KR20100013764A

KR20100013764A - 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력증폭기 제어방법 및 장치

Info

Publication number: KR20100013764A
Application number: KR1020080075431A
Authority: KR
Inventors: 김동민; 권윤주; 이병민; 연해동
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2010-02-10

Abstract

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력증폭기 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상향링크 프레임에서 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하는 과정과, 상기 상향링크 프레임에서 상기 판단된 심볼 구간에서만 전력 증폭기를 온시키는 과정을 포함하여 단말의 전력 소모를 감소시킬 수 있으며, 다른 단말에 대한 간섭을 감소시킬 수 있다.

전력 증폭기, OFDMA, WiMAX, TDD

Description

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력증폭기 제어 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING POWER AMPLIFIER IN ORTHOGONAL FREQEUENCY DIVISION MULTIPLE ACCESS SYSTEM}

본 발명은 직교 주파수 분할 다중 접속(Orthogonal frequency Division Access; 이하 'OFDMA'라 칭함) 시스템에서 전력증폭기 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 시분할 복신(Time Division Duplex; 이하 'TDD'라 칭함) 방식을 이용하는 OFDMA 시스템에서 전력 증폭기의 전원 온/오프를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

오늘날 이동통신 시스템에서는 단말의 소비 전력 절약이 중요한 문제로 대두되고 있으며, 이는 OFDMA 시스템에서도 중요한 문제로 인식되어 그에 따른 연구가 활발히 진행되고 있다. 일 예로, 시분할 복신(Time Division Duplex) 방식을 지원하는 OFDMA 시스템에서는 시간축 상에서 수신 모드와 송신 모드의 구분이 가능하므로, 각 모드에서 동작하는 않는 장치들의 전원을 오프시키는 기법을 통해 단말의 전력 소모를 감소시키는 기법이 제안되고 있다. 즉, 상기 수신 모드에서는 송신에 관련된 동작만을 수행하는 장치들의 전원을 오프시키고, 상기 송신 모드에서는 수신에 관련된 동작만을 수행하는 장치들의 전원을 오프키심으로써, 전력 소모를 감소시키는 기법이 제안되고 있다.

특히, 상기 단말에서는 전력 증폭기(Power Amplifier)가 가장 많은 량의 전력을 소모하기 때문에, 도 1에 도시된 바와 같이 하향링크 구간에서 상기 전력 증폭기의 전원을 오프시키고, 송신할 데이터가 존재하는 상향링크 구간(101)에서만 상기 전력 증폭기의 전원을 온 시키고 있다.

하지만, 일반적으로 상기 상향링크 구간이라 할지라도 상향링크 구간 전체에 송신 데이터가 할당되는 것은 아니다. 즉, 상기 상향링크 구간에서도 송신 데이터가 할당되지 않은 구간이 존재하게 된다.

따라서, 종래에 제공된 바와 같이 상향링크 전체 구간에서 전력 증폭기를 온 시키는 기법 역시 불필요한 전력을 소모하게 되는 문제점을 가진다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력 증폭기의 전원을 제어하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 시분할 복신 방식을 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력 증폭기의 전원 온/오프를 제어하여 전력 소모를 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 시분할 복신 방식을 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 송신 데이터의 할당 유무에 따라 전력 증폭기의 전원을 온/오프 시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력증폭기 제어 방법은, 상향링크 프레임에서 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하는 과정과, 상기 상향링크 프레임에서 상기 판단된 심볼 구간에서만 전력 증폭기를 온시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력증폭기 제어 장치는, 상향링크 프레임에서 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하고, 상기 상향링크 프레임에서 상기 판단된 심볼 구간에서만 전력 증폭기를 온시키는 전력 증폭기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 시분할 복신 방식을 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 단말에서 송신 데이터의 할당 유무에 따라 전력 증폭기의 전원 온/오프를 제어함으로써, 단말의 전력 소모를 감소시킬 수 있으며, 다른 단말에 대한 간섭을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 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 발명에서는 시분할 복신(Time Division Duplex) 방식을 이용하는 직교 주파수 분할 다중 접속 시스템의 단말에서 송신 데이터의 할당 유무에 따라 전력 증폭기의 전원 온/오프(ON/OFF)를 제어하기 위한 방법 및 장치에 관해 설명할 것이다.

본 발명에서는 송신할 데이터가 할당되어 있는 심볼 구간에서만 전력 증폭기의 전원을 온 시키고, 송신할 데이터가 할당되지 않은 심볼 구간에서는 상기 전력 증폭기의 전원을 오프시키는 기법을 제안하고자 한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상향링크 전체 구간에서 전력 증폭기의 전원을 온 시키는 것이 아니라, 상기 상향링크 구간 중 송신 데이터가 할당된 일부 구간에서만 상기 전력 증폭기의 전원을 온 시키는 기법을 제안하고자 한다.

