KR101040018B1

KR101040018B1 - 무선통신시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101040018B1
Application number: KR1020090017998A
Authority: KR
Inventors: 김남윤
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2011-06-08
Also published as: KR20100099478A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템은, 적어도 둘 이상의 안테나와; 상기 안테나로 수신된 수신신호의 출력을 감지하는 출력감지부와; 상기 수신신호의 노이즈를 상쇄시키는 FEM(Front End Module)과; 상기 출력감지부의 감지값을 이용하여 상기 각 안테나의 아이소레이션을 산출하고, 상기 FEM에서 노이즈가 상쇄된 수신신호의 출력 강도에 따라 상기 안테나들의 송수신 우선순위를 설정하는 제어부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면 복수개의 안테나를 이용하는 무선통신시스템에서 송수신 신호의 안정성과 정확도를 보장할 수 있다.

아이소레이션, 캔슬링, 노이즈 보상

Description

무선통신시스템 및 그 제어방법{RADIO FREQUENCY COMMUNICATION SYSTME AND METHOD OF CONTORLLING THE SAME}

본 발명의 실시예는 무선통신시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

데이터 송수신 효율을 향상시키기 위한 무선통신시스템으로 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. MIMO 기술은 송수신 양단에 다중안테나를 사용함으로써 한정된 주파수 자원 내에서 채널 용량을 증대할 수 있다.

이러한 MIMO 기술은 근거리 무선통신 시스템, 가령 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에도 적용할 수 있다.

RFID 시스템은 물품에 부착되어 세부정보를 송신하는 RFID 태그와 RFID 태그의 정보를 RF통신을 이용하여 읽는 송수신 장치로 구성된다. RFID 태그는 송수신 장치가 위치되는 지역을 통과하며 RF통신을 이용하여 정보를 전달하게 되므로 상품의 유통, 조립, 가격 변동, 판매 등의 물류/유통 관리가 효율적으로 처리될 수 있는 기반을 제공한다.

송수신 장치는 복수개의 안테나를 구비하고, 각 안테나를 고속으로 스위칭 제어하여 어느 하나의 안테나를 통해 RFID 태그와 무선 통신을 수행한다.

이와 같이, 복수개의 안테나를 설치하여 신호를 송수신하는 경우, 각 안테나 간 간섭현상으로 설치된 송수신 장치 내에 노이즈 DC 오프셋(offset)이 증가하고, RFID 태그 수신 에러율이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 복수개의 안테나를 이용하는 무선통신시스템에서 송수신 신호의 안정성과 정확도를 보장할 수 있는 무선통신시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의한 무선통신시스템은, 적어도 둘 이상의 안테나와; 상기 안테나로 수신된 수신신호의 출력을 감지하는 출력감지부와; 상기 수신신호의 노이즈를 상쇄시키는 FEM(Front End Module)과; 상기 출력감지부의 감지값을 이용하여 상기 각 안테나의 아이소레이션을 산출하고, 상기 FEM에서 노이즈가 상쇄된 수신신호의 출력 강도에 따라 상기 안테나들의 송수신 우선순위를 설정하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의한 무선통신시스템의 제어방법은, 적어도 둘 이상의 안테나로 수신된 수신신호의 출력을 감지하여 상기 각 안테나의 아이소레이션을 산출하는 단계와; 상기 아이소레이션이 양호한 정도에 따라 상기 안테나의 송수신 순서를 설정하는 단계와; 상기 송수신 순서에 따라 상기 각 안테나로 신호를 수신하는 단계와; 상기 수신된 신호에서 노이즈를 상쇄시키는 단계와; 상기 노이즈가 상쇄된 수신신호의 출력 강도에 따라 상기 안테나들의 송수신 우선순위를 재설정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 복수개의 안테나를 이용하는 무선통신시스템에서 송수신 신호의 안정성과 정확도를 보장할 수 있는 무선통신시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선통신시스템 및 그 제어방법에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 실시예에 따른 무선통신시스템의 제어블록도로서, 복수개의 안테나를 구비하는 무선통신시스템인 RFID 송수신장치(100)가 4개의 안테나(A, B, C, D)를 구비하는 경우를 예시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 RFID 송수신장치(100)는, 4개의 안테나(A, B, C, D)와, 각 안테나(A, B, C, D)의 수신신호를 분리하는 신호 분리부(110)와, 수신신호의 출력을 감지하여 제어부(130)에 제공하는 출력감지부(120)와, 안테나(A, B, C, D)로 송수신되는 무선신호를 원하는 주파수 대역 신호로 변환하고 수신신호의 노이즈를 상쇄시키는 FEM(Front End Module)(200)과, 송수신 신호와 데이터 신호를 변조 및 복조하는 송수신 처리부(140)와, 초기 전원이 인가되면 출력감지부(120)의 감지값을 이용하여 각 안테나(A, B, C, D)의 아이소레이션을 체크하고, FEM(200)에서 노이즈가 상쇄된 수신신호의 출력 강도에 따라 안테나(A, B, C, D)의 송수신 우선순위를 설정하여 RFID 태그의 정보를 수신 처리하는 제어 부(130)를 포함한다.

