KR101024469B1

KR101024469B1 - 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치

Info

Publication number: KR101024469B1
Application number: KR1020030093335A
Authority: KR
Inventors: 강도우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2011-03-23
Also published as: KR20050061835A

Abstract

본 발명은 이동 통신 단말기에서 외장형 및 내장형 지피에스(GPS) 안테나를 공통으로 사용할 수 있도록 하는 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치에 관한 것으로, CDMA 신호와 GPS 신호를 함께 수신하는 다중 밴드 안테나를 사용하는 일체형 이동 통신 단말기 및 각 안테나를 따로 내장한 분리형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 GPS 안테나를 연결하기 위한 GPS RF 커넥터와; 내장형 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호)와, 상기 GPS RF 커넥터를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 제1,2 RF 스위치를 더 포함하여 구성하고, CDMA 신호와 GPS 신호를 함께 수신하는 다중 밴드 안테나를 사용하는 일체형 이동 통신 단말기 및 각 안테나를 따로 내장한 분리형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 GPS 안테나가 체결될 시 기존 연결을 끊고, 외장형 GPS 안테나와 GPS 수신기 블록을 연결하기 위한 GPS RF 모바일 스위치와; 내장형 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호) 또는, 상기 GPS RF 모바일 스위치를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 RF 스위치(SPDT RF Switch)를 더 포함하여 구성함으로써 달성할 수 있다.

Description

이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치{GPS ANTENNA INTERFACE APPARATUS FOR MOBILE COMMUNICATION DEVICE}

도 1은 일체형 이동 통신 단말기에 외장형 GPS 안테나를 공통으로 사용하는 인터페이스 장치의 제1실시예의 구성을 보인 블록도.

도 2는 일체형 이동 통신 단말기에 외장형 GPS 안테나를 공통으로 사용하는 인터페이스 장치의 제2실시예의 구성을 보인 블록도.

도 3은 분리형 이동 통신 단말기에 외장형 GPS 안테나를 공통으로 사용하는 인터페이스 장치의 제1실시예의 구성을 보인 블록도.

도 4는 분리형 이동 통신 단말기에 외장형 GPS 안테나를 공통으로 사용하는 인터페이스 장치의 제2실시예의 구성을 보인 블록도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

101 : 외장형 GPS 안테나 102 : 내장형 GPS 안테나

103 : 다중 밴드 안테나 104 : 다이플렉서

105 : 저잡음 증폭기 106 : GPS RF 모바일 스위치

107 : CDMA RF 모바일 스위치 108,108a,108b : RF 스위치

109 : 독립형 GPS RF 신호 입력단 110 : gpsOne RF 신호 입력단

111 : GPS RF 커넥터 112 : CDMA 안테나

113 : GPS RF 필터 114 : CDMA 듀플렉서 입력단

본 발명은 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치에 관한 것으로, 특히 이동 통신 단말기에서 외장형 및 내장형 지피에스(GPS : Global Positioning System) 안테나를 공통으로 사용할 수 있도록 하는 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치에 관한 것이다.

일반적으로, GPS(Global Positioning System)는 미 국방성이 인공위성 신호를 이용한 위치추적을 위해 쏘아올린 인공위성 및 지상의 제어/감시 시스템으로서, 24개의 위성으로 전세계를 커버한다.

그 중 gpsOne 방식은 미국 퀄컴사에서 개발한 기술로, GPS 위성신호를 사용하여 위치추적을 하는데 있어, 이동 통신망으로부터 GPS 위성정보를 미리 전송받아, GPS 위성신호를 추적(Tracking) 하므로, 위치추적에 걸리는 시간을 단축하고 수신감도도 높일 수 있다.

