KR20050063648A - 이동 단말기에서의 전력절약 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 단말기의 전력절약 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

이동 단말기의 전력절약 장치 및 그 방법은 단말기와 기지국과의 초기화 절차 시에 초기화 절차가 일정 횟수 이상 실패하면 슬립 모드(sleep mode)를 정해진 슬립모드 인터벌 시간동안 유지하다가 실행대기 모드로 적용하여 다시 초기화 절차를 수행하도록 하고, 초기화 절차의 재시도 역시 실패하면 처음 슬립 모드의 슬립 모드 인터벌 시간의 2배 정도를 유지한 후에 다시 실행 대기 모드로 전환되어 초기화 절차를 수행하도록 함으로써 초기화 절차의 실패에 따른 전력소모를 최소화 하도록 한다.

Description

이동 단말기에서의 전력절약 장치 및 그 방법{The apparatus and method of power saving in mobile data terminal}

본 발명은 IEEE 802.16을 기반으로 한 이동 단말기의 전력절약 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 초기화 절차의 실패에 따라 슬립 모드를 적용하여 이동 단말기의 전력을 절약하기 위한 이동 단말기에서의 전력절약 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 들어 통신 환경이 음성위주의 이동통신망에서 점차 데이터 서비스의 비중이 점점 높아지고 있다. 이동통신의 특성상 단말기는 휴대가 간편하여 다수의 사용자들이 이용하고 있고, 노트북의 인터페이스를 통한 장치들도 경량화의 추세에 있다.

이러한 경량화 추세에 따라 단말기나 노트북에 장착되는 배터리의 성능이 높아져야 하며, 통신 서비스에 있어서도 최대한 전력을 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.

현재 IEEE 802.16에서는 단말기(Subscriber Station)의 파워-온(power-on) 또는 새로운 셀로의 진입 등에 의해 초기화 절차를 항상 실시해야 한다.

초기화 절차(Initial Ranging 처리)는 단말기와 기지국(Base Station)간의 시간 동기화와 각 단말기와 기지국 간의 거리 차에 의한 지연(delay)을 조정하고, 단말기의 RF 출력 파워 등을 조절하는 과정을 의미한다.

이러한 초기화 절차가 성공적으로 이루어지면 비로소 단말기와 기지국간에 통신이 성립한다.

초기화 절차는 단말기가 기지국에서 브로드캐스팅 되는 하향/상향(Downlink/Uplink)의 채널 할당 정보인 DL/UL MAP 메시지와, 할당된 채널 자체에 대한 정보를 담고 있는 DCD/UCD(Downlink Channel Descriptor/Uplink Channel Descriptor) 정보를 수신 받은 후에 이 정보들을 토대로 RNG(Ranging) 요구 신호를 기지국으로 보내어 시작된다.

이때 단말기는 기지국으로부터 이전에 전송한 레인징(Ranging) 요구에 대한 레인징(Ranging) 응답 신호를 수신 받아야 하는데, 레인징 응답 신호가 수신되지 않으면 초기화 절차의 실패에 따른 후속 절차를 진행한다.

초기화 절차 실패에 따른 후속 절차는 단말기가 정해진 값만큼 송신 전력을 높여서 다시 레인징(Ranging) 요구 신호를 기지국으로 송출하고, 그에 따른 레인징 응답 신호가 수신되지 않으면 송신전력을 더욱 높여서 다시 레인징(Ranging)신호를 송출하는 과정을 계속 반복하게 된다.

종래 기술에서는 단말기와 기지국간의 초기화 절차를 실시함에 있어, 초기화 절차의 실패시 송신 전력을 단계적으로 높여 연속적으로 초기화 절차를 시도하기 때문에 초기의 전력 소모가 많아지게 되는 문제점이 있다.

또한, 초기화 절차의 실패시 레인징 요구 신호의 송출을 일정 횟수 반복하여 초기화 절차를 재시도하기 때문에 초기화 절차의 반복 시마다 출력을 정한 만큼 높이게 되고, 초기화 절차가 계속 성공하지 못할 경우 백오프(Backoff) 과정을 거쳐 일정시간이 흐른 후 재시도를 하게 된다.

