KR100524342B1 - 송신기와 관련된 전력 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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KR100524342B1 KR10-2003-0028548A KR20030028548A KR100524342B1 KR 100524342 B1 KR100524342 B1 KR 100524342B1 KR 20030028548 A KR20030028548 A KR 20030028548A KR 100524342 B1 KR100524342 B1 KR 100524342B1
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Abstract

송신기(220)와 관련된 전력 제어 방법(800) 및 장치이다. 송신기(220)는 일반적으로 프로세싱 컴포넌트(310), 기저 대역 제어기(320), 선형화 제어기(330), 가변 기저 대역 소스(340) 및 무선 주파수(RF) 컴포넌트(350)를 포함할 수 있다. 가변 기저 대역 소스(340)는 입력 신호에 기초하여 기저 대역 신호를 생성할 수 있다. RF 컴포넌트(350)는 기저 대역 신호에 기초하여 RF 신호를 생성할 수 있다. 프로세싱 컴포넌트(310)는 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 프로세싱 컴포넌트(310)는 제1 제어 신호를 기저 대역 제어기(320)에 제공하여 가변 기저 대역 소스(340)를 조절할 수 있으며, 제2 제어 신호를 선형화 제어기(330)에 제공하여 RF 주파수 컴포넌트(350)를 조절할 수 있다.

Description

송신기와 관련된 전력 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING POWER ASSOCIATED WITH A TRANSMITTING UNIT}
본 명세서는 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 특히 송신기와 관련된 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 시스템은 시스템과 소자들의 복잡한 네트워크이다. 전형적인 시스템과 소자는 (1) 적어도 하나, 전형적으로는 여러 개의 기지국에 의하여 제공되는 이동국으로의 무선 링크(예컨대, 무선 통신 시스템에 접속하기 위한 휴대 전화 또는 가입자 장비), (2) 기지국간의 통신 링크, (3) 기지국간의 통신을 제어하고, 기지국의 동작 및 상호 작용을 관리하기 위한 제어기, 즉, 전형적으로는 하나 이상의 기지국 제어기 또는 중앙 집중 기지국 제어기(BSC/CBSC), (4) 시스템에서 콜 프로세싱을 수행하기 위한 이동 전화 교환국(MSC)을 포함하는 교환 시스템 및 (5) 육상 회선, 즉 일반 전화 교환망(PSTN) 또는 종합 정보 통신망(ISDN)으로의 링크를 포함한다.
기지국 보조 시스템(BSS) 또는 무선 접속 네트워크(RAN)는 전형적으로 하나 이상의 기지국 제어기와 여러 개의 기지국을 포함하며, 이는 모든 무선 관련 기능을 제공한다. 기지국 제어기는 모든 제어 기능 및 교환 시스템과 기지국간의 물리적 링크를 제공한다. 기지국 제어기는 또한 기지국에서의 핸드 오버, 셀 구성, 무선 주파수(RF) 전력의 제어와 같은 기능을 제공하는 대용량 스위치이다.
기지국은 이동국으로의 무선 인터페이스를 조정한다. 기지국은 시스템 안에 각 통신 셀을 서비스하는데 필요한 무선 장비(송수신기, 안테나, 증폭기 등)를 포함한다. 일군의 기지국은 기지국 제어기에 의하여 제어된다. 따라서, 기지국 제어기는 기지국과 함께 기지국 보조 시스템의 일부로서 동작하여, 이동국에 실시간 음성, 데이터 및 멀티미디어 서비스(예컨대, 전화 통화)를 제공한다.
모든 이동국이 적절한 통신 서비스를 수신하고 있음을 확인하기 위하여, 기지국은 전형적으로 전력 제어 정보를 제공한다. 이 개념을 설명하면, 기지국에 의하여 서비스되는 이동국은 기지국의 안테나의 바로 아래로부터 기지국으로부터 수 마일이 떨어진 곳까지의 통신 셀 안에 있을 수 있다. 모든 이동국이 같은 양의 전송 전력(즉, 무선 주파수(RF) 출력 전력)을 사용한다면, 기지국으로부터 가까운 이동국은 기지국으로부터 멀리 떨어진 이동국에게 간섭을 야기할 수도 있다. 이 문제점을 완화하기 위하여 기지국은 각 이동국에게 전력 제어 정보를 제공하여, 이동국들이 그들의 송신 전력을 최적으로 제어하고, 모든 신호가 대체로 동일한 전력으로 기지국에 도달하게 한다. 예를 들어, 기지국은 이동국에게 다른 이동국에게 간섭을 야기하지 않도록 저감된 송신 전력으로 동작하도록 명령한다. 특히, 이동국은 그 송신 전력을 수십 나노와트에서 수 와트까지 변화시킬 수 있다. 송신 전력을 감소시키기 위하여, 이동국의 이득은 기지국의 바이어스 레벨을 조절함(예컨대, 이동국의 제어 전압을 감소시킴)으로써 감쇠시킬 수 있다. 따라서, 이동국은 더 적은 공급 전류를 필요로 하며, 이는 기지국의 3차 인터셉트 포인트(IP3; the third-order intercept point) 레벨을 감소시킨다. 특히, IP3 레벨은 이동국으로부터의 RF 신호의 선형성(즉, 신호의 왜곡 수준)을 나타낸다. 따라서 IP3보다 높은 레벨일수록 이동국으로부터의 RF 신호 왜곡이 적어지지만, 더 많은 전류 공급을 요하게 된다(즉, 이동국에 의해 더 많은 전력이 소비된다).
