KR100584134B1 - 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신 단말기 - Google Patents

Abstract

본원발명은 이동통신 단말기의 전력제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기지국과의 거리 또는 수신전력 세기의 강약에 따라, 이동통신 단말기가 기지국으로 송출하는 신호의 기준 송출전력 값을 가변 설정할 수 있도록 하는 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신 단말기에 관한 것이다.

상술한 본원발명의 이동통신 단말기는, 이동통신단말기의 송출전력에 대한 허용범위 정보와 이동통신단말기의 정보를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 송출전력에 대한 허용범위의 값 중 하나를 선택하여 이동통신단말기의 전력제어에 의한 송출전력 설정값으로 출력하는 송출전력설정부와, 상기 송출전력설정부로부터 인가된 송출전력의 설정값에 따라 전력증폭제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 전력증폭제어 신호에 따라 가변전압을 출력하는 가변전압발생부와, 상기 가변전압발생부에서 출력된 가변전압을 제어전압으로서 인가 받아 송신될 RF신호에 대한 전력 증폭을 수행하는 전력증폭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이동통신단말기, 파워클래스, GSM단말기, 전력제어 레벨, 역방향 전력제어

Description

역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신 단말기{A mobile communication terminal havig a function of conrolling the reverse RF transmition power level}

도1은 종래기술에서의 이동통신단말기의 블록 구성도이고,

도2은 본원발명에 따르는 역방향 송출전력설정 기능을 가지는 이동통신단말기의 블록구성도이며,

도3 내지 도5는 3GPP에 의해 규정된 GSM400, GSM700, GSM850, GSM900과 DCS1800 및 PCS1900 단말기에 대한 파워클래스별 전력제어레벨 및 허용범위에 대한 표준을 나타내는 표이다.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

70, 100: 이동통신단말기 3 : MSM부

4 : 메모리부 5 : 송출전력설정부

7 : 전력증폭부 8 : 가변전압발생부

9 : 아이솔레이터

본원발명은 이동통신 단말기의 전력제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기지국과의 거리 또는 수신전력 세기의 강약에 따라, 이동통신 단말기가 기지국으로 송출하는 신호의 기준 송출전력 값을 가변 설정할 수 있도록 하는 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신 단말기에 관한 것이다.

일반적으로 널리 쓰이고 있는 이동통신 시스템은, 북미방식, 유럽방식으로 분류될 수 있다. 이 중, 북미방식은 부호확산 방식에 의한 주파수 공유 방식을 사용하는 CDMA시스템을 말하며, 현재 우리나라에서 널리 쓰이고 있는 이동통신방식이다. 다음으로, 유럽방식은 시분할 방식인 TDMA에 의한 방식으로서 1982년 CEPT(Coference of European Posts and Telegraphs)에서 범유럽용 이동통신 시스템을 개발하기 위해 GSM(Group Special Mobile)을 조직하여 발전하였다. 1989년에 GSM은 ETSI(European Telecommunication Standards Institute)로 이관되었고 1990년 GSM PhaseI이 발표되었다. 상용 서비스는 1991년 중반에 시작되었으며 1993년에는 전세계 22개국에 36개의 GSM 망이 구축되었다. GSM900, DCS1800, PCS1900은 전세계 80개국에 보급되었으며 GSM은 Global System for Mobile로 이름이 바뀌었다.

상술한, 각각의 방식에 따르는 이동통신시스템들에서 이동통신 단말기의 송출전력은 다른 이동통신단말기들 사이의 간섭으로 작용하게 된다. 따라서, 이동통신단말기에서 불필요하게 큰 전력 값을 가지는 신호가 송출되면 이동통신시스템의 회선의 수용량을 감소시키고, 통화품질을 열화시키는 원인이 된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하고자, 각각의 이동통신단말기는 기지국과 연결 시작시 및 연결후에 인접채널 또는 다른 이동통신단말기와의 상호 간섭(Co-Channel Inteference)을 최소화하기 위하여 최소의 출력으로 운용되는 전력제어가 수행된다.

