정할 수 있다.

구체적으로, 도 4(b)를 참조하면, 본 발명에서 단말(UE), 즉 전자기기가 하나 이상의 특정 회전 축 방향으로 회전한 경우, 서로 다른 배열 안테나를 선택, 즉 제1 배열 안테나(ANT1)에서 제2 배열 안테나(ANT2)를 선택하는 것과 관련된다. 또한, 이러한 배열 안테나의 선택 이슈 이외에 특정 회전 축 방향으로 회전한 경우, 해당 배열 안테나의 어느 빔을 통해 기지국과 통신 설정을 할 것인지가 중요하다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 단말(UE), 즉 전자기기의 배치 상태 및 회전 상태에 따라 적응적으로 특정 배열 안테나와 특정 빔을 선택하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

한편, 도 4 (a) 및 도 4(b)를 참조하면, 본 발명에서는 단말(UE), 즉 전자기기의 배치 또는 회전 상태가 변경되는 경우에도, 기지국(BS)에서도 제공(serving)되는 안테나 빔의 형태는 변경되지 않는다는 장점이 있다. 이와 관련하여 표준 관점에서 기지국(BS)은 초기 빔 선택 이후에, 단말 이동 상태에 따라 최적 빔 탐색 과정을 반복할 필요가 없다는 장점이 있다. 또한, 단말(UE), 즉 전자기기가 최적 빔 이외에, 최적 배열 안테나 (즉, 최적 가상 안테나 포트(optimum antenna port))를 선택할 수 있다는 장점이 있다. 이에 따라, 기지국에서 다수의 배열 안테나들, 즉 최적 가상 안테나 포트를 수시로 변경할 필요가 없다는 장점이 있다.

한편, 도 4와 같은 전자 기기를 실내에서 사용하는 경우, 전자 기기는 직접 기지국과 5G 통신을 수행하지 않고, 실내에 배치된 5G 통신 중계 장치(5G CPE)를 통해 5G 통신을 수행할 수 있다. 이 경우, 전술한 5G 기지국과 5G 전자 기기와의 연결 및 빔 탐색 과정이 5G CPE와 5G 전자 기기와의 연결 및 빔 탐색 과정에 적용 가능하다.

한편, 밀리미터파(mmWave) 대역에서의 5G 통신 서비스를 위해 할당될 주파수 대역은 28GHz 대역, 39GHz 및 64GHz 대역이 고려되고 있다. 한편, 이와 같은 28GHz 대역, 39GHz 및 64GHz 대역에서는 파장의 길이가 짧아 해당 통신 서비스를 제공하는 셀 커버리지가 감소한다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 밀리미터파(mmWave) 대역에서는 기지국 이외에 단말에서도 다수의 안테나 소자들이 일정 간격으로 배치되는 배열 안테나가 구비되어야 한다.

하지만, 이와 같이 mmWave 대역에서 동작하는 배열 안테나와 모뎀과 같은 컴포넌트 간의 거리가 증가함에 따라, 무선 통신 성능이 열화되는 문제점이 있다. 이와 관련하여, mmWave 대역의 RF 신호를 약 10GHz IF 신호로 변환하고, IF 대역에서 각각의 컴포넌트의 인터페이스 케이블이 적용될 수 있다. 하지만, 이러한 경우에도 배열 안테나와 모뎀과의 거리가 증가하는 경우, 무선 통신 성능이 열화되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하여 케이블 길이 제약 사항을 완화하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 복수의 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에서 각 채널 별 특성을 고려하여 이득 제어를 수행하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명은 mmWave 대역을 이용하는 5G 통신에서 10GHz IF 신호 전송을 위해 5G 통신 모듈과 배열 안테나 모듈 간 길이가 증가함에 따라, 5G 통신을 적용하기 어려운 문제점을 해결하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명을 통해 IFIC 출력 및 mmWave RFIC 입력간 양 방향 신호의 손실과 관련하여, 5G 모듈 배치 또는 Cable 길이에 대한 제약없이 양 방향으로 송신 및 수신 신호를 분리할 수 있다. 이와 관련하여 SPDT와 같은 스위치 및 Low Noise Amplifier를 T/Rx Path에 각각 삽입하여 송신 및 수신 전체 성능을 향상시킬 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 IF 대역 신호 증폭을 통한 무선 통신 성능 개선 방법은 제품의 형태에 제한을 받지 않고, 규정된 범위 내에 유지할 수 있도록 하여 다양한 제품에 mmWave 적용을 가능하게 할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명은 랩탑(laptop), 텔레비전, 차량 및 로봇 등에 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 도 1 내지 도 9b에서는 설명의 편의를 위해 전자 기기, 예를 들어 랩탑(laptop)을 기준으로 설명하기로 한다.

한편, 도 1a 내지 도 4를 참조하면, 전자 기기에서 디스플레이 영역이 증가함에 따라 이를 둘러싸는 전체 바디 영역도 증가하게 된다. 또한, 5G 통신 시스템이 구비되는 전자 기기가 28GHz 이상의 mmWave 대역에서 동작하는 경우, 셀 커버리지 확장을 위해 빔 포밍을 수행하는 것이 요구된다. 한편, 5G 통신 시스템에서 통신 용량을 확장하거나 통신 신뢰성 향상을 위해 다중 입출력(MIMO)을 수행할 필요가 있다.

이러한 요구 사항에 따라, 5G 통신 시스템이 구비되는 전자 기기는 적어도 하나의 배열 안테나 모듈이 필요하게 된다. 이에 따라, 적어도 하나의 배열 안테나 모듈과 이를 제어하는 프로세서 간의 연결 길이가 증가함에 따라 전기적 손실이 증가하게 된다. 따라서, 적어도 하나의 배열 안테나 모듈과 이를 제어하는 프로세서를 구비하는 전자 기기에서 통신 성능이 저하될 수 있다.

한편, 도 5는 일 실시 예에 따른 적어도 하나의 배열 안테나 모듈과 이를 제어하는 프로세서 간에 전달되는 신호를 증폭하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기의 구성을 나타낸다. 이와 관련하여, 도 6은 도 5의 이득 제어부를 구비하는 전자 기기에서, 이득 제어부를 통과하는 송신 신호와 수신 신호를 개념적으로 나타낸 개념도이다.

이와 관련하여, 도 7은 일 실시 예에 따른 전자 기기에서, 복수의 안테나 모듈과 IFIC와의 연결 구성을 나타낸다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전자 기기는 배열 안테나 모듈, 이득 제어부(1300) 및 기저대역 프로세서(baseband processor, 1400)를 포함하도록 구성 가능하다. 또한, 전자 기기는 이득 제어부(1300)와 기저대역 프로세서(1400) 사이에 배치되는 중간 주파수 집적 칩(intermediate frequency integrated chip, IFIC)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 배열 안테나 모듈 내의 송수신부 회로(1250)를 RFIC로 지칭하고, 이득 제어부(1300) 후단의 송수신부 회로를 IFIC로 지칭할 수 있다.

한편, 배열 안테나 모듈은 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되도록 구성될 수 있다. 각각의 배열 안테나 모듈은 배열 안테나(ANT1, ANT2)와 송수신부 회로(transceiver circuit, 1250)을 포함할 수 있다. 한편, 배열 안테나와 송수신부 회로를 포함하는 각각의 배열 안테나 모듈을 도 7과 같이 ANT1, ANT2로 지칭할 수 있다.

