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KR102246093B1 - 발열 완화를 지원하는 전자기기 및 그 전자기기의 제어 방법 - Google Patents

발열 완화를 지원하는 전자기기 및 그 전자기기의 제어 방법 Download PDF

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KR102246093B1
KR102246093B1 KR1020200015223A KR20200015223A KR102246093B1 KR 102246093 B1 KR102246093 B1 KR 102246093B1 KR 1020200015223 A KR1020200015223 A KR 1020200015223A KR 20200015223 A KR20200015223 A KR 20200015223A KR 102246093 B1 KR102246093 B1 KR 102246093B1
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KR
South Korea
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temperature
antenna module
antenna
electronic device
module
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Application number
KR1020200015223A
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Inventor
변승만
손재형
나은수
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Priority to EP20197481.3A priority patent/EP3862842A1/en
Priority to CN202011153749.1A priority patent/CN113315558A/zh
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Abstract

본 발명은 전자기기에 대한 것으로, 제1 통신 방식에 따라 기지국과 무선 통신이 가능한 복수의 안테나 모듈과, 상기 복수의 안테나 모듈 각각에 구비되며, 각 안테나 모듈의 온도를 검출하는 복수의 온도 센서 및, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈의 온도와, 가장 낮은 안테나 모듈의 온도차를 검출하고, 검출된 온도차가 기 설정된 온도차 이상인지 여부에 근거하여, 상기 기지국과 무선 통신을 수행하는 제1 안테나 모듈을, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 스위칭 및, 스위칭된 안테나 모듈을 통해 상기 기지국과 무선 통신을 수행하는 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발열 완화를 지원하는 전자기기 및 그 전자기기의 제어 방법{AN ELECTRONIC DEVICE SUPPORTING THERMAL MITIGATING AND A CONTROL METHOD OF THEREOF}
본 발명은 5G 통신을 지원하는 전자기기에 대한 것으로, 보다 상세하게 그 전자기기에서 발생하는 열을 효과적으로 완화(mitigation)하면서도, 보다 효과적으로 5G 통신을 수행할 수 있는 전자기기 및 그 전자기기의 제어 방법에 관한 것이다.
최근 이동 단말기를 비롯한 다양한 전자기기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
이와 같이 초고속 무선 데이터 통신이 지원되면서, 전자기기는 복수의 안테나 모듈을 포함하며, 복수의 안테나 모듈에 보다 높은 전압을 인가하여 고속의 무선 데이터 통신이 수행될 수 있도록 한다. 특히, 30~300GHz에 달하는 초고주파를 사용하는 밀리미터파(mmWave) 통신의 경우, 높은 대역폭을 이용하여 초고속의 데이터 전송 속도를 가질 수 있다는 장점을 가지나, PA(Power Amplifier, 이하 전력 증폭기)에는 인가되는 전압이 높으므로, PA를 중심으로 급격한 온도 상승을 유발할 수 있다는 문제가 있다.
이에, 밀리미터파(mmWave) 통신 시에 발생할 수 있는 급격한 온도 상승을 완화시키기 위한 연구가 현재 활발하게 이루어지고 있는 실정이다.
이러한 연구의 일환으로, 안테나 모듈의 온도가 일정 온도에 도달할 때마다, 밀리미터파(mmWave) 통신을 위한 빔을 형성하는 안테나의 개수를 줄임으로서 발열을 완화하고, 발열이 지속되는 경우 다른 밀리미터파(mmWave) 모듈로 스위칭하며, 모듈 스위칭에도 불구하고 발열이 지속되는 경우 밀리미터파(mmWave) 통신 방식과는 다른 방식으로 무선 통신을 수행하는 발열 완화 방식이 고안되었다.
이러한 발열 완화 방식의 경우, 특정 온도에 대응되는 특정 발열 완화 동작이 미리 지정된다. 예를 들어 정상 동작 상태에서 안테나 모듈이 제1 온도에 도달하면 제1 온도에 따른 발열 완화 동작이 수행되고, 제2 온도에 도달하면 제2 온도에 따른 발열 완화 동작이 수행될 수 있다.
이러한 발열 완화 방식의 경우 특정 온도에 따라 대응하는 특정 발열 완화 동작(LV0 ~ LV3)이 지정되고, 안테나 모듈의 온도 상승에 따라 대응하는 발열 완화 동작(LV0 ~ LV3)이 순차적으로 수행된다. 일 예로, 기지국과 무선 신호를 송수신하는 제1 안테나 모듈의 온도가 일정 수준 이상으로 증가하면, 먼저 제1 안테나 모듈의 안테나 개수를 감소시키고(제1 단계 발열 완화), 안테나 개수가 감소된 상태에서 측정된 온도가 제2 단계 발열 완화 조건에 해당하는 온도(제2 온도) 이상인 경우, 제1 안테나 모듈에서 제2 안테나 모듈로 천이하는 고정된 순서에 따른다. 그리고 제2 안테나 모듈로 천이된 상태에서 제2 안테나 모듈의 온도가 기 설정된 통신 방식 전환 온도에 다다르면, 통신 방식을 4G 방식으로 전환하여 제1 안테나 모듈과 제2 안테나 모듈의 발열을 완화시킨다. 이에 따라 실제 전자기기의 표면 온도, 즉 AP(Application Processor) 온도나, 상기 AP 및 모뎀과 안테나 모듈들이 실장된 회로의 온도가 상기 통신 방식 전환 온도에 도달하지 않았음에도 상기 안테나 모듈의 온도로 인하여 통신 방식의 전환이 발생함으로써 5G 통신의 연결 시간이 짧아진다는 문제가 있다.
더욱이 5G 통신 중 밀리미터파(mmWave) 통신의 경우, NR(New Radio) 방식 보다 더 높은 대역의 주파수를 사용함으로써 더 많은 발열이 발생하므로, 이에 밀리미터파 통신이 가능한 5G 전자기기의 경우 밀리미터파를 이용한 통신 시간이 더 짧아질 수 있다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 실제 전자기기의 표면 온도에 따라 적합한 발열 완화가 수행되도록 함으로써 5G 통신의 연결 시간을 보다 연장할 수 있도록 하는 전자기기 및 그 전자기기의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 안테나 모듈 간의 온도차를 반영하여 보다 온도가 낮은 안테나 모듈로 스위칭함으로써, 기 설정된 순서에 따라 수행되는 발열 완화 과정보다 더 효과적인 발열 완화가 이루어질 수 있도록 하는 전자기기 및 그 전자기기의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기는, 제1 통신 방식에 따라 기지국과 무선 통신이 가능한 복수의 안테나 모듈과, 상기 복수의 안테나 모듈 각각에 구비되며, 각 안테나 모듈의 온도를 검출하는 복수의 온도 센서 및, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈의 온도와, 가장 낮은 안테나 모듈의 온도차를 검출하고, 검출된 온도차가 기 설정된 온도차 이상인지 여부에 근거하여, 상기 기지국과 무선 통신을 수행하는 제1 안테나 모듈을, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 스위칭 및, 스위칭된 안테나 모듈을 통해 상기 기지국과 무선 통신을 수행하는 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모뎀은, 상기 온도차를 검출하기 전에, 상기 제1 통신 방식에 따른 신호의 전계 상태를 측정하고, 측정 결과 전계 상태가 기 설정된 수준 이상 양호한 경우, 상기 복수의 안테나 모듈의 각각의 안테나들 중 적어도 하나를 비활성화하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모뎀은, 상기 제1 통신 방식에 따른 신호로부터 측정되는 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 BER(Bit Error Rate)에 근거하여 상기 제1 통신 방식에 따른 신호의 전계 상태가 상기 기 설정된 수준 이상 양호한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 온도차는, 상기 전자기기의 표면 온도에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 온도차는, 상기 전자기기 표면 온도가 높을수록 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전자기기의 표면 온도는, 상기 전자기기의 AP(Application Processor) 또는 상기 AP가 배치된 회로기판의 온도에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 안테나 모듈은, 각 안테나 모듈의 배치 위치, 각 안테나 모듈에 연결된 방열 부재의 특성, 각 안테나 모듈이 상기 방열 부재에 연결된 구조, 각 안테나 모듈에 인접한 다른 부재의 재질 및, 각 안테나 모듈이 배치된 내부 공간의 형태 중 적어도 하나에 따라 방열 특성이 달라지는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모뎀은, 상기 제1 안테나 모듈을, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 낮은 안테나 모듈로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모뎀은, 상기 복수의 안테나 모듈 중, 가장 온도가 높은 안테나 모듈과, 기 설정된 조건을 충족하는 적어도 하나의 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈을 스위칭하며, 상기 기 설정된 조건은, 기 설정된 온도 및, 가장 온도가 낮은 안테나 모듈과의 온도 차에 따라 충족 여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서,상기 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈의 스위칭이 이루어지면, 가장 온도가 높은 안테나 모듈과, 기 설정된 조건을 충족하는 적어도 하나의 안테나 모듈이 함께 비활성화되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 통신 방식과 다른 제2 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 안테나 모듈을 더 포함하고, 상기 모뎀은, 상기 전자기기의 표면온도를 더 측정하고, 상기 복수의 안테나 모듈로부터 측정된 온도들 모두, 또는 상기 측정된 전자기기의 표면온도가, 기 설정된 통신 방식 전환 온도 이상인 경우 제2 통신 방식으로 통신 방식을 변경 및, 상기 제2 통신 방식에 따른 안테나 모듈을 통해 무선 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 통신 방식은 밀리미터파(mmWave) 주파수 대역을 이용하는 5G 통신 방식이고, 상기 제2 통신 방식은 Sub 6 주파수 대역을 이용하는 5G 통신 방식 또는 4G 통신 방식 중 어느 하나임을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모뎀은, 제2 통신 방식으로 통신 방식이 변경되면, 상기 복수의 안테나 모듈로부터 측정된 온도들 모두, 또는 상기 측정된 전자기기의 표면온도가, 기 설정된 제1 통신 방식 허용 온도 이하인지 여부에 근거하여 제1 통신 방식으로 통신 방식을 다시 변경하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모뎀은, 기 설정된 주기에 따라 상기 복수의 안테나 모듈 중 가장 온도가 높은 안테나 모듈의 온도와 가장 낮은 안테나 모듈의 온도 차를 검출 및, 검출 결과에 따라 상기 안테나 모듈 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 모뎀은, 상기 기 설정된 주기가 만기되면, 상기 복수의 안테나 모듈 중, 안테나 모듈 스위칭에 의하여 비활성화 상태로 전환된 안테나 모듈이 있는지 여부를 검출하고, 검출 결과에 따라 상기 기 설정된 주기를 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기의 제어 방법은, 상기 전자기기에 구비된 복수의 안테나 모듈 중 어느 하나를 통해 제1 통신 방식에 따른 무선 통신을 수행하는 단계와, 상기 복수의 안테나 모듈 중 기 설정된 제1 온도를 초과하는 안테나 모듈을 검출하는 단계와, 상기 제1 온도를 초과하는 안테나 모듈이 검출되지 않는 경우, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈과 가장 낮은 안테나 모듈 간의 온도차를 검출하는 단계와, 상기 전자기기의 표면 온도에 따라 임계 온도차를 결정하는 단계 및, 상기 안테나 모듈 간의 온도 차와, 상기 임계 온도차를 비교한 결과에 따라 상기 복수의 안테나 모듈 중 상기 온도가 가장 높은 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈들 중 어느 하나로, 기지국과 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈을 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 통신 방식에 따른 무선 통신을 수행하는 단계는, 기지국과 상기 전자기기 사이의 전계 상태를 측정하고, 측정된 전계 상태에 근거하여 상기 복수의 안테나 모듈 각각의 안테나들 중 적어도 하나를 비활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 안테나 모듈을 스위칭하는 단계는, 상기 온도가 가장 높은 안테나 모듈을 제외한 안테나 모듈들 중 기 설정된 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈을 검출하는 단계와, 상기 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈이 있는 경우, 상기 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈과, 가장 온도가 낮은 안테나 모듈 간의 제2 온도 차를 검출하는 단계와, 상기 제2 온도 차가, 상기 임계 온도차 이상인지 여부를 검출하는 단계 및, 상기 제2 온도 차가, 상기 임계 온도차 이상인지 여부에 따라, 상기 온도가 가장 높은 안테나 모듈 및, 상기 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈을 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명은 표면 온도에 비하여 안테나 모듈 간의 온도 차가 큰 경우, 제2 발열 완화 조건에 대응하는 온도까지 발열되지 않았다고 하더라도 온도가 더 낮은 안테나 모듈로 스위칭이 이루어질 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명은 발열 완화의 효과를 증대시킬 수 있으며 증대된 발열 완화 효과로 인하여 5G 통신 연결이 가능한 시간이 보다 연장될 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명은 안테나 모듈의 온도에 상관없이 전계 상태에 근거하여 제1 단계의 발열 완화가 수행될 수 있도록 함으로써, 안테나 모듈의 발열을 최대한 억제할 수 있다는 효과가 있다.
도 1a와 도 1b는 본 발명의 일 실시 예에 관련된 전자기기와 외부기기 또는 서버와의 인터페이스를 나타낸 개념도이다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 관련된 전자기기에 대한 상세한 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2b 내지 도 2c는 본 발명의 실시 예와 관련된 전자기기를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.
도 3a는 본 발명과 관련된 전자기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸 예시도이다.
도 3b는 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 본 발명과 관련된 전자기기의 무선 통신부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4a는 본 발명과 관련된 전자기기에서 복수의 안테나들과 송수신부 회로들이 프로세서와 동작 가능하게 된 결합된 구조를 도시한 블록도이다.
도 4b는, 도 4a의 구성도에서 추가적으로 안테나들과 송수신부 회로들이 프로세서와 동작 가능하게 된 결합된 구조를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 전자기기에서 동작하는 어플리케이션 프로그램과 관련된 프레임워크 구조를 도시한 개념도이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명과 관련된 전자기기의 무선 통신 시스템 구조를 설명하기 위한 구조도이다.
도 7a 및 도 7b는 5G 통신 방식(NR : New Radio)에 따른 프레임의 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8a 및 8b는 5G 통신 방식에 따른 시간 및 주파수 자원 구조를 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명과 관련된 전자기기가 복수의 기지국 또는 네트워크 엔티티와 인터페이스되는 구성들을 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명과 관련된 전자기기가 NSA(Non Stand Alone) 구조에 따라 복수의 서로 다른 네트워크에 연결되는 시스템 구조를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명과 관련된 전자기기에서, 복수의 안테나 모듈이 배치된 구조의 예를 도시한 예시도이다.
도 12는 본 발명과 관련된 전자기기에서, 검출된 전자기기 표면 온도와 안테나 모듈 간의 온도 차에 따라 발열 완화가 이루어지는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명과 관련된 전자기기에서, 안테나 모듈 간의 온도 차에 따라 특정 안테나 모듈로 스위칭되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명과 관련된 전자기기에서, 안테나 모듈의 온도에 따라 적용된 발열 완화 단계가 변경되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 15는 본 발명과 관련된 전자기기에서, 제2 통신 방식으로 통신 방식이 전환된 경우에, 안테나 모듈의 온도 및 표면 온도에 따라 제1 통신 방식으로 통신 방식이 재전환되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 16은 본 발명과 관련된 전자기기에서, 전계 상태와 안테나 모듈 간의 온도 차에 따라 발열 완화가 이루어지는 예들을 도시한 예시도이다.
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 전자기기에는 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 1b를 참조하면, 도 1a는 일 실시 예에 따른 전자기기를 설명하기 위한 구성과 전자기기와 외부기기 또는 서버와의 인터페이스를 나타낸다. 한편, 도 1b는 일 실시 예에 따른 전자기기가 외부기기 또는 서버와 인터페이스되는 상세 구성을 나타낸다.
한편, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 도 2a는 도 1a의 전자기기에 대한 상세 구성을 나타낸다. 한편, 도 2b 및 2c는 본 발명과 관련된 전자기기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 1a를 참조하면, 전자기기(100)는 통신 인터페이스(110), 입력 인터페이스 (또는, 입력 장치)(120), 출력 인터페이스 (또는, 출력 장치)(150) 및 프로세서(180)를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기서, 통신 인터페이스(110)는 무선 통신 모듈(110)를 지칭할 수 있다. 또한, 전자기기(100)는 디스플레이(151)와 메모리(170)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 전자기기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자기기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신 모듈(110)은, 전자기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자기기(100)와 다른 전자기기(100) 사이, 또는 전자기기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신 모듈(110)은, 전자기기(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.
