KR100797934B1 - 무선통신신호 송수신 경로 선택장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선통신 신호 송수신 경로 선택장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 수신정보의 신호처리를 수행하는 수신부 및 소정의 정보 송신을 위한 송신부와 복수개의 송수신 공용 안테나들과의 송신 또는 수신 경로를 구성하는 무선 통신 신호 송수신 경로 선택장치는, 정보 송신시에는 상기 복수개의 공용안테나들 중 적어도 하나의 송신안테나를 선택하고 상기 송신안테나를 통하여, 상기 송신부를 통하여 제공되는 송신정보를 무선전송하기 위한 송신 경로를 구성하고, 정보수신시에는 상기 복수개의 안테나들 중 적어도 하나의 수신안테나를 선택하고 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보를 상기 수신부로 제공하기 위한 수신 경로를 구성하는 송수신 경로선택부와; 정보수신시에 상기 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나이상의 안테나를 선택하여, 상기 송신부를 통하여 제공되는 캐리어 전력을 송신하기 위한 캐리어 경로를 구성하는 캐리어 전송부를 구비한다. 본 발명에 따르면, 널에 의한 영향을 최소화할 수 있으며, 수신효율을 향상시킬 수 있다.

RFID, 송신, 수신, 안테나, 태그, 써큘레이터, SPDT, SP4T

Description

무선통신신호 송수신 경로 선택장치{Apparatus for selecting RF signal path}

도 1은 종래의 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 나타낸 회로도이고,

도 2는 거리에 따른 캐리어 전력의 세기를 나타낸 그래프이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 나타낸 회로도이고,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 나타낸 회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 송신부 115 : 커플러

120 : 신호분기부 125 : 송수신안테나 선택부

130 : 캐리어 안테나 선택부 140 : 수신부

145 : 송수신 공용안테나들 150 : 동작 스위칭부

155 : 디바이더 160 : 전력스위칭부

170 : 증폭부 180 : 전송스위칭부

본 발명은 무선통신신호 송수신 경로 선택장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 무선통신에서 정보 수신시 널(null)에 의한 영향을 최소화할 수 있으며 수신효율을 높일 수 있는 무선통신 신호 송수신 경로 선택장치에 관한 것이다.

일반적으로 송신 및 수신을 겸용으로 하는 송수신 공용 안테나를 사용하며, 송신부와 수신부를 함께 포함하는 송수신 시스템에서는 송신부와 수신부의 아이솔레이션을 수행하며 송신 경로와 수신 경로를 선택해주는 송수신 경로 선택 장치가 필요하다.

이러한 송수신 시스템 중의 하나인 주파수 분할 송수신 시스템은 듀플렉서(duplexer)를 사용하여 송신부와 수신부의 아이솔레이션을 수행하며, 이를 통하여 송수신 경로를 확보하여왔다. 이 경우 송수신 주파수의 차이에 따라 다르지만, 보통 듀플렉서(duplexer)에서 송신신호가 수신부에 영향을 미치지 않을 만큼의 충분한 아이솔레이션을 확보 할 수 있다.

하지만, 시간 분할 송수신 시스템에서는 같은 주파수를 일정시간동안 송신한 다음 일정시간동안 수신하는 방식이므로, 써큘레이터(circulator)등과 같은 신호분기회로를 이용하여 송신부와 수신부를 분리하거나 송신 신호를 차단 한 후 수신부를 동작 시키는 등의 방법으로 송수신 경로를 확보하여 왔다.

이러한 써큘레이터를 이용한 송수신 시스템에서의 송수신 경로 선택장치가 도 1에 나타나 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 써큘레이터를 이용한 송수신 경로 선택장 치는, 송신부(10)의 송신신호(TX)를 송수신 공용 안테나들(50)을 통하여 방사하고, 상기 안테나들(50)을 통하여 수신되는 신호를 수신부(40)에 전달해주기 위한 송수신 경로를 확보 또는 선택하기 위한 것으로 써큘레이터(20)와 SP4T(Single Pole 4 Throw) 스위치(30)를 구비한다.

상기 송신부(10)는 상기 안테나들(50)을 통하여 외부로 송신하고자 하는 송신신호(TX)를 생성하고 증폭하여 상기 써큘레이터(20)로 출력한다. 상기 송신부(10)는 여러 가지 필터(대역필터, 하모닉필터 등) 회로(미도시) 및 파워 증폭기(12) 등을 포함한다.

상기 수신부(40)는 상기 써큘레이터(20)를 통하여 수신되는 수신신호를 분기시킴과 동시에 90° 위상 지연시키는 커플러(coupler)와 여러가지 필터(대역필터, 가변필터 등)회로(미도시) 및 미약한 신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(LNA)(미도시) 등을 포함한다.

상기 써큘레이터(20)는 내부화살표 방향으로는 공급되는 신호의 전기적인 손실이 거의 없이 전달되나, 화살표의 반대방향으로는 전기적으로 아이솔레이션되는 특성을 가진다.

상기 써큘레이터(20)는 상기 송신부(10)에서 출력되는 송신신호(TX)를 제1포트(1)로 수신하여 이를 제2포트(2)로 출력한다. 상기 제2포트(2)로 출력된 신호는 상기 SP4T스위치(30)에 선택된 송신안테나(ANT1)를 통해 방사된다. 그리고 수신안테나(ANT1)를 통해 입력되는 신호(A1)가 상기 제2포트(2)로 입력되면, 이를 제3포트(3)로 출력한다. 상기 제3포트(3)로 출력된 신호는 상기 수신부(40)로 입력된다.

