KR100319275B1 - 무선 단말기에서 온도보상에 따른 전력제어를 위한 코드 값 계산 방법 - Google Patents

무선 단말기에서 온도보상에 따른 전력제어를 위한 코드 값 계산 방법 Download PDF

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선단말기의 전력 제어에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
무선 단말기에서 온도 변화에 따라 전력 제어를 정밀하게 할 수 있도록 한다.
다. 발명의 해결방법의 요지
각각의 온도변화에 따른 최대전력 및 최소전력의 코드값 및 기준 온도에 따른 송신전력별 가중치를 저장한 메모리를 구비한 무선단말기에서의 온도보상에 따른 전력제어 방법에 있어서, 기준온도와 현재 온도에서의 최대 및 최소 송신전력의 비에 비례하며, 상기 기준 온도에 따른 가중치를 곱하여 해당 송신전력에서의 보상치를 계산하고, 기준온도에서의 코드변화량에 비례하여 해당 송신전력에서의 기본코드값을 계산하며, 상기 기본코드값에서 상기 보상치를 더하여 보정된 코드값을 구함을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도
무선단말기에서 온도 변화에 따라 전력을 제어하는데 이용된다.

Description

무선 단말기에서 온도보상에 따른 전력제어를 위한 코드 값 계산 방법{METHOD FOR CALCULATING CODES FOR POWER CONTROL IN ACCORDANCE WITH TEMPERATURE IN WIRELESS TELEPHONE SET}
본 발명은 무선단말기의 전력 제어에 관한 것으로, 특히 단말기의 온도 변화에 따른 손실을 보상하기 위한 제어 알고리즘에 관한 것이다.
통상적으로, 무선 단말기는 기지국으로부터의 거리 변화에 따라 송신전력을 제어하고 있다. 기지국으로부터 거리가 멀어지면 송신 전력을 증가하게 되고, 기지국으로부터 거리가 가깝게 되면 송신 전력을 감소하게 된다. 실제로 단말기의 송신 전력 제어는 단말기에서 수신전계강도(RSSI : RECEIVED SIGNAL STRENGTH INDICATOR)를 측정하여 측정 수신전계강도에 반비례하여 송신 전력을 제어하고 있다.
즉, 기지국에서 거리 100m 인 A 단말기와 기지국에서 1Km 거리에 위치한 B 단말기가 동일한 전력레벨로 기지국으로 신호를 송신한다면 기지국에서 A, B 단말기 사이에 거리 차이가 10배이므로 기지국 수신전력은 103~ 105배만큼 차이가 난다. 이 경우 기지국에서의 B 단말기의 신호는 복구 불가능한 상태가 된다. 이와 같이 서로 다른 거리에 위치한 단말기가 동일한 전력레벨로 기지국으로 신호 전송시 상대적으로 기지국에서 먼 거리에 있는 단말기의 신호를 복구할 수 없는 문제점을 근원간섭문제(Near Far Problem) 라고 한다. 송수신 전력 레벨이 너무 낮으면 비트에러율(Bit Error Rate)이 높아지고, 전력 레벨이 너무 높으면 다른 단말기에 큰 간섭을 주므로 시스템 성능을 떨어뜨린다. 따라서, 단말기의 송신 출력을 적당히 조정하여 기지국에 도착하는 신호가 최소한의 필요한 신호대간섭비(Signal to Interference Ratio)가 되게 해야 한다. 이러한 전력제어를 함으로써 단말기는 소비전력이 줄어들고, 가입자 용량도 커지게 된다.
단말기에서는 도3에 보여진 것과 같이 코드를 이용하여 전력을 제어하고 있다. 그러나 증폭기의 입력 대 출력 비는 도 1에 나타낸 바와 같은 출력 특성을 가지게 된다. 이상적인 증폭기의 특성은 입력 대 출력비가 선형적(도 1b)인 특성을 나타내고 있다. 하지만 실제로 구현되는 증폭기의 입출력 특성은 단말기의 구성 회로, 단말기의 온도, 사용되는 주파수의 대역에 따라 비선형적(1a)으로 나타나게 된다.