전형적으로, 이동국의 공급 전류는 일정하다(즉, 입력 전력은 일정하다). 그러나, 3차 인터셉트 포인트(IP3) 레벨은, 송신 전력이 감소함에 따라 마찬가지로 감소한다. 따라서, 이동국의 입력 전력이 적절하게 감소되지 않는다면, 주어진 양의 입력 전력에 대한 불충분한 IP3 레벨 때문에, 상호 변조 왜곡(inter-modulation distortion)이 송신 전력 감소 중에 생길 수 있다. 특히, 상호 변조 왜곡은 RF 에너지가 주파수 밴드의 인접 및/또는 교대 채널에서 많아질 수 있다. 즉, RF 에너지가 주파수 밴드에서 허용되는 무선 통신 프로토콜에 의하여 정해진 수용 가능한 수준을 초과하는 것일 수 있다. 그 결과, 의사 RF 방사(spurious RF emissions)와 신호의 질의 저하가 송신 전력을 감소시키는 동안 일어날 수 있다.
또한, 무선 통신 산업의 경향은 작은 손바닥 크기의 휴대용 장비를 제공하는 것뿐만 아니라, 부가적인 사용자 특징 및 기능성을 제공하는 것이다. 따라서, 무선 통신 시스템 설계의 한 형태는, 이동국으로 이용 가능한 자원을 최적화하는 것이다. 즉, 자원의 이용 가능성을 개선하는 한 방법은 이동국의 송신기에 의하여 소비되는 전력량을 줄이는 것이다. 이동국의 전력 소비를 줄임으로써, 송신 시간이 연장되고, 더 작은 용량 및 크기의 배터리가 사용될 수 있다.
따라서, 전력 감소하는 동안에 송신 효율을 개선하고 무선 통신 시스템의 통신 자원을 최적화하기 위하여, 이동국의 송신기와 관련된 송신 전력을 제어할 필요성이 있다.
송신기와 관련된 송신 전력 제어 방법 및 장치에 대하여 설명한다. 무선 통신 시스템에서, 기지국은 무선 주파수(RF) 신호의 송신을 위하여 이동국으로 전력 제어 정보를 제공한다. 이동국은 일반적으로 입력 신호와 기저 대역 신호에 기초하여 무선 주파수 신호를 생성하기 위하여 동작할 수 있는 송신기를 포함한다. 송신기는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 기반 통신 프로토콜, 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반 통신 프로토콜, 이동 통신 세계화 시스템(GSM) 기반 통신 프로토콜, 블루투스(Bluetooth) 기반 통신 프로토콜 및 무선 근거리 통신망(WLAN) 통신 프로토콜(예컨대, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineer) 802.11 기반 통신 프로토콜) 등의 다양한 무선 통신 프로토콜에 따라 동작할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 송신기는 다양한 기저 대역 소스, 무선 주파수(RF) 컴포넌트, 전력 증폭기, 프로세싱 컴포넌트, 기저 대역 제어기 및 선형화 제어기를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
가변 기저 대역 소스는 프로세싱 컴포넌트와 기저 대역 제어기와 작용 가능하게 연결되어 있다. 가변 기저 대역 소스는 프로세싱 컴포넌트로부터의 입력 신호에 기초하여 기저 대역 신호를 생성하도록 동작할 수 있다. 특히, 가변 기저 대역 소스는 프로세싱 컴포넌트와 작용 가능하게 연결된 디지털 승산기, 디지털 승산기와 작용 가능하게 연결된 디지털-아날로그 컨버터, 디지털-아날로그 컨버터 및 기저 대역 제어기와 작용 가능하게 연결된 감쇠기(예컨대, 프로그램 가능한 기저 대역 단계 감쇠기(programmable baseband step attenuator)), 감쇠기 및 RF 컴포넌트와 동작 가능하게 연결된 기저 대역 필터를 포함한다. 가변 기저 대역 소스는 프로세싱 컴포넌트와 디지털 승산기와 작용 가능하게 연결된 채널 필터(예컨대, 유한 임펄스 응답(finite impulse response(FIR)) 필터)를 포함할 수 있다.