한편, 각각의 배열 안테나(ANT1, ANT2)는 독립적으로 빔 포밍을 수행하면서 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티(diversity) 동작을 수행할 수 있다. 이를 위해, 각각의 배열 안테나(ANT1, ANT2)는 5G 무선 신호(radio signal)을 송신 및 수신하도록 빔포밍을 수행하도록 구성된다. 각각의 배열 안테나(ANT1, ANT2)의 복수의 안테나 소자들이 소정 간격으로 배치되어 빔 포밍을 수행할 수 있다. 일 예로, 복수의 안테나 소자들은 동작 대역의 주파수에 해당하는 파장의 0.5 배 내지 0.7 배 간격으로 배치될 수 있다. 복수의 안테나 소자들을 파장의 0.5배 정도로 인접하게 배치하면 빔 포밍 각도를 증가시킬 수 있다는 장점이 있다. 반면에, 복수의 안테나 소자들을 파장의 0.7배 정도로 배치되면 안테나 소자 간 간섭을 저감하고 배열 안테나 이득을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 배열 안테나(ANT1, ANT2) 중 하나와 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)와의 거리는 다른 배열 안테나와 기저대역 프로세서(1400)와의 거리보다 더 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 배열 안테나(ANT1, ANT2) 중 하나와 기저대역 프로세서(1400)를 연결하는 Cable의 길이가 증가하게 된다 따라서, Cable 길이 증가에 따라 신호 손실이 증가할 수 있고, 이를 보상하기 위해 이득 배열 안테나(ANT1, ANT2)와 기저대역 프로세서(1400) 간에 제어부(1300)가 배치될 수 있다.

한편, 송수신부 회로(1250)는 배열 안테나(ANT1, ANT2)와 연결되고, 배열 안테나(ANT1, ANT2)의 각각의 안테나 소자들로 위상 천이된 신호(phase shifted signal)을 인가하도록 구성된다. 이와 관련하여, 배열 안테나(ANT1)와 송수신부 회로(1250)가 인접하게 배치된 모듈을 안테나 모듈이라고 지칭할 수 잇다. 또는, 배열 안테나(ANT1)와 송수신부 회로(1250)가 인접하게 배치된 모듈을 안테나 모듈 및 FPCB 영역이라고 지칭할 수 있다.

반면에, IFIC(1350)는 기저대역 프로세서(1400)와 하나의 모듈에 배치되거나 또는 독립적으로 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)가 배치된 모듈과 안테나 모듈을 연결하는 Cable에 의한 손실을 보상하기 위해, 도 5 및 도 6과 같이 이득 제어부(1300)가 배치될 수 있다. 이 경우, 이득 제어부(1300)는 제1 및 제2 스위치(LNA1, LNA2)와 제1 및 제2 LNA (LNA1, LNA2)를 구비할 수 있다.

한편, 도 1b와 같이 전자 기기에는 하나의 배열 안테나 모듈이 구비되어, 5G 무선 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 배열 안테나 모듈은 랩탑, 태블릿 PC 또는 폴더블 전자 기기의 내부의 서로 다른 위치에 2개 또는 4개 이상의 개수로 구비될 수 있다.

도 2와 도 3a 또는 도 2와 도 3b를 참조하면, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 독립적으로 빔 포밍을 수행하면서 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티(diversity) 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 하나의 배열 안테나 모듈을 통한 5G 통신에 한정되는 것은 아니다. 응용에 따라, 2개의 배열 안테나 모듈을 통해 rank 2의 5G 통신과 4개 이상의 배열 안테나 모듈을 통해 rank 4 이상의 5G 통신도 가능하다.

또한, 도 7을 참조하면, 전자 기기는 5G 통신을 수행하는 배열 안테나(ANT1, ANT2) 이외에 LTE 대역에서 4G 통신을 수행하는 복수의 LTE 안테나(LTE Antenna 1 내지 4)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 전자 기기는 5G 통신 시스템과 연결 상태가 해제될 경우 4G 통신 시스템으로 연결되는 폴백(fallback) 동작이 수행된다.

따라서, 본 발명에 따른 전자 기기는 5G 통신 시스템 및/또는 4G 통신 시스템 중 적어도 하나와 연결되도록 구성된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전자 기기를 ACPC (Always Connected Personal Computer)로 지칭할 수 있다. 한편, 본 발명에서 ACPC 손실(loss)은 기저대역 프로세서(1400)와 안테나 모듈 자체의 손실과 이들을 연결하는 Cable 손실을 포함한다. 또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 이러한 ACPC 손실을 보상하기 위해 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)와 제1 및 제2 LNA(LNA1, LNA2)를 구비하는 이득 제어부(1300)가 안테나 모듈과 기저대역 프로세서(1400) 간에 배치될 수 있다.

한편, 일 예시에 따른 이득 제어부(1300)는 배열 안테나 모듈과 동작 가능하게 결합되고, 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 대역의 송신 신호와 수신 신호를 증폭하도록 구성된 저잡음 증폭부를 포함할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)와 동작 가능하게 연결되고, 이득 제어부(1300)와 배열 안테나 모듈을 제어하도록 구성된다.

한편, IFIC(1350)는 이득 제어부(1300)와 기저대역 프로세서(1400) 사이에 배치되고, IF 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하도록 구성된다. 이와 관련하여, IFIC(1350)는 IF 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하는 하향 주파수 변환기를 포함할 수 있다. 또한, IFIC(1350)는 기저대역 신호를 IF 대역의 신호로 변환하는 상향 주파수 변환기를 더 포함할 수 있다.

이와 관련하여, RFIC(1250)는 mmWave 대역의 RF 신호를 약 10GHz 대역의 IF 대역 신호로 변환하는 하향 주파수 변환기를 포함할 수 있다. 또한, RFIC(1250)는 약 10GHz 대역의 IF 대역 신호를 mmWave 대역의 RF 신호로 변환하는 상향 주파수 변환기를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 mmWave 대역에서 동작하는 RFIC(1250)를 RF 신호 손실을 저감하기 위해 배열 안테나와 인접하게 결합하여 배열 안테나 모듈을 구성한다. 한편, 복수의 배열 안테나 모듈을 이용한 MIMO 동작을 위해 각각의 배열 안테나 모듈은 전자 기기에서 가능한 이격되어 배치되는 것이 유리하다. 이에 따라, IFIC(1350) 또는 기저대역 프로세서(1400)와 RFIC(1250) 간의 거리가 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, RFIC(1250)와 IFIC(1350)간의 거리를 고려하여, 약 10GHz 대역의 신호를 증폭할 수 있는 증폭기를 송신 경로와 수신 경로에 추가하는 방식을 제안한다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)에서 정보를 디코딩하여 복원하기 위하여 높은 신호 품질을 요구하게 된다. 이에 따라, RFIC(1250)와 IFIC(1350)간의 거리를 고려하여, 약 10GHz 대역의 신호를 증폭할 수 있는 증폭기는 저잡음 증폭기로 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)에서 정보를 디코딩하여 복원하는 성능은 수신 신호 레벨보다 수신 신호의 품질(예컨대, SNR 또는 SINR)에 기반할 수 있다.

