KR101878883B1 - 무선 통신 시스템에서 송수신 동작을 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템에서 송수신 동작을 제어하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 송수신 제어에 관한 것으로, 송수신 장치는, 조절된 전압(regulated voltage)의 전원을 제공하는 적어도 하나의 전압 레귤레이터, 상기 조절된 전압의 전원을 이용하여 신호를 처리하는 전원 소비부, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력단 및 상기 전원 소비부의 전원 입력 단자에 연결된 적어도 하나의 캐패시터, 비동작 구간 동안 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-오프하고, 동작 구간 동안 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온하는 제어부를 포함한다.

Description

무선 통신 시스템에서 송수신 동작을 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING TRNASMISSION AND RECEPTION OPERATIONS IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 무선 통신 시스템에서 송수신 동작을 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 3세대 및 4세대 이동 통신 시스템을 위한 송수신기(transceiver)는 프레임(frame)을 단위로 송수신 동작을 제어한다. 예를 들어, 4세대 통신 규격 중 하나인 LTE(Long Term Evolution) 표준의 경우, 1개 프레임은 10㎳의 길이를 가지며, 1㎳ 길이를 가지는 10개의 서브프레임(sub-frames)들을 포함한다.
수신단은 상기 서브프레임을 단위로 통신 채널을 제어하고, 동작을 프로그램한다. 송신단 또한 상기 서브프레임을 단위로 채널을 제어하고, 동작을 프로그램한다. 이때, 상기 송신단은 서브프레임 주기로 출력을 단속적으로 온/오프(on/off)하는 DTX(Discontinuous Transmission) 모드(mode)를 실행할 수 있다. 상기 DTX는 송신기에서의 전력 절약(power save)를 위한 것이다. 동일한 목적을 위해, 수신단은 DRX(Discontinuous Reception) 모드를 실행할 수 있다. 상기 DTX 및 상기 DRX의 주된 역할은 단말이 제어 채널들을 지속적으로 모니터링하지 아니하게 하고, RF(Radio Freuncy) 블록을 슬립(sleep) 상태로 전환하고, 정해진 구간에서 즉각적으로 활성화시키는데 있다.
상기 DTX 모드에 따른 RF(Radio Frequency) 출력의 예는 이하 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1은 무선 통신 시스템에서 DTX 모드에 따른 RF 출력을 도시하고 있다. 상기 도 1을 참고하면, 프레임(110)은 다수의 서브프레임들(120)을 포함한다. 상기 도 1의 경우, 상기 DTX 모드는 짝수 번호의 서브프레임에서 송신 동작을 온(on)하고, 홀수 번호의 서브 프레임에서 송신 동작을 오프(off)하도록 정의되었다. 이에 따라, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, RF 출력은 짝수 번호의 서브프레임들에서 발생하고, 홀수 번호의 서브프레임에서 발생하지 아니한다. 예를 들어, 상기 LTE 표준은 상기 DTX 모드에 따라 비동작 상태(state)에서 동작 상태로, 또는 동작 상태에서 비동작 상태로 천이를 완료하는데 소요되는 시간을 20㎲ 이내로 규정하고 있다.
일반적으로, 무선 통신 시스템의 송신단은 RFIC(Radio Freuquency Integrated Circuit), PA(Power Amplifier) 및 프론트 엔드(front end)로 구성된다. 과거의 2세대, 2.5 세대 등의 시스템에서 사용되는 RFIC, PA, 프론트 엔드 등은 배터리(battery) 전원을 직접(directly) 전원으로 공급받아 동작하였다. 상기 PA는 송신단에서 가장 높은 전력 소모를 야기하는 요소로서, 배터리 전원을 직접 공급받는 경우 상기 배터리의 충/방전에 따른 전압 변동에 따라 상기 PA의 손실 특성이 변화할 수 있다. 따라서, 배터리의 충전 후 충전된(charged) 배터리 셀들(cells)이 고갈(depletion)되기까지, 다시 말해, 배터리의 방전 기간(discharge duration) 동안, 상기 PA의 효율 특성은 최적점에 있지 못한다. 즉, 상기 PA는 전 구간에 걸쳐 우수한 특성을 유지하지 못한다. 또한, 도심 지역과 같이 기지국들이이 밀집된 지역에서 송신 출력은 피크(peak) 전력보다는 낮은(low) 전력 또는 중간(mid) 전력을 이용하게 되나, 상기 배터리 전압을 사용하여 피크 전력에서 효율이 최적화된 PA는 낮은 전력 또는 중간 전력 사용 시 불필요하게 높은 전원 전압으로 큰 손실을 겪게 된다.
이에 따라, 배터리 전압 변동이나 저전력 또는 중간전력 송신 시의 성능 손실 요소를 제거하기 위해, 차세대 통신 시스템은 DC(Direct Current)-DC 컨버터(DC-to-DC converter), LDO(Low Drop-Out linear regulator) 등의 전압 레귤레이터(voltage regulator)를 채용하여 배터리 전원을 조절하고, 미리 조절된(pre-regulated) 전원을 상기 송신기의 구성 요소들의 전원으로서 공급한다. 이로 인해, 송신기는 배터리의 충방전 주기 동안의 전압 변동에 불구하고 전압 레귤레이터를 통해 조절된 전압(regulated voltage)을 공급받을 수 있고, 또한, 저전력 또는 중간 전력 송신 시에도 필요한 만큼의 낮은 전압을 가지는 전원을 공급받을 수 있다. 이에 따라, 송신기의 구성 요소들은 최적 효율점에서 계속 동작할 수 있으며, 또한, 전원 전압 오버헤드(overhead)로 인한 전력 손실(power loss)이 방지될 수 있다.
상기 조절된 전압을 공급하는 상기 전압 레귤레이터는 일반적으로 출력단에 매우 큰 용량의 캐패시터(capacitor)를 구비하여 출력 전압을 조절(regulation)한다. 따라서, 오프 상태에서 온 상태로 천이하여 조절된 전압(regulated voltage)에 도달하거나 온 상태에서 오프 상태로 천이하여 0V에 도달하는데 상당히 긴 시간이 소요된다. 즉, 상기 캐패시터의 충방전에 요구되는 시간으로 인하여, 상기 DTX 모드와 같이 매우 빠른 시간 간격에 따른 송신 동작의 활성/비활성 주기에 맞추어 상기 전압 레귤레이터를 온/오프할 수 없다.
