KR100920317B1 - 패시브 통신 디바이스 및 패시브 액세스 제어 시스템 - Google Patents

패시브 통신 디바이스 및 패시브 액세스 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내부 전원, 기지국으로부터 전송된 신호들을 수신하기 위한 수신기 수단, 및 기지국으로의 전송을 위한 데이터 신호를 발생시키기 위해 기지국으로부터 수신된 질문 신호(interrogation signal)에 선택적으로 응답하는 처리 수단을 포함하는 통신 디바이스에 관한 것이다. 상기 수신기 수단은 제 1 수신기와 제 2 수신기를 포함하며, 상기 제 1 수신기 소자는 에너자이징된 경우, 제 2 수신기 소자보다 더 낮은 전력 소모를 한다. 적어도 그 디바이스의 스탠바이 상태 동안은, 내부 전원은 그 내부 전원으로부터 에너자이징된 것의 존재를 검출하기 위해서 제 1 수신기 소자를 에너자이징한다. 제 1 수신기 소자는 제 2 수신기 소자가 그 처리 수단을 가동하기 위해 수신된 신호의 특성에 선택적으로 응답하도록 제 2 수신기 소자를 내부 전원이 에너자이징하는 통신 디바이스의 동작의 액티브 상태(active state)를 트리거하기 위해 수신된 신호의 검출에 응답한다. 본 발명은 액세스 제어 시스템들, 특히 차량 액세스 제어 시스템들, 또한 타이어 압축 모니터링 시스템들에 적용가능하다.
내부 전원, 질문 신호, 스탠바이 상태, 액티브 상태, 차량 액세스 제어 시스템, 타이어 압축 모니터링 시스템

Description

패시브 통신 디바이스 및 패시브 액세스 제어 시스템{Passive communication device and passive access control system}
발명 분야
본 발명은 통신 디바이스가 기지국으로부터의 질문에 응답하여 기지국에 데이터를 전송하는 통신 시스템에 관한 것이며, 그 통신 디바이스 및 기지국은 전송된 신호들에 의해 원격으로 통신한다. 본 발명은 특히 배타적이지는 않지만, 전자기 신호들에 의한 통신에 적용가능하며, 그 표현은 자기장 성분과 전기장 성분이 유사한 크기인 신호들뿐만 아니라 자기장 성분이 우세인 신호들도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
발명의 배경
몇몇 알려진 통신 시스템들에서, 휴대용 디바이스는 그 휴대용 디바이스 상의 버튼을 누르는 것과 같은 휴대용 디바이스에 대한 유저의 작동이 기지국으로의 전자기 전송 경로를 통해 신호의 전송을 작동시키도록 요구되는, 액티브 종류이다. 그러므로, 그 휴대용 디바이스는 유저가 그 신호의 전송을 작동시킬 때까지 전제적으로 디-에너자이징(de-energised)될 수 있으며, 이는 유저가 그 디바이스를 작동시킬 경우를 제외하고 원치않는 에너지 소모를 피한다. 그러나, 이러한 방식으로 유저에 의한 디바이스의 작동은 그의 주 목적과 연관된 동작들(문을 열거나 엔진을 시동하거나 또는 예를 들어, 데이터 처리 장비의 사용을 시작하는 것과 같은)에 부가적이며, 따라서 불편하다.
본 발명은 기지국으로부터의 질문 신호의 수신에 응답하여 통신 디바이스에 대한 유저의 특정 동작 없이 기지국에 코딩된 식별 신호를 전송할 수 있는 통신 디바이스를 포함하는 소위 '패시브(passive)' 종류의 통신 시스템에 관한 것이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 표현 '패시브 통신 디바이스'(passive communication device)는 통상의 패시브 동작에 부가하여, 기지국으로부터의 질문 신호의 수신 없이 기지국으로의 전송을 트리거하기 위해 사용자에 의해 작동될 수 있는 수단이 제공된 디바이스를 포함한다.
본 발명에 따른 통신 시스템은 특히, 배타적이지는 않지만, 액세스 제어 시스템, 특히 기지국에 코딩된 식별 신호를 전송함으로써 기지국에 그 디바이스의 유저를 식별하는 휴대용 디바이스를 포함하는 종류의 액세스 제어 시스템에 적용가능하다. 그 기지국은 그 휴대용 디바이스로부터 수신된 유효 식별 신호에 응답하여 그 문을 잠금해제하고 유저의 물리적 진입(physical entry)을 가능하게 하기 위해 문 또는 다른 폐쇄물(closure)에 결합된 메카니즘을 포함할 수 있으며, 그 기지국은 동작 기능의 인에이블링의 제어와 같은 액세스 제어의 다른 형태들을 수행할 수 있으며, 특히 예를 들어, 엔진을 시동하거나 데이터 처리 장비의 사용에 액세스할 수 있다.
패시브 시스템의 통신 디바이스가 기지국으로부터의 질문 신호를 수신하려고 할 것이며 그래서 일반적으로 항상 에너자이징되기 때문에, 이는 배터리 동작 디바이스들에 특히 문제인 현저한 전력 소모를 요구할 수 있다.
패시브 통신 시스템을 포함하는 액세스 제어 시스템이 1998년 Society of Automotive Engineers로 간행된 Stephan Schmitz 및 Christopher Roser에 의한 "A New State-of-the-Art Keyless Entry System"이란 제목으로 논문 참조 번호 980381호에 개시되어 있다. 이 발행은 언급된 트랜스폰더의 전력 소모를 매우 낮은 레벨들로 감소시킬 필요성을 인식했지만, 이러한 목적이 트랜스폰더의 내부 구조에 의해 어떻게 달성될 수 있는지를 나타내지는 못했다.
