WO2020059981A1 - 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기 - Google Patents

다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기 Download PDF

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WO2020059981A1
WO2020059981A1 PCT/KR2019/001517 KR2019001517W WO2020059981A1 WO 2020059981 A1 WO2020059981 A1 WO 2020059981A1 KR 2019001517 W KR2019001517 W KR 2019001517W WO 2020059981 A1 WO2020059981 A1 WO 2020059981A1
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WO
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power amplifier
signal
amplifier
communication system
mobile terminal
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/001517
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English (en)
French (fr)
Inventor
조은빛
강병주
강영희
원동수
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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Priority to US16/629,488 priority patent/US11152976B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0404—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas the mobile station comprising multiple antennas, e.g. to provide uplink diversity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems

Definitions

  • the present invention relates to a multi-transmission system structure and a mobile terminal having the same. More specifically, it relates to a power amplifier and a mobile terminal having the same in a heterogeneous radio system.
  • Terminals can be divided into mobile terminals (mobile / portable terminals) and stationary terminals according to their mobility. Again, the mobile terminal may be divided into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether the user can directly carry it.
  • the functions of mobile terminals are diversifying. For example, there are functions for data and voice communication, photo and video shooting through a camera, voice recording, music file playback through a speaker system, and image or video output on the display.
  • an electronic game play function is added or a multimedia player function is performed.
  • recent mobile terminals can receive multicast signals that provide visual content such as broadcast and video or television programs.
  • such a terminal is a multimedia player having multiple functions, such as taking a picture or a video, playing music or a video file, receiving a game, or broadcasting. Is being implemented.
  • the mobile terminal needs to support UpLink (UL) Multiple Input Output (MIMO) in a heterogeneous radio system.
  • UL UpLink
  • MIMO Multiple Input Output
  • Supported forms in these heterogeneous wireless systems may be 4G MIMO, 5G MIMO and 4G + 5G dual connectivity (DC).
  • PAs power amplifiers
  • a 4G communication system may transmit a first signal through a first power amplifier and a first antenna.
  • the 5G communication system may transmit the second signal through the second power amplifier and the second antenna.
  • the present invention aims to solve the above and other problems.
  • another object is to provide a mobile terminal having an RF front-end common structure capable of supporting Uplink MIMO in a plurality of wireless systems.
  • Another object of the present invention is to provide a mobile terminal with improved timing alignment error characteristics when transmitting a plurality of uplinks.
  • the mobile terminal is a first power amplifier 100 configured to amplify and output a first signal; Controlling the second power amplifier 200 and the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 configured to amplify and output a second signal to amplify any one of a plurality of communication systems, respectively Including a control unit 300, it is possible to provide a mobile terminal having an RF front-end common structure capable of supporting Uplink MIMO in a plurality of wireless systems.
  • the mobile terminal is a first power amplifier 100 configured to amplify and output a first signal of a 5G communication system;
  • the first power amplifier 100 is connected to the second power amplifier 200 and the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 configured to amplify and output the second signal of the 5G communication system.
  • a power control unit 400 including a voltage booster for controlling the voltage supplied to the second power amplifier 200, to provide a mobile terminal with improved timing alignment error characteristics. Accordingly, the supply voltage to the first power amplifier and the second power amplifier can be simultaneously controlled by one voltage booster.
  • the voltage booster may be controlled by a control signal from a modem (baseband processor).
  • the modem is operable in the 4G communication system and the 5G communication system, and can process a plurality of different signals of the 4G communication system and the 5G communication system.
  • a first driving amplifier connected to the first power amplifier and amplifying a signal output from a modem to provide the first signal to the first power amplifier may be further included.
  • a second driving amplifier connected to the second power amplifier and amplifying a signal output from the modem to provide the second signal to the second power amplifier may be further included. Accordingly, according to the first driving amplifier and the second driving amplifier provided separately, the envelope of the first signal and the second signal for each resource block (RB) is a separate radio access technology (RAT). : Radio Access Technology).
  • the modem may perform envelope detection (ET) associated with the first signal and the second signal for each resource block (RB).
  • ET envelope detection
  • the first driving amplifier and the second driving amplifier may adjust power levels of the first signal and the second signal based on the envelope detection result.
  • a timing error may be controlled to a certain level or less by the supply voltage provided simultaneously from the voltage booster to the first power amplifier and the second power amplifier. Specifically, a timing error between a first transmission signal output by the first power amplifier and a second transmission signal output by the second power amplifier is equal to or less than a symbol duration of the 5G communication system. You can.
  • the first power amplifier and the second power amplifier may amplify the first signal and the second signal of the 5G communication system, respectively.
  • 5G uplink (UL) MIMO may be performed by transmitting the first transmission signal and the second transmission signal to the first base station through the first antenna and the second antenna within the timing error range. You can.
  • the first power amplifier and the second power amplifier may amplify the third signal and the fourth signal of the 4G communication system, respectively. Accordingly, as the third transmission signal and the fourth transmission signal are transmitted to the second base station through the first antenna and the second antenna, 4G uplink (UL) MIMO may be performed.
  • UL uplink
  • any one of the first power amplifier and the second power amplifier may operate in the 4G communication system, and the other may operate in the 5G communication system. Accordingly, 4G-5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity) may be performed.
  • 4G-5G EN-DC E-UTRAN NR Dual Connectivity
  • the modem may be controlled to perform any one of 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC or 2x2 5G UL MIMO through the first antenna and the second antenna. . Accordingly, there is an advantage that the wireless connection state and the transmission method can be dynamically controlled according to the wireless channel state.
  • the modem (baseband processor) to perform any one of 4x4 4G downlink (DL) MIMO, 4G-5G EN-DC or 4x4 5G DL MIMO through the first antenna to the fourth antenna Can be controlled. Accordingly, there is an advantage that the wireless connection state and the reception method can be dynamically controlled according to the wireless channel state.
  • a mobile terminal having a common RF front-end structure capable of supporting Uplink MIMO in a plurality of wireless systems. Accordingly, in various types of MIMO structures, there is an advantage in that deployment space is reduced, power consumption is reduced, and control complexity is reduced.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating a mobile terminal related to the present invention.
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual views of an example of a mobile terminal related to the present invention viewed from different directions.
  • FIG. 2 illustrates a multiple transmission / reception system operable in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • 3A to 3C show a configuration of an RFIC and a power amplifier according to one of various types of operation examples in a plurality of wireless communication systems according to the present invention.
  • FIG. 4 shows an LTE subframe structure and a minimum control unit and an NR subframe structure and a minimum control unit according to the present invention.
  • 5A shows a configuration of a plurality of power amplifiers using a common voltage booster according to the present invention.
  • 5B shows the configuration of a plurality of power amplifiers using separate voltage boosters in connection with the present invention.
  • Mobile terminals described herein include mobile phones, smart phones, laptop computers, digital broadcasting terminals, personal digital assistants (PDAs), portable multimedia players (PMPs), navigation, and slate PCs.
  • Tablet PC tablet PC
  • ultrabook ultrabook
  • wearable device wearable device, for example, a watch-type terminal (smartwatch), glass-type terminal (smart glass), HMD (head mounted display), etc. may be included have.
  • the configuration according to the embodiment described in the present specification can be easily recognized by those skilled in the art that it can be applied to a fixed terminal such as a digital TV, a desktop computer, and a digital signage, except when applicable only to a mobile terminal. will be.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating a mobile terminal related to the present invention
  • FIGS. 1B and 1C are conceptual views of an example of a mobile terminal related to the present invention viewed from different directions.
  • the mobile terminal 100 includes a wireless communication unit 110, an input unit 120, a sensing unit 140, an output unit 150, an interface unit 160, a memory 170, a control unit 180, and a power supply unit 190 ) And the like.
  • the components shown in FIG. 1A are not essential for implementing a mobile terminal, so the mobile terminal described herein may have more or fewer components than those listed above.
  • the wireless communication unit 110 among the components, between the mobile terminal 100 and the wireless communication system, between the mobile terminal 100 and another mobile terminal 100, or the mobile terminal 100 and an external server It may include one or more modules that enable wireless communication between. Also, the wireless communication unit 110 may include one or more modules connecting the mobile terminal 100 to one or more networks.
  • the wireless communication unit 110 may include at least one of a broadcast receiving module 111, a mobile communication module 112, a wireless Internet module 113, a short-range communication module 114, and a location information module 115. .
  • the input unit 120 may include a camera 121 for inputting a video signal or a video input unit, a microphone for inputting an audio signal (microphone 122), or an audio input unit, a user input unit 123 for receiving information from a user, for example , A touch key, a push key, and the like.
  • the voice data or image data collected by the input unit 120 may be analyzed and processed by a user's control command.
  • the sensing unit 140 may include one or more sensors for sensing at least one of information in the mobile terminal, surrounding environment information surrounding the mobile terminal, and user information.
  • the sensing unit 140 includes a proximity sensor 141, an illumination sensor 142, a touch sensor, an acceleration sensor, a magnetic sensor, and gravity G-sensor, gyroscope sensor, motion sensor, RGB sensor, infrared sensor (IR sensor), fingerprint scan sensor, ultrasonic sensor , Optical sensor (e.g., camera (see 121)), microphone (see 122, battery), battery gauge, environmental sensor (e.g.
  • the mobile terminal disclosed in this specification may combine and use information sensed by at least two or more of these sensors.
  • the output unit 150 is for generating output related to vision, hearing, or tactile sense, and includes at least one of a display unit 151, an audio output unit 152, a hap tip module 153, and an optical output unit 154 can do.
  • the display unit 151 may form a mutual layer structure with the touch sensor or may be integrally formed, thereby realizing a touch screen.
  • the touch screen may function as a user input unit 123 that provides an input interface between the mobile terminal 100 and the user, and at the same time, provide an output interface between the mobile terminal 100 and the user.
  • the interface unit 160 serves as a passage with various types of external devices connected to the mobile terminal 100.
  • the interface unit 160 connects a device equipped with a wired / wireless headset port, an external charger port, a wired / wireless data port, a memory card port, and an identification module. It may include at least one of a port, an audio input / output (I / O) port, a video input / output (I / O) port, and an earphone port.
  • I / O audio input / output
  • I / O video input / output
  • earphone port an earphone port
  • the memory 170 stores data supporting various functions of the mobile terminal 100.
  • the memory 170 may store a number of application programs (application programs) that are driven in the mobile terminal 100, data for operation of the mobile terminal 100, and instructions. At least some of these applications may be downloaded from external servers via wireless communication. In addition, at least some of these application programs may exist on the mobile terminal 100 from the time of shipment for basic functions of the mobile terminal 100 (for example, an incoming call, an outgoing function, a message reception, and an outgoing function). Meanwhile, the application program may be stored in the memory 170 and installed on the mobile terminal 100 to be driven by the controller 180 to perform an operation (or function) of the mobile terminal.
  • the controller 180 controls the overall operation of the mobile terminal 100 in addition to the operations related to the application program.
  • the controller 180 may provide or process appropriate information or functions to the user by processing signals, data, information, etc. input or output through the above-described components or by driving an application program stored in the memory 170.
  • controller 180 may control at least some of the components discussed with reference to FIG. 1A to drive an application program stored in the memory 170. Furthermore, the controller 180 may operate by combining at least two or more of the components included in the mobile terminal 100 for driving the application program.
  • the power supply unit 190 receives external power and internal power to supply power to each component included in the mobile terminal 100.
  • the power supply unit 190 includes a battery, and the battery may be a built-in battery or a replaceable battery.
  • At least some of the components may operate in cooperation with each other to implement an operation, control, or control method of a mobile terminal according to various embodiments described below. Also, the operation, control, or control method of the mobile terminal may be implemented on the mobile terminal by driving at least one application program stored in the memory 170.
  • the disclosed mobile terminal 100 has a bar-shaped terminal body.
  • the present invention is not limited to this, and may be applied to various structures such as a watch type, a clip type, a glass type, or a folder type, a flip type, a slide type, a swing type, a swivel type to which two or more bodies are movably coupled. . It will be related to a specific type of mobile terminal, but the description of a specific type of mobile terminal can be generally applied to other types of mobile terminals.
  • the terminal body may be understood as a concept of referring to the mobile terminal 100 as at least one aggregate.
  • the mobile terminal 100 includes a case (for example, a frame, a housing, a cover, etc.) forming an exterior. As illustrated, the mobile terminal 100 may include a front case 101 and a rear case 102. Various electronic components are disposed in the inner space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102. At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • a case for example, a frame, a housing, a cover, etc.