도1은 상술한 전력제어를 수행하는 종래기술의 이동통신단말기에서 전력제어에 관여하는 구성들을 개략적으로 도시한 블록구성도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 종래기술에서의 이동통신단말기는 입력된 음성신호를 통신방식에 따라 변조하여 출력하고 이동통신단말기(70)의 기능을 전반적으로 제어하는 MSM부(71)와, 상기 MSM부(71)로부터 출력된 변조된 신호에 대하여 주파수 변환을 수행하여 RF신호로 변환하는 송신RF처리부(72)와, 상기 송신RF처리부(72)로부터 출력된 RF신호를 전력증폭하는 전력증폭부(73)와, 상기 전력증폭부(73)로부터 출력된 증폭된 RF신호가 시스템으로 반사되는 것을 방지하기 위한 아이솔레이터(74)와, 상기 아이솔레이터(74)를 경유하여 입력된 신호를 외부로 방출하거나 혹은 외부의 신호를 수신하는 듀플렉서(75)와 기지국으로부터 송출된 RF신호를 수신하여 MSM부(71)에서 처리할 수 있는 데이터 신호로 변환하여 출력하는 수신RF신호처리부(76)를 포함하여 구성된다.

상기와 같은 종래 이동통신단말기에서 송출전력에 대한 전력제어 동작은, 먼저, 이동통신단말기에 전원이 켜지는 초기에는 CDMA 시스템의 이동통신단말기는 셀내에서 기지국으로부터 송출된 신호의 세기를 단말기가 측정한 후, 이에 따라 적당한 값을 초기에 송출하게 되며, GSM단말기의 경우에는 각각의 성능에 따라 고정된 최대출력값으로 송출을 시작하게 된다. 이후, 기지국으로부터 이동통신단말기로부터의 송신에 대한 응답이 있으면, 응답신호에 포함된 전력제어 명령에 따라, MSM부 (71)는 전력증폭부(73)를 제어하여 출력레벨을 조절하게 된다.

그러나, 상술한 종래 이동통신단말기에서 전력제어에 의해 전력증폭부(73)에서 출력되는 송출전력은 이동통신시스템 및 이동통신단말기의 성능, 그리고, 이동통신서비스사가 지정한 값에 따라 고정되어 있다. 지에스엠(GSM)단말기의 경우에는 초기 전원이 켜지면 항상 각각의 GSM단말기가 가지는 파워클래스에서 최대 전력제어레벨(PCL)로 신호를 송출하도록 정해진다. 이는 제조시 설정된 값으로서 이동통신단말기와 기지국과의 거리에 따라 사용자가 각각의 PCL의 전력 값을 허용범위내에서 증감시키는 것은 불가능하다. 즉, 기지국에 인접되어 있는 경우 전력소모를 줄이기 위해 초기 송출전력을 허용범위내에서 최저 값으로 설정한다거나, 기지국과 멀리 떨어져 있는 경우, 기지국과의 통신을 원활히 하기 위해 전력레벨을 허용범위내에서 최대값으로 설정하는 등의 제어 기능을 가지지 못하는 문제점을 가진다.

상술한 문제점은 기지국과 인접된 위치에서는 과다한 송출전력이 사용되며, 기지국과 멀리 떨어져 있는 경우에는 불필요하게 송출전력을 증가시키게 되므로 배터리의 사용시간이 단축되는 원인이 된다.

또한, 기지국과 멀리 떨어져 있는 위치에서는 단말기의 송출전력을 기지정된 값 이상으로 설정하지 못하게 되므로 통화품질의 열화현상의 원인이 된다.

따라서, 본원발명은 상술한 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리의 사용시간 연장 또는 통화품질의 열화 현상의 제거를 위해 기지국과 단말기 사이의 거리 또는 수신감도에 따라 이동통신단말기의 전력제어에 의해 송출 되는 각각의 송출전력을 송출전력의 기 설정된 허용오차범위에서 사용자가 선택하여 설정할 수 있도록 하는 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신단말기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신단말기는, 이동통신단말기의 송출전력에 대한 허용범위 정보와 이동통신단말기의 정보를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 이동통신단말기의 송출전력에 대한 허용범위의 값 중 하나를 선택하여 이동통신단말기의 전력제어에 의한 송출전력 설정값으로 출력하는 송출전력설정부와, 상기 송출전력설정부로부터 인가된 송출전력의 설정값에 따라 전력증폭제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 전력증폭제어 신호에 따라 가변전압을 출력하는 가변전압발생부와, 상기 가변전압발생부에서 출력된 가변전압을 제어전압으로서 인가 받아 송신될 RF신호에 대한 전력 증폭을 수행하는 전력증폭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본원발명의 일 실시예를 나타내는 첨부도면을 참조하여 본원발명을 더욱 상세히 설명한다.