특허 명세서 EP-A-0 502 566은 제 1 및 제 2 수신기들을 구비한 패시브 통신 시스템을 기술하는데, 상기 제 1 수신기는 제 2 수신기보다 전력 소비가 낮다. 취침 모드동안, 제 1 수신기만이 웨이크-업(wake-up) 신호를 수신하도록 전력이 공급된다. 그러나, 이 취침 모드동안 제 1 수신기의 전력 소비를 어떻게 감소시키는지에 대한 어떠한 지시도 제시하지 않는다.
본 발명은 또한 패시브 배터리 전력공급된 통신 디바이스가 기지국으로부터의 질문 신호에 응답하는 다른 통신 시스템들, 예를 들어, 차량의 타이어들의 압력을 모니터링하기 위한 시스템에 적용가능하며: 그 기지국은 차량의 차체(bodywork)에 설치되지만, 그 통신 디바이스는 압력 센서와 결합된 타이어에 설치된다.
그러므로, 그 통신 디바이스의 낮은 레벨의 전력 소모를 얻을 필요성이 있으며, 특히 스탠바이 모드 및 집적 회로 구조의 경우에도 통신 디바이스의 낮은 비용을 달성하기 위해 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 내부 전원을 포함하는 패시브 통신 디바이스와, 기지국으로부터 전송된 신호들을 수신하기 위한 수신기 수단과, 기지국으로의 전송을 위한 데이터 신호를 발생시키기 위해 기지국으로부터 수신된 질문 신호에 선택적으로 응답하는 처리 수단을 제공한다. 그 수신기 수단은 제 1 수신기 소자 및 제 2 수신기 소자를 포함하고, 그 제 1 수신기 소자는 에너자이징된 경우 제 2 수신기 소자보다 더 낮은 전력 소모를 갖는다. 적어도 그 디바이스의 스탠바이 모드 동안은, 내부 전원이 수신된 신호의 존재를 검출하기 위해 제 1 수신기 소자를 에너자이징하고, 제 2 수신기 소자 및 처리 수단은 내부 전원으로부터 에너자이징되지 않는다. 그 제 1 수신기 소자는 제 2 수신기 소자가 처리 수단을 작동시키기 위해 수신된 신호의 특성에 선택적으로 응답하도록 내부 전원이 제 2 수신기 소자를 에너자이징하는 통신 디바이스의 동작의 액티브 상태를 트리거하기 위해 수신된 신호의 검출에 응답한다.
제 2 수신기 소자가 선택적으로 응답하는 특성은 바람직하게는 그 수신된 신호의 주파수이며, 그 제 2 수신기 소자는 그 주파수가 상한과 하한 사이에 있는 경우 처리 수단을 작동시키도록 배치된다. 그 처리 수단은 바람직하게는 그 수신된 신호의 변조(modulation)에 응답하는 복조기 수단을 포함하고, 상기 내부 전원은 상기 제 2 수신기 소자에 의한 작동에 응답하여 상기 액티브 상태로 상기 복조기 수단을 에너자이징하도록 배치된다. 그 수신기 수단은 바람직하게는 상기 제 1 수신기 소자에 의해 수신된 신호와 상기 통신 디바이스에 의한 신호의 전송의 부재시 상기 스탠바이 상태를 트리거링하기 위한 리셋 수단을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템을 포함하는 액세스 제어 시스템이 장착된 차량의 개략도.
도 2는 도 1의 통신 시스템 내의 송신단의 블록도.
도 3은 도 2의 송수신단 내의 자동 셧다운 비교기(automotive shutdown comparator)의 보다 상세한 블록도.
도 4는 도 1의 액세스 제어 시스템의 동작시 질문 신호의 인코딩 포맷의 도면.
도 5는 도 3의 비교기의 동작의 플로우차트.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 통신 시스템을 포함하는 타이어 압력 모니터링 시스템이 구비된 차량의 개략도.
본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명
첨부 도면들 중 도 1 및 도 2에 도시된 무선 액세스 및 제어 시스템은 차량(2)에 설치된 기지국(1) 및 뱃지 또는 열쇠고리의 형태가 될 수 있는 휴대용 디바이스(3)를 포함하는 통신 시스템을 포함하며, 송수신기(4)를 포함하는 통신 디바이스를 포함한다. 그 차량은 도어들(6)에 장착된 핸들들, 래치들, 및 락들을 포함하는 도어 락 메카니즘들(door lock mechanisms)(5)을 갖는다. 그 시스템은 유저가 휴대용 디바이스(3)를 소지하고 있고 기지국(1)에 의해 유저를 식별함으로써 유효화된다면, 그 도어를 열기를 원하는 유저에 의해 도어 락 메카니즘들(5)의 핸들들 중 하나의 움직임에 응답하여 그 도어들(6)을 잠금해제하도록 동작한다. 그 휴대용 디바이스(3)은 패시브이므로, 그 휴대용 디바이스(3)에 대한 유저의 어떠한 특정 동작도 그 시스템의 일반적인 동작으로 그 도어들을 잠금해제할 필요가 없다.
