KR100573988B1 - 통신 장치 - Google Patents

Abstract

통신 시스템은 전화 시스템과 같은 통신 시스템으로서 한 개 이상의 기지국과 그 기지국과 통신하는 한 개 이상의 통신 장치를 구비하며, 상기 통신 장치는 안테나 및 RF 출력 전력 제어 입력단에 연결해 주는 RF 출력단을 구비하는 RF 전력 증폭기와; 전원 터미널과, 제어 입력단 및 전원 출력단을 구비하는 전원으로서, 상기 전원 출력단은 상기 전원의 상기 제어 입력단의 신호에 따라 상기 RF 출력단의 RF 출력 전력을 제어하기 위하여 상기 RF 출력 전력 제어 입력단에 연결되어 있는, 상기 전원과; 상기 기지국으로부터 수신되어 상기 RF 출력 전력에 관한 정보를 나타내는 데이터를 공급하는 데이터 출력단을 구비하며 상기 안테나에 연결되어 있는 데이터 수신기 수단과; 가능한 RF 출력 전력 값들에 관련되는 가능한 전원 제어 입력 값 리스트를 포함하는 테이블 수단으로서, 상기 데이터 수신기 수단의 상기 데이터 출력단에 연결된 테이블 선택 입력단 및 상기 테이블 수단 내에서 바람직한 RF 출력 전력 값에 해당하는 전원 제어 입력 값을 선택하기 위하여 상기 RF 출력 전력 관련 정보를 사용하기 위해 상기 전원의 제어 입력단에 연결되는 테이블 출력단을 구비하는 상기 테이블 수단을 포함한다.

Description

통신 장치{A COMMUNICATION DEVICE}

본 발명은 청구항 1항의 전문(preamble)에서 약술한 통신 시스템에 관한 것이다.

또한 본 발명은 청구항 9항의 전문에서 약술하고 있는 것으로서 상기 통신 시스템 응용에 적합한 통신 장치, 및 청구항 11항의 전문에서 약술하고 있는 통신 방법에 관한 것이기도 하다.

상기의 통신 시스템 및 장치는 이중모드 RF 전력 증폭기(dual mode RF power amplifier)와 상기 RF 전력 증폭기에 연결된 이단 출력 전원(two-level output power supply)을 구비하는 무선 전화로서 구현되는 통신 장치들에 제공되는 셀룰러방식 무선 시스템과 같은 통신 시스템을 특히 개시하고 있는 미국 공개 특허(US-A-5,251,331)에서 공지되어 있다. 제공된 전원 출력의 전압(V1 및 V2)은 시스템의 해당 동작 모드 형태에 따라 결정되었다. 모드에는 디지털 모드와 아날로그 모드가 있는데, 이들 모드들은 RF 전력 증폭기의 효율이 수용가능한 레벨을 유지하기 위한 차원으로서, RF 전력 증폭기에 대하여 서로 다른 전원 전압 제어 요구사항을 갖는다.

휴대형/이동형 통신 장치에 특히 포함되어 있는 RF 전력 증폭기의 전력 손실(dissipation)을 유효하게 조절하기 위하여, 적합한 융통성을 제공하지 못하는 것이 상기의 공지된 통신 시스템, 통신 장치 및 통신 방법이 갖고 있는 단점이다.

위에서 언급한 단점을 갖지 않으면서 감축된 전력 소비를 하는 통신 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

그 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 시스템 및 통신 장치는 청구항 1항 및 9항에서 각각 약술하는 특징을 갖는다.

RF 출력 전력을 조정하기 위하여 테이블 수단을 제공하는 개념을 이용하여, 통신 장치가 기지국과 통신할 때에 전송 세션(transmit session) 중에 RF 전력 증폭기의 전력 소비량을 감소시킬 수 있는 몇 가지 가능한 제어 루프 구상(control loop) 개념을 사용할 수 있게 되는 것이 본 발명에 따른 통신 시스템의 이점이다. 또한 본 발명에 따른 시스템 하드웨어 구조가 단순하게 될 수 있으며, 그 점은 전력 소비를 더욱 감소시켜서 휴대형/이동형 장치에 포함되어 있는 바테리의 방전 시간(discharge time)이 증가되거나 또는 바테리의 요구되는 용량/크기가 감소될 수 있게 된다.