만약 단말기가 음영지역 또는 주변의 전파 간섭 등으로 단말기에서 송출한 신호를 기지국에서 수신하지 못할 경우, 또는 기지국에서 송출한 신호를 단말기가 수신 불가능 할 경우에, 초기화 절차가 성공할 때까지 계속적으로 초기화 절차의 시도가 진행되며 그로 인해 평상시 전력소모 보다 훨씬 많은 양의 전력소모를 하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 초기화 절차의 실패시 슬립모드(Sleep Mode)를 적용하여 단말기의 전력 소모를 줄이고, 전력을 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 이동 단말기에서의 전력 절약 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 단말기와 기지국간 초기화 절차 실패시 이동 단말기의 전원을 오프 시키는 슬립 모드를 적용하여 이동 단말기의 전력을 절약시키도록 한다.

본 발명의 첫 번째 특징에 따른 이동 단말기에서의 전력 절약 방법은, 이동 단말기가 기지국에 접속시 초기화 절차를 수행 과정에서 상기 이동 단말기의 전력을 절약하기 위한 이동 단말기에서의 전력절약 방법에 있어서, a) 상기 초기화 절차가 시작되면, 상기 이동 단말기가 기지국으로부터 채널 할당 정보 및 상기 채널 할당 정보에 따라 할당된 채널 정보를 수신하는 단계; b) 상기 이동 단말기가 기지국으로 초기 레인징(Ranging) 요구 신호를 송출하고, 상기 기지국으로부터 상기 초기 레인징 요구 신호에 대한 응답 신호의 수신을 대기하는 단계; c) 상기 이동 단말기가 상기 기지국으로부터 응답 신호를 일정 시간 동안 수신하지 못하면 초기화 절차를 재시도하는 단계; d) 상기 c) 단계에서 초기화 절차를 일정 횟수 이상 재시도 후 상기 초기화 절차가 실패하면 일정 시간 동안 슬립모드를 적용한 후에 실행대기 모드로 진입하여 다시 초기화 절차를 수행하는 단계; 및 e) 상기 c) 단계 또는 d) 단계에서 상기 이동 단말기가 상기 기지국으로부터 응답 신호를 수신하면 초기화 절차를 정상 처리는 단계를 포함한다.

상기 d) 단계는, 상기 슬립 모드를 제1 슬립 모드 인터벌 시간을 유지한 후에 실행대기(awake) 모드로 동작하고, 상기 초기화 절차 재시도 후 초기화 절차의 실패로 2차 슬립 모드로 동작하면 상기 제1 슬립 모드 인터벌 시간보다 2배 정도 증가된 제2 슬립 모드 인터벌 시간을 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 d) 단계는, 상기 슬립 모드 상태에서 상기 이동 단말기의 모든 내부 구성 요소의 파워를 오프시키고, 상기 슬립 모드 상태에서 실행대기 상태로 동작되면 상기 기지국의 브로드캐스팅 신호의 수신 감도를 이용해 전파 환경을 측정할 수 있는 상기 이동 단말기의 일부 내부 구성 요소만 파워를 온 시키는 것이 바람직하다.

이때, 상기 이동 단말기가 측정한 전파 상태가 기준치 이상이면 상기 이동 단말기의 모든 내부 구성 요소의 파워를 온 시켜 초기화 절차를 수행하고, 상기 이동 단말기가 측정한 전파 상태가 기준치 이하이면 현재 파워-온 상태인 이동 단말기의 내부 구성 요소의 파워를 오프시키고 슬립 모드로 전환하는 것이 바람직하다.

본 발명의 두 번째 특징에 따른 이동 단말기에서의 전력 절약 장치는, 이동 단말기가 기지국에 접속시 초기화 절차를 수행 과정에서 상기 이동 단말기의 전력을 절약하기 위한 이동 단말기에서의 전력절약 방법에 있어서, 상기 기지국으로 송수신되는 무선 신호를 처리하는 RF 처리부; 상기 RF 처리부로 입출력되는 신호의 변조 및 복조 기능을 수행하는 모뎀부; 상기 RF 처리부로 입출력되는 신호의 채널별로 부호화 및 에러 처리 기능을 수행하는 채널 코덱부; 사용자의 음성 및 영상 신호를 입력하여 처리하고, 상기 기지국을 통해 전달되는 음성 및 영상 데이터를 복원하여 출력하는 음성 및 영상 코덱부; 및 상기 이동 단말기의 제반 제어 기능을 수행하면서 상기 초기화 절차의 성공 여부에 따라 슬립 모드/실행대기 모드로의 전환 기능을 수행하여 상기 각 부의 전원 온/오프 제어 동작을 수행하는 중앙 제어부를 포함한다.