기지국(1)은 도어 핸들의 움직임에 응답하여 질문 신호의 형태로 챌린지(challenge)를 전송하기 위해 도어 락 메카니즘들(5)의 핸들들에 결합된다. 통신은 두가지 방법이다: 휴대용 디바이스(3)는 수신된 질문 신호가 유효하면, 질문 신호의 수신에 응답하여 질문 코드를 포함하는 데이터 신호의 형태로 응답을 되돌려 전송한다. 기지국(1)은 또한 응답이 유효하면, 유저의 도어 핸들(5)의 움직임이 대응하는 도어(6)를 열 수 있도록 하기 위해서 차량의 도어들(6)의 잠금해제를 트리거하기 위해 도어 락 메카니즘들(5)에 결합된다.
챌린지는 바람직하게는 낮는 주파수('LF') 범위(30 내지 300kHz)의 전자기 신호이다. 휴대용 디바이스(3)는 기지국(1)의 소정의 통신 범위(통상적으로 약 1.5m)가 가능하도록 주전원으로서 내부 배터리(7)를 포함하며; 휴대용 디바이스(3)는 일반적으로 기지국에 의해 발생된 전자기장에 의해서가 아니라 배터리(7)에 의해 에너자이징된다. 휴대용 디바이스 응답은 극초단파('UHF') 범위(300 내지 3000MHz) 내의 캐리어 주파수의 전자기 데이터 신호이다.
휴대용 디바이스(3)는 휴대용 디바이스(3)가 임의의 LF 챌린지를 놓치지 않도록 통상 영구적으로 에너자이징되어야 하는 LF 수신기(8)를 포함한다. 그러므로, 휴대용 디바이스의 주요 목적은 LF 수신기에 의한 매우 낮은 전류 소모이다. 송수신기(4)는 질문 신호를 처리하고 데이터 신호를 발생시킬 수 있는 액티브 상태와, 단지 수신기(8)만이 배터리(7)의 수명을 최적화하기 위해 그 전력 소모가 감소되도록 에너자이징되는 스탠바이 모드를 갖는다.
휴대용 디바이스(3)는 또한 UHF 범위에서 동작하는 마이크로-제어기(9), 변조단(10), 및 전송단(11)을 포함하며, 이는 낮은 주파수들에서보다 더 높은 전력 소모를 암시한다; 그러나, 이러한 소자들은 단지 데이터의 전송이 질문에 응답하여 요구되는 경우, 즉 챌린지 데이터가 휴대용 디바이스에 의해 유효한 것으로 인식된 경우의 순간들에서 간헐적으로 에너자이징된다.
본 발명의 본 실시예에서, LF 챌린지는 다른 주파수들이 사용될 수 있을지라도 125kHz의 주파수에서 사용된다. LF 수신기(8)에 대해, 그러므로 전체 송수신기에 대해, 현재 타게팅된 스탠바이 전류는 5㎂보다 낮다.
보다 상세하게는, 이후 도면들 중 도 2를 참조하면, 휴대용 디바이스(3)는 안테나들의 방향과 무관하게 양호한 전자기 수신을 보증하기 위해 두 개(또는 그 이상)의 자기 안테나들(루프 안테나들 또는 페라이트 안테나들)(12, 13)을 포함하고, 이들은 LF 수신기(8)의 각 입력 채널들에 결합되고, 도면들에는 단지 하나만 도시되었지만 다른 채널들도 동일하다.
LF 수신기(8)의 각 채널은 소정의 조건을 만족하면 순차적으로 에너자이징되고 활성화되며, 이후에 자동으로 셧다운되는 일련의 모듈들을 포함한다.
LF 수신기(8)는 입력단(16)과 도시된 바와 같이 (보안 요구조건들이 캐리어 상에서 변조된 신호를 디코딩할 것을 필요로 한다면) LF 캐리어 주파수 검출기(14) 및 데이터 복조기(15)를 포함하는 수신기 수단을 포함한다. 입력단은 각각의 안테나들(12, 13)에 대한 채널을 포함한다(도면에는 하나만 도시되었음); 데이터 복조기(15)는 수신기 채널들에 공통이다. 수신기(8)가 안테나들(12, 13)의 하나 또는 다른 것 상에서 LF 필드의 존재를 검출하는 경우, 마이크로-제어기(9)가 자각되고, 복조기(15)가 챌린지 데이터를 수신하기 위해 활성화된다. 게다가, LF 수신기(8) 내부의 다른 수신기 모듈들은 모두 영구적으로 턴온되지는 않으나, 순차적으로 턴온된다.
LF 전자기 업-링크 신호는 웨이크-업 신호로 이루어지고, 이는 비-변조된 LF 125kHz 신호가 될 수 있으며, 이어서 (적용의 보안 레벨이 요구된다면) 캐리어 신호 상에서 변조된 인코딩된 챌린지 데이터가 될 수 있다.
각각의 수신기 채널들에 대한 입력단(16)은 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 비교기 모듈들(17, 18)을 포함한다. 각각의 비교기 모듈들(17, 18)은 임의의 커패시터 없이 입력 신호의 존재 또는 부재에 응답하여 단순한 2진 출력을 산출한다.