테이블 수단에 기록되어 있는, 전원 전력에 대한 가능 전원 제어 입력값과 가능 RF 출력 전력값들 간의 관계에 대한 내용을 포함하는 데이터는, 원했던 대로 RF 출력 전력이 소모되거나 과잉되게 않게 하면서, 제조할 때에 상기 통신 장치 종류에서 사용되는 회로부의 특성에 맞도록 조정될 수 있게 되었다. 전원 출력은 전원 전류나 또는 일반적인 경우에 해당되는 전원 전압을 포함한다는 것을 기억하기로 한다.

본 발명에 따른 통신 시스템의 한 실시예에 있어서, 요구되는 RF 출력 전력을 - 특히 그 RF 출력 전압을- 정밀 튜닝(fine tuning)하기 위하여, 즉 RF 출력 증폭기의 RF 출력 신호가 바람직한 진폭 및 주파수를 갖게끔 하기 위하여, RF 출력 신호의 동작 주파수(working frequency) 및/또는 온도 파라미터와 같은 추가적인 변수들이 추가적인 변수들로서 포함되었다.

테이블 수단은 구현하고 다루기가 용이하고 비교적 값이 저렴한 메모리 수단으로서 구성되는 것이 바람직하다.

청구항 4항에서 약술하고 있는 다른 실시예에서, 가능한 세 개의 실시예들이 상세하게 설명되어 있다. 제 1 및 제 2의 가능 실시예에서, 바람직한 RF 출력 값에 대한 정보를 실제 RF 출력 값과 비교하는 비교기 수단이 통신 장치에 포함되어지고, 반면에 제 3 실시예에서는 그 비교기 수단이 통신 장치(들)에 없어도 될 수 있게 되어 있다.

청구항 7항에서 약술하고 있는 본 발명에 따른 한 통신 시스템 실시예는 실제상 효율(efficiency)을 거의 떨어뜨리지 않으면서 RF 출력 전력을 최대의 RF 출력 전력으로 스위칭할 수 있다.

RF 전력 증폭기에 대한 전원 전압을 제어함으로써 RF 전력 출력단의 RF 전력이 조정되어 지는 장치에서, 효율적인 직류/직류 전압 변환기(DC/DC voltage converter)가 바람직하다.

결과적으로 위에서 언급한 본 발명에 따른 방법은 청구항 11항에 약술되어 있는 유리한 특징을 갖는다.

본 발명에 따른 통신 시스템과, 통신 장치 및 통신 방법들에 대하여 이제부터 첨부된 도면을 참조하여 그것들이 갖고 있는 추가적인 장점과 더불어 더욱 설명이 될 것이고, 동일한 구성요소들은 동일한 참조 번호로서 표시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 통신 장치의 첫 번째 가능한 실시예를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 통신 장치의 두 번째 가능한 실시예를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 통신 시스템에 적용된 본 발명에 따른 통신 장치의 세 번째 가능한 실시예를 도시한 도면.

도 1과, 도 2 및 도 3 각각은 통신 장치(1)의 서로 다른 실시예들을 도시하는데, 그 통신 장치는 다른 동일한 형태의 통신 장치(1)들과 함께 도 3에서 개략적으로 도시한 통신 시스템(2)에서 사용될 수 있는 것들이다. 또한 통신 시스템(2)은 통신 장치(들)(1)와 통신하기 위하여 구현되는 기지국(3)과, 그 기지국(3)과 통신하기 위하여 구현되는 통신 장치들을 더 포함한다. 그러한 통신 장치(1)는 트랜시버와, 수신에 대한 통지(acknowledgement) 기능을 구비한 호출기(pager)들과, 및 그에 유사한 것들과 같은 이동형/휴대형 통신 장치들과, 및 예를 들어 전화 시스템 등과 같은 것을 위하여 사용되는 것들에서 사용된다.

