KR20090092136A - 전력제어 방법 및 이를 수행하는 블루투스 장치 - Google Patents

전력제어 방법 및 이를 수행하는 블루투스 장치

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Abstract

본 발명은 전력제어 방법 및 이를 수행하는 블루투스 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 블루투스 장치는 무선 연결된 장치로부터 수신되는 신호의 수신세기에 기초해 블루투스 장치의 전력등급을 선택한다. 그리고, 선택한 전력등급에 기초해 송신전력을 결정하고, 결정된 송신전력에 대응하여 신호 송신 시 전력증폭기의 증폭이득을 제어한다.

Description

전력제어 방법 및 이를 수행하는 블루투스 장치{Method and bluetooth device for power control}
본 발명은 전력제어 방법 및 이를 수행하는 블루투스 장치에 관한 것이다.
블루투스(Bluetooth)는 근거리에 있는 서로 다른 장치 간에 쌍방향 무선 통신을 지원하는 기술이다. 이러한 블루투스 기술은 이동통신 단말, PDA(Personal Digital Assistants), 컴퓨터, 핸즈프리, 헤드셋, 가전제품 등과 같은 다양한 장치에 적용이 가능하며, 케이블과 같은 물리적인 접속수단을 사용하지 않아도 해당 장치 간에 쌍방향 무선통신이 가능하도록 지원한다.
블루투스 장치는 3개의 전력등급(Power Classes)으로 분류되며, 각 전력등급 별로 지원 가능한 통신거리가 다르게 설정된다. 즉, 클래스 1(Class 1)에 해당하는 장치의 경우 최대 100m, 클래스 2(Class 2)에 해당하는 장치의 경우 최대 20m, 그리고 클래스 3(Class 3)에 해당하는 장치의 경우 최대 10m의 통신거리를 지원할 수 있다.
종래에 대부분의 블루투스 장치는 설계 단계에서 전력등급이 미리 정해지고, 해당하는 전력등급에 맞추어 송신전력 등이 결정된다. 예를 들어, 이동통신 단말, 핸즈프리, 헤드셋 등은 설계 단계에서 전력등급이 클래스 2로 결정되고, 송신전력은 클래스 2에 대응하여 0dBm으로 설정된다.
한편, 이와 같이 설계 단계에서 블루투스 장치의 전력등급을 미리 결정하고, 결정된 전력등급에 대응하는 송신전력으로 신호를 송신하는 경우, 아주 근접한 장치와 통신하는 경우에도 필요한 송신전력보다 높은 송신전력으로 신호를 송신하는 경우가 발생하여 쓸데없는 전력소모를 야기시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 블루투스 기반의 무선 통신 수행 시 효율적으로 송신전력을 제어하여 전력소모를 낮추기 위한 전력제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 블루투스 장치의 송신전력을 제어하는 방법은,
수신되는 신호의 신호세기를 획득하는 단계; 상기 신호세기와 임계값을 비교한 결과에 기초해 전력등급을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 전력등급에 기초해 송신전력을 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 블루투스 장치의 송신전력 제어 방법은,
수신신호의 신호세기를 획득하는 단계; 상기 신호세기를 임계값과 비교하여 전력등급을 선택하는 단계; 전력등급의 변경을 확인하는 단계; 상기 전력등급의 변경이 확인되면, 변경된 전력등급에 대응하는 고정값으로 송신전력을 결정하는 단계; 및 상기 전력등급의 변경이 없으면, 상기 신호세기에 기초해 상기 송신전력을 미세조정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따른 블루투스 장치는,
수신되는 신호의 신호세기를 측정하는 신호세기 측정부; 상기 신호세기에 기초해 송신전력 제어신호를 출력하는 전력제어부; 및 상기 송신전력 제어신호에 대응하여 증폭이득을 설정하고, 상기 설정된 증폭이득에 기초해 송신신호를 전력 증폭하는 전력증폭기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 블루투스 장치는 무선 연결된 장치로부터 수신되는 신호의 수신세기에 기초해 블루투스 장치의 전력등급을 선택하고, 선택한 전력등급에 기초해 송신전력을 제어함으로써, 무선 연결된 장치와의 통신 거리 및 수신되는 신호의 신호세기에 따라 효율적으로 송신전력을 조정하는 것이 가능하여 전력낭비를 줄이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 블루투스 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 처리부를 도시한 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 송신전력 결정방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신전력 결정방법의 다른 일 예를 도시한 흐름도이다.