특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 입력단은 배터리가 방전되지 않았다면, 스탠바이 상태에서 내부 배터리(7)에 의해 영구적으로 에너자이징된 프런트-엔드 비교기 모듈(17)을 포함한다. 사실상, 본 발명이 바람직한 실시예에서, 이것은 단지 스탠바이 모드에서 에너자이징된(그러므로 활성화된) 전체 송수신기 내의 모듈이다. 프런트-엔드 비교기 모듈(17)은 저속 비교기(low-speed comparator)(이는 LF 캐리어 주파수를 전송할 수 없음)이며; 제 2 비교기 모듈(18)은 보다 높은 속도의 비교기이며, 특히 LF 캐리어와 동일한 주파수 또는 그보다 높은 주파수에 있는 전기 신호를 통과시킬 수 있다. 프런트-엔드 비교기 모듈(17)은 대역폭이 낮기 때문에 (에너자이징된 경우), 제 2 비교기 모듈(18)보다 더 낮은 전력 소모를 가질 수 있다. 현 실시예에서, 두 비교기 모듈들(17, 18)은 이들이 타게팅된 거리에서 LF 캐리어를 검출할 수 있도록 매우 낮고 고정된 임계값들(수 밀리볼트의 범위)을 가진다.
스탠바이(어떠한 LF 필드도 없는 경우)에서, 보다 고속이고, 보다 높은 전력 소모 비교기 모듈들(18)은 스위치 오프되고(디에너자이징됨), 두 수신기 채널들 중 보다 저속이고, 낮은 전력 소모 비교기 모듈들(17)은 스위치 온된다. LF 안테나들(12, 13)은 낮은 전력-소모기들(17)에 결합된다.
휴대용 디바이스(3)가 LF 전자기장을 수신하면, LF 전류는 자기 안테나들(12, 13)에 흐르며, 낮은 전력 소모 비교기들(17)에 공급된다. 낮은 전력 소모, 보다 저속의 비교기들(17)은 전류의 변동의 주파수를 따를 수 없지만, 안테나에 수신된 신호의 존재를 검출하는 제 1 수신기 소자를 구성하며, 디바이스의 액티브 상태를 트리거하기 위해 고속 비교기 모듈들(18) 및 LF 캐리어 주파수 검출기(14)로 통과되는 2진 '인에이블(enable)' 신호(19)를 생성한다.
인에이블 신호(19)에 응답하여, 고속 비교기 모듈들(18)은 인에이블된다(에너자이징된다). LF 캐리어 주파수 검출기(14)는 또한 통상적으로 대응하는 낮은 전력 비교기(17)에 각각의 안테나를 접속시키지만, 고속 비교기(18)에 안테나를 접속하기 위해 인에이블 신호(19)에 응답하는 스위치(20)를 포함한다. 고속 비교기(18)는 이어서 LF 캐리어와 동일한 주파수인 정형화된 LF 클록 신호(21)를 출력한다. 본 발명의 바람직한 실시에에서, 낮은 전력 소모 비교기들(17)은 송수신기의 활성 상태의 나머지동안 디에너자이징된다; 그러나, 전력 소모의 감소는 크지 않으며, 본 발명의 대안의 실시예에서 그들은 또한 활성 상태동안 에너자이징된다.
LF 캐리어 주파수 검출기(14)는 또한 제어 유닛(22) 및 카운터(23)를 포함한다. 제어기 유닛(22)은 두 개의 수신기 채널들에 공통이며, 용량성 타이머 회로(24)를 포함한다. 제어 유닛(22), 카운터(23), 및 타이머 회로(24)와 함께 보다 고속의 비교기(18)는 수신된 신호, 즉 마이크로-제어기(9) 및 복조기(15)를 포함하는 처리 수단의 에너지세이션(energisation)을 트리거링함으로써 웨이크-업 시퀀스를 수행하기 위한 캐리어 주파수라는 특성에 선택적으로 응답하는 제 2 수신기 소자를 형성한다.
저속 비교기(17)에 의해 검출된 제 1 에지(강하 및 상승 에지)가 보다 고속의 비교기(18)를 턴온하기 위해 인에이블 신호(19)를 생성하는 경우, 이는 또한 제어 유닛(22)을 인에이블한다. 제어 유닛(22)은 카운터(23)에 접속되고, 그것을 시작 신호(25)로 보내며, 또한 동시에 타이머 회로의 외부 커패시턴스에 의해 정의된 T㎲의 시간 주기를 재기 위해 타이머 회로(24)를 시작한다. 사실상, 각 수신기 채널에 대한 다른 카운터(23)가 있으며, 제어 유닛(22)은 인에이블 신호(19)가 생성되는 채널과 연관된 카운터(23)에만 시작 신호(25)를 전송한다.
시간 주기(T) 동안, 카운터(23)는 수신된 입력 전류의 주기적인 교호들로부터 검출되는 대응하는 수의 LF 클록 펄스들(21)을 카운트한다. 카운터(23)는 제어 유닛(22)에 접속되고, 이는 카운팅 결과(26)를 판독한다. 타임-아웃이 완료된 경우, 유효 LF 캐리어가 검출되었다면, 그 카운팅 결과는 소정의 값(N) 주위의 두 제한들 내에 있을 것으로 예상되며, N은 N/FLF = T가 되도록 되며, 여기서 FLF는 캐리어의 주파수이다. 카운팅 결과가 이들 두 제한들 내에 있는 경우, 제어 유닛(22)은 송수신기(4)의 다음 단들을 자각하는(awaken) 웨이크-업 신호(27)를 출력한다.
카운팅 결과가 타임-아웃의 종료시에 예상되는 제한들 내에 있지 않다면, 제어 유닛(22)은 웨이크-업 신호(27)를 출력하지 않지만, 대신에 보다 높은 전력 소모 비교기 모듈들(18), 저전력 비교기 모듈(17), 및 카운터들(23)에 발송되는 리셋 신호(33)를 발생시킨다. 리셋 신호(33)는 보다 높은 전력 소모 비교기 모듈들(18)이 턴오프되고 저전력 비교기 모듈들(17)이 턴온되도록 입력단(16)을 리셋한다. 또한 저전력 비교기 모듈들(17)로 돌아가서 자기 안테나들(12, 13)을 결합하기 위해 스위치(20)를 활성화하고, 카운터들(23) 및 제어 유닛(22) 자체를 디에너자이징한다. 따라서, 잘못된 주파수에서의 간헐적인 잡음은 단지 보다 높은 전력 소자들인 검출기의 부분을 에너자이징하고 단지 잡음의 지속기간동안 그들을 에너자이징한다.
