KR100326311B1 - Apparatus for controlling a power level of transmission signal and method in a mobile telecommunication terminal - Google Patents
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Abstract
송출전력 레벨에 따라 적합한 전력증폭기를 선택하는 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치 및 방법이 개시되어 있다. 본 발명은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기들을 구비하는 이동통신 단말기에서 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하여 사용하다가 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택할 필요가 있거나 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하여 사용하다가 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택할 필요가 있는 경우에 두 전력증폭기들의 전력이득의 차가 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 가변감쇄기를 제어하여 조정한 후 2개의 전력증폭기들중의 어느 한 적합한 전력증폭기를 선택하는 송출전력 제어장치를 제안한다. 이때 전력증폭기의 선택 기준은 제어부가 수신신호세기(RSSI)검출부에 의해 검출된 수신신호의 세기를 판단한 후 그 판단결과에 따라 출력전력 레벨을 결정함으로써 정해지게 된다. 상기 제어부는 검출된 수신신호의 세기가 작은 경우에는 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하고, 검출된 수신신호의 세기가 높은 경우에는 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하게 된다. 전력증폭기의 선택 동작은 고주파신호 입력단과 고주파신호 출력단에 구비된 스위칭부들을 스위칭제어함으로써 이루어진다. 또한 본 발명은 변화하는 모든 전력레벨에서 전력증폭기의 소모전력을 최소화하여 효율이 극대화될 수 있도록 하기 위해서 전력증폭기의 바이어스 전압 및 바이어스 전류를 제어하는 방식을 사용한다.Disclosed are a transmission power control apparatus and method for a mobile communication terminal that selects a suitable power amplifier according to a transmission power level. In the present invention, a mobile communication terminal having two power amplifiers connected in parallel selects and uses a low power level power amplifier and selects or uses a high power level power amplifier. If it is necessary to select a power amplifier with a low power level, the variable attenuator is controlled and adjusted so that the difference in power gain between the two power amplifiers is within a preset range, and then one of the two power amplifiers is selected. We propose a transmission power control device. At this time, the selection criteria of the power amplifier is determined by the controller determining the output signal level determined by the received signal strength (RSSI) detector and determining the output power level according to the determination result. The controller selects a power amplifier having a high power level when the detected received signal has a small intensity, and selects a power amplifier having a low power level when the detected received signal has a high intensity. The selection operation of the power amplifier is performed by switching control of the switching units provided in the high frequency signal input terminal and the high frequency signal output terminal. In addition, the present invention uses a method of controlling the bias voltage and the bias current of the power amplifier in order to minimize the power consumption of the power amplifier at all power levels to change the efficiency.
Description
본 발명은 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 송출을 위한 전력레벨에 적합한 전력증폭기를 선택하여 고주파신호를 송출하는 송출전력 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission power control apparatus and method of a mobile communication terminal, and more particularly to a transmission power control apparatus and method for transmitting a high frequency signal by selecting a power amplifier suitable for the power level for the transmission.
일반적으로 코드분할다중접속(CDMA: Code Division Multiple Access)방식이나, 개인휴대통신(PCS: Personal Communication Services)방식과 같은 이동통신 시스템의 단말기(이하 '이동통신 단말기'라 칭함)에는 고주파신호를 안테나를 통해 송신하게 되고, 기지국으로부터의 신호를 안테나를 통해 수신하게 된다. 이러한 송수신 동작을 위해 이동통신 단말기의 송신 종단에는 잘 알려진 바와 같이 전력증폭기가 구비된다.In general, a high frequency signal is applied to a terminal of a mobile communication system (hereinafter referred to as a 'mobile communication terminal') such as a code division multiple access (CDMA) method or a personal communication services (PCS) method. Through the transmission, the signal from the base station is received through the antenna. For this transmission and reception operation, a power amplifier is provided at a transmission end of the mobile communication terminal.
전력증폭기는 시스템의 특성과 전력소모에 큰 비중을 차지하는 것으로, 항상 최대 송출전력으로 구동되는 것이 아니라 기지국과의 거리에 따라, 그리고 사용자의 이동속도에 따라 송출전력 레벨을 가변되게 된다. 기지국과 이동통신 단말기간의 거리가 가까운 경우, 즉 수신신호의 세기가 큰 경우에는 상대적으로 전력증폭기의 송출전력 레벨은 감소하게 된다. 이와 달리 셀(cell) 반경내에서 가장 먼 곳으로 이동통신 단말기가 이동한 경우, 즉 수신신호의 세기가 작은 경우나 사용자의 이동 속도가 증가하는 경우에는 전력증폭기는 최대 송출전력 레벨에 가까운 고주파신호를 송신하게 된다. 이러한 전력증폭기는 최대 송출전력에서 최고의 효율을 가지도록 설계된다. 따라서 송출전력이 낮은 레벨에서 전력증폭기의 효율이 급격하게 저하된다는 문제점이 있다.The power amplifier occupies a large portion of the characteristics and power consumption of the system. The power amplifier is not always driven at the maximum output power, but varies the output power level according to the distance from the base station and the user's moving speed. When the distance between the base station and the mobile communication terminal is close, that is, when the strength of the received signal is large, the output power level of the power amplifier is relatively decreased. On the contrary, when the mobile communication terminal moves to the furthest place within the cell radius, that is, when the received signal strength is small or the user's moving speed is increased, the power amplifier has a high frequency signal close to the maximum output power level. Will be sent. These power amplifiers are designed to have the highest efficiency at maximum output power. Therefore, there is a problem that the efficiency of the power amplifier is sharply lowered at a low level of the output power.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기술이 도 1에 도시되어 있다. 상기 도 1은 본 출원의 출원인과 동일 출원인에 의해 1997년 12월 16일자로 선출원된 대한민국 특허출원 제97-69207호, 제목 '무선 통신 단말기의 전원 절약 장치'하의 도 4에 도시된 구성과 동일한 구성이다.Techniques for solving this problem are shown in FIG. 1 is identical to the configuration shown in FIG. 4 under Korean Patent Application No. 97-69207, entitled “Power Saving Device for Wireless Communication Terminal,” filed December 16, 1997 by the same applicant as the applicant of the present application. Configuration.
상기 도 1을 참조하면, 큰 송출전력에서 사용하기 위한 전력증폭기(PA1) 104와, 작은 송출전력에서 사용하기 위한 전력증폭기(PA2) 108이 병렬로 접속되어 있으며, 이들은 스위칭부 102,110을 통해 분리되어 있다. 제어부 114는 수신신호세기(RSSI: Received Signal Strength Indicator) 검출부 112에 의해 검출된 수신신호세기에 따라 송출전력 레벨을 결정하고, 스위칭부 102,110을 스위칭 제어함으로써 결정된 레벨에 적합한 전력증폭기를 선택하게 된다. 즉, 상기 제어부 114는 수신신호의 세기에 대응하는 출력신호의 레벨이 미리 설정된 레벨 이상인 경우에는 높은 전력신호의 출력을 가능하게 하는 전력증폭기 104가 선택되도록 스위칭부 102,104를 제어한다. 이때 제어부 114는 전원공급부 106도 제어하여 전력증폭기 104의 동작수행에 적합한 동작전원 Va1이 공급되도록 하고, 동작전원 Va2는 0볼트가 되도록 한다. 반면에, 상기 제어부 114는 수신신호의 세기에 대응하는 출력신호의 레벨이 미리 설정된 레벨 이하인 경우에는 낮은 전력신호의 출력을 가능하게 하는 전력증폭기 108이 선택되도록 스위칭부 102,104를 제어한다. 이때 제어부 114는 전원공급부 106도 제어하여 전력증폭기 108의 동작수행에 적합한 동작전원 Va2가 공급되도록 하고, 동작전원 Va1은 0볼트가 되도록 한다.Referring to FIG. 1, a power amplifier PA1 104 for use in a large transmission power and a power amplifier PA2 108 for use in a small transmission power are connected in parallel, and are separated through the switching units 102 and 110. have. The controller 114 determines a power output level according to the received signal strength detected by the received signal strength indicator (RSSI) detector 112, and selects a power amplifier suitable for the level determined by switching control of the switching units 102 and 110. That is, the controller 114 controls the switching units 102 and 104 to select a power amplifier 104 capable of outputting a high power signal when the level of the output signal corresponding to the strength of the received signal is higher than or equal to a preset level. At this time, the control unit 114 also controls the power supply unit 106 so that the operating power Va1 suitable for the operation of the power amplifier 104 is supplied, and the operating power Va2 is 0 volts. On the other hand, when the level of the output signal corresponding to the strength of the received signal is less than the predetermined level, the control unit 114 controls the switching unit 102, 104 to select the power amplifier 108 that enables the output of a low power signal. At this time, the control unit 114 also controls the power supply unit 106 so that the operating power supply Va2 suitable for performing the operation of the power amplifier 108 is supplied, and the operating power supply Va1 is 0 volt.