통신 장치(1)는 RF 출력단(5)과 그 RF 출력단(5)의 RF 출력 전력 값 즉 진폭을 제어하기 위한 RF 제어 입력단(6)을 구비하는 RF 전력 증폭기(4)를 포함한다. RF 출력 전력에 대한 제어는, 예를 들어 듀티 사이클(on/off 주기)을 제어하거나 또는 RF 전력 증폭기(4)의 전원 전압이나 전원 전류를 제어하는 적합한 수단에 의해서 이루어지는데, 그 적합한 수단은 전원(7)에서의 부분(28)으로 도면에 표시된 것이다. 이하 본 발명에 대한 설명에서는, 위에서 언급한 두 가지 제어 중 전원 전압 또는 전원 전류를 제어하는 경우로 한정하기로 한다. 통신 장치(1)를 실제로 구현함에 있어서, RF 전력 증폭기(4)는 RF 전력 제어 입력단(6)과 분리된 전원 전력 입력단(도시되지 않음)을 구비한다.

통신 장치(1)는 또한 하나의 전원 신호를 다른 전원 신호로 변환하는 전원 변환기로서 구현될 수 있는 전원(7)을 포함한다. 통신 장치(1)는 이 경우에 전원 전압이 제공되는 전원 터미널(8), 제어 입력단(9) 및 RF 전력 증폭기(4)의 RF 출력 전력 제어 입력단(6)에 연결된 전원 출력단(10)을 구비한 전원(7)과; 수신/송신 안테나(13)에 연결된 출력단(12), 기지국(3)이 송신한 아날로그 또는 디지털 베이스밴드 데이터를 제공하기 위한 데이터 출력단(14) 및 RF 전력 증폭기(4)의 RF 출력단(5)에 연결된 RF 입력단(15)을 구비한 데이터 수신기 수단(11)과; 데이터 수신기 수단(11)의 데이터 출력단(14)에 연결되는 테이블 선택 입력단(17)과, 전원(7)의 제어 입력단(9)에 연결된 테이블 출력단(18)을 구비하며, 일반적으로 메모리 수단으로서 구현되는 테이블 수단(16)을 포함한다. 통신 장치(1)는 전원 터미널(8) 및 전원 출력단(10)으로 각각 연결되는 두 개의 스위치 단(switch sides)(20, 21)을 구비하는 제어가능 스위치(19)와, 도면에서 도시된 실시예에서 테이블 출력단(18)을 통하여 수신기 수단(11)의 데이터 출력단(14)에 연결되는(도 1 내지 도 3에서 점선으로 도시되어 있음) 제어 입력단(22)을 포함한다.

수신기 수단(11)은 기지국(3)과 통신 장치(1)간의 단일 방향 또는 양방향의 통신 링크를 수행하기 위하여 예를 들어 심플렉스 또는 듀플렉스 필터 복조 수단(simplex- or duplex-, filter-, and demodulation means) 을 포함한다. 이 경우에 있어서, 안테나(13)를 통하여 기지국(3)으로 송신된 RF 전력 신호의 RF 전력은 RF 출력 제어 입력단(6)에 공급된 전원 전압을 제어함으로써 제어된다. 기지국(3)이 통신 장치(1)에게 송신한 데이터 중에는, 예를 들어 스피치와 같은 데이터 이외에도, 기지국(3)이 감지한 출력 전력 증폭기의 RF 출력 전력에 대한 정보와 같은 것을 포함한다. 도 1 및 도 2의 실시예들에 있어서, 상기 정보는 RF 출력 전력 값의 바람직한 신호 크기 내지 그 값에 대한 데이터에 관한 것이다. 그러한 데이터는 통신 장치(1)로 궤환되어, 일반적으로 베이스밴드 아날로그나 디지털 데이터의 형태로서 데이터 출력단(14)에서 얻어진다. 실제 RF 출력 전력 값은 RF 출력단(5)에서 얻어진다. 바람직한 RF 출력 전력 값 및 실제 RF 출력 전력 값 모두는 비교기 수단(25)의 각 해당 비교기 입력단들(23, 24)에 대한 입력값이다. 비교기 수단(25)은 제어 입력단(9)을 통하여 제어 입력단(6)에 연결되는 비교기 출력단(26)을 구비한다. 테이블 수단(16)은 가능한 RF 출력 전력 값들과 연관되는 가능한 제어 입력 값 리스트를 포함한다. 데이터 출력단(14)에서의 데이터는 바람직한 RF 출력 전력 값이 셋팅되도록 하기 위하여 적합한 제어 입력값을 선택하는데 사용되는 것이다. 이 점을 고려한 구조에 관한 가능한 개념들이 몇 가지 있다.