구체적으로, 이득 제어부(1300)는 제1 스위치(SW1), 제1 저잡음 증폭기(LNA1) 및 제2 스위치(SW2)를 포함하도록 구성 가능하다. 또는, 이득 제어부(1300)는 제1 스위치(SW1), 제2 저잡음 증폭기(LNA2) 및 제2 스위치(SW2)를 포함하도록 구성 가능하다. 또는, 이득 제어부(1300)는 제1 스위치(SW1), 제1 저잡음 증폭기(LNA1), 제2 저잡음 증폭기(LNA2) 및 제2 스위치(SW2)를 포함하도록 구성 가능하다.

제1 스위치(SW1)는 배열 안테나 모듈과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 한편, 제1 저잡음 증폭기(LNA1)는 수신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 수신 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 스위치(SW2)는 IFIC(1350)과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치(SW1), 제1 저잡음 증폭기(LNA1) 및 제2 스위치(SW2)를 포함하여 전자 기기를 통해 수신된 수신 신호의 감쇠(attenuation)에 따른 신호 품질 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

다른 실시 예로, 제1 스위치(SW1)는 배열 안테나 모듈과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 저잡음 증폭기(LNA1)는 송신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 송신 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 스위치(SW2)는 IFIC(1350)과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치(SW1), 제2 저잡음 증폭기(LNA1) 및 제2 스위치(SW2)를 포함하여 전자 기기를 통해 송신될 송신 신호의 감쇠에 따른 신호 품질 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

또 다른 실시 예로, 제1 스위치(SW1)는 배열 안테나 모듈과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 한편, 제1 저잡음 증폭기(LNA1)는 수신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 수신 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 저잡음 증폭기(LNA1)는 송신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 송신 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 스위치(SW2)는 IFIC(1350)과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위치(SW1), 제1 저잡음 증폭기(LNA1), 제2 저잡음 증폭기(LNA1) 및 제2 스위치(SW2)를 포함하여 전자 기기를 통해 송신될 송신 신호의 감쇠에 따른 신호 품질 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이와 관련하여, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 single pole double throw (SPDT) 스위치로 구성되어 송신 신호를 증폭하거나 또는 수신 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 이 경우, SPDT 스위치는 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 입력 단자와 2개의 출력 단자를 구비하고, 2개의 출력 단자 중 어느 한 단자가 입력 단자와 연결되도록 구성된다. 이에 따라, 전자 기기가 송신 신호를 송신하는 시간 슬롯과 수신 신호를 수신하는 시간 슬롯이 구분되는 시분할 다중화(TDM) 방식에서, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 SPDT 스위치로 구성될 수 있다.

반면에, 전자 기기는 동일한 시간 슬롯에서 송신 신호를 송신하면서 수신 신호를 수신할 수 있는 주파수 분할 다중화(FDM) 방식을 지원할 수 있다. 이러한 경우, 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)는 2개의 SPDT 스위치로 구성될 수 있다. DPDT 스위치는 2개의 입력 단자와 2개의 출력 단자를 구비하고, 동시에 각각의 입력 단자가 각각의 출력 단자와 연결될 수 있다. 이에 따라, 동일 시간 구간에서 송신 신호와 수신 신호를 모두 증폭하여 송신 신호의 감쇠와 수신 신호의 감쇠에 따른 송신/수신 신호 품질 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이득 제어부를 구비하는 전가 기기는 mmWave 배열 안테나와 통신 모듈을 탑재하는 모든 형태의 전자 기기 제품에 적용 가능하다. 특히, 본 발명은 배열 안테나와 통신 모듈과의 거리가 증가함에 따라, IF Cable 길이로 인한 모듈 위치에 대한 제약을 해결하기 위하여 제안된 것이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에서 송신 경로는 경로 1)에서 경로 6)으로의 경로를 의미한다. 이와 관련하여, 경로 1)은 IFIC(1350)와 제2 스위치(SW2) 간의 인터페이스에 해당하는 경로이다. 한편, 경로 6)은 제1 스위치(SW1)와 배열 안테나 모듈의 board-to-board (BtB) 인터페이스에 해당하는 경로이다. 반면에, 수신 경로는 경로 6)에서 경로 1)으로의 경로를 의미한다.

한편, 본 발명과 관련하여 10GHz 대역의 IF 신호가 5G 통신 모듈과 배열 안테나 모듈 간에 양 방향 전송되는 경우, 인터페이스 케이블 길이가 증가함에 따라 무선 통신 성능이 저하될 수 있다. 이와 관련하여, 일 예로 10GHz 대역의 IF 신호의 총 손실(total loss) 제한은 7dB 이하로 설정될 수 있다. 이에 따라, 10GHz 대역의 IF 케이블 길이 제약은 약 300mm 이하로 제약될 수 있다. 한편, 랩탑(laptop) 형태의 전자 기기와 텔레비전, 차량 및 로봇 등과 같은 전자 기기에서 이러한 길이 이상의 인터페이스 길이를 필요로 한다. 이에 따라, 본 발명에서는 스위치와 저잡음 증폭기를 구비하는 이득 제어부를 통해 무선 신호 성능 저하를 방지할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 이득 제어부를 구비하는 전자 기기의 동작은 다음과 같다.

1) 모뎀에서 나온 아날로그 신호는 기저대역 신호이며, IFIC에서 IF 신호로 변환된다. 이에 따라, 10GHz IF 신호로 변환 (Tx의 경우)하거나, 또는 10GHz 수신 신호를 기저 대역 신호로 변환 (Rx의 경우)하여 모뎀으로 전달한다.

2) IFIC 출력 10GHz 신호는 RF Cable (또는 Pattern 형태의 전송 선)을 통해 mmWave RF & 안테나 모듈로 전달된다. 이후, mmWave RF & 안테나 모듈에 내장된 RFIC에서 28/39 GHz로 변환 (Tx의 경우) 된다.

3)또는 28/39 GHz 안테나 수신신호를 모듈 내부의 RFIC에서 10GHz 대역의 IF 신호로 변환시킨다. 이후, IF 신호를 RF Cable을 통해 IFIC로 전달 (Rx의 경우)한다.

4) 본 발명에서 제안내용은 양 "눰* 신호(bi-direction signal)를 Tx, Rx Path로 분리한 후 각각 Cable을 통해 전달하기 전에 Loss, SNR등을 개선하기 위해 LNA를 통과하도록 한다. 이에 따라, 인터페이스 Cable길이로 인한 Loss제한 사항을 해결하고 SNR확보를 통한 무선 통신 성능향상이 가능하도록 한다.

한편, 본 발명에서 제1 및 제2 저잡음 증폭기 (LNA1, LNA2)의 이득 제어는 배열 안테나 모듈의 송수신부 회로(1250) 및/또는 기저대역 프로세서(1400)에 의해 수행될 수 있다.

송수신부 회로(1250)에 의해 제1 및 제2 저잡음 증폭기 (LNA1, LNA2)의 이득을 제어하여, RF 신호 손실을 보상할 수 있다는 장점이 있다. 즉, RF 수신 신호 레벨이 낮거나 또는 배터리 이슈 등으로 RF 송신 전력 증가가 용이하지 않은 경우, IF 대역에서 저잡음 증폭을 통해 RF 신호 손실 보상이 가능하다.

