KR101722237B1 - 휴대단말기의 통신 전력 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

휴대단말기의 통신 전력을 제어하는 장치가, 최적화 상태로 설정되는 안테나와, 안테나 효율을 최적화시킨 상태에서 전자파 흡수율 규격을 만족하는 거리별 송신전력 제어데이타로 구성되는 전력제어테이블을 구비하는 메모리와, 휴대단말기와 사용자 간의 이격된 거리를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 이격된 거리 데이터를 수신하며, 상기 전력제어테이블을 참조하여 상기 거리에 대응되는 전력제어데이타를 출력하는 제어부와, 송신부와 안테나 사이에 연결되며, 상기 전력제어데이타에 의해 상기 송신부의 출력신호의 송신전력을 제어하여 안테나로 출력하는 전력증폭기로 구성된다.

Description

휴대단말기의 통신 전력 제어장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING POWER IN MOBILE TELEPHONE}
본 발명은 휴대단말기의 통신전력 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 휴대단말기와 사용자의 거리에 따라 송신전력을 제어하여 전자파 흡수율 규격을 만족시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 휴대단말기는 사용자가 송수화기를 귀 및 입에 근접시켜 사용하게 된다. 이런 경우, 통화시에 휴대단말기에서 발생되는 전자파가 사용자의 건강에 영향을 미칠 수 있으므로, 각국은 전자파 흡수율(specific absorption rate: 이하 SAR이라 칭함) 규격을 만들어 휴대단말기의 허용 가능한 전자파 발생을 정의하고 있다. 그리고 상기 SAR 규격은 지역마다 다른 밴드에서 다른 규격을 각각 사용하고 있다. 예를들면, 유럽 밴드(예를들면 GSM900, DCS, W900, W2100 등)의 경우는 SAR 규격이 2.0W/kg(10g 평균)인데 반하여, 중남미 밴드(예를들면 GSM850, PCS, W850, W1900 등)의 경우는 SAR 규격이 1.6W/KG(1g 평균)으로 더욱 강화된 SAR 규격을 사용한다.
상기와 같은 SAR 규격을 만족하기 위하여, 종래에는 안테나 성능을 제어하는 방법을 사용하였다. 이런 경우, free space의 안테나 성능을 충분히 높일 수 있는 경우에도 SAR 국제 규격을 만족시키기 위하여(fail 또는 마진 부족 등의 회피) 안테나의 성능을 최적화시키지 못하게 되는 문제점이 있었다. 예를들면, 글로벌(global) 동시 런칭(launching)을 하는 경우, 유럽향 안테나 성능으로 최적화하여 개발을 완료한 후 중남미 향 등의 휴대단말기를 진행하는 경우, 유럽향 대비 상대적으로 SAR 규격이 강한 중남미 밴드에서 SAR 규격을 만족(fail 또는 마진 부족등의 회피)시키기 위하여 안테나 성능을 저하시켜야하는 경우가 발생될 수 있다.
그러므로 종래의 휴대단말기에서는 free space의 안테나 성능을 충분히 높일 수 있는 경우에도 SAR 국제규격을 만족시키기 위하여 안테나 성능을 최적화할 수 없었으며, 이로인해 free space 송수신율까지 안테나 성능을 저하시키는 문제점이 있었다. 이로인해 서로 다른 SAR 규격을 사용하는 휴대단말기(유럽 향과 중남미 향 휴대단말기)의 안테나를 별도로 진행하는 경우, 개발지연, 안테나 신규코드 생성 및 관리유지 비용, 재고 비용등의 비효율적인 비용이 증가되는 문제점을 야기하였다.
