KR101136136B1 - 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근거리 무선 송수신기에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 무선 송수신기는 다중 대역의 신호를 송수신할 수 있는 하나의 공용 안테나와, 가변이 가능한 대역통과필터 및 다중 대역의 주파수신호를 처리할 수 있는 베이스벤드 처리부를 채용하고, 제어부에서 주파수 선택 및 채널 선택, 대역통과필터의 가변, 증폭기의 이득 제어가 가능하도록 하여 무선 송수신기의 전체 시스템 효율 및 다양한 응용 분야와 호환이 가능하도록 함을 특징으로 한다.

지그비, 다중 대역, 베이스밴드.

Description

다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기{Wireless Transceiver in which the multiband use is possible}

본 발명은 근거리 무선 송수신기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-106-04, 과제명: RFID/USN용 센서 태그 및 센서 노드 기술 개발].

근거리 무선 송수신기의 하나로써 제시된 지그비(ZigBee) 송수신기의 경우, 단일 주파수대역에 대한 데이터 송수신 전송이 가능하도록 설계 및 구현되어 있다. 예를 들면 ISM 밴드 대역의 2.4GHz 주파수 대역, 북미의 900MHz 대역, 유럽의 868MHz 대역 각각으로만 데이터 송수신이 이루어지도록 제작되었다. 따라서 단일 주파수 대역으로만 데이터 송수신이 이루어지도록 설계된 지그비 송수신기는 국가별 또는 응용 서비스에 따라 호환이 되기 어려운 단점을 가지고 있다.

이러한 단점을 해결하고자 다중 안테나를 채용하거나, 각 블록에 스위치를 사용하여 주파수 대역 및 주파수 대역에 맞게 설계된 블록을 선택하는 무선 송수신 기들이 제안되었다. 그러나 다중 안테나를 사용한 무선 송수신기의 경우 수용하고자 하는 주파수 대역에 따라 그에 맞는 송수신 안테나를 채용해야 하는 관계로 송수신기의 전체 시스템 크기가 증가하는 문제가 발생한다.

또한 주파수 대역에 맞게 설계된 블록을 스위칭하여 시스템을 설정하는 무선 송수신기의 경우에도 스위치 소자와 각 블록 회로간 매칭 문제가 발생하며, 다수의 스위치 소자를 채용하는 관계로 신호 손실 발생의 우려가 있고, 주파수 대역별로 각 회로 블럭의 설계가 수반되어야 하므로 이 역시 전체 시스템 크기가 증가하는 문제가 발생한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 채용 안테나의 수를 최소화하면서도 다중 대역의 신호를 각각 송수신 처리할 수 있는 근거리 무선 송수신기를 제공함에 있으며,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 전체 시스템 효율 및 다양한 응용 분야와 호환이 가능하도록 다중 대역의 무선신호를 송수신 처리할 수 있는 근거리 무선 송수신기를 제공함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 일실시예에 따른 근거리 무선 송수신기는,

다중 대역의 무선 통신신호를 송수신하기 위한 안테나와;

선택 대역의 신호만을 통과시키고, 송수신 경로 설정에 따라 수신된 RF신호를 처리하거나 송신할 신호를 RF 처리하기 위한 RF신호 전처리부와;

근거리 무선통신을 위한 변복조 방식중 어느 하나의 변복조 방식에 따라 송/수신 신호를 변복조 처리하기 위한 변/복조부와;

다중 대역의 신호를 대역별 기저대역 신호로 처리하기 위한 베이스벤드 처리부와;

적어도 주파수 대역 설정과 채널 선택 및 변복조 방식의 선택 제어를 통해 다중 대역중 선택된 대역의 신호를 송수신 처리하도록 제어하기 위한 제어부와;

시스템 제어 프로그램 데이터가 저장되며 상기 제어부에 의해 액세스되는 메모리;를 포함함을 특징으로 한다.

더 나아가 상기 근거리 무선 송수신기의 베이스밴드 처리부는,

기저대역 처리되거나 기저대역 처리할 신호의 전달경로를 선택하기 위한 경로 선택부들과;

상기 경로 선택부들 사이에서 각각 서로 다른 대역의 신호를 기저대역 신호로 처리하기 위한 주파수 대역별 베이스밴드 처리기들;을 포함함을 특징으로 하며,

상기 주파수 대역별 베이스밴드 처리기들 각각은 868MHz, 900MHz, 2400MHz 주파수 대역중 어느 하나의 주파수 대역을 처리하기 위한 베이스밴드 처리기임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 근거리 무선 송수신기의 변/복조부는 근거리 무선통신 표준에 제시된 O-QPSK, BPSK, ASK 변/복조 방식중 어느 하나의 방식으 로 신호 변/복조 수행함을 특징으로 한다.