상기 중앙 제어부는, 상기 이동 단말기가 슬립 모드로 진입하면 상기 RF 처리부, 모뎀부, 채널 코덱부, 음성 및 영상 코덱부의 전원을 오프시키고, 상기 이동 단말기가 슬립 모드 상태에서 일정 시간 경과 후 실행대기 모드로 전환되면 상기 RF 처리부와 모뎀부의 복조 기능만 전원을 온 시켜 현재 전파 상태를 추정하는 것이 바람직하다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기에서의 전력 절약 장치에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기에서의 전력 절약 장치의 구성을 도시한 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기에서의 전력 절약 장치는, RF 처리부(10), 모뎀부(20), 채널 코덱부(30), 음성 및 영상 코덱부 (40), 및 중앙 제어부(50)를 포함한다.

RF 처리부(10)는 무선 신호를 송수신하는 기능을 담당하고, 모뎀부 (Modulator/Demodulator)(20)는 RF 처리부(10)에서 송수신되는 신호를 변조 또는 복조하는 기능을 담당한다.

채널 코덱부(30)는 채널별로 부호화 기능 및 여러 에러 처리 기능을 담당하고, 음성 및 영상 코덱부(40)는 음성 및 영상이 입력되면 이를 중앙 제어부(50)로 전달하고, 중앙 제어부(50)에서 수신한 음성 및 영상 데이터를 복원하여 출력하는 기능을 담당한다.

중앙 제어부(50)는 단말기의 제반 제어 기능을 하는 주제어보드로서 모뎀부 (20) 또는 음성 및 영상 코덱부(40)로 입출력되는 신호를 처리한다.

다음, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 전력절약 장치의 동작에 대하여 자세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 전력절약 방법의 순서도를 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 동작에 따른 전력절약의 일례를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이동 단말기(Subscriber Station, SS)가 초기화 과정(Initial Ranging)을 위해 기지국(Base Station, BS)으로부터 상향 및 하향 링크에 대한 채널 할당 정보인 DL/UL(Downlink/Uplink) MAP 정보를 수신한다.

그리고 기지국은 DL/UL MAP 정보에 할당된 채널들의 정보를 담고 있는 DCD/UCD(Downlink Channel Descriptor/Uplink Channel Descriptor)를 수신한다.

그 후, 이동 단말기는 초기 레인징 신호인 레인징 요구 신호(RNG-REQ)를 기지국으로 송출한 다음에 기지국으로부터 레인징 요구 신호에 대한 응답 신호(RNG-RSP의 수신을 대기한다.

이때, 이동 단말기는 기지국으로부터 레인징 응답 신호를 수신하면 초기화 과정을 정상 처리하게 되지만, 초기화 과정이 실패하면 계속적으로 초기화 과정을 반복하는 것이 아니라 슬립모드(Sleep mode)로 전환하였다가 실행대기(Awake) 모드를 진행하여 초기화 과정을 수행한다.

기지국이 이동 단말기에서 송출한 초기 레인징 신호를 수신하지 못했거나, 기지국에서는 초기 레인징 신호 수신이 정상적으로 이루어져 이에 대한 응답신호를 단말기로 전송하였으나 단말기가 응답 신호를 수신하지 못할 수도 있다.

이러한 경우에, 단말기는 다시 초기화 절차를 시도하는데, 초기화 재시도시 성공 확률을 높이기 위해 출력을 높여 초기 레인징 신호를 기지국으로 송출한다. 이때, 기지국에서는 초기화 절차의 실패에 따른 재시도를 할 경우 미리 재시도 횟수를 정해 놓게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 초기화 재시도 횟수를 3회로 지정한 경우에, 기지국에서 초기화 재시도 횟수가 3회를 초과하면 초기화 성공률이 낮다고 판단하고 슬립모드로 진입하는데, 이때 슬립모드를 유지할 시간인 슬립모드 인터벌(Sleep mode interval)을 세팅하게 된다.

이동 단말기가 슬립모드 상태에 있게 되면, 중앙 제어부(50)는 RF 처리부 (10), 모뎀부(20), 채널 코덱부(30), 음성 및 영상 코덱부(40)를 파워-오프(power-off) 상태로 만들어 전력소모가 최소화 되도록 한다.

