KR100773748B1 - 지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법 - Google Patents

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이종훈
정우영
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Abstract

본 발명은 다양한 주파수 대역의 신호를 송수신하는 광대역 안테나; 상기 광대역 안테나를 통하여 송수신되는 신호를 주파수 대역에 따라 분리하여 입출력하는 RF 수신단; 적어도 하나의 무선 통신 표준에 따른 변조 및 복조를 수행하는 베이스밴드부; 상기 RF 수신단과 상기 베이스밴드부 사이에서 선택적으로 신호 전달 경로를 개설하는 전환 스위치부; 상기 베이스밴드부를 통하여 입출력되는 신호를 분류하여 처리하는 메인 프로세서; 및 상기 RF 수신단과 베이스밴드부 사이에서 유휴 주파수 대역을 주기적으로 센싱하여 상기 유휴 주파수 대역의 폭 및 유휴 시간을 상기 메인 프로세서로 전송하는 센싱부를 포함하는 지능형 멀티모드 기기를 제공한다.
블루투스, WLAN, 지그비, 주파수, 스위치

Description

지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법{MULTI-MODE INTELLECTUAL DEVICE AND METHOD THEREOF}
도 1은 종래 멀티모드 단말기를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 지능형 멀티모드 기기를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 유휴 주파수 대역 사용의 개념을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 지능형 멀티모드 구현 방법을 나타낸 플로우 차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광대역 안테나 200 : RF 수신단
210 : 블루투스 RF 수신단 220 : WLAN RF 수신단
230 : 지그비 RF 수신단 300 : 베이스밴드부
310 : 블루투스 베이스밴드부 320 : WLAN 베이스밴드부
330 : 지그비 베이스밴드부 400 : 센싱부
500 : 전환 스위치부 600 : 메인 프로세서
본 발명은 종래 멀티모드 단말기에 센싱부와 전환 스위치부를 추가 형성하여 유휴 주파수 대역을 효율적으로 사용함으로써 데이터 전송 속도와 성능을 향상시킨 지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법에 관한 것이다.
무선통신 기술은 언제 어디서나 정해진 주파수를 이용하여 음성 및 데이터를 편리하게 송수신할 수 있으나, 사용할 수 있는 주파수 자원이 한정되어 있다는 큰 단점이 있다. 그래서 모든 국가에서는 최소한의 대역폭을 가지고 이용률을 극대화하면서 보다 많은 가입자를 수용하기 위한 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 보다 상세히, 최근 무선통신 기술의 급격한 발전으로 그 수요가 증가되면서 주파수 자원에 대한 중요성과 주파수 이용효율을 극대화하기 위한 기술에 대한 연구가 중요하게 부각되고 있으며, 주파수 자원을 많이 확보하려는 국가 간의 경쟁도 치열해지고 있다. 특히 현재의 Wibro, DMB, RFID/USN, WCDMA 등 무선 주파수를 이용하는 새로운 서비스가 증가하면서 주파수 자원에 대한 중요성은 더욱 강조되고 있다.
현재 무선통신에 활용 중인 주파수 자원의 이용 효율을 높이기 위한 기술로는 셀 분할, 효율적인 변조방식, 다중접속방식, 스펙트럭 확산방식 등이 사용되고 있으나, 가입자의 폭발적인 증가 및 데이터의 고속화로 종래 기술만으로는 주파수 대역의 고갈을 완전히 해결할 수 없게 되었다. 따라서 한정된 주파수 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 방안의 개발이 보다 크게 요구되고 있다. 특히, 앞으로의 유비쿼터스 시대에는 애드혹(Ad-hoc) 기반의 소규모 센서 네트워크에서부터 대규모 네트워크에 이르기까지 다양한 무선망들이 생겨나게 될 것이 자명하므로 위 상황에서 비롯될 수 있는 주파수 자원의 고갈 및 간섭을 해결할 수 있는 방안의 개 발이 절실히 요구된다. 이를 해결하지 못할 경우 심각한 통신성능의 저하 문제도 발생될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 종래 특허출원번호 10-1999-0006222 발명의 명칭 "멀티 모드 이동 전화 단말기"를 통하여 다양한 주파수 대역을 이용한 신호 송수신 방법이 제안되었다. 그러나, 상기 발명은 1 TO 1 스위치를 통하여 설정된 주파수 대역만을 이용하여 신호를 송수신하므로 주파수 대역을 보다 효율적으로 사용하는데에는 무리가 있다. 이하 도면을 참조하여, 종래 기술을 설명한다.