상기 SP4T 스위치(30)는 상기 써큘레이터(20)의 제2포트(2)를 통해 출력되는 송신신호를 방사하기 위한 송신안테나를 선택하기 위한 것이다. 또한 안테나(50)들 중 선택된 수신안테나를 통해 수신되는 수신신호를 상기 써큘레이터(20)의 상기 제2포트(2)로 입력되도록 하기 위한 것이다. 상기 SP4T 스위치(30)는 안테나의 개수가 4개일 경우에 적용되기 위한 것이다. 만약 안테나의 개수가 2개이면 SPDT 스위치가, 3개이면 SP3T 스위치가 사용될 수 있으며, 그 이상인 경우에는 그에 맞는 스위치가 적용될 수 있다. 그리고, 상기 SP4T 스위치(30)에 의해 선택되는 안테나(예를 들면, 제1안테나(ANT1))는 송수신을 겸하게 된다.

상기 안테나들(50)은 송수신 공용안테나가 이용된다.

상술한 바와 같은 종래의 송수신 경로 선택장치를 이용하여 정보 송신 및 정보 수신을 행하는 경우에 선택된 안테나를 제외한 안테나들은 아무런 역할을 수행하지 않아 그 효율성이 떨어진다. 상기 송수신 경로 선택장치가 RFID 시스템에 적용되는 경우에 태그(tag)로부터 정보를 수신하기 위한 수신동작시, 먼저 캐리어 전력을 상기 태그에 제공하여야 한다. 이 경우 종래의 송수신 경로 선택장치의 경우에는 수신을 위해 선택된 수신안테나를 통해서만 캐리어 전력을 공급하게 된다.

그러나 태그가 원거리에 있을 경우에는 태그에 도달하는 캐리어 전력이 미약하여 태그가 동작하기 위한 임계 전력에 미치지 못할 경우가 있다.

도 2는 거리에 따른 캐리어 전력의 세기를 나타낸 그래프이다. 여기서, 제1그래프(G1)는 이상적인 경우의 거리에 대한 캐리어 전력의 세기를 나타낸 그래프이고, 제2그래프(G2)는 실제환경에서의 거리에 대한 캐리어 전력의 세기를 나타낸 그 래프이다. 제3그래프(G3)는 태그가 동작하기 위한 최소 전력의 세기인 임계전력의 세기를 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 태그가 안테나와 10m 이하의 거리를 유지하면, 이상적인 경우에는 캐리어 전력이 임계전력 이상이므로 태그가 정상적으로 동작되어야 한다. 즉 태그가 동작하여 안테나로 정보를 송신하게 되고, 안테나는 상기 태그로부터 정보를 수신하여 정상적인 동작이 가능하다. 여기서 태그가 동작하기 위한 임계전력을 -17dBm으로 설정하였으나 일반적으로 -20dBm 정도를 임계전력으로 보고 있다.

그러나, 실제 환경에서는 도면상의 동그라미 부분(60)에서와 같이 널이 발생하여, 태그에 도달하는 캐리어 전력이 임계전력보다 상당히 낮은 경우가 발생되어 태그로부터 정보를 수신할 수 없는 경우가 발생된다. 즉 거리가 10m 이하라 하더라도 태그를 동작시킬 수 없는 경우가 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 널에 의한 영향을 방지 또는 최소화할 수 있는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수신효율을 향상시킬 수 있는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 단거리 뿐만 아니라 원거리까지도 정보 송수신이 가능한 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 수신정보의 신호처리를 수행하는 수신부 및 소정의 정보 송신을 위한 송신부와 복수개의 송수신 공용 안테나들과의 송신 또는 수신 경로를 구성하는 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치는, 정보 송신시에는 상기 복수개의 공용안테나들 중 적어도 하나의 송신안테나를 선택하고 상기 송신안테나를 통하여, 상기 송신부를 통하여 제공되는 송신정보를 무선전송하기 위한 송신 경로를 구성하고, 정보수신시에는 상기 복수개의 안테나들 중 적어도 하나의 수신안테나를 선택하고 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보를 상기 수신부로 제공하기 위한 수신 경로를 구성하는 송수신 경로선택부와; 정보수신시에 상기 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나이상의 안테나를 선택하여, 상기 송신부를 통하여 제공되는 캐리어 전력을 송신하기 위한 캐리어 경로를 구성하는 캐리어 전송부를 구비한다.

상기 캐리어 전력은 상기 수신안테나를 통하여도 송신되며, 상기 송수신 경로 선택부는, 정보 송신시에는 상기 송신부로부터 제공되는 송신정보를 상기 송신안테나로 제공하며, 정보수신시에는 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보를 상기 수신부로 제공하는 신호 분기부와; 정보 송수신시에 상기 복수개의 송수신 공용 안테나들 중에서 상기 송신안테나 또는 상기 수신안테나를 선택하기 위한 송수신안테나 선택부를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 신호분기부는, 2-웨이(2-way) 디바이더, 커플러, 및 써큘레이터 중에서 적어도 하나를 구비할 수 있으며, 상기 송수신 안테나 선택부는, 하나의 폴(Single Pole)에 안테나 개수만큼의 쓰로우(Throw)를 가지는 스위치를 각각 구비할 수 있다.