또한, 기저대역 프로세서(1400)에 의해 제1 및 제2 저잡음 증폭기 (LNA1, LNA2)의 이득을 제어하여, IF 신호 손실을 보상할 수 있다는 장점이 있다. 즉, IF 인터페이스 길이 증가에 따라 IF 신호 손실이 큰 경우, IF 대역에서 저잡음 증폭을 통해 IF 신호 손실 보상이 가능하다.

일 예시로, 송수신부 회로(1250)는 송수신부 회로(1250)의 수신부의 일 지점에서 5G 수신 신호의 레벨에 기반하여, 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득을 가변하도록 제1 저잡음 증폭기(LNA1)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)의 수신부의 일 지점은 5G RF LNA의 전단 또는 후단일 수 있다. 즉, 5G RF LNA의 입력 또는 출력 신호 레벨을 고려하여 IF LNA의 이득을 가변 제어할 수 있다.

한편, 송수신부 회로(1250)는 송수신부 회로(1250)의 송신부의 일 지점에서 5G 송신 신호의 레벨에 기반하여, 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득을 가변하도록 제2 저잡음 증폭기(LNA2)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로(1250)의 송신부의 일 지점은 5G RF PA의 전단 또는 후단일 수 있다. 즉, 5G RF PA의 입력 또는 출력 신호 레벨을 고려하여 IF LNA의 이득을 가변 제어할 수 있다.

다른 예시로, 기저대역 프로세서(1400)는 기저대역 프로세서(1400)가 수신한 수신 신호의 품질에 기반하여, 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득을 가변하도록 제1 저잡음 증폭기(LNA1)를 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 기저대역 프로세서(1400)가 송신하는 송신 신호의 품질에 기반하여, 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득을 가변하도록 제2 저잡음 증폭기(LNA2)를 제어할 수 있다. 여기서, 수신 신호의 품질은 수신 신호의 SNR, SINR 등일 수 있다. 또한, 송신 신호의 품질은 송신 신호의 SNR, SINR 등일 수 있다.

한편, 본 발명에서는 RF 신호 및 IF 신호의 링크 버짓(link budget)과 시스템 마진(system margin) 등을 고려하여 제1 및 제2 저잡음 증폭기 (LNA1, LNA2)의 이득을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 배열 안테나 모듈과 제1 스위치 간의 손실(loss), 제1 스위치 및 제2 스위치의 손실, 동축 케이블 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 제1 저잡음 증폭기의 제1 요구 이득을 연산할 수 있다. 마찬가지로, 기저대역 프로세서(1400)는 배열 안테나 모듈과 제1 스위치 간의 손실(loss), 제1 스위치 및 제2 스위치의 손실, 동축 케이블 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 제2 저잡음 증폭기의 제2 요구 이득을 연산할 수 있다.

한편, 기저대역 프로세서(1400)는 IF 대역 중 가장 높은 주파수에서의 신호 품질 등 특성에 따라 제1 저잡음 증폭기의 제1 요구 이득과 제2 저잡음 증폭기의 제2 요구 이득을 연산할 수 있다. 구체적으로, 기저대역 프로세서(1400)는 가장 높은 주파수에서의 배열 안테나 모듈과 제1 스위치 간의 손실(loss), 제1 스위치, 동축 케이블 손실 및 제2 스위치의 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 제1 저잡음 증폭기의 제1 요구 이득을 연산할 수 있다. 마찬가지로, 기저대역 프로세서(1400)는 가장 높은 주파수에서의 배열 안테나 모듈과 제1 스위치 간의 손실(loss), 제1 스위치, 동축 케이블 손실 및 제2 스위치의 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 제2 저잡음 증폭기의 제2 요구 이득을 연산할 수 있다.

이와 관련하여, 각 컴포넌트의 손실 값과 컴포넌트들을 연결하는 인터페이스 손실은 해당 컴포넌트의 특성을 반영하여 기 설정(preconfigure)될 수 있다. 대안으로, 각 컴포넌트의 손실 값과 컴포넌트들을 연결하는 인터페이스 손실은 교정 과정(calibration process)를 통해 측정할 수 있다.

일 예시로, RFIC(1250)를 포함하는 안테나 모듈에서의 board-to-board (BtB) 손실, 즉 내부 손실은 디폴트로 약 1.2dB일 수 있다. 한편, FPCB에 배치되는 제1 스위치(SW1)에서 5G 통신 모듈 입력 단까지의 이득 제어부(1300)의 이득은 약 10GHz 대역에서 12dB 내지 15dB의 값을 가질 수 있다.

이와 관련하여, FPCB와 5G 통신 모듈과의 거리는 1500mm 이하로 설정될 수 있고, 이에 따른 약 10GHz 대역에서의 케이블 손실이 고려되어야 한다. 또한, 5G 통신 모듈에 배치되는 제2 스위치(SW2)의 약 10GHz 대역에서 손실은 약 2dB 내지 3dB의 값을 가질 수 있다. 이에 따라, 이득 제어부(1300)의 제1 및 제2 저잡음 증폭기 (LNA1, LNA2)의 이득은 IF 대역에서의 케이블 손실과 스위치 손실을 고려하여 설정 및 가변될 수 있다.

한편, 기저대역 프로세서(1400)는 전술한 제1 및 제2 저잡음 증폭기 (LNA1, LNA2)의 제1 및 제2 요구 이득을 고려하여 제1 및 제2 저잡음 증폭기 (LNA1, LNA2)의 이득을 가변할 수 있다. 구체적으로, 기저대역 프로세서(1400)는 제1 요구 이득과 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득의 차이가 제1 임계치 이상이면, 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득을 가변할 수 있다. 이와 관련하여, 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득이 제1 요구 이득보다 임계치 이상으로 낮으면 이득이 증가되도록 제어할 수 있다. 반면에, 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득이 제1 요구 이득보다 임계치 이상으로 높으면 이득이 감소하도록 제어할 수 있다.

또한, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 요구 이득과 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득의 차이가 제2 임계치 이상이면, 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득을 가변할 수 있다. 여기서, 제1 임계치와 제2 임계치는 수신 신호의 특성과 송신 신호의 특성을 고려하여 상이하게 설정될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득이 제2 요구 이득보다 임계치 이상으로 낮으면 이득이 증가되도록 제어할 수 있다. 반면에, 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득이 제2 요구 이득보다 임계치 이상으로 높으면 이득이 감소하도록 제어할 수 있다.

한편, 도 7을 참조하면, 배열 안테나 모듈은 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나(ANT1) 및 제2 배열 안테나(ANT2)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로도 배열 안테나의 개수와 동일한 개수로 구비되거나 또는 적은 개수로 구비될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8 내지 도 10은 다양한 실시 예에 따른 복수의 배열 안테나, RFIC, 이득 제어부 및 모뎀 구성을 나타낸다.

도 8은 일 예시에 따른 복수의 배열 안테나, RFIC, 이득 제어부 및 모뎀 구성을 나타낸다. 한편, 도 9a는 일 예시에 따른 배열 안테나 별로 RFIC가 연결되는 구성을 나타낸다. 반면에, 도 9b은 다른 예시에 따른 복수의 배열 안테나가 하나의 RFIC를 공유하는 구성을 나타낸다.

먼저, 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 기기는 IFIC(Intermediate Frequency IC)(1300) 및 복수의 RFIC(1251 내지 1254), 그리고 각각 다수의 안테나를 포함하는 복수의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 기기는 모뎀(Modem, 1400) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 1500)를 더 포함할 수 있다.

