KR100690788B1 - 이동통신 단말기의 전력 보상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 전력 보상 방법에 관한 것으로, 종래 송신부 전력 보상 방법은 전력 증폭기의 출력 전력을 검출한 후 이를 기준으로 전력 보상을 실시하고 있기 때문에 온도에 따른 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의해 발생되는 채널별 손실들이 보상되지 않아 실제 출력전력이 목표 전력과 상이해지며, 수신되는 신호 역시 온도에 따른 듀플렉서의 쉬프팅에 의해 채널별로 상이한 손실이 발생하므로 이를 보상하지 않으면 수신 감도가 낮아지게 되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 온도에 따른 기본적인 보상을 실시한 후, 특정 채널과 온도에서 발생되는 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의한 손실을 보상할 수 있는 테이블을 추가로 구현하고, 해당 온도와 채널 구간에 속하는 신호에 대해서는 기본적인 온도 보상 외에 추가적으로 듀플렉서에 의한 손실 보상도 더 실시하도록 함으로써, 극히 높거나 낮은 온도에서도 원하는 목표 전력으로 송신 전력을 제공하고 수신 전력을 보상하여 감도를 유지할 수 있어 극한 상황에서의 이동통신 단말기 신뢰성 및 성능을 개선하는 효과가 있다.

Description

이동통신 단말기의 전력 보상 방법{POWER COMPENSATION METHOD FOR MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}

도 1은 일반적인 이동통신 단말기 송신부 구조 및 온도 보상 테이블을 보인 블록도.

도 2는 일반적인 이동통신 단말기의 온도에 따른 송신 대역 쉬프팅 상태를 보이는 그래프도.

도 3은 일반적인 이동통신 단말기의 온도에 따른 수신 대역 쉬프팅 상태를 보이는 그래프도.

도 4는 본 발명의 동작 원리를 보이기 위한 온도 및 채널에 대한 보상 개념도.

도 5는 본 발명 일 실시예의 동작 과정을 보인 순서도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 안테나 20: 스위치

30: 듀플렉서 40: 전력 증폭기

50: SAW 필터 60: 트랜시버칩

70: 모뎀 80: 온도센서

90: 전력 검출기

본 발명은 이동통신 단말기의 전력 보상 방법에 관한 것으로, 특히 동작 온도 및 사용 채널에 무관하게 송신 전력과 수신 감도를 유지할 수 있도록, 온도에 대한 보상과 더불어 특정 온도 및 채널에서의 듀플렉서 대역 쉬프팅 손실을 더 보상하도록 하여 수송신부 성능을 유지하는데 적당하도록 한 이동통신 단말기의 전력 보상 방법에 관한 것이다.

이동통신 단말기는 고정된 증폭도로 전력을 증폭한다 할지라도 사용 온도와 사용하는 통신 사업자 주파수(채널)에 따라 원하는 목표 전력과 상이한 출력 전력이 얻어지게 된다. 이는 무선 신호를 생성하기 위해 복수의 비선형성 소자들이 이용되기 때문에 발생하는 필연적인 현상으로, 이를 극복하기 위해 출력 전력을 다양한 방식으로 보상해주는 것은 필수적이며 일반적인 일이다.

일반적인 이동통신 단말기에서는 온도의 변화를 감지하여 그에 따라 기 설정된 보상테이블의 값을 획득하고, 이를 통해 송신 전력를 제어하는 이득을 보상하여 비교적 목표 출력에 근접한 출력을 얻을 수 있도록 하고 있다. 특히, 기 제조된 통신 모뎀을 이용하는 이동통신 단말기의 송수신 전력 보상(특히, 송신 전력)은 모뎀 제조사에서 제공하는 온도 보상 테이블을 이용하여 실시되는데, 예를 들어 CDMA 방식에서 사용되는 퀄컴(Qualcomm) 사의 모뎀을 적용한 경우 해당 제조사에서 제공하는 NV_CDMA_TX_LIM_VS_TEMP_I라는 온도 보상 테이블을 이용하여 해당 구간의 온도 에 대한 전력을 보상하고 있다.

하지만, 이러한 경우에는 채널에 대한 고려가 없기 때문에 보다 고품질 전력 보상을 원하는 경우에는 해당 모뎀을 사용하여 단말기를 설계하는 설계자가 별도로 사용 채널에 대한 보상을 한번 더 실시해 주기도 한다.