그리고, 상기 캐리어 전송부는, 상기 송신부를 통하여 제공되는 캐리어 전력 중 일부를 샘플링하기 위한 커플러와; 상기 커플러를 통하여 샘플링된 캐리어 전력을 분기하는 디바이더와; 상기 디바이더를 통하여 분기된 각각의 캐리어 전력의 송신여부를 독립적으로 스위칭하는 전력스위칭부와; 상기 디바이더를 통하여 분기되고 상기 전력스위칭부를 통하여 제공되는 각각의 캐리어 전력을 증폭하는 복수의 증폭기들을 구비하는 증폭부와; 상기 증폭부를 통하여 제공되는 각각의 캐리어 전력들을 송신하기 위한 안테나를 선택하되, 상기 복수개의 안테나들 중 상기 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하기 위한 캐리어 안테나 선택부를 구비할 수 있다. 또한, 상기 캐리어 전송부는, 상기 커플러와 상기 디바이더 사이의 스위칭을 통하여 상기 캐리어 전송부의 전체 동작을 제어하기 위한 동작스위칭부를 더 구비하거나, 상기 증폭기들 각각으로부터 출력되는 캐리어 전력의 상기 캐리어 안테나 선택부로의 송신 여부를 제어하기 위한 전송 스위칭부를 더 구비할 수 있다. 상기 동작스위칭부는 하나의 SPDT스위치를 구비하며, 상기 전력스위칭부 및 상기 전송스위칭부는 각각 상기 안테나들의 개수만큼의 SPDT스위치들을 구비할 수 있다.

상기 무선통신신호 송수신 경로 선택장치는 상기 송신부, 상기 수신부와 함 께 RFID 리더기를 구성하며, 상기 안테나들은 RFID 태그와 RF신호를 송수신하도록 할 수 있다.

상기한 구성에 따르면, 널에 의한 영향을 최소화할 수 있으며, 수신효율을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 나타낸 회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치는, 일반적으로 무선 통신 시스템에 구비되며 수신신호의 신호처리를 수행하는 수신부(140) 및 소정의 정보 송신을 위한 송신부(110)와 복수개의 송수신 공용 안테나들(145)과의 송신 또는 수신 경로를 구성하기 위한 장치이다.

상기 송신부(110)는 상기 안테나들(145)을 통하여 외부로 송신하고자 하는 송신신호(Tx)를 생성하고 증폭하여 출력한다. 상기 송신부(110)는 여러 가지 필터(대역필터, 하모닉필터 등)회로(미도시) 및 파워 앰프 등을 포함한다.

상기 수신부(140)는 상기 안테나들(145)를 통하여 수신되는 수신정보(신호)를 분기시킴과 동시에 90° 위상 지연시키는 커플러(coupler), 여러 가지 필터(대역필터, 가변필터 등)회로(미도시) 및 미약한 신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(LNA)(미도시) 등을 포함하여 수신정보(신호)를 처리한다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치는, 송수신 경로선택부(120,125)와 캐리어 전송부(115,155,160,170,180,130)를 구비한다.

상기 송수신 경로 선택부(120, 125)는 정보 송신시에는 상기 복수개의 공용안테나들(145) 중 적어도 하나를 송신안테나로써 선택한다. 그리고 상기 송신부를 통하여 제공되는 송신정보(Tx)를 상기 송신안테나를 통하여 무선전송하기 위한 송신 경로를 구성한다. 또한, 정보수신시에는 상기 복수개의 안테나들 중 적어도 하나를 수신안테나로써 선택한다. 그리고 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보(Rx)를 상기 수신부(140)로 제공하기 위한 수신 경로를 구성한다.

상기 송수신 경로 선택부(120,125)는 신호 분기부(120)와 송수신 안테나 선택부(125)를 구비한다.

상기 신호 분기부(120)는 정보 송신시에는 상기 송신부(110)로부터 제공되는 송신정보(Tx)를 상기 송신안테나로 제공하며, 정보수신시에는 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보(Rx)를 상기 수신부(140)로 제공하기 위한 것이다.

상기 신호 분기부(120)는 종래와 같이 써귤레이터가 사용되는 것이 일반적이나 2-웨이(2-way) 디바이더(divider), 커플러(coupler), 및 써큘레이터 중에서 적어도 하나를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 써큘레이터가 사용되는 경우를 예를 들면, 송신 안테나 및 수신안테나가 제1안테나(ANT1)로 선택된 경우에, 상기 송신부(110)에서 출력되는 송신신호(Tx)를 제1포트(1)로 수신하여 이를 제2포트(2)로 출력한다. 그리고 상기 제2포트(2)로 출력된 신호는 선택된 송신안테나(ANT1)를 통 해 방사된다. 그리고 수신안테나(ANT1)를 통해 입력되는 수신신호(A1)가 상기 제2포트(2)로 입력되면, 이를 제3포트(3)로 출력한다. 상기 제3포트(3)로 출력된 신호는 상기 수신부(40)로 입력되어 신호처리과정을 거친다.

상기 송수신 안테나 선택부(125)는 정보 송수신시에 상기 복수개의 송수신 공용 안테나들(145) 중에서 상기 송신안테나 또는 상기 수신안테나를 선택하기 위한 것이다.

상기 송수신 안테나 선택부(125)는 하나의 폴(Single Pole)에 안테나 개수만큼의 쓰로우(Throw)를 가지는 스위치를 각각 구비하며 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 안테나들의 개수가 4개인 경우에 상기 송수신안테나 선택부(125)는 SP4T 스위치를 구비할 수 있다. 상기 송수신 안테나 선택부(125)는 정보송신시에는 송신 감도가 가장 좋은 안테나를 송신안테나로써 선택하거나 임의의 안테나를 송신안테나로 선택할 수 있다. 그리고 정보 수신시에는 송신안테나로 선택된 안테나를 통해 수신되며 송수신을 겸하고 있다.

상기 캐리어 전송부(115,155,160,170,180,130)는 정보수신시에 상기 송수신 안테나 선택부(125)에서 선택된 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하고, 정보수신을 위해 상기 송신부(110)를 통하여 제공되는 캐리어 전력을 선택된 안테나를 통하여 송신하기 위한 캐리어 경로를 구성한다. 예를 들어, 4개의 안테나로 구성되고 이들 중 하나의 안테나가 송수신 안테나로 선택되는 경우에, 나머지 3개의 안테나들 중 적어도 하나이상을 선택하여 캐리어 전력을 송신 또는 방사하게 된다. 3개의 안테나들 모두가 선택될 수도 있고 이 들 중 일부만 선택될 수도 있다.