상술한 바와 같이, 상기 전압 레귤레이터는, 송신기 구성 요소들의 온/오프 여부에 관계없이, 통신 기기가 파워-업(power-up) 되면 항상 온 상태를 유지한다. 이에 따라, 송신기가 동작하지 않는 아이들(idle) 상태에도 상기 전압 레귤레이터는 동작에 필요한 전류를 소모한다. 일반적으로, 이동 단말기는 송수신하지 아니하는 아이들 상태로 동작하는 시간이 상대적으로 긴데, 아이들 상태 동안 지속적으로 소모되는 상기 전압 레귤레이터로의 전류는 누적 전력 손실로서 상당한 양에 도달할 수 있다. 또한, 상기 도 1을 참고하여 설명한 상기 DTX 모드의 경우에도, 상기 전압 레귤레이터는 지속적으로 전류를 소모한다. 이러한 문제는 DRX 모드의 경우에도 동일하게 발생할 수 있다. 직관적인 인식에 의하면, 상기 전압 레귤레이터의 전력 낭비 문제는 상기 전압 레귤레이터의 소모 전류양을 작게 설계하면 해결될 수 있을 것으로 보여진다. 그러나, 소모 전류의 양을 감소시키는 것은 성능의 감소를 야기하는 새로운 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 상기 전압 레귤레이터의 성능 손실 없이, 상기 전압 레귤레이터의 소모 전류 양을 최소화하기 위한 대안이 제시되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 무선 통신 시스템에서 송신기에서 발생하는 전류 낭비를 최소화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 전압 레귤레이터의 소모 전류를 최소화하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 DTX/DRX 모드에 최적화된 송신/수신 제어를 수행하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선 통신 시스템에서 DTX/DRX 모드 시 활성-비활성 상태의 빠른 천이를 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 통신 장치는, 조절된 전압(regulated voltage)의 전원을 제공하는 적어도 하나의 전압 레귤레이터, 상기 조절된 전압의 전원을 이용하여 신호를 처리하는 전원 소비부, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력단 및 상기 전원 소비부의 전원 입력 단자에 연결된 적어도 하나의 캐패시터, 비동작 구간 동안 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-오프하고, 동작 구간 동안 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 통신 기기의 동작 방법은, 비동작 구간 동안 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-오프하는 과정과, 동작 구간 동안 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 통신 기기의 기저대역 처리 장치는, 비동작 구간을 판단하는 판단부와, 상기 비동작 구간 동안 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-오프하는 제어 신호를 출력하고, 동작 구간 동안 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온하는 제어 신호를 출력하는 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무선 통신 시스템의 DTX/DRX 시 전류 소모를 최소화할 수 있는 제어 규정을 제시함으로써 송수신기 성능에 영향 없이 전압 레귤레이터(voltage regulators)의 소모 전류를 최소화할 수 있다. 나아가, 본 발명의 송수신 제어 기법에 따르면, DTX/DRX 모드 실행 시 상태 천이 동작이 매우 짧은 시간 내에 이루어지며, 이로 인해, 신호 손실이 최소화됨으로써 전송률 향상이 기대된다.
도 1은 무선 통신 시스템에서 DTX 모드에 따른 RF 출력을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기저대역 처리부의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 DTX/DRX 모드 시의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기기의 전원 인가 시의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 부하 캐패시터의 방전 시의 동작 절차를 도시하는 도면,
도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 통신 기기의 구성 요소별 상태 변이를 도시하는 도면,
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기의 구성 요소들의 제어 신호를 도시하는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우, 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 무선 통신 시스템에서 전압 레귤레이터의 소모 전류를 최소화하기 위한 기술에 대해 설명한다. 이하 본 발명은 LTE(Long Term Evolution) 규격에 정의된 DTX(Discontinuous Transmission) 모드 및 DRX(Discontinuous Reception) 모드를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명이 LTE 규격에 따르는 시스템에 한정되는 것은 아니며, 상기 DTX 모드 및 상기 DRX 모드와 유사하게 단속적인 비동작 구간이 발생하는 경우라면 다른 시스템에도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 다른 시스템은 HSPA(High Speed Packet Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), WiFi(Wireless Fidelity), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 등이 될 수 있다.
본 발명은 송수신 동작을 제어하기 위한 타이밍(timing) 규정을 제안한다. 이하 설명의 편의를 위해, 본 발명은 DTX 모드를 예로 들어 설명하나, 후술되는 타이밍 규정은 DRX 모드에도 동일하게 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 통신 기기에서 송수신기의 구성 요소들을 온/오프하는 제어 타이밍은 'DTX 완료 타이밍(completion timing) 규정' 및 '구성 요소들의 활성/비활성 타이밍(activation/deactivation timing) 규정'의 두 가지를 포함한다. 상기 타이밍 규정들의 상세한 예는 하기 <표 1>과 같다.

1. DTX 완료 타이밍 (송신기의 온-오프 간 상태 천이)

2. 송신기 구성 요소들의 활성/비활성 타이밍
2.1. 송신기 구성 요소들의 DTX 동기 활성/비활성
2.1.1. RFIC, PA, 프론트 엔드의 활성/비활성
2.1.2. 전압 레귤레이터의 활성/비활성
2.2. 송신기 구성 요소들의 DTX 비동기 활성/비활성
2.2.1. 전압 레귤레이터의 추가적(extra) 활성/비활성
2.2.1.1. 전원-업 충전(Power-up charging) 활성
2.2.1.2. 간헐적 충전(Intermittent charging) 활성
상기 <표 1>에 나타난 타이밍 규정들의 구체적인 내용은 다음과 같다.
1. DTX 완료 타이밍
본 발명의 실시 예에 따른 타이밍 규정에 따라, DTX 모드를 위하여 송신기가 셧-다운에서 인에이블, 또는 인에이블에서 셧-다운으로 상태 천이를 완료하는데 걸리는 시간은 1 CP(Cyclic Prefix) 길이 이내로 정의된다. 상기 CP는 다중 경로 지연에 따른 심벌(symbol)들 간 상호 간섭에 의한 심벌 왜곡을 방지하기 위한 심벌의 보호 구간이다. OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식의 시스템의 경우, 상기 CP는 부반송파들 간 직교성을 유지하기 위해 심벌의 후단의 일정 부분과 동일하다. 예를 들어, 상기 CP는 약 4.7㎲ 내지 5.2㎲ 이내의 길이를 가질 수 있다. 상기 1 CP 길이 이내의 상태 천이를 위해, 상기 송신기의 모든 구성 요소들은 빠른 활성화(fast activation) 및 빠른 비활성화(deactivation)을 지원하여야 한다. 상기 1 CP 이내의 상태 천이 규정으로 인해, CP 이후에 오는 심벌(symbol) 구간의 데이터가 손실 없이 전송될 수 있으므로, 데이터 전송률(data throughput)이 향상되는 효과가 얻어질 수 있다.