  • the mobile terminal 100 may include a front case 101 and a rear case 102.
  • Various electronic components are disposed in the inner space formed by the combination of the front case 101 and the rear case 102.
  • At least one middle case may be additionally disposed between the front case 101 and the rear case 102.
  • the display unit 151 is disposed on the front of the terminal body to output information. As illustrated, the window 151a of the display unit 151 is mounted on the front case 101 to form the front surface of the terminal body together with the front case 101.
  • electronic components may also be mounted on the rear case 102.
  • Electronic components that can be mounted on the rear case 102 include a removable battery, an identification module, and a memory card.
  • the rear case 102 may be detachably coupled to the rear cover 103 for covering the mounted electronic components. Therefore, when the rear cover 103 is separated from the rear case 102, the electronic components mounted on the rear case 102 are exposed to the outside.
  • the rear cover 103 when the rear cover 103 is coupled to the rear case 102, a part of the side surface of the rear case 102 may be exposed. In some cases, the rear case 102 may be completely covered by the rear cover 103 when the coupling is performed. Meanwhile, an opening for exposing the camera 121b or the sound output unit 152b to the outside may be provided in the rear cover 103.
  • These cases (101, 102, 103) may be formed by injection of synthetic resin or may be formed of metal, for example, stainless steel (STS), aluminum (Al), titanium (Ti), or the like.
  • STS stainless steel
  • Al aluminum
  • Ti titanium
  • the mobile terminal 100 may be configured such that one case provides the inner space, unlike the above example in which a plurality of cases provide an inner space accommodating various electronic components.
  • the mobile terminal 100 of a unibody in which synthetic resin or metal extends from the side to the rear may be implemented.
  • the mobile terminal 100 may be provided with a waterproof portion (not shown) to prevent water from entering the terminal body.
  • the waterproof part is provided between the window 151a and the front case 101, between the front case 101 and the rear case 102, or between the rear case 102 and the rear cover 103, and the combination thereof It may include a waterproof member for sealing the interior space of the city.
  • the mobile terminal 100 includes a display unit 151, first and second sound output units 152a and 152b, a proximity sensor 141, an illuminance sensor 142, a light output unit 154, the first and second units Cameras 121a and 121b, first and second operation units 123a and 123b, a microphone 122, and an interface unit 160 may be provided.
  • a display unit 151, a first sound output unit 152a, a proximity sensor 141, an illuminance sensor 142, and an optical output unit are provided on the front surface of the terminal body.
  • the first camera (121a) and the first operation unit (123a) is disposed, the second operation unit (123b), the microphone 122 and the interface unit 160 is disposed on the side of the terminal body, the terminal body
  • the mobile terminal 100 in which the second sound output unit 152b and the second camera 121b are disposed on the rear surface of the mobile terminal 100 will be described as an example.
  • first operation unit 123a may not be provided on the front surface of the terminal body, and the second sound output unit 152b may be provided on the side surface of the terminal body rather than the rear surface of the terminal body.
  • the display unit 151 displays (outputs) information processed by the mobile terminal 100.
  • the display unit 151 may display execution screen information of an application program driven by the mobile terminal 100, or UI (User Interface) or GUI (Graphic User Interface) information according to the execution screen information. .
  • the display unit 151 includes a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), and a flexible display (flexible). display), a three-dimensional display (3D display), and an electronic ink display (e-ink display).
  • LCD liquid crystal display
  • TFT LCD thin film transistor-liquid crystal display
  • OLED organic light-emitting diode
  • flexible display flexible display
  • display flexible display
  • display flexible display
  • display flexible display
  • display flexible display
  • display flexible display
  • display three-dimensional display
  • e-ink display an electronic ink display
  • two or more display units 151 may be present depending on the implementation form of the mobile terminal 100.
  • a plurality of display units may be spaced apart from one surface or integrally disposed in the mobile terminal 100, or may be respectively disposed on different surfaces.
  • the display unit 151 may include a touch sensor that senses a touch on the display unit 151 so that a control command can be input by a touch method. Using this, when a touch is made to the display unit 151, the touch sensor detects the touch, and the controller 180 can be configured to generate a control command corresponding to the touch based on the touch.
  • the content input by the touch method may be a letter or a number, or an instruction or designable menu item in various modes.
  • the touch sensor is composed of a film having a touch pattern, is disposed between the display (not shown) on the back surface of the window 151a and the window 151a, or a metal wire that is directly patterned on the back surface of the window 151a. It can be.
  • the touch sensor may be formed integrally with the display.
  • the touch sensor may be disposed on the substrate of the display, or may be provided inside the display.
  • the display unit 151 may form a touch screen together with a touch sensor, and in this case, the touch screen may function as a user input unit 123 (see FIG. 1A). In some cases, the touch screen may replace at least some functions of the first operation unit 123a.
  • the first sound output unit 152a may be implemented as a receiver that delivers a call sound to the user's ear, and the second sound output unit 152b is a loud speaker that outputs various alarm sounds or multimedia playback sounds. ).
  • An acoustic hole for emitting sound generated from the first sound output unit 152a may be formed in the window 151a of the display unit 151.
  • the present invention is not limited thereto, and the sound may be configured to be emitted along an assembly gap between structures (for example, a gap between the window 151a and the front case 101). In this case, the appearance of the mobile terminal 100 may be simpler because the holes formed independently for the sound output are not visible or hidden.
  • the light output unit 154 is configured to output light to notify when an event occurs. Examples of the event include message reception, call signal reception, missed calls, alarm, schedule notification, email reception, information reception through an application, and the like.
  • the control unit 180 may control the light output unit 154 to end the output of light when the user's event is detected.
  • the first camera 121a processes an image frame of a still image or video obtained by an image sensor in a shooting mode or a video call mode.
  • the processed image frame may be displayed on the display unit 151, and may be stored in the memory 170.
  • the first and second operation units 123a and 123b are examples of the user input unit 123 that is operated to receive a command for controlling the operation of the mobile terminal 100, and may also be collectively referred to as a manipulating portion. have.
  • the first and second operation units 123a and 123b may be adopted in any manner as long as the user operates the device while receiving a tactile feeling, such as touch, push, scroll.
  • the first and second manipulation units 123a and 123b may be employed in such a way that the user operates without a tactile feeling through a proximity touch, a hovering touch, or the like.
  • the first operation unit 123a is illustrated as a touch key, but the present invention is not limited thereto.
  • the first operation unit 123a may be a mechanical key or a combination of a touch key and a push key.
  • Contents input by the first and second operation units 123a and 123b may be variously set.
  • the first operation unit 123a receives commands such as a menu, home key, cancel, search, etc.
  • the second operation unit 123b is output from the first or second sound output units 152a, 152b. Commands such as adjusting the volume of the sound and switching to the touch recognition mode of the display unit 151 may be received.
  • a rear input unit (not shown) may be provided.
  • the rear input unit is operated to receive a command for controlling the operation of the mobile terminal 100, and the input content may be variously set. For example, commands such as power on / off, start, end, scroll, etc., control the volume of sound output from the first and second sound output units 152a, 152b, and touch recognition mode of the display unit 151. You can receive commands such as conversion of.
  • the rear input unit may be implemented in a form capable of input by touch input, push input, or a combination thereof.
  • the rear input unit may be disposed to overlap the front display unit 151 in the thickness direction of the terminal body.
  • the rear input unit may be arranged at the upper rear portion of the terminal body so that it can be easily operated using the index finger.
  • the present invention is not necessarily limited to this, and the position of the rear input unit may be changed.
  • the display unit 151 may be configured as a larger screen.
  • the mobile terminal 100 may be provided with a fingerprint recognition sensor for recognizing a user's fingerprint, and the controller 180 may use fingerprint information detected through the fingerprint recognition sensor as an authentication means.
  • the fingerprint recognition sensor may be embedded in the display unit 151 or the user input unit 123.
  • the microphone 122 is configured to receive a user's voice, other sounds, and the like.
  • the microphone 122 may be provided at a plurality of locations and configured to receive stereo sound.
  • the interface unit 160 is a passage through which the mobile terminal 100 can be connected to an external device.
  • the interface unit 160 is a connection terminal for connection with other devices (eg, earphones, external speakers), a port for short-range communication (eg, an infrared port (IrDA Port), a Bluetooth port (Bluetooth) Port, Wireless LAN Port, etc.], or at least one of a power supply terminal for supplying power to the mobile terminal 100.
  • the interface unit 160 may be implemented in the form of a socket that accommodates an external card such as a subscriber identification module (SIM) or a user identity module (UIM) or a memory card for storing information.
  • SIM subscriber identification module
  • UIM user identity module
  • a second camera 121b may be disposed on the rear side of the terminal body.
  • the second camera 121b has a shooting direction substantially opposite to the first camera 121a.
  • the second camera 121b may include a plurality of lenses arranged along at least one line.
  • the plurality of lenses may be arranged in a matrix format.
  • Such a camera may be referred to as an array camera.
  • images may be captured in a variety of ways using a plurality of lenses, and better quality images may be obtained.
  • the flash 124 may be disposed adjacent to the second camera 121b. When the flash 124 photographs the subject with the second camera 121b, the light is directed toward the subject.
  • a second sound output unit 152b may be additionally disposed on the terminal body.
  • the second sound output unit 152b may implement a stereo function together with the first sound output unit 152a, or may be used to implement a speakerphone mode during a call.
  • the terminal body may be provided with at least one antenna for wireless communication.
  • the antenna may be built in the terminal body or may be formed in the case.
  • an antenna forming part of the broadcast receiving module 111 may be configured to be pulled out from the terminal body.
  • the antenna may be formed of a film type and attached to the inner surface of the rear cover 103, or a case including a conductive material may be configured to function as an antenna.
  • the terminal body is provided with a power supply unit 190 (see FIG. 1A) for supplying power to the mobile terminal 100.
  • the power supply unit 190 may include a battery 191 built in the terminal body or configured to be detachable from the outside of the terminal body.
  • the battery 191 may be configured to receive power through a power cable connected to the interface unit 160. Also, the battery 191 may be configured to be wirelessly charged through a wireless charger.
  • the wireless charging may be implemented by a magnetic induction method or a resonance method (magnetic resonance method).
  • the rear cover 103 is coupled to the rear case 102 so as to cover the battery 191 to limit the detachment of the battery 191, and is configured to protect the battery 191 from external impact and foreign matter.
  • the rear cover 103 may be detachably coupled to the rear case 102.
  • An accessory that protects the appearance or assists or expands the function of the mobile terminal 100 may be added to the mobile terminal 100.
  • An example of such an accessory is a cover or pouch that covers or accommodates at least one side of the mobile terminal 100.
  • the cover or pouch may be configured to expand the function of the mobile terminal 100 in conjunction with the display unit 151.
  • Another example of an accessory is a touch pen for assisting or extending a touch input to a touch screen.
  • the mobile terminal includes a first power amplifier 100, a second power amplifier 200 and a control unit 300. Meanwhile, the mobile terminal includes a plurality of low noise amplifiers (LNAs) 410 to 440 at the receiver.
  • LNAs low noise amplifiers
  • the first power amplifier 100, the second power amplifier 200, the control unit 300 and the plurality of low noise amplifiers 310 to 340 are all operable in the first communication system and the second communication system.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
  • the multi-transceiving system of FIG. 2 combines the transmitter and receiver of each radio system into one transceiver. Accordingly, there is an advantage in that a circuit part incorporating two types of system signals can be eliminated at the RF front-end.
  • front end components can be controlled by an integrated transmitting and receiving unit, it is possible to integrate the front end components more efficiently when the transmitting and receiving systems are separated for each communication system.
  • the multi-transmission / reception system as shown in FIG. 2 can control other communication systems as necessary, and has the advantage of efficient resource allocation because it can minimize system delay.
  • a power amplifier (PA) such as the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 is allocated to one transceiver, and transmits two different signals to one system. It has the advantage that MIMO technology can be applied.
  • two different wireless communication systems can be implemented with one antenna by combining the transmitting and receiving unit and the transmitting and receiving antenna.
  • 4x4 MIMO can be implemented using 4 antennas as shown in FIG. 2.
  • 2x2 MIMO can be implemented using two antennas connected to the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 among the four antennas.
  • a switch-type splitter is built in the RFIC corresponding to the control unit 300, a separate splitter does not need to be disposed outside, thereby improving component mountability.
  • a transmitter (TX) of two different communication systems may be selected by using a single pole double throw (SPDT) switch inside the RFIC corresponding to the controller 300.