이와 같이 상기 도 1에 도시된 바와 같은 송출전력 제어장치는 작은 송출전력이 요구되는 경우에는 전력소모가 작은 전력증폭기 108의 동작만이 수행되도록 하고, 전력소모가 큰 전력증폭기 104의 동작은 차단되도록 함으로써 불필요한 전력소모를 방지하고, 전력증폭기의 효율을 향상시키고 있다.As described above, the transmission power control apparatus as shown in FIG. 1 may perform only the operation of the power amplifier 108 having a small power consumption when the small transmission power is required, and block the operation of the power amplifier 104 having the large power consumption. This prevents unnecessary power consumption and improves the efficiency of the power amplifier.
그러나 상기 도 1에 도시된 바와 같은 송출전력 제어장치는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the transmission power control device as shown in FIG. 1 has the following problems.
상기 도 1에서 높은 전력레벨의 전력증폭기 104와 낮은 전력레벨의 전력증폭기 108 사이의 전력이득의 차이가 크기 때문에 낮은 전력레벨의 전력증폭기에서 높은 전력레벨의 전력증폭기로 스위칭하거나 높은 전력레벨의 전력증폭기에서 낮은 전력레벨의 전력증폭기로 스위칭할 때 송출전력이 순간적으로 증가 혹은 감소하는 현상이 발생하게 된다. 특히, 낮은 전력레벨의 전력증폭기에서 높은 전력레벨의 전력증폭기로 스위칭됨에 따라 송출전력 레벨이 순간적으로 증가하는 경우 주어진 셀내의 잡음과 간섭성분이 순간적으로 증가하여 다른 단말기 사용자의 통신을 방해하는 경우가 발생하게 된다.In FIG. 1, since the difference in power gain between the high power level amplifier 104 and the low power level amplifier 108 is large, switching from a low power level amplifier to a high power level amplifier or a high power level amplifier When switching to a power amplifier of low power level in the output power instantaneous increase or decrease occurs. In particular, when the output power level is momentarily increased by switching from a low power level power amplifier to a high power level power amplifier, noise and interference components in a given cell may increase momentarily to interfere with communication of other terminal users. Will occur.
또한, 병렬로 접속된 2개의 전력증폭기를 스위칭할 경우 임피던스 정합을 위하여 새로운 정합회로와 연결시켜야 하는 문제점이 있다. 그리고 또한, 상기 도 1의 송출전력 제어장치가 2가지 이상의 송출전력 레벨을 지원할 필요가 있는 경우에는 회로의 복잡성에 의하여 구현이 어렵게 되고, 일정 범위내에서 효율을 증가시킬 수는 있으나 최적화할 수는 없다는 문제점이 있다.In addition, when switching the two power amplifiers connected in parallel there is a problem that must be connected to a new matching circuit for impedance matching. In addition, when the transmission power control apparatus of FIG. 1 needs to support two or more transmission power levels, it may be difficult to implement due to the complexity of the circuit, and the efficiency may be increased within a certain range, but may be optimized. There is no problem.
따라서 본 발명의 목적은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기를 구비하는 이동통신 단말기에서 전력증폭기의 스위칭에 따라 송출전력이 순간적으로 증가 혹은 감소하는 현상을 제거하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for removing a phenomenon in which the output power is instantaneously increased or decreased according to the switching of the power amplifier in a mobile communication terminal having two power amplifiers connected in parallel.
본 발명의 다른 목적은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기를 구비하는 이동통신 단말기에서 전력증폭기의 스위칭에 따라 다른 단말기 사용자의 통신이 방해됨을 방지하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for preventing communication of another terminal user from being interrupted by switching of the power amplifier in a mobile communication terminal having two power amplifiers connected in parallel.
본 발명의 또 다른 목적은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기를 구비하는 이동통신 단말기에서 전력증폭기가 스위칭됨에 따라 새로운 정합회로의 연결이 필요하지 않은 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method that do not require connection of a new matching circuit as a power amplifier is switched in a mobile communication terminal having two power amplifiers connected in parallel.
본 발명의 또 다른 목적은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기를 구비하는 이동통신 단말기가 2가지 이상의 송출전력 레벨을 지원하더라도 회로 구현을 간단화할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an apparatus and method for simplifying circuit implementation even if a mobile communication terminal having two power amplifiers connected in parallel supports two or more output power levels.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기들을 구비하는 이동통신 단말기에서 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하여 사용하다가 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택할 필요가 있거나 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하여 사용하다가 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택할 필요가 있는 경우에 두 전력증폭기들의 전력이득의 차가 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 가변감쇄기를 제어하여 조정한 후 2개의 전력증폭기들중의 어느 한 적합한 전력증폭기를 선택하는 송출전력 제어장치를 제안한다. 이때 전력증폭기의 선택 기준은 제어부가 수신신호세기(RSSI)검출부에 의해 검출된 수신신호의 세기를 판단한 후 그 판단결과에 따라 출력전력 레벨을 결정함으로써 정해지게 된다. 상기 제어부는 검출된 수신신호의 세기가 작은 경우에는 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하고, 검출된 수신신호의 세기가 높은 경우에는 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하게 된다. 전력증폭기의 선택 동작은 고주파신호 입력단과 고주파신호 출력단에 구비된 스위칭부들을 스위칭제어함으로써 이루어진다. 또한 본 발명은 변화하는 모든 전력레벨에서 전력증폭기의 소모전력을 최소화하여 효율이 극대화될 수 있도록 하기 위해서 전력증폭기의 바이어스 전압 및 바이어스 전류를 제어하는 방식을 사용한다.In order to achieve the above object, the present invention is to select and use a low power level power amplifier in a mobile communication terminal having two power amplifiers connected in parallel, and to select a high power level power amplifier or a high power level power amplifier. If it is necessary to select and use a low power level power amplifier after selecting and using an amplifier, the variable attenuator is controlled and adjusted so that the difference in power gain between the two power amplifiers is within a preset range, and then any one of the two power amplifiers is used. We propose a transmission power control device that selects a suitable power amplifier. At this time, the selection criteria of the power amplifier is determined by the controller determining the output signal level determined by the received signal strength (RSSI) detector and determining the output power level according to the determination result. The controller selects a power amplifier having a high power level when the detected received signal has a small intensity, and selects a power amplifier having a low power level when the detected received signal has a high intensity. The selection operation of the power amplifier is performed by switching control of the switching units provided in the high frequency signal input terminal and the high frequency signal output terminal. In addition, the present invention uses a method of controlling the bias voltage and the bias current of the power amplifier in order to minimize the power consumption of the power amplifier at all power levels to change the efficiency.
도 1은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기를 포함하는 종래 기술에 따른 송출전력 제어장치의 구성을 보여주는 도면.1 is a view showing the configuration of a transmission power control apparatus according to the prior art including two power amplifiers connected in parallel.
