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KR20210027898A - 송신 전력 제어를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

송신 전력 제어를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20210027898A
KR20210027898A KR1020190108941A KR20190108941A KR20210027898A KR 20210027898 A KR20210027898 A KR 20210027898A KR 1020190108941 A KR1020190108941 A KR 1020190108941A KR 20190108941 A KR20190108941 A KR 20190108941A KR 20210027898 A KR20210027898 A KR 20210027898A
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South Korea
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power
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transmission power
energy
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Application number
KR1020190108941A
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Inventor
유현석
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

측정 기간 동안 출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 무선 통신 기기의 송신 전력을 제어하는 방법은, 본 개시의 예시적 실시예에 따라, 통신 채널에 기초하여 목표 출력 에너지를 계산하는 단계, 측정 기간과 동일한 지속시간(duration)을 가지는 과거 기간에 대응하는 제1 평균 출력 에너지 및 목표 출력 에너지를 로우 패스 필터링(low pass filtering)함으로써 제2 평균 출력 에너지를 계산하는 단계, 및 출력 에너지 제한 및 제2 평균 출력 에너지 사이 에너지 마진에 기초하여, 송신 전력을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

송신 전력 제어를 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION POWER}
본 개시의 기술적 사상은 무선 통신에 관한 것으로서, 구체적으로 송신 전력 제어를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서 신호 송신은 경로 손실(path loss), 섀도 페이딩(shadow fading) 등으로부터 영향을 받기 쉽기 때문에, 서비스 품질(Quality of Service; QoS)이 저하되지 아니하도록 충분한 전력을 요구할 수 있다. 특히, 밀리미터파(mmWave)와 같이 감쇠되기 쉬운 높은 주파수 대역의 신호를 사용하는 무선 통신의 경우, 높은 송신 전력이 요구될 수 있다. 그러나, 송신 전력이 증가할수록, 무선 통신 기기에서 발열이 증가할 수 있을 뿐만 아니라 송신시 높은 밀도의 전자파가 발생할 수 있다. 이에 따라, 전자파에 의해서 무선 통신 기기, 예컨대 단말의 사용자에 흡수되는 에너지를 줄이는 것이 요구될 수 있다.
본 개시의 기술적 사상은 무선 통신의 품질을 유지하면서도 전자파에 대한 사용자의 노출을 효율적으로 줄이기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 측정 기간 동안 출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 무선 통신 기기의 송신 전력을 제어하는 방법은, 통신 채널에 기초하여 목표 출력 에너지를 계산하는 단계, 측정 기간과 동일한 지속시간(duration)을 가지는 과거 기간에 대응하는 제1 평균 출력 에너지 및 목표 출력 에너지를 로우 패스 필터링(low pass filtering)함으로써 제2 평균 출력 에너지를 계산하는 단계, 및 출력 에너지 제한 및 제2 평균 출력 에너지 사이 에너지 마진에 기초하여, 송신 전력을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 측정 기간 동안 출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 무선 통신 기기의 송신 전력을 제어하는 방법은, M이 1보다 큰 정수일 때, 측정 기간의 1/M과 동일한 지속시간(duration)을 가지는 제1 기간 동안의 목표 출력 에너지를 통신 채널에 기초하여 계산하는 단계, 측정 기간의 (M-1)/M과 동일한 지속시간을 가지는 과거 제2 기간 동안의 제1 잔존 출력 에너지 및 목표 출력 에너지에 기초하여 출력 에너지 제한을 준수하기 위한 제2 잔존 출력 에너지를 계산하는 단계, 및 출력 에너지 제한 및 제2 잔존 출력 에너지에 기초하여, 송신 전력을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 측정 기간 동안 출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 송신 전력을 제어하는 무선 통신 기기는, 안테나, 전력 검출기 및 온도 센서를 포함하는 적어도 하나의 안테나 모듈, 송신 모드에서 기저대역 신호를 처리함으로써 생성된 고주파 신호를 적어도 하나의 안테나 모듈에 제공하는 후위 모듈, 및 송신 모드에서 기저대역 신호를 생성하는 신호 처리 장치를 포함할 수 있고, 신호 처리 장치는, 전력 검출기 및 온도 센서로부터 제공된 측정 정보에 기초하여 목표 출력 에너지를 조정하고, 과거 제1 기간 동안 출력된 출력 에너지, 조정된 목표 출력 에너지 및 출력 에너지 제한에 기초하여 에너지 마진을 계산하고, 에너지 마진에 기초하여 송신 전력을 제한할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 방법 및 장치에 의하면, 무선 통신의 품질 저하를 최소화하면서도 외부 대상의 전자파 흡수를 효율적으로 감소시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 무선 통신 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 목표 송신 전력을 계산하는 동작의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 무선 통신 기기를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 6의 단계 S140'를 설명하기 위한 동작의 예시를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 9의 단계 S180'이 수행되는데 사용될 수 있는 룩업 테이블의 예시를 나타낸다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제한을 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 13의 단계 S260'을 설명하기 위한 동작의 예시를 나타낸다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 15의 단계 S280'을 설명하기 위한 동작의 예시를 나타낸다.
도 17은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 통신 장치의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 무선 통신 시스템(5)을 나타낸다. 무선 통신 시스템(5)은, 비제한적인 예시로서 5G(5th generation wireless) NR(New Radio) 시스템, LTE(Long Term Evolution) 시스템, LTE-Advanced 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템 등과 같은 셀룰러 네트워크(cellular network)를 이용하는 무선 통신 시스템일 수도 있고, WPAN(Wireless Personal Area Network) 시스템 또는 다른 임의의 무선 통신 시스템일 수 있다. 이하에서, 무선 통신 시스템(5)은 셀룰러 네트워크를 이용하는 무선 통신 시스템으로서 5G NR을 주로 참조하여 설명될 것이나 본 개시의 예시적 실시예들이 이에 제한되지 아니하는 점은 이해될 것이다.
기지국(Base Station; BS)(1)은 일반적으로 사용자 기기 및/또는 다른 기지국과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 지칭할 수 있고, 사용자 기기 및/또는 다른 기지국과 통신함으로써 데이터 및 제어 정보를 교환할 수 있다. 예를 들면, 기지국(1)은 Node B, eNB(evolved-Node B), gNB(Next generation Node B), 섹터(Sector), 싸이트(Site), BTS(Base Transceiver System), AP(Access Pint), 릴레이 노드(Relay Node), RRH(Remote Radio Head), RU(Radio Unit), 스몰 셀(small cell) 등으로 지칭될 수도 있다. 본 명세서에서, 기지국 또는 셀은 CDMA에서의 BSC(Base Station Controller), WCDMA의 Node-B, LTE에서의 eNB, 5G의 gNB 또는 섹터(싸이트) 등이 커버하는 일부 영역 또는 기능을 나타내는 포괄적인 의미로 해석될 수 있고, 메가셀, 매크로셀, 마이크로셀, 피코셀, 펨토셀 및 릴레이 노드, RRH, RU, 스몰 셀 통신범위 등 다양한 커버리지 영역을 모두 포괄할 수 있다.
