KR100421747B1

KR100421747B1 - 다이버시티 기능을 가지는 에이치디알 무선단말기의성능을 개선하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100421747B1
Application number: KR10-2002-0006418A
Authority: KR
Inventors: 윤흥식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2004-03-11
Also published as: US20030104796A1; US6987956B2; KR20030044745A

Abstract

본 발명은 다이버시티(diversity) 기능을 이용해 HDR(High Data Rate) 무선단말기의 성능을 개선하는 장치 및 방법에 대한 것이다.

본 발명에 따른 무선단말기는 하나는 듀플렉서를 포함하며 다른 하나는 상기 듀플렉서를 바이패스(bypass)하는 두 개의 송신경로들과, 하나는 듀플렉서를 포함하며 다른 하나는 상기 듀플렉서를 포함하지 않고 모든 송신경로들과 완전히 분리되는 두 개의 수신경로들을 구비한다. 무선단말기가 HDR 모드로 작동하고 있다고 판단되는 경우에는 듀플렉서를 포함하는 송신경로와 두 개의 수신경로 모두가 이용되며, 반면에 무선단말기의 작동모드가 저속데이터 모드인 경우에는 듀플렉서를 바이패스하는 송신경로와 상기 송신경로들과는 완전히 분리된 수신경로가 이용된다. 그 결과 최소검출가능신호의 레벨이 감소되어 무선단말기에 의한 전력소모가 감소된다.

Description

다이버시티 기능을 가지는 에이치디알 무선단말기의 성능을 개선하는 장치 및 방법{A SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING PERFORMANCE OF AN HDR WIRELESS TERMINAL WITH DIVERSITY}

본 발명은 무선단말기에서의 안테나 다이버시티 방식에 대한 것으로, 특히 HDR(High Data Rate) 무선단말기의 송수신성능을 개선하는 방법에 관한 것이다.

종래의 무선단말기에 있어서 송신기는 단일 안테나를 수신기와 공유한다. 수신안테나 다이버시티 방식을 이러한 무선단말기에 적용하는 경우에는 다수의 안테나가 고품질신호들을 선택적으로 결합하기 위해 제공되며 그 결과 수신성능을 개선할 수 있으며 데이터 처리속도를 증가시킬 수 있다. 도 1은 종래의 무선단말기에서의 안테나 다이버시티를 수행하기 위한 시스템의 구성을 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 스위치 SW1에 연결된 송신기 Rx는 특정 안테나 즉, ANT1 또는 ANT2로 수신된 신호의 세기를 검출한다. 상기 특정 안테나를 통해 검출된 신호의 세기가 소정의 기준치 이상이면, 상기 수신기 Rx는 그 특정 안테나를 이용하게 된다. 반대로 상기 검출된 신호의 세기가 상기 기준치 이하이면, 상기 수신기 Rx는 SW1을 다른 특정 안테나로 전환하여 그 다른 안테나를 사용하게 된다. 상기 수신기 Rx가 상기와 같이 안테나를 선택하게 되면 송신기 Tx는 나머지 안테나를 사용하게 된다.

또한 종래의 무선단말기는 듀플렉서(duplexer)를 통해 송신신호와 수신신호를 서로 분리하며 송신기회로 및 수신기회로를 통해 음성 및 데이터 서비스를 수행한다. 듀플렉서를 통해 수신신호와 송신신호를 분리하는 종래의 무선단말기 구성이 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 안테나 ANT1과 송신기 Tx의 사이에 위치하는 듀플렉서 200은 전2중 통신(full duplexing)을 수행하기 위해 송신신호와 수신신호를 서로 분리한다. 즉, 송신하는 동안에는 송신기 Tx에 구비된 PAM(Power Amplifier Module: 전력증폭기 모듈; 미도시)의 출력전력이 듀플렉서 200을 통해 최대의 전력으로 안테나 ANT에 전달되며, 수신하는 동안에는 저전력 RF(Radio Frequency: 무선주파수) 신호가 안테나 ANT를 통해 수신된 후 듀플렉서 200을 통해 수신기 Rx의 저잡음증폭기(미도시)를 거쳐서 최대의 전력으로 수신된다. 그러나,송수신 신호들을 최대전력으로 전송하게 되면 큰 삽입손실이 발생하게 된다. 더욱이, 송수신 신호들은 듀플렉서를 통해 서로 완전히 분리되지 않기 때문에 그들 사이에 간섭이 발생하게 된다. 이러한 간섭현상은 송신전력이 대개 수신전력보다 훨씬 크기 때문에 발생하며 수신기를 간섭하게 된다.