도 1은 종래 멀티모드 단말기를 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 종래 멀티모드 단말기는 각 주파수 대역의 신호를 수신하는 복수의 안테나(11, 12, 13)와 상기 각 주파수 대역의 신호를 수신하는 안테나와 1 대 1 대응을 이루는 복수의 RF 수신단(21, 22, 23)과, 상기 RF 수신단(21, 22, 23)을 통하여 수신된 신호를 소정의 무선 통신 표준에 따라 변조 및 복조하는 베이스밴드부(31, 32, 33) 및 상기 베이스밴드부(31, 32, 33)를 통하여 입출력되는 신호를 처리하는 메인 프로세서(60)를 포함한다.
상기 종래 멀티모드 단말기는 상기 복수의 안테나(11, 12, 13)를 통하여 수신할 수 있는 고유의 주파수 대역만을 이용하여 통신을 수행한다. 예를 들어, 블루투스(Bluetooth), GPS, WLAN, 지그비(Zigbee), UWB 등의 신호를 수신할 수 있는 안테나는 그 수신 대역의 주파수만을 사용하여 각종 멀티미디어 데이터를 송수신한다. 종래 멀티모드 단말기는 정해진 특정 대역의 주파수만을 사용하여 통신을 수행함으로써, 제한된 주파수 대역폭으로 인한 속도의 한계를 극복할 수 없으며, 사용 하지 않은 주파수 대역을 재활용할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 유휴 주파수 대역을 검출하고, 이를 이용함으로써 주파수 대역 사용의 효율성을 높이고, 확장된 주파수 대역의 사용에 따른 데이터 전송 속도의 향상을 꾀할 수 있는 방안의 개발이 요구된다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 사용하지 않는 주파수 대역을 센싱하고, 상기 주파수 대역을 사용함으로써 주파수 사용 효율을 극대화시킨 지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
보다 상세히, 홈 네트워크 환경 하에서 블루투스, GPS, WLAN, 지그비 등의 다양한 무선통신 기능을 가진 기기에 스펙트럼 센싱 및 공유 기능을 탑재하여 다양한 주파수 대역을 공유, 활용함으로써 주파수 대역 활용의 효율성을 극대화하고, 현재 사용하고자 하는 통신 성능을 최대로 할 수 있는 지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 다양한 주파수 대역의 신호를 송수신하는 광대역 안테나; 상기 광대역 안테나를 통하여 송수신되는 신호를 주파수 대역에 따라 분리하여 입출력하는 RF 수신단; 적어도 하나의 무선 통신 표준에 따른 변조 및 복조를 수행하는 베이스밴드부; 상기 RF 수신단과 상기 베이스밴 드부 사이에서 선택적으로 신호 전달 경로를 개설하는 전환 스위치부; 상기 베이스밴드부를 통하여 입출력되는 신호를 분류하여 처리하는 메인 프로세서; 및 상기 RF 수신단과 베이스밴드부 사이에서 유휴 주파수 대역을 주기적으로 센싱하여 상기 유휴 주파수 대역의 폭 및 유휴 시간을 상기 메인 프로세서로 전송하는 센싱부를 포함하는 지능형 멀티모드 기기를 제공한다.
여기서, 상기 지능형 멀티모드 기기는 블루투스, 지그비, WLAN 주파수 대역을 이용하여 신호를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 전환 스위치부는 유휴 주파수 대역을 공유하기 위하여 RF 수신단과 베이스밴드부를 n TO n 으로 연결한다.
또한, 상기 센싱부는 현재 사용 중인 유휴 주파수 대역에 문제가 발생할 경우 새로운 유휴 주파수 대역으로 빠르게 스위칭하기 위한 복수의 백업 유휴 주파수 대역을 미리 센싱한다.