도2는 본원발명의 일 실시예에 따르는 이동통신단말기의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. 도2에 도시된 바와같이 역방향 송출 전력 설정기능을 가지는 이동통신단말기(100)는 송수화기(1)를 통해 입력된 아날로그 음성신호를 디지털신호로 변환하는 코덱부(2)와, 상기 코덱부(2)로부터 출력된 디지털 음성신호를 복조하여 출력하고 이동통신단말기(100)의 기능을 전반적으로 제어하는 MSM부(3)와, 상기 MSM부(3)의 일단에 연결되어 이동통신단말기(100)의 정보를 저장하는 메모리부(4)와, 상기 MSM부(4)로부터 출력되는 디지털데이터 신호를 RF신호로 변환하여 출력하는 송신RF처리부(6)와, 상기 송신RF처리부(6)로부터 출력된 신호를 전력증폭하는 전력증폭부(7)와, 그리고, 상기 전력증폭부(7)의 일단에는 전력증폭부(7)로부터 출력된 신호를 필터링하는 아이솔레이터(9)가 연결되어 있고, 상기 아이솔레이터(9)의 출력단에는 아이솔레이터(9)를 경유하여 입력된 신호를 외부로 방출하거나 혹은 외부의 신호를 수신하는 듀플렉서(10)가 연결되어 있다. 상기 듀플렉서(10)와 MSM부(3) 사이에는 수신된 RF 신호를 MSM부(3)에서 처리할 수 있도록 하는 디지털 신호로 변환하여 출력하는 수신RF신호처리부(13)가 연결된다. MSM부(3)의 명령 입력단에는 사용자의 제어 명령을 입력받는 키패드부(14)가 연결된다.

상기 MSM부(3)의 또 다른 일단에는 사용자가 입력한 송출전력에 따라 이동통신단말기의 전력제어에 따른 각각의 송출전력 값을 설정하는 송출전력설정부(5)가 연결된다. 그리고, 전압증폭부(5)의 증폭값을 제어하는 제어전압이 인가되는 제어단자와 MSM부(3)의 송출전력을 위한 송출전력제어 출력단자에는 가변전압발생부(8)가 연결된다.

상기 메모리부(3)에는 이동통신단말기의 운용을 위한 정보와 함께, 이동통신단말기의 송출전력에 대한 허용범위 정보가 저장된다. 메모리부(3)에 저장되는 이동통신 단말기의 송출전력 허용범위 정보는 각각의 이동통신단말기의 최대 송출전력 또는 최소 송출전력에 대한 허용범위를 말한다.

도3 내지 도5에는 상술한 송출전력에 대한 허용범위를 가지는 데이터의 일 실시예로서 범유럽용 이동통신 시스템에서 사용되는 GSM단말기에 대한 송출전력의 3GPP에서 정한 표준 데이터가 도시되어 있다.

이를 참조하여 송출전력에 대한 허용범위에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 GSM단말기는 20, 8, 5, 2, 0.8(또는 1)watt의 5개의 파워클래스(Power Class)로 구분되는 최대출력의 성능에 따라 분류된다. 여기서 20W 단말기를 클래스1(Class1)으로 부르고 0.8W(또는 1W) 단말기를 클래스5(Class5)로 부른다. 상술한 GSM단말기는 초기 전원이 켜지는 순간에는 각각의 클래스 중 최대 값을 가지고 RF신호를 송출한다. 이후, 기지국과 연결된 후에는 인접채널의 상호 간섭(Co-Channel Inteference)를 최소화하기 위해 기지국의 전력제어 신호에 따라 단말기는 음성 품질을 유지하기 위한 최소의 출력으로 운용된다.