2. 송신기 구성 요소들의 활성/비활성 타이밍
2.1. 송신기 구성 요소들의 DTX 동기 활성/비활성
송신기 구성 요소들은 특성에 따라 활성/비활성에 소요되는 시간이 다를 수 있다. 따라서, 송신기의 최종 출력 RF 신호(output RF signal)가 상술한 DTX 완료 타이밍 규정을 만족하기 위해서, 각 구성 요소는 온/오프 제어 신호를 각각 별도로 제공받아야 할 필요가 있다. 그러나, 각 통신 표준의 규약 및 구성 요소들의 전기적 특성을 잘 파악하면, 하나의 제어 신호만으로 모든 구성 요소들을 동시에 온-오프 제어하여 DTX 모드가 원활히 수행될 수 있다.
2.1.1. RFIC, PA, 프론트 엔드의 활성/비활성
상기 RFIC, 상기 PA, 상기 프론트 엔드는 DTX의 활성/비활성 타이밍과 동기적으로(synchronously) 온/오프되어야 한다. 이를 위해, 상기 RFIC, 상기 PA, 상기 프론트 엔드는 1CP 이내의 빠른 인에이블 및 디스에이블을 지원하여야 한다.
2.1.2. 전압 레귤레이터의 활성/비활성
일반적으로, 출력단에 캐패시터를 구비한 전원 레귤레이터(capacitively output regulated voltage regulato)(예 : DC-DC 컨버터, LDO 등)는, 턴-온(turn-on) 및 셧-다운(shut-off) 시 출력단에 구비된 대용량 캐패시터의 충/방전으로 인해, 출력이 설계된 전압에 도달하는데 긴 시간이 소요된다. 일반적으로, 100㎲ 이상의 시간이 소요된다. 따라서, DTX 모드 시, 전압 레귤레이터는 온(on) 상태를 계속 유지하고, 나머지 송신기의 구성 요소들만 DTX 모드에 따라 턴-온 및 턴-오프를 반복한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 규정에 따르면, 상기 전압 레귤레이터도 상기 나머지 송신기의 구성 요소들과 함께 온/오프된다. 이는 전압 레귤레이터의 출력단에 구비된 캐패시터의 용량이 충분히 크다면, 상기 캐패시터에 의해 상기 전압 레귤레이터의 출력 전압이 급격히 감소하지 아니할 것임에 근거한다. 예를 들어, 상기 캐패시터의 용량이 수 나노 패럿(nano farad) 이상이고, 비활성 시 송신기 구성 요소들의 누설(leakage) 전류가 수 마이크로 암페어(micro ampere) 이하인 경우, 상기 전압 레귤레이터의 출력 전압은 감소하지 아니하고, 온 상태 시의 전압이 유지될 수 있다. 이후, DTX 모드의 비송신 구간이 끝난 후 송신 구간이 도래한 때, 상기 송신기의 나머지 구성 요소들과 함께 상기 전압 레귤레이터가 턴-온되면, 상기 전압 레귤레이터는 통신 기기의 초기 파워-업 때와 다르게 상기 캐패시터의 충전에 필요한 긴 시간을 소요하지 아니하고, 짧은 시간 내에 송신기의 구성 요소들에 조절된 전압을 공급할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 기기는 송신기 코어 요소(core device)들인 상기 RFIC, 상기 PA, 상기 프론트 엔드 뿐만 아니라 전압 레귤레이터들을 포함하는 모든 블록들의 온/오프를 DTX 모드 제어 신호에 동기화된 하나의 공통 제어 신호로 제어할 수 있다. 이 경우, 제어 신호의 개수가 최소화되며, 또한, DTX의 비송신 구간에서 전압 레귤레이터가 소모하는 동작 전류가 차단됨으로써 송신기의 송신 효율이 향상된다. 특히, 상술한 방안은 상기 송신기가 주로 저전력 및 중간전력으로 동작하는 도심 환경에서의 송신 효율 향상에 크게 기여할 수 있다.
2.2 송신기 구성 요소들의 DTX 비동기 활성/비활성
2.2.1. 전압 레귤레이터의 추가적(extra) 활성/비활성
본 2.2.1 규정은 전압 레귤레이터의 부하 캐패시터가 만충(fully charged)된 후, 상기 전압 레귤레이터가 정상 동작을 수행하는 구간에 적용된다. 상술한 바와 같이, 상기 전압 레귤레이터를 상기 송신기의 코어 요소(core device)들의 DTX 모드과 동기화하여 온/오프하더라도,짧은 간헐적인(intermittent) 오프 시 상기 부하 캐패시터에 충전된 전하의 방전량이 적음으로써 전압이 필요한 크기 이하로 감소하지 아니한다. 그러나, 다른 이유로 상기 송신기가 긴 시간 오프 상태를 유지하는 경우, 상기 전압 레귤레이터를 상기 송신기의 코어 요소(core device)들과 별도로 온/오프할 수 있는 제어 절차가 필요하다.
2.2.1.1. 전원-업 충전(Power-up charging) 활성
장치가 전원-업(power-up)될 때, 전원 레귤레이터 출력의 부하 캐패시터는 충전이 고갈(depletion)된 상태이다. 따라서, 정상 동작 상태로 진입하기 전, 상기 부하 캐패시터가 만충(fully charged)되어야 한다. 상기 부하 캐패시터의 최초 충전을 위하여, 상기 장치는 전원-업과 동시에 상기 전원 레귤레이터를 턴-온시킴으로서, 긴 충전 시간(long charging time)을 제공한다. 예를 들어, 상기 장치는 약 100㎲ 이상의 시간을 제공할 수 있다. 이때, 상기 송신기의 상기 코어 요소(core device)들은 오프 상태를 유지한다. 이후, 상기 부하 캐패시터가 충전됨으로써 상기 전원 레귤레이터의 출력 전압이 상기 코어 요소(core device)들이 필요로 하는 전압보다 크거나 같은 값에 도달하면, 상기 송신기는 DTX 모드를 실행할 수 있고, 상기 2.1.2 규정에 정의한 바와 같이 DTX 제어 신호와 동기화하여 상기 코어 요소(core device)들 및 상기 전원 레귤레이터의 온-오프를 제어한다.