도 1의 실시예에서, 테이블 수단(16)에서 선택되어진 것으로서 테이블 출력단(18)에 있는 제어 입력값은 개략적으로 도시되어 있는 유효한 직류/직류 변환기(27)를 구동시킨다. 그러한 사실은 도 2 및 도 3의 실시예에서도 마찬가지이다. 도 1의 실시예에서, 전원(7)은 도 1에서 전원(7) 내의 가변 저항으로 표시된 일종의 손실적 조정기 수단(28)(dissipative regulator means)을 포함하는 것이 개략적으로 도시되어 있다. 여기에서 전원(7)은 비교기 출력단(26)에 연결된 추가적인 제어 입력단(29)을 구비하는 것으로 도시되어 있다. RF 출력 전력에 대한 정밀하지 않은 제어(coarse control)는 출력단(18)에서의 테이블 출력 제어 신호에 의하여 이루어지는 반면에, 그 RF 출력 전력에 대한 정밀한 튜닝(fine tuning)은 입력단(23 및 24)에서의 바람직한 RF 출력 전력 값과 실제 RF 출력 전력 값간의 차이로부터 야기되는 출력단(26)의 에러 신호에 기초하여 이루어진다.

도 2의 실시예에서, 그 에러 신호는 RF 출력 전력을 제어하기 위하여 적합한 제어 입력 신호를 선택하기 위한 선택 신호로서 사용되게끔 테이블 선택 입력단(17)으로 직접 궤환된다. 그러나, 도 3의 실시예에서, 통신 장치는 비교기 수단을 아예 포함하고 있지 않는데, 그 이유는 그 에러 신호가 기지국(3)이 생성하여, 통신 장치(1)로 송신되어 데이터 출력단(14) 및 테이블 선택 입력단(17)에서 직접 얻을 수 있게 되기 때문이다. 물론, 통신 프로토콜은 그러한 새로운 개념에 상응하게끔 맞춰서 고안되어야 한다. 그러나, 통신 장치(1)와의 모든 통신 링크에 대하여 실제 RF 출력 전력과 바람직한 RF 출력 전력간에 대한 비교를 하드웨어나 소프트웨어 방식으로 구현시켜서 기지국(3)에서 집중방식으로 수행하고 그리고 나서 모든 개별적인 각각의 통신 장치에서 그 비교를 수행하는 하드웨어나 소프트웨어와 같은 것을 이용하여 구현하는 비교방식을 제공하는 것이 더욱 용이하다. 더욱이, 그러한 옵션은 전력 소비량 및 통신 시스템에 포함되는 모든 통신 장치에서의 하드웨어 경비를 더욱 경감시키는데, 그 이유로서 그러한 통신 장치는 비교기 수단(25)을 포함하지 않기 때문이다.

도시된 실시예들에서, 통신 장치(1)는, 효율성 이유 때문에 RF 출력 전력이 최대화되는 것이 바람직하다고 데이터 출력단(14)의 데이터가 표시해 줄 때에 폐쇄되는(closed) 스위칭 수단(19)을 포함한다.