사용자 기기(User Equipment; UE)(10)는 고정되거나 이동성을 가질 수 있고, 기지국, 예컨대 기지국(1)과 통신하여 데이터 및/또는 제어 정보를 송수신할 수 있는 임의의 기기들을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 사용자 기기(10)는 단말(terminal), 단말 기기(terminal equipment), MS(Mobile Station), MT(Mobile Terminal), UT(User Terminal), SS(Subscribe Station), 무선 장치(wireless device), 휴대 장치(handheld device) 등으로 지칭될 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 무선 통신 기기로서 사용자 기기(10)를 주로 참조하여 설명될 것이나, 본 개시의 예시적 실시예들이 이에 제한되지 아니하는 점은 이해될 것이다.
사용자 기기(10)와 기지국(1) 사이 무선 통신 네트워크는 가용 네트워크 자원들을 공유함으로써 다수의 사용자들이 통신하는 것을 지원할 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 네트워크에서 CDMA(Code Division Multiple Access), FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access), SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access), OFDM-FDMA, OFDM-TDMA, OFDM-CDMA 등과 같은 다양한 다중 접속 방식으로 정보가 전달할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자 기기(10)는 상향링크(UL) 및 하향링크(DL)를 통해서 기지국(1)과 상호 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, D2D(Device-to-Device)와 같이, 사이드 링크(sidelink)를 통해서 사용자 기기들이 상호 통신할 수도 있다.
사용자 기기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14), 후위 모듈(15), 적어도 하나의 근접 센서(16) 및 데이터 프로세서(17)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)은 상호 이격되어 독립적으로 패키징될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 후위 모듈(15) 및 데이터 프로세서(17)는 독립적으로 패키징될 수도 있고, 공통적으로 패키징될 수도 있다.
제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14) 각각은 적어도 하나의 안테나를 포함할 수 있고, 안테나를 통해서 수신된 신호 및 안테나를 통해서 송신할 신호를 처리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)은 제1 내지 제4 IF(Intermediate Frequency) 신호(S_IF1 내지 S_IF4)를 생성하거나 처리할 수 있다. 예를 들면, 제1 안테나 모듈(11)은 안테나를 통해서 수신되는 RF 신호로부터 제1 IF 신호(S_IF1)를 생성할 수도 있고, 후위 모듈(15)로부터 제공되는 제1 IF 신호(S_IF1)를 처리함으로써 생성된 RF 신호를 안테나를 통해서 출력할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14) 각각은 전위(front-end) 모듈 또는 RF 모듈로서 지칭될 수 있다. 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)의 구조는 도 4를 참조하여 예시될 것이다.
밀리미터파(mmWave)와 같이 높은 주파수 대역에서 짧은 파장의 신호는 강한 직진성을 가질 수 있고, 이에 따라 장애물에 의한 방해 및/또는 안테나의 방향 등에 따라 통신 품질이 좌우될 수 있다. 이에 따라, 전송량 증가를 목적으로 높은 주파수 대역을 사용하는 무선 통신 시스템에서, 송신측은 높은 송신 전력을 사용할 수 있고, 사용자 기기(10)의 사용자는 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)이 생성하는 전자파에 노출되기 쉽니다. 또한, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14) 각각이 빔 포밍(beam forming), 공간 다이버시티(spatial diversity), 편파 다이버시티(polarization diversity), 공간 다중화(spatial multiplexer) 등을 위하여 복수의 안테나들을 포함하는 경우, 사용자 기기(10)로부터 출력되는 전체 방사 전력(Total Radiated Power; TPR)이 상승할 수 있다. 또한, 사용자 기기(10)가 2이상의 무선 통신 시스템들에 대한 동시 접속, 예컨대 이중 접속(dual connectivity)를 지원하는 경우에도 전체 방사 전력이 상승할 수 있다.
전자파에 의해서 인체가 흡수하는 에너지를 제한하기 위하여 SAR(Specific Absorption Rate), MPE(Maximum Permissible Exposure) 등과 같은 수치(metric)들이 규정될 수 있고, 미국 FFC(Federal Communications and Commissions)와 같은 기관들은 무선 통신 기기가 준수하여야 할 수치의 크기를 규정하고 있다. 예를 들면, 사용자 기기(10)로부터 일정한 측정 기간(measurement period) 동안 측정되는 평균 에너지가 제한될 수 있고, 측정 기간은 주파수 대역에 따라 상이할 수 있다. 이에 따라, 사용자 기기(10)는 짧은 기간에서 높은 송신 전력의 사용이 허용되더라도, 측정 기간 동안의 출력 에너지의 평균이 제한될 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 SAR을 주로 참조하여 설명될 것이며, 사용자 기기(10)가 준수하여야 하는 수치는 SAR 규정으로 지칭될 것이다.
후위 모듈(15)은 기저대역(baseband) 신호(S_BB)를 처리하거나 생성할 수 있다. 예를 들면, 후위 모듈(15)은 데이터 프로세서(17)로부터 제공된 기저대역 신호(S_BB)를 처리함으로써 제1 내지 제4 IF 신호(S_IF1 내지 S_IF4) 중 적어도 하나를 생성할 수도 있고, 제1 내지 제4 IF 신호(S_IF1 내지 S_IF4) 중 적어도 하나를 처리함으로써 기저대역 신호(S_BB)를 생성할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 상이하게, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)이 기저대역 신호들을 각각 생성하여 데이터 프로세서(17)에 제공할 수도 있고, 이 경우 후위 모듈(15)이 생략될 수도 있다.
데이터 프로세서(17)는 후위 모듈(15)로부터 수신된 기저대역 신호(S_BB)로부터 기지국(1)이 전달하고자 하는 정보, 즉 기지국(1)의 페이로드(payload)를 추출할 수도 있고, 기지국(1)에 전달하고자 하는 정보, 즉 사용자 기기(10)의 페이로드를 포함하는 기저대역 신호(S_BB)를 생성할 수도 있다. 데이터 프로세서(17)는 논리 합성을 통해서 설계되는 하드웨어 블록을 포함할 수도 있고, 일련의 명령어들을 포함하는 소프트웨어 모듈 및 이를 실행하는 프로세서를 포함하는 프로세싱 블록을 포함할 수도 있다. 데이터 프로세서(17)는, 통신 프로세서, 기저대역 프로세서, 모뎀 등으로 지칭될 수도 있고, 본 명세서에서 데이터 프로세서(17)는 신호 처리 장치로서 지칭될 수도 있다.
데이터 프로세서(17)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)로부터 제1 내지 제4 측정 신호(MEA1 내지 MEA4)를 각각 수신할 수 있다. 예를 들면, 도 4를 참조하여 후술되는 바와 같이, 제1 안테나 모듈(11)은 전력 검출기 및/또는 온도 센서를 포함할 수 있고, 검출된 송시 전력 및/또는 감지된 온도를 포함하는 측정 정보를 포함하는 제1 측정 신호(MEA1)를 데이터 프로세서(17)에 제공할 수 있다. 데이터 프로세서(17)는 제1 내지 제4 측정 신호(MEA1 내지 MEA4)에 기초하여 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)로부터 출력되는 전력 또는 에너지를 정확하게 인식할 수 있고, 이에 따라 사용자 기기(10)의 보다 실제적인 출력 에너지에 기초하여 송신 전력을 제어할 수 있다.