도 1a 및 도 2a를 참조하면, 이러한 무선 통신 모듈(110)은, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113), 위치정보 모듈(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 모뎀과 같은 기저대역 프로세서로 구현될 수 있다. 일 예시로, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 IF 대역에서 동작하는 송수신부 회로(transceiver circuit)와 기저대역 프로세서로 구현될 수 있다. 한편, RF 모듈(1200)은 각각의 통신 시스템의 RF 주파수 대역에서 동작하는 RF 송수신부 회로로 구현될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 4G 무선 통신 모듈(111), 5G 무선 통신 모듈(112), 근거리 통신 모듈(113) 및 위치정보 모듈(114)은 각각의 RF 모듈을 포함하도록 해석될 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, 전자기기(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 통신 모듈(110)은 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 전자기기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 전자기기(100)와 다른 전자기기(100) 사이, 또는 전자기기(100)와 다른 전자기기(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 전자기기 간 근거리 통신이 수행될 수 있다. 일 실시 예에서, 기지국을 경유하지 않고 전자기기들 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 전자기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System) 모듈 또는 WiFi(Wireless Fidelity) 모듈이 있다. 예를 들어, 전자기기는 GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 전자기기의 위치를 획득할 수 있다. 다른 예로서, 전자기기는 Wi-Fi모듈을 활용하면, Wi-Fi모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 무선 AP(Wireless Access Point)의 정보에 기반하여, 전자기기의 위치를 획득할 수 있다. 필요에 따라서, 위치정보 모듈(114)은 치환 또는 부가적으로 전자기기의 위치에 관한 데이터를 얻기 위해 무선 통신 모듈(110)의 다른 모듈 중 어느 기능을 수행할 수 있다. 위치정보 모듈(114)은 전자기기의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위해 이용되는 모듈로, 전자기기의 위치를 직접적으로 계산하거나 획득하는 모듈로 한정되지는 않는다.
구체적으로, 전자기기는 5G 무선 통신 모듈(112)을 활용하면, 5G 무선 통신 모듈과 무선신호를 송신 또는 수신하는 5G 기지국의 정보에 기반하여, 전자기기의 위치를 획득할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave) 대역의 5G 기지국은 좁은 커버리지를 갖는 소형 셀(small cell)에 배치(deploy)되므로, 전자기기의 위치를 획득하는 것이 유리하다.
입력 장치(120)는, 펜 센서(1200), 키 버튼(123), 음성입력 모듈(124), 터치 패널(151a) 등을 포함할 수 있다. 한편, 입력 장치(120)는 영상 신호 입력을 위한 카메라 모듈(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 152c), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력 받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력 장치(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
카메라 모듈(121)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈, 이미지 신호 프로세서(ISP), 또는 플래시(예: LED 또는 lamp 등)를 포함할 수 있다.
센서 모듈(140)은 전자기기 내 정보, 전자기기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(140)은 제스처 센서(340a), 자이로 센서(340b), 기압 센서(340c), 마그네틱 센서(340d), 가속도 센서(340e), 그립 센서(340f), 근접 센서(340g), 컬러(color) 센서(340h)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서(340i), 온/습도 센서(340j), 조도 센서(340k), 또는 UV(ultra violet) 센서(340l), 광 센서(340m), 홀(hall)센서(340n) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 센서 모듈(140)은 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 152c 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 전자기기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력 인터페이스(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이(151), 오디오 모듈(152), 햅틱 모듈(153), 인디케이터(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 디스플레이(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 전자기기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 전자기기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(micro electro mechanical systems, MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(151)는 사용자에게 각종 콘텐트(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 및/또는 심볼 등)을 표시할 수 있다. 디스플레이(151)는 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스처, 근접, 또는 호버링 입력을 수신할 수 있다.
한편, 디스플레이(151)는 터치 패널(151a), 홀로그램 장치(151b) 및 프로젝터(151c) 및/또는 이들을 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 패널은 유연하게, 투명하게, 또는 착용할 수 있게 구현될 수 있다. 패널은 터치 패널(151a)과 하나 이상의 모듈로 구성될 수 있다. 홀로그램 장치(151b)는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터(151c)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치(100)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다.
오디오 모듈(152)은 리시버(152a), 스피커(152b) 및 마이크로폰(152c)과 연동하도록 구성될 수 있다. 한편, 햅틱 모듈(153)은 전기 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있고, 진동, 또는 햅틱 효과(예: 압력, 질감) 등을 발생시킬 수 있다. 전자기기는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting), 또는 미디어플로(mediaFlow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있는 모바일 TV 지원 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 또한, 인디케이터(154)는 전자기기(100) 또는 그 일부(예: 프로세서(310))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다.
인터페이스부로 구현될 수 있는 유선 통신 모듈(160)은 전자기기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 유선 통신 모듈(160)는, HDMI(162), USB(162), 커넥터/포트(163), 광 인터페이스(optical interface)(164), 또는 D-sub(D-subminiature)(165)를 포함할 수 있다. 또한, 유선 통신 모듈(160)은 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. 전자기기(100)에서는, 유선 통신 모듈(160)에 외부기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 전자기기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 전자기기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자기기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버(예컨대, 제1 서버(310) 또는 제2 서버(320))로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자기기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자기기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 전자기기(100) 상에 설치되어, 프로세서(180)에 의하여 상기 전자기기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
이와 관련하여, 제1 서버(310)는 인증 서버로 지칭될 수 있고, 제2 서버(320)는 컨텐츠 서버로 지칭될 수 있다. 제1 서버(310) 및/또는 제2 서버(320)는 기지국을 통해 전자기기와 인터페이스될 수 있다. 한편, 컨텐츠 서버에 해당하는 제2 서버(320) 중 일부는 기지국 단위의 모바일 에지 클라우드(MEC, 330)로 구현될 수 있다. 따라서, 모바일 에지 클라우드(MEC, 330)로 구현된 제2 서버(320)를 통해 분산 네트워크를 구현하고, 컨텐츠 전송 지연을 단축시킬 수 있다.
메모리(170)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(170)는 내장 메모리(170a)와 외장 메모리(170b)를 포함할 수 있다. 메모리(170)는, 예를 들면, 전자기기(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(170)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(240)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로그램(240)은 커널(171), 미들웨어(172), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)(173) 또는 어플리케이션 프로그램(또는 "어플리케이션")(174) 등을 포함할 수 있다. 커널(171), 미들웨어(172), 또는 API(174)의 적어도 일부는, 운영 시스템(OS)으로 지칭될 수 있다.
커널(171)은 다른 프로그램들(예: 미들웨어(172), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programing interface, API)(173), 또는 어플리케이션 프로그램(174))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스, 메모리(170), 또는 프로세서(180) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(171)은 미들웨어(172), API(173), 또는 어플리케이션 프로그램(174)에서 전자기기(100)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
미들웨어(172)는 API(173) 또는 어플리케이션 프로그램(174)이 커널(171)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(172)는 어플리케이션 프로그램(247)으로부터 수신된 하나 이상의 작업 요청들을 우선 순위에 따라 처리할 수 있다. 일 실시 예로, 미들웨어(172)는 어플리케이션 프로그램(174) 중 적어도 하나에 전자기기(100)의 시스템 리소스(예: 버스, 메모리(170), 또는 프로세서(180) 등)를 사용할 수 있는 우선순위를 부여하고, 하나 이상의 작업 요청들을 처리할 수 있다. API(173)는 어플리케이션 프로그램(174)이 커널(171) 또는 미들웨어(1723)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예컨대 파일 제어, 창 제어, 영상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
프로세서(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(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, 프로세서(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a 및 도 2a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 프로세서(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 전자기기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
프로세서(180)는, 중앙처리장치(CPU), 어플리케이션 프로세서(AP), 이미지 신호 프로세서(image signal processor, ISP) 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor, CP), 저전력 프로세서(예: 센서 허브) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(180)는 전자기기(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
전원공급부(190)는 프로세서(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 전자기기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 전력 관리 모듈(191)과 배터리(192)를 포함하며, 배터리(192)는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다. 전력 관리 모듈(191은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기 공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리 게이지는, 예를 들면, 배터리(396)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다. 예를 들면, 배터리(192)는, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320) 각각은 전자기기(100)와 동일한 또는 다른 종류의 기기(예: 외부기기 또는 서버)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자기기(100)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자기기(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))에서 실행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(100)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자기기(100)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))에게 요청할 수 있다. 다른 전자기기(예: 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자 장치(201)로 전달할 수 있다. 전자기기(100)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 클라이언트-서버 컴퓨팅, 또는 모바일 에지 클라우드(MEC) 기술이 이용될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자기기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 전자기기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자기기 상에서 구현될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 무선 통신 시스템은 전자 장치(100), 적어도 하나의 외부기기(100a), 제1 서버(310) 및 제2 서버(320)를 포함할 수 있다. 전자기기(100)는 적어도 하나의 외부기기(100a), 와 기능적으로 연결되고, 적어도 하나의 외부기기(100a)로부터 수신한 정보를 기반으로 전자기기(100)의 콘텐츠나 기능을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자기기(100)는 서버(310, 320)를 이용하여 적어도 하나의 외부기기(100)가 소정의 규칙을 따르는 정보를 포함하거나 혹은 생성하는지를 판단하기 위한 인증을 수행할 수 있다. 또한, 전자기기(100)는 인증 결과에 기반하여 전자기기(100)를 제어함으로써 콘텐츠 표시 혹은 기능 제어를 달리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자기기(100)는 유선 혹은 무선 통신 인터페이스를 통해 적어도 하나의 외부기기(100a)와 연결되어 정보를 수신 혹은 송신할 수 있다. 예를 들어, 전자기기(100) 및 적어도 하나의 외부기기(100a)는 NFC(near field communication), 충전기(charger)(예: USB(universal serial bus)-C), 이어잭(ear jack), BT(bluetooth), WiFi(wireless fidelity) 등의 방식으로 정보를 수신 혹은 송신할 수 있다.
전자기기(100)는 외부기기 인증 모듈(100-1), 콘텐츠/기능/정책 정보 DB(100-2), 외부기기 정보 DB(100-3), 혹은 콘텐츠 DB(104) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 외부기기(100a)는 전자기기(100)와 연계 가능한 보조(assistant) 기구로서, 전자기기(100)의 사용 편의성, 외관적 미감 증대, 활용성 강화 등 다양한 목적으로 설계된 기기일 수 있다. 적어도 하나의 외부기기(100a)는 전자기기(100)에 물리적으로 접촉되거나 혹은 물리적으로 접촉되지 않을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 외부기기(100a)는 유선/무선 통신 모듈을 이용하여 전자기기(100)에 기능적으로 연결되고, 전자기기(100)에서 콘텐츠나 기능을 제어하기 위한 제어 정보를 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 외부기기(100a)는 외부기기 정보에 포함되는 여러 정보 중 하나 이상을 암호화(encryption)/복호화(decryption)하거나, 외부에서 직접 접근 불가능한 물리적/가상적 메모리 영역에 저장하고 관리하기 위한 인증 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 외부기기(100a)는 전자기기(100)와 통신을 수행하거나, 혹은 외부기기들 간 통신을 통해 정보를 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 외부기기(100a)는 서버(410 혹은 320)와 기능적으로 연결될 수 있다. 다양한 실시예에서, 적어도 하나의 외부기기(100a)는 커버 케이스(cover case), NFC 동글(dongle), 차량 충전기, 이어폰, 이어캡(예: 휴대전화 오디오 커넥터에 장착하는 액세서리 장치), 체온계, 전자펜, BT 이어폰, BT 스피커, BT 동글, TV, 냉장고, WiFi 동글 등 다양한 형태의 제품일 수 있다.
이와 관련하여, 예를 들어 무선 충전기와 같은 외부기기(100a)는 코일과 같은 충전 인터페이스(charging interface)를 통해 전자기기(100)로 전력을 공급할 수 있다. 이 경우, 코일과 같은 충전 인터페이스를 통한 인 밴드 통신을 통해 제어 정보가 외부기기(100a)와 전자기기(100) 간에 교환될 수 있다. 한편, 블루투스 또는 NFC와 같은 아웃 오브 밴드 통신을 통해 제어 정보가 외부기기(100a)와 전자기기(100) 간에 교환될 수 있다.
한편, 제1 서버(310)는 적어도 하나의 외부기기(100a)와 관련한 서비스를 위한 서버나 클라우드 장치 혹은 스마트 홈 환경에서 서비스를 제어하기 위한 허브 장치를 포함할 수 있다. 제1 서버(310)는 외부기기 인증 모듈(311), 콘텐트/기능/정책 정보 DB(312), 외부기기 정보 DB(313) 또는 전자기기/사용자 DB(314) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 서버(310)는 인증 관리 서버, 인증 서버, 인증 관련 서버로 지칭될 수 있다. 제2 서버(320)는, 서비스나 콘텐츠 제공을 위한 서버나 클라우드 장치, 혹은 스마트 홈 환경에서 서비스를 제공하기 위한 허브 장치를 포함할 수 있다. 제2 서버(320)는 콘텐츠 DB(321), 외부기기 스펙 정보 DB(322), 콘텐츠/기능/정책 정보 관리 모듈(323) 혹은 장치/사용자 인증/관리 모듈(324) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 서버(130)는 콘텐츠 관리 서버, 콘텐츠 서버 또는 콘텐츠 관련 서버로 지칭될 수 있다.
도 2b 및 2c를 참조하면, 개시된 전자기기(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. 전자기기의 특정 유형에 관련될 것이나, 전자기기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 전자기기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 전자기기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
전자기기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 전자기기(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 디스플레이(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이(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.
전자기기(100)에는 디스플레이(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 조작 유닛(123a, 123b), 마이크로폰(1152c), 유선 통신 모듈(160) 등이 구비될 수 있다.
디스플레이(151)는 전자기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이(151)는 전자기기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이(151)는 전자기기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 전자기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 프로세서(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, 디스플레이(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. 프로세서(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 디스플레이(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작 유닛(123a, 123b)은 전자기기(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 조작 유닛(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 조작 유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
한편, 전자기기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 프로세서(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
유선 통신 모듈(160)은 전자기기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 유선 통신 모듈(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 전자기기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 유선 통신 모듈(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(125)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(125)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. 또한, 마이크로폰(152c)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(152c)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 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, 전자기기에 복수의 배열 안테나가 배치될 수 있다.
단말기 바디에는 전자기기(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 실시 예에 따른 다중 통신 시스템 구조 및 이를 구비하는 전자기기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 안테나 및 이를 구비하는 전자기기와 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.
한편, 도 2a와 같은 4G/5G 무선 통신 모듈이 구비된 일 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다.
일 실시예에 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.
도 3a는 일 실시예에 따른 전자기기의 복수의 안테나들이 배치될 수 있는 구성의 예시를 나타낸다. 도 3a를 참조하면, 전자기기(100)의 내부 또는 전면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 전자기기의 내부에 캐리어에 프린트된 형태로 구현되거나 또는 RFIC와 함께 시스템 온 칩(Soc) 형태로 구현될 수 있다. 한편, 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 전자기기의 내부 이외에 전자기기의 전면에 배치될 수도 있다. 이와 관련하여, 전자기기(100)의 전면에 배치되는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)은 디스플레이에 내장되는 투명 안테나(transparent antenna)로 구현될 수 있다.
한편, 전자기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 전자기기(100)의 측면에 도전 멤버 형태로 4G 안테나가 배치되고, 도전 멤버 영역에 슬롯이 형성되고, 슬롯을 통해 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d)이 5G 신호를 방사하도록 구성될 수 있다. 또한, 전자기기(100)의 배면에 안테나들(1150B)이 배치되어, 5G 신호가 후면 방사되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명은 전자기기(100)의 측면에 복수의 안테나들(1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 또한, 본 발명은 전자기기(100)의 전면 및/또는 측면에 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2)을 통해, 적어도 하나 이상의 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 전자기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2)중 어느 하나의 안테나를 통해 기지국과 통신이 가능하다. 또는, 전자기기는 복수의 안테나들(1110a 내지 1110d, 1150B, 1110S1 및 1110S2) 중 둘 이상의 안테나를 통해 기지국과 다중 입출력(MIMO) 통신이 가능하다.
도 3b는 실시 예에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자기기의 무선 통신부의 구성을 도시한다. 도 3b를 참조하면, 전자기기는 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220) 및 RFIC(250)를 포함한다. 또한, 전자기기는 모뎀(Modem, 270) 및 어플리케이션 프로세서(AP: Application Processor, 280)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 모뎀(Modem, 270)과 어플리케이션 프로세서(AP, 280)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, 전자기기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 261 내지 264)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(210), 제2 전력 증폭기(220), RFIC(250) 및 복수의 저잡음 증폭기(261 내지 264)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 2b에 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(270)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, 280)는 전자기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 모뎀(270)을 통해 전자기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자기기의 저전력 동작(low power operation)을 위해 전력 관리 IC(PMIC: Power Management IC)를 통해 모뎀(270)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 모뎀(270)은 RFIC(250)를 통해 송신부 및 수신부의 전력 회로를 저전력 모드에서 동작시킬 수 있다.
이와 관련하여, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 전자기기가 대기 모드(idle mode)에 있다고 판단되면, 모뎀(270)을 통해 RFIC(250)를 다음과 같이 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자기기가 대기 모드(idle mode)에 있다면, 제1 및 제2 전력 증폭기(210, 220) 중 적어도 하나가 저전력 모드에서 동작하거나 또는 오프(off)되도록 모뎀(270)을 통해 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 전자기기가 low battery mode이면, 저전력 통신이 가능한 무선 통신을 제공하도록 모뎀(270)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자기기가 4G 기지국, 5G 기지국 및 액세스 포인트 중 복수의 엔티티와 연결된 경우, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 가장 저전력으로 무선 통신이 가능하도록 모뎀(270)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스루풋(Throughput)을 다소 희생하더라도 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 근거리 통신 모듈(113)만을 이용하여 근거리 통신을 수행하도록 모뎀(270)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 전자기기의 배터리 잔량이 임계치 이상이면, 최적의 무선 인터페이스를 선택하도록 모뎀(270)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 배터리 잔량과 가용 무선 자원 정보에 따라 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(270)을 제어할 수 있다. 이때, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 배터리 잔량 정보는 PMIC로부터 수신하고, 가용 무선 자원 정보는 모뎀(270)으로부터 수신할 수 있다. 이에 따라, 배터리 잔량과 가용 무선 자원이 충분하면, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 4G 기지국 및 5G 기지국 모두를 통해 수신할 수 있도록 모뎀(270)과 RFIC(250)를 제어할 수 있다.