가변 기저 대역 소스에는 RF 컴포넌트가 작용 가능하게 연결된다. 특히, RF 컴포넌트는 가변 기저 대역 소스의 출력, 즉 기저 대역 신호에 기초하여 RF 신호를 생성하도록 동작할 수 있다. RF 컴포넌트는 가변 기저 대역 소스와 작용 가능하게 연결된 RF 혼합기, RF 혼합기 및 선형화 제어기와 작용 가능하게 연결된 가변 이득 증폭기 컴포넌트, 가변 이득 증폭기 및 전력 증폭기와 작용 가능하게 연결된 중간 단계 필터(interstage filter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 이득 증폭기는 혼합-후 증폭기(post-mixer amplifier), 제1 전압 제어 증폭기(VCA), 제2 전압 제어 증폭기(VCA)를 포함할 수 있으며, 이들은 선형화 제어기와 작용 가능하게 연결되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 VCA는 프로세싱 컴포넌트와 작용 가능하게 연결될 수 있다.
송신기와 관련된 송신 전력(즉, RF 출력 전력)을 제어하기 위하여, 프로세싱 컴포넌트는 가변 기저 대역 소스 및 RF 컴포넌트에 작용 가능하게 연결되어 있다. 즉, 프로세싱 컴포넌트는 RF 출력 전력을 변경하기 위하여 송신기의 기저 대역과 RF 제어를 동시에 조절할 수 있다. RF 출력 전력 감소(즉, "백-오프(back-off)") 동안, 예를 들어 프로세싱 컴포넌트는 송신기에 관련된 입력 전력과 바이어스 레벨(예컨대, 전류 또는 전압)을 저감할 수 있다. 이 개념을 설명하기 위하여, 프로세싱 컴포넌트는 기지국으로부터의 전력 제어 정보에 기초하여 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 생성할 수 있다. 특히, 프로세싱 컴포넌트는 기저 대역 제어기로 제1 제어 신호를 제공할 수 있으며, 기저 대역 제어기는 제1 제어 신호에 기초하여 가변 기저 대역 소스를 조절할 수 있다. 예를 들어, 기저 대역 제어기는 입력 신호와 관련된 전력을 감소시켜서, 기저 대역 신호(즉, 입력 전력)를 생성할 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱 컴포넌트는 제2 제어 신호를 선형화 제어기에 제공하고, 선형화 제어기는 제2 제어 신호에 기초하여 무선 주파수(RF) 컴포넌트를 조절할 수 있다. 제2 제어 신호에 기초하여, 선형화 제어기는 기저 대역 신호와 관련된 전력을 감소시켜서 무선 주파수(RF) 신호를 생성한다. 즉, 제2 제어 신호는 RF 신호의 이득/감쇠를 조절하기 위하여 RF 컴포넌트의 바이어스 레벨을 조절하는데 사용될 수 있다. 따라서, 입력 신호 및 기저 대역 신호와 관련된 전력의 감소는 이동국에 의하여 요구되는 공급 전류의 양을 저감할 수 있다. 그 결과, 공급 전류의 양은 RF 출력 전력이 백-오프됨으로써 감소될 수 있기 때문에, 이동국에 전력을 공급하는 배터리의 송신 시간(즉, 배터리 수명)은 연장된다.
또한, 통신 시스템에 대해 적어도 여러 표준 중의 어느 하나에 따라 동작하는 무선 통신 시스템에 관련하여 설명한다. 이러한 표준들은 아무런 제한이 없으며, 첨단 이동 전화 시스템(AMPS), 협대역 첨단 이동 전화 시스템(NAMPS), 이동 통신 세계화 시스템(GSM), IS-55 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 디지털 셀룰러, IS-95 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 디지털 셀룰러, CDMA 2000, 개인 휴대 통신 시스템(PCS), 3G, 범용 이동 통신 시스템(UMTS) 등의 아날로그, 디지털 또는 듀얼 모드 통신 시스템 프로토콜과 이러한 프로토콜의 변형 및 발전형을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 무선 통신 시스템(100)은 통신 네트워크(110)와 총 서비스 영역(130)을 서비스하는 복수의 기지국 제어기(BSC, 일반적으로 "120", "122"로 나타냄)를 포함한다. 무선 통신 시스템(100)은 주파수 분할 다중 접속 방식(FDMA) 기반 통신 시스템, 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반 통신 시스템 및 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 기반 통신 시스템일 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다. 그러한 시스템에서 알려진 바와 같이, 각 BSC(120, 122)는 총 서비스 영역(130) 안에 통신 셀(150, 152, 154, 156)을 서비스하는 복수의 기지국(BS; 140, 142, 144, 146)과 관련되어 있다. BCS(120, 122)와 기지국(140, 142, 144, 146)은 특정되고, 통신 셀(150, 152, 154, 156)에서 동작하는 이동국(MS; 160, 162, 164, 166)에 무선 통신 서비스를 제공하기 위한 적용 가능한 표준에 따라 동작하며, 이러한 소자들은 각각 "Illinois"주 "Schaumburg"의 "Motorola"(사)로부터 상업적으로 이용 가능하다.