물론 선택된 송수신안테나를 통하여도 캐리어 전력이 송신될 수 있다. 이는 정보송신시의 송신 경로를 통하여 가능하다.

상기 캐리어 전송부(115,150,155,160,170,130)는 커플러(115), 디바이더(155), 전력스위칭부(160), 증폭부(170), 전송스위칭부(180), 및 캐리어 안테나 선택부(130)를 구비한다.

상기 커플러(115)는 상기 송신부(110)를 통하여 제공되는 캐리어 전력 중 일부를 분기하며, 디바이더 등으로 대치할 수 있다. 상기 커플러(115)는 상기 송신부(110), 상기 신호분기부(120), 및 상기 디바이더(155) 사이에 연결될 수 있다. 이 경우 상기 커플러(115)는 -10dBm 커플러가 이용될 수 있다. 즉 상기 송신부(110)에서 30dBm의 캐리어 전력이 공급되는 경우에, 상기 신호분기부(120)로는 30dBm에 근접한 파워의 캐리어 전력이 공급되도록 하고, 상기 디바이더(155)로는 20dBm의 캐리어 전력이 공급되도록 한다.

상기 디바이더(155)는 상기 커플러(115)를 통하여 분기된 캐리어 전력을 상기 안테나들(145)의 개수만큼 분기한다. 예를 들어 4개의 송수신 공용안테나들(ANT1,ANT2,ANT3,ANT4)이 이용되는 경우에 4웨이(4-way) 디바이더가 사용될 수 있다. 상기 디바이더(155)로 20dBm의 캐리어 전력이 공급되고 4웨이(4-way) 디바이더가 사용되는 경우, 각각의 분기된 캐리어 전력은 6dB 감쇠된 14dBm 정도 일 수 있다.

상기 전력스위칭부(160)는 상기 디바이더(155)를 통하여 분기된 각각의 캐리 어 전력의 송신여부를 독립적으로 스위칭한다. 예를 들어, 선택된 수신안테나와의 연결된 캐리어 경로를 통하여 캐리어 전력이 전송되어야 하는 경우에 이를 차단하고, 나머지 안테나들과 연결된 캐리어 경로를 통하여 캐리어 전력이 전송되어야 하는 경우에는 이를 차단하지 않는다.

상기 전력스위칭부(160)는 상기 안테나들(145)의 개수만큼의 SPDT 스위치들(162,164,166,168)을 구비하여 구성될 수 있다. 상기 SPDT 스위치들(162,164,166,168) 각각은 상기 디바이더(155)의 출력라인과 각각 연결된다. 상기 디바이더(155)가 4웨이 디바이더 인 경우에 상기 디바이더(155)의 4개의 출력라인들 각각과 상기 SPDT 스위치들(162,164,166,168) 각각이 연결되는 구조를 가진다.

따라서, 수신안테나가 제1안테나(ANT1)로 선택된 경우에, 상기 전력스위칭부(160)를 구성하는 스위치들(162,164,166,168)중 상기 수신안테나(ANT1)와 캐리어 경로가 형성되는 SPDT 스위치(162)는 오픈되고 나머지 스위치들(164,166,168)은 클로즈된다. 여기서 나머지 안테나들(ANT2,ANT3,ANT4)중 일부만 캐리어 안테나로 선택되는 경우에는 캐리어 안테나로 선택된 안테나와 캐리어 경로가 구성되는 스위치들만 클로즈되고 나머지 스위치들은 오픈되는 동작을 가질 수도 있다.

상기 증폭부(170)는 상기 디바이더(155)를 통하여 분기되고 상기 전력스위칭부(160)를 통하여 제공되는 각각의 캐리어 전력을 증폭하기 위한 것이다. 상기 증폭부(170)는 상기 안테나들(145)의 개수만큼의 증폭기들(172,174,176,178)을 구비한다. 상기 증폭기들(172,174,176,178)은 상기 전력스위칭부(160)를 구성하는 각각의 스위치들(162,164,166,168)과 각각 연결되어, 상기 전력스위칭부(160)를 통하여 제공되는 캐리어 전력을 증폭한다. 예를 들어 14dBm 정도의 레벨로 제공되는 캐리어 전력을 상기 송신부(110)에서 제공될 때의 레벨과 동일한 레벨인 30dBm의 레벨을 가지도록 증폭한다. 물론, 상기 전력스위칭부(160)를 구성하는 스위치가 오픈되어 캐리어 전력이 공급되지 않는 경우에는 동작하지 않는다.

상기 전송스위칭부(180)는 상기 증폭기들(172,174,176,178) 각각으로부터 출력되는 캐리어 전력의 송신 여부를 제어하기 위한 것이다. 상기 전송스위칭부(180)는 상기 전력스위칭부(160)와 동일한 구성을 가진다. 즉 상기 안테나들(145)의 개수만큼의 SPDT 스위치들(182,184,186,188)을 구비하여 구성될 수 있다. 따라서, 수신안테나가 제1안테나(ANT1)로 선택된 경우에, 상기 전송스위칭부(180)를 구성하는 스위치들(182,184,186,188)중 상기 수신안테나(ANT1)와 캐리어 경로가 형성되는 SPDT 스위치(182)는 오픈되고 나머지 스위치들(184,186,188)은 클로즈된다. 여기서 나머지 안테나들(ANT2,ANT3,ANT4)중 일부만 캐리어 안테나로 선택되는 경우에는 캐리어 안테나로 선택된 안테나와 캐리어 경로가 구성되는 스위치들만 클로즈되고 나머지 스위치들은 오픈되는 동작을 가질 수도 있다.