2.2.1.2. 간헐적 충전(Intermittent charging) 활성
장치가 매우 긴 시간 동안 오프 상태, 예를 들어, 긴 아이들(long idle) 상태(예 : 5.12s 이상의 아이들 상태) 또는 깊은 슬립(deep sleep) 상태를 유지할 수 있다. 이 경우, 송신기 코어 요소(core device)들이 오프 상태를 유지함으로 인해 최소의 유출(leakage) 전류만 소모하는 상태라고 하더라도, 전원 레귤레이터의 오프 상태가 지속되면, 상기 전원 레귤레이터의 부하 캐패시터가 유출 방전함에 따라 상기 전원 레귤레이터의 출력 전압이 기준 값 이하로 떨어질 수 있다. 따라서, 상기 장치가 긴 시간 동안 오프 상태인 경우, 상기 송신기가 오프 상태라 하더라도, 상기 전원 레귤레이터의 출력 전압을 상기 기준 값 이상으로 복구하기 위해, 장치는 상기 전원 레귤레이터를 단독으로 턴-온시킴으로써 상기 부하 캐패시터를 재충전해야 한다. 이는 긴 시간 동안의 오프 상태 이후 DTX 모드 시, 상기 전원 레귤레이터가 부하 캐패시터의 재충전을 위한 긴 시간을 가질 필요 없이 즉시 조절된 전압(regulated voltage)을 공급할 수 있게 하기 위함이다. DTX 명령과 비동기로 전원 레귤레이터들을 턴-온/턴-오프하기 위해서, 상기 전원 레귤레이터들은 송신기 코어 요소(core device)들과 별개의 제어 입력을 구비해야한다.
상술한 제어 타이밍 규정들은, 특정 통신 규격에 따른 신호의 변조(modulation) 방식 및 전력 레벨(power level), 스펙트럼(spectrum) 규격에 무관하게 적용될 수 있다. 특히, 본 발명이 출력단에 캐패시터를 구비한 전원 레귤레이터(capacitively output regulated voltage regulator)(예 : DC-DC 컨버터, LDO 등)를 채용하여 조절된 전압 전원을 사용하는 송신기에 적용되는 경우, 송신기 출력 신호의 품질 향상뿐만 아니라 출력 변환 효율 향상도 기대된다.
본 발명에서 정의하는 타이밍 규정은 제어 절차를 정의함에 있어서 적용될 수 있다. 상기 제어 절차는 CPU(Centural Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor) 등의 수단을 통해 프로그램될 수 있다. 또한, 제어 신호 인터페이스(interface)는 직렬(serial) 및 병렬(parallel) 중 어느 형태로도 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 2를 참고하면, 상기 송신기는 송신기 코어 요소(core device)들인 송신 RFIC(210), PA(220), 송신 프론트 엔드(230)를 포함하며, 상기 코어 요소(core device)들에 조절된 전압(regulated voltage)의 전원을 공급하는 다수의 전압 레귤레이터들(voltage regulators)(240-1, 240-2, 240-3)을 포함하며, 다른 블록들을 제어하는 기저대역(baseband)처리부(250)를 포함한다.
상기 기저대역처리부(250)는 상기 송신 RFIC(210)에 기저 대역 데이터 신호를 제공한다. 또한, 상기 기저대역처리부(250)는 나머지 블록들, 즉, 상기 송신 RFIC(210), 상기 PA(220), 상기 송신 프론트 엔드(230), 상기 다수의 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)을 온/오프하는 제어 신호들을 제공한다. 상기 제어 신호들을 제공하는 점에서, 상기 기저대역처리부(250)는 '제어부'로 지칭될 수 있다.
상기 송신 RFIC(210)는 상기 기저대역처리부(250)로부터 제공되는 기저대역 신호를 RF 대역 신호로 변환한다. 즉, 상기 송신 RFIC(210)는 오실레이터(oscillator), 믹서(mixer) 등을 포함할 수 있다. 상기 PA(220)는 상기 RFIC(210)에서 제공되는 RF 대역 신호를 증폭한다. 상기 송신 프론트 엔드(230)는 송신 신호의 다중화(multiplexing), 복신(di-plexing), 필터링(filtering), 안테나 스위칭 등을 수행한다. 즉, 상기 송신 프론트 엔드(230)는 MUX(multiplexer), 복신기(duplexer), 필터(filter), 스위치 등을 포함할 수 있다. 상기 송신 RFIC(210), 상기 PA(220), 상기 송신 프론트 엔드(230) 각각은 신호 입출력 단자(port)들, 전원 입력 단자, 제어 입력 단자를 구비한다. 이하 명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 송신 RFIC(210)의 단자들을 '입력1', '출력1', '전원입력1', '제어입력1'로, 상기 PA(220)의 단자들을 '입력2', '출력2', '전원입력2', '제어입력2'로, 상기 송신 프론트 엔드(230)의 단자들을 '입력3', '출력3', '전원입력3', '제어입력3'으로 지칭한다. 상기 제어입력1, 상기 제어입력2, 상기 제어입력3은 상기 기저대역처리부(250)로부터 제공되는 하나의 제어신호인 제어신호1에 의해 인에이블/디스에이블(enable/disable)된다.
제1전압 레귤레이터(240-1), 제2전압 레귤레이터(240-2), 제3전압 레귤레이터(240-3) 각각은 전원입력 단자, 제어입력단자, 출력단자를 포함한다. 이하 명의 편의를 위해, 본 발명은 상기 제1전압 레귤레이터(240-1) 단자들을 '전원입력4', '전원출력4', '제어입력4'로, 상기 제2전압 레귤레이터(240-2)의 단자들을 '전원입력5', '전원출력5', '제어입력5'로, 상기 제3전압 레귤레이터(240-3)의 단자들을 '전원입력6', '전원출력6', '제어입력6'으로 지칭한다. 상기 제1전압 레귤레이터(240-1), 상기 제2전압 레귤레이터(240-2), 상기 제3전압 레귤레이터(240-3)는 배터리로부터 공통으로 전원을 공급받고, 각각의 출력은 해당 송신기 코어 요소(core device)들로 공급된다. 구체적으로, 상기 제1전압 레귤레이터(240-1)의 출력은 상기 송신 RFIC(210)의 전원으로, 상기 제2전압 레귤레이터(240-2)의 출력은 상기 PA(220)의 전원으로, 상기 제3전압 레귤레이터(240-3)의 출력은 상기 송신 프론트 엔드(230)의 전원으로 제공된다. 상기 코어 요소(core device)(210, 220, 230)들은 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)로부터 전원을 제공받으므로, 전원 소비부(270)로 통칭될 수 있다.
상기 제1전압 레귤레이터(240-1), 상기 제2전압 레귤레이터(240-2), 상기 제3전압 레귤레이터(240-3) 각각의 출력 전압의 조절(ragulation)을 위하여, 상기 제1전압 레귤레이터(240-1), 상기 제2전압 레귤레이터(240-2), 상기 제3전압 레귤레이터(240-3) 각각의 출력단에 캐패시터들(260-1, 260-2, 260-3)이 구비된다. 상기 캐패시터들(260-1, 260-2, 260-3) 각각의 일단(one end)은 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3) 각각의 출력단 및 상기 코어 요소(core device)들(210, 220, 230)의 전원 입력 단자에 연결되고, 타단(another end)은 그라운드(ground)에 연결된다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)을 이용하여 각 코어 요소(core device)의 별도로 전원을 공급하는 방식은 상기 송신기 코어 요소(core device)들이 요구하는 전원 전압들이 서로 다른 경우에 적합하다. 만일, 둘 이상의 코어 요소(core device)들이 동일한 전원 전압들을 요구할 경우, 상기 다수의 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3) 중 적어도 하나는 배제되고, 둘 이상의 코어 요소(core device)들이 하나의 전원을 공유할 수 있다. 이 경우, 상기 캐패시터들(260-1, 260-2, 260-3)도 배제된 전압 레귤레이터의 개수만큼 생략될 수 있다.