적절한 통신 시스템이 통신 셀 내의 이동국에 제공되는지 확인하기 위해서, 기지국은 이동국으로 전력 제어 정보를 제공할 수 있다. 전력 제어 정보는 이동국의 송신기에 의하여 생성되어야 할 송신 전력(즉, RF 출력 전력)을 특정할 수 있다. 예를 들어, 기지국(142)은 이동국(162)으로 전력 제어 정보를 제공할 수 있으며, 따라서 이동국(162)은 이동국(164)과 같이 기지국(142)에 의하여 서비스되는 다른 이동국에게 간섭을 야기하지 않고 기지국(142)으로 송신할 수 있다. 전력 제어 정보에 기초하여, 이동국(162)은 그 송신 전력을 제어하고, 그 송신 효율이 개선되도록 동작할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 이동국(162)은 송신기와 관련된 송신 전력을 제어하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제공될 수 있다. 이동국(162)은 일반적으로, 제어기(210), 송신기(220) 및 수신기(225)를 포함한다. 제어기(210)는 일반적으로 프로세서(230)와 메모리(240)를 포함한다. 프로세서(230)는 메모리(240)와 작용 가능하게 연결되어 있으며, 이 메모리(240)는 프로세서(230)용 프로그램 또는 동작 명령 세트를 저장한다. 따라서, 프로세서(230)는 상기 프로그램 또는 동작 명령 세트를 실행하여, 이동국(162)이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 동작하게 된다. 프로그램과 동작 명령 세트는 컴퓨터 판독 가능 매체에서 구체화될 수 있으며, 이러한 매체는 종이, 프로그램 게이트 어레이, 주문형 반도체(ASIC), 소거 및 프로그램 가능 판독용 기억 장치(EPROM), 롬(ROM), 램(RAM), 자기 매체 및 광학 매체일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
수신기(225)는 제어기(210) 및 안테나(250)와 작용 가능하게 연결된다. 송신기(220)는 또한 제어기(210) 및 안테나(250)와 작용 가능하게 연결된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 송신기(220)는 일반적으로 프로세싱 컴포넌트(310), 기저 대역 제어기(320), 선형화 제어기(330), 가변 기저 대역 소스(340) 및 무선 주파수(RF) 컴포넌트(350)를 포함한다. 프로세싱 컴포넌트(310)는 기저 대역 제어기(320), 선형화 제어기(330) 및 가변 기저 대역 소스(340)와 동작 가능하게 연결된다. 프로세싱 컴포넌트(310)는 디지털 신호 프로세싱(DSP)용 마이크로 프로세서 제어 유닛(MCU)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 기저 대역 제어기(320)는 가변 기저 대역 소스(340)와 작용 가능하게 연결되고, 선형화 제어기(330)는 아래에 상술하는 바와 같이 동작적으로 RF 컴포넌트(350)와 작용 가능하게 연결된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 가변 기저 대역 소스(340)는 일반적으로 디지털 승산기(410), 디지털-아날로그 컨버터(DAC, 420), 감쇠기(430, 예컨대 프로그래밍가능승산기 단계 감쇠기) 및 기저 대역 필터(440)를 포함한다. 디지털 승산기(410)는 DAC(420)와 작용 가능하게 연결되며, DAC(420)는 다시 감쇠기(430)와 작용 가능하게 연결된다. 감쇠기(430)는 기저 대역 필터(440) 및 기저 대역 제어기(320)와 작용 가능하게 연결된다. RF 컴포넌트(350)에 가변 기저 대역 소스(340)의 출력을 제공하기 위하여, 기저 대역 필터(440)는 RF 컴포넌트(350)와 작용 가능하게 연결되며, 이에 대해서는 아래에서 상술한다. 가변 기저 대역 소스(340)는 또한 채널 필터(450, 예컨대 유한 임펄스 응답(FIR) 필터)를 포함할 수 있으며, 이는 프로세싱 컴포넌트(310)와 작용 가능하게 연결된다. 채널 필터(450)는 디지털 승산기(410)와 작용 가능하게 연결되며, 디지털 승산기(410)는 기저 대역 제어기(320)와 작용 가능하게 연결된다.
