KR100429260B1

KR100429260B1 - 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국

Info

Publication number: KR100429260B1
Application number: KR10-2001-0036740A
Authority: KR
Inventors: 윤장섭
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2004-04-29
Also published as: KR20030000676A

Abstract

본 발명은 지능형 교통 시스템의 근거리 무선 통신 기지국에 있어서, 특히 고주파부와 제어부를 일체화로 실장한 기지국에 관한 것으로, 본 발명에 따른 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국은, 안테나를 통해 차량 단말과 무선 통신을 수행하는 고주파부와; 상기 고주파부와 커넥터로 연결되고, 상기 고주파부를 통해 차량 단말의 모니터링 및 제어하는 제어부가 일체화된 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 고주파부는 무선 구간으로 수신된 신호를 ASK 모뎀으로 ASK 복조시킨 후 직접 제어부의 매체접속 제어 FPGA로 전송해 주고, 제어부는 매체접속 제어 FPGA를 통해 송신 데이터를 직접 상기 ASK 모뎀으로 전송해 주는 것을 특징으로 한다.

이 같은 본 발명에 의하면, 기지국 케이스 내부에 고주파부와 제어부를 일체화시켜 커넥터로 연결시켜 통신하는 한편, 공유 요소를 공유 및 방열 패드를 이용하여 내부 구성 부품들로부터 발생되는 열을 방열시켜 주어, 기지국의 고주파부와 제어부 상호간에 통신시 발생하는 선로 손실 및 잡음 특성 저하를 방지할 수 있도록 하는 소형화된 기지국을 제공함에 있다.

Description

고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국{Road Side Equipment for Dedicated Short Range Communication unified radio frequency and controller}

본 발명은 지능형 교통 시스템의 근거리 무선 통신 기지국에 있어서, 특히 고주파부와 제어부가 한 케이스 내부에 실장되고 인터페이스할 수 있도록 한 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국에 관한 것이다.

지능형 교통 시스템(ITS: Intelligent Transport System)은 기존의 교통 체계를 정보통신, 전자, 제어, 컴퓨터 등의 첨단기술과 접목시켜 교통의 이동성, 안정성, 효율성 및 교통 환경을 개선하는 신 교통체계로서, 교통 혼잡 완화, 교통 사고의 감소, 대중 교통의 이용 확대 및 물류비 절감을 위한 것이다.

이러한 지능형 교통 시스템 서비스를 제공하기 위해 도입된 새로운 근거리 무선 통신 수단(DSRC: Dedicated Short Range Communication)은 도로변에 위치한 노변 기지국(RSE: Road side equipment)과 차량 단말(차량 탑재장치, OBE)로 구성되는 통신 시스템이다. 상기 근거리 무선 통신 수단은 통신 거리가 100M 이하이고, 전송 속도가 1Mbps인 5.8GHz 대역의 소 출력 장치로, 자동요금징수시스템(ETC) 서비스뿐만 아니라 교통정보 및 제어시스템의 제반 ITS 서비스를 수용하고 있다.

종래 고주파부와 제어부가 분리된 근거리 무선 통신용 기지국은 도 1에 도시된 바와 같다.

고주파부 함체(100)에 실장된 고주파부(110) 및 안테나(120)와, 제어부함체(200)에 실장된 제어부(210)가 각각 분리된 구성이다.

도 2를 참조하면, 고주파부(110)는 송신 주파수를 방사하거나 주파수를 수신하는 안테나 포트(111)와, ASK(Amplitude Sequence Keying) 변조된 신호를 정해진 무선 신호로 변환해 주는 업 컨버터(UP Converter)와 ASK 변조된 무선 신호를 복조가 가능한 ASK 신호로 변환하는 다운 컨버터(Down Converter)로 구성된 무선 변환부(RFC: RF Converter)(112), 데이터 신호를 ASK 변조 및 수신된 ASK 신호를 복조하는 ASK 모뎀(ASK MODEM)(113)와, 생성된 통신 프레임을 ASK 모뎀(113)과 통신시켜 주기 위한 RS422(114)과, 기지국의 상태를 파악하기 위한 감지부(Sensor)(115)와, 전원 공급부(116)를 포함한 구성이다.