먼저 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 신호를 송신하고 수신하도록 구성되는 복수의 안테나 소자들로 구성될 수 있다. 상기 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)은 5G 통신을 위한 주파수 대역에서 동작하는 안테나이며, 밀리미터파(mmWave) 통신이 가능한 안테나들일 수 있다.

한편 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)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 5G 통신 시스템에서 동작 가능할 수 있다.

각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 각각 수직 편파(V) 및 수평 편파(H)를 송신 또는 수신할 수 있도록 구성될 수 있다. 여기서, 각각의 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)는 전력 증폭기로부터 증폭된 송신 신호를 방사하는 송신 안테나와 수신 신호를 저잡음 증폭기로 전달하는 수신 안테나로서 동작할 수 있다.

한편 복수의 RFIC(1251 내지 1254)는 각각 위상 천이부(Phase Shifter, 미도시)를 포함할 수 있다. 위상 천이부는 배열 안테나를 구성하는 안테나 소자 각각마다 구비될 수 있다. 그리고 각각의 안테나 소자들 간의 위상차를 이용하여 빔포밍을 수행할 수 있다.

한편, 복수의 RFIC(1251 내지 1254) 중 어느 하나만을 동작시켜, 4개로 분할 가능한 방위각 영역 중 어느 한 영역에서, 전자기기는 기지국과 신호를 송수신할 수 있다. 또는, 복수의 RFIC(1251 내지 1254)를 모두 동작하도록 하고 개별적으로 제어하여, 각 배열 안테나(ANT1 내지 ANT4)마다 서로 다른 각도에서 기지국과 신호를 송수신할 수 있다.

한편, IFIC(1300)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 내지 제4 수직 편파 신호는 IFIC(1300)의 제1 포트 내지 제4 포트로 이루어진 PORT-A를 통해 송수신될 수 있다. 또한, 제1 수평 편파 신호 내지 제4 수평 편파 신호는 IFIC(1300)의 제5 포트 내지 제8 포트로 이루어진 PORT-B를 통해 송수신될 수 있다

한편, PORT-A와 PORT-B를 통해 송수신되는 신호가 반드시 서로 직교하는 편파 신호에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, PORT-A와 PORT-B를 통해 송수신되는 신호가 시분할 또는 주파수 분할 가능한 신호일 수 있다. 또한, PORT-A와 PORT-B를 통해 송수신되는 신호가 각각 IF 신호와 제어 신호일 수 있다. 이때, PORT-B를 통해 송수신되는 신호는 제어 신호 이외에 기준 신호(reference signal)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 기준 신호는 RFIC(1251 내지 1254) 내의 로컬 오실레이터에 대한 기준 신호일 수 있다.

한편, 각각의 배열 안테나는 복수의 안테나 소자들을 포함한다. 여기서, 각각의 배열 안테나는 2개, 4개, 8개, 16개 등 다양한 개수의 안테나 소자들로 구현될 수 있다. 이때, 각각의 배열 안테나는 제1 주파수 대역 및 제2 주파수 대역 중 적어도 하나의 대역에서 동작할 수 있다. 여기서, 제1 주파수 대역은 28GHz 대역이고, 제2 주파수 대역은 39GHz 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 아니고, mmWave 대역의 임의의 대역일 수 있다.

한편, 도 2 및 도 8을 참조하면, 송수신부 회로(transceiver circuit)인 RFIC(1250)는 전력 증폭기(PA)와 저잡음 증폭기(LNA)와 위상 변위기(PS)를 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, IFIC(1300)는 복수의 RFIC들(1250)을 제어하도록 구성되고, 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)는 IFIC(1300)를 통해 복수의 RFIC들(1250)을 제어할 수 있다.

한편, 복수의 RFIC(1251 내지 1254)와 IFIC(1400)와의 연결(connection)은 UE 구성의 표현(representation)이다. 즉, 복수의 RFIC(1251 내지 1254)와 IFIC(1400)와의 연결은 어느 하나의 표준에 한정되는 것은 아니고, UE 구현(implementation) 및 응용에 따라 변경 가능하다.

복수의 RFIC(1251 내지 1254)와 IFIC(1400)와의 연결이 UE 구현 이슈이지만, 복수의 RFIC(1251 내지 1254) 내에 구비되어야 하는 컴포넌트들은 일반적(generic)이다. 따라서, 복수의 RFIC(1251 내지 1254) 내에 전력 결합/분배 회로, 스위칭 네트워크, 증폭기 및 위상 변위기들은 구비되고, 이들은 무선 통신을 위한 상위 레벨 기능성(high level functionality)을 제공한다.

한편, 응용에 따라 복수의 RFIC(1251 내지 1254)와 IFIC(1400) 내에는 정상 동작 여부 판별 및 전력 레벨 검출을 위한 검출 및 교정(calibration) 관련 블록이 구비될 수 있다. 또한, 복수의 RFIC(1251 내지 1254)와 IFIC(1400)를 구동하기 위한 전원 공급부가 복수의 RFIC(1251 내지 1254)와 IFIC(1400)의 내부 및/또는 외부에 구비될 수 있다.

한편, 도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 복수의 배열 안테나를 구비하는 전자 기기에서 복수의 RFIC와 이를 제어하는 IFIC의 구성을 나타낸다. 도 9a를 참조하면, 제1 내지 제4 배열 안테나(1111 내지 1114)에 각각 제1 내지 제4 RFIC (1251 내지 1254)가 연결될 수 있다. 한편, IFIC(1300)가 제1 내지 제4 RFIC (1251 내지 1254)에 연결 가능하도록 구성될 수 있다. 이때, IFIC(1300)는 IF 신호와 LO 기준 신호를 제1 내지 제4 RFIC (1251 내지 1254) 중 적어도 하나에 제공하도록 구성 가능하다. 또한, 도 9b를 참조하면, 제1 및 제2 배열 안테나(1111, 1112)에 제1 RFIC (1251)가 연결되도록 구성될 수 있다. 또한, 제3 및 제4 안테나(1113, 1114)에 제2 RFIC (1252)가 연결되도록 구성될 수 있다. 이때, IFIC(1300)는 IF 신호와 LO 기준 신호를 제1 및 제4 RFIC (1251, 1252) 중 적어도 하나에 제공하도록 구성 가능하다.

한편, 도 9a 및 도 9b의 구조에서 제1 내지 제4 배열 안테나(1111 내지 1114)는 H-편파 신호와 V-편파 신호를 각각 송신 및/또는 수신하도록 구성 가능하다. 이에 따라, 복수의 RFIC와 IFIC가 제1 내지 제4 H-편파 신호와 제1 내지 제4 V-편파 신호를 처리하도록 구성 가능하다.