상기에서 알 수 있듯이, 가변 기저 대역 소스(340)는 RF 컴포넌트(350)와 작용 가능하게 연결되어 있다. 도 5를 참조하면, RF 컴포넌트(350)는 일반적으로 RF 혼합기(510), 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520) 및 중간 단계 필터(530)를 포함한다. 특히, 가변 기저 대역 소스(340)의 기저 대역 필터(440)는 RF 혼합기(510)와 작용 가능하게 연결되어 있으며, RF 혼합기(510)는 다시 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)와 작용 가능하게 연결되어 있다. 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)는 혼합후 증폭기(542)와 제1 VCA(544), 제2 VCA(546)로 일반적으로 나타내는 복수의 전압 제어 증폭기(VCA)를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 선형화 제어기(330)는 RF 컴포넌트(350)와 작용 가능하게 연결되어, 선형화 제어기(330)가 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520), 즉, 혼합-후 증폭기(542), 제1 VCA(544) 및 제2 VCA(546)를 조절하도록 동작할 수 있다. 또한, 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)는 중간 단계 필터(530)와 작용 가능하게 연결된다.
도 3을 다시 참조하면, 송신기(220)는 전력 증폭기(PA) 컴포넌트(370)와 PA-후 컴포넌트(380)를 더 포함한다. 특히, PA 컴포넌트(370)는 도 6에 나타낸 바와 같은 RF 컴포넌트(350)의 중간 단계 필터(530)와 작용 가능하게 연결되어 있으며, 본 분야의 일반적 기술로 알려진 바와 같이, 신호 전력을 송신하기 위한 레벨로 증가시킨다. PA-후 컴포넌트(380)는 PA 컴포넌트(370) 및 안테나(250)와 작용 가능하게 연결된다. PA-후 컴포넌트(380)는 본 분야의 일반적 기술로 알려진 바와 같이, 안테나(250)를 통하여 송신하기 위한 무선 주파수 신호를 제공하기 위한 필터와 스위치를 포함할 수 있으며, 이러한 것에 제한되지 않는다.
도 2, 3, 4 및 5에 나타낸 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 적용 가능한 송신기와 관련된 송신 전력의 제어에 관한 기본적인 흐름은 이동국(162)이, 도 1에 나타낸 기지국(142)과 같은 기지국으로부터 전력 제어 정보를 (예컨대, 수신기(225)를 통하여) 수신함으로써 시작된다. 전력 제어 정보는 이동국(162)의 송신기(220)에 의하여 생성되어야 할 송신 전력(즉, RF 출력 전력)을 특정할 수 있다. 예를 들어, 전력 제어 정보는 이동국(162)으로부터 기지국(142)에 의해 수신된 RF 신호의 양에 기초하여 RF 출력 전력을 증가시키거나 감소시키기 위하여 많은 양의 전력을 포함할 수 있다. 그 전력 제어 정보에 기초하여, 프로세싱 컴포넌트(310)는 기지국(142)에 의하여 특정 송신 전력을 만족하는 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 제1 제어 신호는 제어 신호의 디지털 형태일 수 있으며, 제2 제어 신호는 제어 신호의 아날로그 형태일 수 있다. 따라서, 프로세싱 컴포넌트(310)는 제어 신호를 기저 대역 제어기(320)와 선형화 제어기(330)에 공급하여 동시에 각각 송신기(220)와 관련된 기저 대역과 RF 제어를 조절한다. 특히, 프로세싱 컴포넌트(310)는 제1 제어 신호를 기저 대역 제어기(320)에 제공하고, 기저 대역 제어기(320)는 다시 가변 기저 대역 소스(340)를 조절한다(즉, 송신기(220)의 입력 전력을 조절한다). 마찬가지로, 프로세싱 컴포넌트(310)는 제2 제어 신호를 선형화 제어기(330)에 제공하고, 선형화 제어기(330)는 다시 RF 컴포넌트(350)를 조절한다(즉, 송신기(220)의 바이어스 레벨을 조절한다).