제어 유닛(22)은 마이크로제어기(9)를 에너자이징하기 위해 마이크로제어기(9)에 웨이크-업 신호(27)를 전송하도록 접속되며, 카운팅 결과가 예상되는 제한들 내에 있는 경우, 마이크로 제어기는 통상적으로 마이크로 제어기의 웨이크-업 핀을 '풀링 다운(pulling down)'함으로써, 즉 그것에 음의 펄스를 인가함으로써, 웨이크 업된다. 제어 유닛(22)은 또한 그것을 에너자이징하기 위해 데이터 복조기(15)에 웨이크-업 신호(27)을 보내도록 접속되며, 제어 유닛(22)은 또한 그 안테나 상에 유효 LF 캐리어에 첫번째 응답하는 수신기 채널에 그 복조기(15)의 입력을 접속한다.
복조기(15)는 캐리어(21) 상에서, 바람직하게는, 송수신기(4)에서 자동 이득 제어를 필요로 하지 않는 펄스-위치 변조과 같은 변조에 의해 인코딩된 챌린지 신호에 응답한다. 도 4에 도시된 바람직한 변조는 각각의 펄스가 보다 긴 지속기간의 갭에 선행하는 변동이다. 특히, 각각의 필드는 길이가 (n+1) 비트이고, '1'은 n비트동안의 펄스의 부재에 1비트 선행하는 펄스 길이로 표현되고, '0'은 (n+1)비트동안의 펄스의 부재로 표현된다. 이러한 문자 변조의 선택은 비교기들의 임계값들이 고정된 관측에 기인하며, 매우 낮다. LF 시스템의 상승 시간 및 강하 시간은 보통 LF 전자기 펄스가 낮은 임계값들 때문에 보다 긴 펄스로서 회복될만큼 길다. 이것이 논리적 높은 데이터의 종료전에 LF 필드를 셧다운하는 것이 바람직한 이유이며, 따라서 다음 필드 내의 임의의 논리적 낮은 데이터의 타임 슬롯을 통해 스프레딩하지 않는다.
챌린지 디모듈레이터(15)의 구조는 간단하다. 입력 신호 증폭이 고속 비교기(18)의 출력 전압 스윙에 의해 제어되기 때문에, 자동 이득 제어(AGC)를 필요로 하지 않는다. 이는 간단히 저역 필터와 디지털 신호의 형상을 수정하고 마이크로 제어기가 처리할 수 있는 디지털 복조된 신호(28)로 그것을 변환하는 데이터 슬라이서로 이루어 진다. 이러한 복조기(15)는 제어 유닛(22)이 주파수의 LF 캐리어가 안테나들(12, 13) 중 하나에서 상한과 하한 사이에 있음을 검출한 경우에만 웨이크-업 신호(27)에 의해 인에이블된다.
마이크로-제어기(9)는 복조기(15)로부터 복조된 신호(28)을 수신하고 유효 챌린지 신호를 포함하는지의 여부를 체크하도록 접속된다. 마이크로 제어기(9)는 어떠한 유효 챌린지 신호도 없는 경우, 셧다운 신호(29)를 그것에 보내기 위해 제어 유닛(22)에 접속된다. 또한 복조된 신호(28) 내의 유효 챌린지에 응답하여 식별 데이터(30)을 그에 전송하도록 변조기(10)에 또한 접속되며, 변조기(10)는 식별 데이터(30)으로 변조된 신호(31)를 그에 보내기 위해 전송기(11)에 접속되며, 전송기는 챌린지에 대한 응답을 구성하는 변조 신호(31)에 의해 변조된 전송 신호(32)를 그들에게 전송하기 위해 안테나들(12, 13)에 접속된다.
앞서 기재된 차량 액세스 제어 시스템의 동작은 다음과 같다. 동작은 보통 열기 위해 잠긴 차량 도어(6)의 핸들을 돌리거나 또는 당기는 것과 같은, 유저의 단일의 자연스러운 보조 제스츄어에 응답하여 패시브 모드로 트리거링된다. 따라서, 유저는 도어(6)를 잠금해제하기 위해서 미리 잡을 필요도 없으며, 휴대용 통신 디바이스(3)를 작동시키지 않으며, 기지국의 전자기장 내의 존재 및 기지국에 의한 식별의 검증이 충분하다. 기지국(1)은 유저의 제스츄어(도어 핸들 매카니즘(5)의 초기 움직임)를 감지하고, 질문 신호(21)을 전송하고, 만일(그리고 단지 만일) 유효 코딩된 식별 응답 신호(32)가 선고정 인코딩 프로토콜 또는 유효 코드들의 정의와 대응하는 질문 신호에 응답하여 휴대용 디바이스(3)로부터 수신된다면 도어들(6)을 잠금해제한다.
LF 캐리어 주파수 검출기(14)의 웨이크-업 및 자동 셧다운 동작의 시퀀스는 도 5에 요약된다.