  • SPDT single pole double throw
  • the mobile terminal includes a first power amplifier 100, a second power amplifier 200 and a control unit 300.
  • the first power amplifier 100 is configured to amplify and output the first signal
  • the second power amplifier 200 is configured to amplify and output the second signal.
  • the controller 300 may correspond to RFIC.
  • the mobile terminal includes a plurality of low-noise amplifiers (LNA, 310 to 340) at the receiver.
  • LNA low-noise amplifiers
  • FIG. 3A shows a detailed configuration of a multiple communication system performing 4G + 5G EN-DC operation according to the present invention.
  • the first signal of the first communication system and / or the second signal of the second communication system may be amplified and output.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
  • 4G + 5G EN-DC E-UTRAN NR Dual Connectivity
  • the 5G TX frequency band uses a wider broadband than the LTE (4G) TX frequency band, and a higher frequency band is used.
  • LTE re-farming is partially applied, some of the LTE (4G) TX frequency bands are used, and accordingly, some overlap may occur between the two frequency bands.
  • the receiver is implemented in the form of branches inside the RFIC chip, it is possible to minimize the components mounted on the outside.
  • Figure 3b shows a detailed configuration of a multi-communication system for performing 4G UL-MIMO operation according to the present invention.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify and output the first signal and the second signal of the first communication system. Therefore, it is possible to implement 4G UL-MIMO in the first communication system 4G communication system. To this end, by performing LTE transmission on both transmitters, a 4G UL-MIMO operation can be performed.
  • the receiver is implemented in the form of branches inside the RFIC chip, it is possible to minimize the components mounted on the outside.
  • Figure 3c shows a detailed configuration of a multi-communication system that performs a 5G UL-MIMO operation according to the present invention.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify and output the first signal and the second signal of the second communication system. Therefore, it is possible to implement 5G UL-MIMO in the second communication system 5G communication system. To this end, 5G transmission may be performed by both transmitters to perform 5G UL-MIMO operation.
  • the receiver is implemented in the form of branches inside the RFIC chip, it is possible to minimize the components mounted on the outside.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 are operable in a plurality of communication systems (ie, 4G and 5G communication systems). Accordingly, by the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200, the mobile terminal can operate in a plurality of transmission modes as follows. Accordingly, the mobile terminal can operate in one of 4G UL MIMO mode, 4G + 5G EN-DC mode, and 5G UL MIMO mode. In addition, depending on the connection status with the 4G and 5G communication systems and whether multiple transmission is possible, switching between a plurality of modes may be performed.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify and output the first signal and the second signal of the 5G communication system, respectively. Accordingly, as the first and second transmission signals corresponding to the amplified first signal and the second signal are transmitted to the first base station (5G base station) through the first antenna and the second antenna within a timing error range. , 5G UL MIMO is performed.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify and output the third and fourth signals of the 4G communication system, respectively. Accordingly, as the third and fourth transmission signals corresponding to the amplified third and fourth signals are transmitted to the second base station (4G base station) through the first antenna and the second antenna, 4G UL MIMO is transmitted. Is performed.
  • one of the first and second power amplifiers 100 and 200 operates in a 4G communication system, and the other operates in a 5G communication system. Accordingly, the mobile terminal is in a 4G-5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity) state connected to both the first base station (5G base station) and the second base station (4G base station).
  • 4G-5G EN-DC E-UTRAN NR Dual Connectivity
  • control unit 300 may control the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 to amplify any one signal among a plurality of communication systems, respectively.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify the first signal and the second signal of the first communication system.
  • the controller 300 may control both the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 to amplify the first signal and the second signal of the first communication system. Therefore, it is possible to implement 4G UL-MIMO in the 4G communication system corresponding to the first communication system.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify the first signal of the first communication system and / or the second signal of the second communication system.
  • the controller 300 may control the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 to amplify the first signal of the first communication system and the second signal of the second communication system.
  • 4G + 5G EN-DC E-UTRAN NR Dual Connectivity
  • 4G + 5G EN-DC E-UTRAN NR Dual Connectivity
  • data transmission and reception can be made only through one communication system.
  • the air interface or communication system
  • the same air interface as the previous air interface is selected.
  • a radio interface or communication system having a good channel environment is selected.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify the first signal and the second signal of the second communication system.
  • the controller 300 may control the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 to amplify the first signal and the second signal of the second communication system. Therefore, it is possible to implement 5G UL-MIMO in the 5G communication system corresponding to the second communication system.
  • the first power amplifier 100 may operate in a 5G communication system as shown in FIG. 3C, but may operate in a 4G communication system by a switch in the RFIC.
  • the second power amplifier 200 may operate in a 5G communication system as shown in FIG. 3C, but may operate in a 4G communication system by a switch in the RFIC.
  • the first and second communication systems may be LTE communication systems and 5G communication systems, respectively, but are not limited thereto, and can be freely changed according to applications.
  • a plurality of switches SW1 and SW2 enabling switching between a 5G communication system and a 4G communication system is included in the control unit 300 corresponding to the RFIC.
  • the first transmission switch SW1 among the plurality of switches is connected to the first power amplifier 100.
  • the second transmission switch SW2 among the plurality of switches is connected to the second power amplifier 200.
  • the present invention can select one of two system TXs using the (SPDT) switch in the 4G / 5G RFIC as described above.
  • the advantages of the present invention when looking at the advantages of the present invention compared to the prior art having a power amplifier for each communication system separately as follows.
  • the first and second power amplifiers 100 and 200 may support various types of UL-MIMO by switching between the first and second communication systems by the switch in the RFIC.
  • 4G UL MIMO may be supported as shown in FIG. 3B according to switch switching.
  • 4G + 5G EN-DC may be supported, and at this time, any of 4G single transmission, 5G single transmission, or 4G + 5G UL MIMO transmission is possible. Accordingly, it is possible to provide a mobile terminal having an RF front-end common structure capable of supporting Uplink (UL) MIMO in a plurality of wireless systems.
  • the control unit 300 corresponding to the RFIC includes a plurality of reception switches SWR1 to SWR4 that enable switching between a 5G communication system and a 4G communication system.
  • the first receiving switch SWR1 is connected to the first low noise amplifier 310
  • the second receiving switch SWR2 is connected to the second low noise amplifier 320.
  • the first power amplifier 100 and the first low noise amplifier 310 are connected to the first antenna through the first duplexer DUP1.
  • the second power amplifier 200 and the second low noise amplifier 320 are connected to the second antenna through the second duplexer DUP2.
  • the receiver according to the present invention may further include third and fourth low noise amplifiers 330 and 340.
  • the third and fourth low-noise amplifiers 330 and 340 may not be configured as a transmitting and receiving unit, but only as a receiving unit.
  • the third reception switch SW3 among the plurality of switches may be connected to the third low noise amplifier 330
  • the fourth reception switch SW4 may be connected to the fourth low noise amplifier 340.
  • the third low noise amplifier 330 and the fourth low noise amplifier 340 may be connected to the third antenna and the fourth antenna, respectively, only through a filter without a separate duplexer.
  • the configuration features and advantages of the receiver in FIGS. 3A to 3C are as follows. As shown in FIGS. 3A to 3C, when two transmission units transmit each other through each system, when implementing EN-DC operation, the reception unit has the following advantages. Specifically, the receiver has an advantage of minimizing external components in the form of branching into LTE-TX and NR-TX inside the RFIC chip.
  • a second communication system such as a 5G communication system requires a more stringent level of timing alignment than a first communication system such as LTE.
  • the details are as follows.
  • UL-MIMO technology is a standardized technology for 4G, but it is difficult to realistically use two or more power trackers in terms of cost and mounting area.
  • the present invention seeks to integrate a buck-boost converter.
  • the buck-boost converter of the integrated form in the present invention for example, the reason why the voltage booster is necessary is because the requirements for time alignment (time alignment) compared to 4G LTE is increased.
  • FIG. 4 shows an LTE subframe structure and a minimum control unit and an NR subframe structure and a minimum control unit according to the present invention.
  • LTE radio frame is composed of 10 subframes (subframe), each subframe is composed of two slots, it is composed of a total of 20 slots.
  • the LTE radio frame has a time period of 10ms, and the subframe has a time period of 1ms.
  • two slots having a time interval of 1 ms are composed of 14 symbols, and accordingly, a minimum control unit is 1 ms.
  • a NR (New Radio) subframe corresponding to a 5G subframe is composed of two slots, and there are 14 symbols in each slot of 0.5 ms.
  • FIG. 5A shows the configuration of a plurality of power amplifiers using a common voltage booster according to the present invention.
  • the first power amplifier 100 is configured to amplify and output the first signal
  • the second power amplifier 200 is configured to amplify and output the second signal.
  • the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may amplify and output the first signal and the second signal of the 5G communication system.
  • the present invention is not limited thereto, and the first signal of the first communication system and the second signal of the second communication system may be amplified and output. Alternatively, the first signal and the second signal of the first communication system may be amplified and output.
  • the first communication system and the second communication system may be a 4G communication system and a 5G communication system, respectively.
  • FIG. 5B shows the configuration of a plurality of power amplifiers using separate voltage boosters in connection with the present invention.
  • each transmitter of the 4G communication system has a minimum control unit level in symbol units corresponding to 1 ms. Accordingly, the average power control and timing synchronization must be performed at a minimum control unit level of 1 ms.
  • each transmitter of the 5G communication system has a minimum control unit level in symbol units corresponding to 35 ns. Accordingly, average power control and timing synchronization should be performed at a minimum control unit level of 35 ns.
  • the power control unit 400 is connected to the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200, the first power amplifier 100 and the second power amplifier It is configured to control the voltage supplied to (200).
  • the power control unit 400 includes a voltage booster 410 providing a supply voltage supplied to the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200.
  • the voltage booster 410 simultaneously provides supply voltages of a plurality of power amplifiers through one voltage booster, and thus may be referred to as a common voltage booster. Accordingly, there is an advantage that the supply voltages to the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 can be simultaneously controlled by one voltage booster 410.
  • the voltage booster ( The timing error can be adjusted within a 5G symbol time period (ie, symbol duration) by the supply voltage supplied to the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 simultaneously at 410). Due to the supplied voltage, the timing error between the first transmission signal output by the first power amplifier 100 and the second transmission signal output by the second power amplifier 200 is equal to or less than the symbol duration of the 5G communication system. It is adjustable as much as possible.
  • the control unit of the mobile terminal according to the present invention may further include a modem 500 separately from the RFIC 300 controlling the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200. have.
  • the voltage booster 410 may be controlled by a control signal from the modem 500.
  • the modem 500 can operate in both 4G communication systems and 5G communication systems. Accordingly, the modem 500 can process a plurality of different signals of the 4G communication system and the 5G communication system.
  • the modem 500 is the first and second power amplifiers 100 and 200 to perform any one of 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC, or 2x2 5G UL MIMO through the first antenna and the second antenna. ) Can be controlled.
  • the modem 500 in connection with the control of the receiver, can perform any one of 4x4 4G downlink (DL) MIMO, 4G-5G EN-DC or 4x4 5G DL MIMO through the first to fourth antennas. have.
  • first and second driving amplifiers 420 and 430 connected to the first and second power amplifiers 100 and 200 of the multi-transmission unit according to the present invention include separate envelopes accordingly. ) Control is possible.
  • the first driving amplifier 420 is connected to the first power amplifier 100 and amplifies the signal output from the modem 500 to provide the first signal to the first power amplifier 100.
  • the second driving amplifier 430 is connected to the second power amplifier 200 and amplifies the signal output from the modem 500 to provide a second signal to the second power amplifier 200.
  • control for each resource block (RB) is possible.
  • the first signal input to the first and second power amplifiers 100 and 200 and the envelope of the second signal may be controlled according to a radio access technology (RAT). .
  • RAT radio access technology
  • the first and second driving amplifiers 420 and 430 may control the envelope-based power level for each resource block (RB).
  • the modem 500 may perform envelope tracking (ET) associated with the first signal and the second signal for each resource block (RB).
  • ET envelope tracking
  • the first driving amplifier 420 and the second driving amplifier 430 have the advantage of individually adjusting the power levels of the first signal and the second signal based on the envelope detection result.
  • input powers to the first and second driving amplifiers 420 and 430 are referred to as P in, 1 and P in, 2
  • the gains of the first and second driving amplifiers 420 and 430 are determined.
  • G 1 and G 2 the gains of the first and second power amplifiers 100 and 200 are called G P1 and G P2
  • the output powers of the first and second power amplifiers 100 and 200 are called P out, 1 and P out, 2 .