특히, 온도 변화에 따라서는 도 2에 도시된 바와 같이 출력 특성이 변화된다. 높은 dB를 가지는 신호는 고온에서 출력값이 올라가고 낮은 dB를 가지는 신호는 고온에서 출력값이 떨어지는 문제점이 있다. 그래서 도2에 타나난 바와 같이 각각의 온도 변화에 따른 값을 저장하여 두고 전력을 제어할 수도 있지만 그럴 경우 사용되는 메모리의 용량이 증가하는 문제점이 있다. 그래서 종래에는 고온, 상온, 저온에 따른 온도 테이블을 저장하여 두고 이에 따라서 출력 전력을 변화시켜주었다. 그러나 단순히 세 가지의 경우만을 고려함으로써 정확한 출력전력의 제어가 불가능한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 온도 변화에 의한 출력 신호의 세기를 정확하게 제어할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 메모리의 사용을 줄이면서 출력신호의 세기를 정확하게 제어할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 각각의 온도변화에 따른 최대전력 및 최소전력의 코드값 및 기준 온도에 따른 송신전력별 가중치를 저장한 메모리를 구비한 무선단말기에서의 온도보상에 따른 전력제어 방법에 있어서, 기준온도와 현재 온도에서의 최대 및 최소 송신전력의 비에 비례하며, 상기 기준 온도에 따른 가중치를 곱하여 해당 송신전력에서의 보상치를 계산하고, 기준온도에서의 코드변화량에 비례하여 해당 송신전력에서의 기본코드값을 계산하며, 상기 기본코드값에서 상기 보상치를 더하여 보정된 코드값을 구함을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 증폭기의 입출력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 신호의 세기 및 온도 변화에 따른 출력 신호의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 코드에 따른 출력 레벨의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 온도 100을 기준으로 출력레벨의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 최대 및 최소 출력의 온도변화에 따른 출력값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 출력 변화에 따른 저온 및 고온에서의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 온도보상 알고리즘을 적용하기 위한 그래프이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 온도 100을 기준으로 출력레벨의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 최대 및 최소 출력의 온도변화에 따른 출력값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 출력 변화에 따른 저온 및 고온에서의 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 온도보상 알고리즘을 적용하기 위한 그래프이다.
도4에서 나타낸 그래프는 도 2의 온도 100인 레벨을 기준으로 출력레벨의 변화를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 좌측 상단의 -55dB 출력 값(42)은 기준레벨(온도 100에서 24dB 출력과 19의 차)과 비교하여 약 23코드의 차가 난다. 좌측 하단의 24dB 출력값(201)은 기준레벨(218)과 비교하여 -17코드의 차가 난다. 우측 상단의 24dB 출력값(237)은 기준레벨(218)과 비교하여 19코드의 차가 난다. 우측 하단의 -55dB의 출력값(2)은 기준레벨(19)과 비교하여 -17코드의 차이가 난다. 즉, 도 4는 도 2의 테이블에서 기준 코드값 100과 각각의 출력 레벨과의 코드 차를 나태낸 것으로, 도 2의 테이블을 참조하면 이해가 용이할 것이다.도 5는 도4에서 알 수 있는 것과 같이 단말기의 온도에 따른 송신전력 특성과 이를 보상하기 위한 보상치를 나타낸 것이다. 상온을 보상치 0으로 하면 그림처럼 온도 및 전력에 따른 보상치가 구해진다. 주위의 온도 변화에 무관하게 일정하게 직선으로 나타나야 하는 출력 특성이 도 5에 나타냄과 왜곡되게 출력된다. 따라서 해당 출력 특성을 직선으로 보정하는 것이 필요하다. 즉, 굵은 실선으로 표시된 것이 해당 기존 출력 레벨 특성을 나타낸 것이고, 가는 실선이 보정에 필요한 값이 된다. 다시 말해, min power 출력 특성을 온도의 변화에 무관하게 직선으로 하기 위해서는 저온에서 일정치를 더하고, 고온에서는 일정치를 감해야 직선이 됨을 알 수 있다. 또한 max power 출력 특성을 온도의 변화에 무관하게 직선으로 하기 위해서는 저온에서 일정치를 감하고, 고온에서 일정치를 더해야 직선이 됨을 알 수 있다.온도 보상은 예를 들어 50℃에서 휴대폰 출력전력을 측정한 결과 최대전력 보상치가 +20, 최소전력 보상치가 -20이라면 중간 파워는 +20~-20 사이의 값이 된다. 그림 6에서 보는 바와 같이 최대전력 쪽의 보상치가 큰 값이 됨을 알 수 있다.
도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 알고리즘을 상세하게 설명한다.