최초에, 수신기는 상태(34)에서 '캐리어를 기다리고 있으며': 단지 프론트-엔드 단(8)은 턴온되고, 프론트-엔드 단 내에서, 단지 저속의 저전력 비교기들(17)이 턴온되며; 그들은 안테나들(12, 13)에 결합된다.
에지를 검출하자마자, 수신기는 '카운트' 상태(35)로 통과하고: 인에이블 신호(19)는 에너자이징된 LF 캐리어 주파수 검출기(14)의 모든 모듈들과, 턴온되고 자기 안테나들(12, 13)에 결합된 고속의 고전력 비교기들(18)로 보내진다.
최종적으로, 캐리어 주파수가 질문 신호 캐리어 주파수에 대응한다면, 수신기는 '디바이스 자각' 상태(36)으로 통과하고, 웨이크-업 신호(27)는 복조기, 마이크로 제어기(9), 변조기(10), 및 UHF 전송기(11) 단들로 이들을 자각하기 위해 보내진다. 부가적으로, 그 챌린지 복조기(15)(요구된다면)는 턴온된다.
챌린지 신호가 무효하다면, 마이크로 제어기(9)는 제어 유닛(22)에 셧다운 신호(29)를 출력하고, 이는 그 검출기를 스탠바이 모드로 되돌려 놓기 위해 리셋 신호(33)의 발생을 트리거하고, 그들을 디-에너자이징하기 위해 복조기(15) 및 마이크로 제어기(9), 변조기(10) 및 UHF 전송기(11)를 트리거링한다.
챌린지 신호가 유효하다면, 마이크로 제어기(9)는 변조기(10)에 식별 코드 데이터(30)를 출력하고, UHF 전송기 단(11)은 그 기지국(1)에 대해 전송된 응답(32) 내의 식별 데이터를 전송하고, 도어 핸들(5)의 유저의 움직임이 대응하는 도어를 열 수 있도록 하기 위해 차량(2)의 도어들(6)을 잠금해제한다. 마이크로 제어기(9)는 이어서 제어 유닛(22)에 셧다운 신호(29)를 전송하고, 이는 그 검출기를 스탠바이 모드로 되돌려 놓기 위해 리셋 신호(33)의 발생을 트리거링하고, 복조기(15) 및 마이크로 제어기(9), 변조기(10) 및 UHF 전송기(11)를 디-에너자이징한다.
통신 디바이스가 보통의 동작에서 배터리에 의해 에너자이징될지라도, 이는 배터리가 방전되는 경우에도 기능을 할 수 있다. 따라서, 통신 디바이스는 기지국의 1 또는 2 센티미터 이내에 존재한다면, 기지국 필드에 의해 원격 전력 공급할 수 있도록 배치된다. 그러나 이것은 통신 디바이스가 기지국 안테나에 매우 근접한 경우의 최대 수신된 신호와 최대 동작 범위인 경우의 최소 사이의 차이가 100dB 정도의 높이가 될 수 있음을 의미한다. 입력 수신기 소자들에 대한 비교기들의 사용은 입력 신호 내의 그러한 변동을 수용한다.
앞서 기재된 본 발명의 통신 시스템은 패시브 시스템이며, 즉 패시브 모드에서 기능할 수 있다. 그러나, 비록 이것이 유저가 일반적으로 선택하는 모드일지라도, 휴대용 디바이스(3)는 또한 수 미터의 긴 범위의 동작에 대해 액티브 디바이스로서 기능할 수 있으며, 기지국에 의한 질문에 응답하여 패시브 동작의 일반 모드와 독립적으로 기지국(1)에 식별 신호의 전송을 트리거링하기 위한 푸시-버튼(도시되지 않음)을 포함한다.
앞서 기재된 송수신기(4)의 낮은 전력 소모는 패시브 통신 디바이스에서 특히 유리하며, 통신 디바이스의 입력 수신기 단은 일반적으로 질문 신호를 감지하기 위해서 에너자이징되며, 따라서 특히 스탠바이 상태에서는 전력 소모가 낮아져야 하고, 그러므로 배터리의 방전이 느려지고, 배터리 수명은 연장된다.
수신기 채널들에 대한 수신기 입력 단들(16)은 도 3에 도시된 바와 같이 두 개의 비교기 모듈들(17, 18)을 각각 포함한다. 이러한 구조는 특히 스탠바이 모드에서 AGC를 갖는 영구적으로 에너자이징된 LF 증폭기 단을 포함하는 입력 수신기 섹션이 소모하는 것보다 상당히 낮은 전류를 소모한다. 그 수신기 모듈들과 같은 비교기들의 사용은 (AGC 증폭기에서와 같이) 커패시터에 대한 필요성을 회피하고, 이는 내부 커패시터의 경우의 집적 회로 상에서 큰 영역을 점유할 것이며, 또는 외부 커패시터의 경우의 집적 회로 상에서 접속 패드들을 요구할 것이며, 다시 결과적으로 생기는 비용 불이익들과 함께 집적 회로 상에 큰 영역을 점유한다.