도 2는 본 발명에서 사용하고 있는 출력레벨에 따라 최대 효율을 얻기 위하여 바이어스를 연속적으로 제어하는 방식에 따른 구성도.2 is a configuration diagram according to a method of continuously controlling the bias to obtain the maximum efficiency according to the output level used in the present invention.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치의 구성을 보여주는 도면.3 is a view showing the configuration of a transmission power control apparatus of a mobile communication terminal according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치의 구성을 보여주는 도면.4 is a view showing the configuration of a transmission power control apparatus of a mobile communication terminal according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치의 구성을 보여주는 도면.5 is a view showing the configuration of a transmission power control device of a mobile communication terminal according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어 동작의 처리흐름을 보여주는 도면.6 is a flowchart illustrating the processing of the transmission power control operation of the mobile communication terminal according to the present invention;
도 7은 출력전력 레벨에 따른 바이어스 제어 동작시 바이어스 동작점이 변화됨을 보여주는 도면.7 is a view showing that the bias operating point is changed during the bias control operation according to the output power level.
도 8a 및 도 8b는 종래 기술 및 본 발명에 따른 송출전력 제어장치에 의한 송출전력의 변화 폭을 보여주는 도면.8a and 8b is a view showing a variation of the transmission power by the transmission power control apparatus according to the prior art and the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that reference numerals and like elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
우선 본 발명은 병렬 접속된 2개의 전력증폭기들을 구비하는 이동통신 단말기에서 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하여 사용하다가 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택할 필요가 있거나 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하여 사용하다가 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택할 필요가 있는 경우에 두 전력증폭기들의 전력이득의 차가 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 가변감쇄기를 제어하여 조정한 후 2개의 전력증폭기들중의 어느 한 적합한 전력증폭기를 선택하는 송출전력 제어장치에 관한 것임을 밝혀두는 바이다. 이때 전력증폭기의 선택 기준은 제어부가 수신신호세기(RSSI)검출부에 의해 검출된 수신신호의 세기를 판단한 후 그 판단결과에 따라 출력전력 레벨을 결정함으로써 정해지게 된다. 즉, 상기 제어부는 검출된 수신신호의 세기가 작은 경우에는 높은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하고, 검출된 수신신호의 세기가 높은 경우에는 낮은 전력레벨의 전력증폭기를 선택하게 된다. 그리고 전력증폭기의 선택 동작은 고주파신호 입력단과 고주파신호 출력단에 구비된 스위칭부들을 스위칭제어함으로써 이루어지게 된다. 이러한 본 발명에 따른 송출전력 제어장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.First of all, the present invention selects and uses a low power level power amplifier in a mobile communication terminal having two power amplifiers connected in parallel, and selects or uses a high power level power amplifier. Then, if it is necessary to select a power amplifier with a low power level, the variable attenuator is controlled and adjusted so that the difference in power gain between the two power amplifiers is within a predetermined range, and then one of the two power amplifiers is selected. It is to be noted that the present invention relates to a transmission power control device selected. At this time, the selection criteria of the power amplifier is determined by the controller determining the output signal level determined by the received signal strength (RSSI) detector and determining the output power level according to the determination result. That is, the controller selects a power amplifier having a high power level when the detected received signal has a small intensity, and selects a power amplifier having a low power level when the detected received signal has a high intensity. The selection operation of the power amplifier is performed by switching control of the switching units provided at the high frequency signal input terminal and the high frequency signal output terminal. The transmission power control apparatus according to the present invention may be configured as shown in Figs.
또한 본 발명은 변화하는 모든 전력레벨에서 전력증폭기의 소모전력을 최소화하여 효율이 극대화될 수 있도록 하기 위해서 전력증폭기의 바이어스 전압 및 바이어스 전류를 제어하는 도 2에 도시된 바와 같은 방식을 채택하고 있다. 이러한 방식은 본 출원의 출원인과 동일 출원인에 의해 1998년 6월 23일자로 선출원된 대한민국 특허출원 제98-23776호, 제목 '이동 통신단말기의 출력전력 제어장치 및 방법'하의 도 3에 도시된 구성의 일부를 도시한 도면이다.In addition, the present invention adopts a scheme as shown in FIG. 2 to control the bias voltage and the bias current of the power amplifier in order to minimize the power consumption of the power amplifier at all power levels to be maximized efficiency. Such a scheme is shown in FIG. 3 under Korean Patent Application No. 98-23776, entitled “Output Power Control Device and Method for Mobile Communication Terminal,” filed June 23, 1998 by the same applicant as the applicant of the present application. A part of the figure is shown.
상기 도 2에 도시된 출력전력 제어장치는 최대 송출전력에서 효율이 최대가 되도록 설계된 하나의 전력증폭기 204,206이 송출전력의 출력 레벨이 변화하는 경우에도 최대 효율이 얻어질 수 있도록 하기 위해 전력증폭기 204,206의 바이어스를 연속적으로 제어하는 방식에 따른 것이다. 이를 위해 제어부 204의 내부에는 일련의 수신신호의 세기 각각에 대응하는 바이어스 전압 제어값 및 바이어스 전류 제어값을 저장하고 있는 메모리가 포함된다. RSSI 검출부 208에 의해 수신신호의 세기가 검출될 시 제어부 210은 상기 검출된 수신신호의 세기에 따라 출력전력 레벨을 결정하고, 이 결정된 출력레벨에 적합한 바이어스 전압 제어값 Vbias_cnt1 및 바이어스 전류 제어값 Vbias_cnt2를 각각 가변전원 공급부 202 및 전력증폭기 204,206의 바이어스 전류 제어값 입력단자로 공급한다. 이러한 구성은 낮은 송출전력 레벨에서도 전력증폭기의 바이어스 전압과 전류의 선형성(linearity)이 유지되도록 함으로써 효율의 극대화를 도모한 것이다.The output power control apparatus shown in FIG. 2 is a power amplifier 204,206 designed to maximize efficiency at the maximum output power so that the maximum efficiency can be obtained even when the output level of the output power is changed. This is because the bias is continuously controlled. To this end, the control unit 204 includes a memory that stores a bias voltage control value and a bias current control value corresponding to each of a series of received signal strengths. When the strength of the received signal is detected by the RSSI detector 208, the controller 210 determines an output power level according to the detected strength of the received signal, and adjusts a bias voltage control value Vbias_cnt1 and a bias current control value Vbias_cnt2 suitable for the determined output level. Supply to the bias current control value input terminals of the variable power supply 202 and the power amplifiers 204 and 206, respectively. This configuration aims at maximizing efficiency by maintaining the linearity of the bias voltage and current of the power amplifier even at low output power levels.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치의 구성을 보여주는 도면이다. 이 실시예는 병렬접속된 2개의 전력증폭기를 구비시키는 대신에 증폭기 회로의 간단한 구현을 위한 단지 하나의 전력증폭기만을 구비시키고, 높은 전력레벨이 요구되는 경우에는 상기 전력증폭기가 입력 고주파신호를 전력증폭된 후 안테나로 송출되도록 하고, 낮은 전력레벨이 요구되는 경우에는 입력 고주파신호가 상기 전력증폭기를 거치지 않고 직접 안테나로 송출되도록 하는 것이다.3 is a diagram showing the configuration of a transmission power control apparatus of a mobile communication terminal according to a first embodiment of the present invention. This embodiment has only one power amplifier for the simple implementation of the amplifier circuit instead of having two power amplifiers connected in parallel, and the power amplifier can power the input high frequency signal if a high power level is required. When the low power level is required, the input high frequency signal is transmitted directly to the antenna without passing through the power amplifier.