도 1은 일반적인 SAW(표면 탄성파) 필터를 사용하는 이동통신 단말기의 송신부 구조를 보인 것으로, 도시한 바와 같이 안테나(10)와, 경로 설정을 위한 스위치(20)와 송수신 신호를 분리하는 듀플렉서(30)가 구성되어 있으며, 상기 듀플렉서(30)에 송신 신호를 제공하기 위하여 송신할 내용을 생성하는 모뎀(70), 트랜시버칩(60), SAW 필터(50), 그리고 송신 전력을 증폭하는 전력 증폭기(40)가 구성되어 있다. 또한, 상온(25℃)을 기준으로 설계된 증폭도 조절방법은 온도의 변화에 따른 실제 전력 증폭기(40)의 출력 편차에 고정된 수식으로 대응할 수 없으므로 실험적인 방식으로 온도에 대한 보상값 테이블(예를 들어, 도시된 NV_CDMA_TX_LIM_VS_TEMP_I)을 만들어 이를 통해 온도에 따른 출력 이득(AGC)을 조절해 주게 된다. 상기 온도 센서(80)는 대부분 NTC 서미스터를 사용하는데, 이는 온도 상승에 따라 저항값이 낮아지며 그로인해 상기 저항에 걸리는 전압을 디지털값으로 변환한 디지털 온도 센서 값도 낮아진다. 즉, 낮은 값인 경우 가장 온도가 높은 것으로 판단하는 것이다.

앞서 언급한 것처럼 채널에 따라서도 출력 보상이 필요한 경우가 있으므로, 채널에 따른 보상을 별도로 실시하거나, 온도와 채널을 기준으로 매트릭스 형태의 보상 테이블을 작성하여 이를 이용하여 보상을 실시하기도 한다.

하지만, 이러한 경우는 도시된 구성과 같이 온도 센서(80)에 의한 온도측정과, 이때의 이득 보상을 확인하기 위한 전력 검출기(90)를 상기 전력 증폭기(40)의 출력단에 연결하여 확인한 전력을 기준으로 한다. 즉, 상기 온도 보상 테이블은 상기 구성을 기준으로 작성된 것이며, 별도로 채널에 대한 보상 테이블을 구성하는 경우에도 이러한 구성을 이용하게 된다.

즉, 온도와 채널에 따라 전력 증폭기(40)의 출력 전력을 제어 목표 전력이 되도록 하기 위한 보상값을 반복 실측하여 평균적인 보상값을 획득한 후 보상 테이블을 구현하여 이후에는 특정 온도(및 특정 채널)에서 보상 테이블의 값을 적용함으로써 보상된 출력을 제공하여 온도(및 채널)에 무관하게 균일한 송신 전력을 유지할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 실제 이동통신 단말기의 송수신부에는 송수신 대역을 분리하기 위한 듀플렉서(30)가 상기 전력 증폭기(40) 다음단에 연결되어 있으며, 이러한 듀플렉서(30) 역시 온도와 채널에 따른 손실율이 변화된다는 것을 간과한 것이다. 듀플렉서는 송신과 수신을 분리하기 위한 정밀한 대역 통과 필터들로 이루어져 있으며, 최근에는 그 크기를 줄이기 위해 표면 탄성파(SAW) 공진기를 활용한 필터들로 구현된 SAW 듀플렉서가 많이 사용되고 있다. 이러한 SAW 듀플렉서는 온도 변화에 따라 통과 대역이 쉬프팅되는 특성을 보이며, 이로인해 온도와 채널에 따라 손실율이 변화하게 된다.

도 2 내지 도 3은 일반적인 SAW 듀플렉서 필터의 온도에 따른 대역 쉬프팅을 보인 것(s파라메터)으로 도 2는 송신의 경우이고, 도 3은 수신의 경우이다. 도시한 바와 같이 일반적인 SAW 듀플렉서는 저온일때 우측으로 쉬프팅되고, 고온일때 좌측으로 쉬프팅되기 때문에 저온일때 낮은 채널의 전력 손실이 심하고, 고온일때 높은 채널의 전력 손실이 심해지게 된다.

즉, 상기 전력 검출기(90)를 듀플렉서(30)와 스위치(20) 사이에 커플링하게되면 상기 스위치(20)의 임피던스 변화에 의해 정상적인 전력 검출이 어려워 지므로 이러한 커플링 방식은 사용될 수 없어 도시된 방식과 같이 전력 검출기(90)를 전력 증폭기(40)와 듀플렉서(30) 사이에 커플링할 수 밖에 없었다. 그로인해 듀플렉서(30)의 쉬프트로인한 손실을 보상하기는 어려운 문제점이 있었다. 이는 수신의 경우에도 발생되는 문제점으로서, 기존에는 송신 전력을 온도에 무관하게 유지하기위한 노력은 있었으나, 수신 전력을 온도 및 채널에 무관하게 관리하는 방법은 제안되지 않았다. 특히, 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 따라 특정 온도와 채널에서 발생되는 높은 손실을 보상하지 않고 있어 수신 감도가 악화되는 문제점도 있었다.