상기 전송스위칭부(180)와 상기 전력스위칭부(160)는 충분한 아이솔레이션(isolation)을 확보하기 위한 것으로 어느 하나의 스위칭부를 통하여 충분한 아이솔레이션이 확보된다면 하나의 스위칭부만으로 구성가능 할 수 있다.

상기 캐리어 안테나 선택부(130)는 상기 증폭부(170) 또는 상기 전송스위칭부(180)를 통하여 제공되는 각각의 캐리어 전력들을 송신하기 위한 캐리어 안테나를 선택한다. 상기 복수개의 안테나들 중에서 상기 수신안테나를 제외한 나머지 안 테나들 중 적어도 하나 이상의 안테나를 선택한다.

또한 상기 캐리어 안테나 선택부(130)가 상기 송수신 안테나 선택부(125)와 상기 안테나들(145)사이에 연결되는 경우 상기 송수신 안테나 선택부(125)에서 송신 또는 수신 안테나가 선택되면 이에 연동하여 선택된 안테나와 상기 송수신 안테나 선택부(125)와의 스위칭을 수행한다. 효율성을 위하여 상기 캐리어 안테나 선택부(130)는 상기 안테나들(145)과 상기 송수신 안테나 선택부(125) 또는 상기 전송스위칭부(180)와의 스위칭을 행하도록 할 수 있다.

상기 캐리어 안테나 선택부(130)는 상기 안테나들(145)의 개수만큼의 SPDT 스위치들(132,134,136,138)을 구비하여 각각의 스위치들(132,134,136,138)이 상기 증폭기들(172,174,176,178) 또는 상기 전송스위치들(182,184,186,188) 각각과 연결되어 구성될 수 있다.

상기 캐리어 안테나 선택부(130) 상기 송수신 안테나 선택부(125)를 통하여 송신 또는 수신 안테나가 제1안테나(ANT1)로 선택되면, 이에 연동되어 상기 제1안테나(ANT1)와 상기 송수신 안테나 선택부(125)를 서로 연결하기 위한 스위치(132)의 스위칭을 행한다. 그리고, 나머지 스위치들(134,136,138)을 통하여 상기 선택된 수신안테나(ANT1)를 제외한 나머지 안테나들(ANT2,ANT3,ANT4) 중에서 캐리어 안테나를 선택하기 위한 스위칭을 행한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치의 동작을 간단히 설명한다.

우선 정보 송신시의 동작은 다음과 같다.

상기 송신부(110)에서 제공되는 송신정보(Tx)는 상기 신호분기부(120)의 제1포트(1)를 통하여 입력되어 제2포트(2)를 통하여 출력된다. 이후 상기 송신정보(Tx)는 상기 송수신 안테나 선택부(125)를 통하여 선택된 송신안테나(제1안테나(ANT1))를 통하여 방사 또는 송신한다.

이 경우에 상기 전력스위칭부(160) 및 상기 전송스위칭부(180)를 구성하는 모든 스위치들은 오픈 상태를 유지한다. 그리고 상기 캐리어 안테나 선택부(130)를 구성하는 스위치들(132,134,136,138) 중 선택된 송신 안테나(ANT1)에 연결된 스위치(132)는, 상기 송수신 안테나 선택부(125)와 상기 송신 안테나인 제1안테나(ANT1)를 서로 연결시키는 방향으로 스위칭을 수행한다.

다음으로 정보수신시의 동작은 다음과 같다.

우선 수신 안테나가 송신안테나와 동일하게 제1안테나(ANT1)로 선택된다고 가정한다. 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보(A1)는 상기 송수신 안테나 선택부(125)를 통하여 상기 신호분기부(120)의 제2포트(2)로 입력된다. 상기 신호분기부(120)의 제2포트(2)로 입력된 수신정보는 상기 신호분기부(120)의 제3포트(3)을 통하여 출력되어 상기 수신부(140)로 입력된다. 이전에 수신정보의 수신을 위해서는 태그에 캐리어 전력을 송신하기 위한 동작이 선행된다. 이와 동시에 캐리어 전송부가 동작한다. 즉 전력스위칭부(160) 및 전송스위칭부(180)를 구성하는 스위치들(162,164,166,168,182,184,186,188) 중 상기 수신안테나(ANT1)와 경로가 형성된 스위치들(162,182)은 오픈되고, 나머지 스위치들(164,166,168,184,186,188)은 클로즈된다. 즉 상기 수신안테나(ANT1)와 경로가 형성된 스위치들(162,182)은 접지 와 연결되고, 나머지 스위치들(164,166,168,184,186,188)은 캐리어 경로 형성을 위해 증폭부(170), 상기 디바이더(155), 및 상기 캐리어안테나 선택부(130)를 서로 연결시키도록 클로즈된다. 물론 여기서 캐리어 전력 송신을 위해 일부 안테나만 선택되는 경우에는 그에 맞는 캐리어 경로가 형성되도록 전력스위칭부(160) 및 전송스위칭부(180)가 동작한다.