아울러 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기는,

제어부에 의해 선택 대역의 신호만을 통과시키기 위한 가변대역 통과필터와;

상기 제어부에 의해 송신경로와 수신경로를 설정하기 위한 RF스위치와;

상기 RF스위치를 통해 수신된 신호를 증폭하고, 그 증폭된 신호의 주파수를 주파수 합성기로부터 수신한 발진신호를 이용하여 하향 변환한후 IF대역의 신호를 필터링하기 위한 수신신호 처리부와;

상기 변/복조부로부터의 수신신호중 IF대역의 신호를 필터링하고, 필터링된 신호의 주파수를 주파수 합성기로부터 수신한 발진신호를 이용하여 상향 변환한후 파워증폭기를 통해 증폭 출력하기 위한 송신신호 처리부;를 포함함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 실시예에 따르면, 본 발명의 무선 송수신기는 다중 대역의 신호를 송수신할 수 있는 하나의 공용 안테와, 가변이 가능한 대역통과필터 및 다중 대역의 주파수신호를 처리할 수 있는 베이스벤드 처리부를 채용 및 고안함으로써, 무선 송수신기의 사이즈를 최대한 슬림화하면서 다중 대역의 신호를 정상적으로 송수신할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

더 나아가 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선 송수신기는 주파수 대역에 맞게 설계된 블록들을 스위칭하여 시스템을 설정하는 일반 무선 송수신기에 비해 채용 스위치 소자가 적으므로, 다수의 스위치 소자 채용에 따른 신호 손실의 우려가 없다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 아울러 하기 설명에서는 근거리 무선 송수신기의 일예로써 지그비(ZigBee) 무선 송수신기를 가정하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선 송수신기의 블럭구성도를 예시한 것으로, 보다 구체적으로는 지그비 무선 송수신기의 블럭구성도를 예시한 것이다. 그리고 도 2는 도 1에 도시한 근거리 무선 송수신기의 상세 구성도를, 도 3은 도 1 또는 도 2에 도시한 베이스밴드 처리부(130)의 상세 구성도를 각각 예시한 것이다.

도 1을 우선 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지그비 송수신기는 다중 대역의 무선 통신신호를 송수신하기 위한 안테나(100)와, 후술할 제어부(140)의 제어에 따라 선택된 대역의 신호만을 통과시키고, 송수신 경로 설정에 따라 수신된 RF신호를 처리하거나 송신할 신호를 RF 처리하기 위한 RF신호 전처리부(110)와, 근거 리 무선통신을 위한 변복조 방식중 어느 하나의 변복조 방식에 따라 송/수신 신호를 변복조 처리하기 위한 변/복조부(120)와, 다중 대역의 신호를 대역별 기저대역 신호로 처리하기 위한 베이스벤드 처리부(130) 및 적어도 주파수 대역 설정과 채널 선택 및 변복조 방식의 선택 제어를 통해 다중 대역중 선택된 대역의 신호를 송수신 처리하도록 제어하기 위한 제어부(140), 그리고 시스템 제어 프로그램 데이터가 저장되며 상기 제어부(140)에 의해 액세스되는 메모리(150)를 포함한다. 상기 메모리(150)는 제어부(140)와 함께 하나의 프로세서로 구현 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 지그비 무선 송수신기는 근거리 무선통신 표준, 예를 들면 IEEE 802.15.4-2006 표준에 제시된 868MHz, 900MHz, 2400MHz 주파수 대역의 신호처리가 가능한 무선 송수신기이다. 아울러 본 발명의 실시예에 따른 지그비 무선 송수신기는 근거리 무선통신 표준에 제시된 O-QPSK, BPSK, ASK 변/복조 방식중 어느 하나의 방식으로 신호 변/복조 수행 가능한 무선 송수신기이다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 지그비 무선 송수신기의 RF신호 전처리부(110)는 도 2에 도시한 바와 같이 제어부(140)에 의해 선택 대역의 신호만을 통과시키기 위한 가변대역 통과필터(111-1)와 제어부(140)에 의해 송신경로와 수신경로를 설정하기 위한 RF스위치(111-2)를 포함한다. 도 2에서, 도면부호 111은 가변대역 통과필터(111-1) 및 RF스위치(111-2)를 포함하는 블록을 나타낸다. 더 나아가 RF신호 전처리부(110)는 저잡음증폭기(115), 믹서(117), 가변대역 통과필터(118)를 포함하는 수신신호 처리부를 포함한다. 이러한 수신신호 처리부는 RF스위치(111-2)를 통해 수신된 신호를 증폭하고, 그 증폭된 신호의 주파수를 주파수 합성기(116)로부터 수신한 발진신호를 이용하여 하향 변환한후 IF대역의 신호를 필터링하여 출력하는 역할을 담당한다.