제어부(210)는 연산 처리를 위한 CPU(211), CPU(211)로부터 생성된 데이터를 액티브 DSRC 프로토콜로 적합하게 통신 프레임을 형성해 주는 송신 FPGA(TX, 212a) 및 수신된 통신 프레임에서 CPU(211)가 필요한 데이터 만을 추출해 내는 수신 FPGA(RX, 212b)를 포함하는 매체접속제어 FPGA(field-programmable gate array)(212)와, 고주파부의 RS422(114)과 통신하기 위한 RS422(213)와, 프로그램 동작 및 파라미터가 저장된 램(RAM)(214)과, 상기 프로그램이 저장된 피롬(PROM)(215)과, 상기 감지부(115)에 의해 감지된 신호를 CPU(211)에 전달하는 버퍼(216)와, 사용자에게 상태 및 동작을 알리기 위한 LCD 표시기(217)와, 기지국의 상태를 사용자에게 알리는 LED(218)와, 기지국에서 발생된 열을 냉각시키는 방열 팬(219)와, PC 또는 서버와 시리얼 통신하는 RS-232(220)와, 전원 공급장치인 전원 공급부(221)와, 원거리에 있는 서버와 통신하기 위한 인터페이스부(222)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래 고주파부 및 제어부가 분리된 근거리 무선 통신 기지국에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1을 참조하면, 고주파 함체(100)는 고주파부(RF부, 110) 및 안테나(120)이 실장되고, 제어부(210)는 제어부 함체(200)에 실장되며, 상기 고주파부(110)와 제어부(220)는 각각의 함체(100,200)에 실장되어 소정의 거리를 두고 이격되어 설치되므로, 동축 케이블(coex cable) 및 데이터 케이블(Data cable) 등으로 연결되어, 도로상에 운행하는 차량 단말의 모니터링, 제어를 제어부가 수행할 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 고주파부(110)의 안테나 포트(111)를 통해 수신되는 신호는 무선 변환부(112)의 다운 컨버터에 의해 복조가 가능한 ASK 신호로 변환되고, 상기 변환된 ASK 신호는 ASK 모뎀(113)을 통해서 복조되고 RS422(114)를 통해서 제어부(210)의 RS422(213)에 전달된다. 상기 RS422(213)에 의해 수신된 ASK 복조된 신호는 MAC FPGA(212)의 수신 FPGA(212b)에 의해 CPU(211)이 필요로 하는 데이터만을 추출되고, CPU(211)에 전달된다. CPU(211)는 상기 수신된 데이터에 따라 차량 단말의 모니터링 및 제어 동작을 수행하는 연산을 수행한다. 이때 램(214) 및 피롬(215)에 기록된 프로그램 및 파라미터를 이용하여 연산을 수행한다. 그 결과를 RS-232C(220) 및 인터페이스(Ethernet/ADSL/MODEM/PCS_Network)(222)를 통해 외부 서버 등에 전달한다.

그리고, 제어부(210)에서의 차량 단말로의 데이터 전달을 보면, CPU(211)에서 데이터가 생성되어 출력되고, MAC FPGA(212)의 송신 FPGA(212a)에서 상기 데이터를 ITS 액티브 근거리 무선통신 프로토콜에 적합하게 통신 프레임을 형성하여 출력한다.

상기 통신 프레임은 RS422(213)를 통해서 고주파부(110)의 RS422(114)를 통해 ASK 모뎀(113)에 입력된다. ASK 모뎀(113)은 상기 통신 프레임 데이터를 ASK 변조하여 무선 변환부(112)로 전달하고, 무선 변환부(112)는 업 컨버터에서 ASK 변조된 무선 신호를 정해진 무선 신호로 변환해 주어 안테나 포트(111)를 통해 송신 주파수로 차량 단말로 방사한다.