적어도 하나의 근접 센서(16)는 사용자 기기(10)에 접촉되거나 근접한 외부 대상을 검출할 수 있다. 적어도 하나의 근접 센서(16)는 임의의 방식으로 외부 대상을 검출할 수 있고, 비제한적인 예시로서, 정전용량(capacitive) 센서, 온도 센서, 그립(grip) 센서, ToF(Time of Flight) 센서 등을 포함할 수 있다. 데이터 프로세서(17)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 근접 센서(16)로부터 근접 정보(PRX)를 획득할 수 있다. 데이터 프로세서(17)는, 적어도 하나의 근접 센서(16)로부터 직접 근접 정보(PRX)를 수신할 수도 있고, 적어도 하나의 근접 센서(16)와 통신하는 다른 구성요소(예컨대, 도 4의 48)로부터 근접 정보(PRX)를 수신할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)을 사용하여 직접 근접 정보(PRX)를 생성할 수도 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)에 포함된 안테나들의 반사 계수를 측정하거나, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)에 제공한 신호와 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)로부터 수신된 신호 사이 상관(correlation)을 분석함으로써 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)에 근접한 외부 대상을 검출하거나 외부 대상과의 거리를 검출할 수 있다. 데이터 프로세서(17)는 근접 정보(PRX)에 기초하여 송신 전력을 조절할 수 있고, 이에 따라 사용자 기기(10)는 외부 대상이 근접한 경우 송신 전력이 제한될 수 있는 한편, 외부 대상이 근접하지 아니한 경우 개선된 통신 품질을 제공할 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송신 전력 제어를 위한 방법은 복수의 단계들(S120, S140, S160, S180)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 2의 방법은 도 1의 데이터 프로세서(17)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 2는 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
도 2를 참조하면, 단계 S120에서 목표 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 기지국(1)과의 통신 채널에 기초하여 목표 출력 에너지를 계산할 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 RRC(Radio Resource Control) 메시지, MAC(Medium Access Control) CE(Control Element) 메시지, DCI(Downlink control Information) 등에 기초하여 목표 송신 전력을 판정할 수 있고, 목표 송신 전력 및 목표 송신 전력이 출력되는 기간에 기초하여 목표 출력 에너지가 계산될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 측정 정보에 기초하여 목표 출력 에너지를 조정함으로써 보다 정확한 목표 출력 에너지를 계산할 수도 있다. 단계 S120의 예시들이 도 3 및 도 5를 참조하여 후술될 것이다.
단계 S140에서, 출력 에너지 제한을 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 출력 에너지 제한은 SAR 규정으로부터 결정될 수 있다. 예를 들면, 사용자 기기(10)로부터 출력되는 에너지 및 사용자 기기(10)로부터 측정되는 SAR 사이 관계가 실험 및/또는 시뮬레이션을 통해서 획득될 수 있고, 측정 기간 동안 사용자 기기(10)가 준수하여야 하는 SAR의 크기에 대응하는 출력 에너지로서 출력 에너지 제한이 판정될 수 있다. 이에 따라, 측정 기간 동안 사용자 기기(10)로부터 출력되는 에너지가 출력 에너지 제한 미만으로 제어되는 경우, 사용자 기기(10)는 SAR 규정을 준수할 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자 기기(10)는 출력 에너지 제한을 저장하는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있고, 도 6을 참조하여 후술되는 바와 같이, 데이터 프로세서(17)는 근접 정보(PRX)에 기초하여 출력 에너지 제한을 조정할 수 있다.
단계 S160에서, 평균 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 평균 출력 에너지는 단계 S120에서 계산된 목표 출력 에너지에 기인하여 측정 기간 동안 예상되는 출력 에너지의 평균을 지칭할 수 있다. 데이터 프로세서(17)는, 도 8을 참조하여 후술되는 바와 같이, 로우 패스 필터링(low pass filtering)에 의해서 평균 출력 에너지를 계산할 수 있다.
단계 S180에서, 에너지 마진에 기초하여 송신 전력을 제한하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 단계 S140에서 획득된 출력 에너지 제한 및 단계 S160에서 계산된 평균 출력 에너지 사이 에너지 마진을 계산할 수 있다. 데이터 프로세서(17)는 에너지 마진에 따라 목표 송신 전력의 제한 여부를 판정할 수 있고, 목표 송신 전력을 제한하는 경우, 목표 송신 전력의 감소분, 즉 전력 백오프(backoff)를 판정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 송신 전력의 감소에 기인하여 통신 품질의 저하가 우려되는 경우, 안테나 모듈의 스위칭을 시도할 수도 있다. 단계 S180의 예시가 도 9를 참조하여 후술될 것이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 목표 송신 전력을 계산하는 동작의 예시를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 3은 TDD(Time Division Duplexing)를 채용한 무선 통신 시스템에서 도 2의 단계 S120의 예시를 나타나며, FDD(Frequency Division Duplexing)를 채용한 무선 통신 시스템에서도 단계 S120이 유사하게 수행될 수 있는 점은 이해될 것이다. 이하에서, 도 3은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 요구되는 최대 송신 전력 Pmax은 출력 에너지 제한을 측정 기간으로 나눈 값에 대응할 수 있다. 이에 따라, 측정 기간 동안 송신 전력의 평균을 나타내는 평균 송신 전력 Pavg이 최대 송신 전력 Pmax 미만으로 제어되는 것이 요구될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 시간의 흐름에 따라 일부 구간에서 송신 전력이 최대 송신 전력 Pmax를 초과할지라도 평균 송신 전력 Pavg이 최대 송신 전력 Pmax 미만인 경우, 사용자 기기(10)는 SAR 규정을 준수할 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 단위 구간(unit interval), 예컨대 슬롯(slot)마다 송신 전력을 변경할 수 있고, 제k 슬롯의 SRS(Sound Reference Signal), PUCCH(Physical Uplink Control Channel) 및 PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)의 송신 전력들이 각각 PSRS(k), PPUCCH(k) 및 PPUSCH(k)일 때, 제k 슬롯의 목표 송신 전력 Ptarget(k)는 아래 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00001
[수학식 1]에서, nSRS(k), nPUCCH(k) 및 nPUSCH(k)는 제k 슬롯에 포함된 SRS, PUCCH 및 PUSCH의 심볼들의 개수들을 각각 나타낸다. 예를 들면, 도 3의 슬롯(30)에서, nSRS(k), nPUCCH(k) 및 nPUSCH(k)는 2, 2 및 8일 수 있다. 이에 따라, 심볼의 지속시간(duration)(또는 길이)이 Tsymbol일 때, 제k 슬롯의 목표 출력 에너지 Etarget(k)는 아래 [수학식 2]와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00002
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 무선 통신 기기를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 4의 블록도는 도 1의 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)의 예시로서 안테나 모듈(41)을 포함하는 사용자 기기(40)를 나타낸다. 이하에서 도 4에 대한 설명 중 도 1에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 4를 참조하면, 사용자 기기(40)는 안테나 모듈(41), 후위 모듈(45), 근접 센서(46), 데이터 프로세서(47) 및 메인 프로세서(48)를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(41)은 후위 모듈(45)로부터 제공되는 IF 신호(S_IF)를 처리하기 위하여 믹서(41_1) 및 전력 증폭기(41_2)를 포함할 수 있고, 안테나(41_3)를 포함할 수 있다. 믹서(41_1)는 국부 발진 신호(LO)에 의해서 IF 신호(S_IF)를 업-컨버전(up-conversion)할 수 있고, 전력 증폭기(41_2)는 제어된 송신 전력에 따라 증폭된 신호를 안테나(41_3)에 제공할 수 있다. 비록 도 4에 도시되지 아니하였으나, 안테나 모듈(41)은 안테나(41_3)를 통해서 수신되는 RF 신호를 처리하기 위한 구성요소들을 더 포함할 수 있고, 송신 모드 및 수신 모드 사이를 전환하기 위한 스위치들을 더 포함할 수도 있다. 안테나 모듈(41)은 전력 검출기(41_4) 및 온도 센서(41_5)를 포함할 수 있다. 전력 검출기(41_4)는 전력 증폭기(41_2)가 출력하는 신호의 전력을 검출할 수 있고, 온도 센서(41_5)는 안테나 모듈(41)의 온도, 예컨대 전력 증폭기(41_2) 및/또는 전력 검출기(41_4)의 온도를 감지할 수 있다. 전력 검출기(41_4)에 의해서 검출된 전력 및/또는 온도 센서(41_5)에 의해서 감지된 온도를 나타내는 측정 정보를 포함하는 측정 신호(MEA)가 데이터 프로세서(47)에 제공될 수 있다.