신호 분리부(110)는 각 안테나(A, B, C, D)에 대응되는 커플러(CP)를 포함하여, FEM(200)으로 입력되는 수신신호를 커플링하여 출력감지부(120)로 전달한다.

출력감지부(120)는 각 안테나(A, B, C, D)의 수신신호의 크기를 감지하여 제어부(130)로 제공한다. 이에, 제어부(130)는 출력감지부(120)가 감지한 수신출력과, 미리 설정된 송신출력의 차이를 통해 안테나 아이소레이션 값을 산출할 수 있다. 송신출력은 RFID 송수신장치(100)에서 기준 출력이 정해진 값임으로, 수신출력을 감지하여 기 설정된 기준 출력과의 차이를 산출하면 각 안테나(A, B, C, D)의 아이소레이션 정도를 판단할 수 있다. 여기서, 출력감지부(120)에 송신출력 및 수신출력을 비교할 수 있는 구성을 추가하여, 아이소레이션을 출력감지부(120)에서 직접 체크하도록 하는 것도 가능하다.

안테나(A, B, C, D)의 수신출력이 기 설정된 송신출력에 근접할 수록 해당 안테나(A, B, C, D)의 아이소레이션은 양호한 것이며, 아이소레이션 산출 식은 다음의 <수식>과 같다.

<수식>

안테나 아이소레이션 = △(P_OUTPUT - P_INPUT)

송수신 처리부(140)는 제어부(130)가 제공한 송신 데이터를 송수신 규격에 맞게 변조하여 FEM(200)으로 전달하고, FEM(200)을 통해 수신된 수신신호를 데이터 신호로 복조하여 제어부(130)로 전달한다.

FEM(200)은 송수신 신호를 원하는 주파수 대역의 무선신호로 처리한다. 또 한, 본 발명에 따른 FEM(200)은 송신신호 및 수신신호의 위상차를 감지하여 수신신호의 노이즈를 판단한다. FEM(200)은 수신신호의 노이즈를 상쇄하기 위한 노이즈 상쇄신호를 생성한다. FEM(200)은 수신신호에 노이즈 상쇄신호를 커플링하여 위상차를 보상함으로써, 수신신호의 위상이 송신신호의 위상과 일치될 수 있도록 한다.

제어부(130)는 초기 구동 시 출력감지부(120)의 감지값에 기초하여 각 안테나(A, B, C, D)의 아이소레이션을 체크한다. 각 안테나(A, B, C, D)의 아이소레이션 체크 순서는, A, B 안테나 간(a) -> A, D 안테나 간(b) -> D, C 안테나 간(c) -> C, B 안테나 간(d) -> D, B 안테나 간(e) > A, C 안테나 간(f)의 순서로 설정될 수 있다.