이와 같이 고주파부(110)는 차량에 탑재된 차량 단말과 주파수를 송수신하고, 상기 고주파부(110)를 통해서 제어부(210)이 상기 차량 단말과 통신하게 된다.

또한, 기지국의 상태를 파악하기 위해 고주파부(110)의 감지부(115)는 파워세기, 수신 전계 강도, 전원 감지 등을 감지하여 제어부(210)에 출력하면 제어부(210)의 버퍼(216)는 감지 데이터를 CPU(211)로 출력해 준다.

그리고, 제어부(210)는 LCD 표시기(217)를 통해서 사용자에게 상태 및 동작을 알리고, LED(218)는 기지국의 상태를 사용자에게 알리게 된다. 또한 RS-232C(220)를 통해서 PC 또는 서버와 시리얼 통신하게 된다.

제어부(210)의 방열 팬(219)은 CPU(210)에서 발생된 열을 냉각시키고, 고주파부(110) 및 제어부(210) 각각의 전원 공급을 위해 전원 공급부(116, 221)이 각각 구비된다.

그러나, 종래에는 고주파부(110) 및 제어부(210)가 일정한 거리를 두고 서로다른 위치에 설치되기 때문에, 그에 따른 구성요소가 추가되는 문제가 있다. 즉, 고주파부(110)와 제어부(210) 각각에는 전원부(116,221) 및 방열 팬(219)을 각각 구비하여야 한다.

또한, 고주파부(110)와 제어부(210)이 원거리 통신을 위해서 RS422(114,214)를 각각 구비하여야 하는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 제어부(210)에서 고주파부(110)의 제어, 신호전달, 모니터링을 위해서는 많은 케이블이 설치되는데, 이들의 연결 및 원거리 통신에 따른 선로 손실, 잡음 특성 저하 등의 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 고주파부와 제어부를 일체로 하는 기지국을 제공하여, 고주파부와 제어부 상호간의 원거리 인터페이스에 따른 선로 손실, 잡음 특성 저하를 방지할 수 있도록 한 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국을 제공함에 그 목적이 있다.

그리고, 고주파부와 제어부를 일체로 할 때 불필요한 중복 요소를 배제하고 공유할 수 있도록 한 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선통신 기지국을 제공함에 그 목적이 있다.또한 기지국 내부에 고주파부와 제어부를 함께 실장함에 따라 내부에서 발생되는 열을 방열시켜 줄 수 있도록 상기 고주파부와 제어부 일측으로 방열패드를 설치하는 기지국을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 고주파부와 제어부가 분리된 근거리 무선 통신 기지국을 나타낸 구성도.

도 2는 도 1의 고주파부 및 제어부 세부 구성도.

도 3은 본 발명 실시 예에 따른 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국을 나타낸 구성도.

도 4는 본 발명 실시 예에 따른 도 3의 고주파부와 제어부를 일체로 하는 기지국의 세부 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...고주파 함체 200...제어부 함체

110,310...고주파부 120,330,311...안테나

210,320...제어부 300...기지국 함체

111...안테나 포트 112,312..무선 변환부

113,313...ASK모뎀 114,213...RS422

211,321...CPU 212,322...MAC FPGA

116,221,315...전원 공급부 340...방열 패드

상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국은,

안테나를 통해 차량 단말과 무선 통신을 수행하는 고주파부와;

상기 고주파부와 커넥터로 연결되고, 상기 고주파부를 통해 차량 단말의 모니터링 및 제어하는 제어부가 일체화된 기지국을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 고주파부는 무선 구간으로 수신된 신호를 ASK 모뎀으로 ASK 복조시킨 후 직접 제어부의 매체접속 제어 FPGA로 전송해 주고, 제어부는 매체접속 제어 FPGA를 통해 송신 데이터를 직접 상기 ASK 모뎀으로 전송해 주는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 고주파부와 제어부는 전원 공급부를 공유하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 실시 예에 따른 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국을 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명 실시 예에 따른 도 3의 고주파부와 제어부를 일체로 하는 기지국의 세부 구성도이다.