데이터 프로세서(47)는 기저대역 신호(S_BB)를 후위 모듈(45)과 주고받을 수 있고, 페이로드 데이터(D_PL)를 메인 프로세서(48)와 주고 받을 수 있다. 메인 프로세서(48)는 사용자 기기(40)의 전체 동작을 제어할 수 있고, 일부 실시예들에서 운영 체제(Operating System), 어플리케이션 프로그램(Application Program)을 실행할 수 있으며, 어플리케이션 프로세서로 지칭될 수 있다. 메인 프로세서(48)는 근접 센서(46)로부터 근접 정보(PRX)를 수신할 수 있고, 수신된 근접 정보(PRX)를 데이터 프로세서(47)에 전달할 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 5의 순서도는 도 2의 단계 S120의 예시를 나타내고, 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 5의 단계 S120'에서 목표 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S120'은 도 4의 데이터 프로세서(47)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 5는 도 4를 참조하여 설명될 것이다.
도 5를 참조하면, 단계 S120'은 단계 S122 및 단계 S124를 포함할 수 있다. 단계 S122에서, 측정 정보를 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(47)는 안테나 모듈(41)로부터 제공되는 측정 신호(MEA)로부터 측정 정보를 획득할 수 있다. 안테나 모듈(41)에서 출력되는 실제 전력은 데이터 프로세서(17)가 원하는 송신 전력과 상이할 수 있다. 예를 들면, 전력 증폭기(41_2)는 높은 송신 전력에 기인하여 높은 온도를 가질 수 있고, 높은 온도에 기인하여 전력 증폭기(41_2)의 출력 전력이 감소할 수 있다. 이에 따라, 전력 증폭기(41_2)가 출력하는 신호의 실제 전력을 검출하기 위하여 전력 검출기(41_4)가 사용될 수 있고, 온도 센서(41_5)는 전력 증폭기(41_2) 및/또는 전력 검출기(41_4)의 온도 특성을 보상하기 위하여 사용될 수 있다.
단계 S124에서, 목표 출력 에너지를 조정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(47)는 측정 정보에 기초하여 목표 출력 에너지를 조정할 수 있다. 목표 송신 전력 Ptarget을 보상하기 위한 보상 전력 Pcomp는 아래 [수학식 3]과 같이, 목표 송신 전력 Ptarget, 전력 검출기(41_4)에 의해서 검출된 전력 PDET 및 온도 센서(41_5)에 의해서 감지된 온도 TSEN의 함수로서 나타낼 수 있다.
Figure pat00003
[수학식 3]의 함수 f는 사용자 기기(40) 또는 안테나 모듈(41)의 제조시 테스트를 통해서 미리 준비될 수 있고, 일부 실시예들에서 맵핑 테이블로 정의될 수 있다. 이에 따라, 제k 슬롯의 조정된 목표 출력 에너지 Etarget(k)'는 아래 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00004
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 6의 단계 S140'를 설명하기 위한 동작의 예시를 나타낸다. 구체적으로, 도 6의 순서도는 도 2의 단계 S140의 예시를 나타내낸다. 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 6의 단계 S140'에서 출력 에너지 제한을 획득하는 동작이 수행될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 단계 S140'은 단계 S142 및 단계 S144를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S140'은 도 4의 데이터 프로세서(47)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 6 및 도 7은 도 4를 참조하여 설명될 것이다.
도 6을 참조하면, 단계 S142에서, 근접 정보(PRX)를 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(47)는 메인 프로세서(48)를 통해서 근접 정보(PRX)를 획득할 수도 있고, 안테나 모듈(41)의 반사 계수, 송수신 신호들의 상관 등에 기초하여 근접 정보(PRX)를 생성할 수도 있다. 이에 따라, 데이터 프로세서(47)는 근접 정보(PRX)에 기초하여, 외부 대상의 사용자 기기(40)에 접근 여부 및/또는 외부 대상과 사용자 기기(40) 사이 거리 등을 인식할 수 있다.
단계 S144에서, 출력 에너지 제한을 조정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(47)는 외부 대상이 사용자 기기(40)에 근접한 경우 출력 에너지 제한을 SAR 규정에 대응하도록 조정할 수 있는 한편, 외부 대상이 검출되지 아니하거나 외부 대상이 사용자 기기(40)로부터 멀리 이격된 경우 출력 에너지 제한을 상승시킬 수 있다. 도 7을 참조하면, 시간 t10까지 외부 대상이 검출될 수 있고, 이에 따라 데이터 프로세서(47)는 SAR 규정에 따라 판정된 최대 송신 전력 Pmax을 설정할 수 있다. 시간 t10부터, 외부 대상이 검출되지 아니하거나 외부 대상이 사용자 기기(40)로부터 멀리 이격된 것으로 검출될 수 있고, 이에 따라 데이터 프로세서(47)는 조정된 최대 송신 전력 Pmax'을 설정할 수 있고, 조정된 최대 송신 전력 Pmax'은 최대 송신 전력 Pmax보다 높을 수 있다. 이에 따라, 통신 채널의 상태가 양호하지 아니하여 높은 송신 전력이 요구되는 환경에서, 시간 t10 이후 송신 전력이 상승함으로써 보다 양호한 통신 품질이 달성될 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 8의 순서도는 도 2의 단계 S160의 예시를 나타낸다. 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 8의 단계 S160'에서, 평균 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S160는 도 1의 데이터 프로세서(17)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 8은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
도 8을 참조하면, 단계 S160'는 단계 S162 및 단계 S164를 포함할 수 있다. 단계 S162에서, 과거의 평균 출력 에너지를 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 측정 기간과 동일한 지속시간(duration)을 가지는 과거 기간에 대응하는 평균 출력 에너지를 획득할 수 있다. 과거의 평균 출력 에너지는 단계 S162가 수행되기 전에 수행된 단계 S164에서 계산된 평균 출력 에너지일 수도 있고, 도 2의 단계 S180에서 제한된 송신 전력이 반영된 평균 출력 에너지일 수도 있다.