  • the common voltages are provided by the voltage boosters 410 of the first and second power amplifiers 100 and 200, the gains of the first and second power amplifiers 100 and 200 are the same as the gain values of G P Have
  • the power levels of the first signal and the second signal may be individually adjusted by compensating for a power level difference caused by mismatch between different paths of the transmitter.
  • the mismatch level is M 1 and M 2 according to the first transmission path and the second transmission path, respectively.
  • P out, 1 P in * G 1 * G P * M 1 is established for the first transmission path
  • P out, 2 P in * G 2 * G P * M for the second transmission path.
  • Above DP (threshold value), individual power control is possible with RB level.
  • the gain G 2 of the second driving amplifier 430 may be increased to G 2 + DG.
  • P out, 1 is a value lower than P out, 2
  • the gain G 1 of the first driving amplifier 420 may be increased to G 1 + DG. Accordingly,
  • the gain of any one of the first and second driving amplifiers 420 and 430 may be reduced.
  • P out, 2 is a value lower than P out, 1
  • the gain G 1 of the first driving amplifier 420 may be reduced to G 1 -DG.
  • P out, 1 is a value lower than P out, 2
  • the gain G 2 of the second driving amplifier 420 may be reduced to G 2 -DG. Accordingly,
  • power levels of the first signal and the second signal may be individually adjusted by compensating for a power level difference according to a channel environment between different MIMO transport streams between the first base station (5G base station) and the mobile terminal.
  • the channel environment between different MIMO transport streams may be different path loss or different interference levels (and thus SINR levels).
  • P out, 1 P in * G 1 * G P * L 1 is established for the first channel path
  • P out, 2 P in * G 2 * G P * L for the second channel path.
  • L 1 and L 2 may be path loss for the first channel path and the second channel path.
  • a second threshold value for a power difference between channel paths may be set larger than a first threshold value for a power difference between transmission paths.
  • the gain of any one of the first and second driving amplifiers 420 and 430 may be reduced. .
  • the gain G 1 of the first driving amplifier 420 may be reduced to G 1 -DG 2 .
  • P out, 1 is a value lower than P out, 2
  • the gain G 2 of the second driving amplifier 420 may be reduced to G 2 -DG 2 .
  • P out, 1 -P out, 2 Individual power control is possible at the RB level to be ⁇ DP 2 (second threshold value) or less.
  • the change level DG 2 for compensating for power differences between channel paths may be set to have a larger value than the change level DG for compensating for power differences between transmission paths.
  • the diode between the power control unit 400 and the first power amplifier 100 and the second power amplifier 200 may be provided.
  • the diode 450 may be provided between the voltage booster 410 and the first power amplifier 100 and between the voltage booster 410 and the second power amplifier 200.
  • PA_VCC Avg. Values can be supplied equally to the two PAs. That is, 1-Module, 1-Control, 1 Buck, so PA_VCC Avg. Values are supplied equally to the two PAs.
  • the synchronization of the two Txs also coincides with the change of the power level. In this regard, synchronous matching between the two Txes is especially important when a precise level of timing error is required, such as a 5G communication system.
  • the first and second amplifiers 420 and 430 may be Class AB amplifiers, but are not limited thereto.
  • an envelope for each resource block (RB) is controlled according to a radio access technology (RAT).
  • RAT radio access technology
  • the PA Booster can be made into one form, and the same PA_VCC is supplied at the same time, and only the envelope that needs to be different for each resource can be covered with the individual ET DAC.
  • the PA Booster may be a power control unit 400, and a separate amplifier as described above is provided to control the envelopes for each RB according to individual RAs.
  • the structure of a multi-transmission system according to the present invention and a mobile terminal having the same and a control method thereof are not limited to UL-MIMO, but can also be used for UL-diversity depending on application.
  • UL-MIMO and UL-diversity are as follows.
  • one power control unit 400 and two driving amplifiers may be used. Accordingly, timing matching between a plurality of transmission signals of the 5G communication system is possible, and there is an advantage that envelope control for each resource is possible.
  • the mobile terminal operates to switch between UL-MIMO and UL-diversity according to channel conditions. Therefore, in consideration of the fast switching between UL-MIMO and UL-diversity, one power control unit 400 is used, but it may be desirable to use a separate driving amplifier depending on the application.
  • a mobile terminal having an RF front-end common structure capable of supporting UL MIMO in a plurality of wireless systems. Accordingly, in various types of MIMO structures, there is an advantage in that deployment space is reduced, power consumption is reduced, and control complexity is reduced.
  • the design of the transmission unit including the power amplifier and the transceiver and the reception unit including the low-noise amplifier and the RFIC and its driving can be implemented as computer readable codes on a medium in which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include a hard disk drive (HDD), solid state disk (SSD), silicon disk drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. This includes, and is also implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the computer may include a control unit 180 of the terminal.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 이동 단말기는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기; 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기 및 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기가 각각 복수의 통신 시스템 중 어느 하나의 신호를 증폭하도록 제어하는 제어부를 포함하여, 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다.

Description

다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기
본 발명은 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다. 보다 상세하게는 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 다양화되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.
상기 시도들에 더하여, 최근 이동 단말기는 LTE 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공하고 있다. 또한, 향후에는 5G 통신 기술을 이용한 무선 통신 시스템이 상용화되어 다양한 서비스를 제공할 것으로 기대된다. 한편, LTE 주파수 대역 중 일부를 5G 통신 서비스를 제공하기 위하여 할당될 수 있다.
이와 관련하여, 이동 단말기는 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 UpLink (UL) 다중 입출력(MIMO: Multiple Input Output)을 지원할 필요가 있다. 이러한 이종 무선 시스템에서 지원 가능한 형태는 4G MIMO, 5G MIMO와 4G + 5G 이중 연결(DC: Dual Connectivity)일 수 있다.
한편, 이와 같은 다양한 종류의 무선 인터페이스 구현을 지원하기 위해서는 서로 다른 구성의 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)를 구비하여야 한다. 예를 들어, 4G 통신 시스템이 제1 전력 증폭기와 제1 안테나를 통해 제1 신호를 송신할 수 있다. 또는, 5G 통신 시스템이 제2 전력 증폭기와 제2 안테나를 통해 제2 신호를 송신할 수 있다.
하지만, 4G 통신 시스템 또는 5G 통신 시스템이 각각 전력 증폭기를 구비하는 경우, 배치 공간 증가, 전력 소모 증가 및 제어 복잡성이 증가한다는 문제점이 있다.
또한, 복수의 전력 증폭기, 즉 제1 전력 증폭기와 제2 전력 증폭기의 전원공급장치가 개별적으로 존재하는 경우, 복수의 전력 증폭기들의 동작에 따른 전원공급 제어가 복잡하게 된다는 문제점이 있다. 한편, 5G 통신 시스템은 4G 통신 시스템에 비하여 프레임 타이밍에 대한 더 높은 레벨의 타이밍 정렬 정확성이 요구된다. 따라서, 5G 통신 시스템을 이용하는 UL-MIMO에서는 복수의 채널 간에 타이밍 정렬을 보장할 수 있어야 한다. 하지만, 5G 통신 시스템을 포함하는 복수의 전력 증폭기 채널 간에 타이밍 정렬 오차를 특정 수준 이하로 제어할 수 있는 하드웨어 구조 및 제어 방법에 대한 제시가 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 다른 일 목적은 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 복수의 Uplink 전송 시에, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 이동 단말기는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기(100); 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기(200) 및 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)가 각각 복수의 통신 시스템 중 어느 하나의 신호를 증폭하도록 제어하는 제어부(300)를 포함하여, 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 측면에 따르면, 이동 단말기는 5G 통신 시스템의 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기(100); 상기 5G 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기(200) 및 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)에 연결되어, 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)로 공급되는 전압을 제어하는 전압 부스터를 포함하는 전원 제어부(400)를 포함하여, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로의 상기 공급 전압은 하나의 상기 전압 부스터에 의해 동시에 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전압 부스터는 모뎀 (기저대역 프로세서)에서의 제어신호에 의해 제어될 수 있다. 이때, 상기 모뎀은 상기 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템에서 동작 가능한하고, 상기 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템의 복수의 서로 다른 신호를 처리할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제1 신호를 상기 제1 전력 증폭기로 제공하는 제1 구동 증폭기를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 전력 증폭기에 연결되고, 상기 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제2 신호를 상기 제2 전력 증폭기로 제공하는 제2 구동 증폭기를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 별도로 구비된 상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 포락선(envelope)은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모뎀은 상기 자원 블록(RB) 별로 상기 제1 신호와 상기 제2 신호와 연관된 포락선 검출(ET: Envelope Tracking)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기는 상기 포락선 검출 결과에 기반하여, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 전력 레벨(power level)을 조정할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 전압 부스터에서 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 동시에 제공되는 상기 공급 전압에 의해, 타이밍 오차(timing error)를 일정 수준 이하로 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 전력 증폭기에 의해 출력되는 제1 송신 신호와 상기 제2 전력 증폭기에 의해 출력되는 제2 송신 신호 간의 타이밍 오차(timing error)는 상기 5G 통신 시스템의 심볼 듀레이션(symbol duration) 이하일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기가 상기 5G 통신 시스템의 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 각각 증폭할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 상기 타이밍 오차 범위 이내에서 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제1 기지국으로 송신함에 따라, 5G 상향링크(UL: Uplink) MIMO가 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기가 상기 4G 통신 시스템의 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 각각 증폭할 수 있다. 이에 따라, 제3 송신 신호 및 제4 송신 신호를 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제2 기지국으로 송신함에 따라, 4G 상향링크(UL: Uplink) MIMO가 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기 중 어느 하나는 상기 4G 통신 시스템에서 동작하고, 다른 하나는 상기 5G 통신 시스템에서 동작할 수 있다. 이에 따라, 4G-5G EN-DC(E-UTRAN NR Dual Connectivity)가 수행될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 모뎀 (기저대역 프로세서)은 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 2x2 5G UL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 무선 채널 상태에 따라 무선 연결 상태 및 송신 방식을 동적으로 제어할 수 있다는 장점이 있다.
일 실시 예에서, 상기 모뎀 (기저대역 프로세서)은 상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 4x4 4G 하향링크(DL) MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 4x4 5G DL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 무선 채널 상태에 따라 무선 연결 상태 및 수신 방식을 동적으로 제어할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 무선 시스템에서 Uplink MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 다양한 형태의 MIMO 구조에서 배치 공간 감소, 전력 소모 감소 및 제어 복잡성이 감소된다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 Uplink 전송 시에, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 5G 통신 시스템을 포함하는 복수의 전력 증폭기 채널 간에 타이밍 정렬 오차를 특정 수준 이하로 제어할 수 있는 하드웨어 구조 및 제어 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 다중 송수신 시스템을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 다양한 형태의 동작 예시들 중 하나에 따른 RFIC와 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 LTE 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위와 NR 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위를 나타낸다.
도 5a는 본 발명에 따른 공통 전압 부스터(common voltage booster)를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
도 5b는 본 발명과 관련하여 별도의 전압 부스터를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 도 1a는 본 발명과 관련된 이동 단말기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 1b 및 1c는 본 발명과 관련된 이동 단말기의 일 예를 서로 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
상기 이동 단말기(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 이동 단말기는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)와 무선 통신 시스템 사이, 이동 단말기(100)와 다른 이동 단말기(100) 사이, 또는 이동 단말기(100)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 이동 단말기(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.
센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.
출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 이동 단말기(100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동 단말기(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.
또한, 메모리(170)는 이동 단말기(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 이동 단말기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 이동 단말기(100)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 이동 단말기(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 이동 단말기(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 상기 이동 단말기의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.
제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 이동 단말기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1a와 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 이동 단말기(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.
전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 이동 단말기(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.
상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.
도 1 b 및 1c를 참조하면, 개시된 이동 단말기(100)는 바 형태의 단말기 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 와치 타입, 클립 타입, 글래스 타입 또는 2 이상의 바디들이 상대 이동 가능하게 결합되는 폴더 타입, 플립 타입, 슬라이드 타입, 스윙 타입, 스위블 타입 등 다양한 구조에 적용될 수 있다. 이동 단말기의 특정 유형에 관련될 것이나, 이동 단말기의 특정유형에 관한 설명은 다른 타입의 이동 단말기에 일반적으로 적용될 수 있다.