한편, 도 3b의 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 3b와 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(210, 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, 송신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 3b와 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, RFIC(250)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
또한, 실시 예에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 전자기기는 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(261, 264)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, 실시 예에 따른 전자기기는 제어부에 해당하는 모뎀(270)을 더 포함할 수 있다. 이때, RFIC(250)와 모뎀(270)을 각각 제1 제어부 (또는 제1 프로세서)와 제2 제어부(제2 프로세서)로 지칭할 수 있다. 한편, RFIC(250)와 모뎀(270)은 물리적으로 분리된 회로로 구현될 수 있다. 또는, RFIC(250)와 모뎀(270)은 물리적으로 하나의 회로에 논리적 또는 기능적으로 구분될 수 있다.
모뎀(270)은 RFIC(250)를 통해 서로 다른 통신 시스템을 통한 신호의 송신과 수신에 대한 제어 및 신호 처리를 수행할 수 있다. 모뎀(270)은 4G 기지국 및/또는 5G 기지국으로부터 수신된 제어 정보(Control Information)를 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(270)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(261 내지 264)를 포함한 수신 회로들을 제어할 수 있다.
한편, 도 3b와 같은 다중 송수신 시스템이 구비된 일 실시예에 따른 복수의 안테나를 구비하는 전자기기의 구체적인 동작 및 기능에 대해서 이하에서 검토하기로 한다.
일 실시예에 따른 5G 통신 시스템에서, 5G 주파수 대역은 Sub6 대역일 수 있다. 이와 관련하여, 도 4a는 일 실시 예에 따른 복수의 안테나들과 송수신부 회로들이 프로세서와 동작 가능하게 된 결합된 구성도이다. 도 4b는 도 4a의 구성도에서 추가적으로 안테나들과 송수신부 회로들이 프로세서와 동작 가능하게 된 결합된 구성도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 4G 대역 및/또는 5G 대역에서 동작하는 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)과 프론트 엔드 모듈(FEM1 내지 FEM7)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)과 프론트 엔드 모듈(FEM1 내지 FEM7) 사이에 복수의 스위치들(SW1 내지 SW6)이 배치될 수 있다.
또한, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 4G 대역 및/또는 5G 대역에서 동작하는 복수의 안테나들(ANT5 내지 ANT8)과 프론트 엔드 모듈(FEM8 내지 FEM11)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT4)과 프론트 엔드 모듈(FEM8 내지 FEM11) 사이에 복수의 스위치들(SW7 내지 SW10)이 배치될 수 있다.
한편, 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT8)을 통해 분기될 수 있는 복수의 신호들은 하나 이상의 필터들을 통해 프론트 엔드 모듈(FEM1 내지 FEM11)의 입력 또는 복수의 스위치들(SW1 내지 SW10)로 전달될 수 있다.
일 예시로, 제1 안테나(ANT1)는 5G 대역에서 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 안테나(ANT1)는 제2 대역(B2)의 제2 신호와 제3 대역(B3)의 제3 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제2 대역(B2)은 n77 대역일 수 있고, 제3 대역(B3)은 n79 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 응용에 따라 변경 가능하다. 한편, 제1 안테나(ANT1)는 수신 안테나 이외에 송신 안테나로도 동작할 수 있다.
이와 관련하여, 제1 스위치(SW1)는 SP2T 스위치 또는 SP3T 스위치로 구성될 수 있다. SP3T 스위치로 구현된 경우, 하나의 출력포트가 테스트 포트로 사용될 수 있다. 한편, 제1 스위치(SW1)의 제1 및 제2 출력포트는 제1 프론트 엔드 모듈(FEM1)의 입력과 연결될 수 있다.
일 예시로, 제2 안테나(ANT2)는 4G 대역 및/또는 5G 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 이 경우 제2 안테나(ANT2)는 제1 대역(B1)의 제1 신호를 송신/수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 대역(B1)은 n41 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 응용에 따라 변경 가능하다.
한편, 제2 안테나(ANT2)는 저대역(LB)에서 동작할 수 있다. 또한, 제2 안테나(ANT2)는 중대역(MB) 및/또는 고대역(HB)에서 동작하도록 구성될 수 있다. 여기서, 중대역(MB) 및 고대역(HB)을 MHB로 지칭할 수 있다.
제2 안테나(ANT2)에 연결된 제1 필터 뱅크(FB1)의 제1 출력은 제2 스위치(SW2)와 연결될 수 있다. 한편, 제2 안테나(ANT2)에 연결된 제1 필터 뱅크(FB1)의 제2 출력은 제3 스위치(SW3)와 연결될 수 있다. 또한, 제2 안테나(ANT2)에 연결된 제1 필터 뱅크(FB1)의 제3 출력은 제4 스위치(SW4)와 연결될 수 있다.
이에 따라, 제2 스위치(SW2)의 출력은 LB 대역에서 동작하는 제2 프론트 엔드 모듈(FEM2)의 입력과 연결될 수 있다. 한편, 제3 스위치(SW3)의 제2 출력은 MHB 대역에서 동작하는 제3 프론트 엔드 모듈(FEM3)의 입력과 연결될 수 있다. 또한, 제3 스위치(SW3)의 제1 출력은 5G 제1 대역(B1)에서 동작하는 제4 프론트 엔드 모듈(FEM4)의 입력과 연결될 수 있다. 또한, 제3 스위치(SW3)의 제3 출력은 5G 제1 대역(B1)에서 동작하는 MHB 대역에서 동작하는 제5 프론트 엔드 모듈(FEM5)의 입력과 연결될 수 있다.
이와 관련하여, 제4 스위치(SW4)의 제1 출력은 제3 스위치(SW3)의 입력과 연결될 수 있다. 한편, 제4 스위치(SW4)의 제2 출력은 제3 프론트 엔드 모듈(FEM3)의 입력과 연결될 수 있다. 또한, 제4 스위치(SW4)의 제3 출력은 제5 프론트 엔드 모듈(FEM5)의 입력과 연결될 수 있다.
일 예시로, 제3 안테나(ANT3)는 LB 대역 및/또는 MHB 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제2 안테나(ANT2)에 연결된 제2 필터 뱅크(FB2)의 제1 출력은 MHB 대역에서 동작하는 제5 프론트 엔드 모듈(FEM5)의 입력과 연결될 수 있다. 한편, 제2 안테나(ANT2)에 연결된 제2 필터 뱅크(FB2)의 제2 출력은 제5 스위치(SW5)와 연결될 수 있다.
이와 관련하여, 제5 스위치(SW5)의 출력은 LB 대역에서 동작하는 제6 프론트 엔드 모듈(FEM6)의 입력과 연결될 수 있다.
일 예시로, 제4 안테나(ANT4)는 5G 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 제4 안테나(ANT4)는 송신 대역인 제2 대역(B2)과 수신 대역인 제3 대역(B3)이 주파수 다중화(FDM)되도록 구성될 수 있다. 여기서, 제2 대역(B2)은 n77 대역일 수 있고, 제3 대역(B3)은 n79 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 응용에 따라 변경 가능하다.
이와 관련하여, 제4 안테나(ANT4)는 제6 스위치(SW6)에 연결되고, 제6 스위치(SW6)의 출력 중 하나는 제7 프론트 엔드 모듈(FEM7)의 수신 포트에 연결될 수 있다. 한편, 제6 스위치(SW6)의 출력 중 다른 하나는 제7 프론트 엔드 모듈(FEM7)의 송신 포트에 연결될 수 있다.
일 예시로, 제5 안테나(ANT5)는 WiFi 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 제5 안테나(ANT5)는 MHB 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제5 안테나(ANT5)는 제3 필터 뱅크(FB3)에 연결되고, 제3 필터 뱅크(FB3)의 제1 출력은 제1 WiFi 모듈(WiFi FEM1)에 연결될 수 있다. 한편, 제3 필터 뱅크(FB3)의 제2 출력은 제4 필터 뱅크(FB4)에 연결될 수 있다. 또한, 제4 필터 뱅크(FB4)의 제1 출력은 제1 WiFi 모듈(WiFi FEM1)에 연결될 수 있다. 한편, 제4 필터 뱅크(FB4)의 제2 출력은 제7 스위치(SW7)를 통해 MHB 대역에서 동작하는 제8 프론트 엔드 모듈(FEM8)에 연결될 수 있다. 따라서, 제5 안테나(ANT5)는 WiFi 대역 및 4G/5G 대역 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
이와 유사하게, 제6 안테나(ANT6)는 WiFi 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 제6 안테나(ANT6)는 MHB 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 제6 안테나(ANT6)는 제5 필터 뱅크(FB5)에 연결되고, 제5 필터 뱅크(FB5)의 제1 출력은 제2 WiFi 모듈(WiFi FEM2)에 연결될 수 있다. 한편, 제5 필터 뱅크(FB5)의 제2 출력은 제6 필터 뱅크(FB6)에 연결될 수 있다. 또한, 제6 필터 뱅크(FB6)의 제1 출력은 제2 WiFi 모듈(WiFi FEM2)에 연결될 수 있다. 한편, 제6 필터 뱅크(FB6)의 제2 출력은 제8 스위치(SW8)를 통해 MHB 대역에서 동작하는 제9 프론트 엔드 모듈(FEM9)에 연결될 수 있다. 따라서, 제6 안테나(ANT6)는 WiFi 대역 및 4G/5G 대역 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기저대역 프로세서(Baseband Processor), 즉 모뎀(270)은 MHB 대역에서 다중 입출력(MIMO) 또는 다이버시티를 수행하도록 안테나 및 송수신부 회로(RFIC)(250)를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 동일한 정보를 제1 신호 및 제2 신호로 송신 및/또는 수신하는 다이버시티 모드에서 인접한 제2 안테나(ANT2)와 제3 안테나(ANT3)가 사용될 수 있다. 반면에, 제1 정보가 제1 신호에 포함되고 제2 정보가 제2 신호에 포함되는 MIMO 모드에서 서로 다른 측면에 배치된 안테나들이 사용될 수 있다. 일 예시로, 기저대역 프로세서(1400)는 제2 안테나(ANT2)와 제5안테나(ANT5)를 통해 MIMO를 수행할 수 있다. 다른 예시로, 기저대역 프로세서, 즉 모뎀(270)은 제2 안테나(ANT2)와 제6 안테나(ANT6)를 통해 MIMO를 수행할 수 있다.
일 예시로, 제7 안테나(ANT7)는 5G 대역에서 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제7 안테나(ANT7)는 제2 대역(B2)의 제2 신호와 제3 대역(B3)의 제3 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제2 대역(B2)은 n77 대역일 수 있고, 제3 대역(B3)은 n79 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 응용에 따라 변경 가능하다. 한편, 제7 안테나(ANT7)는 수신 안테나 이외에 송신 안테나로도 동작할 수 있다.
이와 관련하여, 제9 스위치(SW9)는 SP2T 스위치 또는 SP3T 스위치로 구성될 수 있다. SP3T 스위치로 구현된 경우, 하나의 출력포트가 테스트 포트로 사용될 수 있다. 한편, 제9 스위치(SW9)의 제1 및 제2 출력포트는 제10 프론트 엔드 모듈(FEM10)의 입력과 연결될 수 있다.
일 예시로, 제8 안테나(ANT8)는 4G 대역 및/또는 5G 대역에서 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 이 경우 제8 안테나(ANT8)는 제2 대역(B2)의 신호를 송신/수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 제8 안테나(ANT8)는 제3 대역(B3)의 신호를 송신/수신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제2 대역(B2)은 n77 대역일 수 있고, 제3 대역(B3)은 n79 대역일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 응용에 따라 변경 가능하다. 이와 관련하여, 제8 안테나(ANT8)는 제10 스위치(SW10)을 통해 제11 프론트 엔드 모듈(FEM11)과 연결될 수 있다.
한편, 복수의 안테나들(ANT1 내지 ANT8)은 복수의 대역에서 동작할 수 있도록 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit, MC1 내지 MC8)과 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 안테나(ANT1), 제4 안테나(ANT4), 제7 안테나(ANT7) 및 제8 안테나(ANT8)와 같이 인접한 대역에서 동작하는 경우 하나의 가변 소자만을 이용할 수 있다. 이 경우, 가변 소자는 전압을 가변하여 커패시턴스를 가변할 수 있도록 구성된 가변 커패시터(variable capacitor)일 수 있다.
반면에, 제2 안테나(ANT2), 제3 안테나(ANT3), 제5 안테나(ANT5) 및 제6 안테나(ANT6)와 같이 이격된 대역에서 동작할 수 있는 경우 둘 이상의 가변 소자만을 이용할 수 있다. 이 경우, 둘 이상의 가변 소자는 둘 이상의 가변 커패시터 또는 가변 인덕터와 가변 커패시터의 조합일 수 있다.
도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기저대역 프로세서(270)는 5G 대역 중 제2 대역(B2) 및 제3 대역(B3) 중 적어도 하나를 통해 MIMO를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 기저대역 프로세서(270)는 제2 대역(B2)에서 제1 안테나(ANT1), 제4 안테나(ANT4), 제7 안테나(ANT7) 및 제8 안테나(ANT8) 중 둘 이상을 통해 MIMO를 수행할 수 있다. 한편, 기저대역 프로세서(270)는 제3 대역(B3)에서 제1 안테나(ANT1), 제4 안테나(ANT4), 제7 안테나(ANT7) 및 제8 안테나(ANT8) 중 둘 이상을 통해 MIMO를 수행할 수 있다. 따라서, 기저대역 프로세서(270)는 5G 대역에서 2RX 뿐만 아니라 최대 4RX까지 MIMO를 지원하도록 복수의 안테나들과 송수신부 회로(250)를 제어할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 설명되는 전자기기에서 동작하는 어플리케이션 프로그램은 도 5에서 보이고 있는 바와 같이, 사용자 공간(user space), 커널 영역(kernel space) 및 하드웨어(hardware)과 연동하여 구동될 수 있다. 이와 관련하여, 프로그램 모듈(410)은 커널(420), 미들웨어430), API(450), 프레임워크/라이브러리(460) 및/또는 어플리케이션(470)을 포함할 수 있다. 프로그램 모듈(410)의 적어도 일부는 전자기기 상에 pre-load되거나 외부 기기 또는 서버로부터 다운로드 가능하다.
커널(420)은, 시스템 리소스 매니저(421) 및/또는 디바이스 드라이버(423)를 포함할 수 있다. 시스템 리소스 매니저(421)는 시스템 리소스의 제어, 할당, 또는 회수를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 시스템 리소스 매니저(421)는 프로세스 관리부, 메모리 관리부, 또는 파일 시스템 관리부를 포함할 수 있다. 디바이스 드라이버(423)는 디스플레이 드라이버, 카메라 드라이버, 블루투스 드라이버, 공유 메모리 드라이버, USB 드라이버, 키패드 드라이버, WiFi 드라이버, 오디오 드라이버, 또는 IPC(inter-process communication) 드라이버를 포함할 수 있다. 미들웨어(430)는, 예를 들면, 어플리케이션(470)이 공통적으로 필요로 하는 기능을 제공하거나, 어플리케이션(470)이 전자 장치 내부의 제한된 시스템 자원을 사용할 수 있도록 API(460)를 통해 다양한 기능들을 어플리케이션(470)으로 제공할 수 있다.
미들웨어(430)는 런타임 라이브러리(425), 어플리케이션 매니저(431), 윈도우 매니저 (432), 멀티미디어 매니저(433), 리소스 매니저(434), 파워 매니저(435), 데이터베이스 매니저(436), 패키지 매니저(437), 커넥티비티 매니저(438), 노티피케이션 매니저(439), 로케이션 매니저(440), 그래픽 매니저(441), 시큐리티 매니저(442), 콘텐트 매니저(443), 서비스 매니저(444) 또는 외부기기 매니저(445) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프레임워크/라이브러리(460)는 범용(general-purpose) 프레임워크 /라이브러리(461) 및 특수 목적(special-purpose) 프레임워크 /라이브러리(462)를 포함할 수 있다. 여기서, 범용 프레임워크/라이브러리(461)와 특수 목적 프레임워크 /라이브러리(462)를 각각 제1 프레임워크/라이브러리(461)와 제2 프레임워크 /라이브러리(462)로 지칭할 수 있다. 제1 프레임워크/라이브러리(461) 및 제2 프레임워크 /라이브러리(462)는 각각 제1 API(451)및 제2 API(452)를 통해 커널 공간 및 하드웨어와 인터페이스될 수 있다. 여기서, 제2 프레임워크 /라이브러리(462)는 인공 지능 (AI) 기능들을 모듈화할 수도 있는 예시적인 소프트웨어 아키텍처일 수 있다. 해당 아키텍처를 이용하여, System on Chip (SoC)으로 구현되는 하드웨어의 다양한 프로세싱 블록들 (예를 들어, CPU (422), DSP (424), GPU (426), 및/또는 NPU (428)) 로 하여금, 어플리케이션 (470)의 실행 시간 동작 동안의 연산들을 지원하는 것을 수행할 수 있다.