제어부(130)는 아이소레이션이 양호한 순서에 따라 안테나(A, B, C, D)의 송수신 순서를 설정할 수 있다. 이에, 우선순위에 따라 동작하는 각 안테나(A, B, C, D)에 수신된 신호는 FEM(200)에서 노이즈가 상쇄된다. 제어부(130)는 노이즈가 제거된 수신신호의 강도에 따라 안테나(A, B, C, D)의 송수신 우선순위를 재설정 한다.

한편, 안테나(A, B, C, D)를 통해 수신된 신호는 FEM(200)에서 노이즈가 상쇄된 후 수신신호 처리회로로 전달되어 처리된다. 수신신호의 노이즈를 상쇄하는 FEM(200)의 구성은 도 2에 도시된 바와 같다.

도 2는 실시예에 따른 FEM(200)의 제어블록도이다.

FEM(200)은 수신신호가 입력되는 저잡음 증폭기(LNA)(210)와 송신신호를 증폭하는 전력증폭기(PAM)(220)을 포함한다. 또한, FEM(200)은 수신신호의 노이즈를 감지하여, 수신신호의 노이즈를 감쇄하기 위한 노이즈 감쇄신호를 생성한다.

이에, FEM(200)은 PAM(220)에서 출력된 송신신호를 분기하여 전달하는 송신신호 전달단(240)과, 수신신호를 전달하는 수신신호 전달단(230)과 LNA(210)로 입력되는 수신신호에 노이즈 감쇄신호를 커플링하는 노이즈 감쇄신호 전달단(235)과, 송신신호와 수신신호의 위상을 감지하여 두 신호의 위상 차이를 판단하고, 수신신호의 위상 차이, 즉, 노이즈를 보상하기 위한 노이즈 감쇄신호를 생성하는 위상 제어부(250)를 포함한다.

PAM(220)에서 출력된 송신신호의 일부는 송신신호 전달단(240)을 통해 위상 제어부(250)로 전달된다.

안테나(A, B, C, D)로 수신된 수신신호의 일부는 수신신호 전달단(230)을 통해 위상 제어부(250)로 전달된다. 여기서, 수신신호 전달단(230)으로는 합성기를 적용할 수 있다.

위상 제어부(250)는 송신신호의 위상과 수신신호의 위상을 상호 비교하여 위상차를 산출한다. 송신신호와 수신신호의 위상 차이는 노이즈에 의한 것으로서, 위상 제어부(250)는 수신신호의 위상이 송신신호의 위상과 일치할 수 있도록 노이즈 감쇄신호를 생성한다. 여기서, 위상 제어부(250)는 신호가 송신된 후 수신되기까지의 지연(delay)을 감안하여 노이즈 감쇄신호를 생성할 수 있다.

위상 제어부(250)는 LNA(210)로 입력되는 수신신호에 노이즈 감쇄신호를 커플링하여 수신신호의 위상을 보정함으로써, 수신신호의 에러 율을 감소시킬 수 있다.

도 3은 실시예에 따른 무선통신시스템의 제어방법의 흐름도이다.

RFID 송수신장치(100)에 전원이 인가되면(S5), 제어부(130)는 각 안테나(A, B, C, D)가 순차적으로 송수신 동작을 수행하도록 한다.

출력감지부(120)는 안테나(A, B, C, D)로 수신된 신호의 수신출력을 감지하여 제어부(130)에 전달하며, 제어부(130)는 기 설정된 송신출력과 수신출력을 비교하여 안테나(A, B, C, D) 아이소레이션 값을 산출한다(S10). 여기서, 아이소레이션 산출과정은 출력감지부(120)에서 수행되도록 하는 것이 가능하다.

제어부(130)는 아이소레이션이 양호한 안테나(A, B, C, D) 순으로 우선순위 부여한다(S20).