또한, 본 발명은 (A) 스펙트럼 센싱을 통하여 유휴 주파수 대역의 존부를 확인하는 단계; (B) 상기 센싱을 통하여 유휴 주파수 대역이 검색되면, 상기 유휴 주파수 대역의 폭을 체크하고, 원 신호를 상기 대역폭에 맞는 신호로 변환하는 단계; (C) 상기 변환된 신호에 해당하는 대역폭을 통하여 신호를 송수신하는 단계; (D) 전환 스위치부를 통하여 상기 신호를 송수신하는 RF 수신단과 베이스밴드부 사이의 신호 전달 경로를 개설하는 단계; (E) 상기 선택된 유휴 주파수 대역폭을 통하여 데이터를 송수신하는 단계; (F) 선택된 유휴 대역폭이 지속적으로 사용가능한지 확인하는 단계; 및 (G) 상기 유휴 대역폭을 통한 신호의 지속적 송수신이 불가능할 경우 새로운 유휴 대역폭을 재검색하는 단계를 포함하는 지능형 멀티모드 구현 방법을 제공한다.
바람직하게는, 복수의 유휴 대역폭을 백업(back-up) 용으로 보존하고 있다가, 현재 사용하고 있는 유휴 대역폭에 문제가 생길 경우 상기 백업 대역폭을 통하여 데이터를 송수신하는 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 지능형 멀티모드 기기를 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 지능형 멀티모드 기기는 광대역 안테나(100)와, 상기 광대역 안테나(100)로부터 수신된 신호를 주파수 대역별로 분리하고, 처리하는 RF 수신단(200)과, 상기 RF 수신단(200)을 통하여 수신된 신호를 소정의 무선 통신 표준에 따라 변조 및 복조하는 베이스밴드부(300)와, 비어있는 주파수 대역을 센싱하기 위한 센싱부(400)와 상기 비어있는 주파수 대역을 통하여 신호를 송수신할 수 있도록 신호 전달 경로를 제어하는 전환 스위치부(500) 및 기존 주파수 대역 및 유휴 주파수 대역을 통하여 입력된 신호를 입력받아 처리하는 메인 프로세서(600)를 포함한다.
상기 RF 수신단(200)은 사용 주파수 대역에 따라 다양한 RF 수신단으로 구성될 수 있으며, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 블루투스 RF 수신단(210), WLAN RF 수신단(220), 지그비 RF 수신단(230)으로 구성될 수 있다. 이에 대응하는 베이스밴드부(300) 역시 블루투스 베이스밴드부(310), WLAN 베이스밴드부(320), 지그비 베이스밴드부(330)로 구성될 수 있다. 물론 상기 각각의 RF 수신단(200) 및 베이스밴드부(300)는 하나로 모듈화되거나, 칩(chip) 형태로 집적 또는 단순화될 수 있다.
상기 지능형 멀티모드 기기의 동작 과정을 예로 들면, 비어있는 지그비 주파수 대역을 이용하여 WLAN 신호를 송수신할 수 있다. 보다 상세히, WLAN 주파수 대역의 신호가 상기 광대역 안테나(100)를 통하여 수신되면, 상기 수신된 신호는 상기 WLAN RF 수신단(220)으로 전송된다. 이 때 상기 센싱부(400)는 비어있는 주파수 대역을 스펙트럼 센싱하고, 만약 지그비 주파수 대역이 비어 있다고 판단되면, 상기 WLAN 신호 중 일부를 분할하여 상기 지그비 주파수 대역을 통하여 수신한다. 상기 지그비 주파수 대역을 통하여 수신된 신호는 일단 지그비 RF 수신단(230)으로 입력되고, 상기 메인 프로세서(600)는 상기 전환 스위치부(500)를 제어하여 상기 신호를 WLAN 베이스밴드부(320)로 스위칭한다. 즉, 상기 전환 스위치부(500)는 다양한 주파수 대역을 이용하는 RF 수신단(200)으로부터 수신된 신호를, 필요한 베이스밴드부(300)로 전환하여 전송함으로써 다양한 주파수 대역을 이용하여 신호를 송 수신할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 유휴 주파수 대역 사용의 개념을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래 블루투스, 지그비, WLAN 주파수 대역을 홈 네트워크상에서 사용하는 경우, 단말기별로, 통신 방법에 따라 특정한 주파수 Fa(블루투스), Fb(지그비), Fc(WLAN) 대역만을 이용하여 통신하였다. 때문에 시간별로 살펴보면, 각각의 특정된 주파수를 사용하지 않는 공백 기간이 존재할 수밖에 없었으나, 상기 각 단말기는 서로 다른 주파수 대역을 침범할 수 없기 때문에 많은 유휴 주파수 대역을 활용할 수 있는 방법이 전무하였다. 즉, 종래 단말기는 주파수 대역 활용 측면에서 상당히 비효율적으로 운용되었다.