전형적으로, 무선 주파수 신호는 기저 대역 신호에 기초하고 있다. 따라서, 기저 대역 신호를 생성하기 위하여, 프로세싱 컴포넌트(310)는 입력 신호를 가변 기저 대역 소스(340)에 제공할 수 있다. 입력 신호는 음성, 데이터 및 멀티미디어 등을 포함하는 디지털 형태의 신호일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 채널 필터(450)는 유한 펄스 응답(FIR) 필터일 수 있으며, 이는 입력 신호의 대역폭을 단일 채널로 제한하도록 동작한다. 상술한 바와 같이, 프로세싱 컴포넌트(310)는 제1 제어 신호를 기저 대역 제어기(320)에 제공하여 가변 기저 대역 소스(340)를 조절한다. 제1 제어 신호에 기초하여, 예컨대, 기저 대역 제어기(320)는 제1 조절 신호와 제2 조절 신호를 생성하여, 각각 가변 기저 대역 소스(340)의 디지털 승산기(410, 즉, 디지털 이득/감쇠 단계)와 감쇠기(430, 즉, 아날로그 이득/감쇠 단계)를 조절한다. 기저 대역 제어기(320)로부터의 제1 조절 신호에 응답하여, 디지털 승산기(410)는 채널 필터(450)의 출력의 크기를 조절하기 위하여(즉, 입력 신호의 미세한 조절을 위하여) 스케일링 팩터를 제공한다. 따라서, 채널 필터(450)의 출력은 프로세싱 컴포넌트(310)로부터의 입력 신호에 비례하는 신호일 수 있다(즉, 입력 신호의 배수이다). 그리고, DAC(420)는 디지털 승산기(410)의 출력을 디지털 형태에서 아날로그 형태로 변환한다. 감쇠기(430)는 기저 대역 제어기(320)로부터의 제2 조절 신호에 응답하여 DAC(420)의 출력을 조절할 수 있다(즉, 입력 신호의 아날로그 형태로 대략적으로 조절할 수 있다). 따라서, 기저 대역 필터(440, 예컨대 저대역 필터(LPF))는 감쇠기(430)의 출력을 원하는 주파수 대역(즉, 특정 주파수 영역)으로 선택적으로 소팅하여, 가변 기저 대역 소스(340)로부터 기저 대역 신호를 생성한다.
상술한 바와 같이, RF 컴포넌트(350)는 가변 기저 대역 소스(340)와 작용 가능하게 연결되어 있다. 따라서, 가변 기저 대역 소스(340)는 기저 대역 신호를 RF 컴포넌트(350)에 제공하여 RF 신호를 생성할 수 있다. 특히, RF 혼합기(510)는 기저 대역 신호를 대기를 통한 송신을 위하여 보다 높은 무선 주파수, 즉, 캐리어로 변조시킨다. 따라서, 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)는 RF 혼합기(510)의 출력을 수신한다. 프로세싱 컴포넌트(310)는 제2 제어 신호를 선형화 제어기(330)에 제공하여 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)를 조절한다. 예를 들어, 프로세싱 컴포넌트(310)는 제2 제어 신호(예컨대, 아날로그 형태의 제어 신호)를 선형화 제어기(330)에 제공할 수 있으며, 선형화 제어기(330)는 다시 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)를 조절하기 위하여 복수의 조절 신호를 생성한다. 혼합-후 증폭기(542)와 제1 및 제2 VCA(544, 546)는 선형화 제어기(330)에 의하여 생성된 복수의 조절 신호에 기초하여 RF 혼합기(510)의 출력을 증폭시킨다. 특히, 선형화 제어기(330)로부터의 제1 조절 신호는 혼합-후 증폭기(542)의 바이어스 레벨을 조절할 수 있다(예컨대, 혼합-후 증폭기(542)의 전압 또는 전류를 조절한다). 제2 조절 신호와 제3 조절 신호는 각각 제1, 제2 VCA(544, 546)를 통하여 RF 신호의 RF 레벨을 조절할 수 있다(예컨대, 혼합-후 증폭기(542)로부터의 출력의 크기를 제어하기 위하여 제1 및 제2 VCA(544, 546)의 전압을 조절한다). 따라서, 중간 단계 필터(530)는 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)의 출력을 원하는 주파수 영역으로 선택적으로 소팅하여(즉, 가장자리를 정리하여), RF 신호를 생성한다. 그리고, PA-후 컴포넌트(380)가 대기 채널(over-the-air channel)을 통하여 송신할 RF 신호를 준비하는 동안, PA 컴포넌트(370)는 RF 신호의 신호 전력을 송신하기 위한 레벨로 증대시킨다.