각 안테나(A, B, C, D)는 설정된 우선순위에 따라 신호 송수신하고(S30), 송수신 신호는 FEM(200)으로 입력된다.

FEM(200)은 수신신호에서 노이즈를 제거하여 제어부(130)로 전달하는 한편, 수신신호의 신호강도를 측정하여 제어부(130)로 전달한다(S40).

제어부(130)는 수신강도가 양호한 순으로 각 안테나(A, B, C, D)의 동작 우선순위 부여한다(S50).

각 안테나(A, B, C, D)는 우선순위에 따라 송수신 동작을 수행한다(S60).

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 실시예에 따른 무선통신시스템의 제어블록도.

도 2는 실시예에 따른 FEM의 제어블록도.

도 3은 실시예에 따른 무선통신시스템의 제어방법의 흐름도.

Claims

적어도 둘 이상의 안테나와;

상기 안테나로 수신된 수신신호의 출력을 감지하는 출력감지부와;

상기 수신신호의 노이즈를 상쇄시키는 FEM(Front End Module)과;

상기 출력감지부의 감지값을 이용하여 상기 각 안테나의 아이소레이션을 산출하고, 상기 FEM에서 노이즈가 상쇄된 수신신호의 출력 강도에 따라 상기 안테나들의 송수신 우선순위를 설정하는 제어부를 포함하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서,

상기 FEM은,

상기 안테나를 통해 송수신되는 송신신호 및 상기 수신신호의 위상 차이를 감지하여 상기 감지된 위상차를 보상하는 노이즈 감쇄신호를 생성하는 위상 제어부를 포함하는 무선통신시스템.
제2항에 있어서,

상기 FEM은,

상기 송신신호를 상기 위상 제어부로 전달하는 송신신호 전달단과;

상기 수신신호를 상기 위상 제어부로 전달하는 수신신호 전달단과;

상기 위상 제어부가 생성한 상기 노이즈 감쇄신호를 상기 수신신호 측에 커 플링하는 노이즈 감쇄신호 전달단을 포함하는 무선통신시스템.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 기 설정된 송신신호의 출력값과 상기 출력감지부가 감지한 상기 수신신호의 출력값의 차이값을 산출하여 상기 아이소레이션을 체크하는 무선통신시스템.
적어도 둘 이상의 안테나로 수신된 수신신호의 출력을 감지하여 상기 각 안테나의 아이소레이션을 산출하는 단계와;

상기 아이소레이션이 양호한 정도에 따라 상기 안테나의 송수신 순서를 설정하는 단계와;

상기 송수신 순서에 따라 상기 각 안테나로 신호를 수신하는 단계와;

상기 수신된 신호에서 노이즈를 상쇄시키는 단계와;

상기 노이즈가 상쇄된 수신신호의 출력 강도에 따라 상기 안테나들의 송수신 우선순위를 재설정하는 단계를 포함하는 무선통신시스템의 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 각 안테나의 아이소레이션을 산출하는 단계는,

안테나에 수신된 수신신호의 출력을 감지하는 단계와;

기 설정된 송신신호의 출력과 상기 수신신호의 출력의 차이값을 산출하는 단 계를 포함하는 무선통신시스템의 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 아이소레이션이 양호한 정도에 따라 상기 안테나의 송수신 순서를 설정하는 단계는,

기 설정된 송신신호의 출력과 상기 수신신호의 출력의 차이값이 작을수록 우선순위를 갖는 무선통신시스템의 제어방법.
제5항에 있어서,

상기 수신된 신호에서 노이즈를 상쇄시키는 단계는,

상기 안테나를 통해 송수신되는 송신신호 및 상기 수신신호의 위상 차이를 감지하는 단계와;

상기 감지된 위상차를 보상하는 노이즈 감쇄신호를 생성하는 단계와;

상기 수신신호에 상기 노이즈 감쇄신호를 커플링하는 단계를 포함하는 무선통신시스템의 제어방법.