그러나 본 발명의 지능형 멀티모드 기기는 사용하지 않는 공백 기간의 특정 유휴 주파수 대역을 다른 주파수 대역 신호의 수신 통로로 이용함으로써 주파수 대역 사용의 효율을 극대화할 수 있다. 보다 상세히, 상기 지능형 멀티모드 기기는 자신의 할당된 주파수 대역을 통하여 데이터를 보내는 동시에 상기 센싱부(400)를 통하여 주변에 사용하지 않는 주파수 대역이 없는지를 파악한다. 그 후 공백 기간의 주파수 대역이 포착되면 상기 유휴 대역을 활용하여 좀 더 많은 데이터를 빠르게 전송한다. 예를 들어, 종래에는 A 시점에서 Fa(블루투스), Fc(WLAN)를 사용하고 Fb(지그비)를 사용하지 않고 있다 하더라도 Fb(지그비)를 통하여 데이터를 전송할 수 없었다. 그러나 본 발명에서와 같이 주파수 대역을 공유하면, 그 시간대에 비어있는 Fb(지그비)를 통하여 블루투스나 WLAN 대역의 신호를 송수신할 수 있다. 또 한, B 시점에서는 Fa(블루투스) 또는 Fc(WLAN)의 공백을 이용하여 지그비 신호를 송수신할 수 있을 것이다. 즉 네트워크 환경 하에서 다양한 주파수 대역을 공유, 활용함으로써 주파수 대역 활용의 효율성을 극대화하고, 통신성능을 최대화 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 지능형 멀티모드 구현 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 상기 광대역 안테나(100)를 통하여 기기의 본래 주파수 대역을 통하여 데이터를 송수신한다(S100). 만약, 본래 WLAN 주파수 대역을 사용하는 기기의 경우 기존에 WLAN에 할당된 주파수 대역폭을 이용하여 데이터를 송수신한다. 이와 동시에, 상기 센싱부(400)를 통하여 주변 스펙트럼을 센싱한다(S110). 상기 스펙트럼 센싱을 통하여 유휴 주파수 대역의 존부를 확인하고(S120), 만약 유휴 주파수 대역이 존재하지 않는다면 기존 대역폭을 통하여 계속하여 데이터를 송수신한다. 상기 센싱을 통하여 유휴 주파수 대역이 검출되면, 상기 유휴 주파수 대역폭의 크기를 체크하고, 원 신호를 그 대역폭에 맞는 신호로 변환한다(S130). 상기 변환된 신호에 해당하는 신호 전달 경로를 상기 전환 스위치부(500)를 통하여 개설하고 선택된 유휴 주파수 대역폭을 통하여 데이터를 송수신한다(S140). 그리고 선택된 유휴 대역폭이 지속적으로 사용가능한지를 주기적으로 확인한 후(S150), 문제가 없으면 그 대역폭을 이용하여 계속 데이터를 송수신하고, 사용할 수 없을 경우엔 새로운 유휴 대역폭을 찾기 위해 스펙트럼을 다시 센싱한다. 물론 다수개의 유휴 대역폭을 백업(back-up) 용으로 계속 보존하고 있다가, 현재 사용하고 있는 유휴 대역폭에 문제가 생기면 스펙트럼을 다시 센싱하지 않고, 빠르게 새로운 유휴 대역폭으로 변경하는 것도 가능하다.