종래의 무선단말기의 단점은, 송수신기가 단일한 안테나와 듀플렉서를 공통경로로 사용하는 경우 듀플렉서 자체의 손실과 송신기와 수신기 사이의 불완전한 분리 때문에 최소검출가능신호(Minimum Detectable Signal: MDS)의 레벨이 증가하게 되며 그 결과 무선단말기에 의한 전력소모량이 증가한다는 데 있다.

따라서, 저속데이터 처리모드 동안에 송신경로와 수신경로를 서로 완전히 분리할 수 있으며 듀플렉서를 사용하지 않아도 되어 그 결과 최소검출가능신호의 레벨과 무선단말기에 의한 전력의 소모를 감소시킬 수 있는 무선단말기 장치 및 방법이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 저속데이터 처리모드 동안 HDR(High Data Rate) 전송시스템 무선단말기의 송수신 성능을 개선하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 저속데이터 처리모드 동안에 송신경로와 수신경로를 서로 완전히 분리할 수 있으며 듀플렉서를 사용하지 않아도 되어 그 결과 최소검출가능신호의 레벨과 전력의 소모를 감소시킬 수 있는 무선단말기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고속데이터 처리모드 동안에 제1수신경로, 제2수신경로 및 송신경로를 사용하는 무선단말기를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위해 본 발명은 제1안테나와 듀플렉서를 통한 제1수신경로와 상기 듀플렉서를 통한 제1송신경로와 상기 듀플렉서를 바이패스(bypass)하는 제2송신경로와 상기 제1송신경로와 제2송신경로 사이를 전환하기 위한 송신스위치로 구성되어 음성과 같은 일반적인 신호를 송수신하는 제1수신기와, 제2안테나와 제2수신경로 구성되어 고속데이터를 수신하는 제2수신기로 구성됨을 특징으로 하는 무선단말기를 제공한다. 여기서 상기 제2수신기는 송신동작을 수행하지 않기 때문에 상기 듀플렉서에 연결되지 않는다.

또한 본 발명은 상기와 같은 무선단말기 장치를 통해 상기한 목적들을 달성하는 방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 방법에 따르면, HDR 전송이 이루어지고 있다고 판단되면 상기 송신스위치는 상기 제1수신기의 상기 제1송신경로를 이용하게끔 배치된다. 그러면 인입신호는 상기 제1수신경로 및 제2수신경로를 공통으로 사용해서 수신된다. HDR 전송이 아니면, 상기 송신스위치는 상기 제1수신기의 상기 듀플렉서를 바이패스하는 상기 제2송신경로를 이용하게끔 배치된다. 그러면 인입신호는 상기 제2수신기의 제2수신경로만을 통해 수신된다. 저속데이터 처리모드 동안에 송신경로와 수신경로를 서로 완전히 분리하고 듀플렉서를 사용하지 않음으로써, 최소검출가능신호의 레벨이 감소되며 무선단말기에 의한 전력의 소모도 감소된다.

도 1은 종래의 무선단말기에서 안테나(antenna) 다이버시티(diversity) 기능을 수행하기 위한 시스템의 구성도

도 2는 듀플렉서(duplexer)를 통해 수신신호와 송신신호를 분리하는 종래의 무선단말기의 구성도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 HDR(High Data Rate) 무선단말기의 구성도