상기 도 3을 참조하면, 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치는 미리 설정된 전력레벨 이상의 고주파신호를 출력하기 위한 하나의 전력증폭기(PA) 330만을 구비하고 있으며, 고주파신호 입력단(RFin)과 고주파신호 출력단(RFout)을 구비하고 있다. 상기 전력증폭기 330은 미리 설정된 전력이득(예: 25dBm)을 가지도록 설계된다.Referring to FIG. 3, the transmission power control apparatus of the mobile communication terminal includes only one power amplifier PA 330 for outputting a high frequency signal of a predetermined power level or higher, and includes a high frequency signal input terminal RFin and a high frequency signal output terminal. (RFout) is provided. The power amplifier 330 is designed to have a predetermined power gain (eg, 25 dBm).
고주파신호 입력단(RFin)에는 제1스위칭부 310의 제1포트가 접속된다. 제1스위칭부 310은 상기 고주파신호 입력단(RFin)에 접속되는 제1포트와, 가변감쇄기 320의 입력단에 접속되는 제2포트와, 제2스위칭부 340의 제3포트에 접속되는 제3포트를 구비하고 있다. 제2스위칭부 340은 상기 고주파신호 출력단(RFout)에 접속되는 제1포트와, 전력증폭기 330의 출력단에 접속되는 제2포트와, 제1스위칭부 310의 제3포트에 접속되는 제3포트를 구비하고 있다. 상기 제1스위칭부 310 및 제2스위칭부 340은 제어부 370으로부터의 선택제어신호 CNT1에 따라 스위칭 제어된다. 상기 제어부 370에 의한 스위칭 제어에 의해 제1스위칭부 310과 제2스위칭부 340은 직접 접속되어 입력 고주파신호를 전력증폭됨이 없이 직접 고주파신호 출력단(RFout)으로 출력되도록 할 수 있으며, 제1스위칭부 310은 가변감쇄기 320에 접속되고 제2스위칭부 340은 전력증폭기 330에 접속되어 입력 고주파신호가 가변감쇄기 320 및 전력증폭기 330을 거쳐 전력증폭된 후 고주파신호 출력단(RFout)으로 출력되도록 할 수 있다. 이러한 제1스위칭부 310 및 제2스위칭부 340은 스위치로 구현될 수 있으며, 서큘레이터(circulator)로 구현될 수도 있다. 상기 제1스위칭부 310은 커플러(coupler)로 구현될 수도 있고, 디바이더(divider)로 구현될 수도 있다. 상기 제2스위칭부 340은 컴바이너(combiner)로 구현될 수도 있다.The first port of the first switching unit 310 is connected to the high frequency signal input terminal RFin. The first switching unit 310 may include a first port connected to the high frequency signal input terminal RFin, a second port connected to the input terminal of the variable attenuator 320, and a third port connected to the third port of the second switching unit 340. Equipped. The second switching unit 340 includes a first port connected to the high frequency signal output terminal RFout, a second port connected to the output terminal of the power amplifier 330, and a third port connected to the third port of the first switching unit 310. Equipped. The first switching unit 310 and the second switching unit 340 are switched and controlled according to the selection control signal CNT1 from the controller 370. The first switching unit 310 and the second switching unit 340 may be directly connected to each other so that the input high frequency signal is directly output to the RF signal output terminal RFout without power amplification by the switching control by the controller 370. The unit 310 may be connected to the variable attenuator 320 and the second switching unit 340 may be connected to the power amplifier 330 such that the input high frequency signal is amplified by the variable attenuator 320 and the power amplifier 330 and then output to the high frequency signal output terminal RFout. . The first switching unit 310 and the second switching unit 340 may be implemented as a switch, it may be implemented as a circulator (circulator). The first switching unit 310 may be implemented as a coupler, or may be implemented as a divider. The second switching unit 340 may be implemented as a combiner.
가변감쇄기(variable attenuator) 320은 전력증폭기 330의 전단에 위치한다. 상기 가변감쇄기 320은 제어부 370으로부터의 가변감쇄 제어신호 CNT2에 의해 제어되어 상기 전력증폭기 330의 전력이득이 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 조정한다. 이러한 조정 동작은 상기 제어부 370이 수신신호세기(RSSI) 검출부 360에 의해 검출된 수신신호의 세기에 따라 출력전력 레벨을 결정한 후 상기 전력증폭기 330이 비선택중이던 상태(스위칭부 310과 스위칭부 320이 우회경로(BYPASS)를 통해 직접 접속된 경우)에서 선택이 필요하거나 상기 전력증폭기 330이 선택중이던 상태에서 비선택이 필요한 것으로 판단되는 경우에 수행된다. 상기 설정범위는 바람직하기로는 0[dBm]이지만, 실질적으로는 오차가 발생할 수 있으므로 +/- 수 [dBm] 미만이어도 무방하다.A variable attenuator 320 is located in front of the power amplifier 330. The variable attenuator 320 is controlled by the variable attenuation control signal CNT2 from the controller 370 to adjust the power gain of the power amplifier 330 to be within a preset range. This adjustment operation is performed by the controller 370 determining the output power level according to the strength of the received signal detected by the received signal strength (RSSI) detector 360 (the switching amplifier 310 and the switching unit 320 are not selected). If a selection is required in the bypass path (by directly connected through the BYPASS) or if it is determined that the non-selection is necessary while the power amplifier 330 is being selected. The setting range is preferably 0 [dBm], but may be less than +/- number [dBm] since an error may occur substantially.
전원공급부 350은 제어부 370으로부터의 선택제어신호 CNT1에 응답하여 동작전원 Va를 전력증폭기 330으로 공급한다. 상기 동작전원 Va는 전력증폭기 330이 선택된 경우에는 공급되고, 상기 전력증폭기 330이 선택되지 않은 경우, 즉 스위칭부 310과 스위칭부 320이 우회경로를 통해 직접 접속된 경우에는 차단된다. 또한 상기 전원공급부 350은 제어부 370으로부터의 바이어스 제어신호 CNT3에 응답하여 송출전력 레벨이 가변되는 경우에도 전력증폭기 330의 바이어스 전압과 전류의 선형성(linearity)이 유지되도록 한다. 상기 바이어스 제어신호 CNT3은 바이어스 제어전압값 및 바이어스 제어전류값을 포함하는 신호이다.The power supply unit 350 supplies the operating power Va to the power amplifier 330 in response to the selection control signal CNT1 from the control unit 370. The operating power Va is supplied when the power amplifier 330 is selected, and is cut off when the power amplifier 330 is not selected, that is, when the switching unit 310 and the switching unit 320 are directly connected through the bypass path. In addition, the power supply unit 350 maintains the linearity of the bias voltage and the current of the power amplifier 330 even when the output power level is changed in response to the bias control signal CNT3 from the controller 370. The bias control signal CNT3 is a signal including a bias control voltage value and a bias control current value.
상기 도 3에 도시된 바와 같은 송출전력 제어장치에 의해 수행되는 동작은다음과 같다.The operation performed by the transmission power control device as shown in FIG. 3 is as follows.
최소 송출전력 레벨 및 낮은 송출전력 레벨에서 제어부 370은 선택제어신호 CNT1에 따라 스위칭부들 310,340을 제어하여 전력증폭기 330을 바이패스시키고 전력증폭기 330의 동작전원 Va를 차단시킴으로써, 고주파신호 입력단(RFin)의 전단에 구비되는 구동증폭기의 출력만을 통해서 통신이 이루어지도록 한다.At the minimum output power level and the low output power level, the control unit 370 controls the switching units 310 and 340 according to the selection control signal CNT1 to bypass the power amplifier 330 and cut off the operating power Va of the power amplifier 330, thereby reducing the frequency of the high frequency signal input terminal RFin. Communication is made only through the output of the driving amplifier provided at the front end.