다른 실시예에 있어서, 프로세싱 컴포넌트(310)는 RF 컴포넌트(350)의 바이어스 레벨을 직접 조절할 수 있다. 특히, 프로세싱 컴포넌트(310)는 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)와 작용 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 선형화 컴포넌트(330)는 혼합-후 증폭기(542) 및 제1 VCA(544)와 작용 가능하게 연결될 수 있으며, 프로세싱 컴포넌트(310)는 도 6에 나타낸 바와 같이 제2 VCA(546)와 작용 가능하게 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 송신기(220)는 전체적으로 프로세싱 컴포넌트(310)에 의하여 직접 DSP 제어될 수 있다(즉, 기저 대역 제어기(320) 및 선형화 제어기(330) 없이 동작함). 프로세싱 컴포넌트(310)는 기저 대역 제어기(320) 및 선형화 제어기(330)로서 동작할 수 있다. 예를 들면, 도 7을 참조하면, 프로세싱 컴포넌트(310)는 가변 기저 대역 소스(340) 및 RF 컴포넌트(350)와 작용 가능하게 연결될 수 있다. 송신기(220)의 입력 전력을 조절하기 위하여, 프로세싱 컴포넌트(310)는 가변 기저 대역 소스(340)의 디지털 승산기(410) 및 감쇠기(430)와 작용 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 프로세싱 컴포넌트(310)는 가변 이득 증폭기 컴포넌트(520)와 작용 가능하게 연결될 수 있으며, 이로써 RF 컴포넌트(350)의 바이어스 레벨을 조절할 수 있다. 프로세싱 컴포넌트(310)는 혼합-후 증폭기(542) 및 제1 및 제2 VCA(544, 546)와 작용 가능하게 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 송신기(220)는 본 분야의 일반적 기술로 알려진 바와 같이, 다른 변조기와 중간 주파수(IF) 컴포넌트를 포함할 수 있으며, 이로써 가변 기저 대역 소스(340)로부터의 기저 대역 신호에 기초하여 무선 주파수 신호를 생성한다. 예를 들어, 송신기(220)는 가변 기저 대역 소스(340) 및 RF 컴포넌트(350)와 작용 가능하게 연결된 IF 컴포넌트를 포함할 수 있다.
이동국(예컨대, 셀룰러 전화)에서 동작하는 이외에도, 송신기(220)는 무선 전화기, 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 및 랩탑 PC와 같은 다른 전기 장비에 통합될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 송신기(220)는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA) 기반 통신 프로토콜, 시분할 다중 접속 방식(TDMA) 기반 통신 프로토콜, 이동 통신 세계화 시스템(GSM) 기반 통신 프로토콜, 블루투스 기반 통신 프로토콜 및 무선 근거리 통신망(WLAN) 통신 프로토콜(예컨대, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineer) 802.11 기반 통신 프로토콜) 등 다양한 무선 통신 프로토콜에 따라 동작할 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따라, 도 8을 참조하면, 이동국의 송신기와 관련된 송신 전력의 제어 방법(800)이 개시되어 있다. 상기 제어 방법(800)은 단계(810)에서 시작되며, 여기서는 이동국으로 통신 서비스를 제공하는 기지국으로부터의 전력 제어 정보에 기초하여, 이동국이 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 생성한다. 전력 제어 정보는 무선 통신 프로토콜(예컨대, CDMA)에 따라 이동국이 동작할 수 있도록 정보를 제공한다. 따라서, 이동국은 무선 통신 프로토콜의 출력 전력과 선형성 요구를 충족시키기 위하여 송신기와 관련된 입력 전력과 바이어스 레벨을 조절할 수 있다. 기지국에 의하여 정해진 RF 출력 전력 감소가 이루어지는 동안, 예를 들면, 이동국은 동시에 송신기와 관련된 입력 전력과 바이어스 레벨을 감소시킬 수 있다. 특히, 프로세싱 컴포넌트는 단계(820)에서, 기저 대역 신호를 생성하기 위하여 입력 신호와 관련된 전력을 조절하는(즉, 송신기의 입력 전력을 줄이는) 제1 제어 신호를 제공한다. 예를 들어, 프로세싱 컴포넌트는 제1 제어 신호를 기저 대역 제어기(예컨대 도 3의 "320")에 제공하고, 기저 대역 제어기는 송신기와 관련된 가변 기저 대역 소스(도 3의 "340")를 조절함으로써 입력 신호에 기초하여 기저 대역 신호를 생성한다. 마찬가지로 단계(830)에서, 프로세싱 컴포넌트는, 무선 주파수 신호를 생성하기 위하여 기저 대역 신호와 관련된 전력을 조절하는(즉, 송신기와 관련된 바이어스 레벨을 줄이는) 제2 제어 신호를 제공한다. 그리고, 프로세싱 컴포넌트는 제2 제어 신호를 선형화 제어기(예컨대 도 3의 "330")에 제공하고, 선형화 제어기는 송신기와 관련된 무선 주파수 컴포넌트(도 3의 "350")를 조절하여 무선 주파수 신호를 생성하도록 동작할 수 있다. RF 출력 전력 감소 동안 입력 전력과 바이어스 레벨을 감소시킴으로써, 이동국은 송신기가 동작하기 위하여 요구되는 공급 전류의 양을 줄일 수 있다. 송신기에 의하여 더 적은 전력이 소비되는 결과, 이동국의 송신 효율이 개선될 수 있다(예컨대, 이동국에 전력을 제공하는 배터리의 송신 시간이 연장될 수 있다).