슬립모드 시간이 종료(time-out)되면 이동 단말기는 실행대기(Awake) 모드로 진입하여 RF 처리부(10)와 모뎀부(20)의 복조기(Demodulator)만을 파워-온(power-on)시켜서 기지국이 브로드캐스팅 시키는 상향/하향 채널 할당 정보를 담고 있는 DL/UL MAP 신호의 수신 여부를 스캔한다.

이때 DL/UL MAP 신호의 수신 상태가 양호하면 초기화 절차를 위해 모뎀부(20)의 변조기(Modulator)를 파워-온 시켜서 초기 레인징 요청 신호를 송출시키며, DL/UL MAP 신호의 수신이 양호하지 않으면 파워-온 상태인 RF 처리부(10)와 모뎀부(20)의 복조기를 파워 오프시키고 다시 슬립 모드로 진입한다.

위의 경우에도 초기화 절차를 미리 지정한 횟수만큼 시도하며, 지정한 횟수 이내에 초기화 절차가 성공하지 못하면 다시 슬립모드로 들어간다.

이렇게 재차 슬립모드로 들어갈 경우에는 이전의 슬립모드 시간보다 2배 만큼 시간을 늘려 슬립모드 인터벌(Sleep mode interval)을 세트하여 슬립모드로 들어간다.

이때, 2회 이상의 슬립모드 진입시 슬립모드 인터벌 시간을 2배씩 늘리는 이유는 현재의 전파환경에서 초기화 성공확률이 그 만큼 떨어지기 때문에 그에 따른 전력소모를 방지하기 위함이다.

파워-오프 상태에 있던 이동 단말기가 파워-온 되거나 새로운 셀로의 진입 등에 의해 초기화 절차를 수행해야 하는 경우에, 음영지역 또는 전파 간섭 등의 영향을 받는 장소에서는 초기화 절차가 성공할 수 없으므로 슬립 모드 상태에서 전력 소모를 최소화할 수 있다.

그 후, 슬립모드 상태가 완료된 후에 이동 단말기의 모든 시스템을 파워-온 시키는 것이 아니라 RF 처리부(10)와 모뎀부(20)의 복조기만을 파워-온 시켜서 하향(Downlink)인 기지국의 브로드캐스팅 신호의 수신 감도를 이용해 현재의 전파 상태를 추정한다.

이때, 현재의 전파 상태가 기준치 이상의 환경이면 이동 단말기의 나머지 부분인 모뎀의 변조기나 채널 코덱부(30), 음성 및 영상 코덱부(40)도 파워-온 시켜서 초기화 절차를 수행하지만, 현재의 전파 상태가 기준치 이하의 환경이면 이동 단말기에서 파워-온 상태인 RF 처리부(10)와 복조기를 파워-오프시키고 슬립모드로 들어간다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에 의한 이동 단말기에서의 전력절약 장치 및 그 방법은 IEEE 802.16기반의 시스템에서 단말기가 기지국과 처음 접속시 수행되는 초기화 과정 수행 중 초기화 절차의 실패시 슬립 모드를 적용하여 과도한 소모 전력을 절약할 수 있어 효율적으로 전력을 사용 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기에서의 전력 절약 장치의 구성을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말기의 전력절약 방법의 순서도를 도시한 것이다.

도 3은 도 2의 동작에 따른 전력절약의 일례를 도시한 것이다.

Claims (9)

1. 이동 단말기가 기지국에 접속시 초기화 절차를 수행 과정에서 상기 이동 단말기의 전력을 절약하기 위한 이동 단말기에서의 전력절약 방법에 있어서,

   a) 상기 초기화 절차가 시작되면, 상기 이동 단말기가 기지국으로부터 채널 할당 정보 및 상기 채널 할당 정보에 따라 할당된 채널 정보를 수신하는 단계;

   b) 상기 이동 단말기가 기지국으로 초기 레인징(Ranging) 요구 신호를 송출하고, 상기 기지국으로부터 상기 초기 레인징 요구 신호에 대한 응답 신호의 수신을 대기하는 단계;

   c) 상기 이동 단말기가 상기 기지국으로부터 응답 신호를 일정 시간 동안 수신하지 못하면 초기화 절차를 재시도하는 단계;

   d) 상기 c) 단계에서 초기화 절차를 일정 횟수 이상 재시도 후 상기 초기화 절차가 실패하면 일정 시간 동안 슬립모드를 적용한 후에 실행대기 모드로 진입하여 다시 초기화 절차를 수행하는 단계; 및

   e) 상기 c) 단계 또는 d) 단계에서 상기 이동 단말기가 상기 기지국으로부터 응답 신호를 수신하면 초기화 절차를 정상 처리는 단계

   를 포함하는 이동 단말기에서의 전력 절약 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 c) 단계 및 d) 단계는,