어플리케이션(470)은, 예를 들면, 홈(471), 다이얼러(472), SMS/MMS(473), IM(instant message)(474), 브라우저(475), 카메라(476), 알람(477), 컨택트(478), 음성 다이얼(479), 이메일(480), 달력(481), 미디어 플레이어(482), 앨범(483), 와치(484), 페이먼트(payment)(485), 액세서리 관리(486), 헬스 케어, 또는 환경 정보 제공 어플리케이션을 포함할 수 있다.
AI 어플리케이션은 전자기기가 현재 동작하는 로케이션을 표시하는 장면의 검출 및 인식을 제공할 수도 있는 사용자 공간에서 정의된 함수들을 호출하도록 구성될 수도 있다. AI 어플리케이션은 인식된 장면이 실내 공간 또는 실외 공간인지 여부에 따라 상이하게, 마이크로폰 및 카메라를 구성할 수도 있다. AI 어플리케이션은 현재의 장면의 추정을 제공하기 위하여 Scene Detect 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)에서 정의된 라이브러리와 연관된 컴파일링된 프로그램 코드에 대한 요청을 행할 수도 있다. 이러한 요청은 비디오 및 위치결정 데이터에 기초하여 장면 추정치들을 제공하도록 구성된 심층 신경 네트워크의 출력에 의존할 수도 있다.
런타임 프레임워크 (Runtime Framework)의 컴파일링된 코드일 수도 있는 프레임워크/라이브러리(462)는 AI 어플리케이션에 의해 추가로 액세스 가능할 수도 있다. AI 어플리케이션은 런타임 프레임워크 엔진으로 하여금 특정한 시간 간격으로, 또는 어플리케이션의 사용자 인터페이스에 의해 검출된 이벤트에 의해 트리거링된 장면 추정을 요청하게 할 수도 있다. 장면을 추정하게 될 때, 실행 시간 엔진은 이어서 신호를, SoC상에서 실행되는 리눅스 커널 (Linux Kernel)과 같은 오퍼레이팅 시스템으로 전송할 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템은 해당 연산이 CPU (422), DSP (424), GPU (426), NPU (428), 또는 그 일부 조합 상에서 수행되게 할 수도 있다. CPU (422)는 오퍼레이팅 시스템에 의해 직접적으로 액세스될 수도 있고, 다른 프로세싱 블록들은 DSP (424), GPU (426), 또는 NPU (428)를 위한 드라이버 (414 내지 418) 와 같은 드라이버를 통해 액세스될 수도 있다. 예시적인 예에서, 심층 신경 네트워크와 AI 알고리즘은 CPU (422) 및 GPU (426) 와 같은 프로세싱 블록들의 조합 상에서 실행되도록 구성될 수도 있거나, 또한, 심층 신경 네트워크와 같은 AI 알고리즘은 NPU (428) 상에서 실행될 수도 있다.
전술한 바와 같은 특수 목적 프레임워크/라이브러리를 통해 수행되는 AI 알고리즘은 전자기기에 의해서만 수행되거나 또는 서버 지원 방식(server supported scheme)에 의해 수행될 수 있다. 서버 지원 방식에 의해 AI 알고리즘이 수행되는 경우, 전자기기는 4G/5G 통신 시스템을 통해 AI 서버와 AI 프로세싱과 연관된 정보를 수신 및 송신할 수 있다.
도 6a를 참조하면, NG-RAN(Next Generation Radio Access Network, 600)은 NG-RA(Random Access) 사용자 평면(새로운 sublayer/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 gNB(310)들로 구성된다.
상기 gNB(610)는 Xn 인터페이스(612)를 통해 상호 연결된다. 상기 gNB(610)는 또한, NG 인터페이스를 통해 NGC(Next Generation Core, 620)로 연결된다. 보다 구체적으로는, 상기 gNB(610)는 N2 인터페이스를 통해 AMF (Access and Mobility Management Function, 631)로, N3 인터페이스를 통해 UPF (User Plane Function, 632)로 연결된다.
한편 상기 NG-C 인터페이스(621)는 NG-RAN(600)과 NGC(620) 간의 제어 평면(control plane) 인터페이스를 의미할 수 있다. 또한 NG-U 인터페이스(622)는 NG-RAN(600)과 NGC(620) 간의 사용자 평면(user plane) 인터페이스를 의미할 수 있다.
보다 자세하게 상기 제어 평면에서는, 인터페이스 관리 및 오류 처리(예 : 설정, 재설정, 구성요소 제거, 업데이트), 연결 모드 및 이동성 관리(핸드 오버 절차, 시퀀스 번호 및 상태 관리, 단말 컨텍스트 복구), RAN 페이징 지원, 이중 연결(보조 노드의 추가, 재설정, 수정 해제)과 관련된 기능들이 수행될 수 있다. 한편 상기 사용자 평면에서는 데이터의 전달 또는 데이터 등의 흐름 제어와 관련된 기능들이 수행될 수 있다.
한편 앞에서 살펴보면 전자기기와, 도 6a에서 살펴본 기지국(gNB)을 포함하는 무선 통신 시스템에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 6b는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 6b를 참조하면, 무선 통신 시스템은 제 1 통신 장치(650) 및/또는 제 2 통신 장치(660)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 장치(650)와 제 2 통신 장치(660)는 프로세서(processor, 651, 661), 메모리(memory, 654, 664), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 655, 665), Tx 프로세서(652, 662), Rx 프로세서(653, 663), 안테나(656, 666)를 포함한다. 프로세서(651, 661)는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법 및 후술할 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치(650)에서 제 2 통신 장치(660)로의 통신)에서, 코어 네트워크(NGC)로부터의 상위 계층 패킷은 프로세서(651)에 제공된다. 프로세서(651)는 L2 계층의 기능을 구현한다. DL에서, 프로세서(651)는 논리 채널과 전송 채널 간의 다중화(multiplexing), 무선 자원 할당을 제 2 통신 장치(660)에 제공하며, 제 2 통신 장치(660)로의 시그널링을 담당한다.
전송(TX) 프로세서(652)는 L1 계층 (즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 신호 처리 기능은 제 2 통신 장치(660)에서 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, 655)를 통해 상이한 안테나(656)에 제공될 수 있다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 전송을 위해 각각의 공간 스트림으로 RF 반송파를 변조할 수 있다.
제 2 통신 장치(660)에서, 각각의 Tx/Rx 모듈(또는 송수신기, 665)는 각 Tx/Rx 모듈(665)의 각 안테나(666)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(665)은 RF 캐리어로 변조된 정보를 복원하여, 수신(RX) 프로세서(663)에 제공한다. RX 프로세서(663)는 layer 1의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다. RX 프로세서(663)는 제 2 통신 장치(660)로 향하는 임의의 공간 스트림을 복구하기 위해 정보에 공간 프로세싱을 수행할 수 있다. 만약 다수의 공간 스트림들이 제 2 통신 장치(660)로 향하는 경우, 다수의 RX 프로세서(663)들에 의해 단일 OFDMA 심볼 스트림으로 결합될 수 있다. RX 프로세서(663)는 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. 연 판정들은 물리 채널 상에서 제 1 통신 장치(650)에 의해 원래 전송된 데이터 및 제어 신호를 복원하기 위해 디코딩 및 디인터리빙 된다. 해당 데이터 및 제어 신호는 프로세서(661)에 제공된다.
UL(제 2 통신 장치(660)에서 제 1 통신 장치(650)로의 통신)은 제 2 통신 장치(660)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(650)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(665)는 각각의 안테나(666)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(665)은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(663)에 제공한다. 프로세서(661)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리(664)와 관련될 수 있다. 메모리(664)는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
한편, 상술한 도면들을 참조하면, 5G 무선 통신 시스템, 즉 5G NR(new radio access technology)이 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 더욱 많은 통신 기기들이 더욱 큰 통신 용량을 요구하게 됨에 따라 기존의 radio access technology에 비해 향상된 mobile broadband 통신에 대한 필요성이 대두되고 있다. 또한 다수의 기기 및 사물들을 연결하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공하는 massive MTC (Machine Type Communications) 역시 차세대 통신에서 고려될 주요 이슈 중 하나이다. 뿐만 아니라 reliability 및 latency에 민감한 서비스/단말을 고려한 통신 시스템 디자인이 논의되고 있다. 이와 같이 eMBB(enhanced mobile broadband communication), mMTC(massive MTC), URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 등을 고려한 차세대 radio access technology의 도입이 논의되고 있으며, 본 명세서에서는 편의상 해당 technology를 NR이라고 부른다. NR은 5G 무선 접속 기술(radio access technology, RAT)의 일례를 나타낸 표현이다.
NR을 포함하는 새로운 RAT 시스템은 OFDM 전송 방식 또는 이와 유사한 전송 방식을 사용한다. 새로운 RAT 시스템은 LTE의 OFDM 파라미터들과는 다른 OFDM 파라미터들을 따를 수 있다. 또는 새로운 RAT 시스템은 기존의 LTE/LTE-A의 뉴머롤로지(numerology)를 그대로 따르나 더 큰 시스템 대역폭(예, 100MHz)를 지닐 수 있다. 또는 하나의 셀이 복수 개의 뉴머롤로지들을 지원할 수도 있다. 즉, 서로 다른 뉴머롤로지로 동작하는 전자기기들이 하나의 셀 안에서 공존할 수 있다.
이와 관련하여, 4G LTE의 경우에는 시스템의 최대 대역폭이 20MHz로 한정되어 있기 때문에 15KHz의 단일 부반송파 간격(Sub-Carrier Spacing, SCS)을 사용하였다. 하지만, 5G NR의 경우에는 5MHz에서 400MHz까지의 채널 대역폭을 지원하므로 하나의 부반송파 간격을 통해 전체 대역폭을 처리하기에는 FFT 처리 복잡도가 증가할 수 있다. 이에 따라, 주파수 대역 별로 사용하는 부반송파 간격을 확장하여 적용할 수 있다.
뉴머롤러지(numerology)는 주파수 영역에서 하나의 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 대응한다. 기준 부반송파 간격(reference subcarrier spacing)을 정수 N으로 scaling함으로써, 상이한 numerology가 정의될 수 있다. 이와 관련하여, 도 4a는 NR에서의 프레임 구조의 일례를 나타낸다. 한편, 도 4b는 NR에서의 부반송파 간격 변화에 따른 슬롯 길이의 변화를 나타낸다.
NR 시스템은 다수의 뉴머롤로지(numerology)들을 지원할 수 있다. 여기에서, 뉴머롤로지는 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)과 CP(Cyclic Prefix) 오버헤드에 의해 정의될 수 있다. 이 때, 다수의 서브캐리어 간격은 기본 서브캐리어 간격을 정수 N(또는 )으로 스케일링(scaling) 함으로써 유도될 수 있다. 또한, 매우 높은 반송파 주파수에서 매우 낮은 서브캐리어 간격을 이용하지 않는다고 가정될지라도, 이용되는 뉴머롤로지는 주파수 대역과 독립적으로 선택될 수 있다. 또한, NR 시스템에서는 다수의 뉴머롤로지에 따른 다양한 프레임 구조들이 지원될 수 있다.
이하, NR 시스템에서 고려될 수 있는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 뉴머롤로지 및 프레임 구조를 살펴본다. NR 시스템에서 지원되는 다수의 OFDM 뉴머롤로지들은 하기 표 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112020013329318-pat00001
NR은 다양한 5G 서비스들을 지원하기 위한 다수의 numerology(또는 subcarrier spacing(SCS))를 지원한다. 예를 들어, SCS가 15kHz인 경우, 전통적인 셀룰러 밴드들에서의 넓은 영역(wide area)를 지원하며, SCS가 30kHz/60kHz인 경우, 밀집한-도시(dense-urban), 더 낮은 지연(lower latency) 및 더 넓은 캐리어 대역폭(wider carrier bandwidth)를 지원하며, SCS가 60kHz 또는 그보다 높은 경우, 위상 잡음(phase noise)를 극복하기 위해 24.25GHz보다 큰 대역폭을 지원한다.
NR 주파수 밴드(frequency band)는 2가지 type(FR1, FR2)의 주파수 범위(frequency range)로 정의된다. FR1은 sub 6GHz range이며, FR2는 above 6GHz range로 밀리미터 웨이브(millimiter wave, mmW)를 의미할 수 있다.
아래 표 2는 NR frequency band의 정의를 나타낸다.
Figure 112020013329318-pat00002
NR 시스템에서의 프레임 구조(frame structure)와 관련하여, 시간 영역의 다양한 필드의 크기는 특정 시간 단위의 배수로 표현된다. 도 7a는 SCS가 60kHz의 일례로서, 1 서브프레임(subframe)은 4개의 슬롯(slot)들을 포함할 수 있다. 도 7a에 도시된 1 subframe={1,2,4} slot은 일례로서, 1 subframe에 포함될 수 있는 slot(들)의 개수는 1개, 2개, 4개일 수 있다.
또한, mini-slot은 2, 4 또는 7 symbol들을 포함할 수 있거나 그 보다 더 많은 또는 더 적은 심볼들을 포함할 수 있다.
도 7b를 참조하면 5G NR phase I의 부반송파 간격과 이에 따른 OFDM 심볼 길이를 나타낸다. 각 부반송파 간격은 2의 승수로 확장되며, 이에 반비례하여 심볼 길이가 감소된다. FR1에서는 주파수 대역/대역폭에 따라 15kHz, 30kHz 및 60kHz의 부반송파 간격을 사용할 수 있다. FR2에서는 60kHz와 120kHz를 데이터 채널에 사용할 수 있고, 240kHz를 동기 신호(synchronization signal)를 위해 사용할 수 있다.
5G NR에서는 스케줄링의 기본 단위를 슬롯으로 정의하고, 한 슬롯에 포함되는 OFDM 심볼의 개수를 부반송파 간격과 무관하게 도 7a 또는 도 7b와 같이 14개로 제한할 수 있다. 도 7b를 참조하면, 넓은 부반송파 간격을 사용하면 한 슬롯의 길이가 반비례하여 짧아지게 되어 무선 구간에서의 전송 지연을 감소시킬 수 있다. 또한, uRLLC (ultra reliable low latency communication)에 대한 효율적인 지원을 위해 슬롯 단위의 스케줄링 이외에 전술한 바와 같이 미니슬롯(예컨대, 2, 4, 7 심볼) 단위 스케줄링을 지원할 수 있다.
전술한 기술적 특징을 고려하면, 본 명세서에서 설명되는 5G NR에서 슬롯은 4G LTE의 슬롯과 동일한 간격(interval)으로 제공되거나 또는 다양한 크기의 슬롯으로 제공될 수 있다. 일 예로, 5G NR에서 슬롯 간격은 4G LTE의 슬롯 간격과 동일한 0.5ms로 구성될 수 있다. 다른 예로, 5G NR에서 슬롯 간격은 4G LTE의 슬롯 간격보다 좁은 간격인 0.25ms로 구성될 수 있다.
이와 관련하여, 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템을 각각 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템으로 지칭할 수 있다. 따라서, 제1 통신 시스템의 제1 신호 (제1 정보)는 0.25ms, 0.5ms 등으로 스케일링 가능한 슬롯 간격을 갖는 5G NR 프레임 내의 신호 (정보)일 수 있다. 반면에, 제2 통신 시스템의 제2 신호 (제2 정보)는 0.5ms의 고정된 슬롯 간격을 갖는 4G LTE 프레임 내의 신호 (정보)일 수 있다.
한편, 제1 통신 시스템의 제1 신호는 20MHz의 최대 대역폭을 통해 송신 및/또는 수신될 수 있다. 반면에, 제2 통신 시스템의 제2 신호는 5MHz에서 400MHz까지의 가변 채널 대역폭을 통해 송신 및/또는 수신될 수 있다. 이와 관련하여, 제1 통신 시스템의 제1 신호는 15KHz의 단일 부반송파 간격(Sub-Carrier Spacing, SCS)으로 FFT 처리될 수 있다.
반면에, 제2 통신 시스템의 제2 신호는 주파수 대역/대역폭에 따라 15kHz, 30kHz 및 60kHz의 부반송파 간격으로 FFT 처리될 수 있다. 이 경우, 제2 통신 시스템의 제2 신호는 FR1 대역으로 변조 및 주파수 변환되어 5G Sub6 안테나를 통해 송신될 수 있다. 한편, 5G Sub6 안테나를 통해 수신된 FR1 대역 신호는 주파수 변환 및 복조 될 수 있다. 이후, 제2 통신 시스템의 제2 신호는 주파수 대역/대역폭에 따라 15kHz, 30kHz 및 60kHz의 부반송파 간격으로 IFFT 처리될 수 있다.
한편, 제2 통신 시스템의 제2 신호는 주파수 대역/대역폭 및 데이터/동기 채널에 따라 60kHz와 120kHz 및 240kHz의 부반송파 간격으로 FFT 처리될 수 있다. 이 경우, 제2 통신 시스템의 제2 신호는 FR2 대역으로 변조되어 5G mmWave 안테나를 통해 송신될 수 있다. 한편, 5G mmWave 안테나를 통해 수신된 FR2 대역 신호는 주파수 변환 및 복조 될 수 있다. 이후, 제2 통신 시스템의 제2 신호는 주파수 대역/대역폭 및 데이터/동기 채널에 따라 60kHz와 120kHz 및 240kHz의 부반송파 간격을 통해 IFFT 처리될 수 있다.
