KR100793634B1 - 스위치를 이용한 절전형 유더블유비 무선단말기 - Google Patents

스위치를 이용한 절전형 유더블유비 무선단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기에 관한 것으로,
호스트 단말기와 무선통신을 수행하는 슬레이브 단말기로서, 상기 호스트 단말기와 UWB 통신채널을 형성하는 UWB 모뎀; 상기 UWB 모뎀으로 정보교환 또는 동작명령이 포함된 패킷데이터를 전송하여 상기 호스트 단말기와 통신할 수 있는 단말기 신호처리부; 및 상기 UWB 모뎀 또는 상기 단말기 신호처리부의 출력신호를 감지하며, 상기 호스트 단말기와 상기 슬레이브 단말기의 대기상태 또는 통신상태를 체크하며, 대기상태일 경우 상기 UWB 모뎀 또는 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원공급을 선택적으로 차단하여 유휴모드로 전환하는 전원스위치부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
UWB(Ultra Wide Band), UWB 모뎀, 코히런트방식, PPM(Pulse Position, Modulation), BPSK(Biphase Phase Shift Keying), AM(Amplitude Modulation)

Description

스위치를 이용한 절전형 유더블유비 무선단말기{UWB WIRELESS TERMINAL FOR SAVING POWER USING THE SWITCH}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UWB모뎀의 구성을 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시에에 따른 UWB를 이용한 호스트단말기와 슬레이브 단말기의 통신 중 슬레이브 단말기에서 호스트 단말기로 전송되는 패킷의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기의 구성을 나타낸 블럭도.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원스위치부의 다양한 적용모습을 나타낸 예시도들.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 프리엠블 20 : MAC Header
30 : 패이로드 40 : Phy Header
50 : 슬레이브 단말기 ID 100a : UWB 송신 RF부
100b : UWB 수신 RF부 200a : UWB 송신 기저대역부
200b : UWB 수신 기저대역부 300 : UWB MAC
400 : 안테나 500 : 호스트 단말기
600 : 슬레이브 단말기 1000 : UWB 모뎀
2000 : UWB 모뎀 인터페이스부 3000 : 단말기 신호처리부
5000 : 전원스위치부
본 발명은 UWB 무선단말기에 관한 것으로, 특히 스위치를 이용하여 소비전력을 저감할 수 있는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기에 관한 것이다.
기존 무선통신 기술의 양대 축인 IEEE 802.11과 블루투스 등에 비해 속도와 전력소모 등에서 월등히 앞서고 저전력으로도 구동이 가능한 UWB(Ultra Wide Band)기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 UWB기술은 사무실이나 가정에서 10m 내외의 거리에 위치한 퍼스널 컴퓨터와 주변기기 및 가전제품 등을 초고속 무선 인터페이스로 연결하는 근거리 개인통신망(PAN:Personal Area Network)에 적합하여 가전부문에서는 혁명적인 무선통신기술로 등장하고 있다.
UWB 통신방식은 500MHz 이상의 주파수 대역을 사용하거나 또는 Fraction Bandwidth가 20% 이상을 사용한다. 펄스 방식의 UWB 송/수신기는 단거리에서 초고속의 데이터 전송특성을 가지며, 송/수신에 이용되는 펄스의 폭이 아주 짧아 고정밀의 위치를 판별할 수 있는 시스템에 응용 가능하다. 무선 UWB 신호를 사용하는 시스템은 호스트 단말기(PNC)와 슬레이브 단말기(DEV)의 사이, 또는 각각의 단말기들 사이 에 전송신호를 송/수신하며, 고속의 통신이 가능함과 아울러 전송신호와 수신신호의 시간차를 이용하여 이들 사이의 거리를 측정(Ranging)할 수 있다.