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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 아래에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전력제어 방법 및 이를 수행하는 블루투스(Bluetooth) 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 블루투스 장치를 도시한 구조도이다.
도 1을 보면, 블루투스 장치는 안테나(110), 대역통과필터(Band Pass Filter, BPF)(120), 저잡음 증폭기(Low Noise Filter, LNA)(130), 주파수 하향변환부(140), 아날로그-디지털 변환부(Analog to Digital Converter, ADC)(150), 데이터 처리부(160), 디지털-아날로그 변환부(Digital to Analog Converter, DAC)(170), 주파수 상향변환부(180) 및 전력증폭기(Power Amplifier, PA)(190)를 포함한다.
안테나(110)를 통해 신호가 수신되면, BPF(120)는 수신신호에서 원하는 주파수 대역의 신호를 필터링하여 출력하고, LNA(130)는 필터링된 수신신호에서 잡음을 제거한 후 출력한다.
그리고, 주파수 하향변환부(140)는 LNA(130)의 출력신호를 기저대역(Baseband)의 신호로 주파수 하향 변환한다. 여기서, 주파수 하향변환부(140)는 I 채널 및 Q 채널 신호를 출력하며, I 채널 및 Q 채널 신호는 정현파 신호 형태의 주파수 하향 변환된 신호를 복소수 좌표계에 대응시킨 신호를 의미한다. 한편, 주파수 하향변환부(140)에서 출력되는 기저대역의 I 채널 및 Q 채널 신호는 아날로그 신호이며, ADC(150)는 이를 디지털 신호로 변환한다.
그리고, 데이터 처리부(160)는 ADC(150)에서 출력되는 디지털 신호로부터 수신데이터를 추출하고, 입력되는 송신데이터를 신호처리하여 DAC(170)로 출력한다. 그리고, 수신신호의 신호세기(Receiver Signal Strength Indicator, RSSI)에 기초해 블루투스 장치의 전력등급을 선택하고, 선택된 전력등급에 기초해 송신전력을 제어하기 위한 송신전력 제어신호를 생성한다.
DAC(170)는 데이터 처리부(160)에서 출력되는 송신데이터를 아날로그 신호인 송신신호로 변환하고, 주파수 상향변환부(180)는 DAC(170)에서 출력되는 송신신호의 주파수 대역을 상향 변환한다. PA(190)는 데이터 처리부(160)에서 출력되는 송신전력 제어신호에 대응하는 증폭이득에 기초해 주파수 상향변환부(180)에서 주파수 상향 변환된 송신신호의 전력을 증폭하여 출력한다. 이와 같이 전력 증폭된 송신신호는 BPF(120)에 의해 필터링되어 안테나(110)를 통해 송출된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 처리부(160)를 도시한 구조도이다.
도 2를 보면, 데이터 처리부(160)는 신호 제어부(161), 신호세기 측정부(162) 및 전력제어부(163)를 포함한다.
신호 제어부(161)는 입력되는 수신신호로부터 수신데이터를 획득하고, 송신데이터를 신호처리하여 출력한다.
신호세기 측정부(162)는 입력되는 수신신호로부터 RSSI를 획득한다. 본 발명의 실시 예에서는 RSSI를 획득하기 위해 신호세기 측정부(162)는 ADC(150)의 출력신호를 이용한다.
전력제어부(163)는 신호세기 측정부(162)에서 출력되는 RSSI에 기초해 블루투스 장치의 전력등급을 결정하고, 결정된 전력등급에 기초해 송신전력을 제어하기 위해 송신전력 제어신호를 이용하여 PA(190)의 증폭이득을 가변한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 블루투스 장치의 전력제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3을 보면, 우선 블루투스 장치는 다른 장치와 새롭게 블루투스 기반의 무선연결이 성공할 때마다, 전력등급 및 송신전력(Tx_Power)을 초기화한다(S101). 한편, 본 발명의 실시 예에서는 블루투스 장치의 초기설정이 전력등급은 클래스 2이고 송신전력이 0dBm인 경우를 예로 들어 설명한다.
새로운 무선 연결의 설정에 따른 전력등급 및 송신전력의 초기설정이 완료되면, 블루투스 장치는 무선 연결된 블루투스 장치에서 수신되는 신호로부터 RSSI를 획득한다(S102). 여기서, 수신되는 신호로부터 RSSI를 획득하는 방법은 널리 공지된 기술로서 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 기술이므로 본 발명의 실시 예에서는 설명을 생략한다.