5G NR에서는 다양한 슬롯 길이, 미니 슬롯의 사용 및 서로 다른 부반송파 간격을 사용하는 전송 방식에 대해 심볼 레벨의 시간 정렬을 사용할 수 있다. 따라서, 시간 영역과 주파수 영역에서 eMBB (enhance mobile broadband), uRLLC (ultra reliable low latency communication) 등의 다양한 통신 서비스들을 효율적으로 다중화 할 수 있는 유연성(flexibility)을 제공한다. 또한, 5G NR은 4G LTE와 달리 상향/하향링크 자원 할당을 하나의 슬롯 내에서 도 3b와 같이 심볼 레벨로 정의할 수 있다. HARQ (hybrid automatic repeat request) 지연을 감소시키기 위해 전송 슬롯 내에서 바로 HARQ ACK/NACK을 송신할 수 있는 슬롯 구조가 정의될 수 있다. 이러한 슬롯 구조를 자기-포함(self-contained) 구조라고 지칭할 수 있다.
4G LTE와 달리 5G NR에서는 다양한 슬롯의 조합을 통해 FDD 또는 TDD 프레임을 구성하는 공통 프레임 구조를 지원할 수 있다. 이에 따라, 동적 TDD 방식을 도입하여 트래픽 특성에 따라 개별 셀의 전송 방향을 자유롭게 동적으로 조절할 수 있다.
한편 시간 영역과 주파수 영역의 자원 구조는 도 8a에서 보이고 있는 바와 같이 NR 자원 그리드를 정의할 수 있다. 부반송파 간격(SubCarrier Spacing : SCS)에 따라 자원 그리드는 이용 가능한 부반송파 및 OFDM 심볼의 수가 달라짐에 따라 변경될 수 있다. 즉, 각 뉴머롤로지 및 반송파와 관련하여 NR은 부반송파 간격 당 최대 자원 블록수에, 자원 블록당 부반송파의 수를 곱한 값을 폭으로 하며, 서브 프레임당 OFDM 심볼수에 의해 결정된 값을 길이로 하는 자원 그리드를 규정할 수 있다.
또한 TDD 자원의 기민하고 효율적인 사용을 지원하기 위해, NR은 유연한 슬롯 구조를 구현할 수 있다. 일 예로 도 8b의 (a) 및 (b)와 같이 슬롯을 모두 DL(DownLink), 모두 UL(UploadLink)로 할당할 수 있다. 또는 DL과 UL의 혼합으로 하여 서비스 비대칭 트래픽에 할당할 수 있다. DL 제어는 슬롯의 시작 부분에서 일어나고, UL 제어는 끝 부분에서 일어날 수 있으며, 혼합된 DL/UL 슬롯을 LTE DL/UL TDD 구성에서와 같이 정적으로 구성하거나 DL/UL 혼합의 할당을 동적으로 변경할 수 있다. 따라서 트래픽 요구 사항에 따라 효율성과 스케줄링이 향상될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 설명되는 전자기기(100)는 4G 무선 통신 모듈(111)및/또는 5G 무선 통신 모듈(112)을 통해 4G 기지국(eNB)과 5G 기지국(eNB)과 연결 상태를 유지할 수 있다. 이와 관련하여, 전술한 바와 같이 도 9는 일 실시 예에 따른 전자기기(100)가 복수의 기지국 또는 네트워크 엔티티와 인터페이스되는 구성을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 4G/5G deployment 옵션들을 나타낸다. 4G/5G deployment와 관련하여 4G LTE와 5G NR의 multi-RAT이 지원되고 non-standalone(NSA) 모드인 경우, option 3의 EN-DC 또는 option 5의 NGEN-DC 로 구현될 수 있다. 한편, multi-RAT이 지원되고 standalone(SA) 모드인 경우, option 4의 NE-DC로 구현될 수 있다. 또한, single RAT이 지원되고 standalone(SA) 모드인 경우, option 2의 NR-DC로 구현될 수 있다.
기지국 타입과 관련하여, eNB는 4G 기지국으로, LTE eNB라고도 하며, Rel-8 - Rel-14 규격에 기반한다. 한편, ng-eNB는 5GC 및 gNB와 연동가능한 eNB로, eLTE eNB라고도 하며, Rel-15 규격에 기반한다. 또한, gNB는 5G NR 및 5GC와 연동하는 5G 기지국으로, NR gNB라고도 하며, Rel-15 규격에 기반한다. 또한, en-gNB는 EPC 및 eNB와 연동가능한 gNB로, NR gNB라고도 하며, Rel-15 규격에 기반한다. 이중 연결(Dual Connectivity, DC) 타입과 관련하여, option 3은 E-UTRA-NR Dual Connectivity (EN-DC)를 나타낸다. 한편, option 7은 NG-RAN E-UTRA-NR Dual Connectivity (NGEN-DC)를 나타낸다. 또한, option 4는 NR-E-UTRA Dual Connectivity (NE-DC)를 나타낸다. 또한, option 2는 NR-NR Dual Connectivity(NR-DC)를 나타낸다. 이와 관련하여, option 2 내지 option 7에 따른 이중 연결의 기술적 특징은 다음과 같다.
- Option 2: 5G 시스템 (5GC, gNB) 만으로 독립적인 5G 서비스를 제공할 수 있다. eMBB (enhanced Mobile Broadband) 외에 URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication), mMTC (massive Machine Type Communication) 통신이 가능하고 네트워크 슬라이싱, MEC 지원, Mobility on demand, Access-agnostic 등 5GC 특성을 이용할 수 있어, 5G full 서비스를 제공할 수 있다. 초기에는 커버리지 제한으로 인해 hot spot, enterprise 용이나 overlay network로 활용할 수 있으며, 5G NR 커버리지를 벗어난 경우 EPC-5GC 연동이 필요하다. 5G NR full 커버리지를 제공할 수도 있으며, 복수의 5G 주파수를 이용하여 gNB 간에 dual connectivity (NR-DC)를 지원할 수 있다.
- Option 3: 기존 LTE 인프라에 gNB만 도입되는 경우이다. Core는 EPC이고 gNB는 EPC 및 eNB와 연동가능한 en-gNB이다. eNB와 en-gNB 간에 dual connectivity (EN-DC)가 지원되고 master node는 eNB이다. en-gNB의 control anchor인 eNB가 단말의 network access, connection 설정, handover 등을 위한 제어 시그널링을 처리하며, 사용자 트래픽은 eNB and/or en-gNB를 통해 전달할 수 있다. LTE 전국망을 운용 중인 사업자가 5GC 없이 en-gNB 도입과 최소한의 LTE 업그레이드로 빠르게 5G 망을 구축할 수 있어 5G migration 첫 단계에 주로 적용되는 옵션이다.
Option 3 종류는 사용자 트래픽 split 방식에 따라 Option 3/3a/3x 3가지가 있다. Option 3/3x는 베어러 split이 적용되고 Option 3a는 적용되지 않는다. 주된 방식은 Option 3x이다.
- Option 3: EPC로 eNB만 연결되고 en-gNB는 eNB로만 연결된다. 사용자 트래픽은 master node (eNB)에서 split되어 LTE와 NR로 동시에 전송할 수 있다.
- Option 3a: EPC에 eNB와 gNB가 모두 연결되어, EPC로부터 gNB로 사용자 트래픽이 직접 전달된다. 사용자 트래픽은 LTE 또는 NR로 전송된다.
- Option 3x: Option 3과 Option 3a가 결합된 형태로, Option 3와의 차이점은 사용자 트래픽이 secondary node (gNB)에서 split된다는 점이다.
Option 3의 장점은 i) eMBB 서비스를 위해 LTE를 capacity booster로 사용할 수 있다는 점과 ii) 단말이 항상 LTE에 접속해 있으므로 5G 커버리지를 벗어나거나 NR 품질이 저하되더라도 LTE를 통해 서비스 연속성이 제공되어 안정적인 통신이 제공될 수 있다.
- Option 4: 5GC가 도입되고, 여전히 LTE와 연동하나 독립적인 5G 통신이 가능하다. Core는 5GC이고 eNB는 5GC 및 gNB와 연동가능한 ng-eNB이다. ng-eNB와 gNB 간에 dual connectivity (NE-DC)가 지원되고 master node는 gNB이다. 5G NR 커버리지가 충분히 확대된 경우로 LTE를 capacity booster로 사용할 수 있다. Option 4 종류로 Option 4/4a 2가지가 있다. 주된 방식은 Option 4a이다.
- Option 7: 5GC가 도입되고, 여전히 LTE와 연동하여 5G 통신은 LTE에 의존한다. Core는 5GC이고 eNB는 5GC 및 gNB와 연동가능한 ng-eNB이다. ng-eNB와 gNB 간에 dual connectivity (NGEN-DC)가 지원되고 master node는 eNB이다. 5GC 특성을 이용할 수 있으며, 아직은 5G 커버리지가 충분하지 않을 때 Option 3처럼 여전히 eNB를 master node로 하여 서비스 연속성을 제공할 수 있다. Option 7 종류는 사용자 트래픽 split 방식에 따라 Option 7/7a/7x 3가지가 있다. Option 7/7x는 베어러 split이 적용되고 Option 7a는 적용되지 않는다. 주된 방식은 Option 7x이다.
한편 MRDC(Multi RAT(Radio Access Technology) Dual Connectivity)에 따른 NSA 구조에 따라 전자기기는 동시에 복수의 서로 다른 통신 방식에 따른 네트워크에 연결될 수 있으며, 연결된 네트워크들로부터 데이터를 수신할 수 있다. 도 10은 이러한 NSA 구조로서 EN-DC(E-UTRA New Radio Dual Connectivity) 구조를 보다 자세하게 도시한 것이다.
도 10을 참조하여 살펴보면, 전자기기(100)는 마스터 노드(Master Node)의 기능을 수행하는 eNB(1000)과 세컨더리 노드(Secondary Node) 역할을 하는 en-gNB(1010)에 동시에 연결될 수 있다.
여기서 eNB(1000)는 LTE 시스템의 코어인 EPC의 컨트롤 엔티티(entity)인 MME와 S1-MME 컨트롤 커넥션을 생성할 수 있다. 그리고 S1-MME 컨트롤 커넥션을 통해 MME와 전자기기 사이에서 NAS 컨트롤 메시지의 송수신을 중계할 수 있다. 또한 LTE Radio 기술을 이용하여 전자기기와 RRC 연결을 생성하고, 그 연결에 기반하여 RRC 상태를 관리할 수 있다.
한편 en-gNB(1010)는 EPC와 연관되는 컨트롤 커넥션 및 NAS 메시지 중계에는 관여하지 않고, 일정 크기 이상 용량의 데이터 송수신을 위한 추가적인 데이터 커넥션에만 관여할 수 있다.
한편 DC(Dual Connectivity) 연결을 위해 전자기기(100)는 먼저 eNB(1000)를 통하여 EPC에 attach 할 수 있다. 그리고 PDN(Packet Data Network) 커넥션 및 베어러(bearer)들을 생성할 수 있다. 그리고 PDN 커넥션 및 베어러가 생성되면, 전자기기는 eNB(1000)와 RRC 연결(connected) 상태가 될 수 있다.
그러면 마스터 노드인 eNB(1000)는, 현재 eNB(1000)의 혼잡(Congestion) 상태, 전자기기(100)의 데이터 송수신 현황 및, eNB(1000) 주변에 세컨더리(secondary) 노드 역할을 할 en-gNB(1010)의 존재와 그 en-gNB(1010)의 혼잡(Congestion) 상태 등을 고려하여 전자기기의 DC 사용을 결정할 수 있다.
그리고 DC 사용이 결정되면 eNB(1000)는, en-gNB(1010)와 X2 인터페이스를 통하여 X2-C 제어 메시지를 송수신할 수 있다. 그리고 제어 메시지의 교환을 통해 eNB(1000)가 제어하는 LTE radio 리소스로 전자기기(100)에게 데이터 송수신을 서비스하는 베어러 중 일부를 en-gNB(1010)를 통하여 서비스되도록 하는 절차를 실행할 수 있다.
따라서 LTE radio 리소스로 전자기기(100)에게 데이터 송수신을 서비스하는 베어러 중 일부가 en-gNB(1010)로 이전되고, 전자기기(100)는 이전된 일부의 베어러를 통해, en-gNB(1010)가 제어하는 NR radio 리소스를 사용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 이에 따라 전자기기는 eNB(1000) 및 en-gNB(1010) 모두와 연결되어, LTE, 즉 4G radio 리소스 및 NR, 즉 5G radio 리소스 모두를 통해 데이터를 송수신할 수 있다.
도 11은 본 발명과 관련된 전자기기에서, 복수의 안테나 모듈이 배치된 구조의 예를 도시한 예시도이다.
도 11을 참조하여 살펴보면, 도 11은 mmWave를 이용하여 무선 통신을 수행하는 복수의 모듈(이하 mmWave 모듈)이 배치되는 무선 통신 모듈(110)의 구조를 도시한 블록도이다.
도 11을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기(100)의 무선 통신부(110)는 밀리미터파(mmWave)를 통해 광대역 고속 무선 통신을 수행하는 복수의 안테나 모듈(1110, 1120, 1130, 이하 밀리미터파(mmWave) 안테나 모듈, 이하 제1 안테나 모듈, 제2 안테나 모듈 및 제3 안테나 모듈)을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 안테나 모듈들(1110, 1120, 1130)은, 밀리미터파(mmWave) 대역의 주파수를 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다. 이 경우 Sub 6 대역의 주파수를 사용하는 것보다 보다 넓은 대역폭을 가질 수 있으므로 보다 고속의 무선 통신을 수행할 수 있다. 이러한 밀리미터파(mmWave) 안테나 모듈들(1110, 1120, 1130)은 통신 커버리지(coverage) 확장을 위해 빔 포밍(beam forming)을 수행할 수 있으며, 이를 위해 복수의 안테나를 포함하는 안테나 어레이(Antenna array, 1111, 1121, 1131)를 각각 구비할 수 있다. 또한 제1 내지 제3 안테나 모듈들(1110, 1120, 1130)은 밀리미터파(mmWave) 통신을 위해 설계된 RFIC들(1112, 1122, 1132)을 각각 구비할 수 있으며, 각 RFIC는 모뎀(270)과 연결되어, 상기 모뎀(270)에 의해 제어될 수 있다.
한편 제1 내지 제3 안테나 모듈들(1110, 1120, 1130)은 각각 온도 감지 센서(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 각 온도 감지 센서는, 각 RFIC에 구비되거나 또는 각 안테나 어레이에 구비될 수 있다. 바람직하게 상기 온도 감지 센서는, 높은 전압이 인가됨에 따라 열이 가장 많이 발생될 수 있는 PA(Power Amplifier)에 구비될 수 있다. 그리고 각 온도 감지 센서에서 측정된 온도값은 각 안테나 모듈의 온도값으로 모뎀(270)에 전송될 수 있다.
한편 도 11에서 보이고 있는 바와 같이, 제1 안테나 모듈(1110) 내지 제3 안테나 모듈(1130)은 전자기기(100)의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 안테나 모듈(1110)이 배치된 공간의 형태와 제2 안테나 모듈(1120)이 배치된 공간의 형태, 그리고 제3 안테나 모듈(1130)이 배치된 공간의 형태가 서로 다를 수 있다. 그리고 이러한 배치 위치의 차이 또는 각 안테나 모듈이 배치된 케이스의 형태에 따라 상기 제1 안테나 모듈(1110) 내지 제3 안테나 모듈(1130)의 발열 특성은 서로 다를 수 있다.
일 예로 제1 안테나 모듈(1110)과 제2 안테나 모듈(1120), 및 제3 안테나모듈(1130)은 각각 발열을 완화시키기 위한 적어도 하나의 방열 부재를 포함할 수 있다. 그런데 상기 제1 안테나 모듈(1110), 제2 안테나 모듈(1120), 및 제3 안테나 모듈(1130) 중 어느 하나의 주변에는, 사용자로부터 입력을 인가받기 위한 적어도 하나의 버튼이 형성될 수 있다. 이 경우 상기 버튼이 인입되기 위한 공간 및, 상기 버튼에 대응하는 회로의 배치를 위한 공간으로 인해, 어느 하나의 안테나 모듈에 포함되는 방열 부재가 보다 적어지거나 또는 보다 적은 크기 또는 보다 얇은 두께의 방열 부재가 포함될 수 있다. 이 경우 상기 방열 부재의 수나 면적, 방열 부재에 연결된 구조에 따라 제1 안테나 모듈(201)과 제2 안테나 모듈(202), 그리고 제3 안테나 모듈(1130)의 방열 특성은 각각 서로 다를 수 있다.
한편 제1 안테나 모듈(1110), 제2 안테나 모듈(1120), 및 제3 안테나 모듈(1130)의 방열 특성은 인접한 다른 구성부에 따라 서로 달라질 수 있다. 일 예로 전자기기(100)의 사용시 온도가 높아질 수 있는 CPU, 예를 들어 AP가 주변에 배치된 안테나 모듈의 경우, 그렇지 않은 안테나 모듈에 비하여 보다 발열량이 높아질 수 있다.
또한 제1 안테나 모듈(1110), 제2 안테나 모듈(1120), 및 제3 안테나 모듈(1130)의 방열 특성은 상기 방열 부재의 재질 또는 안테나 모듈 주변에 인접한 부재의 재질에 따라 서로 달라질 수 있다. 일 예로 열확산 지수가 높은 재질의 부재가 안테나 모듈의 주변에 인접한 경우 상기 인접한 부재를 통해 보다 빠르게 안테나 모듈의 열이 확산될 수 있다. 반면 열확산 지수가 낮은 재질의 부재가 안테나 모듈의 주변에 인접한 경우 상기 인접한 부재를 통해 열이 확산되는 속도가 느리므로, 열확산 지수가 높은 부재가 인접한 경우에 비하여, 동일한 시간동안 구동되는 경우일 지라도 발열량이 높아질 수 있다.
