KR100630152B1

KR100630152B1 - 전계상태에 따른 무선단말기의 전력 소모량 절감 장치

Info

Publication number: KR100630152B1
Application number: KR1019990067350A
Authority: KR
Inventors: 김한식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2006-09-29
Also published as: KR20010059820A

Abstract

본 발명은 무선단말기에 관한 것으로, 특히, 상기 무선단말기가 위치한 곳의 전계 상태에 따라 전력 소모량을 적절히 조절하도록 하는 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 인가되는 증폭도 제어신호의 상태에 따라 바이어스 전류값을 가변하여 상기 저잡음증폭기의 신호 증폭도를 조절하는 가변바이어스부와, 인가되는 증폭도 제어신호의 상태에 따라 입력 신호와 발진주파수의 혼합 상태를 조절하여 출력하는 가변 혼합부와, 수신전계 강도의 세기를 판단하고, 그 결과에 따라 증폭도 제어신호를 구분하여 출력하는 제어부를 더 구비함을 특징으로 하는 장치.

무선단말기, 전력증폭기, 전압제어

Description

전계상태에 따른 무선단말기의 전력 소모량 절감 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING A POWER CONSUMTTION RATE OF RECEIVER IN RADIO MOBILE TERMINAL EQUIPMENT}

도 1은 통상적인 무선단말기의 수신부 구성 상태를 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력 소모량 조절 장치가 적용된무선단말기의 수신부 구성을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선단말기의 대기상태에 있어 전력 소모 상태를 보여주는 도면.

본 발명은 무선단말기에 관한 것으로, 특히, 상기 무선단말기가 위치한 곳의 전계 상태에 따라 전력 소모량을 적절히 조절하도록 하는 장치에 관한 것이다.

휴대용 무선단말기는 그 고유의 특성상 전력 소모를 절감하여야 만 한다. 이는 휴대성을 담보하기 위해 배터리를 동작 전원으로 사용함에 따른 결과이다. 저전 력 소모를 위해 최근의 무선단말기는 통화 대기 모드 상태에 있어 일정 시간 간격으로 동작 전원의 온/오프를 반복하도록 구현된다. 동작 전원이 온 상태가 되는 경우에 있어 상기 무선단말기는 무선신호를 수신하고, 이 수신된 신호가 자신에게 해당되는 신호인지를 판단한다. 그리고 자신에게 해당하는 신호인 경우에는 통화 모드로 전환하여 수신되는 신호를 일정 정도 적절히 증폭하여 처리하고 이로서 통화수행을 이루도록 한다.

한편, 무선단말기를 사용하는 사용자는 지속적으로 이동하게 되는데, 이에 동일한 전계강도를 가지는 무선신호를 지속적으로 수신할 수는 없게 된다. 또한, 여러 요인에 의해 무선단말기로 수신되는 신호의 전계 강도가 변화될 수 있다.

그러나, 앞서 도시된 도면상의 구성을 갖는 통상의 무선 단말기는 수신되는 신호의 전계강도가 약전계에 해당되는지 혹은 강전계에 해당되는지에 상관없이 앞서 설명한 무선신호의 수신 동작을 동일한 상태로서 수행하도록 되어 있다. 즉, 약전계의 상황에서는 무선단말기의 무선신호 처리에 있어 신호의 증폭을 더욱더 필요로 하게 되고, 강전계의 상황에서는 그 보다는 덜 증폭하여 신호의 처리를 이루어도 통화 처리에 있어서는 별 문제가 되지 않는데, 통상의 무선 단말기는 그러한 전계강도의 변화와 상관없이 동일한 상태로 수신신호를 처리하는 것이다. 결국, 강전계의 상황에서는 약전계의 상황에 비해 상대적으로 저전력 소모를 이룰 수 있는 신호 처리 여건이 됨에도 불구하고 통상의 무선단말기는 이를 이루지 못하고 있었다.