그리고 상기 캐리어 안테나 선택부(130)를 구성하는 스위치들(132,134,136,138) 중 선택된 송신 안테나(ANT1)에 연결된 스위치(132)는, 상기 송수신 안테나 선택부(125)와 상기 수신 안테나인 제1안테나(ANT1)를 서로 연결시키는 방향으로 스위칭을 수행한다. 그리고, 상기 캐리어 안테나 선택부(130)의 나머지 스위치들(134,136,138)은 수신안테나를 제외한 안테나들(ANT2,ANT3,ANT4) 중 적어도 하나 이상을 캐리어 안테나로 선택하기 위한 스위칭을 수행한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 나타낸 회로도이다. 도 4는 도 3을 좀더 단순화 시킨 것으로 일부 구성을 제외하고는 그 구성이 동일하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치는, 일반적으로 무선 통신 시스템에 구비되며 수신신호의 신호처리를 수행하는 수신부(140) 및 소정의 정보 송신을 위한 송신부(110)와 복수개의 송수신 공용 안테나들(145)과의 송신 또는 수신 경로를 구성하기 위한 장치이다.

상기 송신부(110)는 상기 안테나들(145)을 통하여 외부로 송신하고자 하는 송신신호(Tx)를 생성하고 증폭하여 출력한다. 상기 송신부(110)는 여러 가지 필터( 대역필터, 하모닉필터 등)회로(미도시) 및 파워 앰프 등을 포함한다.

상기 수신부(140)는 상기 안테나들(145)를 통하여 수신되는 수신정보(신호)를 분기시킴과 동시에 90° 위상 지연시키는 커플러(coupler), 여러 가지 필터(대역필터, 가변필터 등)회로(미도시) 및 미약한 신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(LNA)(미도시) 등을 포함하여 수신정보(신호)를 처리한다.

상기 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치는, 송수신 경로선택부(120,125)와 캐리어 전송부(115,155,160,170,130)를 구비한다.

상기 송수신 경로 선택부(120,125)는 도 3에서 설명한 바와 같다.

상기 캐리어 전송부(115,150,155,160,170,130)는 정보수신시에 상기 송수신 안테나 선택부(125)에서 선택된 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하고, 정보수신을 위해 상기 송신부(110)를 통하여 제공되는 캐리어 전력을 선택된 안테나를 통하여 송신하기 위한 캐리어 경로를 구성한다. 예를 들어, 4개의 안테나로 구성되고 이들 중 하나의 안테나가 수신 안테나로 선택되는 경우에, 나머지 3개의 안테나들 중 적어도 하나이상을 선택하여 캐리어 전력을 송신 또는 방사하게 된다. 3개의 안테나들 모두가 선택될 수도 있고 이들중 일부만 선택될 수도 있다.

물론 선택된 수신안테나를 통하여도 캐리어 전력이 송신될 수 있다. 이는 정보송신시의 송신 경로를 통하여 가능하다.

상기 캐리어 전송부(115,150,155,160,170,130)는 커플러(115), 동작스위칭부(150), 디바이더(155), 전력스위칭부(160), 증폭부(170), 및 캐리어 안테나 선택부 (130)를 구비한다. 상기 캐리어 전송부(115,150,155,160,170,130)는 본 발명의 일실시에와는 달리 동작스위칭부(150)가 더 구비되며, 전송스위칭부(180)가 구비되지 않는다.

상기 커플러(115)는 도 3에서와 같다.

상기 동작스위칭부(150)는 상기 커플러(115)와 상기 디바이더(155) 사이의 스위칭을 통하여 상기 캐리어 전송부의 전체 동작을 제어하기 위한 것이다. 즉 정보송신시에는 오프시키고 캐리어 전력을 송신하는 경우에만 동작시키기 위한 스위칭을 수행한다. 상기 동작스위칭부(150)는 SPDT 스위치를 구비할 수 있다.

상기 디바이더(155)는 상기 커플러(115)를 통하여 샘플링된 캐리어 전력을 상기 동작스위칭부(150)를 통하여 제공받아 상기 안테나들(145)의 개수만큼 분기한다. 예를 들어 4개의 송수신 공용안테나들(ANT1,ANT2,ANT3,ANT4)이 이용되는 경우에 4웨이(4-way) 디바이더가 사용될 수 있다. 상기 디바이더(155)로 20dBm의 캐리어 전력이 공급되고 4웨이(4-way) 디바이더가 사용되는 경우, 각각의 분기된 캐리어 전력은 6dB 감쇠된 14dBm 정도 일 수 있다.

상기 전력스위칭부(160)는 상기 디바이더(155)를 통하여 분기된 각각의 캐리어 전력의 송신여부를 독립적으로 스위칭한다. 예를 들어, 선택된 수신안테나와의 연결된 캐리어 경로를 통하여 캐리어 전력이 전송되어야 하는 경우에 이를 차단하고, 나머지 안테나들과 연결된 캐리어 경로를 통하여 캐리어 전력이 전송되어야 하는 경우에는 이를 차단하지 않는다.

상기 전력스위칭부(160) 및 상기 증폭부(170)는 도 3에서와 그 동작이 같으 므로 설명을 생략한다.

상기 캐리어 안테나 선택부(130)는 상기 증폭부(170)를 통하여 제공되는 각각의 캐리어 전력들을 송신하기 위한 캐리어 안테나를 선택한다. 상기 복수개의 안테나들 중에서 상기 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나 이상의 안테나를 선택한다. 상기 캐리어 안테나 선택부(130)의 동작 및 그 구성은 도 3에서 설명한 바와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치의 동작을 간단히 설명한다.

우선 정보 송신시의 동작은 다음과 같다.

상기 송신부(110)에서 제공되는 송신정보(Tx)는 상기 신호분기부(120)의 제1포트(1)를 통하여 입력되어 제2포트(2)를 통하여 출력된다. 이후 상기 송신정보(Tx)는 상기 송수신 안테나 선택부(125)를 통하여 선택된 송신안테나(제1안테나(ANT1))를 통하여 방사 또는 송신한다.