또한, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)은 상기 기저대역처리부(250)로부터 제어신호2를 공통으로 제공받는다. 즉, 상기 제어입력4, 상기 제어입력5, 상기 제어입력6은 상기 제어신호2에 따라 인에이블/디스에이블(enable/disable)된다. 상기 도 2에 표현되지 아니하였으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 코어 요소(core device)들의 특성 또는 요구 조건에 따라 해당 코어 요소(core device)가 조절된 전압을 필요로 하지 아니하는 경우를 위하여, 상기 다수의 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)은 전압 조절 없이 기본 전원이 직접 공급되도록 바이패스(bypass)하는 동작을 지원할 수 있다. 예를 들어, 상기 기본 전원은 배터리 전원일 수 있다.
상기 기저대역처리부(250)는 신호출력 단자를 통해 기저대역 데이터 신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 기저대역 데이터 신호는 변조(modulation) 방식에 따라 I(in-phase) 신호와 Q(quadrature-phase) 신호로 분리되어 출력될 수 있다. 상기 기저대역처리부(250)의 제어 출력 단자에서 출력되는 제어 신호는 제어신호1 및 제어신호2를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어신호1 및 상기 제어신호2는 하나의 제어신호로 구성될 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(250)에서 출력되는 제어 신호는 상기 도 2에 도시된 상기 제어신호1 및 상기 제어신호2 외 다른 구성 요소(cores)로 공급되는 다른 제어신호를 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 타이밍 규정에 따라, 최초 통신 기기의 전원-업 시, 상기 기저대역처리부(250)는 상기 캐패시터들(260-1, 260-2, 260-3)들이 충전됨으로써 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 출력 전압이 상기 코어 요소(core device)들(210, 220, 230)이 필요로 하는 전압에 도달한 이후 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)을 턴-오프한다. 구체적으로, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)을 턴-오프하는 조건은 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 출력 전압이 미리 정의된 제1기준 값보다 큰지 여부, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 턴-온 이후의 미리 정의된 제1시간이 경과하였는지 여부 중 하나로 정의될 수 있다. 여기서, 상기 제1시간은 상기 캐패시터들(260-1, 260-2, 260-3)의 평균 충전 시간에 근거하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 턴-오프 동작은 아날로그 피드백 루프(analog feedback loop) 회로를 통해 구현되거나, 또는, CPU, DSP 등의 수단을 이용하여 프로그램될 수 있다.
상기 아날로그 피드백 루프 회로를 이용하여 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 출력 전압을 실시간으로 모니터링하고, 피드백 제어하는 경우, 재충전이 필요한 순간이 정확히 식별되므로, 불필요한 활성화에 의한 전력 손실(power loss)이 최소화되고, 끊김없는(seamless) 재충전 동작이 가능한 장점이 있다. 단, 이 경우, 실시간 전압 모니터링을 위한 센서(sensor) 회로 및 아날로그 피드백 제어 회로의 동작을 위한 전류가 더 소모된다는 단점이 있다. 따라서, 상기 아날로그 피드백 루프 회로를 채용하는 경우, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 다이나믹 온-오프 동작(dynamic on-off operation)을 통해 얻을 수 있는 전력 절감(power save) 효과를 최대한 얻을 수 있으려면, 상기 아날로그 센서 및 상기 피드백 제어 회로를 저전력 소모 구조로 설계하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 타이밍 규정에 따라, DTX 모드가 수행되는 동안, 상기 기저대역처리부(250)는 DTX의 비송신 구간 내에서 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3), 상기 송신 RFIC(210), 상기 PA(220), 상기 송신 프론트 엔드(230)을 턴-오프한다. 여기서, 상기 오프는 해당 블록이 동작을 멈추는 상태이다. 오프 상태가 되면, 상기 송신 RFIC(210), 상기 PA(220), 상기 송신 프론트 엔드(230)는 전력을 소비하지 아니하며, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 입장에서 매우 큰 임피던스(high impedence)를 가지는 등가 개방(open) 회로로 관찰된다. 따라서, 오프 상태의 경우, 전원입력에 전압이 인가되더라도 전류가 흐르지 아니한다. 이에 따라, 상기 캐패시터들(260-1, 260-2, 260-3)들은 상기 DTX 모드 동안 짧은 시간 간격으로 충전 및 방전을 반복하며, 이로 인해, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 출력 전압은 일정 값 이상을 유지할 수 있다.
상술한 본 발명의 타이밍 규정에 따라, 아이들 상태 또는 깊은 슬립 상태로 인해 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)이 오랜 시간 오프 상태를 유지하는 경우, 상기 기저대역처리부(250)는 상기 캐패시터들(260-1, 260-2, 260-3)들이 충전되도록 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)을 턴-온한다. 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)을 턴-온 시키는 조건은 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 출력 전압이 미리 정의된 제2기준 값보다 작은지 여부, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 턴-오프 이후의 미리 정의된 제2시간이 경과하였는지 여부 중 하나로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 전압 레귤레이터들(240-1, 240-2, 240-3)의 턴-온 동작은 아날로그 피드백 루프 회로를 통해 구현되거나, 또는, CPU, DSP 등의 수단을 이용하여 프로그램될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라, 상술한 타이밍 규정은 DRX 동작을 수행하는 수신기에도 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 수신기는 이하 도 3과 같이 구성될 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 수신기의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 3를 참고하면, 상기 수신기는 수신기 코어 요소(core device)들인 수신 프론트 엔드(310), 수신 RFIC(320)를 포함하며, 상기 코어 요소(core device)들에 조절된 전압의 전원을 공급하는 다수의 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)을 포함하며, 다른 블록들을 제어하는 기저대역처리부(340)를 포함한다. 상기 다른 블록들을 제어하는 점에서, 상기 기저대역처리부(250)는 '제어부'로 지칭될 수 있다. 상기 기저대역처리부(340)의 제어 출력 단자에서 출력되는 제어 신호는 제어신호3 및 제어신호4를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 제어신호3 및 상기 제어신호4는 하나의 제어신호로 구성될 수 있다. 또한, 상기 기저대역처리부(340)에서 출력되는 제어 신호는 상기 도 3에 도시된 상기 제어신호3 및 상기 제어신호4 외 다른 구성 요소로 공급되는 다른 제어신호를 더 포함할 수 있다. 상기 코어 요소(core device)(310, 320)들은 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)로부터 전원을 제공받으므로, 전원 소비부(360)로 통칭될 수 있다.