따라서 본 발명은 휴대단말기 및 무선통신기기의 free space시 최고의 안테나 성능을 가지면서, 휴대단말기 근접 사용시 전체 또는 특정 밴드의 안테나 총 방사전력(total radiated power: 이하 TRP라 칭함)을 낮출 수 있는 장치 및 방법을 제안한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 휴대단말기에서 센서(근접센서)를 사용하여 사용자와 휴대단말기 간의 거리를 측정하고, 측정된 결과에 따라 송신전력을 제어하여, SAR(human head SAR)에 구속되지 않고 free space 안테나 성능을 최대로 확보하여 송수신율을 최적화할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기의 통신 전력을 제어하는 장치가, 최적화 상태로 설정되는 안테나와, 안테나 효율을 최적화시킨 상태에서 전자파 흡수율 규격을 만족하는 거리별 송신전력 제어데이타로 구성되는 전력제어테이블을 구비하는 메모리와, 휴대단말기와 사용자 간의 이격된 거리를 감지하는 센서와, 상기 센서로부터 이격된 거리 데이터를 수신하며, 상기 전력제어테이블을 참조하여 상기 거리에 대응되는 전력제어데이타를 출력하는 제어부와, 송신부와 안테나 사이에 연결되며, 상기 전력제어데이타에 의해 상기 송신부의 출력신호의 송신전력을 제어하여 안테나로 출력하는 전력증폭기로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기의 통신 전력 제어방법은 안테나 효율을 최적화시킨 상태에서 전자파 흡수율 규격을 만족하는 거리별 송신전력 제어데이타로 구성되는 전력제어테이블을 구비하며, 센서로부터 휴대단말기와 사용자 간의 이격 거리를 감지하는 과정과, 상기 이격거리가 설정 거리 이내이면 상기 전력제어테이블에서 상기 이격 거리에 대응되는 전력제어데이타를 리드하는 과정과, 상기 전력제어데이타로 송신 신호의 전력 증폭을 제어하여 송신신호를 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기는 SAR(human head SAR)에 구속되지 않고 free space 안테나 성능을 최대로 확보하여 송수신율을 최적할 수 있는 이점이 있다. 그리고 이로인해 서로 다른 SAR 규격을 가지는 휴대단말기(예를들면 유럽 향 및 미주/중남미 향 휴대단말기)의 안테나를 동일자재로 적용 가능하게 하므로써, 휴대단말기의 개발기간 단축 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기의 구성을 도시하는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 휴대단말기의 SAR를 제어하는 절차를 설명하기 위한 도면
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.
또한, 하기 설명에서는 유럽밴드 및 중남미 향 휴대단말기의 밴드, SAR 규격 등에 대한 구체적인 특정 사항들이 나타내고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기는 안테나의 성능 최적화시키며, 센서(근접센서)를 구비하여 휴대단말기와 사용자의 간격을 확인한 후 SAR 규격을 만족하도록 송신신호의 전력을 제어한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기는 최고의 안테나 성능을 가지면서 사용자와 휴대단말기의 거리에 따라 안테나의 TRP를 자동으로 제어할 수 있으며, 이로인해 SAR 규격을 능동적으로 만족시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기의 구성을 도시하는 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 듀플렉서(duplexer)150은 안테나170을 통해 수신되는 신호를 수신부160에 전달하며, 전력증폭기140에서 출력되는 신호를 안테나170을 통해 출력하는 RF신호의 송수신 분리 기능을 수행한다. 수신부160은 상기 듀플렉서160을 통해 수신되는 신호를 RF변환 및 주파수 하강변환하여 기저대역의 신호로 변환한다. 또한 상기 수신부160은 복조기 및 복호기를 구비할 수 있으며, 이런 경우 상기 수신부160은 기저대역의 신호를 복조 및 복호하는 기능을 수행하게 된다.
센서120은 휴대단말기와 사용자 간의 거리를 감지하는 기능을 수행한다. 상기 센서120은 근접센서가 될 수 있으며, 근접 센서(Proximity Sensor)는 사물이 다른 사물에 접촉되기 이전에 근접하였는지 결정하는데 사용되는 센서이다. 상기 근접 센서는 검출 원리에 따라 고주파 발진형, 정전 용량형, 자기형, 광전형, 초음파형 등으로 분류할 수 있다. 여기서 상기 센서120은 광학 근접 센서(Optical Proximity Sensor) 또는 초음파 근접 센서를 사용할 수 있다. 이때 상기 센서120이 광학 근접센서인 경우, 상기 센서120은 발광부와 수광부를 구비한다.