여기에서, 단말기 바디는 이동 단말기(100)를 적어도 하나의 집합체로 보아 이를 지칭하는 개념으로 이해될 수 있다.
이동 단말기(100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징, 커버 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이동 단말기(100)는 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)를 포함할 수 있다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102)의 결합에 의해 형성되는 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이에는 적어도 하나의 미들 케이스가 추가로 배치될 수 있다.
단말기 바디의 전면에는 디스플레이부(151)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다. 도시된 바와 같이, 디스플레이부(151)의 윈도우(151a)는 프론트 케이스(101)에 장착되어 프론트 케이스(101)와 함께 단말기 바디의 전면을 형성할 수 있다.
경우에 따라서, 리어 케이스(102)에도 전자부품이 장착될 수 있다. 리어 케이스(102)에 장착 가능한 전자부품은 착탈 가능한 배터리, 식별 모듈, 메모리 카드 등이 있다. 이 경우, 리어 케이스(102)에는 장착된 전자부품을 덮기 위한 후면커버(103)가 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 따라서, 후면 커버(103)가 리어 케이스(102)로부터 분리되면, 리어 케이스(102)에 장착된 전자부품은 외부로 노출된다.
도시된 바와 같이, 후면커버(103)가 리어 케이스(102)에 결합되면, 리어 케이스(102)의 측면 일부가 노출될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 결합시 리어 케이스(102)는 후면커버(103)에 의해 완전히 가려질 수도 있다. 한편, 후면커버(103)에는 카메라(121b)나 음향 출력부(152b)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.
이러한 케이스들(101, 102, 103)은 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.
이동 단말기(100)는, 복수의 케이스가 각종 전자부품들을 수용하는 내부 공간을 마련하는 위의 예와 달리, 하나의 케이스가 상기 내부 공간을 마련하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 합성수지 또는 금속이 측면에서 후면으로 이어지는 유니 바디의 이동 단말기(100)가 구현될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)는 단말기 바디 내부로 물이 스며들지 않도록 하는 방수부(미도시)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 방수부는 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 사이, 프론트 케이스(101)와 리어 케이스(102) 사이 또는 리어 케이스(102)와 후면 커버(103) 사이에 구비되어, 이들의 결합 시 내부 공간을 밀폐하는 방수부재를 포함할 수 있다.
이동 단말기(100)에는 디스플레이부(151), 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1 및 제2 카메라(121a, 121b), 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b), 마이크로폰(122), 인터페이스부(160) 등이 구비될 수 있다.
이하에서는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 단말기 바디의 전면에 디스플레이부(151), 제1음향 출력부(152a), 근접 센서(141), 조도 센서(142), 광 출력부(154), 제1카메라(121a) 및 제1조작유닛(123a)이 배치되고, 단말기 바디의 측면에 제2 조작유닛(123b), 마이크로폰(122) 및 인터페이스부(160)이 배치되며, 단말기 바디의 후면에 제2 음향 출력부(152b) 및 제2 카메라(121b)가 배치된 이동 단말기(100)를 일 예로 들어 설명한다.
다만, 이들 구성은 이러한 배치에 한정되는 것은 아니다. 이들 구성은 필요에 따라 제외 또는 대체되거나, 다른 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 단말기 바디의 전면에는 제1조작유닛(123a)이 구비되지 않을 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 단말기 바디의 후면이 아닌 단말기 바디의 측면에 구비될 수 있다.
디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 예를 들어, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)에서 구동되는 응용 프로그램의 실행화면 정보, 또는 이러한 실행화면 정보에 따른 UI(User Interface), GUI(Graphic User Interface) 정보를 표시할 수 있다.
디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부(151)는 이동 단말기(100)의 구현 형태에 따라 2개 이상 존재할 수 있다. 이 경우, 이동 단말기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.
디스플레이부(151)는 터치 방식에 의하여 제어 명령을 입력 받을 수 있도록, 디스플레이부(151)에 대한 터치를 감지하는 터치센서를 포함할 수 있다. 이를 이용하여, 디스플레이부(151)에 대하여 터치가 이루어지면, 터치센서는 상기 터치를 감지하고, 제어부(180)는 이에 근거하여 상기 터치에 대응하는 제어명령을 발생시키도록 이루어질 수 있다. 터치 방식에 의하여 입력되는 내용은 문자 또는 숫자이거나, 각종 모드에서의 지시 또는 지정 가능한 메뉴항목 등일 수 있다.
한편, 터치센서는, 터치패턴을 구비하는 필름 형태로 구성되어 윈도우(151a)와 윈도우(151a)의 배면 상의 디스플레이(미도시) 사이에 배치되거나, 윈도우(151a)의 배면에 직접 패터닝되는 메탈 와이어가 될 수도 있다. 또는, 터치센서는 디스플레이와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 터치센서는, 디스플레이의 기판 상에 배치되거나, 디스플레이의 내부에 구비될 수 있다.
이처럼, 디스플레이부(151)는 터치센서와 함께 터치 스크린을 형성할 수 있으며, 이 경우에 터치 스크린은 사용자 입력부(123, 도 1a 참조)로 기능할 수 있다. 경우에 따라, 터치 스크린은 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체할 수 있다.
제1음향 출력부(152a)는 통화음을 사용자의 귀에 전달시키는 리시버(receiver)로 구현될 수 있으며, 제2 음향 출력부(152b)는 각종 알람음이나 멀티미디어의 재생음을 출력하는 라우드 스피커(loud speaker)의 형태로 구현될 수 있다.
디스플레이부(151)의 윈도우(151a)에는 제1음향 출력부(152a)로부터 발생되는 사운드의 방출을 위한 음향홀이 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 사운드는 구조물 간의 조립틈(예를 들어, 윈도우(151a)와 프론트 케이스(101) 간의 틈)을 따라 방출되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 외관상 음향 출력을 위하여 독립적으로 형성되는 홀이 보이지 않거나 숨겨져 이동 단말기(100)의 외관이 보다 심플해질 수 있다.
광 출력부(154)는 이벤트의 발생시 이를 알리기 위한 빛을 출력하도록 이루어진다. 상기 이벤트의 예로는 메시지 수신, 호 신호 수신, 부재중 전화, 알람, 일정 알림, 이메일 수신, 애플리케이션을 통한 정보 수신 등을 들 수 있다. 제어부(180)는 사용자의 이벤트 확인이 감지되면, 빛의 출력이 종료되도록 광 출력부(154)를 제어할 수 있다.
제1카메라(121a)는 촬영 모드 또는 화상통화 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리한다. 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있으며, 메모리(170)에 저장될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 사용자 입력부(123)의 일 예로서, 조작부(manipulating portion)로도 통칭될 수 있다. 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 터치, 푸시, 스크롤 등 사용자가 촉각적인 느낌을 받으면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)은 근접 터치(proximity touch), 호버링(hovering) 터치 등을 통해서 사용자의 촉각적인 느낌이 없이 조작하게 되는 방식으로도 채용될 수 있다.
본 도면에서는 제1조작유닛(123a)이 터치키(touch key)인 것으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1조작유닛(123a)은 푸시키(mechanical key)가 되거나, 터치키와 푸시키의 조합으로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 조작유닛(123a, 123b)에 의하여 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1조작유닛(123a)은 메뉴, 홈키, 취소, 검색 등의 명령을 입력 받고, 제2 조작유닛(123b)은 제1또는 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등의 명령을 입력 받을 수 있다.
한편, 단말기 바디의 후면에는 사용자 입력부(123)의 다른 일 예로서, 후면 입력부(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 후면 입력부는 이동 단말기(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력 받기 위해 조작되는 것으로서, 입력되는 내용은 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 전원의 온/오프, 시작, 종료, 스크롤 등과 같은 명령, 제1 및 제2 음향 출력부(152a, 152b)에서 출력되는 음향의 크기 조절, 디스플레이부(151)의 터치 인식 모드로의 전환 등과 같은 명령을 입력 받을 수 있다. 후면 입력부는 터치입력, 푸시입력 또는 이들의 조합에 의한 입력이 가능한 형태로 구현될 수 있다.
후면 입력부는 단말기 바디의 두께방향으로 전면의 디스플레이부(151)와 중첩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 사용자가 단말기 바디를 한 손으로 쥐었을 때 검지를 이용하여 용이하게 조작 가능하도록, 후면 입력부는 단말기 바디의 후면 상단부에 배치될 수 있다. 다만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 후면 입력부의 위치는 변경될 수 있다.
이처럼 단말기 바디의 후면에 후면 입력부가 구비되는 경우, 이를 이용한 새로운 형태의 유저 인터페이스가 구현될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 터치 스크린 또는 후면 입력부가 단말기 바디의 전면에 구비되는 제1조작유닛(123a)의 적어도 일부 기능을 대체하여, 단말기 바디의 전면에 제1조작유닛(123a)이 미배치되는 경우, 디스플레이부(151)가 보다 대화면으로 구성될 수 있다.
한편, 이동 단말기(100)에는 사용자의 지문을 인식하는 지문인식센서가 구비될 수 있으며, 제어부(180)는 지문인식센서를 통하여 감지되는 지문정보를 인증수단으로 이용할 수 있다. 상기 지문인식센서는 디스플레이부(151) 또는 사용자 입력부(123)에 내장될 수 있다.
마이크로폰(122)은 사용자의 음성, 기타 소리 등을 입력 받도록 이루어진다. 마이크로폰(122)은 복수의 개소에 구비되어 스테레오 음향을 입력 받도록 구성될 수 있다.
인터페이스부(160)는 이동 단말기(100)를 외부기기와 연결시킬 수 있는 통로가 된다. 예를 들어, 인터페이스부(160)는 다른 장치(예를 들어, 이어폰, 외장 스피커)와의 연결을 위한 접속단자, 근거리 통신을 위한 포트[예를 들어, 적외선 포트(IrDA Port), 블루투스 포트(Bluetooth Port), 무선 랜 포트(Wireless LAN Port) 등], 또는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자 중 적어도 하나일 수 있다. 이러한 인터페이스부(160)는 SIM(Subscriber Identification Module) 또는 UIM(User Identity Module), 정보 저장을 위한 메모리 카드 등의 외장형 카드를 수용하는 소켓의 형태로 구현될 수도 있다.
단말기 바디의 후면에는 제2카메라(121b)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2카메라(121b)는 제1카메라(121a)와 실질적으로 반대되는 촬영 방향을 가지게 된다.
제2카메라(121b)는 적어도 하나의 라인을 따라 배열되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 복수의 렌즈는 행렬(matrix) 형식으로 배열될 수도 있다. 이러한 카메라는, 어레이(array) 카메라로 명명될 수 있다. 제2카메라(121b)가 어레이 카메라로 구성되는 경우, 복수의 렌즈를 이용하여 다양한 방식으로 영상을 촬영할 수 있으며, 보다 나은 품질의 영상을 획득할 수 있다.
플래시(124)는 제2카메라(121b)에 인접하게 배치될 수 있다. 플래시(124)는 제2카메라(121b)로 피사체를 촬영하는 경우에 피사체를 향하여 빛을 비추게 된다.
단말기 바디에는 제2 음향 출력부(152b)가 추가로 배치될 수 있다. 제2 음향 출력부(152b)는 제1음향 출력부(152a)와 함께 스테레오 기능을 구현할 수 있으며, 통화시 스피커폰 모드의 구현을 위하여 사용될 수도 있다.
단말기 바디에는 무선 통신을 위한 적어도 하나의 안테나가 구비될 수 있다. 안테나는 단말기 바디에 내장되거나, 케이스에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방송 수신 모듈(111, 도 1a 참조)의 일부를 이루는 안테나는 단말기 바디에서 인출 가능하게 구성될 수 있다. 또는, 안테나는 필름 타입으로 형성되어 후면 커버(103)의 내측면에 부착될 수도 있고, 도전성 재질을 포함하는 케이스가 안테나로서 기능하도록 구성될 수도 있다.
단말기 바디에는 이동 단말기(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(190, 도 1a 참조)가 구비된다. 전원 공급부(190)는 단말기 바디에 내장되거나, 단말기 바디의 외부에서 착탈 가능하게 구성되는 배터리(191)를 포함할 수 있다.
배터리(191)는 인터페이스부(160)에 연결되는 전원 케이블을 통하여 전원을 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, 배터리(191)는 무선충전기기를 통하여 무선충전 가능하도록 구성될 수도 있다. 상기 무선충전은 자기유도방식 또는 공진방식(자기공명방식)에 의하여 구현될 수 있다.