도 4는 도 3에 도시된 실시예의 동작방식을 도시하는 흐름도

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부되는 도면에서 동일한 참조부호는 유사하거나 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 공지 부분에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 HDR(High Data Rate) 무선단말기의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명이 적용되는 다수의 안테나(본 실시예에서는 안테나가 두 개인 경우를 예로 들었음)를 구비하는 무선단말기에서, 제1수신기(수신기 #1)와 제2수신기(수신기 #2)는 제1안테나 ANT1과 제2안테나 ANT2에 각각 연결된다. 수신기 #1이 무선단말기에서의 신호의 송신과 수신을 모두 수행하는 반면에, 수신기 #2는 IS-856 표준에 따른 최대 2.4 Mbps의 고속데이터를 수신하기 위한 것으로 신호의 수신만을 수행한다. 즉, 상기 수신기 #2는 기존의 1x EV-DO(Evolution-Data Only) 동작만을 배타적으로 수행한다. 신호의 송수신을 모두 수행하기 위해 상기 수신기 #1은 제1송신경로 Tx#1과 제2송신경로 Tx#2와 수신경로 Rx#1을 구비한다. 상기 수신기 #2는 신호의 수신만을 수행하기 때문에 수신경로 Rx#2만을 구비한다.

본 발명에 따른 수신기 #1을 먼저 설명한다. 상술한 바와 같이 수신기 #1은 제1송신경로 Tx#1, 제2송신경로 Tx#2 및 수신경로 Rx#1을 포함한다. 듀플렉서 305의 구비여부를 제외하고는 상기 제1송신경로 Tx#1의 구조와 제2송신경로 Tx#2의 구조는 실질적으로 서로 동일하다. Tx#1과 Tx#2 모두는 송신스위치 315에 직렬로 연결된 전력증폭기 320, BPF(Band Pass Filter: 대역통과필터) 321, 구동기 322, RF BPF 321 및 승산기 324를 포함한다. 마이크로프로세서(microprocessor) 310에 의해제어되는 상기 송신스위치 315는 자신의 위치에 따라 Tx#1과 Tx#2 중 어느 것을 활용할지를 결정한다. 송신스위치 315의 위치를 결정하기 위해 상기 마이크로프로세서 310은 상기 무선단말기가 저속데이터 처리모드와 고속데이터 처리모드 중 어느 모드에 있는지를 결정한다. 무선단말기가 고속데이터 처리모드에 있으면 송신스위치 315는 위치 1에 연결된다. 반면에 무선단말기가 저속데이터 처리모드에 있으면 송신스위치 315는 위치 2로 전환된다. 송신스위치가 315가 위치1에 연결되는 경우에는 Tx#1이 활성화되어 송신신호는 듀플렉서 305를 통해 안테나 ANT1로 전달된다. 반면에 송신스위치가 315가 위치2에 연결되는 경우에는 Tx#2가 활성화되어 송신신호는 듀플렉서 305를 바이패스(bypass)하여 안테나 ANT1로 직접 전달된다. 수신기 #1의 수신경로 Rx#1은 서로 직렬로 연결된 안테나 ANT1, 듀플렉서 305, LNA(Low Noise Amplifier: 저잡음증폭기) 316A, BPF 317A, 승산기 318A 및 RF BPF 319A로 구성된다.

수신기 #2는 수신경로 Rx#2를 구비하며, 수신경로 Rx#2의 구조는 듀플렉서가 없다는 점만을 제외하고는 수신경로 Rx#1의 구조와 실질적으로 동일하다. 상기 수신경로 Rx#2는 무선단말기의 저속데이터 처리모드 또는 고속데이터 처리모드 동안에 데이터를 수신하기 위해 서로 직렬로 연결된 안테나 ANT2, LNA 316B, BPF 317B, 승산기 318B 및 RF BPF 319B로 구성된다.

일반적으로 무선단말기에서 사용되는 안테나에는 무선단말기의 외부로 돌출되는 헬리컬(helical: 나선형) 안테나와 휩(whip: 막대형) 안테나가 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이러한 유형의 안테나가 일례로 사용된다. 헬리컬 안테나는 휩 안테나가 무선단말기의 내부로 들어가는 경우에 작동하며, 휩 안테나는 무선단말기로부터 펼쳐지는 경우에 작동한다.

하기 <표 1>은 상기의 안테나 ANT1과 ANT2의 특성을 설명하고 있다.