이러한 UWB 무선기술은 근거리에서 100Mbps 내지 수 Gbps의 전송 용량의 데이터를 고속으로 전송할 수 있어 HDTV, DVD 등 홈 네트워크 응용과 IEEE 1394, 유선 USB 저장단말기, 디지털 카메라 및 이동용 HDD등에 이용됨으로써 유선의 연결을 무선으로 대체 할 수 있을 것이다. 한편, 기존의 호스트 시스템 또는 호스트 단말기(TV, DVD, PC, AUDIO)와 슬레이브 단말기(USB 메모리, 캠코더, 디지털 카메라 등)가 유선으로 연결될 때, 슬레이브 단말기의 전원 공급은 대부분 호스트 단말기에서 수행한다. 그러나 상기 유선연결이 무선으로 대체될 때는 슬레이브 단말기에서는 무선신호의 송/수신, UWB 모뎀구동 등을 위한 별도의 전원공급장치를 가져야 한다. 하지만 호스트 단말기와 슬레이브 단말기 간의 무선통신을 위해 슬레이브 단말기의 전원을 항상 켜놓으면, 전력소모가 많아져서 이용시 전원을 자주 교체하는 불편을 가져오게 된다. 무선신호를 수단으로 하는 Ranging이나 통신, 위치추적 시스템 및 센서 네트워크 등에서 각 단말기의 전력소모는 네트워크의 유지보수, 시스템 활용의 편의성 등에서 중요한 요소가 된다. 따라서 UWB 기술을 이용한 호스트 단말기 및 이에 연결된 슬레이브 단말기로써 UWB 무선단말기의 전원제어에 있어, 불필요한 전력의 낭비를 막기 위해 호스트 단말기와 슬레이브 단말기 간의 통신시에만 전원이 구동되도록 할 수 있는 기술적 방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, UWB 무선통신방식으로 호스트 단말기에 연결되는 슬레이브 단말기의 전력제어에 있어서 호스트 단말기와 슬레이브 단말기 간의 통신채널 형성시에만 상기 슬레이브 단말기에 전원을 공급하는 스위치를 구비함으로써 불필요한 전력의 낭비를 막을 수 있는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, UWB 무선통신방식으로 호스트 단말기에 연결되는 슬레이브 단말기의 전력제어에 있어서 상기 슬레이브 단말기의 UWB 모뎀 상태를 체크하여 상기 호스트 단말기와의 통신채널 형성되지 않은 상태에는 상기 UWB 모뎀 또는 단말기 본체에 전원을 동시에 차단하거나 선택적으로 차단함으로써 효율적인 슬레이브 단말기의 전력제어를 할 수 있는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기는, 호스트 단말기와 무선통신을 수행하는 슬레이브 단말기로서, 상기 호스트 단말기와 UWB 통신채널을 형성하는 UWB 모뎀; 상기 UWB 모뎀으로 정보교환 또는 동작명령이 포함된 패킷데이터를 전송하여 상기 호스트 단말기와 통신할 수 있는 단말기 신호처리부; 및 상기 UWB 모뎀 또는 상기 단말기 신호처리부의 출력신호를 감지하며, 상기 호스트 단말기와 상기 슬레이브 단말기의 대기상태 또는 통신상태를 체크하며, 대기상태일 경우 상기 UWB 모뎀 또는 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원공급을 선택적으로 차단하여 유휴모드로 전환하는 전원스위치부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전원스위치부는, 상기 슬레이브 단말기의 외부에서 온/오프 제어할 수 있는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전원스위치부는, 상기 UWB모뎀과 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원을 각각 독립적으로 제어하는 단일 전원스위치이거나 두 개의 제 1 전원스위치부 또는 제 2 전원스위치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 상기 유휴상태는, 상기 전원스위치부가 상기 UWB 모뎀 또는 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원공급을 완전히 차단하거나, 상기 전원스위치부가 상기 UWB 모뎀 또는 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 기본적인 동작 또는 사용자의 명령에 즉각 응답할 수 있도록 최소한의 구동전류를 공급하는 상태인 것을 특징으로 한다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 갖기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UWB모뎀의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 UWB 모뎀은 크게 UWB 송/수신 RF부(100a, 100b), UWB 송/수신 기저대역부(200a, 200b), UWB MAC(300)를 포함하여 구성된다.