또한 상기 센서120은 휴대단말기와 사용자 간의 거리를 측정하기 위한 감지부를 구비할 수 있다. 이때 상기 감지부는 두가지 형태로 구성될 수 있다. 첫 번째 형태의 감지부는 센서120에서 발광되는 광원을 수광부를 통해 수신되는지 여부를 감지하는 것이다. 이런 경우 상기 감지부는 상기 센서120의 발광부를 통해 발생되는 광원이 수광부를 통해 수신되는 경우 휴대단말기가 사용자에 근접되었음을 나타내는 감지신호를 발생하며, 수광부를 통해 광원을 수신하지 못하는 경우 휴대단말기가 사용자와 이격되었음을 나타내는 감지신호를 발생한다. 두 번째 형태의 상기 감지부는 상기 발광부에서 발생되는 광원을 수광부가 수신하는 경우, 발광시간과 수광시간의 차이를 계산하여 사용자와 휴대단말기의 거리를 계산하는 기능을 더 구비한다. 즉, 상기 거리를 감지하는 감지부는 수광부가 광원을 수광하지 못하는 경우에는 감지신호를 발생하지 않으며, 광원을 수광하는 경우에는 감지신호 및 발광과 수광신호의 차이를 계산하여 휴대단말기와 사용자 간의 거리 데이터를 함께 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 감지부가 거리 감지 기능을 구비하는 것으로 가정하여 설명되지만, 첫 번째 형태의 감지부를 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
메모리10은 휴대단말기의 동작을 제어하기 위한 프로그램을 저장하는 프로그램 메모리와 프로그램 수행을 위한 데이터 테이블 및 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하기 위한 데이터 메모리를 구비한다. 그리고 상기 데이터 메모리에는 본 발명의 실시예에 따라 휴대단말기의 휴대단말기와 사용자 간의 거리에 따라 송신전력을 제어하기 위한 전력제어테이블을 구비한다.
제어부100은 본 발명의 실시예에 따라 휴대단말기의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 또한 상기 제어부100은 상기 센서120이 감지부를 구비하지 않은 경우, 상기 감지부 구성을 더 구비할 수 있다. 또한 상기 수신부160 및 수신부130이 모뎀 및 코덱 기능을 구비하지 않은 경우, 상기 제어부100은 상기 모뎀 및 코덱 구성을 구비하여 송수신 데이터를 변복조 및 부호화/복호화하는 데이터처리부를 더 구비할 수 있다. 또한 상기 제어부100은 상기 센서120으로부터 수신되는 감지신호를 분석하여 사용자와 휴대단말기 간의 거리가 설정 거리 이내이면 송신 전력을 제어하기 위한 전력제어신호를 발생한다.
송신부130은 상기 제어부100 또는 도시하지 않은 송화기, 외부 인터페이스 등에서 발생되는 송신신호를 주파수 상승변환한다. 여기서 상기 송신부130은 신호를 부호화하기 위한 부호기 및 부호화된 신호를 변조하기 위한 변조기 등을 구비할 수 있다.
전력증폭기140은 상기 송신부130에서 출력되는 신호를 전력증폭하여 듀플렉서150에 전달한다. 이때 상기 전력증폭기140은 상기 제어부100에서 출력되는 전력제어신호에 의해 상기 송신부130에서 출력되는 송신신호의 전력을 제어한다.