GPS(Global Positioning System) 위성은 20,000Km 상에 위치한 저궤도 위성으로서, 정지위성이 아니며 지구공전 주기는 약 12시간이다. 원래는 군사용이었지만 현재는 일부 대역의 상용사용이 허용되고 있다. 각각의 GPS 위성은 자신의 판별신호, 위치, 신호 무결성, 전파환경과 관련된 전리층 정보 등을 담고 있는 50bps 항법데이터를 1.023Mhz P/N 코드에 대역 확산하여 1575.42Mhz 중심주파수로 24시간 지상으로 방송하고 있다.

그리고, GPS 제어국 및 감시국은 GPS 위성을 운용하고, 최신 데이터를 위성으로 업로드하여 위성신호를 갱신한다. 전세계에 5개의 감시국(Monitor Station)과 1개의 주제어국(Master Control Station)이 운영되고 있다.

다음, 독립형(Autonomous) GPS 수신기는 GPS 위성이 방송하는 신호를 수신하여, 위성 신호 수신 결과로부터 각 위성들과 수신기 안테나의 의사거리(Pseudo-Range)를 계산하고, 계산된 의사거리가 3개 이상이면 삼각측량의 원리에 따라 수신기 안테나의 위치를 계산한다. 계산된 좌표는 ECEF 좌표계이며 이는 GPS에서 사용되는 지구(Global) 좌표계인 WGS84 좌표계로 변환된 후, 한국에서 사용되는 카텍이나 TM 좌표계로 변환되어 지도 데이터로 검색되며, FM 라디오 수신기와 같이 수신기 단독으로 동작하며 다른 이동 통신망이 필요없다.

상기 퀄컴사의 gpsOne 방식에서 PDE(Position Determination Equipment)는 이동 통신망에 연결된 서버로서 gpsOne 이동 통신 단말기가 망을 통해 요청하는 GPS 위성정보를 제공하고, gpsOne 단말기가 전송해오는 GPS 위성신호 측정결과에 의해 단말기의 위치를 계산하여 단말기로 반환한다.

다음, 상기 gpsOne 방식의 이동 통신 단말기는, CDMA 이동 통신을 위해 구성되어 있던 RF, IF, MSM 내부에 GPS 경로를 추가함으로써, 추가부품을 최소화하여 CDMA 단말기에 GPS 위성신호를 사용한 위치추적이 가능하게 하였다. 한국에서는 SK 텔레콤이 gpsOne 기능이 탑재된 CDMA 단말기를 시판하여 위치추적 서비스를 하고 있다.

상기 독립 GPS 수신기를 이용한 위치 추적 방식은, 전세계를 커버하고 GPS 위성신호 수신에 별도의 요금이 부과되지 않으며, 위성신호가 수신되는 지역이라면 어디서나 이용 가능하고, 1초마다 측정된 위치정보를 사용자에게 제공 가능하다는 특징이 있으며, 퀄컴 gpsOne 방식은 최소의 추가 부품으로 CDMA 이동 통신 단말기에 위치추적 기능 구현이 가능하게 하고, CDMA 망으로부터 GPS 위성정보를 데이터 통신을 통해 전송 받으므로 위치추적에 소요되는 시간이 단축되는 특징이 있다.