먼저 각각의 온도 변화(예를 들어 -20℃~50℃)에 따른 최대 및 최소 출력에서의 코드값을 메모리에 저장하여 둔다. 하기 표1은 그 예를 나타낸 것이다.
dB온도 최대 최소
0 201 42
10 206 34
30 208 32
50 211 25
70 213 24
90 216 20
100 218 19
120 219 15
150 224 12
180 231 6
200 237 2
상기 표에서의 온도는 실제의 온도를 나타낸 것은 아니고 단순히 파라미터로서 나타낸 것임은 물론이다.
이후 일차함수(수학식 1)를 이용하여 원하는 출력전력을 위한 코드값을 구하게 된다.
그러나 상기 수학식 1은 일차함수이기 때문에 통상 증폭기에서 사용되는 비선형 특성(도 1)을 적용하는 것은 불가능한 문제점이 있다. 따라서 하기 수학식 2를 이용하여 각각의 온도 변화에 따른 출력전력을 위한 보상치를 먼저 구하게 된다.
maxpower_tx_age_level' : 최대송신전력코드값-기준 최대송신전력코드값
minpower_tx_age_level' : 최소송신전력코드값-기준 최소송신전력코드값
power_span : 전력 제어를 위한 단계 수(예 16단계)
currentpower : 원하는 송신전력
minpower : 최소 송신 전력
최대송신전력코드값 및 최소송신전력코드값은 상기한 바와 같이 메모리에 저장된 값이고 기준 최대송신전력코드값 및 기준 최소송신전력코드값은 상온(기준온도)에서의 코드값을 말하는 것이다. 상기 기준 최대송신전력코드값 및 기준 최소송신전력코드값은 통상 코드 변화량에 따라 일차함수의 특성을 가지고 출력전력이 변화는 온도의 코드값을 말하는 것이다. 본 실시예에서는 도2 및 도4에 의해 온도가 파라미터 100으로 표시된 부분의 코드값을 말한다. 따라서 도2에 따른 상기 기준 최대송신전력코드값 및 기준 최소송신전력코드값은 218과 19가 된다.
그러므로 현재의 온도 파라미터가 '200'이라면 {maxpower_tx_age_level'}는 237-218이 되어 19가 된다. 또한 {minpower_tx_age_level'}는 2-19가 되어 -17이 된다.
이때 단계별로 저장된 가중치는 메모리에 저장된 값을 불러와서 보상치를 구하게 된다. 하기 표2는 가중치의 예를 나타낸 것이다.
-55dB -45dB -35dB -20dB -9.7dB -4.3dB 1.0dB 6.3dB 11.8dB 18.1dB 22.0dB 24dB
0 0.3 0.35 0.39 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.8 0.85 1
상기와 같은 가중치는 온도와는 거의 무관하며 동일한 가중치가 곱해지는 특성이 있다. 그러므로 가중치는 도 2의 테이블을 통해서 기준 온도와 비교하여 통계적으로 얻을 수 있다.
그러므로 단말기에서 온도가 200이고 최소 전력을 송신하려할 때 수학식 2의 가중치는 0이 되어 첫 번째 텀은 0이 된다. 따라서 두 번째 텀의 -17만 남게 된다. 즉, 보상치는 -17이 된다. 그러면 최종적으로 하기 수학식 3에 의해 코드값이 구해진다.
상기 수학식에서 기준 최대송신전력코드값은 218, 기준 최소송신전력코드값은 19, power_span은 16이며 currentpower의 해당 단계는 최소치이므로 1이 된다. 상기 수학식3의 offset은 y 절편이 되며 상기 온도파라미터 100에서의 offset은 6.5625가 된다. 상기 옵셋은 기준온도에서의 출력값을 대입하면 얻을 수 있다.
그러므로 상기 수학식 3의 첫 번째 텀은 (218-19)/16에 '1'을 곱한 값이 된다. 즉, 12.4375가 되며 offset을 더하면 19가 된다. 여기에 보상치 '-17'을 더하면 결론적으로 최종 코드값은 2가 된다. 상기 수학식에서 첫 번째 텀 및 두 번째 텀은 기준온도에 따른 해당 송신전력에서의 기본코드값이 된다. 상술할 바와 같이 기본코드값에 상기 수학식 2에 의해 얻어진 보상치를 더하여줌으로써 보정된 코드값을 얻게된다.