앞서 기재된 통신 시스템이 또한 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서와 같이 타이어 압력 모니터링 시스템에 사용될 수 있다. 그러한 응용에서, 본체 제어기 유닛(37)이 차량 차체 상에 장착된 LF 기지국들(38, 39)과 결합되고, 이는 각 차량 바퀴(wheel)들에 근접한 차량의 비회전 부분이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 본체 제어기 유닛(37) 및 기지국들(38, 39)은 직접 와이어링된 접속들을 통해 결합되지만, 변동시 그들은 CAN 버스를 통해 결합된다. 차량의 바퀴들은 액세스 제어 시스템을 참조하여 앞서 기재된 것들과 유사한 송수신기들(4)을 포함하고, 첨부 도면들의 도 1 내지 도 6을 참조하여 미리 기재된 바와 같이 LF 수신기들(8), 마이크로 제어기들(9), 및 UHF 전송기들(11)을 포함하는 통신 디바이스들(40, 41)을 포함한다. 그 통신 디바이스들(40, 41)은 또한 각 바퀴들의 타이어들 내의 공기압력에 응답하고 앞서 기재된 액세스 제어 시스템의 식별 데이터(30) 대신에 기지국들(38, 39)로의 전송을 위해 거기에 데이터를 공급하기 위해 마이크로 제어기들(9)에 접속된 센서들(도시되지 않음)을 포함한다. 그 시스템의 바람직한 실시예에서 그 통신 디바이스들(40, 41)의 센서들은 또한 타이어 온도에 응답한다.
그 차량이 움직이지 않는 동안, 시스템은 불필요한 전력 소모를 피하기 위해 디-에너자이징된다. 차량 엔진이 시작되는 주기적인 시간 간격들에, 본체 제어기 유닛(37)은 통신 디바이스들(40, 41) 중 인접한 하나에 질문 신호(21)를 포함하는 LF 필드를 전송하기 위해 기지국들(38, 39) 중 하나를 명령한다. 이 필드의 존재는 앞서 기재된 바와 같이 그 통신 디바이스들(40, 41) 중 하나에 집적된 LF 수신기(8)에 의해 검출될 것이며, 기지국들(38, 39)에 의해 전송된 LF 필드들의 범위들이 너무 짧아서 다른 통신 디바이스들(40, 41) 중 어떤 것을 활성화시킬 수 없도록 배치되기 때문에 이러한 통신 디바이스의 수신기에 의해서만 검출될 것이다. 잡음과 간섭에 기인한 불필요한 웨이크-업을 피하기 위해 그 수신된 신호의 주파수를 체킹한 후, 수신기(8)가 그 통신 디바이스의 마이크로 제어기(9) 및 UHF 전송기(11)를 자각할 것이다. 이어서 질문된 타이어의 압력과 온도 데이터는 본체 제어기(37)로 전송된다.
배터리 상의 전력 드레인을 최소화하기 위해, 그 통신 디바이스 및 압력 센서는 단지 기지국으로부터의 질문 신호에 응답하여 데이터를 전송하도록 활성화된다. 동작을 트리거링하기 위해 기지국으로부터 전송된 임의의 신호 없이, 규칙적인 간격들로 전송된 타이어 장치(tyre installation)는 움직이고 있을 때뿐만 아니라 그 차량이 정지 또는 움직이지 않는 때의 기간 동안에도 전력을 소모할 것이고; 타이어 압력 모니터링 기능은 주로 그 차량의 사용동안 요구되며, 대부분의 차량들의 수명의 매우 높은 비율이 사용되지 않을 때 소비되며, 그러한 시스템의 전력 소모는 본 발명의 시스템과 비교해 불필요하게 높으며, 통신 디바이스들의 동작은 단지 요구되는 때에만 기지국에 의해 트리거링된다. 게다가, 타이어 압력 모니터링 통신 디바이스들 중 선택된 것들이 본체 제어기의 제어 하에서 차례로 질문되는 기재된 시스템은 두 개의 타이어들이 그들의 압력 및 온도를 동시에 전송하는 경우에 발생하는 두 개의 바퀴들의 응답들 간의 데이터 충돌을 피하기 위해, 타이어 압력 모니터링 통신 디바이스들이 중심적인 질문 없이 셀프 타임의 규칙적인 간격들로 압축 및 온도 데이터를 전송하는 구현에 바람직하다. 부가적으로, 그 타이어 압력 모니터링 시스템들의 전류 소모를 최소화하고 따라서 그 타이어 압력 모니터링 통신 디바이스들의 수명을 개선하며, 이는 그 차량의 두 개의 바퀴들이 교환될지라도 압력이 그 차량의 바퀴의 위치에 연관되도록 할 수 있는 타이어 식별 문제에 대한 간단한 해결책을 제공한다.