상술한 실시예에 대한 많은 변경과 수정이 가능하다. 몇 가지 변경의 범위에 대하여 설명하였다. 다른 범위는 첨부된 청구항으로부터 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 송신기와 관련된 전력 제어 방법 및 장치에 의하면, 입력 전력과 바이어스 레벨을 감소시킴으로써, 이동국의 송신기가 동작하기 위하여 요구되는 공급 전류의 양을 줄일 수 있으며, 이로써 송신기에 의하여 소비되는 전력이 줄게 되어, 이동국의 송신 효율이 개선되고 이동국의 배터리의 송신 시간이 연장될 수 있다.
도 1은 본 명세서에서 설명하는 방법으로 동작할 수 있는 무선 통신 시스템을 나타내는 블록도.
도 2는 이동국을 나타내는 블록도.
도 3은 송신기를 나타내는 블록도.
도 4는 송신기와 관련된 기저 대역 컴포넌트를 나타내는 블록도.
도 5는 송신기와 관련된 무선 주파수(RF) 컴포넌트를 나타내는 블록도.
도 6은 본 명세서에서 설명하는 방법으로 동작하는 송신기를 나타내는 블록도.
도 7은 본 명세서에서 설명하는 방법으로 동작하는 송신기를 나타내는 블록도.
도 8은 송신기와 관련된 송신 전력을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
310 : 프로세싱 컴포넌트
320 : 기저 대역 제어기
330 : 선형화 제어기
340 : 가변 기저 대역 소스
350 : RF 컴포넌트
370 : PA 컴포넌트
380 : PA-후 컴포넌트

Claims (10)

  1. 이동국이 입력 신호와 기저 대역 신호에 기초하여 무선 주파수 신호를 생성하도록 동작할 수 있는 송신기를 포함하는 무선 통신 시스템에서, 상기 송신기와 관련된 전력을 제어하는 방법에 있어서,
    전력 제어 정보에 기초하여 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성하는 단계(810);
    상기 입력 신호에 응답하여 생성된 기저 대역 신호의 전력을 조절하기 위하여, 상기 제1 제어 신호에 응답하여 가변 기저 대역 회로(340)에서 레벨을 조절하는 단계(820); 및
    상기 기저 대역 신호에 응답하여 생성된 무선 주파수 신호의 전력을 조절하기 위하여, 상기 제2 제어 신호에 응답하여 무선 주파수 회로(350)에서 레벨을 조절하는 단계(830)를 포함하고,
    상기 제2 제어 신호에 응답하여 무선 주파수 회로에서 레벨을 조절하는 단계는, 기저 대역 신호와 관련된 전력을 조절할 때, 무선 주파수 신호와 관련된 바이어스 레벨을 실질적으로 동시에 조절하는 단계
    를 포함하는 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어 정보에 기초하여 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성하는 단계는, 기지국으로부터 수신된 전력 제어 정보에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 제어 정보에 기초하여 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성하는 단계는, 기지국으로부터의 무선 주파수(RF) 출력 전력 감소와 관련된 정보에 기초하여 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호에 응답하여 가변 기저 대역 회로에서 레벨을 조절하는 단계는, 기저 대역 신호를 생성하기 위하여 입력 신호와 관련된 전력을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호에 응답하여 무선 주파수 회로에서 레벨을 조절하는 단계는, 무선 주파수 신호를 생성하기 위하여 상기 기저 대역 신호와 관련된 전력을 조절하는 선형화 제어기(330)를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호에 응답하여 무선 주파수 회로에서 레벨을 조절하는 단계는, 상기 무선 주파수 신호와 관련된 바이어스 레벨을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 무선 장치의 송신기에 있어서,
    입력 신호와 관련된 기저 대역 신호를 생성하도록 동작할 수 있는 가변 기저 대역 회로(340);
    상기 가변 기저 대역 회로와 작용 가능하게 연결되어, 상기 기저 대역 신호와 관련된 무선 주파수 신호를 생성하도록 동작할 수 있는 무선 주파수 회로(350); 및
    상기 가변 기저 대역 회로 및 상기 무선 주파수 회로와 작용 가능하게 연결되어, 상기 기저 대역 신호와 관련된 전력과 상기 무선 주파수 신호와 관련된 전력을 조절하기 위하여, 상기 기저 대역 회로와 상기 무선 주파수 회로를 제어하도록 동작할 수 있는 프로세싱 회로(330)를 포함하고,
    상기 프로세싱 회로는, 상기 기저 대역 신호 및 상기 무선 주파수 신호와 관련된 전력을 실질적으로 동시에 조절하기 위하여, 상기 기저 대역 회로에 인가되는 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 생성하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 송신기.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 무선 주파수 회로는, 상기 프로세싱 회로 및 상기 무선 주파수 회로와 작용 가능하게 연결된 선형화 제어기(330)를 포함하고, 상기 선형화 제어기는 상기 제2 제어 신호에 응답하여 상기 무선 주파수 신호를 조절하도록 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 송신기.
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