상술한 바의 GSM단말기의 전력제어는 3GPP에 의해 표준화되어 있으며, 도3내지 도5에 도시된 표는 GSM단말기에 대한 각각의 클래스별 최대송출 전력 및 각각의 전력제어레벨에 대한 표준 규격을 나타낸다. 도3은, GSM400, GSM700, GSM850 및 GSM900의 GSM단말기의 파워클래스별 전력제어 값을 나타내는 표이고, 도4는 DCS1800의 GSM단말기의 파워클래스별 전력제어 값을 나타내는 표이며, 도5는 PCS1900의 GSM단말기의 파워클래스별 전력제어 값을 나타내는 표이다.

도3 내지 도5의 표를 참조하여 상술한 GSM단말기의 전력제어를 더욱 상세히 설명하면 각각의 단말기는 성능에 따라 분류된 자신의 파워클래스(power class)에서 기지국의 전력제어 명령에 대응되는 전력제어레벨(PCL : (power control level) 의 송출전력을 1dBm, 또는 2dBm 단위로 높이거나 낮아지도록하는 전력제어를 수행한다. 그리고, 각각의 전력제어레벨은 ±2dB 내지 ±6dB의 허용범위를 갖는다. GSM단말기의 전력제어는 BER(Bit Error Rate)을 이용하여 신호의 세기와 품질을 측정하여 언제 전력레벨을 조정해야 할지를 결정한다.

도3에서 파워클래스4로 지정된 단말기의 경우를 예로 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 도3의 표에 도시된 바와 같이, 파워클래스4로 지정된 단말기의 전력제어레벨(PCL : power control level)은 5 ~ 19 PCL(power control level)로서 15단계로 분류된다. 파워클래스4의 단말기의 경우, 전원이 켜지면 항상 PCL5인 33dBm의 전력으로 신호를 송출하도록 규정된다. 그리고, 송출되는 전력이 높은 경우 2dBm씩 감소되도록 하는 전력제어를 수행한다. 각각의 PCL에 따른 송출전력은 ±2dB의 허용범위를 갖는다. 즉, 파워클래스4로 분류되는 GSM단말기는 초기에 33dBm의 전력으로 송출을 시작하게 되며, 기지국의 최소수신전력 값 이하인 경우에는 송출되는 전력을 33dBm 값으로 유지하며, 기지국의 최소수신전력 값 이상인 경우에는 기지국의 제어 신호에 따라 송출전력을 2dBm씩 감소하여 PCL19인 5dBm까지 송출전력을 낮춘다. 그리고, 이동통신단말기(이동국)의 이동에 따라 기지국에서의 수신신호의 세기가 최소 수신전력 값 이하인 경우에는, 역으로 2dBm씩 증가시켜 최대 33dBm까지 송출되는 전력을 높인다.

여기서, 사용자는 상술한 본원발명에서와 같이, 전력제어레벨(PCL)에 대한 허용범위로 지정된 ±2dB 허용범위(DCS1800 또는 PCS1900인 경우는 ±2dB 내지 ±6dB의 범위)내에서 송출전력을 기 설정된 송출전력 값보다 낮게 또는 높게 설정하 는 경우, 송출전력을 2dB 낮게 하면 그 만큼 배터리의 소모를 줄일 수 있으며, 송출전력을 2dB 높게 하면, 기지국과의 연결 실패 또는 신호가 수신되지 않는 이유에 의한 통화품질의 열화현상을 해소할 수 있게된다.

본원발명은 상술한 바와 같이 송출전력의 허용범위내에서 사용자가 송출전력을 설정할 수 있도록 함으로써, 배터리의 사용시간 연장 또는 기지국과의 연결성의 향상 및 통화품질을 향상시킬 수 있도록 한다.

이하, 도2내지 도5를 참조하여 본원발명의 동작과정을 설명한다.