단계 S164에서, 로우 패스 필터링을 통해서 평균 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 단계 S162에서 획득된 과거의 평균 출력 에너지 및 목표 출력 에너지를 로우 패스 필터링함으로써 평균 출력 에너지를 계산할 수 있다. 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 과거 기간에 포함되는 단위 구간들에 대응하는 출력 에너지들 및 목표 출력 에너지를 FIR(Finite Impulse Response) 필터링함으로써 평균 출력 에너지를 계산할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 데이터 프로세서(17)는 단계 S162에서 획득된 평균 출력 에너지 및 목표 출력 에너지를 IIR(Infinite Impulse Response) 필터링, 예컨대 누적 필터링함으로써 평균 출력 에너지를 계산할 수도 있다. 예를 들면, 제k-1 슬롯을 포함하는 과거 기간에 대응하는 평균 출력 에너지가 Eavg(k-1)일 때, 제k 슬롯을 포함하는 기간에 대응하는 평균 출력 에너지 Eavg(k)는 아래 [수학식 5]와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00005
[수학식 5]에서, α는 0과 1사이 값을 가질 수 있고(0<α<1), 측정 기간에 기초하여 판정될 수 있다. 예를 들면, 측정 기간이 긴 경우(예컨대, 측정 주파수 대역이 높은 경우) α는 상대적으로 작은 값을 가질 수 있고, 측정 기간이 짧은 경우(예컨대, 측정 주파수 대역이 낮은 경우) α는 상대적으로 큰 값을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, [수학식 5]의 목표 출력 에너지 Etarget(k)는 [수학식 4]의 조정된 목표 출력 에너지 Etarget(k)'로 대체될 수 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이고, 도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 9의 단계 S180'이 수행되는데 사용될 수 있는 룩업 테이블(100)의 예시를 나타낸다. 구체적으로, 도 9의 순서도는 도 2의 단계 S180의 예시를 나타낸다. 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 9의 단계 S180'에서 에너지 마진에 기초하여 송신 전력을 제한하는 동작이 수행될 수 있고, 도 9에 도시된 바와 같이, 단계 S180'은 복수의 단계들(S182, S184, S186)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S180'은 도 1의 데이터 프로세서(17)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 9 및 도 10은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
단계 S182에서, 에너지 마진을 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 에너지 마진 ΔE는 아래 [수학식 6]과 같이 출력 에너지 제한 Emax 및 평균 출력 에너지 Emax(k)의 차이로서 나타낼 수 있다.
Figure pat00006
[수학식 6]에서, Tmea는 측정 기간일 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 도 6 및 도 7을 참조하여 전술된 바와 같이, 출력 에너지 제한 Emax이 조정되는 경우, 에너지 마진 ΔE는 조정된 출력 에너지 제한 Emax'에 기초하여 아래 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00007
큰 에너지 마진 ΔE은 높은 송신 전력의 사용이 가능함을 의미할 수 있는 한편, 작은 에너지 마진 ΔE은 송신 전력의 제한이 요구됨을 의미할 수 있다.
단계 S184에서, 에너지 마진에 대응하는 백오프 전력을 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 데이터 프로세서(17)는 에너지 마진 ΔE 및 백오프 전력 Pbackoff의 복수의 쌍들을 포함하는 룩업 테이블(100)을 참조할 수 있고, 룩업 테이블(100)로부터 에너지 마진 ΔE에 대응하는 백오프 전력 Pbackoff을 획득할 수 있다. 사용자 기기(10)는 데이터 프로세서(17)에 의해서 접근가능한 비휘발성 메모리를 포함할 수 있고, 비휘발성 메모리는 룩업 테이블(100)을 저장할 수 있다. 예를 들면, 에너지 마진 ΔE이 4.5인 경우, 백오프 전력 Pbackoff는 3.0 dBm일 수 있고, 에너지 마진 ΔE이 9이상인 경우, 백오프 전력 Pbackoff는 0 dBm일 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자 기기(10)는 에너지 마진 및 백오프 전력의 복수의 샘플 쌍들에 의해서 학습된(trained) 인공 신경망을 포함할 수 있고, 데이터 프로세서(17)는 인공 신경망으로부터 에너지 마진 ΔE에 대응하는 백오프 전력 Pbackoff을 획득할 수도 있다.
단계 S186에서, 목표 출력 에너지에 백오프 전력을 적용하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 송신 전력을 백오프 전력만큼 감소시킬 수도 있고, 감소된 송신 전력에 따라 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)을 제어할 수 있다. 또한, 도 11을 참조하여 후술되는 바와 같이, 데이터 프로세서(17)는 통신에 사용되는 안테나 모듈의 스위칭을 시도할 수도 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 11의 순서도는 도 9의 단계 S186의 예시를 나타낸다. 도 9를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 11의 단계 S186'에서 목표 출력 에너지에 백오프 전력을 적용하는 동작이 수행될 수 있고, 도 11에 도시된 바와 같이, 단계 S186'은 복수의 단계들(S186_1 내지 S186_5)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S186'은 도 1의 데이터 프로세서(17)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 11은 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
단계 S186_1에서, 백오프 전력 Pbackoff을 문턱값 Pth과 비교하는 동작이 수행될 수 있다. 큰 백오프 전력 Pbackoff은 송신 전력의 감소를 유발할 수 있고, 이에 따라 통신 품질이 저하될 수 있다. 통신 품질의 저하를 최소화하기 위하여, 후술되는 바와 같이, 백오프 전력 Pbackoff이 문턱값 Pth보다 큰 경우, 단계 SW에서 안테나 모듈의 스위칭을 시도하는 동작이 수행될 수 있다. 다른 한편으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 백오프 전력 Pbackoff이 문턱값 Pth 이하인 경우, 단계 S186_2이 후속하여 수행될 수 있다.
단계 S186_2에서, 백오프 전력 Pbackoff을 송신 전력에 반영하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는, 백오프 전력 Pbackoff이 영(zero)보다 큰 경우, 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14) 중 적어도 하나의 송신 전력을 감소시킬 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 안테나 모듈의 스위칭을 시도하는 단계 SW는 복수의 단계들(S186_3 내지 S186_5)을 포함할 수 있다. 단계 S186_3에서, 다른 안테나 모듈을 통한 통신 품질 Qnew을 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 현재 제1 안테나 모듈(11)을 통해서 기지국(1)과의 통신 채널이 형성된 경우, 데이터 프로세서(17)는 제2 내지 제4 안테나 모듈(12 내지 14) 중 적어도 하나를 통해 기지국(1)과 형성되는 통신 채널이 제공하는 통신 품질 Qnew을 획득할 수 있다. 통신 품질은, 비제한적인 예시로서 SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio), RSRP(Reference Signal Received Power), RSSI(Received Signal Strength Indicator), BLER(Block Error Rate), BER(Bit Error Rate) 등의 수치들에 의해서 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 품질 Qnew은 백오프 전력 Pbackoff에 기인하여 감소된 송신 전력에 따라 해당 안테나 모듈이 제공하는 통신 품질에 대응할 수 있다.