즉, 동일한 방식(예 : mmWave 주파수 대역의 무선 통신)으로 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈이라고 할지라도, 인접한 부재의 특성 또는 안테나 모듈이 배치된 공간의 구조적 특징 등으로 인해 서로 다른 방열 특성을 가질 수 있다. 이러한 방열 특성은, 동일한 시간동안 동일한 조건 하에서 무선 통신이 이루어질 때에 안테나 모듈의 온도가 상승하는 속도를 결정할 수 있다. 즉, 방열 특성이 우수한 안테나 모듈, 즉 방열 특성이 다른 안테나 모듈에 비하여 더 높은 안테나 모듈은, 동일한 시간 동안 동일한 조건 하에서 무선 통신이 이루어지는 경우, 다른 안테나 모듈(방열 특성이 다른 안테나 모듈에 비하여 더 낮은 안테나 모듈)에 비하여 온도가 적게 상승할 수 있다.
한편 비록 도 11에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기(100)의 무선 통신부(110)는 상기 제1 안테나 모듈(1110), 제2 안테나 모듈(1120), 및 제3 안테나 모듈(1130)과 다른 방식으로 기지국과 무선 통신을 수행하는 적어도 하나의 모듈을 더 포함할 수 있다.
일 예로 무선 통신부(110)는 Sub 6 대역의 주파수를 이용하여 5G 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하는 5G 안테나 모듈 또는 4G 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하는 4G 안테나 모듈을 더 포함할 수 있다. 또는 상기 4G 무선 통신 방식 또는 Sub 6 대역의 주파수를 이용한 5G 무선 통신 방식 모두로 동작 가능한 안테나 모듈을 더 포함할 수도 있다.
한편, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 전자기기의 각 구성부의 동작을 제어하도록 구성한다. 구체적으로, 어플리케이션 프로세서(AP, 280)는 모뎀(270)을 통해 전자기기의 각 구성부의 동작을 제어할 수 있다.
한편 상기 도 11에서는 mmWave 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈이 3개인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 얼마든지 이보다 더 많은 안테나 모듈을 구비하거나 또는 더 적은 안테나 모듈을 구비할 수 있음은 물론이다.
도 12는 본 발명과 관련된 전자기기(100)에서, 검출된 전자기기 표면 온도와 안테나 모듈 간의 온도 차에 따라 발열 완화가 이루어지는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
먼저 본 발명과 관련된 전자기기(100)의 모뎀은, 기 설정된 제1 통신 방식에 따라 기지국과 무선 통신을 수행하는 경우, 주기적으로 각 안테나 모듈들의 온도를 검출하고, 상기 전자기기(100)의 표면 온도를 검출할 수 있다. 그리고 검출된 온도에 따라 적합한 발열 완화 동작을 수행할 수 있다. 여기서 상기 전자기기(100)의 표면 온도는 AP(280)의 온도 또는 상기 AP(280) 및 각 안테나 모듈들이 실장된 회로 기판으로부터 측정되는 온도일 수 있다. 또한 상기 제1 통신 방식은 밀리미터파(mmWave)를 이용하여 기지국과 무선 신호를 송수신하는 통신 방식일 수 있다. 이하의 설명에서는 설명의 편의상 상기 전자기기(100)의 표면 온도가 AP(280)의 온도임을 가정하여 설명하기로 한다.
도 12를 참조하여 살펴보면, 본 발명과 관련된 전자기기(100)의 모뎀(270)은 먼저 각 안테나 모듈에 대해 이전에 수행된 발열 완화 동작에 따른 발열 완화 단계들을 검출할 수 있다. 그리고 검출된 발열 완화 단계에 근거하여, 상기 각 안테나 모듈들의 온도와 AP 온도를 검출하는 주기를 결정할 수 있다(S1200).
일 예로 상기 발열 완화 단계는 크게 0 단계 내지 3 단계까지 총 4 단계로 구분될 수 있다. 이를 살펴보면, 먼저 제0 단계는 발열 완화 동작이 수행되지 않은 상태, 즉 안테나 모듈이 제한없이 정상 동작하는 단계일 수 있다. 여기서 안테나 모듈이 정상적으로 구동되는 상태는 안테나 모듈에 구비된 안테나 어레이의 모든 안테나들이 활성화된 상태를 의미할 수 있다.
그리고 제1 단계는, 안테나 모듈에 구비된 복수의 안테나(안테나 어레이) 중 적어도 하나의 안테나를 비활성화하여 안테나 모듈에 인가되는 전력을 감소시키는 단계일 수 있다.
한편 제2 단계는, 안테나 모듈을 다른 안테나 모듈로 스위칭을 수행하는 단계일 수 있다. 이 경우 상기 다른 안테나 모듈은 상기 제1 안테나 모듈과 동일한 방식(예 : mmWave 주파수 대역의 무선 통신)으로 기지국과 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈일 수 있다. 예를 들어 제2 안테나 모듈(1120) 또는 제3 안테나 모듈(1130)일 수 있다. 이 경우 제1 안테나 모듈에서 제2 안테나 모듈로 안테나 모듈이 스위칭되면, 모뎀(270)은 제2 안테나 모듈을 통해 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있으며, 상기 제2 안테나 모듈을 통해 무선 통신이 수행되는 동안 제1 안테나 모듈은 비활성화(예 : 저전력 모드로의 전환)되어 냉각될 수 있다.
그리고 제3 단계는, 제1 통신 방식이 아닌 다른 통신 방식으로 통신 방식을 전환하는 단계일 수 있다. 이 경우 제1 통신 방식이 아닌 다른 통신 방식으로 무선 신호의 송수신이 이루어지므로, 제1 안테나 모듈(1110) 내지 제 3 안테나 모듈(1130) 모두가 냉각될 수 있다.
이 경우 상기 제3 발열 완화 단계는, 모든 안테나 모듈에 대해 적용되는 것으로, 안테나 모듈 별로 서로 다르게 수행될 수 있는 발열 완화 단계는, 상기 제1 단계 또는 제2 단계일 수 있다. 따라서 모뎀(270)은 각 안테나 모듈들의 활성화 상태(제2 발열 완화 단계 수행 여부), 각 안테나 모듈들의 일부 안테나 비활성화 여부(제1 발열 완화 단계 수행 여부)를 검출하고, 제1 통신 방식에 따른 통신 중에 각 안테나 모듈에 대해 이루어진 발열 완화 단계들을 검출할 수 있다.
한편 상기 발열 완화 단계들이 검출되면, 모뎀(270)은 검출된 발열 완화 단계에 따라 상기 온도들을 검출하는 주기를 다르게 결정할 수 있다. 일 예로 모뎀(270)은 제2 발열 완화 단계가 수행된 안테나 모듈이 있는 경우, 기 설정된 주기를 그대로 결정할 수 있다. 반면, 제2 발열 완화 단계가 수행된 안테나 모듈이 있는 경우, 상기 기 설정된 주기 보다 단축된 주기를 온도 검출 주기로 결정할 수 있다. 예를 들어 제2 발열 완화 단계가 수행된 안테나 모듈이 있는 경우, 모뎀(270)은 상기 기 설정된 주기의 절반에 해당하는 시간을 상기 온도 검출 주기로 결정할 수 있다.
상기 S1200 단계에서 온도 검출 주기가 결정되면, 모뎀(270)은 결정된 온도 검출 주기에 따라 설정된 타이머를 구동할 수 있다(S1202). 그리고 모뎀(270)은 각 안테나 모듈들 중, 제2 발열 완화 단계가 수행된 안테나 모듈을 제외한 안테나 모듈들을 검출할 수 있다(S1204). 이 경우, 상기 제2 발열 완화 단계의 수행에 따라 비활성화된 안테나 모듈을 제외한, 발열 완화 단계가 수행되지 않은 모듈들 및, 제 1 발열 완화 단계에 따라 일부의 안테나가 비활성화된 안테나 모듈들이 검출될 수 있다.
상기 S1204 단계에서 적어도 하나의 안테나 모듈이 검출되면, 모뎀(270)은 상기 검출된 안테나 모듈 각각의 온도에 근거하여, 적어도 하나의 안테나 모듈에 대해 제 1 단계의 발열 완화를 수행할 수 있다(S1206). 일 예로 모뎀(270)은 상기 S1204 단계에서 검출된 각 안테나 모듈의 온도들을 측정할 수 있다. 그리고 상기 제1 단계의 발열 완화를 위해 기 설정된 제1 온도를 초과하는 온도를 가지는 안테나 모듈이 있는 경우, 해당 안테나 모듈에 대해 제1 단계에 따른 발열 완화를 위한 동작을 수행할 수 있다. 이에 상기 제1 온도를 초과하는 온도를 가지는 안테나 모듈의 경우, 활성화된 안테나들 중 일부가 비활성화될 수 있다. 이 경우 만약 활성화된 안테나가 1개인 안테나 모듈은, 1개의 안테나만 활성화된 상태를 계속 유지할 수 있다.
한편 상기 S1206 단계는 전자기기(100)와 기지국 사이의 전계 상태를 검출하고 검출된 전계 상태에 따라 상기 S1204 단계에서 검출된 적어도 하나의 안테나 모듈에 대해 제 1 단계의 발열 완화를 수행하는 단계일 수 있다. 밀리미터파의 경우 고주파 신호의 직진성으로 인하여, 밀리미터파 통신이 이루어지는 경우 강전계 상태일 가능성이 높으며, 전계 상태가 강전계인 경우 사용하는 안테나의 개수를 감소시켜도 기지국과 원활한 통신이 가능하기 때문이다. 따라서 온도 조건과 상관없이 전계 상태가 우수한 경우에 안테나를 감소시킴으로써 안테나 모듈의 발열을 억제할 수 있다.
한편 상기 전계 상태의 검출은 상기 제1 통신 방식에 따른 신호로부터 측정되는 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 BER(Bit Error Rate) 등 수신 신호의 품질을 판정할 수 있는 다양한 판정 방식 중 적어도 하나에 따라 이루어질 수 있다.
상술한 설명에서는 상기 S1206 단계가, 측정된 안테나 모듈의 온도, 또는 측정된 전계 상태 중 어느 하나에 따라 상기 S1204 단계에서 검출된 적어도 하나의 안테나 모듈에 대한 제 1 단계의 발열 완화가 이루어지는 것으로 설명하였으나, 안테나 모듈의 온도, 또는 전계 상태 및 모두가 측정되고 측정된 안테나 모듈의 온도 또는 전계 상태 중 적어도 하나에 따라 상기 S1204 단계에서 검출된 적어도 하나의 안테나 모듈에 대한 제 1 단계의 발열 완화가 이루어질 수도 있음은 물론이다.
한편 모뎀(270)은, 상기 S1206 단계에서, 적어도 하나의 안테나 모듈에 대한 제1 단계의 발열 완화 동작이 수행되면, 상기 S1204 단계에서 검출된 안테나 모듈들 중, 상기 S1206 단계에서 측정된 온도가 기 설정된 온도(이하 제3 온도)를 초과하는 안테나 모듈이 있는지 여부를 검출할 수 있다(S1208).
여기서 상기 제3 온도는, 상기 제1 온도 보다 더 높은 온도일 수 있다. 예를 들어 상기 제3 온도는, 제2 단계의 발열 완화를 위해 기 설정된 제2 온도일 수 있다. 또는 상기 제3 온도는 다른 통신 방식으로 통신 방식이 전환되는 제3 단계 발열 완화를 위해 기 설정된 온도와 같은 온도일 수 있다.
상기 S1208 단계의 검출 결과, 상기 S1204 단계에서 검출된 안테나 모듈들 중, 상기 제3 온도를 초과하는 온도가 측정된 안테나 모듈이 적어도 하나 있는 경우, 모뎀(270)은 상기 제3 온도를 초과하는 적어도 하나의 안테나 모듈에 대한 제2 단계의 발열 완화를 수행할 수 있다. 즉, 모뎀(270)은 상기 제3 온도를 초과하는 적어도 하나의 안테나 모듈을 비활성화하고, 상기 제3 온도를 초과하는 적어도 하나의 안테나 모듈을 제외한 다른 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈을 스위칭할 수 있다(S1210). 이 경우, 특정 안테나 모듈의 사용으로 인해 상기 특정 안테나 모듈이 상기 제3 온도를 초과하는 경우, 상기 특정 안테나 모듈을 제외한 다른 안테나 모듈로 안테나 모듈이 스위칭될 수 있다. 그리고 상기 특정 안테나 모듈은 상기 제2 발열 완화 단계에 따른 비활성화로 냉각이 시작될 수 있다.
상기 S1210 단계에서, 제3 온도를 초과하는 안테나 모듈에 대한 제2 단계 발열 완화가 이루어지면, 모뎀(270)은 상기 S1200 단계에서 설정된 온도 검출 주기가 만기되었는지 여부를 검출할 수 있다(S1218).
한편, 상기 S1208 단계의 검출 결과, 현재 활성화된 안테나 모듈들(상기 S1204 단계에서 검출된 안테나 모듈들) 중 상기 제3 온도를 초과하는 안테나 모듈이 없는 경우라면, 모뎀(270)은 안테나 모듈들 중, 측정된 온도가 가장 높은 안테나 모듈과 측정된 온도가 가장 낮은 안테나 모듈 사이의 온도를 검출할 수 있다. 그리고 검출된 온도가 현재 전자기기(100)의 표면 온도, 즉 AP(280) 또는 AP(280)가 실장된 회로 기판의 온도로부터 결정되는 임계 온도차를 초과하는지 여부를 검출할 수 있다(S1212).
여기서 상기 임계 온도차는, 상기 전자기기의 표면 온도에 따라 다르게 결정될 수 있다. 일 예로 상기 임계 온도차는 하기 표 3에서 보이고 있는 바와 같이 전자기기(100) 표면 온도가 높을수록 작은 값이 설정될 수 있다.
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따라서 모뎀(270)은 S1212 단계에서, 현재 검출된 AP 온도 또는 회로 기판의 온도에 근거하여 상기 표면 온도를 결정하고, 결정된 표면 온도에 따라 임계 온도차를 설정할 수 있다. 그리고 측정된 온도가 가장 높은 안테나 모듈과 측정된 온도가 가장 낮은 안테나 모듈 사이의 온도 차와 상기 표면 온도에 따라 설정되는 임계 온도차를 비교하여, 상기 안테나 모듈 간의 온도 차가 상기 임계 온도 차 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
상기 S1212 단계의 판단 결과, 안테나 모듈 간의 온도 차가 상기 임계 온도 차 미만인 경우라면, 모뎀(270)은 현재 각 안테나 모듈에 대해 발열 완화가 수행된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 상기 S1206 단계에서 적어도 하나의 안테나 모듈에 대해 제1 단계의 발열 완화가 수행된 경우라면, 상기 적어도 하나의 안테나 모듈에 대해 제1 단계의 발열 완화 동작이 이루어진 상태가 유지될 수 있다. 그리고 모뎀(270)은 S1218 단계로 진행하여, 상기 S1200 단계에서 설정된 온도 검출 주기가 만기되었는지 여부를 검출할 수 있다.
한편 상기 S1212 단계의 판단 결과, 안테나 모듈 간의 온도 차가 상기 임계 온도 차 이상인 경우라면, 모뎀(270)은 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈이 현재 기지국과의 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈인지 여부를 판단할 수 있다(S1214). 그리고 현재 기지국과 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈이 아닌 경우라면 현재 각 안테나 모듈에 대해 발열 완화가 수행된 상태를 유지하는 상태에서, 상기 S1218 단계로 진행하여, 상기 S1200 단계에서 설정된 온도 검출 주기가 만기되었는지 여부를 검출할 수 있다.
한편 상기 S1214 단계의 판단 결과, 가장 온도가 높은 안테나 모듈이 현재 기지국과의 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈인 경우라면, 모뎀(270)은 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈에 대한 제2 단계의 발열 완화를 수행할 수 있다. 즉, 모뎀(270)은 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈을 비활성화하고, 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈을 제외한 다른 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈을 스위칭할 수 있다(S1216). 따라서 본 발명은, 제2 발열 완화 단계를 위해 기 설정된 온도(제2 온도)에 안테나 모듈이 도달하지 않은 경우에도, 전자기기(100) 표면 온도에 대한 안테나 모듈 간의 온도 차에 따라 가장 온도가 높은 안테나 모듈에 대한 스위칭이 이루어 질 수 있다. 즉, 본 발명은 특정 안테나 모듈의 온도와 상관없이 전자기기(100) 표면 온도에 대한 안테나 모듈 간의 온도 차에 따라 온도가 가장 높은 안테나 모듈에 대한 제2 단계의 발열 완화가 수행되도록 함으로써, 온도가 높은 안테나 모듈을 보다 빨리, 보다 효율적으로 냉각할 수 있다.