이 경우에 상기 동작스위칭부(150) 및 상기 전력스위칭부(160)를 구성하는 모든 스위치들은 오픈(또는 오프) 상태를 유지한다. 그리고 상기 캐리어 안테나 선택부(130)를 구성하는 스위치들(132,134,136,138) 중 선택된 송신 안테나(ANT1)에 연결된 스위치(132)는, 상기 송수신 안테나 선택부(125)와 상기 송신 안테나인 제1안테나(ANT1)를 서로 연결시키는 방향으로 스위칭을 수행한다.

다음으로 정보수신시의 동작은 다음과 같다.

우선 수신 안테나가 송신안테나와 동일하게 제1안테나(ANT1)로 선택된다고 가정한다. 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보(A1)는 상기 송수신 안테나 선택부(125)를 통하여 상기 신호분기부(120)의 제2포트(2)로 입력된다. 상기 신호분기부(120)의 제2포트(2)로 입력된 수신정보는 상기 신호분기부(120)의 제3포트(3)을 통하여 출력되어 상기 수신부(140)로 입력된다. 이전에 수신정보의 수신을 위해서는 태그에 캐리어 전력을 송신하기 위한 동작이 선행된다. 이를 위해 캐리어전송부가 동작한다. 즉 상기 동작스위칭부(150)의 스위치는 클로즈(close)또는 온(on)되고, 상기 전력스위칭부(160)를 구성하는 스위치들(162,164,166,168) 중 상기 수신안테나(ANT1)와 경로가 형성된 스위치(162)는 오픈되고, 나머지 스위치들(164,166,168)은 클로즈된다. 즉 상기 수신안테나(ANT1)와 경로가 형성된 스위치들(162)은 접지와 연결되고, 나머지 스위치들(164,166,168)은 캐리어 경로 형성을 위해 증폭부(170), 상기 디바이더(155), 및 상기 캐리어안테나 선택부(130)를 서로 연결시키도록 클로즈된다. 물론 여기서 캐리어 전력 송신을 위해 일부 안테나만 선택되는 경우에는 그에 맞는 캐리어 경로가 형성되도록 전력스위칭부(160)가 동작한다.

그리고 상기 캐리어 안테나 선택부(130)를 구성하는 스위치들(132,134,136,138) 중 선택된 송신 안테나(ANT1)에 연결된 스위치(132)는, 상기 송수신 안테나 선택부(125)와 상기 수신 안테나인 제1안테나(ANT1)를 서로 연결시키는 방향으로 스위칭을 수행한다. 그리고, 상기 캐리어 안테나 선택부(130)의 나머지 스위치들(134,136,138)은 수신안테나를 제외한 안테나들(ANT2,ANT3,ANT4) 중 적어도 하나 이상을 캐리어 안테나로 선택하기 위한 스위칭을 수행한다.

도 3을 통하여 설명된 본 발명의 일 실시예는 도 4를 통하여 설명된 본 발명의 다른 실시예보다는 충분한 아이솔레션을 확보할 수 있다. 즉 스위치들이 아이솔레이션이 충분히 확보되지 않는 경우에, 본 발명의 일 실시예인 도 3의 경우에는 전력스위칭부(160)와 상기 전송스위칭부(180)를 통하여 스위칭을 수행하기 때문에 아이솔레이션을 충분히 확보하는 것이 가능하나, 본 발명의 다른 실시예인 도 4의 경우는 전력스위칭부(160)를 통하여만 스위칭을 수행하기 때문에 충분한 아이솔레이션이 확보되지 않을 수 있다. 다만 도 4에서 설명한 본 발명의 다른 실시예는 도 3에서 설명한 본 발명의 일 실시예보다 그 회로가 단순하고 컨트롤하기 쉬운 장점이 있다.

상술한 바와 같은 구조의 무선통신신호 송수신 경로 선택장치는 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 적용될 수 있다. 상기 RFID 시스템은 RFID 태그(TAG)와 RFID 리더기(reader) 및 서버 또는 네트워크로 구성될 수 있다. 상품의 정보를 저장한 태그를 상품에 부착하고, 태그에 부착된 안테나는 이러한 정보를 무선으로 수m 내지 수십m 까지 보내며, 리더기는 이 신호를 받아 상품정보를 해독한 후 서버로 전송한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선통신신호 송수신 경로 선택장치가 상기 RFID 시스템에 적용되는 경우에 상기 무선통신신호 송수신 경로 선택장치를 포함하여 상기 송신부, 상기 수신부, 및 상기 안테나들은 상기 RFID 리더기의 일부일 수 있다. 기타 RFID 시스템의 동작은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있으므로 그 설명을 생략한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 무선통신신호 경로 송수신 경 로선택장치를 구성함에 의하여, 태그에 도달하는 캐리어전력의 레벨을 높일 수 있다. 즉 안테나는 서로 다른 위치에 설치되고, 선택된 송수신 안테나가 아닌 캐리어만 송출하는 전력 송출용 안테나가 정보를 수신하기를 원하는 태그 근처에 위치할 경우에 정보수신이 용이하게 된다. 즉 선택된 송수신 안테나로부터 거리가 멀어 태그에 도달하는 캐리어의 전력이 태그의 임계전력이하로 태그에 전송되거나, 널(null)에 의한 영향을 받는 경우에, 근처에 있는 다른 안테나로부터 캐리어 전력을 받을 수 있어 보다 수신효율을 높일 수 있다.

또한, RF 통신에서는 거리가 멀어짐에 따라 널이 발생할 확률이 높고 임계 전력 이하로 캐리어 전력이 낮아질 확률이 커진다. 그러나 본 발명에서는 여러 안테나로부터 캐리어 전력을 제공받기 때문에 태그가 위치되는 장소에서 널이 발생할 확률이나 캐리어 전력이 임계전력이하로 낮아질 확률을 줄일 수 있다.