본 발명을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
메모리에 각각의 온도변화에 따른 최대전력 및 최소전력의 코드값(표 1) 및 실험에 의해 얻어진 가중치(표 2)를 저장하고, 기준온도에 따른 해당 송신전력에서의 보상치(수학식 2)를 계산하여 기준온도에 따른 기본코드값에 가감(수학식 3)하여 줌으로써 각각의 온도변화에 따른 코드값을 구한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 청구의 범위뿐 만 아니라 이 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 각각의 온도변화에 따른 최대전력 및 최소전력의 코드값 및 실험에 의해 얻어진 송신전력별 가중치(표 2)를 저장하고, 기준온도에 따른 해당 송신전력에서의 보상치를 계산하여 기준온도에 따른 기본코드값에 가감하여 각각의 온도변화에 따른 코드값을 구함으로써, 메모리의 사용을 억제하면서도 온도 변화에 의한 출력 신호의 세기를 정확하게 제어할 수 있다.

Claims (9)

  1. 각각의 온도변화에 따른 최대전력 및 최소전력의 코드값 및 송신전력별 가중치를 저장한 메모리를 구비한 무선단말기에서 온도보상에 따른 전력 제어를 위한 코드값 계산 방법에 있어서,
    기준온도에 따라 해당 송신전력에서의 보상치를 계산하는 제 1 과정과,
    기준온도에 따른 해당 송신전력에서의 기본코드값을 계산하는 제 2 과정과,
    상기 기본코드값에서 상기 보상치를 더하여 보정된 코드값을 구하는 제 3 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 과정은 하기 수학식 4에 의해 계산됨을 특징으로 하는 방법.
    maxpower_tx_age_level' : 최대송신전력코드값-기준 최대송신전력코드값
    minpower_tx_age_level' : 최소송신전력코드값-기준 최소송신전력코드값
    power_span : 전력 제어를 위한 단계 수
    currentpower : 원하는 송신전력
    minpower : 최소 송신 전력
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 과정은 하기 수학식 5에 의해 계산됨을 특징으로 하는 방법.
    power_span : 전력 제어를 위한 단계 수
    offset : 기준 온도에 따른 일차 함수의 y 절편
  4. 각각의 온도변화에 따른 최대전력 및 최소전력의 코드값 및 송신전력별 가중치를 저장한 메모리를 구비한 무선단말기에서의 온도보상에 따른 전력제어를 위한코드값 계산 방법에 있어서,
    기준온도와 현재 온도에서의 최대 및 최소 송신전력의 비에 비례하며, 상기 가중치에 비례하는 해당 송신전력에서의 보상치를 계산하는 제 1 과정과,
    기준온도에서의 최대 및 최소 송신전력과 코드값에 따른 일차함수로부터 해당 송신전력에서의 코드변화량인 기본코드값을 계산하는 제 2 과정과,
    상기 기본코드값에서 상기 보상치를 더하여 보정된 코드값을 구하는 제 3 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  5. 무선단말기에서의 온도보상에 따른 전력제어를 위한 코드값 계산 방법에 있어서,
    현재 온도에서의 최대 및 최소 송신전력을 검출하는 과정과,
    상기 현재 온도에서의 최대 및 최소 송신전력 값에 의해 일차함수를 구하는 과정과,
    상기 일차 함수로부터 현재 온도에서 요구되는 송신 전력의 코드값을 계산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 요구되는 송신 전력의 코드값 계산은,
    하기 수학식에 의해 계산됨을 특징으로 하는 방법.
    power_span : 전력 제어를 위한 단계 수
    offset : 기준 온도에 따른 일차 함수의 y 절편
  7. 제 5항에 있어서,
    굴절되어 출력되는 송신 전력의 출력 특성을 선형적 상태로 보정하기 위해 각각의 송신 전력별로 가중치를 저장하고 있는 메모리를 더 구비하고,
    기준온도와 현재 온도에서의 최대 및 최소 송신전력의 비에 비례하며, 상기 가중치에 비례하는 해당 송신전력에서의 보상치를 계산하는 과정과,
    상기 계산된 보상치를 상기 계산된 송신 전력의 코드값에 적용하여 코드값을 보정하는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 보상치는,
    하기 수학식에 의해 계산됨을 특징으로 하는 방법.
    maxpower_tx_age_level' : 최대송신전력코드값-기준 최대송신전력코드값
    minpower_tx_age_level' : 최소송신전력코드값-기준 최소송신전력코드값
    power_span : 전력 제어를 위한 단계 수
    currentpower : 원하는 송신전력
    minpower : 최소 송신 전력
  9. 제 7항 또는 8항에 있어서, 상기 코드값의 보정은,
    상기 계산된 보상치를 상기 계산된 송신 전력의 코드값에 더하여 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
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