수신신호의 세기가 미세한 경우와 같이 요구되는 송출전력 레벨이 증가하여 전력증폭기 330의 구동이 필요한 경우에, 제어부 370은 가변감쇄 제어신호 CNT2를 제어하여 전력증폭기 330의 전단에 위치하는 가변감쇄기 320을 조정하여 일단 전력증폭기 330의 전력이득이 미리 설정된 범위내의 값(바람직하기로는, 0[dBm])이 되도록 조정한다. 이러한 가변감쇄기 320의 조정동작은 전력증폭기 330을 사용하지 않다가 사용함에 따라 전력이득만큼 송출전력의 레벨이 급격하게 증가함을 방지하기 위한 것이다. 이러한 상태에서 제어부 370은 선택 제어신호 CNT1을 제어하여 스위칭부 310이 가변감쇄기 320에 접속되고 스위칭부 340이 전력증폭기 330에 접속되고, 전원공급부 350에 의해 동작전원 Va가 전력증폭기 330으로 공급되도록 한다. 이와 같이 스위칭부들 310,340이 스위칭된 후에는 가변감쇄기 320에 의한 감쇄를 지속적으로 줄여 송출전력 레벨이 높아지도록 한다. 전원공급부 350에 의해 전력증폭기 330으로 동작전원 Va가 공급되는 동안에 제어부 370은 검출되는 수신신호의 세기에 대응하는 바이어스 제어신호 CNT3을 내부의 메모리로부터 읽어들여 전원공급부 350으로 공급한다.When the required output power level is increased, such as when the strength of the received signal is minute, and the driving of the power amplifier 330 is required, the controller 370 controls the variable attenuation control signal CNT2 so that the variable attenuator 320 positioned at the front end of the power amplifier 330 can be used. Once adjusted, the power gain of the power amplifier 330 is adjusted to a value within the preset range (preferably 0 [dBm]). The adjustment operation of the variable attenuator 320 is to prevent the level of the transmission power from being rapidly increased by the power gain as the power amplifier 330 is not used. In this state, the controller 370 controls the selection control signal CNT1 so that the switching unit 310 is connected to the variable attenuator 320, the switching unit 340 is connected to the power amplifier 330, and the operating power Va is supplied to the power amplifier 330 by the power supply unit 350. . As described above, after the switching units 310 and 340 are switched, the attenuation by the variable attenuator 320 is continuously reduced to increase the output power level. While the operating power Va is supplied to the power amplifier 330 by the power supply 350, the controller 370 reads the bias control signal CNT3 corresponding to the detected intensity of the received signal from the internal memory and supplies it to the power supply 350.
송출전력 레벨을 낮추는 경우, 즉 전력증폭기 330을 선택하여 사용하다가 전력증폭기 330을 선택하지 않는 경우에도 위에서 설명한 바와 같은 동일한 동작이 수행된다. 즉, 송출전력 레벨을 낮출 필요가 있는 경우, 제어부 370은 먼저 가변감쇄기 320을 제어하여 전력증폭기 330의 전력이득이 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 조정하고, 다음에 스위칭부들 310,340을 제어하여 우회경로가 선택되도록 한다.When the output power level is lowered, that is, when the power amplifier 330 is selected and used, but the power amplifier 330 is not selected, the same operation as described above is performed. That is, when it is necessary to lower the output power level, the controller 370 first controls the variable attenuator 320 to adjust the power gain of the power amplifier 330 to a value within a preset range, and then controls the switching units 310 and 340 to detour the path. To be selected.
위와 같은 스위칭 제어 동작 수행시 스위칭되는 전력레벨 근처에서 빈번한 스위칭으로 인하여 통신장애가 발생할 수 있으므로, 송출전력 레벨의 증가가 필요하여 전력증폭기 330으로 스위칭되는 경우에 해당하는 전력레벨과 송출전력 레벨의 감소가 필요하여 전력증폭기 330을 선택할 필요가 없는 경우에 해당하는 전력레벨이 차이를 가지도록 히스테리시스(hysteresis)를 둔다.When the above switching control operation is performed, a communication failure may occur due to frequent switching near the switched power level. Therefore, the power level and the output power level corresponding to the case of switching to the power amplifier 330 need to be increased due to an increase in the output power level. Hysteresis is made so that the corresponding power level is different when it is not necessary to select the power amplifier 330.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치의 구성을 보여주는 도면이다. 이 실시예는 병렬접속된 2개의 전력증폭기를 구비시키고, 높은 전력레벨이 요구되는 경우에는 미리 설정된 전력레벨 이상의 고주파신호를 출력하기 위한 제1전력증폭기에 의해 입력 고주파신호가 전력증폭된 후 안테나로 송출되도록 하고, 낮은 전력레벨이 요구되는 경우에는 상기 설정된 전력레벨보다 작은 전력레벨의 고주파신호를 출력하기 위한 제2전력증폭기에 의해 입력 고주파신호가 전력증폭된 후 안테나로 송출되도록 하는 것이다.4 is a view showing the configuration of a transmission power control apparatus of a mobile communication terminal according to a second embodiment of the present invention. This embodiment includes two power amplifiers connected in parallel, and when a high power level is required, an input high frequency signal is amplified by a first power amplifier for outputting a high frequency signal above a predetermined power level, and then, When a low power level is required, the input high frequency signal is amplified by a second power amplifier for outputting a high frequency signal having a power level smaller than the set power level and then transmitted to the antenna.
상기 도 4를 참조하면, 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치는 미리 설정된 전력레벨 이상의 고주파신호를 출력하기 위한 제1전력증폭기(PA1) 330와, 상기 설정된 전력레벨보다 작은 전력레벨의 고주파신호를 출력하기 위한제2전력증폭기(PA2) 380을 구비하고 있으며, 고주파신호 입력단(RFin)과 고주파신호 출력단(RFout)을 구비하고 있다. 상기 제1전력증폭기 330은 미리 설정된 전력이득(예: 25dBm)을 가지도록 설계되고, 상기 제2전력증폭기 380은 상기 설정된 전력이득보다 작은 전력이득(예: 10dBm)을 가지도록 설계된다. 즉, 상기 제1전력증폭기 330의 전력이득은 상기 제2전력증폭기의 전력이득보다 크다.Referring to FIG. 4, the transmission power control apparatus of the mobile communication terminal outputs a first power amplifier PA1 330 for outputting a high frequency signal having a predetermined power level or higher, and a high frequency signal having a power level smaller than the set power level. A second power amplifier (PA2) 380 is provided, and a high frequency signal input terminal RFin and a high frequency signal output terminal RFout are provided. The first power amplifier 330 is designed to have a predetermined power gain (eg, 25 dBm), and the second power amplifier 380 is designed to have a power gain (eg, 10 dBm) less than the set power gain. In other words, the power gain of the first power amplifier 330 is greater than that of the second power amplifier.