그러나, 독립 GPS 수신기를 이용한 위치 추적 방식은, 3개 이상의 위성으로부터 50bps로 보내는 1500bit 데이터를 수신해야만 하므로, 위치측정에 최소 30초의 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 퀄컴사 gpsOne 방식은 GPS와 CDMA를 동시에 사용하지 못하고 두 대역을 번갈아 사용하고 있으며, 망의 위치 결정 장치(PDE)와 데이터를 송/수신해야 하므로, 1번의 위치측정에 대략 6초~30초 가량이 소요되므로, 사용자에게 빠른 시간(1초마다)내에 위치를 제공하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 이동 통신 단말기에서 외장형 및 내장형 지피에스 안테나를 공통으로 사용할 수 있도록 하여, 지피에스 수신 성능을 향상시키기 위한 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, CDMA 신호와 GPS 신호를 함께 수신하는 다중 밴드 안테나를 사용하는 일체형 이동 통신 단말기 및 각 안테나를 따로 내장한 분리형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 GPS 안테나를 연결하기 위한 GPS RF 커넥터와; 내장형 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호)와, 상기 GPS RF 커넥터를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 제1,2 RF 스위치를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 CDMA 신호와 GPS 신호를 함께 수신하는 다중 밴드 안테나를 사용하는 일체형 이동 통신 단말기 및 각 안테나를 따로 내장한 분리형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 GPS 안테나가 체결될 시 기존 연결을 끊고, 외장형 GPS 안테나와 GPS 수신기 블록을 연결하기 위한 GPS RF 모바일 스위치와; 내장형 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호) 또는, 상기 GPS RF 모바일 스위치를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 RF 스위치(SPDT RF Switch)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 이동 통신 단말기에서 외장형 및 내장형 지피에스 안테나를 공통으로 사용할 수 있도록 하여, 이동 통신 단말기에 두 가지의 지피에스 방식(gpsOne 과 Autonomous GPS)을 모두 구현함으로써, 지피에스 수신 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 장치의 제공을 요지로 한다.

현재, 지피에스 신호 수신이 가능한 이동 통신 단말기에는, GPS/CDMA 다중 밴드(Multi-band) 안테나를 사용하여 구성한 일체형 이동 통신 단말기와, GPS 안테나와 CDMA 안테나를 분리하여 구성한 분리형 이동 통신 단말기가 있다. 본 발명에서는 상기 일체형 및 분리형 이동 통신 단말기에 외장형 지피에스 안테나를 장착하 여 고주파(RF) 수신 블록을 공통으로 사용하는 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 도1과 도2는 일체형 이동 통신 단말기에 외장형 지피에스 안테나를 공통으로 사용하는 인터페이스 장치의 구성을 보인 블록도로서, 먼저 도1은 다중 밴드 안테나(103)에 의해 수신된 CDMA 신호와 GPS 신호(gpsOne 신호)를 분리하기 위한 다이플렉서(104)와, 상기 분리된 GPS 신호를 증폭하고 필터링하는 저잡음 증폭기(105)와 GPS 고주파 필터(113)로 구성된 일체형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 지피에스 안테나(101)를 연결하기 위한 GPS RF 커넥터(111)와, 상기 GPS 고주파 필터(113)를 통해 필터링된 GPS 신호(gpsOne 신호)와 GPS RF 커넥터(111)를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 제1,2 RF 스위치(SPDT RF Switch)(108a, 108b)를 더 포함하여 구성한다.

이때, 상기 다이플렉서(104)를 통해 분리된 CDMA 신호는 CDMA 듀플렉서 입력단(114)에 접속되고, 상기 제1,2 스위치(108a, 108b)를 통해 분리된 GPS 신호는 각기 독립형 GPS RF 신호 입력단(109) 및 gpsOne RF 신호 입력단(110)에 접속된다.

다음, 도2는 다중 밴드 안테나(103)에 의해 수신된 CDMA 신호와 GPS 신호(gpsOne 신호)를 분리하기 위한 다이플렉서(104)와, 상기 분리된 GPS 신호를 증폭하고 필터링하는 저잡음 증폭기(105)와 GPS 고주파 필터(113)로 구성된 일체형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 GPS 안테나(101)가 체결될 시 기존 연결을 끊고, 외장형 GPS 안테나와 GPS 수신기 블록을 연결하기 위한 GPS RF 모바일 스위치(106)와, 상기 GPS 고주파 필터(113)를 통해 필터링된 GPS 신호(gpsOne 신 호) 또는 GPS RF 모바일 스위치(106)를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 RF 스위치(SPDT RF Switch)(108)를 더 포함하여 구성한다.