상기 수신 프론트 엔드(310)는 수신 신호의 역다중화(de-multiplexing), 복신(di-plexing), 필터링(filtering), 안테나 스위칭 등을 수행한다. 즉, 상기 수신 프론트 엔드(310)는 DEMUX(de-multiplexer), 복신기(duplexer), 필터(filter), 스위치 등을 포함할 수 있다. 상기 수신 RFIC(320)는 상기 수신 프론트 엔드(310)로부터 제공되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 변환한다. 즉, 상기 수신 RFIC(320)는 오실레이터(oscillator), 믹서(mixer) 등을 포함할 수 있다.
상기 도 3에 표현되지 아니하였으나, 본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 코어 요소(core device)들의 특성 또는 요구 조건에 따라 해당 코어 요소(core device)가 조절된 전압을 필요로 하지 아니하는 경우를 위하여, 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)은 전압 조절 없이 기본 전원이 직접 공급되도록 바이패스(bypass)하는 동작을 지원할 수 있다. 예를 들어, 상기 기본 전원은 배터리 전원일 수 있다. 또한, 상기 제1전압 레귤레이터(330-1), 상기 제2전압 레귤레이터(330-2) 각각의 출력 전압의 조절(ragulation)을 위하여, 상기 제1전압 레귤레이터(330-1), 상기 제2전압 레귤레이터(330-2) 각각의 출력단에 캐패시터들(350-1, 350-2)이 구비된다. 상기 캐패시터들(350-1, 350-2) 각각의 일단(one end)은 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2) 각각의 출력단에, 타단(another end)은 그라운드(ground)에 연결된다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)을 이용하여 각 코어 요소(core device)의 별도로 전원을 공급하는 방식은 상기 송신기 코어 요소(core device)들이 요구하는 전원 전압들이 서로 다른 경우에 적합하다. 만일, 둘 이상의 코어 요소(core device)들이 동일한 전원 전압들을 요구할 경우, 상기 다수의 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2) 중 적어도 하나는 배제되고, 둘 이상의 코어 요소(core device)들이 하나의 전원을 공유할 수 있다. 이 경우, 상기 캐패시터들(350-1, 350-2)도 배제된 전압 레귤레이터의 개수만큼 생략될 수 있다.
상술한 본 발명의 타이밍 규정에 따라, 최초 통신 기기의 전원-업 시, 상기 기저대역처리부(340)는 상기 캐패시터들(350-1, 350-2)이 충전됨으로써 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 출력 전압이 상기 코어 요소(core device)들(310, 320)이 필요로 하는 전압에 도달한 이후 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)을 턴-오프한다. 구체적으로, 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)을 턴-오프하는 조건은 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 출력 전압이 미리 정의된 제1기준 값보다 큰지 여부, 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 턴-온 이후의 미리 정의된 제1시간이 경과하였는지 여부 중 하나로 정의될 수 있다. 여기서, 상기 제1시간은 상기 캐패시터들(350-1, 350-2)의 평균 충전 시간에 근거하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 턴-오프 동작은 아날로그 피드백 루프 회로를 통해 구현되거나, 또는, CPU, DSP 등의 수단을 이용하여 프로그램될 수 있다.
상술한 본 발명의 타이밍 규정에 따라, DRX 모드가 수행되는 동안, 상기 기저대역처리부(340)는 DRX의 비수신 구간 내에서 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2), 상기 수신 프론트 엔드(310), 상기 수신 RFIC(320)을 오프시킨다. 이에 따라, 상기 캐패시터들(350-1, 350-2)들은 상기 DRX 모드 동안 짧은 시간 간격으로 충전 및 방전을 반복하며, 이로 인해, 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 출력 전압은 일정 값 이상을 유지할 수 있다.
상술한 본 발명의 타이밍 규정에 따라, 아이들 상태 또는 깊은 슬립 상태로 인해 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)이 오랜 시간 오프 상태를 유지하는 경우, 상기 기저대역처리부(340)는 상기 캐패시터들(350-1, 350-2)들이 충전되도록 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)을 턴-온시킨다. 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)을 턴-온 시키는 조건은 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 출력 전압이 미리 정의된 제2기준 값보다 작은지 여부, 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 턴-오프 이후의 미리 정의된 제2시간이 경과하였는지 여부 중 하나로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 전압 레귤레이터들(330-1, 330-2)의 턴-온 동작은 아날로그 피드백 루프 회로를 통해 구현되거나, 또는, CPU, DSP 등의 수단을 이용하여 프로그램될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기저대역 처리부의 블록 구성을 도시하고 있다. 상기 도 4에 도시된 기저대역 처리부의 구성은 상기 도 2의 기저대역 처리부(250) 및 상기 도 3의 기저대역 처리부(340)에 적용될 수 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기저대역 처리부는 비동작구간판단부(402), 제어신호생성부(404)를 포함한다. 상기 비동작구간판단부(402)는 DTX 모드 및 DRX 모드에 따라 정의되는 비동작 구간을 확인한다. 여기서, 상기 비동작 구간은 DTX에 따라 송신기의 코어 요소(core device)들이 동작하지 아니하는 구간, DRX에 따라 수신기의 코어 요소(core device)들이 동작하지 아니하는 구간을 의미한다. 그리고, 상기 비동작구간판단부(402)는 상기 비동작 구간 동안 송신기 또는 수신기 내의 전원 소비부 및 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 오프하는 제어 신호를 생성하도록 상기 제어신호생성부(404)를 제어한다. 상기 제어신호생성부(404)는 상기 비동작 구간 동안 송신기 또는 수신기 내의 전원 소비부 및 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 오프하는 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라, 상기 제어신호생성부(404)는, 통신 기기의 전원 인가 시, 상기 전원 소비부를 오프 상태로 유지하는 제어 신호 및 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온하는 제어 제어신호를 출력한다. 이후, 상기 제어신호생성부(404)는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온한 후, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 제1기준 값보다 커지면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-오프하는 제어 신호를 출력한다. 또는, 상기 제어신호생성부(404)는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온한 후, 제1시간이 경과하면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-오프하는 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 상기 제어신호생성부(404)는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 오프 상태에서 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 제2기준 값보다 작아지면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온하는 제어 신호를 출력한다. 또는, 상기 제어신호생성부(404)는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 턴-오프 이후의 미리 정의된 제2시간이 경과하면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 턴-온하는 제어 신호를 출력한다.