한편, RSSI를 획득한 블루투스 장치는 블루투스 기반의 무선 연결이 해지된 상태인지 확인하고(S103), 해지되지 않은 경우에는 획득한 RSSI에 기초해 블루투스 장치의 전력등급을 선택한다. 즉, 획득한 RSSI를 임계값과 비교하고(S104), RSSI가 임계값보다 크지 않은 경우에는 블루투스 장치의 전력등급으로 클래스 2를 선택하고(S105), RSSI가 임계값보다 큰 경우에는 블루투스 장치의 전력등급으로 클래스 3을 선택한다(S106). 한편, 본 발명의 실시 예에서는 임계값이 -60dBm인 경우를 예로 들어 설명한다.
한편, 전술한 전력등급 선택과정(S102 내지 S106)은 무선 연결이 해지될 때까지 반복해서 수행되며, 블루투스 장치는 선택한 전력등급에 기초해 송신전력을 결정하고, 결정된 송신전력에 대응하여 전력증폭기(190)의 증폭이득을 제어한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 송신전력 결정방법의 일 예를 도시한 흐름도로서, 전력등급별로 기 설정된 고정값을 이용해 송신전력을 결정하는 경우를 나타낸다.
도 4를 보면, 우선 블루투스 장치는 전력등급이 변경되었는지 즉, 이전 전력등급과 RSSI에 기초해 새롭게 선택한 전력등급이 다른지 확인한다(S201). 그리고, 전력등급이 변경된 경우에는, 전력등급이 클래스 2에서 클래스 3으로 변경되었는지 확인한다(S202).
확인 결과, 전력등급이 클래스 2에서 클래스 3으로 변경된 경우, 블루투스 장치는 송신전력(Tx_Power)을 클래스 3에 대응하여 기 설정된 고정값 예를 들어, 10dBm으로 변경한다(S203).
반면에, 전력등급이 클래스 3에서 클래스 2로 변경된 경우, 블루투스 장치는 송신전력을 클래스 2에 대응하여 기 설정된 고정값 예를 들어, 0dBm으로 변경한다(S204).
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송신전력 결정 방법의 다른 일 예를 도시한 흐름도로서, 전력등급별로 기 설정된 고정값과 RSSI에 기초한 미세조정에 의해 송신전력을 결정하는 경우를 나타낸다.
한편, 아래에서는 전력등급으로 클래스 3을 선택한 경우의 송신전력 결정방법을 예로 들어 설명하나, 이는 클래스 2를 선택한 경우에도 적용이 가능하다.
도 5를 보면, 블루투스 장치는 RSSI에 기초해 전력등급을 클래스 3으로 선택하면(S301), 전력등급이 새롭게 변경되었는지 확인한다(S302). 즉, 블루투스 장치의 전력등급이 클래스 2에서 클래스 3으로 새로 선택되었는지 확인한다.
확인 결과, 전력등급이 클래스 3으로 새롭게 선택된 것이라면, 블루투스 장치는 송신전력을 클래스 3에 대응하여 기 설정된 고정값 예를 들어, -10dBm으로 변경한다(S303). 이는, 블루투스 장치가 전력등급을 클래스 3으로 유지하는 동안 RSSI에 기초해 송신전력을 미세조정하기 위한 기준값을 설정하기 위한 것으로서, 전력등급의 변경으로 인해 지원하는 송신전력의 범위가 크게 변경되어, 미세조정만으로 원하는 송신전력에 도달하기까지 시간이 오래 걸리는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
한편, 전력등급이 클래스 3으로 변경됨에 따라 클래스 3에 대응하여 기 설정된 고정값으로 송신전력을 변경한 블루투스 장치는, 이후 전력등급을 클래스 3으로 유지하는 동안 RSSI에 기초해 송신전력을 미세조정 한다(S304).
다음의 수학식 1은 클래스 3을 유지하는 동안 블루투스 장치가 송신전력(Tx_Power)을 결정하는 방법을 나타낸다.