일반적으로, 상향링크 프레임에서 송신 데이터는 도 3에 도시된 바와 같이 할당된다. 상기 도 3에서, 가로축의 심볼 수와 세로축의 서브채널 수는 가변적이다. 즉, mWiMAX(mobile WiMAX) 시스템을 예로 들면 상기 심볼 수는 대역 폭에 따라 9~12가 될 수 있으며, 상기 서브채널 수는 대역폭 및 변경 모드(Permutation Mode)에 따라 17~48이 될 수 있다. 도 3a는 초기 레인징 채널을 전송하는 경우에 상향링크 프레임에 할당된 송신 데이터를 나타내며, 도 3b는 주기적 레인징 채널을 전송하는 경우에 상향링크 프레임에 할당된 송신 데이터를 나타내고, 도 3c는 채널 품질 정보(CQI;Channel Quality Information) 및 응답(ACK) 채널을 전송하는 경우에 상기 상향링크 프레임에 할당된 송신 데이터를 나타내고, 도 3d는 사운딩(Sounding) 채널을 전송하는 경우에 상향링크 프레임에 할당된 송신 데이터를 나타낸다. 또한, 도 3e는 존 스위치(Zone Switch)가 없는 경우에 상향링크 프레임에 할당된 송신 데이터를 나타내고, 도 3은 존 스위치가 있는 경우에 상향링크 프레임에 할당된 송신 데이터를 나타낸다. 여기서, 상기 존 스위치는 송신 데이터를 할당 할 영역을 구분하는 역할을 수행한다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 송신 데이터는 상향링크 프레임 전체 구간에 할당되는 것이 아니라, 일부 구간에만 할당된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 송신 데이터가 할당되는 일부 구간에서만 상기 전력 증폭기의 전원을 온 시키고, 그 외 구간에서는 상기 전력 증폭기의 전원을 오프시키고자 한다.

도 4는 본 발명에 따른 TDD 방식의 OFDMA 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, 상기 단말은 부호화기(Encoder)(400), 서브채널 할당기(Subchannel Allocator)(410), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)기(420), 송신 필터(Tx Filter)(430), DAC(Digital to Analog Convertor)(440), RF 처리기(450), RF 제어기(Radio Frequency Controller)(460)를 포함하여 구성되며, 특히 본 발명에 따라 상기 서브채널 할당기(410)는 데이터 유무 신호 생성기(412)를 포함하고, IFFT기(420)는 심볼 신호 생성기(422)를 포함하고, RF 제어기(460)는 PA(Power Amplifier) 제어기(462)를 포함하여 구성된다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 송신하고자 하는 정보 데이터 비트 스트림(bit stream)이 발생되면, 상기 비트 스트림은 상기 부호화기(400)로 입력된다. 상기 부호화기(400)는 상기 송신할 정보 데이터인 비트 스트림을 기 설정된 부호화 방식으로 부호화한 후 출력한다. 여기서, 미 도시되었으나 상기 단말은 변조기를 포함하여 상기 부호화기(400)에서 부호화된 신호를 기 설정된 변조 방식으로 변조한 후 상기 서브 채널 할당기(104)로 출력한다.

상기 서브 채널 할당기(410)는 입력되는 변조 심볼을 상기 단말에 할당된 서브 채널들에 매핑시켜 상기 IFFT기(420)로 출력한다. 특히, 본 발명에 따라 상기 서브 채널 할당기(410)는 상기 데이터 유무 신호 생성기(412)를 포함함으로써, 상향링크 프레임에서 상기 서브 채널의 각 심볼에 송신할 데이터가 할당되었는지 유무를 나타내는 신호를 생성하여 상기 RF 제어기(460)로 출력한다.

상기 IFFT기(420)는 상기 서브 채널 할당기(410)로부터 신호를 제공받아 IFFT를 수행하여 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환하여 출력한다. 특히, 상기 IFFT기(420)는 본 발명에 따라 심볼 신호 생성기(420)를 포함함으로써, 심볼의 타이밍을 나타내는 신호를 생성하여 상기 RF 제어기(460)로 출력한다.

상기 송신 필터(430)는 상기 IFFT기(420)로부터의 신호를 필터링하여 상기 DAC(440)로 출력한다. 상기 DAC(440)는 상기 송신 필터(430)로부터 출력된 신호를 아날로그 변환하여 기저 대역(baseband) 신호로 생성한 후 상기 RF 처리기(450)로 출력한다. 상기 RF 처리기(450)는 RF 제어기(460)의 제어 신호에 따라 상기 DAC(440)로부터의 기저 대역 신호를 고주파 신호로 처리한 후 안테나를 통해 송신한다. 즉, 상기 RF 처리기(450)는 전력 증폭기(미도시)를 포함하여 송신 신호를 증폭시킨 후 안테나를 송신한다. 이때, 상기 전력 증폭기(미도시)는 상기 RF 제어기(460)의 제어신호에 따라 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상향링크 프레임에서 송신할 데이터가 할당된 심볼 구간에서만 전원이 온된다.