Claims (11)

  1. 기지국(1; 38, 39)을 갖는 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스(passive communication device)로서, 상기 통신 디바이스는 내부 전원(7)과, 상기 기지국으로부터 전송된 신호들(21)을 수신하기 위한 수신기 수단(14, 16)과, 상기 기지국으로의 전송을 위한 데이터 신호(30, 32)를 발생시키기 위해 상기 수신기 수단(14, 16)에 의해 상기 기지국으로부터 수신된 질문 신호(interrogation signal)에 선택적으로 응답하는 처리 수단(9, 10, 11, 15)을 포함하고, 상기 통신 디바이스는 상기 내부 전원(7)이 상기 처리 수단(9, 10, 11, 15)을 에너자이징(energise) 하도록 상기 수신기 수단(14, 16)에 의한 신호의 검출에 선택적으로 응답하는, 상기 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스에 있어서,
    상기 수신기 수단(14, 16)은 제 1 검출 소자(17) 및 제 2 검출 소자(18)를 포함하고, 상기 제 1 검출 소자(17)는 에너자이징되면, 상기 제 2 검출 소자(18)보다 낮은 대역폭 및 낮은 전력 소모를 가지며,
    상기 통신 디바이스는 적어도 상기 디바이스의 스탠바이 상태동안, 상기 내부 전원(7)이 수신된 신호(21)의 존재를 검출하도록 상기 제 1 검출 소자(17)를 에너자이징하고, 상기 제 2 검출 소자(18) 및 상기 처리 수단(9, 10, 11, 15)은 상기 내부 전원(7)으로부터 에너자이징되지 않도록 배치되며,
    상기 제 1 검출 소자(17)는 수신된 신호(21)의 검출에 응답하여 상기 통신 디바이스의 동작의 액티브 상태를 트리거링하고, 상기 내부 전원(7)은 상기 제 2 검출 소자(18)를 에너자이징하여 상기 제 2 검출 소자가 상기 처리 수단(9, 10, 11, 15)을 작동시키도록 상기 수신된 신호의 특성에 선택적으로 응답하게 하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 검출 소자(18)가 선택적으로 응답하는 상기 특성은 상기 수신된 신호(21)의 캐리어 주파수이고, 상기 제 2 검출 소자는 상기 캐리어 주파수가 상기 수신된 신호의 상기 특성의 상한과 하한 사이에 있는 경우, 상기 처리 수단(9, 10, 11, 15)을 작동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 검출 소자(18)는 입력 검출 소자와, 상기 수신된 신호(21)의 사이클들을 카운팅하기 위한 카운터 수단과, 상기 카운팅된 사이클들의 수에 대응하는 시간 주기를 정의하는 타이밍 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 수단은 상기 수신된 신호(21)의 변조에 응답하는 복조 수단(15)을 포함하고, 상기 내부 전원(7)은 상기 제 2 검출 소자(18)에 의한 작동에 응답하여 상기 액티브 상태로 상기 복조 수단(15)를 에너자이징하도록 배치되는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신기 수단은 상기 제 1 검출 소자(17)에 의해 수신된 신호(21)와 상기 통신 디바이스에 의한 신호(32)의 전송의 부재시에 상기 스탠바이 상태를 트리거링하기 위한 리셋 수단(22, 23)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 리셋 수단은 상기 스탠바이 상태를 트리거링하기 위해 상기 수신된 신호의 상기 특성의 상한과 하한 밖에 있는 상기 제 1 검출 소자(17)에 의해 수신된 신호(21)의 상기 특성에 응답하는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신기 수단은 전송된 신호들(21)을 수신하기 위한 안테나 수단(12, 13)과, 상기 안테나 수단을 상기 제 1 검출 소자(17)에 접속시키기 위한 스위치 수단(20)을 포함하고, 상기 스위치 수단은 상기 안테나 수단에 의해 수신된 신호(21)의 상기 제 1 수신기 소자(17)에 의한 검출에 응답하여 상기 제 2 검출 소자(18)와 상기 안테나 수단과의 접속을 트리거링하게 되는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 검출 소자들(17, 18)은 상한을 가진 주파수 통과 대역들을 제공하며, 상기 제 1 검출 소자(17)의 주파수 통과 대역의 상한은 상기 수신된 신호 캐리어 주파수보다 낮고 상기 제 2 검출 소자(18)의 주파수 통과 대역의 상한은 상기 수신된 신호 캐리어 주파수보다 높은 것을 특징으로 하는, 통신 시스템용 패시브 통신 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 패시브 통신 디바이스를 포함하고 기지국(1; 38, 39)을 구비하는 패시브 액세스 제어 시스템으로서, 상기 패시브 통신 디바이스 및 상기 기지국은 전자기 신호들(21, 32)에 의해 통신하고, 상기 패시브 통신 디바이스는 휴대용 디바이스에 포함되고, 상기 기지국은 상기 휴대용 디바이스의 유저에 대한 액세스를 선택적으로 인에이블하기 위해 상기 데이터 신호(32)에 응답하는, 상기 패시브 액세스 제어 시스템에 있어서,
    상기 기지국(1; 38, 39)에 의해 전송된 상기 질문 신호(21)의 캐리어 주파수는 낮은 주파수 범위(30 내지 300kHz)에 있고, 상기 휴대용 디바이스에 의해 전송된 상기 데이터 신호(32)의 캐리어 주파수는 극초단파 범위(300 내지 3000MHz)에 있는 것을 특징으로 하는, 패시브 액세스 제어 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 패시브 통신 디바이스를 포함하고 상기 기지국(1)을 구비하는 패시브 액세스 제어 시스템에 있어서,
    상기 통신 디바이스는 휴대용 디바이스(3)에 구비되고, 상기 기지국은 상기 질문 신호(21)를 전송하기 위해 상기 시스템의 유저의 동작에 응답하고 상기 유저에 대한 액세스를 선택적으로 인에이블하기 위해 상기 통신 디바이스로부터의 대응하는 데이터 신호(32)의 수신에 선택적으로 응답하는 것을 특징으로 하는, 패시브 액세스 제어 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 패시브 통신 디바이스를 포함하고 상기 기지국들(38, 39) 중 적어도 하나를 구비하는 타이어 압력 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 기지국(1)은 차량(2)의 비-회전부에 장착되고, 상기 통신 디바이스는 상기 처리 수단(9, 10, 11)에 데이터를 제공하기 위한 압력 센싱 수단과 연관하여 상기 차량의 바퀴에 장착되고, 상기 기지국은 시간 간격들로 상기 질문 신호(21)를 전송하고 상기 데이터를 등록하기 위해 상기 통신 디바이스로부터의 대응하는 데이터 신호(32)의 수신에 응답하는 것을 특징으로 하는, 타이어 압력 모니터링 시스템.
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