참고로, 통상의 무선단말기는 전계강도의 상황 변화에 상관없이 항상 일정하게 무선신호를 처리하기 위해 신호 수신에 있어 가장 악조건이 되는 약전계의 상태 에 맞추어 해당 신호의 처리를 이루도록 그 기능이 고정되어 있다. 이는 무선단말기 사용자들에게 일정한 통화 환경을 제공한다는 측면에 있어서는 장점이 있지만, 굳이 그러한 상태로서 처리를 하지 않아도 되는 상황, 즉 강전게의 상황에서도 불필요하게 그에 따른 전력을 소모하며 동작하도록 되어 있어 단말기의 배터리 사용 시간을 줄이는 문제를 낳게 되었다.

더구나, 최근 무선단말기 기술 및 시스템의 발전이 급속히 이루어지고, 그 보급이 대중화되면서, 다수의 무선단말기 사용자들은 강전계의 상황에서 통화 수행을 하는 경우가 거의 대부분 인데, 이에 상관없이 기존의 무선단말기는 약전계의 상황에 맞추어 신호처리를 수행하게 되어 있어, 그에 따른 전력 소모을 유발하게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 무선단말기가 위치한 곳의 전계 상태에 따라 전력 소모량을 적절히 조절하도록 하여, 이를 통해 배터리 전력소모를 감소시키는 장치 를 제공함에 있다.

이러한 목적의 달성을 위해 본 발명은, 인가되는 증폭도 제어신호의 상태에 따라 바이어스 전류값을 가변하여 상기 저잡음증폭기의 신호 증폭도를 조절하는 가변바이어스부와, 인가되는 증폭도 제어신호의 상태에 따라 입력 신호와 발진주파수의 혼합 상태를 조절하여 출력하는 가변 혼합부와, 수신전계 강도의 세기를 판단하고, 그 결과에 따라 증폭도 제어신호를 구분하여 출력하는 제어부를 더 구비함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 전력 소모량 조절 장치의 설명 이해를 위해 첨부된 도면으로, 통상적인 무선단말기의 수신부 구성을 보여주는 도면이다. 본원 발명에 따른 전력 소모량 조절 장치는 상기 도 1에 있어 도시된 구성의 무선단말기 수신부에 있어 적용이 가장 적절히 이루어질 수 있음에 따른 것이다.

이를 참조하면, 저잡음증폭기(LNA)(110)는 미약한 상태로 수신되는 무선신호를 일정 대역으로 증폭한다. 여기서 증폭도의 결정은 바이어스부(120)에 의해 이루어지도록 되어 있다. 상기 저잡음 증폭기(110)에서 출력된 신호는 필터부(130)를 통해 일정 대역이 필터링되고, 이에 원하는 무선 신호 대역만이 통과된다. 상기 필터부(130)는 통상 SAW필터로 구현된다. 혼합부(140)는 무선신호의 주파수를 더 낮은 주파수로 변환한다. 이는 상기 필터부(130)를 통해 출력된 신호와 로컬오실레이터(150)로부터 발진된 발진주파수의 혼합을 통해 이루어진다. 혼합되어 낮은 주파수로 변환된 신호는 후단의 신호처리부(160)로 인가되어, 적절한 처리를 거친다.

이와 같은 구성의 무선단말기 수신부에 있어 본 발명에 따른 전력소모량 조절 장치가 적용되는 상태의 도면은 첨부된 도 2와 같다.

상기 도 2에 있어서 전반적인 수신부 구성은 상기 도 1에 있어 도시된 구성과 유사하다. 하지만, 상기 바이어스부(110)와 혼합부(140)의 경우 본 발명에 따른 가변바이어스부(220)와 가변혼합부(240)로 대체되어 적용될 것이다.

상기 도 2를 참조로 이를 보다 상세히 설명한다.