도 3을 참조하면, 기지국 함체(300)에 고주파부(310) 및 안테나(330)와 제어부(320)가 일체로 실장되고, 고주파부(310)와 제어부(320)가 거리가 가깝기 때문에 커넥터(301)로 연결된 구성이다.

도 4를 참조하면, 고주파부(310)는 송신 주파수를 방사하거나 주파수를 수신하는 안테나(311)와, ASK(Amplitude Sequence Keying) 변조된 신호를 정해진 무선 신호로 변환해 주는 업 컨버터(UP Converter)와 ASK 변조된 무선 신호를 복조가 가능한 ASK 신호로 변환하는 다운 컨버터(Down Converter)로 구성된 무선 변환부(RFC: RF Converter)(312)와, 데이터 신호를 ASK 변조 및 수신된 ASK 신호를복조하는 ASK 모뎀(ASK MODEM)(313)과, 기지국의 상태를 파악하기 위한 감지부(Sensor)(314)로 구성되며,

제어부(320)는 연산 처리를 위한 CPU(321), CPU(321)로부터 생성된 데이터를 액티브 DSRC 프로토콜로 적합하게 통신 프레임을 형성하여 상기 ASK 모뎀(313)으로 출력하는 송신 FPGA(TX, 322a) 및 ASK 모뎀(313)로부터 복조된 신호를 CPU(321)가 필요한 데이터 만을 추출해 내는 수신 FPGA(RX, 322b)를 포함하는 매체접속제어 FPGA(field-programmable gate array)(322)와, 램(RAM)(323a) 및 피롬(PROM)(323b)로 이루어진 메모리(323)와, 상기 감지부(315)에 의해 감지된 신호를 CPU(211)에 전달하는 버퍼(324)와, 사용자에게 상태 및 동작을 알리기 위해 LCD 표시기(326a) 및 기지국의 상태를 사용자에게 알리는 LED(326b)로 이루어진 표시부(326)와, PC 또는 서버와 시리얼 통신하는 RS-232(327)와, 원거리에 있는 서버와 통신하기 위한 인터페이스부(328)로 구성된다.

상기 고주파부(310) 및 제어부(320)는 전원 공급부(315)를 공유하여 전원을 공급받고, 방열 패드(340)에 의해 내부에서 발생되는 열을 방열시켜 준다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 고주파부 및 제어부를 일체화한 근거리 무선 통신 기지국에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 기지국 함체(300)에는 고주파부(RF부, 310) 및 안테나(330)와 제어부(320)가 일체로 실장된다. 그리고, 상기 고주파부(310)와 제어부(320)는 기지국 함체(300) 내에서 커넥터(301)로 연결되어 서로 통신한다.

도 4를 참조하면, 고주파부(310)의 안테나(311)를 통해 수신되는 신호는 무선 변환부(312)의 다운 컨버터에 의해 복조가 가능한 ASK 신호로 변환되고, 상기 변환된 ASK 신호는 ASK 모뎀(313)을 통해서 복조된다.

상기 ASK 모뎀(313)을 통해서 복조된 신호는 제어부(320)의 MAC FPGA(322)에 직접 입력된다. MAC FPGA(322)는 상기 ASK모뎀(313)로부터 복조된 신호를 수신 FPGA(322b)로 수신하고, 수신 FPGA(332b)는 CPU(321)이 필요로 하는 데이터만을 추출되고, CPU(321)에 전달된다. CPU(321)는 상기 수신된 데이터에 따라 차량 단말의 모니터링 및 제어 동작을 수행하는 연산을 수행한다. 이때 메모리(323)의 램(323a) 및 피롬(323b)에 기록된 프로그램 및 파라미터를 이용하여 연산을 수행한다. 그 결과를 RS-232C(327) 및 인터페이스(Ethernet/ADSL/MODEM/PCS_Network)(328)를 통해 외부 서버 등에 전달한다.