상기 도1과 마찬가지로 다이플렉서(104)를 통해 분리된 CDMA 신호는 CDMA 듀플렉서 입력단(114)에 접속되고, 상기 RF 스위치(108)를 통해 분리된 GPS 신호는 각기 독립형 GPS RF 신호 입력단(109) 또는 gpsOne RF 신호 입력단(110)에 접속된다.

다음, 도3과 도4는 분리형 이동 통신 단말기에 외장형 지피에스 안테나를 공통으로 사용하는 인터페이스 장치의 구성을 보인 블록도로서, 먼저 도3은 CDMA 안테나(112)와 내장형 GPS 안테나(102)를 분리하고, 상기 내장형 GPS 안테나(102)를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호)를 증폭하고 필터링하는 저잡음 증폭기(105)와 GPS 고주파 필터(113)로 구성된 분리형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 지피에스 안테나(101)를 연결하기 위한 GPS RF 커넥터(111)와, 상기 GPS 고주파 필터(113)를 통해 필터링된 GPS 신호(gpsOne 신호)와 GPS RF 커넥터(111)를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 제1,2 RF 스위치(SPDT RF Switch)(108a, 108b)를 더 포함하여 구성한다.

이때, 상기 CDMA 안테나(112)를 통해 수신된 신호는 CDMA 듀플렉서 입력단(114)에 접속되고, 상기 제1,2 스위치(108a, 108b)를 통해 분리된 GPS 신호는 각기 독립형 GPS RF 신호 입력단(109) 및 gpsOne RF 신호 입력단(110)에 접속된다. 참고로, 상기 CDMA 신호 수신 경로에는 외장형 CDMA 안테나를 체결하기 위한 CDMA RF 모바일 스위치(107)가 포함되는 경우도 있다.

도4는 CDMA 안테나(112)와 내장형 GPS 안테나(102)를 분리하고, 상기 내장형 GPS 안테나(102)를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호)를 증폭하고 필터링하는 저잡음 증폭기(105)와 GPS 고주파 필터(113)로 구성된 분리형 이동 통신 단말기에 있어서, 외장형 GPS 안테나(101)가 체결될 시 기존 연결을 끊고, 외장형 GPS 안테나와 GPS 수신기 블록을 연결하기 위한 GPS RF 모바일 스위치(106)와, 상기 GPS 고주파 필터(113)를 통해 필터링된 GPS 신호(gpsOne 신호) 또는 GPS RF 모바일 스위치(106)를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 RF 스위치(SPDT RF Switch)(108)를 더 포함하여 구성한다.

이때, 상기 CDMA 안테나(112)를 통해 수신된 신호는 CDMA 듀플렉서 입력단(114)에 접속되고, 상기 제1,2 스위치(108a, 108b)를 통해 분리된 GPS 신호는 각기 독립형 GPS RF 신호 입력단(109) 및 gpsOne RF 신호 입력단(110)에 접속된다.

상기 도1과 도3의 경우 2개의 SPDT RF 스위치를 제어해야 하므로 MSM 측의 GPIO 포트 2개가 필요하고, 도2와 도4의 경우 1개의 SPDT RF 스위치를 제어하므로 MSM측의 GPIO 포트 1개가 필요하다. 모든 경우 GPIO1 은 수신안테나 종류를, GPIO2 는 수신모드를 퀄컴 gpsOne 로 할 것인지 독립형 GPS로 할 것인지를 결정한다.

상기에서 외장형 GPS 안테나(101)는 단말기 외부에 별도로 존재하는 안테나로서, 높은 지향성과 비교적 큰 부피를 가지는 패치 안테나와 GPS LNA(Low Noise Amp) 및 GPS RF Filter를 일체화시킨 안테나 부품으로서, 수신된 GPS 신호가 LNA를 거쳐 RF 케이블을 통해 GPS 수신기로 공급되어 RF 케이블의 경로손실을 보상한다.