이하 본 발명은 상술한 타이밍 규정에 따라 송수신 동작을 제어하는 통신 기기의 동작을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 DTX/DRX 모드 시의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 5는 송신기 및 수신기의 구분 없이 송수신 동작 제어 절차의 실시 예를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 구체적인 실시 예에 따라, 상기 도 5의 절차는 송신기에만 적용되거나, 수신기에만 적용되거나, 또는, 송신기 및 수신기 모두에 적용될 수 있다.
상기 도 5를 참고하면, 상기 통신 기기는 501단계에서 DTX/DRX 모드가 실행되는지 판단한다. 상기 DTX/DRX 모드가 실행되면, 상기 통신 기기는 503단계로 진행하여 동작 구간인지 판단하고, 상기 동작 구간이면 505단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터 및 전원 소비부를 턴-온한다. 여기서, 상기 전원 소비부는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터로부터 공급되는 전원을 이용하여 송신기 내에서 신호를 송신하기 위한 동작을 수행하는 블록 및 수신기 내에서 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하는 블록을 의미한다. 다시 말해, 상기 전원 소비부는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터로부터 공급되는 전원을 이용하여 RF 신호를 처리한다. 예를 들어, 상기 전원 소비부는 송신 RFIC, PA, 송신 프론트 엔드, 수신 프론트 엔드, 수신 RFIC 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 송신 RFIC 및 상기 수신 RFIC는 오실레이터(oscillator), 믹서(mixer) 등을 포함할 수 있고, 상기 송신 프론트 엔드는 MUX(multiplexer), 복신기(duplexer), 필터(filter), 스위치 등을 포함할 수 있고, 상기 수신 프론트 엔드는 DEMUX(de-multiplexer), 복신기(duplexer), 필터(filter), 스위치 등을 포함할 수 있다.
이어, 상기 통신 기기는 507단계로 진행하여 비동작 구간인지 판단하고, 상기 동작 구간이면 509단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터 및 상기 전원 소비부를 턴-오프한다. 즉, 상기 통신 기기는 DTX/DRX 모드로 동작하는 동안 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 상기 전원 소비부와 함께 온/오프한다. 이때, 1 CP 길이 이내의 상태 천이를 만족하기 위해, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터는 상기 1 CP 길이보다 더 짧은 시간내의 활성/비활성 성능을 지원해야 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 기기의 전원 인가 시의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 6은 송신기 및 수신기의 구분 없이 송수신 동작 제어 절차의 실시 예를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 구체적인 실시 예에 따라, 상기 도 6의 절차는 송신기에만 적용되거나, 수신기에만 적용되거나, 또는, 송신기 및 수신기 모두에 적용될 수 있다.
상기 도 6을 참고하면, 통신 기기는 601단계에서 전원이 인가되는지 여부를 판단한다. 다시 말해, 상기 통신 기기는 파워-업(power-up)되는지 판단한다.
상기 전원이 인가된 후, 상기 통신 기기는 603단계로 진행하여 전원 소비부에 전원을 공급하는 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 턴-온하고, 상기 송수신기 전원 소비부는 오프 상태를 유지한다. 여기서, 상기 전원 소비부는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터로부터 공급되는 전원을 이용하여 송신기 내에서 신호를 송신하기 위한 동작을 수행하는 블록 및 수신기 내에서 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하는 블록을 의미한다. 다시 말해, 상기 통신 기기는 상기 전원 소비부에 조절된 DC(regulated DC) 전원을 공급하는 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 활성화시키고, 상기 전원 소비부를 오프 상태로 유지한다. 이에 따라, 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 동작으로 인해 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력단에 연결된 적어도 하나의 부하 캐패시터가 충전된다.
이어, 상기 통신 기기는 605단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력 전압이 상기 전원 소비부의 전원으로서 필요한 전압 이상인지 판단한다. 예를 들어, 상기 통신 기기는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 미리 정의된 제1기준 값보다 큰지 여부, 또는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 턴-온 이후의 미리 정의된 제1시간이 경과하였는지 여부를 판단한다.
상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력 전압이 상기 전원 소비부의 전원으로서 필요한 전압 이상이면, 상기 통신 기기는 607단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 턴-오프한다. 상기 603단계에서 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 턴-온함에 따라, 상기 적어도 하나의 부하 캐패시터들이 충전되어 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력 전압이 증가한다. 따라서, 상기 통신 기기는 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 전압이 상기 전원 소비부의 필요 전압 값에 도달하기 전까지 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 온 상태를 유지한다. 여기서, 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 턴-오프 동작은 아날로그 피드백 루프 회로를 통해 구현되거나, 또는, CPU, DSP 등의 수단을 이용하여 프로그램될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 부하 캐패시터의 방전 시의 동작 절차를 도시하고 있다. 상기 도 7은 송신기 및 수신기의 구분 없이 송수신 동작 제어 절차의 실시 예를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 구체적인 실시 예에 따라, 상기 도 7의 절차는 송신기에만 적용되거나, 수신기에만 적용되거나, 또는, 송신기 및 수신기 모두에 적용될 수 있다.
상기 도 7을 참고하면, 상기 통신 기기는 701단계에서 적어도 하나의 부하 캐패시터의 충전이 필요한지 판단한다. 상기 부하 캐패시터는 전원 소비부에 전원을 공급하는 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력단에 연결된 캐패시터로서, 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터가 동작하는 동안 충전된다. 여기서, 상기 전원 소비부는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터로부터 공급되는 전원을 이용하여 송신기 내에서 신호를 송신하기 위한 동작을 수행하는 블록 및 수신기 내에서 신호를 수신하기 위한 동작을 수행하는 블록을 의미한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 부하 캐패시터의 충전이 필요한 경우는 상기 적어도 하나의 부하 캐패시터가 오랜 시간 방전됨으로써 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력 전압이 일정 수준 이하로 낮아진 때를 포함한다. 예를 들어, 아이들 상태 또는 깊은 슬립 상태로 인해 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터가 오랜 시간 오프 상태를 유지하는 경우, 상기 적어도 하나의 부하 캐패시터가 오랜 시간 방전될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 기기는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 미리 정의된 제2기준 값보다 작은지 여부, 또는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 턴-오프 이후의 미리 정의된 제2시간이 경과하였는지 여부를 판단한다.
상기 적어도 하나의 부하 캐패시터의 충전이 필요하면, 상기 통신 기기는 703단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 턴-온한다. 즉, 상기 적어도 하나의 부하 캐패시터의 방전으로 인해 하락(drop)된 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압을 회복하기 위해, 상기 통신 기기는, 상기 전원 소비부의 활성 여부와 무관하게, 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 턴-온한다. 이로 인해, 상기 적어도 하나의 부하 캐패시터는 다시 충전된다. 여기서, 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 턴-온 동작은 아날로그 피드백 루프 회로를 통해 구현되거나, 또는, CPU, DSP 등의 수단을 이용하여 프로그램될 수 있다.