RSSI + Tx_Power = -70dBm
위 수학식 1을 보면 블루투스 장치는 획득한 RSSI와 송신전력의 합이 -70dBm이 되도록 송신전력을 조정한다. 따라서, 블루투스 장치는 RSSI에 기초해 송신전력을 최적화함으로써 전력소모를 최소로 낮출 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에서는 전술한 바와 같이 블루투스를 이용해 무선 연결된 장치로부터 수신되는 신호의 RSSI에 기초해 블루투스 장치의 전력등급을 선택하고, 선택한 전력등급에 기초해 송신전력을 제어함으로써, 무선 연결된 장치와의 통신 거리에 따라 효율적으로 송신전력을 조정하는 것이 가능하여 블루투스 장치의 전력낭비를 줄이는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 블루투스 장치의 송신전력을 제어하는 방법에 있어서,
    수신되는 신호의 신호세기를 획득하는 단계;
    상기 신호세기와 임계값을 비교한 결과에 기초해 전력등급을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 전력등급에 기초해 송신전력을 결정하는 단계
    를 포함하는 전력제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 블루투스 장치의 상기 전력등급 및 상기 송신전력을 초기화하는 단계
    를 더 포함하는 전력제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    신호 송신 시 전력증폭기의 증폭이득을 상기 결정된 송신전력에 기초해 제어하는 단계
    를 더 포함하는 전력제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 신호세기가 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 제1 전력등급을 상기 블루투스의 전력등급으로 선택하는 단계; 및
    상기 신호세기가 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 전력등급과 다른 제2 전력등급을 상기 블루투스 장치의 전력등급으로 선택하는 단계;
    를 포함하는 전력제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 블루투스 장치의 전력등급으로 상기 제1 전력등급이 선택되면, 상기 송신전력을 제1 값으로 선택하는 단계; 및
    상기 블루투스 장치의 전력등급으로 상기 제2 전력등급이 선택되면, 상기 송신전력을 상기 제1 값보다 낮은 제2 값으로 선택하는 단계
    를 포함하는 전력제어 방법.
  6. 블루투스 장치의 송신전력 제어 방법에 있어서,
    수신신호의 신호세기를 획득하는 단계;
    상기 신호세기를 임계값과 비교하여 전력등급을 선택하는 단계;
    전력등급의 변경을 확인하는 단계;
    상기 전력등급의 변경이 확인되면, 변경된 전력등급에 대응하는 고정값으로 송신전력을 결정하는 단계; 및
    상기 전력등급의 변경이 없으면, 상기 신호세기에 기초해 상기 송신전력을 미세조정하는 단계
    를 포함하는 전력제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    무선 연결이 해지되기 전까지, 상기 신호세기를 획득하고, 상기 전력등급을 선택하며, 상기 송신전력을 결정하고 조정하는 단계를 반복해서 수행하는 단계
    를 더 포함하는 전력제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 신호세기가 상기 임계값보다 작거나 같은 경우, 제1 전력등급을 상기 블루투스 장치의 전력등급으로 선택하는 단계; 및
    상기 신호세기가 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 제1 전력등급과 다른 제2 전력등급을 상기 블루투스 장치의 전력등급으로 선택하는 단계;
    를 포함하는 전력제어 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 미세조정하는 단계는,
    상기 송신전력과 상기 신호세기의 합이 기 설정된 값이 되도록 상기 송신전력을 조정하는 단계인 전력제어 방법.
  10. 수신되는 신호의 신호세기를 측정하는 신호세기 측정부;
    상기 신호세기에 기초해 송신전력 제어신호를 출력하는 전력제어부; 및
    상기 송신전력 제어신호에 대응하여 증폭이득을 설정하고, 상기 설정된 증폭이득에 기초해 송신신호를 전력 증폭하는 전력증폭기
    를 포함하는 블루투스 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 전력제어부는,
    상기 신호세기와 임계값을 비교한 결과에 기초해 복수 개의 전력등급 중 하나를 상기 블루투스 장치의 전력등급으로 선택하고, 상기 선택된 전력등급에 대응하여 송신전력을 결정하며, 상기 결정된 송신전력에 대응하여 상기 송신전력 제어신호를 출력하는 블루투스 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 전력제어부는,
    상기 신호세기가 상기 임계값보다 작거나 같으면 제1 전력등급을 상기 블루투스 장치의 전력등급으로 선택하고, 상기 신호세기가 상기 임계값보다 크면 상기 제1 전력등급과 다른 제2 전력등급을 상기 블루투스 장치의 전력등급으로 선택하는 블루투스 장치.
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