고주파신호 입력단(RFin)에는 제1스위칭부 310의 제1포트가 접속된다. 제1스위칭부 310은 상기 고주파신호 입력단(RFin)에 접속되는 제1포트와, 가변감쇄기 320의 입력단에 접속되는 제2포트와, 제2전력증폭기 380의 입력단에 접속되는 제3포트를 구비하고 있다. 제2스위칭부 340은 상기 고주파신호 출력단(RFout)에 접속되는 제1포트와, 제1전력증폭기 330의 출력단에 접속되는 제2포트와, 제2전력증폭기 380의 출력단에 접속되는 제3포트를 구비하고 있다. 즉, 상기 제1스위칭부 310은 고주파신호 입력단(RFin)과 가변감쇄기 320의 사이 및 제2전력증폭기의 사이에 접속되고, 상기 제2스위칭부 320은 제1전력증폭기 330과 고주파신호 출력단(RFout)의 사이와, 제2전력증폭기 380과 고주파신호 출력단(RFout)의 사이에 접속된다. 상기 제1스위칭부 310 및 제2스위칭부 340은 제어부 370으로부터의 선택제어신호 CNT1에 따라 스위칭 제어된다. 상기 제어부 370에 의한 스위칭 제어에 의해 고주파신호 입력단(RFin)과 고주파신호 출력단(RFout)의 사이, 즉, 제1스위칭부 310과 제2스위칭부 340의 사이에는 제1전력증폭기 330이 접속될 수도 있고, 제2전력증폭기 380이 접속될 수도 있다. 이러한 제1스위칭부 310 및 제2스위칭부 340은 스위치로 구현될 수 있으며, 서큘레이터(circulator)로 구현될 수도 있다. 상기 제1스위칭부 310은 커플러(coupler)로 구현될 수도 있고, 디바이더(divider)로 구현될 수도 있다. 상기 제2스위칭부 340은 컴바이너(combiner)로 구현될 수도 있다.The first port of the first switching unit 310 is connected to the high frequency signal input terminal RFin. The first switching unit 310 includes a first port connected to the high frequency signal input terminal RFin, a second port connected to the input terminal of the variable attenuator 320, and a third port connected to the input terminal of the second power amplifier 380. have. The second switching unit 340 includes a first port connected to the high frequency signal output terminal RFout, a second port connected to an output terminal of the first power amplifier 330, and a third port connected to an output terminal of the second power amplifier 380. Equipped. That is, the first switching unit 310 is connected between the high frequency signal input terminal RFin and the variable attenuator 320 and between the second power amplifier, and the second switching unit 320 is connected to the first power amplifier 330 and the high frequency signal output terminal RFout. ) And between the second power amplifier 380 and the high frequency signal output terminal RFout. The first switching unit 310 and the second switching unit 340 are switched and controlled according to the selection control signal CNT1 from the controller 370. The first power amplifier 330 may be connected between the high frequency signal input terminal RFin and the high frequency signal output terminal RFout by the switching control by the controller 370, that is, between the first switching unit 310 and the second switching unit 340. In addition, the second power amplifier 380 may be connected. The first switching unit 310 and the second switching unit 340 may be implemented as a switch, it may be implemented as a circulator (circulator). The first switching unit 310 may be implemented as a coupler, or may be implemented as a divider. The second switching unit 340 may be implemented as a combiner.
가변감쇄기(variable attenuator) 320은 제1전력증폭기 330의 전단에 위치한다. 상기 가변감쇄기 320은 제어부 370으로부터의 가변감쇄 제어신호 CNT2에 의해 제어되어 상기 전력증폭기 330의 전력이득이 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 조정한다. 이러한 조정 동작은 상기 제어부 370이 수신신호세기(RSSI) 검출부 360에 의해 검출된 수신신호의 세기에 따라 출력전력 레벨을 결정한 후 상기 제1전력증폭기 330이 비선택중이던 상태(제2전력증폭기 380이 선택되어 사용되던 상태)에서 선택이 필요하거나 상기 제1전력증폭기 330이 선택되어 사용중이던 상태에서 비선택(제2전력증폭기 380의 선택)이 필요한 것으로 판단되는 경우에 수행된다. 상기 설정범위는 바람직하기로는 0[dBm]이지만, 실질적으로는 오차가 발생할 수 있으므로 +/- 수 [dBm] 미만이어도 무방하다.A variable attenuator 320 is located in front of the first power amplifier 330. The variable attenuator 320 is controlled by the variable attenuation control signal CNT2 from the controller 370 to adjust the power gain of the power amplifier 330 to be within a preset range. This adjustment operation is performed when the controller 370 determines the output power level according to the strength of the received signal detected by the received signal strength (RSSI) detector 360 (the second power amplifier 380 is not selected). It is performed when it is determined that the selection is required in the selected and used state) or that the non-selection (selection of the second power amplifier 380) is required in the state where the first power amplifier 330 is selected and in use. The setting range is preferably 0 [dBm], but may be less than +/- number [dBm] since an error may occur substantially.
전원공급부 350은 제어부 370으로부터의 선택제어신호 CNT1에 응답하여 동작전원 Va1을 제1전력증폭기 330으로 공급하거나, 동작전원 Va2를 제2전력증폭기 380으로 공급한다. 상기 동작전원 Va1은 제1전력증폭기 330이 선택된 경우에는 공급되고 제2전력증폭기 380이 선택된 경우에는 차단되며, 상기 동작전원 Va2는 제2전력증폭기 380이 선택된 경우에는 공급되고 제1전력증폭기 330이 선택된 경우에는 차단된다. 또한 상기 전원공급부 350은 제어부 370으로부터의 바이어스 제어신호 CNT3에 응답하여 송출전력 레벨이 가변되는 경우에도 전력증폭기들 330,380의 바이어스 전압과 전류의 선형성(linearity)이 유지되도록 한다. 상기 바이어스 제어신호 CNT3은 바이어스 제어전압값 및 바이어스 제어전류값을 포함하는 신호이다.The power supply 350 supplies the operating power Va1 to the first power amplifier 330 or the operating power Va2 to the second power amplifier 380 in response to the selection control signal CNT1 from the controller 370. The operating power Va1 is supplied when the first power amplifier 330 is selected and shut down when the second power amplifier 380 is selected, and the operating power Va2 is supplied when the second power amplifier 380 is selected and the first power amplifier 330 is If selected, it is blocked. In addition, the power supply unit 350 maintains the linearity of the bias voltage and current of the power amplifiers 330 and 380 even when the output power level is changed in response to the bias control signal CNT3 from the controller 370. The bias control signal CNT3 is a signal including a bias control voltage value and a bias control current value.
상기 도 4에 도시된 바와 같은 송출전력 제어장치에 의해 수행되는 동작은 다음과 같다.The operation performed by the transmission power control device as shown in FIG. 4 is as follows.
낮은 송출전력 레벨에서 제어부 370은 선택제어신호 CNT1에 따라 스위칭부들 310,340을 제어하여 제2전력증폭기 380을 선택하고 제2전력증폭기 380의 동작전원 Va2만을 공급함으로써, 고주파신호 입력단(RFin)을 통한 입력 고주파신호가 제2전력증폭기 380에 의해 전력증폭된 후 스위칭부 340, 고주파신호 출력단(RFout)을 거쳐 안테나를 통해 송출되도록 한다.At a low output power level, the control unit 370 controls the switching units 310 and 340 according to the selection control signal CNT1 to select the second power amplifier 380 and supply only the operating power Va2 of the second power amplifier 380, thereby inputting through the high frequency signal input terminal RFin. After the high frequency signal is amplified by the second power amplifier 380, the high frequency signal is output through the antenna via the switching unit 340 and the high frequency signal output terminal RFout.
수신신호의 세기가 미세한 경우와 같이 요구되는 송출전력 레벨이 증가하여 제1전력증폭기 330의 구동이 필요한 경우에, 제어부 370은 가변감쇄 제어신호 CNT2를 제어하여 전력이득이 상대적으로 큰 제1전력증폭기 330의 전단에 위치하는 가변감쇄기 320을 조정하여 일단 제1전력증폭기 330과 제2전력증폭기 380의 전력이득의 차가 미리 설정된 범위내의 값(바람직하기로는, 0[dBm])이 되도록 조정한다. 이러한 가변감쇄기 320의 조정동작은 제1전력증폭기 330을 사용하지 않다가 사용함에 따라 전력이득의 차이만큼 송출전력의 레벨이 급격하게 증가함을 방지하기 위한 것이다. 이러한 상태에서 제어부 370은 선택 제어신호 CNT1을 제어하여 스위칭부 310이 가변감쇄기 320에 접속되고 스위칭부 340이 제1전력증폭기 330에 접속되고, 전원공급부 350에 의해 동작전원 Va1이 제1전력증폭기 330으로 공급되도록 한다. 이와 같이 스위칭부들 310,340이 스위칭된 후에는 가변감쇄기 320에 의한 감쇄를 지속적으로 줄여 송출전력 레벨이 높아지도록 한다. 전원공급부 350에 의해 제1전력증폭기 330으로 동작전원 Va1이 공급되는 동안에 제어부 370은 검출되는 수신신호의 세기에 대응하는 바이어스 제어신호 CNT3을 내부의 메모리로부터 읽어들여 전원공급부 350으로 공급한다.When the required output power level is increased, such as when the strength of the received signal is minute, and the driving of the first power amplifier 330 is required, the controller 370 controls the variable attenuation control signal CNT2 so that the power gain is relatively large. The variable attenuator 320 located at the front end of the 330 is adjusted so that the difference in power gain between the first power amplifier 330 and the second power amplifier 380 is within a preset range (preferably 0 [dBm]). The adjustment operation of the variable attenuator 320 is to prevent a sudden increase in the level of the output power by the difference in the power gain as the first power amplifier 330 is not used. In this state, the controller 370 controls the selection control signal CNT1 so that the switching unit 310 is connected to the variable attenuator 320, the switching unit 340 is connected to the first power amplifier 330, and the operating power source Va1 is connected to the first power amplifier 330 by the power supply unit 350. To be supplied. As described above, after the switching units 310 and 340 are switched, the attenuation by the variable attenuator 320 is continuously reduced to increase the output power level. While the operating power supply Va1 is supplied to the first power amplifier 330 by the power supply unit 350, the control unit 370 reads the bias control signal CNT3 corresponding to the detected intensity of the received signal from the internal memory and supplies it to the power supply unit 350.