그리고, 여러 개의 안테나로부터 캐리어 전력을 제공받을 수 있으므로, 태그에 도달하는 절대 전력이 높아 종래보다 훨씬 먼거리에서의 데이터(정보)의 송수신이 가능해질 수 있다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. 예컨대, 사안이 다른 경우에 회로의 내부 구성을 변경하거나, 회로의 내부 구성 소자들을 다른 등가적 소자들로 대치할 수 있음은 명백하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 안테나는 서로 다른 위치에 설치되고, 선택된 송수신 안테나가 아닌 다른 안테나가, 정보를 수신하기를 원하는 태그 근처에 위치할 경우에 태그에 도달하는 캐리어전력의 레벨을 높일 수 있어 수신효율을 향상시킬 수 있다. 즉 선택된 송수신 안테나로부터 거리가 멀어 태그의 임계전력이하로 캐리어 전력이 전송되거나, 널(null)에 의한 영향을 받는 경우에, 근처에 있는 다른 안테나로부터 캐리어 전력을 받을 수 있어 보다 수신효율을 높일 수 있다. 또한, 여러 안테나로부터 캐리어 전력을 제공받기 때문에 태그가 위치되는 장소에서 널이 발생할 확률이나 캐리어 전력이 임계전력이하로 낮아질 확률을 줄일 수 있다. 그리고, 여러 개의 안테나로부터 캐리어 전력을 제공받을 수 있으므로, 태그에 도달하는 절대 전력이 높아 종래보다 훨씬 먼거리에서의 데이터의 송수신이 가능해질 수 있다.

Claims (10)

1. 수신정보의 신호처리를 수행하는 수신부 및 소정의 정보 송신을 위한 송신부와 복수개의 송수신 공용 안테나들과의 송신 또는 수신 경로를 구성하는 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치에 있어서:

   정보 송신시에는 상기 복수개의 공용안테나들 중 적어도 하나의 송신안테나를 선택하고 상기 송신안테나를 통하여, 상기 송신부를 통하여 제공되는 송신정보를 무선전송하기 위한 송신 경로를 구성하고, 정보수신시에는 상기 복수개의 안테나들 중 적어도 하나의 수신안테나를 선택하고 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보를 상기 수신부로 제공하기 위한 수신 경로를 구성하는 송수신 경로선택부와;

   정보수신시에 상기 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나이상의 안테나를 선택하여, 상기 송신부를 통하여 제공되는 캐리어 전력을 송신하기 위한 캐리어 경로를 구성하는 캐리어 전송부를 구비하되,

   상기 송수신 경로선택부는, 정보 송신시에는 상기 송신부로부터 제공되는 송신정보를 상기 송신안테나로 제공하며, 정보수신시에는 상기 수신안테나를 통하여 수신되는 수신정보를 상기 수신부로 제공하는 신호 분기부와; 정보 송수신시에 상기 복수개의 송수신 공용 안테나들 중에서 상기 송신안테나 또는 상기 수신안테나를 선택하기 위한 송수신안테나 선택부를 구비함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.

   함을 특징으로 하는 무선 통신신호 송수신 경로 선택장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캐리어 전력은 상기 수신안테나를 통하여도 송신됨을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 신호분기부는,

   2-웨이(2-way) 디바이더, 커플러, 및 써큘레이터 중에서 적어도 하나를 구비함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 송수신 안테나 선택부는, 하나의 폴(Single Pole)에 안테나 개수만큼의 쓰로우(Throw)를 가지는 스위치를 각각 구비하며, 상기 안테나들의 개수가 4개인 경우에 상기 송수신안테나 선택부는 SP4T 스위치를 구비함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.
6. 제1항에 있어서. 상기 캐리어 전송부는,

   상기 송신부를 통하여 제공되는 캐리어 전력 중 일부를 분기하기 위한 커플 러와;

   상기 커플러를 통하여 샘플링된 캐리어 전력을 분기하는 디바이더와;

   상기 디바이더를 통하여 분기된 각각의 캐리어 전력의 송신여부를 독립적으로 스위칭하는 전력스위칭부와;

   상기 디바이더를 통하여 분기되고 상기 전력스위칭부를 통하여 제공되는 각각의 캐리어 전력을 증폭하는 복수의 증폭기들을 구비하는 증폭부와;

   상기 증폭부를 통하여 제공되는 각각의 캐리어 전력들을 송신하기 위한 안테나를 선택하되, 상기 복수개의 안테나들 중 상기 수신안테나를 제외한 나머지 안테나들 중 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하기 위한 캐리어 안테나 선택부를 구비함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.
7. 제6항에 있어서. 상기 캐리어 전송부는,

   상기 커플러와 상기 디바이더 사이의 스위칭을 통하여 상기 캐리어 전송부의 전체 동작을 제어하기 위한 동작스위칭부를 더 구비함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.
8. 제6항에 있어서. 상기 캐리어 전송부는,

   상기 증폭기들 각각으로부터 출력되는 캐리어 전력의 상기 캐리어 안테나 선택부로의 송신 여부를 제어하기 위한 전송 스위칭부를 더 구비함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서.

   상기 동작스위칭부는 하나의 SPDT스위치를 구비하며, 상기 전력스위칭부 및 상기 전송스위칭부는 각각 상기 안테나들의 개수만큼의 SPDT 스위치들을 구비함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 무선통신신호 송수신 경로 선택장치는

    상기 송신부, 상기 수신부와 함께 RFID 리더기를 구성하며, 상기 안테나들은 RFID 태그와 RF신호를 송수신함을 특징으로 하는 무선통신신호 송수신 경로 선택장치.

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