한편, 본 도면에서는 후면 커버(103)가 배터리(191)를 덮도록 리어 케이스(102)에 결합되어 배터리(191)의 이탈을 제한하고, 배터리(191)를 외부 충격과 이물질로부터 보호하도록 구성된 것을 예시하고 있다. 배터리(191)가 단말기 바디에 착탈 가능하게 구성되는 경우, 후면 커버(103)는 리어 케이스(102)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이동 단말기(100)에는 외관을 보호하거나, 이동 단말기(100)의 기능을 보조 또는 확장시키는 액세서리가 추가될 수 있다. 이러한 액세서리의 일 예로, 이동 단말기(100)의 적어도 일면을 덮거나 수용하는 커버 또는 파우치를 들 수 있다. 커버 또는 파우치는 디스플레이부(151)와 연동되어 이동 단말기(100)의 기능을 확장시키도록 구성될 수 있다. 액세서리의 다른 일 예로, 터치 스크린에 대한 터치입력을 보조 또는 확장하기 위한 터치펜을 들 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기, 특히 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기와 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 동작 가능한 다중 송수신 시스템을 도시한다. 도 2를 참조하면, 이동 단말기는 제1 전력 증폭기(100), 제2 전력 증폭기(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 한편, 이동 단말기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier, 410 내지 440)을 포함한다. 여기서, 제1 전력 증폭기(100), 제2 전력 증폭기(200), 제어부(300) 및 복수의 저잡음 증폭기(310 내지 340)는 모두 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템에서 동작 가능하다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
도 2의 다중 송수신 시스템(multi-transceiving system)은 각각의 무선 시스템(radio System)의 송신부와 수신부를 하나의 송수신부로 통합한다. 이에 따라, RF 프론트 엔드(Front-end)에서 두 종류의 시스템 신호를 통합하는 회로부분을 제거할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 프론트 엔드 부품을 통합된 송수신부로 제어 가능하므로, 송수신 시스템이 통신 시스템 별로 분리되었을 경우보다 효율적으로 프론트 엔드 부품을 통합할 수 있다.
또한, 통신 시스템 별로 분리되는 경우, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 불가능하거나, 이로 인한 시스템 지연(system delay)를 가중시키기 때문에 효율적인 자원 할당이 불가능하다. 반면에, 도 2와 같은 다중 송수신 시스템은, 필요에 따라 다른 통신 시스템을 제어하는 것이 가능하고, 이로 인한 시스템 지연을 최소화할 수 있어 효율적인 자원 할당이 가능한 장점이 있다.
또한, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)와 같은 전력 증폭기(PA: Power Amplifier)가 하나의 송수신부에 할당되어 있어, 하나의 시스템으로 2개의 서로 다른 신호를 보내는 UL-MIMO 기술을 적용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 송수신부와 수신부를 통합하여, 송수신 겸용 안테나를 이용하여 하나의 안테나로 2개의 서로 다른 무선 통신 시스템을 구현할 수 있다. 이때, 도 2와 같이 4개의 안테나를 이용하여 4x4 MIMO 구현이 가능하다. 또한, 4개의 안테나 중 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)에 연결된 2개의 안테나를 이용하여 2x2 MIMO 구현이 가능하다.
또한, 제어부(300)에 해당하는 RFIC 내부에 스위치 형태의 분배기(Splitter)가 내장되어 있어, 별도의 분배기가 외부에 배치될 필요가 없고 이로 인해 부품 실장성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)에 해당하는 RFIC 내부에 SPDT (Single Pole Double Throw) 형태의 스위치를 사용하여 2개의 서로 다른 통신 시스템의 송신부(TX) 선택이 가능하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 복수의 무선 통신 시스템에서 다양한 형태의 동작 예시들 중 하나에 따른 RFIC와 전력 증폭기의 구성을 나타낸다. 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 이동 단말기는 제1 전력 증폭기(100), 제2 전력 증폭기(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 구체적으로, 제1 전력 증폭기(100)는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되고, 제2 전력 증폭기(200)는 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된다.
한편, 제어부(300)는 RFIC에 해당할 수 있다. 또한, 이동 단말기는 수신부에서 복수의 저잡음 증폭기(LNA, 310 내지 340)를 포함한다.
구체적으로, 도 3a은 본 발명에 따른 4G + 5G EN-DC 동작을 수행하는 다중 통신 시스템의 상세 구성을 나타낸다.
일 실시 예로, 제1 통신 시스템의 제1 신호 및/또는 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다. 이때, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템의 동시 연결이 가능한 4G + 5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity) 구현이 가능하다. 한편, 5G TX 주파수 대역은 LTE (4G) TX 주파수 대역보다 더 넓은 광대역이 사용되고, 더 높은 주파수 대역이 사용된다. 이때, LTE 재배치(re-farming)이 일부 적용되면, LTE (4G) TX 주파수 대역 중 일부 대역을 사용하게 되고, 이에 따라 두 개 주파수 대역 간에 일부 중첩이 발생할 수 있다.
따라서, 2개의 송신부에서 서로 각각의 통신 시스템을 이용하여 송신하여 (또는 연결되어), EN-DC 동작 구현이 가능하다. 한편, 수신부에서는 RFIC 칩 내부에서 분기되는 형태로 구현되어, 외부에 실장되는 부품을 최소화할 수 있다.
또한, 도 3b는 본 발명에 따른 4G UL-MIMO 동작을 수행하는 다중 통신 시스템의 상세 구성을 나타낸다.
다른 일 실시 예로, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 따라서, 제1 통신 시스템인 4G 통신 시스템에서 4G UL-MIMO 구현이 가능하다. 이를 위해, 2개의 송신부에서 모두 LTE 송신을 수행함으로써, 4G UL-MIMO 동작을 수행할 수 있다. 한편, 수신부는 RFIC 칩 내부에서 분기되는 형태로 구현되어, 외부에 실장되는 부품을 최소화할 수 있다.
또한, 도 3c는 본 발명에 따른 5G UL-MIMO 동작을 수행하는 다중 통신 시스템의 상세 구성을 나타낸다.
또 다른 일 실시 예로, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 제2 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 따라서, 제2 통신 시스템인 5G 통신 시스템에서 5G UL-MIMO 구현이 가능하다. 이를 위해, 2개의 송신부에서 모두 5G 송신을 수행함으로써, 5G UL-MIMO 동작을 수행할 수 있다. 한편, 수신부는 RFIC 칩 내부에서 분기되는 형태로 구현되어, 외부에 실장되는 부품을 최소화할 수 있다.
구체적으로, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 복수의 통신 시스템 (즉, 4G 및 5G 통신 시스템)에서 모두 동작 가능하다. 이에 따라, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)에 의해, 이동 단말기는 다음과 같은 복수의 전송 모드로 동작 가능하다. 따라서, 이동 단말기는 4G UL MIMO 모드, 4G + 5G EN-DC 모드 및 5G UL MIMO 모드 중 하나로 동작 가능하다. 또한, 4G 및 5G 통신 시스템과의 연결 상태 및 다중 송신 가능 여부에 따라, 복수의 모드들 간에 전환이 이루어질 수 있다.
이에 따라, 5G UL MIMO 모드에서, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 5G 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 각각 증폭하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 증폭된 제1 신호 및 제2 신호에 해당하는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 타이밍 오차 범위 이내에서 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제1 기지국 (5G 기지국)으로 송신함에 따라, 5G UL MIMO가 수행된다.
또한, 4G UL MIMO 모드에서, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 각각 4G 통신 시스템의 제3 신호 및 제4 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 증폭된 제3 신호 및 제4 신호에 해당하는 제3 송신 신호 및 제4 송신 신호를 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제2 기지국 (4G 기지국)으로 송신함에 따라, 4G UL MIMO가 수행된다.
또한, 4G + 5G EN-DC 모드에서, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200) 중 어느 하나는 4G 통신 시스템에서 동작하고, 다른 하나는 5G 통신 시스템에서 동작한다. 이에 따라, 이동 단말기는 제1 기지국 (5G 기지국)과 제2 기지국 (4G 기지국)에 모두 연결된 4G-5G EN-DC(E-UTRAN NR Dual Connectivity) 상태에 있다.
한편, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 각각 복수의 통신 시스템 중 어느 하나의 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다. 도 3a를 참조하면, 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)는 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 모두 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다. 따라서, 제1 통신 시스템에 해당하는 4G 통신 시스템에서 4G UL-MIMO 구현이 가능하다.
한편, 도 3b를 참조하면, 서로 다른 무선 인터페이스와의 동시 연결 상태가 가능하고, 이에 따라 서로 다른 무선 인터페이스를 통한 동시 전송 또는 어느 한 무선 인터페이스를 통한 단일 전송이 가능하다. 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)는 제1 통신 시스템의 제1 신호 및/또는 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다.
따라서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템의 동시 연결이 가능한 4G + 5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity) 구현이 가능하다. 이때, 4G 및 5G 통신 시스템과 모두 연결된 상태이지만, 데이터 송신 및 수신은 어느 한 통신 시스템을 통해서만 이루어질 수 있다. 이때, 무선 인터페이스 (또는 통신 시스템)의 선택과 관련하여, 세션 연속성(session continuity)이 중요한 어플리케이션에서는 이전 무선 인터페이스와 동일한 무선 인터페이스를 선택한다. 반면에, 세션 연속성이 중요하지 않은 어플리케이션에서는, 채널 환경이 양호한 무선 인터페이스 (또는 통신 시스템)을 선택한다.
한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 5G 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 이용한 5G UL-MIMO 구현이 가능하다. 이때, 상기 제1 전력 증폭기(100) 및 상기 제2 전력 증폭기(200)는 제2 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭할 수 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)가 모두 제2 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하도록 제어할 수 있다. 따라서, 제2 통신 시스템에 해당하는 5G 통신 시스템에서 5G UL-MIMO 구현이 가능하다.
보다 상세하게는, 제1 전력 증폭기(100)는 도 3c와 같이 5G 통신 시스템에서 동작할 수 있지만, RFIC 내의 스위치에 의해 4G 통신 시스템에서 동작할 수 있다. 또한, 제2 전력 증폭기(200)는 도 3c과 같이 5G 통신 시스템에서 동작할 수 있지만, RFIC 내의 스위치에 의해 4G 통신 시스템에서 동작할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 통신 시스템은 각각 LTE 통신 시스템 및 5G 통신 시스템일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 응용에 따라 자유롭게 변경 가능하다.
이와 관련하여, RFIC에 해당하는 제어부(300) 내에는 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 스위치(SW1, SW2)가 포함된다. 이때, 복수의 스위치 중 제1 송신 스위치(SW1)는 제1 전력 증폭기(100)에 연결된다. 반면에, 복수의 스위치 중 제2 송신 스위치(SW2)는 제2 전력 증폭기(200)에 연결된다.
즉, 본 발명은 전술한 바와 같이 4G/5G RFIC 내의 (SPDT) 스위치를 사용하여, 2개의 system TX 중 하나를 선택 가능하다. 이와 관련하여, 전력 증폭기를 통신 시스템마다 별도로 구비하는 선행 기술에 비해 본 발명의 장점에 대해 살펴보면 다음과 같다.
한편, 이와 같이 RFIC 내의 스위치에 의해 제1 및 제2 통신 시스템 간 전환과 이에 따라 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)가 다양한 형태의 UL-MIMO를 지원할 수 있다. 구체적으로, 도 3c와 바와 같이 5G UL MIMO를 지원할 뿐만 아니라, 스위치 전환에 따라 도 3b와 같이 4G UL MIMO를 지원할 수 있다. 또한, 도 3a와 같이 4G + 5G EN-DC 를 지원할 수 있고, 이때, 4G 단일 전송, 5G 단일 전송 또는 4G + 5G UL MIMO 전송 중 어느 하나가 가능하다. 이에 따라, 복수의 무선 시스템에서 Uplink (UL) MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다.
한편, RFIC에 해당하는 제어부(300) 내에는 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 수신 스위치(SWR1 내지 SWR4)가 포함된다. 이때, 복수의 스위치 중 제1 수신 스위치(SWR1)는 제1 저잡음 증폭기(310)에 연결되고, 제2 수신 스위치(SWR2)는 제2 저잡음 증폭기(320)에 연결된다. 구체적으로, 제1 전력 증폭기(100)와 제1 저잡음 증폭기(310)는 제1 듀플렉서(DUP1)를 통해 제1 안테나와 연결된다. 반면에, 제2 전력 증폭기(200)와 제2 저잡음 증폭기(320)는 제2 듀플렉서(DUP2)를 통해 제2 안테나와 연결된다.