단계 S186_4에서, 획득된 통신 품질 Qnew 및 링크를 유지하기 위하여 요구되는 최소 통신 품질 Qlink을 비교하는 동작이 수행될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 획득된 통신 품질 Qnew이 최소 통신 품질 Qlink보다 큰 경우 단계 S186_5가 후속하여 수행될 수 있는 한편, 획득된 통신 품질 Qnew이 최소 통신 품질 Qlink 이하인 경우 단계 S186_2가 후속하여 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 단계 S186_4에서, 도 11에 도시된 바와 상이하게, 획득된 통신 품질 Qnew을 현재 안테나 모듈이 제공하는 통신 품질 Qold과 비교하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 다른 안테나 모듈이 제공하는 통신 품질 Qnew이 현재 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈이 제공하는 통신 품질 Qold보다 높은 경우(Qnew > Qold), 안테나 모듈을 스위칭할 수 있다. 일부 실시예들에서, 현재 안테나 모듈이 제공하는 통신 품질 Qold은 백오프 전력 Pbackoff에 따라 감소된 송신 전력에서 추정되는 통신 품질에 대응할 수 있다.
단계 S186_5에서, 안테나 모듈을 스위칭하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14) 중 최소 통신 품질 Qlink 보다 높은 통신 품질을 제공하는 안테나 모듈을 선택할 수 있고, 선택된 안테나 모듈이 무선 통신을 수행하게 할 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 무선 통신을 수행하는 안테나 모듈을 제1 안테나 모듈(11)로부터 제2 안테나 모듈(12)로 스위칭할 수 있고, 무선 통신과 관련된 제1 안테나 모듈(11)의 컨텍스트(context), 예컨대, RSSI, 빔(beam) 인덱스 등을 메모리에 저장할 수 있다. 또한, 데이터 프로세서(17)는 무선 통신과 관련된 제2 안테나 모듈(12)의 컨텍스트를 메모리로부터 로딩할 수 있고, 로딩된 컨텍스트에 기초하여 제2 안테나 모듈(12)을 설정할 수 있다. 본 명세서에 전체로서 참조되어 포함되고 본 출원과 동일한 출원인에 의해서 2019년 5월 28에 출원된, 한국특허출원번호 제10-2019-0062582호는 안테나 모듈의 스위칭시 수행되는 동작의 예시들을 설명하고, 상기 예시들 중 적어도 하나가 도 11의 단계 S186_5에서 수행될 수 있다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 송신 전력 제어를 위한 방법은 복수의 단계들(S220, S240, S260, S280)을 포함할 수 있다. 도 2의 방법과 비교할 때, 도 12의 방법에서는 출력 에너지 제한에 기초하여 잔존 출력 에너지가 계산될 수 있고, 잔존 출력 에너지에 기초하여 송신 전력이 제한될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 12의 방법은 도 1의 데이터 프로세서(17)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 12는 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 또한, 도 12에 대한 설명 중 도 2와 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 12를 참조하면, 단계 S220에서, 도 2의 단계 S120과 유사하게, 목표 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 목표 출력 에너지는 [수학식 2] 또는 [수학식 4]와 같이 계산될 수도 있고, 도 5를 참조하여 전술된 바와 같이, 목표 출력 에너지가 조정될 수도 있다. 또한, 단계 S240에서, 도 2의 단계 S240과 유사하게, 출력 에너지 제한을 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 에너지 제한은, 도 6을 참조하여 전술된 바와 같이, 근접 정보(PRX)에 기초하여 조정될 수 있다.
단계 S260에서, 잔존 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 잔존 출력 에너지는 출력 에너지 제한을 준수하면서 최대 사용가능한 에너지를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 도 13 및 도 14를 참조하여 후술되는 바와 같이, 데이터 프로세서(17)는 측정 기간을, 동일한 지속시간의 복수의 기간들로 분할할 수 있고, 분할된 기간의 출력 에너지를 잔존 출력 에너지에 기초하여 결정할 수 있다.
단계 S280에서, 잔존 출력 에너지에 기초하여 송신 전력을 제한하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 단계 S260에서 계산된 잔존 출력 에너지가 충분한 경우 분할된 기간의 출력 에너지가 제한되지 아니하는 한편, 잔존 출력 에너지가 충분하지 아니한 경우 분할된 기간의 출력 에너지는 제한될 수 있고, 결과적으로 송신 전력이 제한될 수 있다. 단계 S280의 예시는 도 15를 참조하여 후술될 것이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제한을 위한 방법을 나타내는 순서도이고, 도 14는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 13의 단계 S260'을 설명하기 위한 동작의 예시를 나타낸다. 구체적으로, 도 13의 순서도는 도 12의 단계 S260의 예시를 나타낸다. 도 12를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 13의 단계 S260'에서 잔존 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 단계 S260'은 도 1의 데이터 프로세서(17)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 13 및 도 14는 도 1을 참조하여 설명될 것이다.
도 13을 참조하면, 단계 S260'은 단계 S262 및 단계 S264를 포함할 수 있다. 단계 S262에서, 과거의 잔존 출력 에너지를 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 도 7을 참조하여 전술된 바와 같이, 최대 송신 전력 Pmax가 조정가능할 때, 출력 에너지 제한 Emax는 아래 [수학식 8]과 같이 나타낼 수 있고, 출력 에너지 제한 Emax는 사용자 기기(10)가 사용 가능한 에너지의 양을 의미할 수 있다.
Figure pat00008
데이터 프로세서(17)는 측정 기간 Tmea을 동일한 지속시간의 복수의 구간들로 분할할 수 있다. 예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 데이터 프로세서(17)는 측정 기간 Tmea을 M개의 구간들로 분할할 수 있고(M은 1보다 큰 정수), M개의 구간들 각각은 측정 기간 Tmea의 1/M에 대응하는 지속시간 Twin을 각각 가질 수 있다. 본 명세서에서, 측정 기간 Tmea로부터 분할된 구간은 윈도우로서 지칭될 수 있고, 도 14에 도시된 바와 같이, 측정 기간 Tmea은 제1 내지 제M 윈도우(W1 내지 WM)로 분할될 수 있다.
사용자 기기(10)가 2이상의 무선 통신 시스템들에 접속하는 경우, 2이상의 무선 통신 시스템들에 대한 접속들에 기인하는 전자파 모두가 SAR 규정을 준수할 것이 요구될 수 있다. 상이한 무선 통신 시스템들, 예컨대 5G NR 및 LTE는 상이한 슬롯의 지속시간들을 정의할 수 있고, 일부 실시예들에서 윈도우는 슬롯의 지속시간들의 공배수에 대응하는 지속시간 Twin를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 무선 통신 시스템(RAT1)에서 슬롯의 지속시간은 제2 무선 통신 시스템(RAT2)의 슬롯의 지속시간의 1/4에 대응할 수 있고, 이에 따라 Twin는 제2 무선 통신 시스템(RAT2)의 슬롯의 지속시간의 배수일 수 있다. 일부 실시예들에서, Twin은 수십 ms 또는 수백 ms일 수 있다. 측정 기간이 수 초(sec) 또는 수십 초임을 고려하면, 제1 무선 통신 시스템(RAT1) 및 제2 무선 통신 시스템(RAT2)의 슬롯들 사이 상이한 타이밍은 무시될 수 있다.