	대역	유형
ANT1	Rx/Tx,광대역	휩 안테나와 결합된 헬리컬 안테나
ANT2	Rx,협대역	헬리컬 안테나(안테나 길이에 따라 휩 안테나를 사용하는 것도 가능함)

이하 본 발명의 실시예에 따른 동작을 도 3 및 도 4를 참조로 하여 설명한다. 도 3에 도시된 실시예의 동작방식을 도시하는 흐름도인 도 4를 참조하면, 먼저 401단계에서 음성/데이터 서비스가 시작된다. 402단계에서 마이크로프로세서 310은 무선단말기를 고속데이터 처리모드와 저속데이터 처리모드 중 어느 모드로 동작시킬지를 결정한다. 402단계에서 마이크로프로세서 310에 의해 무선단말기가 고속데이터 처리모드로 동작되어야 한다고 결정되면, 마이크로프로세서 310은 403단계에서 송신스위치 315를 위치 1로 전환시킨다. 송신스위치 315가 위치 1에 연결되면, 듀플렉서 305를 포함하는 송신경로 Tx#1이 고속데이터의 전송을 위해 활성화된다. 듀플렉서 305는 Tx#1을 따르는 송신신호와 Rx#1을 따르는 수신신호를 서로 분리하기 위해 사용된다. 404단계에서 수신경로 Rx#1이 가동되며, 405단계에서 수신기 #2의 수신경로 Rx#2와 함께 신호를 수신하기 위해 사용된다. 두 개의 수신경로 Rx#1과 Rx#2는 이 두 개의 수신경로 중 어떤 수신경로가 더 강한 신호를 수신하고 있느냐에 따라 선택적으로 사용된다.

402단계에서 마이크로프로세서 310에 의해 무선단말기가 고속데이터 처리모드가 아니라 저속데이터 처리모드로 동작되어야 한다고 결정되면, 마이크로프로세서 310은 406단계에서 송신스위치 315를 위치 2로 전환시킨다. 송신스위치 315가 위치 2에 연결되면, 듀플렉서 305를 바이패스하는 송신경로 Tx#2가 활성화된다. 407단계에서 수신경로 Rx#1이 차단되며, 408단계에서 신호의 수신동작은 송신경로 Tx#2와는 완전히 분리되는 수신기 #2의 수신경로 Rx#2에 의해서만 수행된다. 그 결과 최소검출가능신호의 레벨이 감소하게되어 무선단말기는 저전력 신호를 수신할 수 있게 되며 이로 인해 무선단말기에 의한 전력소모가 감소된다.

하기 <표 2>는 무선단말기의 동작을 더 상세히 설명한다.

모드	사용되는 송수신기	동작
모드	사용되는 송수신기	송신스위치의 위치	듀플렉서
저속데이터 처리모드	Rx#2,Tx#2	2	사용안됨
고속데이터 처리모드	Rx#1 및 Rx#2,Tx#1	1	사용됨

이상 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이, 종래의 무선단말기 장치 및 방법은 듀플렉서를 이용하기 때문에 저속데이터 처리모드에서 제한된 성능을 가졌으나, 본 발명에 따른 무선단말기 장치 및 방법은 저속데이터 처리모드 동안에 송신경로와 수신경로를 서로 완전히 분리할 수 있으며 듀플렉서를 사용하지 않아도 되어 그 결과 최소검출가능신호의 레벨과 무선단말기에 의한 전력의 소모를 감소시킬 수 있다.

Claims

다이버시티 방식을 이용해 HDR(High Data Rate) 무선단말기의 성능을 개선하는 무선단말기 장치에 있어서,

제1안테나와, 듀플렉서를 통한 제1수신경로와, 상기 듀플렉서를 통한 제1송신경로와, 상기 듀플렉서를 바이패스(bypass)하는 제2송신경로와, 상기 제1송신경로와 제2송신경로 사이를 전환하기 위한 송신스위치로 구성되어 신호를 송수신하는 제1수신기와,

제2안테나와 제2수신경로 구성되어 고속데이터를 수신하는 제2수신기로 구성됨을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1송신경로가