한편, 본 발명에 따른 수신부는 제3 및 제4 저잡음 증폭기(330 및 340)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 및 제4 저잡음 증폭기(330 및 340)는 송수신부로 구성되지 않고 수신부로만 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 스위치 중 제3 수신 스위치(SW3)는 제3 저잡음 증폭기(330)에 연결되고, 제4 수신 스위치(SW4)는 제4 저잡음 증폭기(340)에 연결될 수 있다. 한편, 제3 저잡음 증폭기(330) 및 제4 저잡음 증폭기(340)는 별도의 듀플렉서 없이 필터를 통해서만 각각 제3 안테나 및 제4 안테나와 연결될 수 있다.
이상에서는, 4G + 5G EN-DC (E-UTRAN NR Dual Connectivity), 4G UL MIMO와 5G UL MIMO 구조와 특징에 대해 각각 상세하게 살펴보았다.
한편, 도 3a 내지 도 3c에서 수신부의 구성 특징과 장점에 대해 검토하면 다음과 같다. 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 2개의 송신부에서 서로 각각의 시스템을 통한 송신을 함으로써, EN-DC 동작 구현 시에, 수신부는 다음과 같은 장점을 갖는다. 구체적으로, 수신부는 RFIC 칩 내부에서 LTE-TX와 NR-TX로 분기되는 형태로써 외부의 부품을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 측면에 따르면, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 5G 통신 시스템과 같은 제2 통신 시스템에서는 LTE와 같은 제1 통신 시스템에 비해 더 엄격한 수준의 타이밍 정렬이 필요하다. 이와 관련하여, 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
이와 관련하여, UL-MIMO 기술은 4G에도 표준화되어 있는 기술이나, 비용 및 실장 면적 등의 측면에서 현실적으로 2개 이상의 전력 추정부(Power Tracker)를 사용하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 벅-부스트 변환기 (Buck-Boost converter)를 통합하고자 한다. 한편, 본 발명에서 통합된 형태의 벅-부스트 변환기, 예컨대 전압 부스터가 반드시 필요한 이유는 4G LTE 대비 시간 정렬(Time alignment)에 관한 요구사항이 증대되기 때문이다.
이와 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 LTE 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위와 NR 서브프레임 구조 및 최소 제어 단위를 나타낸다. 도 4의 (a)를 참조하면, LTE 무선 프레임은 10개의 서브프레임(subframe)으로 구성되고, 각 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성되어, 총 20개의 슬롯으로 구성된다. 이때, LTE 무선 프레임은 10ms의 시간 구간을 가지고, 서브프레임은 1ms의 시간 구간을 갖는다. 또한, 1ms의 시간 구간을 갖는 2개의 슬롯은 14개의 심볼로 이루어져 있고, 이에 따라 최소 제어 단위(minimum control unit)은 1ms이다.
반면에, 도 4의 (b)를 참조하면, 5G 서브프레임에 해당하는 NR(New Radio) 서브프레임은 2개의 슬롯으로 구성되고, 0.5ms 단위의 각 슬롯에는 14개의 심볼이 존재한다. 이때, 5G 통신 시스템에서는 최소 제어 단위가 심볼 단위로 이루어지게 되어, 최소 제어 단위는 0.5ms/14=35ns가 된다. 따라서, 4g 통신 시스템에 비해 5G 통신 시스템에서는 약 28배 정도 타이밍 정렬 요구사항이 증가하게 된다.
이러한 타이밍 정렬 요구사항 만족하기 위해, 5G 통신 시스템에서는 차별적인 타이밍 제어 방법과 이를 구현하기 위한 구성이 필요하다. 이와 관련하여, 도 5a는 본 발명에 따른 공통 전압 부스터(common voltage booster)를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다. 도 5a를 참조하면, 제1 전력 증폭기(100)는 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성되고, 제2 전력 증폭기(200)는 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 제1 전력 증폭기(100)와 제2 전력 증폭기(200)는 5G 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 또는, 제1 통신 시스템의 제1 신호 및 제2 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 여기서, 제1 통신 시스템과 제2 통신 시스템은 각각 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템일 수 있다.
한편, 5G 통신 시스템에서 전원 제어부, 즉 PA booster를 별도로 구비하고, 이에 따라 별도의 PA booster에 의해 제1 및 제2 전력 증폭기의 전원을 제어하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5b는 본 발명과 관련하여 별도의 전압 부스터를 이용하는 복수의 전력 증폭기의 구성을 나타낸다.
도 5b를 참조하면, 복수의 무선 통신 시스템에 대해 별도로 2개의 전원 제어부(400a, 400b)로 구현하면, 하드웨어 구성은 최적화되지만, 타이밍 동기(Timing Synchronization)에 대한 문제가 발생하게 된다. 예를 들어, 4G UL-MIMO 동작 시, 전술한 바와 같이 4G 통신 시스템의 각각의 송신부는 1ms에 해당하는 심볼 단위의 최소 제어 단위 레벨을 갖는다. 이에 따라, 1ms의 최소 제어 단위 레벨로 평균 전력 제어와 타이밍 동기가 이루어져야 한다.
반면에, 5G UL-MIMO 동작 시, 전술한 바와 같이 5G 통신 시스템의 각각의 송신부는 35ns에 해당하는 심볼 단위의 최소 제어 단위 레벨을 갖는다. 이에 따라, 35ns의 최소 제어 단위 레벨로 평균 전력 제어와 타이밍 동기가 이루어져야 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 5a를 참조하면, 전원 제어부(400)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)에 연결되어, 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로 공급되는 전압을 제어하도록 구성된다.
한편, 전원 제어부(400)는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로 공급되는 공급 전압을 제공하는 전압 부스터(410)를 포함한다. 여기서, 전압 부스터(410)는 하나의 전압 부스터를 통해 복수의 전력 증폭기의 공급 전압을 동시에 제공하므로, 공통 전압 부스터(common voltage booster)로 지칭될 수 있다. 따라서, 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로의 공급 전압은 하나의 전압 부스터(410)에 의해 동시에 제어될 수 있다는 장점이 있다.
이를 위해, 도 4 및 도 5a를 참조하면, 하나의 전압 부스터를 통해 5G 심볼 시간 구간 (즉, 심볼 듀레이션(symbol duration) 이내에서 타이밍 오차 (timing error) 조정이 가능하다. 이를 위해, 전압 부스터(410)에서 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)로 동시에 제공되는 공급 전압에 의해, 5G 심볼 시간 구간 (즉, 심볼 듀레이션) 이내에서 타이밍 오차 조정이 가능하다. 따라서, 상기 동시에 제공되는 공급 전압에 의해, 제1 전력 증폭기(100)에 의해 출력되는 제1 송신 신호와 제2 전력 증폭기(200)에 의해 출력되는 제2 송신 신호 간의 타이밍 오차가 5G 통신 시스템의 심볼 듀레이션 이하가 되도록 조정 가능하다.
한편, 도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 이동 단말기의 제어부는 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200)를 제어하는 RFIC(300)와 별도로 모뎀(500)을 더 구비할 수 있다. 이때, 전압 부스터(410)는 모뎀(500)에서의 제어신호에 의해 제어될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 모뎀(500)은 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템에서 모두 동작 가능하다. 이에 따라, 모뎀(500)은 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템의 복수의 서로 다른 신호를 처리할 수 있다.
구체적으로, 모뎀(500)은 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 2x2 5G UL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)를 제어할 수 있다. 반면에, 수신부의 제어와 관련하여 모뎀(500)은 제1 안테나 내지 제4 안테나를 통해 4x4 4G 하향링크(DL) MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 4x4 5G DL MIMO 중 어느 하나를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 다중 송신부의 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)에 연결되는 제1 및 제2 구동 증폭기 (driving amplifier)(420, 430)를 포함하고, 이에 따라 개별적인 포락선(envelope) 제어가 가능하다.
이와 관련하여, 제1 구동 증폭기(420)는 제1 전력 증폭기(100)에 연결되고, 모뎀(500)에서 출력되는 신호를 증폭하여 제1 신호를 제1 전력 증폭기(100)로 제공할 수 있다. 반면에, 제2 구동 증폭기(430)는 제2 전력 증폭기(200)에 연결되고, 모뎀(500)에서 출력되는 신호를 증폭하여 제2 신호를 상기 제2 전력 증폭기(200)로 제공할 수 있다. 이와 같이, 별도로 구비된 제1 구동 증폭기(420)와 제2 구동 증폭기(430)에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 제어가 가능하다. 이와 관련하여, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)로 입력되는 제1 신호와 상기 제2 신호의 포락선(envelope)은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어될 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430)는 자원 블록(RB) 별 포락선 기반 전력 레벨 제어가 가능하다. 이를 위해, 모뎀(500)은 자원 블록(RB) 별로 제1 신호와 제2 신호와 연관된 포락선 검출(ET: Envelope Tracking)을 수행할 수 있다. 이에 따라, 제1 구동 증폭기(420)와 제2 구동 증폭기(430)는 상기 포락선 검출 결과에 기반하여, 제1 신호와 제2 신호의 전력 레벨(power level)을 개별적으로 조정할 수 있다는 장점이 있다.
이와 관련하여, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430)로의 입력 전력이 P in,1과 P in,2라고 하고, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430)의 이득(gain)을 G 1 및 G 2라고 가정한다. 한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 이득을 G P1 및 G P2라고, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 출력 전력을 P out,1 과 P out,2라고 가정한다. 한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)는 전압 부스터(410)에 의해 공통 전압이 제공되므로, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 이득은 G P 로 동일한 이득 값을 갖는다.
이때, 송신부의 서로 다른 경로 간의 부정합(mismatch)에 따른 전력 레벨 차이를 보상하여 제1 신호와 제2 신호의 전력 레벨을 개별적으로 조정할 수 있다. 한편, 입력 전력은 RB 레벨보다 더 큰 단위(예컨대, 서브프레임 단위)로 전력 제어가 수행되어, RB 레벨에서는 P in,1 = P in,2 = P in이라고 가정한다. 이때, 제1 송신 경로 및 제2 송신 경로에 따라 부정합 레벨이 각각 M 1 및 M 2라고 가정한다.
이에 따라, 제1 송신 경로에 대해 P out,1 = P in * G 1 * G P * M 1이 성립하고, 제2 송신 경로에 대해 P out,2 = P in * G 2 * G P * M 2가 성립한다고 가정하자. 이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)에서 전력 레벨 검출이 수행되어, | P out,1 - P out,2 | = D P (임계 값) 이상이면 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
예를 들어, P out,2 가 P out,1 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(430)의 이득 G 2를 G 2 + DG로 증가시킬 수 있다. 반면에, P out,1 이 P out,2 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G 1을 G 1 + DG로 증가시킬 수 있다. 이에 따라, | P out,1 - P out,2 | < D P (임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 출력 전력이 포화 전력(saturated power)에 근접하면, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430) 중 어느 하나의 이득을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, P out,2 가 P out,1 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G 1을 G 1 - DG로 감소시킬 수 있다. 반면에, P out,1 이 P out,2 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(420)의 이득 G 2를 G 2 - DG로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, | P out,1 - P out,2 | < D P (임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
한편, 제1 기지국(5G 기지국)과 이동 단말기 간의 서로 다른 MIMO 전송 스트림 간의 채널 환경(channel environment)에 따른 전력 레벨 차이를 보상하여 제1 신호와 제2 신호의 전력 레벨을 개별적으로 조정할 수 있다. 이와 관련하여, 서로 다른 MIMO 전송 스트림 간의 채널 환경은 서로 다른 경로 손실(path loss) 또는 서로 다른 간섭 수준 (이에 따른 SINR 레벨)일 수 있다. 이에 따라, 제1 채널 경로에 대해 P out,1 = P in * G 1 * G P * L 1이 성립하고, 제2 채널 경로에 대해 P out,2 = P in * G 2 * G P * L 2가 성립한다고 가정하자. 여기서, L 1 및 L 2는 제1 채널 경로 및 제2 채널 경로에 대한 경로 손실일 수 있다.
이때, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)에서 전력 레벨 검출이 수행되어, | P out,1 - P out,2 | = D P 2 (제2 임계 값) 이상이면 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다. 이때, 채널 경로 간 전력 차이가 내부 회로의 송신 경로 간 전력 차이보다 큰 값을 갖는다. 따라서, 채널 경로 간 전력 차이에 대한 제2 임계 값을 송신 경로 간 전력 차이에 따른 제1 임계값 보다 크게 설정할 수 있다.