사용자 기기(10)가 5G NR과 함께 LTE에 접속하는 경우, [수학식 1]에 따라 제k 슬롯의 송신 전력 PNR(k)이 정의되고, 하나의 윈도우에 5G NR의 K개의 슬롯들이 포함될 때, 제m 윈도우에서 5G NR에 기인하는 출력 에너지 ENR(m)는 아래 [수학식 9]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00009
또한, 하나의 윈도우에 LTE의 L개의 슬롯들이 포함되고 LTE의 슬롯의 지속기간이 TLTE,slot일 때, 제m 윈도우에서 LTE에 기인하는 출력 에너지 ELTE(m)은 아래 [수학식 10]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00010
이에 따라, 제m 윈도우에서 출력되는 에너지 E(m)은 아래 [수학식 11]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00011
제n 윈도우에서의 잔존 출력 에너지 Eremaining(n)은 아래 [수학식 12]와 같이 순차적으로 계산될 수 있다(n>M).
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
이에 따라, 데이터 프로세서(17)는 현재의 제n 윈도우의 잔존 출력 에너지 Eremaining(n)를 계산하기 위하여, 과거의 M-1개의 윈도우들의 잔존 출력 에너지 Eremaining(n-1)+E(n-M)을 획득할 수 있다. 이를 위하여, 데이터 프로세서(17)는 과거 M개의 윈도우들의 M개의 출력 에너지들의 값들을 메모리에 저장할 수 있다.
단계 S264에서, 과거의 잔존 출력 에너지 및 목표 출력 에너지에 기초하여 잔존 출력 에너지를 계산하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 [수학식 12]와 같이, 과거의 잔존 출력 에너지 Eremaining(n-1)+E(n-M) 및 제n 윈도우의 목표 잔존 출력 에너지 E(n)를 합산함으로써 현재 제n 윈도우의 잔존 출력 에너지 Eremaining(n)를 계산할 수 있다.
도 15는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 송신 전력 제어를 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 15는 도 12의 단계 S280의 예시를 나타낸다. 도 12를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 15의 단계 S280'에서 잔존 출력 에너지에 기초하여 송신 전력을 제한하는 동작이 수행될 수 있다. 도 9의 단계 S180'과 비교할 때, 도 15의 단계 S280'에서는 목표 출력 에너지를 제한하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 15의 방법은 도 1의 데이터 프로세서(17)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 15는 도 1을 참조하여 설명될 것이고, 도 15에 대한 설명 중 도 9와 중복되는 내용은 생략될 것이다.
단계 S282에서, 목표 출력 에너지를 제한하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 현재 제n 윈도우의 목표 출력 에너지 E(n)를 잔존 출력 에너지 Eremaining(n)에 기초하여 아래 [수학식 13]과 같이 제한할 수 있다.
Figure pat00019
[수학식 13]에서, β는 영(zero)보다 크고 1보다 작을 수 있고(0<β<1), β가 클 수록 큰 잔존 출력 에너지가 유지될 수 있는 한편, β작을수록 작은 잔존 출력 에너지가 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, β는, 데이터 프로세서(17)에 의해서 산출되는 출력 에너지와 실제 사용자 기기(10)에 의해서 방사되는 에너지 사이 오차의 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 사용자 기기(10)는 무선 통신을 위한 에너지 외에도 전자파를 생성하는 다른 에너지원을 포함할 수도 있고, 다양한 원인에 기인하여 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)의 출력 에너지와 사용자 기기(10)로부터 방사되는 에너지 사이 오차가 발생할 수도 있다. [수학식 13]에 따라, 현재 윈도우의 목표 출력 에너지에 기인하여 잔존 출력 에너지가 기준치(즉, βEmax) 이하인 경우, 현재 윈도우의 목표 출력 에너지는 측정 기간에서 탈락한 윈도우의 에너지, 즉 E(n-M)으로 제한될 수 있다.
단계 S284에서, 출력 에너지의 감소에 대응하는 백오프 전력을 획득하는 동작이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 10을 참조하여 전술된 바와 같이, 데이터 프로세서(17)는, 출력 에너지의 감소 및 백오프 전력의 복수의 쌍들을 포함하는 룩업 테이블을 참조하여 백오프 전력을 획득할 수도 있고, 에너지 마진 및 백오프 전력의 복수의 샘플 쌍들에 의해서 학습된 인공 신경망으로부터 백오프 전력을 획득할 수도 있다.
단계 S286에서, 목표 출력 에너지에 백오프 전력을 적용하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 데이터 프로세서(17)는 송신 전력을 백오프 전력만큼 감소시킬 수 있고, 감소된 송신 전력에 따라 제1 내지 제4 안테나 모듈(11 내지 14)을 제어할 수 있다. 또한, 도 11을 참조하여 전술된 바와 같이, 데이터 프로세서(17)는 백오프 전력이 큰 경우, 무선 통신의 품질을 위하여, 통신에 사용되는 안테나 모듈의 스위칭을 시도할 수도 있다.
도 16은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 15의 단계 S280'을 설명하기 위한 동작의 예시를 나타낸다. 이하에서, 도 16은 도 15를 참조하여 설명될 것이다.
도 16의 상단 그래프를 참조하면, 측정 기간 Tmea은 시간 t81 내지 시간 t84에 대응할 수 있고, 시간 t81 내지 시간 t84에서 윈도우들의 송신 전력들의 평균은 최대 송신 전력 Pmax 미만일 수 있다. 시간 t84 내지 시간 t85에 대응하는 제n 윈도우(Wn)의 목표 송신 전력이 점선으로 도시된 바와 같이 계산될 수 있는 한편, 도 16의 중간 그래프를 참조하면, 잔존 출력 에너지에 기초하여 제n 윈도우(Wn)의 목표 송신 전력이 제한될 수 있다. 즉, 잔존 출력 에너지가 충분하지 아니한 경우(즉, Eremaining(n)≤βEmax), 제n 윈도우(Wn)의 송신 전력은 시간 t81 내지 시간 t82에 대응하는 제(n-M) 윈도우(Wn-M)의 송신 전력으로 제한될 수 있고, 결과적으로 시간 t82 내지 시간 t85에 대응하는 측정 기간 Tmea에서 윈도우들의 송신 전력들의 평균은 최대 송신 전력 Pmax 미만일 수 있다.
도 16의 중간 그래프를 참조하면, 측정 기간 Tmea은 시간 t82 내지 시간 t85에 대응할 수 있다. 시간 t85 내지 시간 t86에 대응하는 제(n+1) 윈도우(Wn+1)의 목표 송신 전력이 점선으로 도시된 바와 같이 계산될 수 있는 한편, 도 16의 하단 그래프를 참조하면 잔존 출력 에너지에 기초하여 제(n+1) 윈도우(Wn+1)의 목표 송신 전력이 제한될 수 있다. 즉, 잔존 출력 에너지가 충분하지 아니한 경우(즉, Eremaining(n+1)≤βEmax), 제(n+1) 윈도우(Wn+1)의 송신 전력은 시간 t82 내지 시간 t83에 대응하는 제(n+1-M) 윈도우(Wn+1-M)의 송신 전력으로 제한될 수 있고, 결과적으로 시간 t83 내지 시간 t86에 대응하는 측정 기간 Tmea에서 윈도우들의 송신 전력들의 평균은 최대 송신 전력 Pmax 미만일 수 있다.