한편 모뎀(270)은 S1218 단계에서 온도 검출 주기가 만기되었는지 여부를 검출한 결과, 현재 설정된 온도 검출 주기가 만기된 경우라면, 측정된 AP 온도 및 안테나 모듈들 모두의 온도들이 각각 기 설정된 통신 방식 전환 온도를 초과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S1220). 그리고 S1220 단계의 판단 결과, 측정된 AP 온도 및 안테나 모듈들의 온도들 중 적어도 하나가 각각 상기 통신 방식 전환 온도 미만인 경우라면, 다시 S1200 단계로 진행하여 상술한 도 12의 과정을 다시 수행할 수 있다.
반면 S1220 단계의 판단 결과, 측정된 AP 온도 및 안테나 모듈들의 온도들 모두가 상기 통신 방식 전환 온도 이상인 경우라면, 모뎀(270)은 제2 통신 방식으로 통신 방식을 전환할 수 있다(S1222). 이 경우 모뎀(270)은, 상기 제1 안테나 모듈(1110) 내지 제3 안테나 모듈(1130)을 제외한 다른 안테나 모듈을 통해, 제1 통신 방식과 다른 방식으로 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있다. 일 예로 상기 제1 통신 방식이 밀리미터파(mmWave) 대역의 주파수를 이용하는 통신 방식인 경우, 상기 제2 통신 방식은 Sub-6 대역의 주파수를 이용하는 통신 방식(NR : New Radio) 또는 4G 통신 방식일 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기(100)는 상기 도 12의 S1212 단계 내지 S1214 단계를 통해, 현재 기지국과 무선 신호를 송수신하는 안테나 모듈의 온도가 가장 높은 경우, 상기 무선 신호를 송수신하는 안테나 모듈이 다른 안테나 모듈에 비해 현저히 높은지 여부를, 임계 온도차를 통해 판단할 수 있다. 그리고 상기 도 12의 S1216 단계를 통해, 가장 온도가 높은 안테나 모듈, 즉 현재 기지국과 무선 신호를 송수신하는 안테나 모듈을 다른 안테나 모듈로 스위칭할 수 있다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기(100)는 가장 온도가 높은 안테나 모듈을, 가장 온도가 낮은 안테나 모듈로 스위칭할 수 있다. 이 경우 모뎀(270)은 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈들 중 다음으로 온도가 높은 안테나 모듈이 기 설정된 조건을 충족하는지 여부를 판단하고, 상기 기 설정된 조건이 충족되는 경우, 상기 기 설정된 조건을 충족하는 안테나 모듈들을 스위칭 가능한 안테나 모듈(이하 스위칭 대상 안테나 모듈)에서 제외할 수 있다.
한편 상기 기 설정된 조건은, 기 설정된 온도와 가장 온도가 낮은 안테나 모듈과의 온도 차에 따라 충족 여부가 결정될 수 있다. 즉, 모뎀(270)은 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈을 제외한 나머지 모듈들 중에서, 온도가 일정 수준을 초과하고 가장 온도가 낮은 안테나 모듈과의 온도 차가 일정 수준(예 : 임계 온도차) 이상인 안테나 모듈을, 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈과 함께 스위칭 대상 안테나 모듈에서 제외할 수 있다. 그러면 모뎀(270)은 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈과, 상기 기 설정된 조건을 충족하는 적어도 하나의 안테나 모듈을 제외한 안테나 모듈들 중에서 어느 하나로 안테나 모듈 스위칭을 수행할 수 있다. 즉, 상기 가장 온도가 높은 안테나 모듈과, 상기 기 설정된 조건을 충족하는 적어도 하나의 안테나 모듈 모두에 대해 동시에 제2 단계 발열 완화를 수행할 수 있다.
도 13은 이러한 경우의 예를 도시한 것으로, 본 발명과 관련된 전자기기에서, 안테나 모듈 간의 온도 차에 따라 특정 안테나 모듈로 스위칭되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 설명의 편의상, 도 13의 설명에서는 전자기기(100)가 3개의 안테나 모듈을 구비하는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 그리고 가장 온도가 높은 안테나 모듈을 제1 안테나 모듈이라고 가정하고, 그 다음으로 온도가 높은 안테나 모듈을 제2 안테나 모듈로, 가장 온도가 낮은 안테나 모듈을 제3 안테나 모듈로 가정하기로 한다.
도 13을 참조하여 살펴보면, 본 발명과 관련된 전자기기(100)의 모뎀(270)은 상기 도 12의 S1212 단계 및 S1214 단계에서, 제1 안테나 모듈이 기지국과 무선 통신을 수행하는 상태에서, 가장 온도가 높은 안테나 모듈(제1 안테나 모듈)과 가장 온도가 낮은 안테나 모듈(제3 안테나 모듈)의 온도 차가 임계 온도차 이상인 경우, 두 번째로 온도가 높은 안테나 모듈(제2 안테나 모듈)의 온도가 기 설정된 온도를 초과하는지 여부를 검출할 수 있다(S1300).
그리고 S1300 단계의 검출 결과, 상기 제2 안테나 모듈이 기 설정된 온도를 초과하지 않는 경우, 상기 기 설정된 조건을 충족하지 않는 것으로 판단하고, 제2 안테나 모듈과 제3 안테나 모듈 중 어느 하나로의 스위칭을 통해 기지국과 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈을 변경할 수 있다(S1306). 즉, 상기 제1 안테나 모듈 하나에 대해서만 제2 단계 발열 완화를 수행할 수 있다. 그러면 제1 안테나 모듈은 비활성화 될 수 있으며, 그에 따른 냉각이 이루어질 수 있다.
그리고 S1300 단계의 검출 결과, 상기 제2 안테나 모듈이 기 설정된 온도를 초과하는 경우, 모뎀(270)은 상기 제2 안테나 모듈과 상기 제3 안테나 모듈 사이의 온도 차를 검출할 수 있다. 그리고 검출된 온도 차가, 현재 전자기기(100) 표면 온도, 즉 AP 온도 또는 회로 기판의 온도에 따라 결정되는 임계 온도차 이상인지 여부를 검출할 수 있다(S1302). 그리고 S1302 단계의 검출 결과, 상기 제2 안테나 모듈과 제3 안테나 모듈의 온도 차가, 상기 임계 온도차 미만인 경우라면, 상기 기 설정된 조건을 충족하지 않는 것으로 판단하고, S1306 단계로 진행하여, 상기 제2 안테나 모듈과 제3 안테나 모듈 중 어느 하나로의 스위칭을 통해 기지국과 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈을 변경할 수 있다.
그러나 S1302 단계의 검출 결과, 상기 제2 안테나 모듈과 제3 안테나 모듈의 온도 차가, 상기 임계 온도차 이상인 경우라면, 모뎀(270)은 상기 제2 안테나 모듈이 상기 기 설정된 조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다. 그러면 모뎀(270)은 온도가 가장 높은 제1 안테나 모듈 및, 상기 기 설정된 조건을 만족하는 제2 안테나 모듈 모두에 대한 제2 단계 발열 완화를 수행할 수 있다(S1304). 따라서 제1 내지 제3 안테나 모듈 중, 제1 안테나 모듈과 제2 안테나 모듈이 스위칭 가능한 안테나 모듈(스위칭 대상 안테나 모듈)에서 제외될 수 있다. 이에 따라 나머지 하나의 안테나 모듈, 즉 가장 온도가 낮은 제3 안테나 모듈로만 안테나 모듈 스위칭이 이루어질 수 있다. 이 경우 제1 안테나 모듈과 제2 안테나 모듈은 동시에 비활성화 될 수 있으며, 비활성화에 따른 냉각이 이루어질 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기(100)의 모뎀(270)은 제2 단계 발열 완화를 통해 비활성화된 안테나 모듈이 발생하는 경우, 상기 비활성화에 따라 안테나 모듈이 냉각되면, 냉각된 안테나 모듈의 온도에 따라 적용된 발열 완화 단계를 변경할 수 있다.
일 예로 비활성화를 통해 안테나 모듈이 오프(off)되는 경우, 모뎀(270)은 냉각된 안테나 모듈의 온도에 따라 안테나 모듈을 온(on) 하고, 저전력 모드 구동을 위한 전력을 인가할 수 있다. 그리고 냉각된 온도에 따라, 안테나 모듈에 구비된 복수의 안테나 중 적어도 일부를 RFIC에 연결할 수 있다. 또는 비활성화를 통해 안테나 모듈이 저전력 모드로 구동되는 경우, 모뎀(270)은 냉각된 안테나 모듈의 온도에 따라 적어도 하나의 안테나가 RFIC에 연결되도록 안테나 모듈을 제어할 수 있다.
이 경우 냉각된 안테나 모듈의 온도가, 제1 단계 발열 완화를 위해 기 설정된 제1 온도보다 낮은 경우라면, 복수의 안테나 모두가 RFIC에 연결될 수 있다. 즉 발열 완화가 수행되지 않은 상태(정상 상태)에 대응하는 상태로 변경될 수 있다.
또는 냉각된 안테나 모듈의 온도가, 상기 제1 온도를 초과하여 제2 단계 발열 완화를 위해 기 설정된 제2 온도보다 낮은 경우라면, 일부의 안테나가 RFIC에 연결될 수 있다. 즉 제1 단계 발열 완화가 수행된 상태에 대응하는 상태로 변경될 수 있다.
도 14는 본 발명과 관련된 전자기기에서, 이처럼 냉각된 안테나 모듈의 온도에 따라 해당 안테나 모듈에 적용된 발열 완화 단계가 변경되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 14를 참조하여 살펴보면, 먼저 본 발명의 실시 예에 따른 전자기기(100)의 모뎀(270)은 먼저 제2 단계의 발열 완화가 수행된 적어도 하나의 안테나 모듈을 검출할 수 있다(S1400). 그리고 적어도 하나의 안테나 모듈이 검출되면 검출된 안테나 모듈 중 온도가 냉각된 안테나 모듈이 있는지 여부를 검출할 수 있다(S1402).
상기 S1402 단계의 검출 결과, 냉각된 안테나 모듈이 있는 경우, 모뎀(270)은 안테나 모듈의 냉각된 온도에 따라 해당 안테나 모듈에 적용된 발열 완화 단계를 변경할 수 있다(S1404). 일 예로, 모뎀(270)은 제2 단계 발열 완화 수행에 따라 오프된 안테나 모듈을, 온 상태로 전환하고 적어도 일부의 안테나를 해당 안테나 모듈의 RFIC에 연결시킬 수 있다. 또는 저전력 모드로의 구동에 따라 해당 안테나 모듈에 구비된 복수의 안테나 모두가 비활성화된 상태에서, 적어도 일부의 안테나를 활성화시킬 수 있다.
여기서 RFIC에 연결되거나 활성화되는 안테나의 개수는 해당 안테나 모듈의 냉각된 온도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 해당 안테나 모듈의 온도가 제1 단계 발열 완화를 위해 기 설정된 제1 온도 보다 낮은 경우라면, 해당 안테나 모듈에 구비된 복수의 안테나 모두가 RFIC에 연결되거나 또는 활성화될 수 있다. 그러나 해당 안테나 모듈의 온도가 상기 제1 온도 보다 높고 제2 단계 발열 완화를 위해 기 설정된 제2 온도 보다 낮은 경우라면 해당 안테나 모듈에 구비된 복수의 안테나 중 일부만 RFIC에 연결되거나 또는 활성화될 수 있다.
한편 모뎀(270)은 상기 도 12에서 도시한 과정들과는 별개로, 기 설정된 주기마다 상기 도 14에서 설명한 과정을 수행할 수 있다. 이에 따라 상기 도 12에서 S1210 단계 또는 S1216 단계를 통해 안테나 모듈 스위칭이 발생하는 경우, 상기 S1400 단계에서 적어도 하나의 안테나 모듈이 검출될 수 있으며, 검출된 안테나 모듈이 있는 경우 상기 S1402 단계 및 S1404 단계에 따라, 해당 안테나 모듈의 상태가 제2 단계 발열 완화가 수행된 상태(비활성화된 상태)에서 제1 단계 발열 완화가 수행된 상태(일부의 안테나만 RFIC에 연결된 상태) 또는 제0 단계 발열 완화가 수행된 상태(모든 안테나가 RFIC에 연결된 상태)로 전환될 수 있다.
한편 상기 도 14에서는, S1400 단계에서 제2 단계의 발열 완화가 수행된 안테나 모듈을 검출하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 제1 단계 이상의 발열 완화가 수행된 모든 안테나 모듈들을 검출할 수도 있음은 물론이다. 이 경우 모뎀(270)은 S1400 단계에서 제1 단계의 발열 완화가 수행된 안테나 모듈들도 검출할 수 있으며, S1402 단계 및 S1404 단계를 통해 제1 단계의 발열 완화가 수행된 안테나 모듈들을, 측정된 온도에 따라 제0 단계 발열 완화가 수행된 상태로 전환할 수도 있음은 물론이다.
한편 본 발명과 관련된 전자기기(100)는, 제1 통신 방식에서 제2 통신 방식으로 통신 방식이 변경되는 경우, 기 설정된 온도 조건이 충족되는지 여부에 따라 제1 통신 방식으로 재전환될 수 있다.
도 15는 본 발명과 관련된 전자기기에서, 이처럼 제2 통신 방식으로 통신 방식이 전환된 경우에, 안테나 모듈의 온도 및 표면 온도에 따라 제1 통신 방식으로 통신 방식이 재전환되는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 15를 참조하여 살펴보면, 본 발명과 관련된 전자기기(100)의 모뎀(270)은 제2 통신 방식으로 통신 방식이 전환되면, 전자기기(100) 표면 온도를 검출할 수 있다. 그리고 각 안테나 모듈의 온도들을 측정할 수 있다(S1500). 여기서 전자기기(100)의 표면 온도는 AP(280)의 온도 또는 AP(280)와 모뎀(270), 그리고 복수의 안테나 모듈이 구비된 회로 기판의 온도에 따라 결정될 수 있다. 따라서 상기 전자기기(100)의 표면 온도는 AP 온도로 가정하여 설명하기로 한다.
그리고 모뎀(270)은 상기 측정된 AP 온도 및 각 안테나 모듈의 온도들이 모두 기 설정된 제1 통신 허용 온도 이하인지 여부를 검출할 수 있다(S1502). 여기서 상기 제1 통신 방식은 밀리미터파(mmWave) 대역의 주파수를 이용하는 통신 방식일 수 있다. 따라서 상기 제1 통신 허용 온도는, 상기 밀리미터파(mmWave) 대역의 주파수를 이용하는 통신이 허용되는 온도를 의미할 수 있다.
한편 상기 제1 통신 허용 온도는, 대상에 따라 서로 다르게 설정될 수 있다. 즉, AP 온도에 대응하는 AP 허용 온도와, 각 안테나 모듈에 대응하는 안테나 모듈 허용 온도가 서로 다를 수 있다.
일 예로 상기 제1 통신 허용 온도는, 상기 제1 통신 방식에 따라 전자기기(100)가 정상적으로 무선 통신이 가능한 온도일 수 있다. 따라서 상기 AP 허용 온도는, 제1 통신 방식에 따라 전자기기(100)가 정상적으로 무선 통신이 가능한 상태의 온도, 즉 상기 표 3의 경우를 예로 들면, 상기 AP 허용 온도는 37도 이하의 온도 일 수 있다.
한편 안테나 모듈 허용 온도는 각 안테나 모듈이 정상적으로 동작하는 상태의 온도, 즉 발열 완화가 수행되지 않은 상태의 온도일 수 있다. 따라서 상기 안테나 모듈 허용 온도는, 제1 단계의 발열 완화를 위해 기 설정된 제1 온도보다 낮은 온도일 수 있다.
이 경우 모뎀(270)은 상기 S1502 단계에서, 현재 측정된 AP 온도를 기 설정된 AP 허용 온도와 비교하고, 각 안테나 모듈에서 측정된 온도들을 기 설정된 안테나 모듈 허용 온도와 비교할 수 있다. 그리고 비교 결과, 측정된 AP 온도가 상기 AP 허용 온도 이하이고, 각 안테나 모듈에서 측정된 온도들 모두가 상기 안테나 모듈 허용 온도보다 낮은 경우 제1 통신 방식으로의 재전환을 위한 조건이 달성된 것으로 판단할 수 있다.
따라서 상기 S1502 단계의 검출 결과 상기 재전환을 위한 온도 조건이 충족된 것으로 판단되면, 모뎀(270)은 제2 통신 방식으로 통신 방식을 전환할 수 있다(S1506). 이 경우 모뎀(270)은 현재 접속된 제2 통신 방식에 따른 기지국에 제1 통신 방식으로의 전환을 요청 및, 상기 기지국과 통신 방식의 전환에 필요한 데이터와 메시지들을 교환하고, 제1 통신 방식에 따른 안테나 모듈 중 적어도 하나를 통해 상기 제1 통신 방식에 따른 기지국과의 연결을 수행할 수 있다. 그리고 상기 S1506 단계에 의하여 제1 통신 방식에 따른 무선 통신이 이루어지면, 모뎀(270)은 상기 도 12의 과정을 다시 수행하여, 안테나 모듈들의 온도 차에 따라 각 안테나 모듈에 대한 발열 완화를 수행할 수 있다.
이상의 설명에서는 복수의 흐름도를 참조하여, 본 발명과 관련된 전자기기가 제1 통신 방식에 따른 무선 통신을 수행하는 경우에, 전자기기(100) 표면 온도에 대한 각 안테나 모듈의 온도 차이에 따라 발열 완화를 수행하는 동작 과정을 자세히 살펴보았다.