다음, 내장형 GPS 안테나(102)는 패치 안테나보다 작은 부피를 가지지만 수신성능은 떨어지고, 단말기 케이스로 둘러싸이므로 바깥으로 드러나 보이지 않으며, 야외에서 사용 시 패치타입 안테나 보다 상대적으로 떨어지는 성능으로도 보행자 항법 정도에 적합한 성능을 나타내고, 경우에 따라서는 차량이나 실내에서도 사용 가능하나 수신성능이 부족할 경우 외장형 GPS 안테나를 사용하여 보완한다.

다음, 상기 GPS/CDMA 다중밴드 안테나(103)는 DCN, PCS, GPS 등의 여러 주파수 대역의 신호를 모두 수신 가능한 안테나 부품으로, 이동 통신 단말기의 부품 실장 공간을 절약하고 부품가격을 절약하기 위해 사용한다. 내장형 GPS 안테나에 비해 단말기 케이스 바깥의 단말기 머리부분에서 GPS 신호를 수신하므로, 신호수신 환경도 비교적 우수한 장점이 있으나, 여러 대역에 대해 RF 정합을 수행해야 하고, 전자파 흡수율 및 수신감도 구현이 상대적으로 어려운 특징이 있다.

다음, GPS/CDMA 다이플렉서(104)는 다중 밴드 안테나를 사용했을 때, GPS/CDMA 신호를 2경로 나눠주기 위해 사용하는 수동 부품으로 각 주파수 대역간의 격리 기능도 제공하며, GPS LNA(105)는 GPS 안테나에 최대한 가까이 위치하여, 경로손실을 보상해 준다.

다음, GPS RF 모바일 스위치(106)는 내장형 GPS 안테나와 GPS 수신기 블록사이에 위치하여, 평소에는 두 블록을 연결하다가 외장형 GPS 안테나가 체결될 시, 기존 연결을 끊고 외장형 GPS 안테나와 GPS 수신기 블록을 연결하는 것으로, 사용자가 커넥터를 체결할 때마다 기계적으로 작동한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치는, 이동 통신 단말기에서 외장형 및 내장형 지피에스 안테나를 공통으로 사용할 수 있도록 하여 지피에스 수신 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

CDMA 신호와 GPS 신호를 함께 수신하는 다중 밴드 안테나를 사용하는 일체형 이동 통신 단말기에 있어서,

외장형 GPS 안테나를 연결하기 위한 GPS RF 커넥터;

상기 다중 밴드 안테나에 의해 수신된 CDMA 신호와 GPS 신호(gpsOne 신호)를 분리하는 다이플렉서; 및

상기 다중 밴드 안테나를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호)와, 상기 GPS RF 커넥터를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 제1,2 RF 스위치를 포함하는 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1,2 RF 스위치는 각각 단말기 제어부(MSM)의 GPIO 포트를 통해 수신안테나의 종류 및 수신모드를 선택할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치.
CDMA 신호와 GPS 신호를 함께 수신하는 다중 밴드 안테나를 사용하는 일체형 이동 통신 단말기 또는 각 안테나를 따로 내장한 분리형 이동 통신 단말기에 있어서,

외장형 GPS 안테나가 체결될 시 기존 연결을 끊고, 외장형 GPS 안테나와 GPS 수신기 블록을 연결하기 위한 GPS RF 모바일 스위치; 및

내장형 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호) 또는, 상기 GPS RF 모바일 스위치를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 RF 스위치(SPDT RF Switch)를 포함하는 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치.
CDMA 안테나와 GPS 안테나를 따로 내장한 분리형 이동 통신 단말기에 있어서,

외장형 GPS 안테나를 연결하기 위한 GPS RF 커넥터; 및

내장형 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 신호(gpsOne 신호)와, 상기 GPS RF 커넥터를 통해 수신된 GPS 신호(Autonomous GPS 신호)를 2개의 RF 경로로 스위칭 하는 제1,2 RF 스위치를 포함하는 이동 통신 단말기의 지피에스 안테나 인터페이스 장치.