UWB 송/수신 RF부(100a,100b)는 안테나를 통하여 발사되는 신호를 가공하는 부분으로 송신시에는 펄스 또는 전송신호를 발생하여 이용이 허가된 대역에 맞도록 필터로 정형한다. 정형된 신호는 증폭기에 보내져 안테나를 구동할 수 있는 신호로 증폭되고, 증폭된 신호는 안테나를 통하여 공중으로 발사된다. 수신시에는 안테나로부터 받은 신호를 필터링한 후 SNR(Signal to Noise Ratio)을 개선하기 위해 저 노이즈 증폭기(미도시)에 보내진다. 증폭된 신호는 다운 변환되어 주파수를 천이한 후 ADC(Analog to Distal Converter)로 보내져 디지털 신호로 변환한다. 보내진 신호의 감지와 동기는 아날로그 방식 또는 디지털방식으로 처리될 수 있으며, 수신 신호의 계산을 코히런트방식, non 코히런트방식, Delayed 코히런트 방식 등을 이용하여 계산된다.
UWB 송/수신 기저대역부(200a, 200b)는 데이터를 전송하기 위해 신호의 형태를 변환하고 신호를 공중으로 보내기 위해 펄스(Pulse)에 데이터신호를 싣는다. 송신단에서는 수신기에서 전송신호를 수신시 에러를 복원하기 위해 상기 전송신호를 FEC(Forward Error Correction)에러 정정기에 보내 부호화한다. 상기 부호화된 신호는 전파에 실려 보내지면서 순간적으로 발생하는 외부의 영향에 간섭받지 않기 위해 신호들의 순서를 변환하는 인터리빙(Interleaving)부로 보내진다. 상기 인터리빙부로 부터 출력된 신호는 변조되는데, 변조에는 PPM(Pulse Position Modulation), BPSK(Biphase Phase Shift Keying), AM(Amplitude Modulation)등의 방법이 이용된다. 모듈레이터(미도시)의 출력은 대역을 확산하기 위하여 모듈레이터의 출력속도보다 같거나 수 십배 빠른 확산코드에 의해 대역이 확산된다. 이 확산된 신호의 발생에 따라 펄스신호를 발생하여 안테나(400)에 입력됨과 아울러 공중으로 방사된다. 수신단에서는 수신신호를 안테나(400)를 통해 원하는 대역으로 제한한 후, 노이즈 성분을 억압하고 상기 수신신호를 크게 증폭하는 저 노이즈 증폭기로 보내 증폭한 후, 상관기(미도시)에 입력하여 수신기에 정해진 PN(Pseudo Noise)코드와 비교함으로써 수신된 신호에 대응되는 전력을 얻는다. 상관기의 출력은 블록 디인터리버(미도시)를 통과한 후 디코더 입력신호로 이용되어 복호화 과정을 거치고 정보데이터들을 생성해낸다.
UWB MAC(Media Access Control:300)은 전송전력의 신호, 송/수신단에서 입출력되는 신호의 송/수신여부, UWB 송/수신 RF부(100a, 100b) 및 UWB 송/수신 기저대역부(200a, 200b)를 제어한다. 이를 위해 UWB MAC(300)는 송신단, 수신단 각각 또는 공통으로 연결되어 UWB 모뎀의 각 장치의 신호흐름을 제어한다.