상기 RF 제어기(460)는 상기 RF 처리기(450)를 제어하는 역할을 수행한다. 특히, 본 발명에 따라 PA 제어기(462)를 포함함으로써, 상기 RF 처리기(450)에 포함된 전력 증폭기(미도시)의 전원 온/오프를 제어한다. 즉, 상기 PA 제어기(462)는 상기 데이터 유무 신호 생성기(412)로부터 제공되는 각 심볼에 송신할 데이터가 할당되었는지 유무를 나타내는 신호와 상기 심볼 신호 생성기(422)로부터 제공되는 심볼 타이밍 구분 신호를 이용하여 현재 송신 심볼 구간에 상기 송신할 데이터가 할당되었는지 여부를 판단하고, 상기 송신 데이터가 할당된 심볼 구간 동안에 상기 전력 증폭기(미도시)의 전원을 온 시키는 제어 신호를 생성하여 출력하며, 그 외 구간에서는 상기 전력 증폭기(미도시)의 전원을 오프시키는 제어 신호를 생성하여 출력한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 방식의 OFDMA 시스템의 단말에서 전력 증폭기의 전원을 제어하는 동작 절차를 도시하고 있다.

상기 도 5를 참조하면, 상기 단말은 501단계에서 송신하고자 하는 정보 데이터 비트 스트림(bit stream)이 발생되면, 503단계로 진행하여 상기 송신할 정보 데이터인 비트 스트림을 기 설정된 부호화 방식으로 부호한다. 여기서, 상기 단말은 부호화된 신호를 기 설정된 변조 방식으로 변조할 수 있다.

이후, 상기 단말은 505단계에서 상기 부호화된 송신 정보 데이터를 상기 단말에 할당된 서브 채널들에 매핑시키고, 상향링크 프레임에서 서브 채널의 각 심볼에 송신할 데이터가 할당되었는지 유무를 나타내는 신호를 생성한다.

이후, 상기 단말은 507단계에서 상기 서브 채널들에 매핑된 신호를 제공받아 IFFT를 수행하여 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환하고, 각 심볼의 타이밍을 나타내는 신호를 생성한다.

이후, 상기 단말은 509단계에서 상기 IFFT된 신호를 필터링한 후, 511단계에서 아날로그 변환하여 기저 대역(baseband) 신호로 생성한다.

이후, 상기 단말은 511단계에서 상기 각 심볼에 송신할 데이터가 할당되었는지 유무를 나타내는 신호와 상기 심볼 타이밍을 구분하는 신호를 이용하여 각 송신 심볼 구간에 송신할 데이터가 할당되었는지 여부에 따라 전력 증폭기의 전원을 온/오프시키기 위한 제어 신호를 생성한다. 즉, 상기 각 송신 심볼 구간에 상기 송신할 데이터가 할당되었는지 여부를 판단하여, 상기 송신 데이터가 할당된 심볼 구간 동안에는 상기 전력 증폭기(미도시)의 전원을 온 시키기 위한 제어 신호를 생성하고, 그 외 구간에서는 상기 전력 증폭기(미도시)의 전원을 오프시키기 위한 제어 신호를 생성한다.

이후, 상기 단말은 513단계에서 상기 전력 증폭기의 전원을 온/오프시키기 위한 제어 신호에 따라 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상향링크 프레임 전체 구간 중 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간에서만 전력 증폭기를 온시켜 상기 기저 대역 신호를 고주파 신호로 처리한 후 안테나를 통해 송신한다.

이후, 상기 단말은 본 발명에 따른 알고리즘을 종료한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러 므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 시스템에서 전력 증폭기의 전원 제어 상황을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 TDD방식의 OFDMA시스템에서 전력 증폭기의 전원 제어 상황을 나타내는 도면,

도 3a 내지 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD방식의 OFDMA시스템에서 데이터 할당 상황에 따라 전력 증폭기의 전원이 온되는 예를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 TDD 방식의 OFDMA 시스템에서 단말의 블록 구성을 도시하는 도면, 및

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 TDD 방식의 OFDMA 시스템의 단말에서 전력 증폭기의 전원을 제어하는 동작 절차를 도시하는 도면.

Claims

직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력증폭기 제어 방법에 있어서,

상향링크 프레임에서 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하는 과정과,

상기 상향링크 프레임에서 상기 판단된 심볼 구간에서만 전력 증폭기를 온시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하는 과정은,

주파수 영역에서 각 심볼별로 송신 데이터가 할당되었는지 여부를 나타내는 신호를 생성하는 과정과,

시간영역에서 심볼의 타이밍을 나타내는 신호를 생성하는 과정과,

상기 생성된 두 신호를 이용하여 상기 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
직교 주파수 분할 다중 접속 시스템에서 전력증폭기 제어 장치에 있어서,

상향링크 프레임에서 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하고, 상기 상향링크 프레임에서 상기 판단된 심볼 구간에서만 전력 증폭기를 온시키는 전력 증폭기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 3항에 있어서,

주파수 영역에서 각 심볼별로 송신 데이터가 할당되었는지 여부를 나타내는 신호를 생성하는 서브채널 할당기와,

시간영역에서 심볼의 타이밍을 나타내는 신호를 생성하는 IFFT기를 더 포함하며,

상기 전력 증폭기 제어부는, 상기 생성된 두 신호를 이용하여 상기 송신할 데이터가 존재하는 심볼 구간을 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.