상기한 바와 같이 종래 송신부 전력 보상 방법은 전력 증폭기의 출력 전력을 검출한 후 이를 기준으로 전력 보상을 실시하고 있기 때문에 온도에 따른 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의해 발생되는 채널별 손실들이 보상되지 않아 실제 출력전력이 목표 전력과 상이해지며, 수신되는 신호 역시 온도에 따른 듀플렉서의 쉬프팅에 의해 채널별로 상이한 손실이 발생하므로 이를 보상하지 않으면 수신 감도가 낮아지게 되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 온도에 따른 기본적인 보상을 실시한 후, 특정 채널과 온도에서 발생되는 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의한 손실을 보상할 수 있는 테이블을 추가로 구현하고, 해당 온도와 채널 구간에 속하는 신호에 대해서는 기본적인 온도 보상 외에 추가적으로 듀플렉서에 의한 손실 보상도 더 실시하도록 하여 극히 높거나 낮은 온도에서도 원하는 목표 전력으로 송신 전력을 제공하고, 수신 전력을 보상하여 감도를 유지할 수 있도록 한 이동통신 단말기의 전력 보상 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 소정의 온도 영역에 해당하는 채널들 중에서 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의해 손실이 발생하는 특정 채널들을 선별하여 이를 보상하는 테이블을 기본 온도 보상 테이블 외에 더 작성하는 단계와; 온도를 측정하여 상기 기본 온도 보상 테이블에 의한 보상값을 획득하는 단계와; 상기 온도가 특정 영역에 속하면서 채널이 특정 채널 영역에 속하는 경우 상기 작성된 듀플렉서 쉬프팅 특성에 의한 손실을 보상하는 테이블에서 보상값을 획득하여 상기 온도 보상 테이블에 의한 보상에 추가적인 보상을 더 실시한 후 이를 기준으로 증폭기 이득을 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 쉬프팅 손실이 발생하는 채널들은 상위 채널일 수록 온도 상승에 대한 손실이 크고 하위 채널일 수록 온도 하강에 대한 손실이 큰 것을 특징으로 한다.
상기 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의해 손실이 발생하는 특정 채널들을 보상하는 테이블은 소정 단위로 온도 및 채널들을 가변하고(예를 들면, 온도 센서값을 0에서 255까지 1씩 변화시키거나, 채널당 해당하는 주파수값을 단위로 하여 채널을 가변한다.), 온도와 채널의 변화에 따라 듀플렉서의 출력 및 쉬프팅 특성에 의해 발생하는 손실을 반복적으로 실측하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명을 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명 일 실시예의 동작 방식을 설명하기 위한 개념도로서, 도시한 바와 같이 듀플렉서의 온도 및 채널에 대한 쉬프팅 특성에 따른 손실이 발생하며 이를 보상하기 위한 보상 테이블들을 도시한 바와 같이 마련하도록 하여 상기 듀플렉서의 쉬프팅에 의해 발생한 손실을 보상하도록 한다.

도 4a는 상온(25℃)을 기준으로 온도의 변화에 따른 상위 채널 및 하위 채널의 손실 정도를 보인 것이다. 도시된 손실은 최상위 채널 및 최하위 채널의 온도 변화에 따른 손실이며, 채널이 중간 채널로 근접할수록 이러한 듀플렉서 쉬프팅에 의한 손실을 작아지게 된다. 도시된 경우에는 온도가 높아질수록 상위 채널의 손실이 커지고, 온도가 낮아질수록 하위 채널의 손실이 커짐을 나타낸다.

도 4b는 온도 센서값을 기준으로 하는 온도 보상 테이블을 보인 것으로 이는 이미 구현되어 사용되고 있는 기본적인 온도 보상 테이블이다. 하지만, 본 발명에서는 듀플렉서의 쉬프팅이 크게 발생하게 되는 온도 영역들을 구간별로 특화하여 듀플렉서 쉬프팅에 의한 추가적인 보상을 실시해야 할 것인지를 판단하는 근거로 삼는다. 도시된 경우에는 상위 채널을 사용하면서 온도 센서의 값이 95 이하가 되는 높은 온도 구간들이 검출되면 듀플렉서 쉬프팅에 의한 손실을 보상하기 위한 추가 보상을 실시해야 한다고 판단하고, 반대로 하위 채널을 사용하면서 온도 센서의 값이 159 이상이 되는 낮은 온도 구간들이 검출되는 경우에도 추가 보상을 실시해야 한다고 판단하도록 소프트웨어 보상 알고리즘을 구현할 수 있다.