송신신호를 확산하는 승산기와,

RF BPF(Radio Frequency Band Pass Filter: 무선주파수 대역통과필터)와,

구동기와,

BPF와,

상기 송신스위치에 직렬로 연결되어 상기 송신신호를 증폭해서 상기 듀플렉서를 통해 상기 제1안테나로 전달하는 전력증폭기로 구성됨을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2송신경로가

송신신호를 확산하는 승산기와,

RF BPF와,

구동기와,

BPF와,

상기 송신신호를 증폭하여 상기 제1안테나로 전달하는 전력증폭기로 구성됨을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1수신경로가

수신된 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier: LNA)와,

BPF와,

승산기와,

상기 듀플렉서를 통해 상기 제1안테나로부터 상기 수신된 신호를 입력하는 RF BPF로 구성됨을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2수신경로가

수신된 신호를 증폭하는 저잡음증폭기와,

BPF와,

승산기와,

상기 제1안테나로부터 상기 수신된 신호를 입력하는 RF BPF로 구성됨을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1항에 있어서,

상기 송신스위치를 제어하는 마이크로프로세서(microprocessor)를 더 구비함을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1항에 있어서,

HDR 송신동작이 이루어지고 있는지를 판단하는 마이크로프로세서를 더 구비함을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1안테나와 제2안테나가 헬리컬(helical) 안테나임을 특징으로 하는무선단말기 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1안테나가 휩(whip) 안테나와 결합된 헬리컬 안테나임을 특징으로 하는 무선단말기 장치.
제1안테나와 듀플렉서를 통한 제1수신경로와 상기 듀플렉서를 통한 제1송신경로와 상기 듀플렉서를 바이패스하는 제2송신경로와 상기 제1송신경로와 제2송신경로 사이를 전환하기 위한 송신스위치로 구성되어 신호를 송수신하는 제1수신기와, 제2안테나와 제2수신경로 구성되어 고속데이터를 수신하는 제2수신기로 구성됨을 특징으로 하는 HDR 무선단말기의 성능을 다이버시티 방식을 이용해서 개선하는 방법에 있어서,

HDR 송신동작이 이루어지고 있는지를 판단하는 단계와,

HDR 송신동작이 이루어지고 있다고 판단되는 경우, 상기 제1수신기의 상기 제1송신경로를 이용하게끔 상기 송신스위치를 위치시키며 상기 제1수신경로와 상기 제2수신경로를 이용하여 신호를 수신하는 단계와,

HDR 송신동작이 이루어지지 않는다고 판단되는 경우, 상기 제1수신기의 상기 제2송신경로를 이용하게끔 상기 송신스위치를 위치시키며 상기 제2수신경로만을 이용하여 신호를 수신하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,

마이크로프로세서가 HDR 송신동작이 이루어지고 있는지를 판단함을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,

마이크로프로세서가 상기 송신스위치의 위치를 제어함을 특징으로 하는 방법.
제1안테나와 듀플렉서를 통한 제1수신경로와 상기 듀플렉서를 통한 제1송신경로와 상기 듀플렉서를 바이패스하는 제2송신경로와 상기 제1송신경로와 제2송신경로 사이를 전환하기 위한 송신스위치로 구성되어 신호를 송수신하는 제1수신기와, 제2안테나와 제2수신경로 구성되어 고속데이터를 수신하는 제2수신기로 구성됨을 특징으로 하는 HDR 무선단말기의 성능을 다이버시티 방식을 이용해서 개선하는 방법에 있어서,

HDR 수신동작이 이루어지고 있는지를 판단하는 단계와,

HDR 수신동작이 이루어지고 있다고 판단되는 경우, 상기 제1수신기의 상기 제1송신경로를 이용하게끔 상기 송신스위치를 위치시키며 상기 제1수신경로와 상기 제2수신경로를 이용하여 신호를 수신하는 단계와,

HDR 수신동작이 이루어지지 않는다고 판단되는 경우, 상기 제1수신기의 상기 제2송신경로를 이용하게끔 상기 송신스위치를 위치시키며 상기 제2수신경로만을 이용하여 신호를 수신하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,

마이크로프로세서가 HDR 수신동작이 이루어지고 있는지를 판단함을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,

마이크로프로세서가 상기 송신스위치의 위치를 제어함을 특징으로 하는 방법.