송출전력 레벨을 낮추는 경우, 즉 제1전력증폭기 330을 선택하여 사용하다가 제2전력증폭기 380을 선택할 필요가 있는 경우에도 위에서 설명한 바와 같은 동일한 동작이 수행된다. 즉, 송출전력 레벨을 낮출 필요가 있는 경우, 제어부 370은 먼저 가변감쇄기 320을 제어하여 제1전력증폭기 330과 제2전력증폭기 380의 전력이득의 차이가 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 조정하고, 다음에 스위칭부들 310,340을 제어하여 제2전력증폭기 380이 선택되도록 한다.The same operation as described above is performed when the output power level is decreased, that is, when it is necessary to select and use the first power amplifier 330 and then select the second power amplifier 380. That is, when it is necessary to lower the power output level, the controller 370 first controls the variable attenuator 320 to adjust the difference in power gain between the first power amplifier 330 and the second power amplifier 380 to be within a preset range. The second power amplifier 380 is selected by controlling the switching units 310 and 340.
위와 같은 스위칭 제어 동작 수행시 스위칭되는 전력레벨 근처에서 빈번한 스위칭으로 인하여 통신장애가 발생할 수 있으므로, 송출전력 레벨의 증가가 필요하여 제1전력증폭기 330으로 스위칭되는 경우에 해당하는 전력레벨과 송출전력의 감소가 필요하여 제2전력증폭기 380으로 스위칭되는 경우에 해당하는 전력레벨이 차이를 가지도록 히스테리시스(hysteresis)를 둔다.When the above switching control operation is performed, communication failure may occur due to frequent switching near the switched power level. Therefore, the power level and the output power corresponding to the case where switching to the first power amplifier 330 are required due to an increase in the output power level are required. The hysteresis is set so that the power level corresponding to the switching to the second power amplifier 380 is different.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어장치의 구성을 보여주는 도면이다. 이 실시예는 전술한 제1실시예 및 제2실시예를 보다 개선한 것이다. 즉, 제1실시예 및 제2실시예에 따른 송출전력 제어장치는 전력증폭기들 사이의 전력이득의 차이로 인한 문제점을 가변 감쇄기 320을 제어함으로써 해결하고, 고정 전압/전류 바이어스를 사용하는 대신에 전력레벨에 따라 적응적으로 바이어스 전압/전류를 제어하는 것이나, 실제 응용에서는 제어방식과 제어회로가 복잡성에 의하여 전체 시스템의 효율을 감소시킬 수 있다. 이에 제3실시예에 따른 송출전력 제어장치는 병렬접속된 2개의 전력증폭기의 이득을 같게 하고, 각 전력증폭기의 전류가 전력증폭기의 동작전력 레벨이 변화함에 따라 요구되는 선형성을 유지되도록 하며, 외부 제어부에 의한 제어없이 자동적으로 효율이 개선되도록 하는 것이다. 즉, 전력이득이 같고, 전력증폭기의 출력레벨에 따른 바이어스 전압과 바이어스 전류 제어동작이 내부에서 자동적으로 제어되도록 하는 것이다.5 is a view showing the configuration of a transmission power control apparatus of a mobile communication terminal according to a third embodiment of the present invention. This embodiment is a further improvement of the above-described first and second embodiments. That is, the transmission power control apparatus according to the first and second embodiments solves the problem caused by the difference in power gain between the power amplifiers by controlling the variable attenuator 320, and instead of using a fixed voltage / current bias. The bias voltage / current is adaptively controlled according to the power level, but in practical applications, the complexity of the control scheme and the control circuit can reduce the efficiency of the entire system. Accordingly, the transmission power control apparatus according to the third embodiment equals the gains of the two power amplifiers connected in parallel, and maintains the required linearity as the current of each power amplifier changes the operating power level of the power amplifier. The efficiency is automatically improved without control by the controller. That is, the power gain is the same, and the bias voltage and the bias current control operation according to the output level of the power amplifier are automatically controlled internally.
상기 도 5를 참조하면, 제3실시예에 따른 송출전력 제어장치는 송출전력 레벨이 높고 낮은 두가지 레벨에서 각각 레벨에 효율이 최적화된 전력증폭기들 390A,390B를 병렬로 접속하고, 해당하는 레벨에서 해당하는 전력증폭기가 스위칭되도록 한다. 상기 전력증폭기들 390A,390B는 송출전력 레벨에 따라 바이어스 전류 및 전압이 자동적으로 조절되어 최적화된 효율을 가지도록 설계된 ABCPA(Adaptive Bias Control Power Amplifier)이다. 이때 상기 전력증폭기들 390A,390B의 전력이득은 동일하도록 함으로써 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 가변감쇄기의 사용을 줄일 수 있도록 한다.Referring to FIG. 5, the power transmission control apparatus according to the third embodiment connects the power amplifiers 390A and 390B optimized in efficiency at two levels with high and low power output levels in parallel, and at the corresponding level. Allow the corresponding power amplifier to switch. The power amplifiers 390A and 390B are adaptive bias control power amplifiers (ABPAs) designed to have an optimized efficiency by automatically adjusting the bias current and the voltage according to the output power level. In this case, the power gains of the power amplifiers 390A and 390B are the same, thereby reducing the use of the variable attenuator as shown in FIGS. 3 and 4.
최근 반도체소자 기술 및 증폭기 설계기술에 의하면, 송출전력 레벨이 낮은 경우에도 송출전력 레벨이 높은 경우와 같은 전력이득을 가지며, 최소 송출전력 레벨에서도 효율이 저하되지 않는 전력증폭기의 제작은 가능할 뿐만 아니라 ABCPA 역시 사용화될 수 있다. 따라서 간단히 송출전력 레벨에 따른 전력증폭기 스위칭과 전원공급 제어만으로 이동통신 단말기의 전력증폭기의 효율을 효과적으로 개선할 수 있을 것이다. 이때 스위칭되는 전력레벨 근처에서 빈번한 스위칭으로 인한 통신장애를 지양하기 위하여 송출전력 레벨의 증가가 필요한 경우 스위칭되는 송출전력 레벨과, 송출전력 레벨의 감소가 필요한 경우 스위칭되는 송출전력 레벨의 사이에는 히스테리시스(hysteresis)를 둔다.According to the recent semiconductor device technology and amplifier design technology, it is possible to manufacture a power amplifier that has the same power gain even when the output power level is low and the efficiency is not reduced even at the minimum output power level. It can also be used. Therefore, it is possible to effectively improve the efficiency of the power amplifier of the mobile communication terminal by simply switching the power amplifier and power supply control according to the output power level. At this time, hysteresis is performed between the output power level to be switched when the output power level is increased to avoid communication failure due to frequent switching near the power level being switched, and the output power level to be switched when the power supply level is reduced. hysteresis).