먼저, 저잡음증폭기(210)는 수신된 신호 증폭시킨다. 여기서 증폭도의 조절은 가변바이어스부(220)에 의해 이루어진다. 상기 가변바이어스부(220)는 도시되지 않은 제어부로부터 인가되는 증폭도 제어신호에 의해 바이어스 전류값를 변화하도록 한다. 상기 제어부는 무선단말기가 위치한 곳의 전계 강도에 따라 적절한 값으로 상기 바이어스 전류값의 변화를 이루도록 한다. 상기 저잡음증폭기(210)을 통해 적절히 증폭된 상태의 신호는 필터부(230)을 통해 일정 대역이 통과되고, 이는 가변혼합부(240)에서 로컬오실레이터(250)로부터 출력된 발진주파수와 혼합된다. 상기 가변혼합부(240)는 상기 제어부로부터 인가되는 증폭도 제어신호의 상태에 따라 상기 혼합 동작을 적절히 변환시켜 처리한다. 이 또한 단말기가 위치한 곳의 전계 강도에 따라 적절히 변화하여 결정되는 것이다. 그리고 혼합된 신호는 낮은 주파수로 되어 신호처리부(260)로 인가되어 해당되는 신호의 처리가 이루어지도록 한다. 결국, 상기 제어부는 단말기가 위치한 곳의 전계강도를 파악하고, 그 결과에 따른 증폭도 제어신호를 출력한다. 출력된 증폭도 제어신호는 상기 가변바이어스부(220)와 상기 가변혼합부(240)로 인가되고, 인가 결과에 따라 저잡음증폭기(210)에 인가되는 바이어스 전류 값을 조절하고, 동시에 발진주파수와 입력되는 신호의 혼합 상태를 조절하도록 하는 것이다.

이의 동작을 보다 첨부된 도 3을 통해 보다 상세히 살펴본다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 있어서의 제어부는 수신된 신호의 전계강도(RSSI)가 어떠한 지를 판단하는데, 실 예로서, 약전계 및 중전계의 경우는 정상적인 신호로 인식한다. 그러한 경우는 저잡음증폭기(210)의 증폭도 조절과 가변혼합부(240)의 주파수혼합 상태가 정상적인 전류에 의해 최대 성능이 나타나도록 상기 가변바이어스부(220)의 바이어스 전류값 제어와, 상기 가변혼합부(240)로 인가되는 전류값의 조절을 제어한다. 이의 제어 상태는 도 3의 (가) 상태에 도시된 바와 같은 전원의 온/오프동작을 행하도록 처리하는 것이다. 하지만 일정 전계이상의 강전계로 인식하는 경우에 있어서는, 상기 가변바이어스부(220)와 상기 가변혼합부(240)의 전류를 감소시켜 상기 도 3의 (나) 상태에 도시된 바와 같은 전원의 온/오프 도작을 행하도록 처리한다. 다시 말하면, 이 경우에 있어서는 동작 시간에 있어서 전류를 줄인 상태로 전원의 온/오프 동작을 행하도록 처리하는 것이다.

한편, 본 발명의 실시에 있어, 전원이 온 되는 순간 소비되는 전류는 다음과 같은 결과로서 판단된다. 상기 도 3의 도시 상태 또한 이와 같은 결과에 따른 것이다.

먼저, 무선단말기 수신부에 있어서의 배터리 소모를 이루는 상태를 실 예로서 구체적 수치들로 구분하여 기재하면,

1.슬립(SLEEP)시 소모 전류 : 10mA - 단말기의 최소 소비 전류량 (a)

2. LNA 소모 전류 (약,중전계) : 17mA - LNA 자체 소비 전류(b)

LNA 증폭도 (약,중전계) : 16dB - 약,중전계시 최대성능 증폭도(c)

LNA 소모 전류 (강전계) : 3mA - 강전계시 최소성능 소비전류(d)

LNA 증폭도 (강전계) : 6dB - 강전계시 최소성능 증폭도(e)

3. 바이어스부 전류 (약, 중전계) : 10mA - LNA 동작 바이어스 전류(f)

2mA - 강전계시 최소성능 바이어스전류(g)

4. MIXER 전류(약,중전계) : 10mA - MIXER 소비 전류(h)

MIXER 증폭도(약,중전계) : 9dB - 약전계시 최대성능 증폭도(i)

MIXER 전류(강전계) : 3mA - 강전계시 최소성능 MIXER 소비전류(j)

MIXER 증폭도(강전계) : 3dB - 강전계시 최소성능 MIXER 증폭도(k)

5. 기타 수신부 회로 : 27mA - 후단의 신호처리부(2차 MIXER, AGC 제어,

복조회로)의 소모 전류(l)

와 같이 된다.