   상기 초기 레인징 신호의 출력을 증가시키면서 미리 정해진 횟수만큼 초기화 절차를 재시도하는 이동 단말기에서의 전력 절약 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 d) 단계는,

   상기 슬립 모드를 제1 슬립 모드 인터벌 시간을 유지한 후에 실행대기 (awake) 모드로 동작하고, 상기 초기화 절차 재시도 후 초기화 절차의 실패로 2차 슬립 모드로 동작하면 상기 제1 슬립 모드 인터벌 시간보다 2배 정도 증가된 제2 슬립 모드 인터벌 시간을 유지하도록 하는 이동 단말기에서의 전력절약 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 d) 단계는,

   상기 슬립 모드 상태에서 상기 이동 단말기의 모든 내부 구성 요소의 파워를 오프시키고, 상기 슬립 모드 상태에서 실행대기 상태로 동작되면 상기 기지국의 브로드캐스팅 신호의 수신 감도를 이용해 전파 환경을 측정할 수 있는 상기 이동 단말기의 일부 내부 구성 요소만 파워를 온 시키는 이동 단말기에서의 전력 절약 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이동 단말기가 측정한 전파 상태가 기준치 이상이면 상기 이동 단말기의 모든 내부 구성 요소의 파워를 온 시켜 초기화 절차를 수행하고, 상기 이동 단말기가 측정한 전파 상태가 기준치 이하이면 현재 파워-온 상태인 이동 단말기의 내부 구성 요소의 파워를 오프시키고 슬립 모드로 전환하는 이동 단말기에서의 전력 절약 방법.
6. 이동 단말기가 기지국에 접속시 초기화 절차를 수행 과정에서 상기 이동 단말기의 전력을 절약하기 위한 이동 단말기에서의 전력 절약 장치에 있어서,

   상기 기지국으로 송수신되는 무선 신호를 처리하는 RF 처리부;

   상기 RF 처리부로 입출력되는 신호의 변조 및 복조 기능을 수행하는 모뎀부;

   상기 RF 처리부로 입출력되는 신호의 채널별로 부호화 및 에러 처리 기능을 수행하는 채널 코덱부;

   사용자의 음성 및 영상 신호를 입력하여 처리하고, 상기 기지국을 통해 전달되는 음성 및 영상 데이터를 복원하여 출력하는 음성 및 영상 코덱부; 및

   상기 이동 단말기의 제반 제어 기능을 수행하면서 상기 초기화 절차의 성공 여부에 따라 슬립 모드/실행대기 모드로의 전환 기능을 수행하여 상기 각 부의 전원 온/오프 제어 동작을 수행하는 중앙 제어부

   를 포함하는 이동 단말기에서의 전력 절약 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 중앙 제어부는,

   상기 이동 단말기가 슬립 모드로 진입하면 상기 RF 처리부, 모뎀부, 채널 코덱부, 음성 및 영상 코덱부의 전원을 오프 시키는 이동 단말기에서의 전력절약 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 중앙 제어부는,

   상기 이동 단말기가 슬립 모드 상태에서 일정 시간 경과 후 실행대기 모드로 전환되면 상기 RF 처리부와 모뎀부의 복조 기능만 전원을 온 시켜 현재 전파 상태를 추정하는 이동 단말기에서의 전력절약 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 중앙 제어부는,

   상기 전파 상태를 추정한 결과에 따라 상기 기지국으로부터의 신호 수신 상태가 양호하면 모뎀부의 변조 기능, 채널 코덱부, 및 음성 및 영상 코덱부의 전원을 온 시켜 초기화 절차를 수행하고,

   상기 기지국으로부터의 신호 수신 상태가 불량하면 상기 RF 처리부 및 모뎀부의 복조 기능의 전원을 오프시키고 다시 슬립 모드로 전환하는 이동 단말기에서의 전력절약 장치.