사용자는 키패드부(11)에 의해 송출전력설정부(5)를 구동시킨다. 송출전력설정부(5)는 구동된 후에, 메모리부(3)에 저장된 이동통신단말기(100)의 송출전력에 대한 허용범위 정보를 사용자에게 출력하여 사용자가 각각의 전력제어에 의해 정해지는 송출전력을 허용범위내에서 선택할 수 있도록 한다. 사용자가 송출전력을 허용범위내에서 선택하게 되면, 선택된 값은 저장되어 이동통신단말기의 전력제어에 따라 출력되는 각각의 송출전력의 기준 값으로 이용된다. 도3의 파워클래스4로 지정되는 이동통신단말기를 예로 들어 설명하면, 송출전력설정부(5)가 송출전력에 대한 허용오차범위를 ±2dB 범위에서 -2dB로 설정하면, 송출전력의 기준 값은 각각의 전압제어레벨의 기 지정값에 대하여 -2dB 낮은 값을 가지도록 설정된다. 이후, 이동통신단말기(100)가 처음 구동되거나, 전력제어가 수행되는 경우, MSM부(3)는 설정된 송출전력의 기준 값을 검출 한후, 해당 송출전력 값을 가지도록 송신RF신호처리부(6)에서 출력되는 RF신호를 증폭하기 위해 가변전압발생부(8)로 전압제어신호를 인가한다. 가변전압발생부(8)는 전압제어신호에 따라 가변되는 전압을 생성하여 전력증폭부(7)의 제어단자로 입력한다. 입력된 제어전압에 의해 전력증폭부(7)는 RF신호를 사용자가 설정한 값에 따라 증폭하여 출력하게 된다.

즉, GSM900 단말기로서 파워클래스4에 속하는 단말기에서, 사용자가 송출전력이 2dB 낮은 값을 갖도록 설정하게 되면, GSM900단말기는 전원이 켜지는 순간에는 33dBm에 대하여 2dB 감소된 전력 값을 가지는 송출신호를 출력하게 되며, 각각의 전력제어레벨 또한, 도3의 표에 도시된 것에 대하여, 2dB 감소된 전력 값을 가지는 송출신호를 출력하게 된다.

따라서, 본원발명에 의해 사용자는 이동통신단말기의 송출전력을 허용 범위내에서 설정하여 배터리의 사용시간 연장 및 통화품질 열화 현상의 해소를 위한 제어동작을 스스로 수행할 수 있게되는 특징을 갖는다.

상술한 본원발명은, 사용자의 이동통신단말기가 기지국에 가까이 위치하거나, 수신감도가 높은 경우에는 기 지정된 송출전력을 허용범위내에서 작은 값을 가지도록 설정하여 이동통신단말기의 역방향 송출전력을 낮춤으로써 배터리의 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

상술한 본원발명은 또한, 사용자의 이동통신단말기가 기지국으로부터 멀리 위치하거나, 수신감도가 낮은 경우에는 기 지정된 송출전력을 허용범위내에서 높은 값을 가지도록 설정하여 이동통신단말기의 역방향 송출전력을 높게하여 기지국과 이동통신단말기 간의 통신을 원활히 함으로써 통화품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 이동통신단말기의 송출전력에 대한 허용범위 정보와 이동통신단말기의 정보를 저장하는 저장부와,

   상기 저장부에 저장된 송출전력에 대한 허용범위의 값 중 하나를 선택하여 이동통신단말기의 송출전력의 기준 값으로 출력하는 송출전력설정부와,

   상기 송출전력설정부로부터 인가된 송출전력의 설정 값에 따른 전력증폭제어 신호를 출력하는 제어부와,

   상기 제어부의 전력증폭제어 신호에 따라 가변전압을 출력하는 가변전압발생부와,

   상기 가변전압발생부에서 출력된 가변전압을 제어전압으로 인가 받아 송신될 RF신호에 대한 전력 증폭을 수행하는 전력증폭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신 단말기.
2. 제1항에 있어서, 상기 이동통신단말기는 지에스엠단말기인 것을 특징으로 하는 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신 단말기.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송출전력에 대한 허용범위의 값은 3GPP에 의해 규정된 표준 데이터인 것을 특징으로 하는 역방향 송출전력 설정 기능을 가지는 이동통신 단말기.

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