상기와 같은 UWB 모뎀을 갖는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기의 입출력 패킷구조에 대해 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시에에 따른 UWB를 이용한 호스트단말기와 슬레이브 단말기의 통신 중 슬레이브 단말기에서 호스트 단말기로 전송되는 패킷의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 호스트 단말기 등 각 단말기들에서 Ranging을 위해 구성되 는 패킷은 흔히 동기를 위한 동기부, MAC정보, 슬레이브 단말기의 ID, PHY의 정보를 나타내는 헤더 및 패이로드 데이터 형태 등으로 구성된다. 패킷에서 프리엠블(Preamble:10)은 수신된 신호의 동기, 수신 채널의 상태, 프레임의 동기를 위한 정보들이 저장되며, MAC Header(20)에는 전송전력, 전송데이터 비율 등 호스트 단말기와 슬레이브 단말기 사이의 네트워크 구성을 위한 정보가 저장된다. PHY Header(40)에는 Phy의 에러정정 엔코더/디코더 방식 등 Phy에 관련된 정보가 저당되며, 패이로드(30)에는 데이터부분으로 보내질 정보 또는 거리측정을 위한 신호 등이 저장된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 UWB 무선단말기는 UWB모뎀(1000), UWB모뎀 인터페이스부, 단말기 신호처리부(3000) 및 전원스위치부(5000)를 포함하여 구성된다. UWB 모뎀(1000)과 단말기의 신호처리부(3000)는 UWB 모뎀 인터페이스부(2000)를 통해 연결되어 진다. UWB모뎀(1000)은 슬레이브 단말기 신호처리부(3000)에서 출력된 패킷데이터를 필터링, 변조 및 부호화하여, 호스트 단말기로 전송한다. 상기 패킷데이터는 무선 UWB 모뎀(1000)을 통해 전송되기 위해 모뎀에서 전송가능한 모뎀용 패킷데이터로 변환된다. 전송된 모뎀용 패킷데이터 가운데 모뎀인식정보 또는 전송모뎀주소정보 등이 포함된 데이터는 제거되고 원래의 패킷데이터로 복원된다. 한편 전원스위치부(5000)는 UWB 모뎀(1000) 또는 단말기 신호처리부(3000)의 신호를 감지하여 슬레이브 단말기의 통신상태를 체크한다. 즉 상기 슬레이브 단말기와 호스트 단말기 간에 통신채널이 형성되지 않은채로 소정기간 대기상태 에 있다면 전원스위치부(5000)는 상기 UWB 모뎀(1000)으로의 전원공급을 차단한다. 아울러 단말기 신호처리부(3000)로부터 출력되는 신호와 상기 UWB 모뎀(1000)으로 전송되는 신호를 센싱하여 소정이상의 신호크기가 감지되면 UWB 모뎀(1000)로의 전원공급을 개시하여 UWB 모뎀의 유휴(Idle)상태를 활성(Active)상태로 전환한다. 한편 전원스위치부(5000)는 상기 UWB 모뎀(1000) 또는 단말기 신호처리부(300)의 출력신호를 감지하여 상기 UWB 모뎀(1000)을 제어하는 것 이외에도 UWB 모뎀 인터페이스부(2000), 단말기 신호처리부(3000)같이 단말기의 기본동작에 영향을 주지 않는 구성요소들의 전원공급을 차단함으로써 단말기의 전력낭비를 막을 수 있다. 상기한 전원스위치부(5000)의 다양한 적용방법을 나타낸 도면이 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다.
도 4는 전원스위치부(5000)가 슬레이브 단말(600)의 UWB 모뎀(1000)이 호스트 단말기의 UWB 모뎀과의 무선통신 없이 소정시간 대기상태에 있다고 판단되면 UWB 모뎀(1000)으로의 전원공급을 차단하는 모습을 도시하고 있다.
한편 도 5에 도시된 바와 같이, 전원스위치부(5000)가 단말기 UWB 모뎀(1000) 뿐만 아니라 신호처리부(300)의 출력신호를 감지하여, 상기 UWB 모뎀(1000) 이외에도 UWB 모뎀 인터페이스부(2000), 단말기 신호처리부(3000)등 단말기의 기본동작에 영향을 주지 않는 구성요소의 전원공급까지 제어할 수 있을 것이다. 아울러 전원스위치부(5000)는 슬레이브용 UWB 무선 단말기(600)의 전체시스템의 동작을 파악하여 UWB 모뎀(1000), UWB 모뎀 인터페이스부(2000), 단말기 신호처리부(3000) 등의 구성요소 이외에도 전체시스템이 소정시간 동안 대기상태가 계속되면 유휴모드로 동작함으로써 단말기(600)의 전원을 효율적으로 제어할 수 있을 것이다.