전술한 다양한 실시 예에 따른 복수의 배열 안테나와 RFIC 및 IFIC의 구성과 관련하여, 본 발명에 따른 이득 제어부의 구성과 제어 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

이와 관련하여, 도 8 및 도 9a를 참조하면, 송수신부 회로는 제1 배열 안테나(ANT1) 및 제2 배열 안테나(ANT2)와 각각 연결되는 제1 송수신부 회로(1251) 및 제2 송수신부 회로(1252)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 배열 안테나(ANT1) 및 제2 배열 안테나(ANT2)는 각각 복수의 안테나 소자를 구비하는 배열 안테나이므로, 제1 배열 안테나(ARRAY1) 및 제2 배열 안테나(제1 배열 안테나(ANT1) 및 제2 배열 안테나(ANT2)로 지칭할 수 있다. 또한, 제1 송수신부 회로(1251) 및 제2 송수신부 회로(1252)는 제1 송수신부 회로(RFIC1) 및 제2 송수신부 회로(RFIC2)로 지칭할 수 있다.

도 5 내지 도 9a를 참조하면, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로(1250)로부터 IFIC(1350)까지의 손실을 고려하여 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득을 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로(1251, 1252)로부터 IFIC(1350)까지의 손실을 고려하여 이득 제어부 내의 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득을 제어할 수 있다.

또한, 배열 안테나 모듈은 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나(ANT1) 내지 제4 배열 안테나(ANT4)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 송수신부 회로는 제1 배열 안테나(ANT1) 내지 제4 배열 안테나(ANT4)와 각각 연결되는 제1 송수신부 회로(1251) 내지 제4 송수신부 회로(1254)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로(1251 내지 1254)로부터 IFIC(1350)까지의 손실을 고려하여 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득을 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로(1251 내지 1254)로부터 IFIC(1350)까지의 손실을 고려하여 이득 제어부 내의 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득을 제어할 수 있다.

도 5 내지 도 7 및 도 9b를 참조하면, 배열 안테나 모듈은 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나(ARRAY1) 내지 제4 배열 안테나(ARRAY4)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 송수신부 회로는 제1 배열 안테나(ARRAY1) 및 제2 배열 안테나(ARRAY2)와 연결되는 제1 송수신부 회로(1251)를 포함할 수 있다. 또한, 송수신부 회로는 제3 배열 안테나(ARRAY3) 및 제4 배열 안테나(ARRAY4)와 연결되는 제2 송수신부 회로(1252)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)와의 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나(ARRAY1 내지 ARRAY4)로부터 IFIC(1350)까지의 손실을 고려하여 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기(LNA1)의 이득을 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)와의 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나(ARRAY1 내지 ARRAY4)로부터 IFIC(1350)까지의 손실을 고려하여 이득 제어부 내의 제2 저잡음 증폭기(LNA2)의 이득을 제어할 수 있다.

이와 관련하여, 각각의 배열 안테나와 RFIC와의 거리가 증가할 수 있어, IF 신호 손실 이외에 RF 신호 손실을 모두 고려할 수 있다. 한편, 제1 송수신부 회로(1251)에 연결되는 제1 배열 안테나(ARRAY1)와 제2 배열 안테나(ARRAY2) 간의 거리는 제1 배열 안테나(ARRAY1)와 다른 배열 안테나와의 거리보다 짧게 설정될 수 있다. 또한, 제2 송수신부 회로(1252)에 연결되는 제3 배열 안테나(ARRAY3)와 제4 배열 안테나(ARRAY4)의 거리도 제3 배열 안테나(ARRAY3)와 다른 배열 안테나와의 거리보다 짧게 설정될 수 있다.

한편, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 이득 제어부(1300)의 LNA와 IFIC가 통합된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 독립적으로 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 도 8과 같이 송수신부 회로의 각 채널 별 손실과 송수신부 회로 각각과 이득 제어부와의 각 경로 별 손실을 고려하여, 각각의 LNA의 이득을 독립적으로 제어할 수 있다. 이에 따라, 각각의 채널 별로 독립적 제어가 가능하고 각각의 MIMO 스트림 별로 신호 품질을 최적화할 수 있다는 장점이 있다.

이와 관련하여, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300) 내의 송신 경로 상의 복수의 저잡음 증폭기 각각의 이득을 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300) 내의 수신 경로 상의 복수의 저잡음 증폭기 각각의 이득을 개별적으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 송수신부 회로(1251 내지 1254)의 각 채널 별 손실과 송수신부 회로 각각과 이득 제어부(1300)와의 각 경로 별 손실을 고려하여, 복수의 저잡음 증폭기 각각의 이득을 개별적으로 제어할 수 있다. 이를 위해, 이득 제어부(1300)는 switch + LNA 구조, switch + combiner + LNA 구조 또는 switch + LNA + combiner 구조일 수 있다.

이와 관련하여, PORT A는 각각의 배열 안테나의 H-polarization 신호일 수 있다. 반면에, PORT B는 각각의 배열 안테나의 V-polarization 신호일 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 4개의 배열 안테나(ARRRAY 1 내지 ARRAY 4) 각각에 대한 H-편파 신호와 V-편파 신호를 이용하여 최대 rank 8의 MIMO를 수행할 수 있다. 또한, 최대 rank 8의 MIMO를 수행하면서 switch + LNA 구조를 통해 각각의 MIMO 스트림에 대한 IF 신호 이득 제어를 개별적으로 수행할 수 있다.

반면에, switch + combiner + LNA 구조에서 복수의 채널 중 일부 채널들을 결합하여 결합된 채널 단위로 IF 신호 이득 제어를 개별적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 복수의 배열 안테나 별로 신호 특성이 유사한 조합을 선택하여 이들에 대해 공통 이득 제어를 수행할 수 있다. 또는, 일정 채널 개수 단위로 가장 신호 특성이 열화(degrade)된 채널을 기준으로 IF 신호 이득 제어를 수행할 수 있다.

한편, switch + LNA + combiner 구조를 통해 각 채널 별로 IF 신호 이득 제어를 개별적으로 수행하면서도 IFIC에서의 하나의 채널을 통해 제어를 수행할 수 있다. 이에 따라, 모뎀에 해당하는 기저대역 프로세서(1400)는 이득 제어부(1300)를 통해 각 채널 별 특성을 판단하고 IFIC(1350)를 통해 공통 채널 특성을 판단할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부에 대해 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 다양한 형태의 전자 기기의 동작에 대해 설명하기로 한다.

이와 관련하여, 도 1b, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기는 랩탑(laptop)일 수 있다. 하지만, 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기는 차량(vehicle) 또는 로봇(robot)일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기는 랩탑(laptop), 차량(vehicle) 또는 로봇(robot) 중 어느 하나일 수 있다.

이와 관련하여, 전자 기기가 랩탑(laptop)인 경우, 랩탑의 키보드가 형성된 바디의 서로 다른 측면에 복수의 배열 안테나들(ANT1 내지 ANT4)이 배치되고, 바디의 내부에 기저대역 프로세서(1400)가 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 배열 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 기저대역 프로세서(1400)까지 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나까지의 손실에 기반하여, 이득 제어부 내의 제1 및 제2 저잡음 증폭부의 이득을 각각 제어할 수 있다.

한편, 상기 전자 기기가 차량(vehicle)인 경우 이득 제어부의 제어 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 10은 일 예시에 따른 안테나 시스템 및 차량 제어 장치를 구비하는 차량의 구성을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 차량은 충격을 감지하는 충격 센서(501), 차량(500)과 다른 물체간 거리를 측정하는 거리 센서(502)와 같은 주행 중 필요한 정보들을 획득할 수 있도록 다양한 센서들을 포함하도록 구성 가능하다. 한편, 차량은 각 센서에서 센싱한 센싱 정보는 차량 전자제어장치(ECU, 510)에 전달되도록 구성될 수 있다. 또한, 차량은 차량 전자제어장치(510)와 연동하는 안테나 시스템(100)을 더 포함할 수 있다.