수신신호 처리부 외에 RF신호 전처리부(110)는 가변대역 통과필터(114), 믹서(113) 및 파워증폭기(112)를 포함하는 송신신호 처리부를 포함한다. 이러한 송신신호 처리부를 포함함으로써, 후술할 변/복조부(120)로부터의 수신신호중 IF대역의 신호를 필터링하고, 필터링된 신호의 주파수를 주파수 합성기(116)로부터 수신한 발진신호를 이용하여 상향 변환한후 파워증폭기(112)를 통해 증폭 출력한다.

한편 변/복조부(120)는 근거리 무선통신 표준에서 제시한 O-QPSK, BPSK, ASK 변/복조 방식중 어느 하나의 방식으로 신호 변/복조 수행하는데, 변/복조 방식의 선택은 후술할 제어부(140)에 의해 이루어진다. 참고적으로 제어부(140)는 지그비 송수신기의 동작을 전반적으로 제어하는데, 도 2에 도시한 바와 같이 RF신호 전처리부(110)에 위치하는 증폭기들의 이득 제어는 물론, 가변대역 필터 제어, 변복조방식 선택 제어 및 채널선택 제어를 수행한다.

제어부(140)에 의해 다중 대역중 선택된 대역의 주파수 신호를 기저대역 신호로 처리하기 위한 베이스밴드 처리부(130)의 구성을 도 3을 참조하여 부연 설명하면, 베이스밴드 처리부(130)는 기저대역 처리되거나 기저대역 처리할 신호의 전달경로를 선택하기 위한 경로 선택부들(131, 133)과, 상기 경로 선택부들(131,133) 사이에서 각각 서로 다른 대역, 예를 들면 868MHz, 900MHz, 2400MHz의 신호를 각각 기저대역 신호로 처리하기 위한 주파수 대역별 베이스밴드 처리기들(132,134,135)을 포함한다.

참고적으로 본 발명의 실시예에 따른 지그비 무선 송수신기는 사용 용도에 맞게 주파수 선택 설정이 이루어질 수 있으며, 제어부(140)가 다중 대역중 신호 송 수신 가능한 어느 하나의 주파수 대역을 찾아 주파수 대역 설정과 채널 선택 및 변복조 방식을 자동 선택할 수도 있다. 예를 들면 주파수 선택 스캔모드에서 특정 대역 주파수를 선택하여 신호를 반복 송신하고, 그에 대한 응답(ack)이 없으면 대역을 바꿔가면서 신호 송수신 가능한 주파수 대역을 찾는 방법을 이용할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 지그비 무선 송수신기의 구성에 대해 설명하였다. 하기에서는 상술한 구성을 가지는 지그비 무선 송수신기의 동작에 대해 부연 설명하기로 한다.

우선 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기의 동작 모드에 따른 신호처리 흐름도를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지그비 송수신기는 장비 설치후 전원 공급에 의해 초기화 단계가 수행(S10단계)된다. 초기화 단계로써 제어부(140)는 사용 가능한 주파수 대역을 판별한다. 판별 방법으로는 사용 가능한 다중 대역중 관리자에 의해 세팅된 주파수 대역이 있는가를 우선 검사한다. 검사결과 세팅된 주파수 대역이 있다면 그 세팅된 주파수 대역(868MHz, 900MHz, 2400MHz 중 어느 하나)에 맞게 RF신호 전처리부(110)의 각종 증폭기 이득제어, 가변대역필터제어, 채널선택, 변복조 방식 선택과 같은 시스템 파라미터를 설정(S12단계)한다.

만약 관리자에 의해 세팅된 주파수 대역이 없다면, 제어부(140)는 앞서 설명한 주파수 선택 스캔모드를 수행하여 사용 가능한 주파수 대역을 찾은 후 S12단계로 진행하여 찾아진 주파수 대역에 맞게 시스템 파라미터를 설정한다.