상기 메모리110에 저장되는 전력제어테이블은 안테나 이득(antenna gain)이 최적화된 상태(즉, 안테나 효율이 최대로 설정된 상태)에서 SAR 규격을 만족할 수 있도록 송신전력을 제어하기 위한 데이터들로 구성된다. 여기서 최대 송신 전력이 33dBm이고, 안테나 최적화가 0dBi이며, SAR가 1.6W/kg이라고 가정하면, 최고의 안테나 성능을 가지면서 감지되는 거리에 따라 송신 전력(Tx power)를 가변시키므로, SAR 규격을 만족시킬 수 있다. 이런 경우 휴대단말기와 사용자 간의 거리에 따라 송신 전력만 제어하므로, SAR 규격을 만족하면서 수신 측의 수신 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
먼저 제어부100은 시스템 초기화시(예를들면 전원 온), 단말기의 종류(예를들면 WCDMA850, WCDMA 1900 등)을 확인하고, 확인된 단말기 종류에 따른 SAR 규격을 확인하며, 확인된 SAR 규격에 따른 전력제어테이블을 결정한다. 여기서 상기 전력제어 테이블은 상기 메모리110에 저장되어 있으며, 전력제어테이블은 단말기와 사용자 간의 거리에 따라 단말의 송신전력을 제어하기 위한 정보들을 저장하고 있는 룩업 테이블(look-up table)로써, 거리 데이터들 및 이에 대응되는 송신전력제어(Tx power control) 데이터들로 구성될 수 있다.
상기와 같은 상태에서 제어부100은 센서120의 출력으로부터 휴대단말기와 사용자 간의 이격 거리를 확인한다. 이후 상기 제어부100은 상기 확인된 이격 거리에 대응되는 송신 전력제어데이타를 상기 메모리110의 전력제어테이블에서 확인한 후, 이를 상기 전력증폭기140에 전력제어데이타로 출력한다. 이런 경우, 상기 전력증폭기140은 상기 전력제어데이터에 의해 신호 송신 전력을 결정하며, 송신부130에서 출력되는 신호를 상기 결정된 송신 전력으로 증폭하여 출력한다.
따라서 휴대단말기는 센서120을 통해 통화시 사용자가 휴대단말기를 귀에 대고 통화하는 상태인지 확인한 후, 이런 상태이면 그 거리를 확인하여 신호의 송신 전력을 제어한다. 이때 상기 제어부100에서 출력되는 전력제어데이타는 전력증폭기140의 출력을 감지된 거리에 따라 SAR 규격을 만족할 수 있는 크기로 낮추는 제어신호가 될 수 있으며, 이로인해 안테나의 성능을 변경하지 않고 SAR 규격도 만족시킬 수 있게 된다. 이때 상기 수신부160은 안테나가 최고의 성능을 가진 상태에서 신호를 수신하게 되므로 송신 전력이 낮추어지더라도 수신 전력은 그대로 유지하게 되며, 이로인해 사용자의 휴대단말기 사용 방법에 상관없이 항상 일정한 수신 효율을 유지할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대단말기의 전력을 제어하는 절차를 도시하는 흐름도이다.
상기 도 2를 참조하면, 제어부100은 211단계에서 상기 센서120의 출력을 리드한다. 여기서 상기 센서120은 근접센서가 될 수 있다. 그리고 상기 제어부100은 상기 리드되는 센서120의 출력으로부터 상기 휴대단말기와 사용자(human ear) 간의 이격 거리를 계산하다. 이때 상기 이격 거리를 계산하는 감지부는 상기 센서120에 포함될 수도 있으며, 또한 상기 센서120과 제어부100의 사이에 구성될 수 있으며, 또한 상기 제어부100의 내부에 구성될 수도 있다. 이후 상기 제어부100은 213단계에서 상기 메모리110의 전력제어테이블을 참조하여 상기 감지된 이격거리가 설정거리 이내인가 검사한다. 여기서 상기 설정거리는 송신 전력을 제어하지 않고 전력증폭기140의 최대 송신전력으로 신호를 전송할 수 있는 기준 거리를 의미할 수 있다. 따라서 상기 설정 거리를 초과하는 크기로 상기 휴대단말기와 사용자가 이격된 상태로 판단되면, 상기 제어부100은 219단계에서 상기 전력증폭기140이 최대 송신 전력으로 신호를 전력 증폭할 수 있도록 하는 전력제어데이타를 출력한다. 그러면 상기 송신부130에서 출력되는 송신신호는 상기 전력증폭기140에서 최대 송신전력으로 증폭된 후 듀플렉서150을 통해 출력된다. 그리고 상기 듀플렉서150을 통해 수신되는 신호를 수신부160을 통해 처리된다.