이와 관련하여, 차량은 안테나 시스템(100)을 통해 인접 차량, 5G 기지국 또는 road side unit(RSU)과 5G 무선 통신을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 차량을 전자 기기로 간주하거나 또는 차량에 탑재되는 안테나 시스템(100)을 전자 기기로 간주할 수 있다. 또한, 차량은 인접 차량, 5G 기지국 또는 road side unit(RSU)을 통해 수신된 정보 및 전자제어장치(510)에 의해 처리된 정보에 기반하여, 주행 정보 및 운전 보조 정보를 디스플레이(151)에 표시할 수 있다.

한편, 안테나 시스템(100)은 차량의 지붕(roof) 위 또는 내부 또는 지붕 연결 프레임의 내부에 탑재되도록 구성 가능하다. 이 경우, 도 2, 도 5 내지 도 10을 참조하면 안테나 시스템(100)은 내부의 서로 다른 위치에 복수의 배열 안테나 모듈이 배치될 수 있다. 또한, 차량 전자제어장치(ECU, 510)는 안테나 시스템(100)과 동작 가능하게 결합되고, 차량의 컴포넌트들을 제어하도록 구성될 수 있다.

한편, 안테나 시스템 내의 이득 제어부(130)는 복수의 배열 안테나들(ANT1 내지 ANT4) 중 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나까지의 손실에 기반하여, 이득 제어부(130) 내의 제1 및 제2 저잡음 증폭부(LNA1, LNA2)의 이득을 각각 제어할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기에 대해 살펴보았다. 이러한 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기와 기지국을 포함하는 무선 통신 시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 11은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.

도 11을 참조하면, 무선 통신 시스템은 제 1 통신 장치(910) 및/또는 제 2 통신 장치(920)을 포함한다. 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나를 포함한다'와 동일한 의미로 해석될 수 있다. 제 1 통신 장치가 기지국을 나타내고, 제 2 통신 장치가 단말을 나타낼 수 있다(또는 제 1 통신 장치가 단말을 나타내고, 제 2 통신 장치가 기지국을 나타낼 수 있다).

기지국(BS: Base Station)은 고정국(fixed station), Node B, eNB(evolved-NodeB), gNB(Next Generation NodeB), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(AP: Access Point), gNB(general NB), 5G 시스템, 네트워크, AI 시스템, RSU(road side unit), 로봇 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말(Terminal)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, UE(User Equipment), MS(Mobile Station), UT(user terminal), MSS(Mobile Subscriber Station), SS(Subscriber Station), AMS(Advanced Mobile Station), WT(Wireless terminal), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치, D2D(Device-to-Device) 장치, 차량(vehicle), 로봇(robot), AI 모듈 등의 용어로 대체될 수 있다.

제 1 통신 장치와 제 2 통신 장치는 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 코어 네트워크로부터의 상위 계층 패킷은 프로세서(911)에 제공된다. 프로세서는 L2 계층의 기능을 구현한다. DL에서, 프로세서는 논리 채널과 전송 채널 간의 다중화(multiplexing), 무선 자원 할당을 제 2 통신 장치(920)에 제공하며, 제 2 통신 장치로의 시그널링을 담당한다. 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층 (즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 신호 처리 기능은 제 2 통신 장치에서 FEC(forward error correction)을 용이하게 하고, 코딩 및 인터리빙(coding and interleaving)을 포함한다. 부호화 및 변조된 심볼은 병렬 스트림으로 분할되고, 각각의 스트림은 OFDM 부반송파에 매핑되고, 시간 및/또는 주파수 영역에서 기준 신호(Reference Signal, RS)와 멀티플렉싱되며, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)를 사용하여 함께 결합되어 시간 영역 OFDMA 심볼 스트림을 운반하는 물리적 채널을 생성한다. OFDM 스트림은 다중 공간 스트림을 생성하기 위해 공간적으로 프리코딩된다. 각각의 공간 스트림은 개별 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,915)를 통해 상이한 안테나(916)에 제공될 수 있다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 전송을 위해 각각의 공간 스트림으로 RF 반송파를 변조할 수 있다. 제 2 통신 장치에서, 각각의 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기,925)는 각 Tx/Rx 모듈의 각 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 캐리어로 변조된 정보를 복원하여, 수신(RX) 프로세서(923)에 제공한다. RX 프로세서는 layer 1의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다. RX 프로세서는 제 2 통신 장치로 향하는 임의의 공간 스트림을 복구하기 위해 정보에 공간 프로세싱을 수행할 수 있다. 만약 다수의 공간 스트림들이 제 2 통신 장치로 향하는 경우, 다수의 RX 프로세서들에 의해 단일 OFDMA 심볼 스트림으로 결합될 수 있다. RX 프로세서는 고속 푸리에 변환 (FFT)을 사용하여 OFDMA 심볼 스트림을 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한다. 주파수 영역 신호는 OFDM 신호의 각각의 서브 캐리어에 대한 개별적인 OFDMA 심볼 스트림을 포함한다. 각각의 서브캐리어 상의 심볼들 및 기준 신호는 제 1 통신 장치에 의해 전송된 가장 가능성 있는 신호 배치 포인트들을 결정함으로써 복원되고 복조 된다. 이러한 연 판정(soft decision)들은 채널 추정 값들에 기초할 수 있다. 연판정들은 물리 채널 상에서 제 1 통신 장치에 의해 원래 전송된 데이터 및 제어 신호를 복원하기 위해 디코딩 및 디인터리빙 된다. 해당 데이터 및 제어 신호는 프로세서(921)에 제공된다.

UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.

한편, 이와 같은 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 28GHz 또는 39GHz mmWave를 지원하기 위해 약 10GHz 대역의 IF 주파수로 변환 후 RFIC로 신호를 전달하는 경우, IF/RF 인터페이스 길이를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, IFIC 출력에서 스위치 또는 분배기를 사용하여, IF 신호를 LNA를 통해 증폭하고 인터페이스 케이블을 통해 전달하여, 인터페이스 케이블에 대한 제약을 완화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 수신 신호에 대해서도 RFIC에서 IF 신호로 변환한 후 스위치 또는 분배기를 사용하여, IF 신호를 LNA를 통해 증폭하고 인터페이스 케이블을 통해 전달하여, 인터페이스 케이블에 대한 제약을 완화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수의 배열 안테나 별로 각각의 채널에 대한 상태를 고려하여 IF 신호를 가변 증폭하여, MIMO 성능을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 랩탑, 차량, 로봇 등 다양한 전자 기기에서 복수의 배열 안테나 별로 각각의 채널에 대한 상태를 고려하여 IF 신호를 가변 증폭하여, MIMO 성능을 개선할 수 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

전술한 본 발명과 관련하여, 배열 안테나 모듈과 5G 무선 통신 모듈 간의 신호 손실을 보상하는 방법 및 이를 수행하는 이득 제어부를 구비하는 전자 기기에서 제어부를 포함한 특정 컴포넌트의 설계 및 이의 구동은 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 단말기의 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 (16)

1. 전자 기기에 있어서,

   상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 배열 안테나 모듈;