즉, 온도 센서의 값이 95이하이거나 159 이상인 경우 기본적인 온도 보상 테이블값에 따른 증폭도 보상을 실시하고, 그때의 채널 별 보상 테이블을 도 4c와 같이 마련하여 채널별 보상을 실시하도록 한다. 다시 말해서 온도 센서의 값이 95이하가 되고, 채널이 A, B, C의 구간에 속한다면 추가적인 고온 상위 채널 듀플렉서 손실 보상을 실시해야한다. 또한, 온도 센서의 값이 159이상이 되고, 채널이 D, E, F의 구간에 속한다면 추가적인 저온 하위 채널 듀플렉서 손실 보상을 실시해야한다.

이러한 듀플렉서의 쉬프팅에 의한 온도 및 채널별 보상은 앞서 보인 그래프도와 같은 실제 측정, 시뮬레이션등을 종합하여 획득할 수 있으나 다양한 환경에서 실제 측정한 평균으로 정하는 것이 바람직하다. 또한, 기본적인 온도 보상이 이루어진 상태에서의 추가적인 보상이므로 이를 고려하여 보상 테이블의 보상값을 정해야 한다.

도 5는 상기와 같은 듀플렉서 쉬프팅이 발생할 수 있는 온도에 따른 채널별 추가 보상값 테이블을 구성한 상태에서 송수신 증폭도를 조절하는 과정을 보인 것이다.

먼저, 온도 센서값을 획득하여 기본적인 온도 보상값을 온도 보상 테이블에서 획득한다. 해당 온도 보상을 미리 실시할 수도 있고, 차후에 얻어지는 듀플렉서 쉬프팅에 대한 추가 보상값을 고려하여 한번에 실시할 수도 있다.

만일, 상기 얻어진 온도값이 듀플렉서 쉬프팅에 의한 손실이 발생할 수 있는 영역에 속한 것이라면 보다 정확한 온도 구간을 결정하고, 이때의 채널을 듀플렉서 쉬프팅 보상 테이블에서 설정된 채널 구간 중에서 선택한다.

만일 해당 채널에서 듀플렉서 쉬프팅에 의한 손실이 발생하지 않는다면 기존의 온도 보상만으로 보상을 마치고, 해당 채널이 속한 구간에서 듀플렉서 쉬프팅에 의한 손실이 발생한다면 그에 따른 보상값을 테이블로부터 획득하여 기본 온도 보 상에 추가하여 더 보상하게 된다. 이렇게 얻어진 보상값을 기준으로 증폭기의 증폭도(AGC)를 조절하여 온도와 채널에 무관하게 균일한 성능을 구현할 수 있게 된다. 상기 증폭기는 송신 증폭기일 수 있고, 수신 증폭기 일 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명 이동통신 단말기의 전력 보상 방법은 온도에 따른 기본적인 보상을 실시한 후, 특정 채널과 온도에서 발생되는 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의한 손실을 보상할 수 있는 테이블을 추가로 구현하고, 해당 온도와 채널 구간에 속하는 신호에 대해서는 기본적인 온도 보상 외에 추가적으로 듀플렉서에 의한 손실 보상도 더 실시하도록 함으로써, 극히 높거나 낮은 온도에서도 원하는 목표 전력으로 송신 전력을 제공하고 수신 전력을 보상하여 감도를 유지할 수 있어 극한 상황에서의 이동통신 단말기 신뢰성 및 성능을 개선하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 소정의 온도 영역에 해당하는 채널들 중에서 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의해 손실이 발생하는 특정 채널들을 선별하여 이를 보상하는 테이블을 기본 온도 보상 테이블 외에 더 작성하는 단계와;

   온도를 측정하여 상기 기본 온도 보상 테이블에 의한 보상값을 획득하는 단계와;

   상기 온도가 특정 영역에 속하면서 채널이 특정 채널 영역에 속하는 경우 상기 작성된 듀플렉서 쉬프팅 특성에 의한 손실을 보상하는 테이블에서 보상값을 획득하여 상기 온도 보상 테이블에 의한 보상에 추가적인 보상을 더 실시한 후 이를 기준으로 증폭기 이득을 조절하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력 보상 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 쉬프팅 손실이 발생하는 채널들은 상위 채널일 수록 온도 상승에 대한 손실이 크고 하위 채널일 수록 온도 하강에 대한 손실이 큰 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력 보상 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 듀플렉서의 쉬프팅 특성에 의한 손실이 발생하는 채널들 및 이를 보상하는 보상값을 가지는 보상 테이블은 소정 단위로 온도와 채널들을 가변하고, 온도와 채널의 변화에 따른 상기 듀플렉서의 출력 및 쉬프팅 특성에 의한 손실을 반복 실측하여 구성하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력 보상 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 듀플렉서 쉬프팅 특성의 보상은 송신 전력 뿐만 아니라 수신 전력에 대해서도 실시되는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 전력 보상 방법.

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