따라서, 도 3에 있어서 전원 온 경우에 전류가 70mA 소모되는 것은 위의 슬립 전류부터 기타 수신부 회로가지의 소모전류를 포함함에 따른 것이다.

즉, (a) + (b) + (f) + (h) + (l) = 70mA 가 되는 것이다.

이는 정상적인 상태에 있어서의 소비 전류가 되며, 강전계 상황으로 변화할 시에는 저잡음증폭기(LNA), 바이어스부, 혼합부의 전류가 줄어들어 다음과 같이 소비 전류가 이루어진다.

즉, (a) + (d) + (g) + (j) + (l) = 45mA 가 되는 것이다.

상기와 같은 전류 소모의 상태에 따라, 배터리의 소모 시간을 다음과 같이 계산할 수 있다.

먼저, 약, 중전계의 경우는,

;

다음으로, 강전계인 경우는,

이 된다.

결국, 위의 계산 결과로서 알 수 있듯이 약,중전계에서는 배터리 소모 시간이 73시간이고 강전계에서는 본 발명의 실시에 따라 전류 소모상태를 제어함으로서, 85시간으로 대기중의 배터리 소모 시간을 늘릴 수 있다. 약 16% 정도 배터리의 사용 시간이 늘어남을 의미하는 것이다.

참고로, 앞서 설명된 강전계의 기준은 저잡음증폭기의 최소성능의 증폭도 및 혼합부의 최소성능의 증폭도를 감안하고서도 신호를 수신함에 있어서 충분한 마진(Margin)이 있는 전계강도 이상이다. 즉, 저잡음 증폭기의 증폭도가 10dB저하 되고, 홉합부의 증폭도가 7dB 저하되는 경우에 있어서 신호의 수신 가능한 전게강도의 기준이 되며, 이를 구체적 수치로서 나타내면 다음과 같음을 알 수 있다.

임의로 수신 가능한 임계 값의 전계강도를 -102dBm이라 가정하고, 마진을 10dB 정도로 하여 계산하는 경우,

수신 가능한 최소 임계 값 전계 강도 + 마진 + 저잡음증폭기 증폭도 저하 상태 + 혼합부 증폭도 저하 상태

= -102 dBm + 10dB +10dB +7dB

= -75dBm

즉, - 75 dBm 이상의 전게강도를 강전계로 판단할 수 있으며, 이 경우에 있어서 앞서 설명한 바와 같이 전류 소모를 줄이도록 전원의 온/오프동작을 행할 수 있게 된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 무선단말기의 배터리 사용시간을 증가시킬 수 있으며, 그 결과로서 사용상의 편의 그리고 배터리의 사이즈를 줄일 수 있도록 하는 효과를 달성할 수 있다.

Claims

무선단말기의 전력 소모량 절감 장치에 있어서,

수신되는 신호의 증폭도를 조절하여 출력하는 저잡음증폭기와,

인가되는 증폭도 제어신호의 상태에 따라 바이어스 전류값을 가변하여 상기 저잡음증폭기의 신호 증폭도를 조절하는 가변바이어스부와,

인가되는 증폭도 제어신호의 상태에 따라 입력 신호와 발진주파수의 혼합 상태를 조절하여 출력하는 가변 혼합부와,

수신전계 강도의 세기를 판단하고, 그 결과에 따라 증폭도 제어신호를 구분하여 출력하는 제어부를 더 구비함으로서 수신 전계의 상태에 따라 전력 소모량을 절감하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는,

수신전계 강도의 세기가 일정 전계이상의 강전계인 경우, 상기 가변바이어스부와 상기 가변혼합부로 인가되는 전류가 감소되도록 처리함으로서 수신 전계의 상태에 따라 전력 소모량을 절감하는 장치.