상기 본 발명의 지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법을 통하여 홈 네트워크상에서 스펙트럼 센싱 및 공유 기능을 가진 다양한 이동기기간의 통신에 있어서 사용하지 않는 주파수대역을 상호 공유함으로써 주파수 이용의 효율성을 높이고, 데이터 전송 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 사용하지 않는 주파수 대역을 센싱하고, 상기 주파수 대역을 사용함으로써 주파수 사용 효율을 극대화시킨 지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법을 제공할 수 있다.
보다 상세히, 홈 네트워크 환경 하에서 블루투스, GPS, WLAN, 지그비 등의 다양한 무선통신 기능을 가진 기기에 스펙트럼 센싱 및 공유 기능을 탑재하여 다양한 주파수 대역을 공유, 활용함으로써 주파수 대역 활용의 효율성을 극대화하고, 현재 사용하고자 하는 통신 성능을 최대로 할 수 있는 지능형 멀티모드 기기 및 그 구현 방법을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 다양한 주파수 대역의 신호를 송수신하는 광대역 안테나;
    상기 광대역 안테나를 통하여 송수신되는 신호를 주파수 대역에 따라 분리하여 입출력하는 RF 수신단;
    적어도 하나의 무선 통신 표준에 따른 변조 및 복조를 수행하는 베이스밴드부;
    상기 RF 수신단과 상기 베이스밴드부 사이에서 선택적으로 신호 전달 경로를 개설하는 전환 스위치부;
    상기 베이스밴드부를 통하여 입출력되는 신호를 분류하여 처리하는 메인 프로세서; 및
    상기 RF 수신단과 베이스밴드부 사이에서 유휴 주파수 대역을 주기적으로 센싱하여 상기 유휴 주파수 대역의 폭 및 유휴 시간을 상기 메인 프로세서로 전송하는 센싱부를 포함하는 지능형 멀티모드 기기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지능형 멀티모드 기기는 블루투스, 지그비, WLAN 주파수 대역을 이용하여 신호를 송수신하는 지능형 멀티모드 기기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 전환 스위치부는,
    상기 베이스밴드부로부터 제공되는 변조 신호가 복수의 무선 통신 표준 주파수 대역들 중 적어도 하나의 유휴 주파수 대역을 통하여 송신되도록, 상기 RF 수신단으로 향하는 신호 전달 경로를 개설하고,
    상기 RF 수신단을 통하여 분리되는 적어도 하나의 신호가 해당 무선 통신 표준에 따라 복조되도록, 상기 베이스밴드부로 향하는 신호 전달 경로를 개설하는 것을 특징으로 하는 지능형 멀티모드 기기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센싱부는 현재 사용 중인 유휴 주파수 대역에 문제가 발생할 경우 새로운 유휴 주파수 대역으로 빠르게 스위칭하기 위한 복수의 백업 유휴 주파수 대역을 미리 센싱하는 지능형 멀티모드 기기.
  5. (A) 스펙트럼 센싱을 통하여 유휴 주파수 대역의 존부를 확인하는 단계;
    (B) 상기 센싱을 통하여 유휴 주파수 대역이 검색되면, 상기 유휴 주파수 대역의 폭을 체크하고, 원 신호를 상기 대역폭에 맞는 신호로 변환하는 단계;
    (C) 상기 변환된 신호에 해당하는 대역폭을 통하여 신호를 송수신하는 단계;
    (D) 전환 스위치부를 통하여 상기 신호를 송수신하는 RF 수신단과 베이스밴드부 사이의 신호 전달 경로를 개설하는 단계;
    (E) 상기 선택된 유휴 주파수 대역폭을 통하여 데이터를 송수신하는 단계;
    (F) 선택된 유휴 대역폭이 지속적으로 사용가능한지 확인하는 단계; 및
    (G) 상기 유휴 대역폭을 통한 신호의 지속적 송수신이 불가능할 경우 새로운 유휴 대역폭을 재검색하는 단계를 포함하는 지능형 멀티모드 구현 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    복수의 유휴 대역폭을 백업(back-up) 용으로 보존하고 있다가, 현재 사용하고 있는 유휴 대역폭에 문제가 생길 경우 상기 백업 대역폭을 통하여 데이터를 송수신하는 단계를 더 포함하는 지능형 멀티모드 구현 방법.
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