이와 같이 사용 가능한 주파수 대역에 맞게 시스템 파라미터 설정이 완료되 면 제어부(140)는 신호 송/수신 모드에 맞게(S14단계) 베이스밴드 처리부(130)내의 경로를 제어(S16, S18단계)한다. 즉, 송신신호의 기저대역 처리 및 기저대역 처리된 송신신호가 변/복조부(120)로 전달되도록 경로선택부들(131,133)을 제어하거나, 변/복조부(120)로부터 전달되는 수신신호를 기저대역 처리하도록 경로선택부들(131,133)을 제어한다. 베이스밴드 처리부(130)내의 경로제어에 따라 특정 대역에서의 데이터 송신과 수신(S20단계)이 반복적으로 이루어짐으로써, 본 발명의 실시예에 따른 지그비 무선 송수신기는 결과적으로 IEEE 802.15.4-2006 표준에 제시된 868MHz, 900MHz, 2400MHz 주파수 대역중 어느 하나의 주파수 대역에서 송수신되는 신호를 정상적으로 처리할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 무선 송수신기는 다중 대역의 신호를 송수신할 수 있는 하나의 공용 안테나와, 가변이 가능한 대역통과필터 및 다중 대역의 주파수신호를 처리할 수 있는 베이스밴드 처리부를 채용 및 고안함으로써, 무선 송수신기의 사이즈를 최대한 슬림화하면서 다중 대역의 신호를 정상적으로 송수신할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으 로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 지그비 네트워크를 포함하는 근거리 무선 통신 네트워크에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선 송수신기의 블럭구성 예시도.

도 2는 도 1에 도시한 근거리 무선 송수신기의 상세 구성 예시도.

도 3은 도 1 또는 도 2에 도시한 베이스밴드 처리부(130)의 상세 구성 예시도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기의 동작 모드에 따른 신호처리 흐름도.

Claims (7)

1. 다중 대역의 무선 통신신호를 송수신하기 위한 안테나와;

   선택 대역의 신호만을 통과시키고, 송수신 경로 설정에 따라 수신된 RF신호를 처리하거나 송신할 신호를 RF 처리하기 위한 RF신호 전처리부와;

   근거리 무선통신을 위한 변복조 방식중 어느 하나의 변복조 방식에 따라 송/수신 신호를 변복조 처리하기 위한 변/복조부와;

   다중 대역의 신호를 대역별 기저대역 신호로 처리하기 위한 베이스밴드 처리부와;

   적어도 주파수 대역 설정과 채널 선택 및 변복조 방식의 선택 제어를 통해 다중 대역중 선택된 대역의 신호를 송수신 처리하도록 제어하기 위한 제어부와;

   시스템 제어 프로그램 데이터가 저장되며 상기 제어부에 의해 액세스되는 메모리;를 포함하고,

   상기 RF신호 전처리부는,

   상기 제어부에 의해 선택 대역의 신호만을 통과시키기 위한 가변대역 통과필터와;

   상기 제어부에 의해 송신경로와 수신경로를 설정하기 위한 RF스위치와;

   상기 RF스위치를 통해 수신된 신호를 증폭하고, 그 증폭된 신호의 주파수를 주파수 합성기로부터 수신한 발진신호를 이용하여 하향 변환한후 IF대역의 신호를 필터링하기 위한 수신신호 처리부와;

   상기 변/복조부로부터의 수신신호중 IF대역의 신호를 필터링하고, 필터링된 신호의 주파수를 주파수 합성기로부터 수신한 발진신호를 이용하여 상향 변환한후 파워증폭기를 통해 증폭 출력하기 위한 송신신호 처리부;를 포함함을 특징으로 하는 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스밴드 처리부는,

   기저대역 처리되거나 기저대역 처리할 신호의 전달경로를 선택하기 위한 경로 선택부들과;

   상기 경로 선택부들 사이에서 각각 서로 다른 대역의 신호를 기저대역 신호로 처리하기 위한 주파수 대역별 베이스밴드 처리기들;을 포함함을 특징으로 하는 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 주파수 대역별 베이스밴드 처리기들 각각은 868MHz, 900MHz, 2400MHz 주파수 대역중 어느 하나의 주파수 대역을 처리하기 위한 베이스밴드 처리기임을 특징으로 하는 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 변/복조부는 근거리 무선통신 표준에 제시된 O-QPSK, BPSK, ASK 변/복조 방식중 어느 하나의 방식으로 신호 변/복조 수행함을 특징으로 하는 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 베이스밴드 처리부는 상기 제어부의 선택에 따라 868MHz, 900MHz, 2400MHz 주파수 대역의 신호처리가 가능한 베이스밴드 처리부임을 특징으로 하는 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는 다중 대역중 신호 송수신 가능한 어느 하나의 주파수 대역을 찾아 주파수 대역 설정과 채널 선택 및 변복조 방식을 자동 선택 제어함을 특징으로 하는 다중 대역 사용 가능한 근거리 무선 송수신기.
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