그러나 상기 213단계에서 상기 휴대단말기와 사용자의 이격 거리가 설정거리 이내로 판단되면, 상기 제어부100은 215단계에서 상기 메모리110의 전력제어테이블을 참조하여 상기 감지된 이격 거리에 대응되는 전력제어데이타를 리드하며, 217단계에서 상기 리드된 전력제어데이터를 상기 전력증폭기140에 출력한다. 이때 상기 전력제어데이타는 안테나 성능이 최적화된 상태에서 SAR 규격을 만족하도록 송신 전력을 낮추는 데이터이다. 이는 상기 휴대단말기가 사용자의 귀에 접촉된 상태 또는 근접되어 있는 상태에서의 전력 제어가 될 수 있으며, 이런 경우 제어부100은 상기 SAR 규격을 만족하도록 송신전력을 낮추는 제어 동작을 수행한다. 이때 상기 송신 전력을 낮추면서 SAR 규격을 만족시키므로써, 수신되는 신호는 영향을 받지 않게 된다.
상기한 바와 같이 휴대단말기 및 무선 통신 기기를 근접 통화시(free space 시) 안테나 성능을 최적화시킨 상태에서 사용자와 휴대단말기의 근접 상태에 따라 송신 전력을 낮추는 동작을 수행하므로써, SAR 규격을 만족시키면서 송수신 동작을 효율적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (6)

  1. 휴대단말기의 통신 전력을 제어하는 장치에 있어서,
    안테나와,
    휴대단말기와 사용자 간의 이격된 거리를 감지하는 센서와,
    상기 안테나의 효율이 최대로 설정된 상태에서 전자파 흡수율 규격을 만족하는 상기 이격된 거리별 송신 전력제어데이타로 구성되는 전력제어테이블을 구비하는 메모리와,
    상기 센서로부터 이격된 거리 데이터를 수신하며, 상기 전력제어테이블을 참조하여 상기 이격된 거리에 대응되는 전력제어데이타를 출력하는 제어부와,
    송신부와 상기 안테나 사이에 연결되며, 상기 이격된 거리에 대응하는 전력제어데이타를 기반으로 상기 송신부의 출력신호의 송신전력을 제어하여 상기 안테나로 출력하는 전력증폭기와,
    상기 안테나로부터 수신신호를 수신하는 수신부로 구성되며,
    상기 전력증폭기는 상기 안테나로부터 상기 수신부로 이루어지는 경로와 무관하며,
    상기 수신신호의 수신전력은 송신신호의 송신전력의 변화에도 유지되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력제어테이블은 휴대단말기와 사용자 간의 이격 거리가 근접될 수록 송신전력을 낮추기 위한 전력데이타들을 포함하며, 상기 전력데이타들은 해당 거리에서 전자파흡수율 규격을 만족하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센서는 광학 근접센서이며, 상기 휴대단말기와 사용자 간의 거리를 감지하는 감지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 센서는 광학 근접센서이며, 상기 제어부는 상기 센서의 출력으로부터 휴대단말기와 사용자 간의 거리를 감지하는 감지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 안테나 효율이 최대로 설정된 상태에서 전자파 흡수율 규격을 만족하는 거리별 송신전력 제어데이타로 구성되는 전력제어테이블을 구비하는 휴대단말기의 통신 전력 제어방법에 있어서,
    센서로부터 휴대단말기와 사용자 간의 이격 거리를 감지하는 과정과,
    상기 이격거리가 설정 거리 이내이면 상기 전력제어테이블에서 상기 이격 거리에 대응되는 전력제어데이타를 리드하는 과정과,
    상기 이격 거리에 대응되는 전력제어데이타를 기반으로 송신 신호의 전력 증폭을 제어하여 송신신호를 출력하는 과정으로 이루어지며,
    상기 송신신호의 송신전력의 변화에도 수신신호의 수신전력은 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전력제어테이블은 휴대단말기와 사용자 간의 이격 거리가 근접될 수록 송신전력을 낮추기 위한 전력데이타들을 포함하며, 상기 전력데이타들은 해당 거리에서 전자파흡수율 규격을 만족하는 것을 특징으로 하는 방법.
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