   상기 배열 안테나 모듈과 동작 가능하게 결합되고, 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 대역의 송신 신호와 수신 신호를 증폭하도록 구성된 저잡음 증폭부를 포함하는 이득 제어부; 및

   상기 이득 제어부와 동작 가능하게 연결되고, 상기 이득 제어부와 상기 배열 안테나 모듈을 제어하도록 구성된 기저대역 프로세서(baseband processor)를 포함하는, 전자 기기.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 배열 안테나 모듈은,

   5G 무선 신호(radio signal)을 송신 및 수신하도록 빔포밍을 수행하도록 구성된 배열 안테나; 및

   상기 배열 안테나와 연결되고, 상기 배열 안테나의 각각의 안테나 소자들로 위상 천이된 신호(phase shifted signal)을 인가하도록 구성된 송수신부 회로(transceiver circuit)을 포함하는, 전자 기기.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 이득 제어부와 상기 기저대역 프로세서 사이에 배치되고, IF 대역의 신호를 기저대역 신호로 변환하도록 구성된 IFIC를 더 포함하는, 전자 기기.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 이득 제어부는,

   상기 배열 안테나 모듈과 연결되고, 송신 신호가 전달되는 송신 경로 및 수신 신호가 전달되는 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성된 제1 스위치;

   상기 IFIC와 연결되고, 상기 송신 경로 및 상기 수신 경로 중 하나를 선택하도록 구성된 제2 스위치;

   상기 수신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 상기 수신 신호를 증폭하도록 구성된 제1 저잡음 증폭기(LNA); 및

   상기 송신 경로 상에 배치되고, IF 대역의 상기 송신 신호를 증폭하도록 구성된 제2 저잡음 증폭기를 포함하는, 전자 기기.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 배열 안테나 모듈의 송수신부 회로는,

   상기 송수신부 회로의 수신부의 일 지점에서 5G 수신 신호의 레벨에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제1 저잡음 증폭기를 제어하고,

   상기 송수신부 회로의 송신부의 일 지점에서 5G 송신 신호의 레벨에 기반하여, 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제2 저잡음 증폭기를 제어하는, 전자 기기.
6. 제4 항에 있어서,

   상기 기저대역 프로세서는,

   상기 기저대역 프로세서가 수신한 수신 신호의 품질에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제1 저잡음 증폭기를 제어하고,

   상기 기저대역 프로세서가 송신하는 송신 신호의 품질에 기반하여, 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 가변하도록 상기 제2 저잡음 증폭기를 제어하는, 전자 기기.
7. 제4 항에 있어서,

   상기 기저대역 프로세서는,

   상기 배열 안테나 모듈과 상기 제1 스위치 간의 손실(loss), 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 손실, 동축 케이블 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 제1 요구 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 제2 요구 이득을 연산하는, 전자 기기.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 기저대역 프로세서는,

   IF 대역 중 가장 높은 주파수에서의 상기 배열 안테나 모듈과 상기 제1 스위치 간의 손실(loss), 상기 제1 스위치, 동축 케이블 손실 및 상기 제2 스위치의 손실 및 시스템 마진에 기반하여, 상기 제1 저잡음 증폭기의 제1 요구 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 제2 요구 이득을 연산하는, 전자 기기.
9. 제7 항에 있어서,

   상기 기저대역 프로세서는,

   상기 제1 요구 이득과 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득의 차이가 제1 임계치 이상이면, 상기 제1 저잡음 증폭기의 이득을 가변하고,

   상기 제2 요구 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득의 차이가 제2 임계치 이상이면, 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 가변하는, 전자 기기.
10. 제3 항에 있어서,

    상기 배열 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나 및 제2 배열 안테나를 포함하고,

    상기 송수신부 회로는 상기 제1 배열 안테나 및 제2 배열 안테나와 각각 연결되는 제1 송수신부 회로 및 제2 송수신부 회로를 포함하고,

    상기 기저대역 프로세서는,

    상기 이득 제어부와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로로부터 IFIC까지의 손실을 고려하여 상기 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기의 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 제어하는, 전자 기기.
11. 제3 항에 있어서,

    상기 배열 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나 내지 제4 배열 안테나를 포함하고,

    상기 송수신부 회로는 상기 제1 배열 안테나 내지 제4 배열 안테나와 각각 연결되는 제1 송수신부 회로 내지 제4 송수신부 회로를 포함하고,

    상기 기저대역 프로세서는,

    상기 이득 제어부와의 최대 연결 길이를 갖는 송수신부 회로로부터 IFIC까지의 손실을 고려하여 상기 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기의 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 제어하는, 전자 기기.
12. 제3 항에 있어서,

    상기 배열 안테나 모듈은 상기 전자 기기의 서로 다른 위치에 배치되는 제1 배열 안테나 내지 제4 배열 안테나를 포함하고,

    상기 송수신부 회로는 상기 제1 배열 안테나 및 제2 배열 안테나와 연결되는 제1 송수신부 회로 및 제3 배열 안테나 및 상기 제4 배열 안테나와 연결되는 제2 송수신부 회로를 포함하고,

    상기 기저대역 프로세서는,

    상기 이득 제어부와의 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나로부터 IFIC까지의 손실을 고려하여 상기 이득 제어부 내의 제1 저잡음 증폭기의 이득과 상기 제2 저잡음 증폭기의 이득을 제어하는, 전자 기기.
13. 제10 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기저대역 프로세서는,

    상기 송수신부 회로의 각 채널 별 손실과 상기 송수신부 회로 각각과 상기 이득 제어부와의 각 경로 별 손실을 고려하여, 상기 이득 제어부 내의 송신 경로 상의 복수의 저잡음 증폭기 각각의 이득과 수신 경로 상의 복수의 저잡음 증폭기 각각의 이득을 개별적으로 제어하는, 전자 기기.
14. 제1 항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전자 기기는 랩탑(laptop), 차량(vehicle) 또는 로봇(robot) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
15. 제1 항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전자 기기가 랩탑(laptop)인 경우,

    상기 랩탑의 키보드가 형성된 바디의 서로 다른 측면에 복수의 배열 안테나들이 배치되고,

    상기 바디의 내부에 상기 기저대역 프로세서가 배치되고,

    상기 기저대역 프로세서는,

    상기 복수의 배열 안테나들 중 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나까지의 손실에 기반하여, 상기 이득 제어부 내의 제1 및 제2 저잡음 증폭부의 이득을 각각 제어하는, 전자 기기.
16. 제1 항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전자 기기가 차량(vehicle)인 경우,

    상기 차량의 지붕(roof) 위 또는 내부 또는 지붕 연결 프레임의 내부에 탑재되는 안테나 시스템 - 상기 안테나 시스템 내부의 서로 다른 위치에 복수의 배열 안테나 모듈이 배치됨 -; 및

    상기 안테나 시스템과 동작 가능하게 결합되고, 상기 차량의 컴포넌트들을 제어하도록 구성된 전자 제어 장치(electronic control unit, ECU)를 포함하고,

    상기 안테나 시스템 내의 상기 이득 제어부는,

    상기 복수의 배열 안테나들 중 최대 연결 길이를 갖는 배열 안테나까지의 손실에 기반하여, 상기 이득 제어부 내의 제1 및 제2 저잡음 증폭부의 이득을 각각 제어하는, 전자 기기.

Images