이후, 상기 통신 기기는 705단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력 전압이 상기 전원 소비부의 전원으로서 필요한 전압 이상인지 판단한다. 예를 들어, 상기 통신 기기는 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 미리 정의된 제1기준 값보다 큰지 여부, 또는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 턴-온 이후의 미리 정의된 제1시간이 경과하였는지 여부를 판단한다.
상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력 전압이 상기 전원 소비부의 전원으로서 필요한 전압 이상이면, 상기 통신 기기는 707단계로 진행하여 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 턴-오프한다. 상기 703단계에서 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터를 턴-온함에 따라, 상기 적어도 하나의 부하 캐패시터들이 충전되어 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 출력 전압이 증가한다. 따라서, 상기 통신 기기는 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 전압이 상기 전원 소비부의 필요 전압 값에 도달하기 전까지 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 온 상태를 유지한다. 여기서, 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터의 턴-오프 동작은 아날로그 피드백 루프 회로를 통해 구현되거나, 또는, CPU, DSP 등의 수단을 이용하여 프로그램될 수 있다.
상기 도 7에 도시되지 아니하였으나, 상기 통신 기기는 배터리 전압을 모니터링할 수 있다. 만일, 상기 배터리 전압이 기준 이하로 낮아지거나, 또는, 사용자에 의한 셧-다운 명령이 발생하면, 상기 통신 기기는 셧-다운한다. 이로 인해, 상기 적어도 하나의 전원 레귤레이터 및 상기 송수신기의 코어 요소(core device)들도 모두 오프된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 통신 기기의 구성 요소별 상태 변이를 도시하고 있다. 상기 도 8에서, (a)는 폰 모드(phone mode)로 동작하는 통신 기기의 동작 상태를, (b)는 배터리의 상태를, (c)는 송신기 구성 요소들의 상태를, (d)는 전압 레귤레이터의 상태를, (e)는 부하 캐패시터의 상태를 도시한다. 상기 도 9을 참고하면, 상기 (a)에 도시된 바와 같이 만충된 배터리를 장착한 통신 기기가 전원-업되고, 상기 통신 기기의 사용에 따라 상기 배터리의 충전량이 감소한다. 이에 따라, 상기 통신 기기가 셧-다운되기까지의 1 사이클(cycle) 동안, 상기 송신기 구성 요소들, 상기 전압 레귤레이터들은 상기 (c) 및 상기 (d)와 같이 온/오프를 반복한다. 상기 전압 레귤레이터의 온/오프에 따라, 상기 부하 캐패시터는 상기 (e)와 같이 충전 및 방전을 반복한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서 송신기의 구성 요소들의 제어 신호를 도시하고 있다. 상기 도 9에 도시된 바와 같이, 배터리에 충전된 전하는 시간에 따라 (a)와 같이 감소한다. 또한, DTX 모드에 의해 전압 레귤레이터를 제어하는 제어 신호 V_ctrl_reg 및 송신을 제어하는 제어신호 V_ctrl_tx가 (c) 및 (d)와 같이 변화한다. 이에 따라, 상기 전압 레귤레이터가 온/오프를 반복함에도, 상기 부하 캐패시터로 인하여, 상기 전압 레귤레이터의 출력 전압은 (e)와 같이 일정 크기 이상을 유지한다. 상기 V_ctrl_tx에 따라, 송신 RF 출력은 (f)와 같이 변화한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (27)

  1. 무선통신 시스템에서 통신 장치에 있어서,
    전원을 제공하는 적어도 하나의 전압 레귤레이터와,
    상기 전원을 이용하여 RF(radio frequency) 신호를 처리하는 적어도 하나의 모듈과,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 단자 및 상기 적어도 하나의 모듈의 전원 입력 단자에 연결된 적어도 하나의 캐패시터와,
    상기 통신 장치의 비동작 구간 및 동작 구간에 따라 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 선택적으로 인에이블(enable)하는 제어부를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 캐패시터는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터가 디스에이블(disable)된 동안, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 미리 정의된 값보다 크도록 유지하고,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블하고, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 상기 출력 전압이 임계치 이하로 낮아지면 상기 적어도 하나의 캐패시터를 충전하기 위해 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 모듈은, PA(Power Amplifier), 오실레이터(oscillator), 믹서(mixer), MUX(multiplexer), DEMUX(de-multiplexer), 복신기(duplexer), 필터(filter), 스위치 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비동작 구간 및 상기 동작 구간은, DTX(Discontinuous Transmission) 모드 및 DRX(Discontinuous Reception) 모드 중 하나에 의해 정의되는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 통신 장치의 전원 인가 시, 상기 적어도 하나의 모듈을 오프 상태로 유지한 채 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블한 후, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 임계치보다 커지면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블하는 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블한 후, 제1시간이 경과하면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블한 후 미리 정의된 제2시간이 경과하면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블/인에이블하는 하나의 공통 제어 신호를 공급하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 모듈을 턴-온/턴-오프하는 하나의 공통 제어 신호를 공급하는 장치.
  11. 무선 통신 시스템에서 통신 기기의 동작 방법에 있어서,
    적어도 하나의 캐패시터를 충전하도록 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블(enable)하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블(disable)하는 과정을 포함하며,
    상기 전압 레귤레이터에서 출력되는 전원은, RF(radio frequency) 신호를 처리하는 적어도 하나의 모듈로 공급되고,
    상기 적어도 하나의 캐패시터는, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 단자 및 상기 적어도 하나의 모듈의 전원 입력 단자에 연결되며,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블하는 과정은,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블한 후, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 임계치 이하로 낮아지면, 상기 적어도 하나의 캐패시터를 충전하기 위해 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블하는 과정을 포함하는 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 모듈은, PA(Power Amplifier), 오실레이터(oscillator), 믹서(mixer), MUX(multiplexer), DEMUX(de-multiplexer), 복신기(duplexer), 필터(filter), 스위치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터는, 비동작 구간 및 동작 구간에 따라 선택적으로 인에이블(enable)되며,
    상기 비동작 구간 및 상기 동작 구간은, DTX(Discontinuous Transmission) 모드 및 DRX(Discontinuous Reception) 모드 중 하나에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 통신 기기의 전원 인가 시, 상기 적어도 하나의 모듈을 오프 상태로 유지한 채 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블하는 과정을 더 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블한 후, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터의 출력 전압이 임계치보다 커지면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블하는 과정을 더 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블한 후, 제1시간이 경과하면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블하는 과정을 포함하는 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 디스에이블한 후, 미리 정의된 제2시간이 경과하면, 상기 적어도 하나의 전압 레귤레이터를 인에이블하는 과정을 더 포함하는 방법.
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