GSM 통신 시스템에서와 같이 RF 전력 증폭기가 버스트 모드(burst mode)에서 작동하는 경우에 있어서, 공급된 전압에 버스트 때문에 생긴 리플(ripple)을 감소시키기 위하여 전원 출력단(10)에 커패시터(30)를 연결시키는 것이 바람직하다. 도 2나 도 3의 실시예들에 도 1의 실시예에 해당하는 정밀 튜닝을 포함시키는 것과 같이 당업자들이 몇 가지 변형들을 만들 수 있다. 만약 원한다면, 테이블 출력단(18)과 RF 제어 입력단(6)간을 직접 연결하는 또 다른 변형도 있을 수 있게 된다.

앞에 나온 부분들을 검토해보면, 첨부된 청구항들을 이용하여 이하에서 언급하고 있는 바와 같이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 변형들이 가능하다는 것과, 그래서 본 발명이 여기에 제공된 실시예들만으로 제한되지 않는다는 것을 당업자들은 명백하게 알 수 있다.

Claims (11)

1. 통신 장치(1)로서,

   - 안테나에 연결해 주는 RF 출력단(5), 및 RF 출력 전력 제어 입력단(6)을 구비하는 RF 전력 증폭기(4)와,

   - 전원 터미널(8)과, 제어 입력단(9) 및 전원 출력단(10)을 구비하는 전원(7)으로서, 상기 전원 출력단(10)은 상기 전원의 상기 제어 입력단의 신호에 따라 상기 RF 출력단(5)의 RF 출력 전력을 제어하기 위하여 상기 RF 출력 전력 제어 입력단(6)에 연결되어 있는, 전원(7)과, 및

   - 상기 안테나(13)에 연결되어 있고, 상기 기지국(3)으로부터 수신된 데이터를 제공하는 데이터 출력단(14)을 구비하는 데이터 수신기 수단(11)을 포함하는 통신 장치에 있어서,

   상기 데이터는 상기 RF 출력 전력에 대한 정보를 나타내고, 상기 통신 장치(1)는 가능한 RF 출력 전력 값들에 관련되는 가능한 전원 제어 입력 값 리스트를 포함하는 메모리(16)를 더 포함하며, 상기 메모리(16)는 상기 RF 출력 전력에 대한 정보를 수신하기 위한 상기 데이터 수신기 수단(11)의 상기 데이터 출력단(14)에 연결된 선택 입력단(17), 및 상기 전원(7)의 상기 제어 입력단(9)에 상기 RF 출력 전력에 대한 상기 정보에 해당하는 전원 제어 입력값을 제공하기 위한 출력단(18)을 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 메모리에 포함되어 있는 상기 가능한 전원 제어 입력값들은 상기 RF 전력 증폭기의 필요한 RF 출력 전력에 대한 정밀 튜닝(fine tuning)을 하기 위하여 상기 RF 출력단의 RF 출력 신호 주파수, 온도 파라미터, 또는 상기 RF 출력단의 RF 출력 신호 주파수 및 온도 파라미터에 더 관련되어 있는 통신 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 통신 장치는, 상기 RF 출력 전력 관련 정보와 실제 RF 출력 전력 값을 각각 자신에 입력하기 위한 제 1 및 제 2 비교기 입력단과, 상기 메모리를 포함하는 경로를 통하여 상기 RF 전력 제어 입력단에 연결되는 비교기 출력단을 구비하는 비교기 수단을 포함하되, 상기 경로는 상기 기지국과 상기 통신 장치 간의 통신 링크를 포함하는 통신 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 비교기 수단은 상기 기지국에 포함되어 있는 통신 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 통신 장치는, 상기 전원 터미널과 상기 전원 출력단에 각각 연결되는 두 개의 스위치 단(two switch sides)을 구비하는 제어가능한 스위치, 및 상기 RF 출력 전력 관련 정보가 최대화되는 경우 상기 제어가능한 스위치를 폐쇄시키기 위하여 상기 수신기 수단의 데이터 출력단에 연결되는 제어 입력단을 포함하는 통신 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 전원은 상기 전원 신호를 다운 변환(down converting)시키는 직류/직류 변환기를 포함하고, 상기 전원 신호는 변환된 전원 전압 형태를 가지며, 상기 RF 전력 증폭기의 상기 RF 출력 제어 입력단에 공급되는 통신 장치.
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