도 17은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 통신 장치(170)의 예시를 나타내는 블록도이다. 일부 실시예들에서, 통신 장치(170)는 도 1의 사용자 기기(10)에 포함될 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 통신 장치(170)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)(171), ASIP(Application Specific Instruction set Processor)(173), 메모리(175), 메인 프로세서(177) 및 메인 메모리(179)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, ASIC(171), ASIP(173) 및 메인 프로세서(177) 중 2개 이상은 상호 통신할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, ASIC(171), ASIP(173), 메모리(175), 메인 프로세서(177) 및 메인 메모리(179) 중 적어도 2개 이상은 하나의 칩에 내장될 수 있다.
ASIP(173)은 특정한 용도를 위하여 커스텀화된 집적 회로로서, 특정 어플리케이션을 위한 전용의 명령어 세트(instruction set)를 지원할 수 있고, 명령어 세트에 포함된 명령어를 실행할 수 있다. 메모리(175)는 ASIP(173)와 통신할 수 있고, 비일시적인 저장장치로서 ASIP(173)에 의해서 실행되는 복수의 명령어들을 저장할 수도 있다. 예를 들면, 메모리(175)는, 비제한적인 예시로서 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 테이프, 자기디스크, 광학디스크, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 이들의 조합과 같이, ASIP(173)에 의해서 접근가능한 임의의 유형의 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(175)는 전술된 출력 에너지 제한, 도 10의 룩업 테이블(100) 등을 저장할 수 있다.
메인 프로세서(177)는 복수의 명령어들을 실행함으로써 통신 장치(170)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 메인 프로세서(177)는 ASIC(171) 및 ASIP(173)를 제어할 수도 있고, 무선 통신 네트워크를 통해서 수신된 데이터를 처리하거나 통신 장치(170)에 대한 사용자의 입력을 처리할 수도 있다. 메인 메모리(179)는 메인 프로세서(177)와 통신할 수 있고, 비일시적인 저장장치로서 메인 프로세서(177)에 의해서 실행되는 복수의 명령어들을 저장할 수도 있다. 예를 들면, 메인 메모리(179)는, 비제한적인 예시로서 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 테이프, 자기디스크, 광학디스크, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 이들의 조합과 같이, 메인 프로세서(177)에 의해서 접근가능한 임의의 유형의 메모리를 포함할 수 있다.
송신 전력 제어를 위한 방법은, 도 17의 통신 장치(170)에 포함된 구성요소들 중 적어도 하나에 의해서 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1의 데이터 프로세서(17)의 동작은 메모리(175)에 저장된 복수의 명령어들로서 구현될 수 있고, ASIP(173)는 메모리(175)에 저장된 복수의 명령어들을 실행함으로써 송신 전력 제어를 위한 방법의 단계들 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신 전력 제어를 위한 방법의 단계들 중 적어도 하나는, 논리 합성 등을 통해서 설계된 하드웨어 블록에 의해 수행될 수 있고, 그러한 하드웨어 블록이 ASIC(171)에 포함될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 송신 전력 제어를 위한 방법의 단계들 중 적어도 하나는, 메인 메모리(179)에 저장된 복수의 명령어들로서 구현될 수 있고, 메인 프로세서(177)가 메인 메모리(179)에 저장된 복수의 명령어들을 실행함으로써 송신 전력 제어를 위한 방법의 단계들 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 측정 기간 동안 출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 무선 통신 기기의 송신 전력을 제어하는 방법으로서,
    통신 채널에 기초하여 목표 출력 에너지를 계산하는 단계;
    상기 측정 기간과 동일한 지속시간(duration)을 가지는 과거 기간에 대응하는 제1 평균 출력 에너지 및 상기 목표 출력 에너지를 로우 패스 필터링(low pass filtering)함으로써 제2 평균 출력 에너지를 계산하는 단계; 및
    상기 출력 에너지 제한 및 상기 제2 평균 출력 에너지 사이 에너지 마진에 기초하여, 상기 송신 전력을 제한하는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표 출력 에너지를 계산하는 단계는,
    상기 통신 채널에 기초하여 단위 구간(unit interval)의 목표 송신 전력을 계산하는 단계; 및
    상기 목표 송신 전력 및 상기 단위 구간에 기초하여 상기 목표 출력 에너지를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표 출력 에너지를 계산하는 단계는,
    송신 경로에서 검출된 전력 및 감지된 온도 중 적어도 하나를 포함하는 측정 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 측정 정보에 기초하여 상기 목표 출력 에너지를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 평균 출력 에너지를 계산하는 단계는, 상기 제1 평균 출력 에너지 및 상기 목표 출력 에너지를 누적 필터링함으로써 상기 제2 평균 출력 에너지를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 통신 기기에 근접한 대상에 대한 근접 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 근접 정보에 기초하여 상기 출력 에너지 제한을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신 전력을 제한하는 단계는,
    상기 에너지 마진에 대응하는 백오프(backoff) 전력을 획득하는 단계; 및
    상기 목표 출력 에너지에 상기 백오프 전력을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 무선 통신 기기는, 안테나를 각각 포함하는 복수의 안테나 모듈들을 포함하고,
    상기 백오프 전력을 적용하는 단계는, 상기 백오프 전력이 문턱값보다 큰 경우, 무선 통신에 사용되는 안테나 모듈의 전환을 시도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  8. 측정 기간 동안 출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 무선 통신 기기의 송신 전력을 제어하는 방법으로서,
    M이 1보다 큰 정수일 때, 상기 측정 기간의 1/M과 동일한 지속시간(duration)을 가지는 제1 기간 동안의 목표 출력 에너지를 통신 채널에 기초하여 계산하는 단계;
    상기 측정 기간의 (M-1)/M과 동일한 지속시간을 가지는 과거 제2 기간 동안의 제1 잔존 출력 에너지 및 상기 목표 출력 에너지에 기초하여 상기 출력 에너지 제한을 준수하기 위한 제2 잔존 출력 에너지를 계산하는 단계; 및
    상기 출력 에너지 제한 및 상기 제2 잔존 출력 에너지에 기초하여, 상기 송신 전력을 제한하는 단계를 포함하는 송신 전력 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 송신 전력을 제한하는 단계는,
    상기 출력 에너지 제한 및 상기 제2 잔존 출력 에너지에 기초하여, 상기 목표 출력 에너지를 제한하는 단계;
    상기 목표 출력 에너지의 감소에 대응하는 백오프(backoff) 전력을 획득하는 단계; 및
    상기 목표 출력 에너지에 상기 백오프 전력을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 전력 제어 방법.
  10. 측정 기간 동안 출력 에너지 제한을 준수하기 위하여 송신 전력을 제어하는 무선 통신 기기로서,
    안테나, 전력 검출기 및 온도 센서를 포함하는 적어도 하나의 안테나 모듈;
    송신 모드에서 기저대역 신호를 처리함으로써 생성된 고주파 신호를 상기 적어도 하나의 안테나 모듈에 제공하도록 구성된 후위 모듈; 및
    상기 송신 모드에서 상기 기저대역 신호를 생성하도록 구성된 신호 처리 장치를 포함하고,
    상기 신호 처리 장치는, 상기 전력 검출기 및 상기 온도 센서로부터 제공된 측정 정보에 기초하여 목표 출력 에너지를 조정하고, 과거 제1 기간 동안 출력된 출력 에너지, 조정된 상기 목표 출력 에너지 및 상기 출력 에너지 제한에 기초하여 에너지 마진을 계산하고, 상기 에너지 마진에 기초하여 상기 송신 전력을 제한하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 통신 기기.
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