그리고, 제어부(320)에서의 차량 단말로의 데이터 전달을 보면, CPU(321)에서 데이터가 생성되어 출력되고, MAC FPGA(322)의 송신 FPGA(322a)에서 상기 데이터를 ITS 액티브 근거리 무선통신 프로토콜에 적합하게 통신 프레임을 형성하여 출력한다.

상기 통신 프레임은 고주파부(310)의 ASK 모뎀(313)에 직접 입력되며, ASK 모뎀(313)은 상기 통신 프레임 데이터를 ASK 변조하여 무선 변환부(312)로 전달하고, 무선 변환부(312)는 업 컨버터에서 ASK 변조된 무선 신호를 정해진 무선 신호로 변환해 주어 안테나(311)를 통해 송신 주파수로 차량 단말로 방사한다.

그리고, 상기 고주파부(310)와 제어부(320)는 하나의 전원 공급부(315)로부터 전원을 공급받아서 동작하게 되며, 케이스 내부에 설치되는 방열 패드(340)가 상기 내부 구성 부품들로부터 발생되는 열을 측면 케이스를 통해 효과적으로 방열한다.

이와 같이 고주파부(310)는 차량에 탑재된 차량 단말과 주파수를 송수신하고, 컨넥터(301)를 통해서 제어부(320)와 통신하여, 제어부(320)에서 상기 차량 단말과 통신하고, 일체화하여 기존에 상호 통신하기 위해 마련된 RS422를 제거할 수 있다. 또한 안테나(311)의 구조를 기판(PCB)를 이용한 패치 안테나로 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파부 및 제어부가 일체화된 근거리 무선통신 기지국에 의하면, 기지국 함체에 고주파부와 제어부를 일체화하고, 공유 요소를 공유하는 한편, 방열 패드를 이용하여 내부 구성 부품들의 방열을 효과적으로 함으로써, 기지국의 고주파부와 제어부 상호간에 통신시 이격 거리로 인해 발생하는 선로 손실 및 잡음 특성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 고주파부와 제어부를 일체화함에 따른 공유 요소로 인해 부품 및 가격을 하락시킬 수 있는 요인이 된다.

Claims

지능형 교통 시스템의 근거리 무선 통신 기지국에 있어서

안테나를 통해 차량 단말과 근거리 무선 통신 대역으로 무선 통신을 수행하도록, 차량 단말과 근거리 무선 통신 주파수로 송수신하는 송신 안테나 포트와, ASK 변조된 신호를 정해진 무선 신호로 변환 및 수신된 ASK 변조된 무선 신호를 복조가 가능한 ASK 신호로 변환하는 무선 변환부와, 데이터 신호를 ASK 변조 및 수신된 ASK 신호를 복조하는 ASK 모뎀을 포함하는 고주파부와;

상기 고주파부와 커넥터로 연결되고, 상기 고주파부를 통해 차량 단말의 모니터링 및 제어할 수 있도록, 연산 처리를 위한 중앙처리부와, 중앙처리부로부터 생성된 데이터를 액티브 DSRC 프로토콜의 통신 프레임을 형성하여 상기 ASK모뎀으로 직접 출력 및 상기 ASK모뎀으로부터 복조된 신호를 직접 입력받아 중앙처리부가 필요한 데이터 만을 추출해 내는 매체접속제어 FPGA와, 메모리와, 사용자에게 상태 및 동작을 알리기 위한 표시부와, 외부와 통신하기 위한 인터페이스를 포함하는 제어부와;

상기 고주파부 및 제어부에 공유된 전원을 공급하도록 전원 공급부를 포함하며,

상기 각 부를 단일 함체에 실장하는 기지국을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국.
제 1항에 있어서,

상기 기지국은 함체 내부에 상기 고주파부 및 제어부 일측에 설치된 방열패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파부와 제어부가 일체화된 근거리 무선 통신 기지국.
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