도 6은 본 발명에 따른 이동통신 단말기의 송출전력 제어 동작의 처리흐름을 보여주는 도면이다. 이러한 처리흐름에 따른 동작은 도 3 내지 도 5에 도시된 모든 송출전력 제어장치에서도 수행되는 것이나, 여기서는 설명의 편의를 위해 도 4에 도시된 송출전력 제어장치에서 수행되는 동작으로 국한하여 설명하기로 한다.6 is a flowchart illustrating the processing of the transmission power control operation of the mobile communication terminal according to the present invention. The operation according to the processing flow is performed in all the power transmission control apparatus shown in Figs. 3 to 5, but for the convenience of description, it will be described here as limited to the operation performed in the power transmission control apparatus shown in Fig. do.
상기 도 4의 RSSI 검출부 360은 도 6의 601단계에서 기지국으로부터 수신된 신호의 세기를 검출하고, 그 검출결과를 제어부 370으로 통보한다. 602단계에서 제어부 370은 상기 검출된 수신신호의 세기로부터 출력전력 레벨을 결정하고, 전력증폭기들 330,380중에서 어느 전력증폭기를 선택할 것인지 여부를 판단한다. 이때 높은 전력레벨의 신호 송출이 필요한 경우에는 제1전력증폭기 330을 선택할 것으로 판단하고, 낮은 전력레벨의 신호 송출이 필요한 경우에는 제2전력증폭기 380을 선택할 것으로 판단한다.The RSSI detector 360 of FIG. 4 detects the strength of the signal received from the base station in step 601 of FIG. 6, and notifies the controller 370 of the detection result. In step 602, the controller 370 determines the output power level from the detected strength of the received signal, and determines which power amplifier to select from among the power amplifiers 330 and 380. In this case, when it is necessary to send a signal of a high power level, it is determined that the first power amplifier 330 is selected, and when it is necessary to send a signal of a low power level, it is determined that the second power amplifier 380 is selected.
어느 전력증폭기를 선택할 것인지 여부를 판단한 후에 제어부 370은 그 판단된 전력증폭기가 바로 선택되도록 스위칭부들 310,340을 스위칭 제어하기 이전에 먼저 603단계에서 가변감쇄기 320을 제어하여 전력증폭기들 330,380의 전력이득의 차이가 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 조정한다. 전력증폭기들 330,380의 전력이득의 차이가 미리 설정된 범위내의 값이 되도록 조정한 후에 제어부 370은 604단계에서 스위칭부들 310,340을 제어하여 판단된 전력증폭기가 선택되도록 하고, 605단계에서 전원공급부 350을 제어하여 선택된 전력증폭기로 동작전원이 공급되도록 한다.After determining which power amplifier to select, the control unit 370 controls the variable attenuator 320 in step 603 to control the difference between the power gains of the power amplifiers 330 and 380, before switching the switching units 310 and 340 so that the determined power amplifier is selected immediately. Adjust so that is within the preset range. After adjusting the power gain difference between the power amplifiers 330 and 380 to be within a preset range, the controller 370 controls the switching units 310 and 340 to select the determined power amplifier in step 604, and controls the power supply unit 350 in step 605. Ensure that the operating power is supplied to the selected power amplifier.
이와 같이 현재 수신신호의 세기에 적합한 출력레벨을 지원하는 전력증폭기가 선택되고, 그 선택된 전력증폭기는 606단계에서 입력 고주파신호를 적절한 출력레벨로 전력증폭한다. 이렇게 전력증폭된 고주파신호는 607단계에서 제2스위칭부 340 및 고주파신호 출력단(RFout)을 거쳐 안테나를 통해 출력된다. 이러한 이동통신 단말기의 고주파신호는 기지국으로 전송된다.As such, a power amplifier supporting an output level suitable for the current received signal strength is selected, and the selected power amplifier amplifies the input high frequency signal to an appropriate output level in step 606. The power-amplified high frequency signal is output through the antenna via the second switching unit 340 and the high frequency signal output terminal RFout in step 607. The high frequency signal of the mobile communication terminal is transmitted to the base station.
도 7은 출력전력 레벨에 따른 바이어스 제어 동작시 바이어스 동작점이 변화됨을 보여주는 도면이다. 이러한 바이어스 동작점의 변화는 본 발명에 따른 송출전력 제어장치의 제어부 370이 전력증폭기의 바이어스 전압 및 전류 제어를 위해 바이어스 제어신호 CNT3을 전원공급부 350으로 공급함에 따라 수행된다. 상기 도 7에서 바이어스 A는 높은 송출전력 레벨의 고주파신호가 송출되는 경우에 정해지는 바이어스 동작점이고, 바이어스 B는 낮은 송출전력 레벨의 고주파신호가 송출되는 경우에 정해지는 바이어스 동작점이다.7 is a view showing that the bias operating point is changed during the bias control operation according to the output power level. The change of the bias operating point is performed by the control unit 370 of the transmission power control apparatus according to the present invention supplying the bias control signal CNT3 to the power supply 350 to control the bias voltage and current of the power amplifier. In FIG. 7, the bias A is a bias operating point determined when a high frequency signal having a high power output level is transmitted, and the bias B is a bias operating point determined when a high frequency signal with a low power level is transmitted.
도 8a 및 도 8b는 종래 기술 및 본 발명에 따른 송출전력 제어장치에 의한 송출전력의 변화 폭을 보여주는 도면이다.8a and 8b is a view showing a variation of the transmission power by the transmission power control apparatus according to the prior art and the present invention.
상기 도 8a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 송출전력 제어장치와 같이 가변감쇄기를 사용하지 않는 경우에 송출전력 레벨의 증가 혹은 감소가 요구됨에 따라 전력증폭기들을 스위칭할 시 송출전력이 급격하게 증가 혹은 감소함을 보여주는 도면이다. 이러한 현상에 의해 통신 도중 셀 내의 다른 사용자가 장애를 받게 되는문제점이 발생하는 것이다.8A illustrates that when the variable power attenuator is not used, such as the power transmission control apparatus according to the related art shown in FIG. 1, the power output increases rapidly when switching the power amplifiers as the power output level is increased or decreased. Or to show a decrease. This phenomenon causes a problem that other users in the cell are interrupted during communication.
상기 도 8b는 본 발명에 따른 송출전력 제어장치와 같이 송출전력 레벨의 증가 혹은 감소가 요구됨에 따라 전력증폭기들을 스위칭하기 이전에 가변감쇄기를 조정함으로써 송출전력이 급격하게 증가 혹은 감소되는 현상이 제거됨을 보여주는 도면이다.FIG. 8B illustrates that the power attenuation increases or decreases by adjusting the variable attenuator before switching the power amplifiers as the power supply level increases or decreases as in the power supply control device according to the present invention. Figure showing.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the scope of the following claims, but also by the equivalents of the claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 이동통신 단말기가 낮은 전력 레벨의 신호를 송출하다가 높은 전력 레벨의 신호를 송출할 필요가 있거나, 높은 전력 레벨의 신호를 송출하다가 낮은 전력 레벨의 신호를 송출할 필요가 있을 때 송출전력이 급격하게 증가 혹은 감소하는 현상을 제거함으로써 통신장애의 발생을 제거하는 이점이 있다. 또한 본 발명은 낮은 출력 레벨에서도 선형특성을 유지하며 효율이 최대가 되도록 제어하여 통화시 배터리의 소모전력을 절약할 수 있으므로, 배터리의 재충전 없이 단말기를 사용할 수 있는 시간을 연장할 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present invention, the mobile communication terminal needs to transmit a low power level signal and then transmit a high power level signal, or transmit a high power level signal and then send a low power level signal. In this case, there is an advantage of eliminating the occurrence of a communication failure by eliminating the phenomenon in which the output power increases or decreases rapidly. In addition, the present invention is to maintain the linear characteristics even at a low output level and to control the efficiency to the maximum to save the power consumption of the battery during the call, there is an advantage that can extend the time to use the terminal without recharging the battery .
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