도 6은 상기 전원스위치부(5000)가 하나의 공통된 구성이 아닌 UWB 모뎀(1000) 및 슬레이브 단말기(600)에 제 1 전원스위치부(5000a), 제 2 전원스위치부(5000b)가 각각 연결되어 있는 구성으로써 UWB 모뎀(1000)과 슬레이브 단말기(600)의 전원공급을 스위칭제어하고 있는 모습을 도시하고 있다.
한편 전원스위치부(5000)는 슬레이브 단말기(600)의 외부에서 사용자가 직접 UWB 모뎀(1000)의 온/오프를 제어할 수 있는 외부 스위치(미도시)를 구비할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하면, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기는, UWB 무선통신방식으로 호스트 단말기에 연결되는 슬레이브 단말기의 전력제어에 있어서 호스트 단말기와 슬레이브 단말기 간의 통신채널 형성시에만 상기 슬레이브 단말기에 전원을 공급하는 스위치를 구비함으로써 불필요한 전력의 낭 비를 막을 수 있는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기는, UWB 무선통신방식으로 호스트 단말기에 연결되는 슬레이브 단말기의 전력제어에 있어서 상기 슬레이브 단말기의 UWB 모뎀 상태를 체크하여 상기 호스트단말기와의 통신채널 형성되지 않은 상태에는 상기 UWB 모뎀 또는 단말기 본체에 전원을 동시에 차단하거나 선택적으로 차단함으로써 효율적인 슬레이브 단말기의 전력제어를 할 수 있는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기를 제공하는 데 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 호스트 단말기와 무선통신을 수행하는 슬레이브 단말기로서,
    상기 호스트 단말기와 UWB 통신채널을 형성하는 UWB 모뎀과,
    상기 UWB 모뎀으로 정보교환 또는 동작명령이 포함된 패킷데이터를 전송하여 상기 호스트 단말기와 통신할 수 있는 단말기 신호처리부와,
    상기 UWB 모뎀 또는 상기 단말기 신호처리부의 출력신호를 감지하며, 상기 호스트 단말기와 상기 슬레이브 단말기의 대기상태 또는 통신상태를 체크하며, 대기상태일 경우 상기 UWB 모뎀 또는 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원공급을 선택적으로 차단하여 유휴모드로 전환하는 전원스위치부
    를 포함하되,
    상기 유휴모드는 상기 전원스위치부가 상기 UWB 모뎀 또는 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원공급을 완전히 차단하거나, 상기 전원스위치부가 상기 UWB 모뎀 또는 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 기본적인 동작 또는 사용자의 명령에 즉각 응답할 수 있도록 최소한의 구동전류를 공급하는 상태인 것을 특징으로 하는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전원스위치부는,
    상기 슬레이브 단말기의 외부에서 온/오프 제어할 수 있는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전원스위치부는,
    상기 UWB모뎀과 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원을 각각 독립적으로 제어하는 단일 전원스위치인 것을 특징으로 하는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전원스위치부는,
    상기 UWB모뎀과 상기 UWB 모뎀을 제외한 상기 슬레이브 단말기의 전원을 각각 독립적으로 제어하는 제 1 전원스위치부 또는 제 2 전원스위치부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위치를 이용한 절전형 UWB 무선단말기.
  5. 삭제
KR1020060096774A 2006-09-30 2006-09-30 스위치를 이용한 절전형 유더블유비 무선단말기 KR100793634B1 (ko)

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공개특허 제2005-43294호(2005.05.11)

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