송신 경로 별 보상 방법과 유사하게, P out,2 가 P out,1 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(430)의 이득 G 2를 G 2 + DG 2로 증가시킬 수 있다. 반면에, P out,1 이 P out,2 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G 1을 G 1 + DG 2로 증가시킬 수 있다. 이에 따라, | P out,1 - P out,2 | < D P 2 (제2 임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다.
한편, 제1 및 제2 전력 증폭기(100, 200)의 출력 전력이 포화 전력(saturated power)에 근접하면, 제1 및 제2 구동 증폭기(420, 430) 중 어느 하나의 이득을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, P out,2 가 P out,1 보다 낮은 값이면, 제1 구동 증폭기(420)의 이득 G 1을 G 1 - DG 2로 감소시킬 수 있다. 반면에, P out,1 이 P out,2 보다 낮은 값이면, 제2 구동 증폭기(420)의 이득 G 2를 G 2 - DG 2로 감소시킬 수 있다. 이에 따라, | P out,1 - P out,2 | < D P 2 (제2 임계 값) 이하가 되도록 RB 레벨로 개별 전력 제어가 가능하다. 이때, 채널 경로 간 전력 차이 보상을 위한 변경 레벨 DG 2는 송신 경로 간 전력 차이 보상을 위한 변경 레벨 DG 보다 더 큰 값을 갖도록 설정 가능하다.
한편, 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200) 간의 격리도(isolation) 향상을 위해 전원 제어부(400)와 제1 전력 증폭기(100) 및 제2 전력 증폭기(200) 간에 다이오드(450)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 다이오드(450)는 전압 부스터(410)와 제1 전력 증폭기(100) 간 및 전압 부스터(410)와 제2 전력 증폭기(200) 간에 구비될 수 있다.
구체적으로, PA 부스터에 해당하는 전원 제어부(400)를 공통으로 사용함에 따라 PA_VCC Avg. 값은 2개 PA에 동일하게 공급될 수 있다. 즉, 1-Module, 1-Control, 1 Buck 이므로 PA_VCC Avg. 값은 2개 PA에 동일하게 공급된다. 또한, Power Level 변경에 대해서도 2개의 Tx 가 Sync 가 일치하게 된다. 이와 관련하여, 2개의 Tx 간의 동기 일치는 5G 통신 시스템과 같이 정밀한 수준의 타이밍 오차를 요구하는 경우에 특히 중요하다.
반면에, 도 5a에 도시된 바와 같이 전압 부스터(410)와 달리 별도의 구동 증폭기(420, 430)를 구비할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 증폭기(420, 430)는 Class AB 증폭기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 별도로 구비된 증폭기에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 포락선(envelope) 은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어된다.
이상에서 전술된 본 발명에 따른 전원 제어부의 구성과 제어 방법을 위한 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.
결론적으로, PA Booster를 하나의 형태로 만들고 동일한 PA_VCC를 동시간으로 공급하며 각 자원(resource) 별로 달라져야 하는 포락선(envelope)만 개별 ET DAC 으로 Cover할 수 있다. 여기서, PA Booster는 전원 제어부(400)일 수 있고, 전술한 바와 같이 별도의 증폭기를 구비하여 RB 별 포락선(envelope)은 개별 RA에 따라 제어된다.
한편, 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기 및 이의 제어 방법은 UL-MIMO에만 한정되는 것이 아니고, 응용에 따라 UL-diversity에도 활용 가능하다. 이와 관련하여, UL-MIMO와 UL-diversity에 대해 살펴보면 다음과 같다.
한편, 도 5a를 참조하면, UL-MIMO가 수행되는 경우, 하나의 전원 제어부(400)와 2개의 구동 증폭기(Class AB Amp)가 사용될 수 있다. 이에 따라, 5G 통신 시스템의 복수의 전송 신호 간에 타이밍 일치가 가능하고, 각 자원 별 포락선(envelope) 제어가 가능하다는 장점이 있다.
반면에, UL-diversity가 수행되는 경우, 하나의 전원 제어부(400)와 하나의 구동 증폭기(Class AB Amp)만 사용될 수 있다. 이에 따라, 5G 통신 시스템의 복수의 전송 신호 간에 타이밍 일치가 가능하고, 별도의 증폭기 구동에 따른 전력 소모 감소가 가능하다.
하지만, UL-diversity가 수행되는 경우, 반드시 하나의 구동 증폭기(Class AB Amp)가 아니라 2개의 구동 증폭기를 사용할 수도 있다. 이와 관련하여, 이동 단말기는 채널 상태에 따라 UL-MIMO와 UL-diversity 간에 전환되도록 동작한다. 그러므로, UL-MIMO와 UL-diversity 간 빠른 전환을 고려하여, 하나의 전원 제어부(400)를 사용하되, 별개의 구동 증폭기를 사용하는 것이 응용에 따라서 바람직할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 다중 송신 시스템 구조 및 이를 구비하는 이동 단말기에 대해 살펴보았다. 이러한, 이종 무선 시스템(heterogeneous radio system)에서 전력 증폭기 및 이를 구비하는 이동 단말기의 기술적 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 무선 시스템에서 UL MIMO 지원 가능한 RF 프론트-엔드 공용구조의 이동 단말기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 다양한 형태의 MIMO 구조에서 배치 공간 감소, 전력 소모 감소 및 제어 복잡성이 감소된다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 복수의 Uplink 전송 시에, 타이밍 정렬 오차 특성이 향상된 이동 단말기를 제공하기 위한 것이다. 구체적으로, 5G 통신 시스템을 포함하는 복수의 전력 증폭기 채널 간에 타이밍 정렬 오차를 특정 수준 이하로 제어할 수 있는 하드웨어 구조 및 제어 방법을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명과 관련하여, 전력 증폭기와 트랜시버를 포함하는 송신부와 저잡음 증폭기를 포함하는 수신부와 RFIC의 설계 및 이의 구동은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부(180)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 이동 단말기에 있어서,
    5G 통신 시스템의 제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기;
    상기 5G 통신 시스템의 제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기; 및
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기에 연결되어, 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 공급되는 공급 전압을 제어하는 전원 제어부를 포함하고,
    상기 전원 제어부는,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 공급되는 상기 공급 전압을 제공하는 전압 부스터를 포함하고,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로의 상기 공급 전압은 하나의 상기 전압 부스터에 의해 동시에 제어되는, 이동 단말기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 부스터는 모뎀에서의 제어신호에 의해 제어되고,
    상기 모뎀은 상기 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템에서 동작 가능하고, 상기 4G 통신 시스템과 5G 통신 시스템의 복수의 서로 다른 신호를 처리하는, 이동 단말기.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제1 신호를 상기 제1 전력 증폭기로 제공하는 제1 구동 증폭기; 및
    상기 제2 전력 증폭기에 연결되고, 상기 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제2 신호를 상기 제2 전력 증폭기로 제공하는 제2 구동 증폭기를 더 포함하고,
    별도로 구비된 상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 포락선(envelope)은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어되는, 이동 단말기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모뎀은 상기 자원 블록(RB) 별로 상기 제1 신호와 상기 제2 신호와 연관된 포락선 검출(ET: Envelope Tracking)을 수행하고,
    상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기는 상기 포락선 검출 결과에 기반하여, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 전력 레벨(power level)을 조정하는, 이동 단말기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 부스터에서 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 동시에 제공되는 상기 공급 전압에 의해, 상기 제1 전력 증폭기에 의해 출력되는 제1 송신 신호와 상기 제2 전력 증폭기에 의해 출력되는 제2 송신 신호 간의 타이밍 오차(timing error)는 상기 5G 통신 시스템의 심볼 듀레이션(symbol duration) 이하인 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 부스터와 상기 제1 전력 증폭기 간 및 상기 전압 부스터와 상기 제2 전력 증폭기 간에 구비되는 다이오드를 더 포함하고,
    상기 다이오드에 의해 상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기 간의 격리도(isolation)가 향상되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기는 4G 통신 시스템의 제3 신호를 증폭하여 출력하도록 더 구성되고,
    상기 제2 전력 증폭기는 4G 통신 시스템의 제4 신호를 증폭하여 출력하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기가 상기 5G 통신 시스템의 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 각각 증폭하여, 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 상기 타이밍 오차 범위 이내에서 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제1 기지국으로 송신함에 따라, 5G 상향링크(UL: Uplink) MIMO가 수행되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제2 전력 증폭기가 상기 4G 통신 시스템의 상기 제3 신호와 상기 제4 신호를 각각 증폭하여, 제3 송신 신호 및 제4 송신 신호를 제1 안테나 및 제2 안테나를 통해 제2 기지국으로 송신함에 따라, 4G 상향링크(UL: Uplink) MIMO가 수행되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기 중 어느 하나는 상기 4G 통신 시스템에서 동작하고, 다른 하나는 상기 5G 통신 시스템에서 동작하여, 4G-5G EN-DC(E-UTRAN NR Dual Connectivity)가 수행되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부 내에는 상기 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 중 제1 송신 스위치는 상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 상기 복수의 스위치 중 제2 송신 스위치는 상기 제2 전력 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 제1 수신 스위치는 제1 저잡음 증폭기에 연결되고, 제2 수신 스위치는 제2 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제1 저잡음 증폭기는 제1 듀플렉서를 통해 제1 안테나와 연결되고,
    상기 제2 전력 증폭기와 상기 제2 저잡음 증폭기는 제2 듀플렉서를 통해 제2 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 제3 수신 스위치는 제3 저잡음 증폭기에 연결되고, 제4 수신 스위치는 제4 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제3 저잡음 증폭기 및 상기 제4 저잡음 증폭기는 각각 제3 안테나 및 제4 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 모뎀은,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 2x2 5G UL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 모뎀은,
    상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 4x4 4G 하향링크(DL) MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 4x4 5G DL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  16. 이동 단말기에 있어서,
    제1 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제1 전력 증폭기;
    제2 신호를 증폭하여 출력하도록 구성된 제2 전력 증폭기; 및
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기가 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 중 어느 하나에서 동작하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로 공급되는 상기 공급 전압을 제공하는 전압 부스터와 연결되고,
    상기 제1 전력 증폭기 및 상기 제2 전력 증폭기로의 상기 공급 전압은 하나의 상기 전압 부스터에 의해 동시에 제어되는, 이동 단말기.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제1 신호를 상기 제1 전력 증폭기로 제공하는 제1 구동 증폭기; 및
    상기 제2 전력 증폭기에 연결되고, 상기 모뎀에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제2 신호를 상기 제2 전력 증폭기로 제공하는 제2 구동 증폭기를 더 포함하고,
    별도로 구비된 상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기에 따라, 자원 블록(RB: Resource Block) 별 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 포락선(envelope)은 개별 무선 접속 기술(RAT: Radio Access Technology)에 따라 제어되고,
    상기 제어부는 상기 자원 블록(RB) 별로 상기 제1 신호와 상기 제2 신호와 연관된 포락선 검출(ET: Envelope Tracking)을 수행하고,
    상기 제1 구동 증폭기와 상기 제2 구동 증폭기는 상기 포락선 검출 결과에 기반하여, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 전력 레벨(power level)을 조정하는, 이동 단말기.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 5G 통신 시스템과 4G 통신 시스템 간의 전환을 가능하게 하는 복수의 스위치를 포함하고,
    상기 복수의 스위치 중 제1 송신 스위치는 상기 제1 전력 증폭기에 연결되고, 상기 복수의 스위치 중 제2 송신 스위치는 상기 제2 전력 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 제1 수신 스위치는 제1 저잡음 증폭기에 연결되고, 제2 수신 스위치는 제2 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제1 전력 증폭기와 상기 제1 저잡음 증폭기는 제1 듀플렉서를 통해 제1 안테나와 연결되고,
    상기 제2 전력 증폭기와 상기 제2 저잡음 증폭기는 제2 듀플렉서를 통해 제2 안테나와 연결되고,
    상기 복수의 스위치 중 제3 수신 스위치는 제3 저잡음 증폭기에 연결되고, 제4 수신 스위치는 제4 저잡음 증폭기에 연결되고,
    상기 제3 저잡음 증폭기 및 상기 제4 저잡음 증폭기는 각각 제3 안테나 및 제4 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나를 통해 2x2 4G UL MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 2x2 5G UL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하고,
    상기 제1 안테나 내지 상기 제4 안테나를 통해 4x4 4G 하향링크(DL) MIMO, 4G-5G EN-DC 또는 4x4 5G DL MIMO 중 어느 하나를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 이동 단말기.
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