이하에서는 이러한 본 발명과 관련된 전자기기(100)에서, 각 안테나 모듈에 대해 발열 완화가 이루어지는 예를 예시도들을 참조하여 살펴보기로 한다. 이하의 설명에서는 설명의 편의상 3개의 안테나 모듈을 구비하는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 또한 제1 시점(1601)에서 제4 시점(1604)까지는 두 번째로 온도가 높은 안테나 모듈이 기 설정된 온도 이하임을 가정하여 설명하기로 한다.
먼저 도 16은 전계 상태가 우수한 경우에 본 발명과 관련된 전자기기(100)에서 각 안테나 모듈에 대해 발열 완화가 수행되는 예를 도시한 것이다.
도 16을 참조하여 살펴보면, 전계 상태가 우수한 경우, 본 발명과 관련된 전자기기(100)의 모뎀(270)은 도 12의 S1206 단계에서 설명한 바와 같이, 각 안테나 모듈의 발열을 억제하기 위해 온도와 상관없이 제1 단계의 발열 완화를 수행할 수 있다. 이에 제1 시점(1601)에서 보이고 있는 바와 같이 제1 내지 제3 안테나 모듈에 대해 모두 제1 단계의 발열 완화(Mitigation LV.1)를 수행할 수 있다. 이 경우 활성화되는 안테나의 개수가 감소하므로, 제1 내지 제3 안테나 모듈 모두의 발열이 억제될 수 있다.
한편 전자기기(100)가 제2 안테나 모듈을 사용하여 기지국과 무선 통신을 수행하는 경우, 상기 제2 안테나 모듈의 온도가 다른 안테나 모듈에 비하여 크게 상승할 수 있다. 이에 제2 시점(1602)에서, 온도가 상승한 제2 안테나 모듈과, 온도가 가장 낮은 다른 안테나 모듈 간의 온도 차이가, 제2 시점(1602)에서의 AP 온도에 따라 결정되는 임계 온도차 이상인 경우, 모뎀(270)은 상기 제2 안테나 모듈에 대해 제2 단계의 발열 완화(Mitigation LV.2)를 수행할 수 있다. 이에 따라 상기 제2 안테나 모듈에서, 상기 제2 안테나 모듈을 제외한 다른 안테나 모듈로, 안테나 모듈 스위칭이 이루어질 수 있다. 그리고 제2 안테나 모듈은 비활성화에 따라 냉각될 수 있으며, 상기 도 14의 과정에서 설명한 바와 같이 냉각된 온도에 따라 발열 완화 단계가 변경될 수 있다.
한편 상기 제2 시점(1603)에서 제1 안테나 모듈로 스위칭이 이루어진 경우, 모뎀(270)은 제1 안테나 모듈을 통해 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있다. 따라서 제1 안테나 모듈의 온도가 다른 안테나 모듈에 비하여 크게 상승할 수 있다. 그리고 제3 시점(1603)에서, 상기 제1 안테나 모듈과, 온도가 가장 낮은 다른 안테나 모듈 간의 온도 차이가, 제3 시점(1603)에서의 AP 온도에 따라 결정되는 임계 온도차 이상인 경우, 모뎀(270)은 상기 제1 안테나 모듈에 대해 제2 단계의 발열 완화(Mitigation LV.2)를 수행할 수 있다.
그리고 상기 제1 안테나 모듈을 제외한 다른 안테나 모듈로, 안테나 모듈 스위칭이 이루어질 수 있다. 이 경우 도 16에서 보이고 있는 바와 같이, 제3 시점(1603)에서 상기 제2 안테나 모듈이 냉각되어 제1 단계의 발열 완화 상태로 변경되는 경우, 모뎀(270)은 제2 안테나 모듈과 제3 안테나 모듈 중 어느 하나의 안테나 모듈로, 안테나 모듈 스위칭을 수행할 수 있다.
이 경우 제2 안테나 모듈로 스위칭되면, 다시 제2 안테나 모듈의 온도가 상승할 수 있다. 그리고 모뎀(270)은 제4 시점(1604)에서, 제2 안테나 모듈과, 온도가 가장 낮은 다른 안테나 모듈 간의 온도 차이가, 제4 시점(1604)에서의 AP 온도에 따라 결정되는 임계 온도차 이상인 경우, 모뎀(270)은 상기 제2 안테나 모듈에 대해 제2 단계의 발열 완화(Mitigation LV.2)를 다시 수행할 수 있다. 이에 따라 상기 제2 안테나 모듈에서, 상기 제2 안테나 모듈을 제외한 다른 안테나 모듈(예 : 제1 안테나 모듈)로, 안테나 모듈 스위칭이 이루어질 수 있다.
한편 제4 시점에서 제1 안테나 모듈로 안테나 모듈 스위칭이 이루어지면, 모뎀(270)은 제1 안테나 모듈을 통해 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있다. 이러한 상태에서 제1 안테나 모듈과 온도가 가장 낮은 다른 안테나 모듈 간의 온도 차이가, 제5 시점(1605)에서의 AP 온도에 따라 결정되는 임계 온도차 이상인 경우, 모뎀(270)은 상기 제1 안테나 모듈에 대해 제2 단계의 발열 완화(Mitigation LV.2)를 다시 수행할 수 있다.
그런데 도 16에서 보이고 있는 바와 같이, 제1 통신 방식에 따른 통신이 수행되는 경우, 시간에 따라 AP 온도 및 각 안테나 모듈의 온도가 증가할 수 있다. 이에 따라 상기 제1 시점(1601) 내지 제4 시점(1604)와는 달리, 두 번째로 온도가 높은 안테나 모듈의 온도가 기 설정된 온도를 초과할 수 있다. 또한 상기 도 16의 제5 시점(1605)에서 보이고 있는 바와 같이, 제1 및 제2 안테나 모듈을 주로 사용함에 따라 제3 안테나 모듈의 온도가 다른 안테나 모듈들에 비하여 온도가 현저히 낮은 상태일 수 있다.
이 경우 두 번째로 온도가 높은 안테나 모듈과 가장 온도가 낮은 상기 제3 안테나 모듈 사이의 온도가, 상기 제5 시점(1605)의 AP 온도에 따른 임계 온도차 이상일 수 있다. 그러면 모뎀(270)은 상기 도 13에서 설명한 바와 같이, 온도가 가장 높은 안테나 모듈과 두 번째로 온도가 높은 안테나 모듈 모두에 대해 제2 단계의 발열 완화(Mitigation LV.2)를 수행할 수 있다. 따라서 모뎀(270)은 온도가 가장 낮은 제3 안테나 모듈로 안테나 모듈 스위칭을 수행하고, 제3 안테나 모듈을 통해 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 전자기기(100)의 표면 온도, 즉 AP 온도 또는 회로 기판의 온도가 기 설정된 통신 방식 전환 온도에 도달하거나, 또는 각 안테나 모듈의 온도가 모두 통신 방식 전환 온도에 도달할 때까지 안테나 모듈을 스위칭하며 제1 통신 방식에 따른 무선 통신을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명은 전자기기(100) 표면 온도가 기 설정된 통신 방식 전환 온도(1600)에 도달할 때까지, 모뎀(270)은 제1 통신 방식에 따른 무선 통신을 수행할 수 있다. 따라서 모뎀(270)은 AP 온도가 기 설정된 통신 방식 전환 온도(1600)에 도달하는 제6 시점(1606)까지 제1 통신 방식에 따라 무선 통신을 수행하는 상태를 유지할 수 있다. 그리고 제6 시점(1606)에서 AP 온도가 기 설정된 통신 방식 전환 온도(1600)에 도달하면, 모뎀(270)은 제2 통신 방식으로 통신 방식을 전환할 수 있다. 이 경우 제1 안테나 모듈 내지 제3 안테나 모듈 모두에 대해 제2 단계의 발열 완화(Mitigation LV.2)가 수행될 수 있으며, 제2 단계 발열 완화에 따른 냉각이 이루어질 수 있다.
한편 상술한 도 16과 달리 전계 상태가 우수하지 않은 경우, 본 발명과 관련된 전자기기(100)의 모뎀(270)은 도 12의 S1206 단계에서, 각 안테나 모듈에 대한 제1 단계의 발열 완화를 수행하지 않을 수 있다. 이 경우 모든 안테나들이 활성화된 상태로 각 안테나 모듈들이 구동될 수 있다.
한편 초기에는 제1 통신 방식에 따른 통신이 지속된 시간이 길지 않음에 따라 모든 안테나 모듈들의 온도가 제1 단계 발열 완화를 위해 기 설정된 제1 온도보다 낮을 수 있다. 그러나 제1 통신 방식에 따른 통신이 지속되는 경우 AP(280)의 온도 상승과 더불어 각 안테나 모듈의 온도 역시 상승할 수 있다. 이에 상기 제1 온도에 도달하는 안테나 모듈이 있는 경우 모뎀(270)은 해당 안테나 모듈에 대해 제1 단계 발열 완화를 수행할 수 있다(도 12의 S1206 단계).
그런데 전계 상태가 양호하지 않은 경우, 기지국과 무선 통신을 수행하는 제1 안테나 모듈은, 다른 안테나 모듈들에 비하여 온도가 더 빠르게 상승할 수 있다. 이 경우 모뎀(270)은 제1 안테나 모듈의 온도가 기 설정된 제3 온도를 넘는 경우, 상기 제1 안테나 모듈에 대해 제2 단계 발열 완화를 수행할 수 있다(도 12의 S1210 단계). 이에 제1 안테나 모듈에 대해서는 제2 단계 발열 완화가, 제2 내지 제3 안테나 모듈들에 대해서는 제1 단계 발열 완화가 수행될 수 있다.
그리고 제1 안테나 모듈에 대해 제2 단계 발열 완화가 수행되면, 모뎀(270)은 제2 내지 제3 안테나 모듈 중 어느 하나의 안테나 모듈로 스위칭을 수행하고, 스위칭된 안테나 모듈을 통해 기지국과 무선 통신을 수행할 수 있다. 이 경우 상기 제1 안테나 모듈은 제2 단계 발열 완화에 따라 비활성되어 냉각될 수 있으며, 냉각된 온도에 따라, 제1 단계 발열 완화가 수행된 상태로 전환될 수 있다. 그리고 기 설정된 온도 검출 주기가 만기되면, 특정 온도(제3 온도)에 도달한 안테나 모듈이 없는 경우, 안테나 모듈 간의 온도 차 및 전자기기(100)의 표면 온도에 따라 결정되는 임계 온도차에 근거하여 가장 고온의 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈 스위칭을 수행할 수 있다. 이 경우 두 번째로 온도가 높은 안테나 모듈이, 상기 도 13에서 살펴본 바와 같이 기 설정된 조건을 충족하는 경우, 모뎀(270)은 상기 두 번째로 온도가 높은 안테나 모듈에 대해서도 제2 단계 발열 완화를 수행할 수 있으며, 이에 따라 가장 온도가 낮은 안테나 모듈로의 스위칭이 이루어질 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, 복수의 안테나를 구비하는 전자기기(100)에서 프로세서(180)를 포함한 안테나 및 이를 제어하는 제어부의 설계 및 이의 제어 방법은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 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 전자기기(100)의 프로세서(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 (18)

  1. 제1 통신 방식에 따라 기지국과 무선 통신이 가능한 복수의 안테나 모듈;
    상기 복수의 안테나 모듈 각각에 구비되며, 각 안테나 모듈의 온도를 검출하는 복수의 온도 센서; 및,
    상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈의 온도와, 가장 낮은 안테나 모듈의 온도차를 검출하고,
    검출된 온도차가 기 설정된 온도차 이상인지 여부에 근거하여, 상기 기지국과 무선 통신을 수행하는 제1 안테나 모듈을, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 스위칭 및, 스위칭된 안테나 모듈을 통해 상기 기지국과 무선 통신을 수행하는 모뎀을 포함하며,
    상기 모뎀은,
    기 설정된 주기에 따라 상기 복수의 안테나 모듈 중 가장 온도가 높은 안테나 모듈의 온도와 가장 낮은 안테나 모듈의 온도 차를 검출 및, 검출 결과에 따라 상기 안테나 모듈 스위칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모뎀은,
    상기 온도차를 검출하기 전에, 상기 제1 통신 방식에 따른 신호의 전계 상태를 측정하고, 측정 결과 전계 상태가 기 설정된 수준 이상 양호한 경우, 상기 복수의 안테나 모듈의 각각의 안테나들 중 적어도 하나를 비활성화하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 모뎀은,
    상기 제1 통신 방식에 따른 신호로부터 측정되는 RSRP(Reference Signal Received Power) 또는 BER(Bit Error Rate)에 근거하여 상기 제1 통신 방식에 따른 신호의 전계 상태가 상기 기 설정된 수준 이상 양호한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기 설정된 온도차는,
    상기 전자기기의 표면 온도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기 설정된 온도차는,
    상기 전자기기 표면 온도가 높을수록 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 전자기기의 표면 온도는,
    상기 전자기기의 AP(Application Processor) 또는 상기 AP가 배치된 회로기판의 온도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 모듈은,
    각 안테나 모듈의 배치 위치, 각 안테나 모듈에 연결된 방열 부재의 특성, 각 안테나 모듈이 상기 방열 부재에 연결된 구조, 각 안테나 모듈에 인접한 다른 부재의 재질 및, 각 안테나 모듈이 배치된 내부 공간의 형태 중 적어도 하나에 따라 방열 특성이 달라지는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 모뎀은,
    상기 제1 안테나 모듈을, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 낮은 안테나 모듈로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 모뎀은,
    상기 복수의 안테나 모듈 중, 가장 온도가 높은 안테나 모듈과, 기 설정된 조건을 충족하는 적어도 하나의 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈을 스위칭하며,
    상기 기 설정된 조건은,
    기 설정된 온도 및, 가장 온도가 낮은 안테나 모듈과의 온도 차에 따라 충족 여부가 결정되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈의 스위칭이 이루어지면, 가장 온도가 높은 안테나 모듈과, 기 설정된 조건을 충족하는 적어도 하나의 안테나 모듈이 함께 비활성화되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 방식과 다른 제2 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 안테나 모듈을 더 포함하고,
    상기 모뎀은,
    상기 전자기기의 표면온도를 더 측정하고,
    상기 복수의 안테나 모듈로부터 측정된 온도들 모두, 또는 상기 측정된 전자기기의 표면온도가, 기 설정된 통신 방식 전환 온도 이상인 경우 제2 통신 방식으로 통신 방식을 변경 및, 상기 제2 통신 방식에 따른 안테나 모듈을 통해 무선 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 통신 방식은 밀리미터파(mmWave) 주파수 대역을 이용하는 5G 통신 방식이고,
    상기 제2 통신 방식은 Sub 6 주파수 대역을 이용하는 5G 통신 방식 또는 4G 통신 방식 중 어느 하나임을 특징으로 하는 전자기기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 모뎀은,
    제2 통신 방식으로 통신 방식이 변경되면, 상기 복수의 안테나 모듈로부터 측정된 온도들 모두, 또는 상기 측정된 전자기기의 표면온도가, 기 설정된 제1 통신 방식 허용 온도 이하인지 여부에 근거하여 제1 통신 방식으로 통신 방식을 다시 변경하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서, 상기 모뎀은,
    상기 기 설정된 주기가 만기되면, 상기 복수의 안테나 모듈 중, 안테나 모듈 스위칭에 의하여 비활성화 상태로 전환된 안테나 모듈이 있는지 여부를 검출하고, 검출 결과에 따라 상기 기 설정된 주기를 변경하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  16. 전자기기의 제어 방법에 있어서,
    상기 전자기기에 구비된 복수의 안테나 모듈 중 어느 하나를 통해 제1 통신 방식에 따른 무선 통신을 수행하는 단계;
    상기 복수의 안테나 모듈 중 기 설정된 제1 온도를 초과하는 안테나 모듈을 검출하는 단계;
    상기 제1 온도를 초과하는 안테나 모듈이 검출되지 않는 경우, 상기 복수의 안테나 모듈 중 온도가 가장 높은 안테나 모듈과 가장 낮은 안테나 모듈 간의 온도차를 검출하는 단계;
    상기 전자기기의 표면 온도에 따라 임계 온도차를 결정하는 단계; 및,
    상기 안테나 모듈 간의 온도 차와, 상기 임계 온도차를 비교한 결과에 따라 상기 복수의 안테나 모듈 중 상기 온도가 가장 높은 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈들 중 어느 하나로, 기지국과 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈을 스위칭하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 통신 방식에 따른 무선 통신을 수행하는 단계는,
    기지국과 상기 전자기기 사이의 전계 상태를 측정하고, 측정된 전계 상태에 근거하여 상기 복수의 안테나 모듈 각각의 안테나들 중 적어도 하나를 비활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제어 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서, 상기 안테나 모듈을 스위칭하는 단계는,
    상기 온도가 가장 높은 안테나 모듈을 제외한 안테나 모듈들 중 기 설정된 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈을 검출하는 단계;
    상기 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈이 있는 경우, 상기 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈과, 가장 온도가 낮은 안테나 모듈 간의 제2 온도 차를 검출하는 단계;
    상기 제2 온도 차가, 상기 임계 온도차 이상인지 여부를 검출하는 단계; 및,
    상기 제2 온도 차가, 상기 임계 온도차 이상인지 여부에 따라, 상기 온도가 가장 높은 안테나 모듈 및, 상기 제2 온도를 초과하는 안테나 모듈을 제외한 나머지 안테나 모듈 중 어느 하나로 안테나 모듈을 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제어 방법.
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