KR101870389B1 - IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법 및 RF 수신 장치 - Google Patents

IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법 및 RF 수신 장치 Download PDF

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Abstract

IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법 및 RF 수신 장치가 개시되어 있다. IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법은 안테나가 신호가 전달되는 자유 공간 상에서 전자기파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계, LNA가 상기 전기적 신호를 증폭하는 단계, VCO가 전압을 조정하여 발진 주파수를 변화시키는 단계, MIXER가 상기 발진 주파수와 LNA에 의해 증폭된 전기적 신호의 주파수를 믹싱하여 IF 신호를 생성하는 단계, 주파수 보정 LPF가 설정된 필터 대역폭을 기반으로 IF 신호에 대한 필터링을 수행하여 LPF 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법 및 RF 수신 장치{Method and RF receiver for receiving in low-power short-range on IoT(internet of things) sensor network environment}
본 발명은 신호 수신 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법 및 RF 수신 장치에 관한 것이다.
미래 사회는 사람, 사물 등 모든 것(everything)이 서로 연결되어 정보를 주고받는 초연결사회(hyper connected society)로 변화될 것으로 예상되고 있다. 유선 통신에서 무선 통신으로 사람과 사람, 사물과 사람의 연결이 급속히 진행 중이며, 미래에는 만물이 모바일을 통해 인터넷에 연결되어 서로 통신하는 사회가 될 것으로 전망되고 있는 바, 이러한 초연결사회의 기반이 되는 기술/서비스가 바로 사물인터넷(IoT, Internet of Things)이라 할 수 있다. 사물인터넷은 2005년 ITU4)가 처음으로 개념을 정립하였다. ITU(2005)에 따르면 언제나, 어디서나, 어느 것과도 연결될 수 있는 것이 사물인터넷 시대의 새로운 통신 환경이라 발표했다. 실제 모바일 인터넷의 활성화는 인간이 정보 접속에 대해 가지고 있던 ‘시간의 제약’과 ‘공간의 제약’의 문제를 해결해 주었으며, 사물인터넷의 핵심은 ITU(2005)가 제안한 PC(personal computer)와 PC, 인간과 인간, 인간과 사물, 사물과 사물을 연결하는 ‘객체의 제약’을 해결하는 것에 있다고 할 수 있다. 결국 사물인터넷은 정보의 생산 주체와 소비 주체가 기기/사람인 경우를 모두 아우르는 개념이라 할 것이며, 이 개념은 기존 USN(Ubiquitous Sensor Network) 사물지능통신(M2M, Machine to Machine)에서 발전되었고, 만물인터넷(IoE, Internet of Everything)으로까지 확장되고 있다. 따라서, IoT는 시간, 장소, 사물의 제약 없이 모두 연결되어 있는 새로운 차원의 환경하에서 모든 사물(things, everything)에 인터넷 주소를 부여하고 모바일로 각각의 정보를 인터넷을 통해 공유, 통신하는 환경을 의미하는 것이라 할 수 있다.
10-2013-0114486
본 발명의 일 측면은 IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 RF 수신 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 IoT(internet of things) 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법은 안테나가 신호가 전달되는 자유 공간 상에서 전자기파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계, LNA(low noise amplifier)가 상기 전기적 신호를 증폭하는 단계, VCO(voltage controlled oscillator)가 전압을 조정하여 발진 주파수를 변화시키는 단계, MIXER가 상기 발진 주파수와 상기 LNA에 의해 증폭된 상기 전기적 신호의 주파수를 믹싱하여 IF(intermediate frequency) 신호를 생성하는 단계, 주파수 보정 LPF(low pass filter)가 설정된 필터 대역폭을 기반으로 상기 IF 신호에 대한 필터링을 수행하여 LPF 신호를 생성하는 단계, DET(detector)는 상기 LPF 신호에서 반송파 성분이 제거된 반송파 제거 신호를 출력하는 단계와 COMP(comparator)가 상기 DET에서 출력된 상기 반송파 제거 신호를 수신하고, 송신 장치에서 전송된 메시지 신호를 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 VCO는 PLL 회로를 포함하지 않는다.
또한, 상기 주파수 보정 LPF는 상기 VCO의 주파수 불안정 범위를 고려하여 VCO의 불안정 대역폭의 최소 2배 이상의 대역폭을 갖도록 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 IoT(internet of things) 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 장치는 신호가 전달되는 자유 공간 상에서 전자기파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하도록 구현되는 안테나, (low noise amplifier)가 상기 전기적 신호를 증폭하도록 구현되는 LNA(low noise amplifier), 전압을 조정하여 발진 주파수를 변화시키도록 구현되는 VCO(voltage controlled oscillator), 상기 발진 주파수와 상기 LNA에 의해 증폭된 상기 전기적 신호의 주파수를 믹싱하여 IF(intermediate frequency) 신호를 생성하도록 구현되는 MIXER, 설정된 필터 대역폭을 기반으로 상기 IF 신호에 대한 필터링을 수행하여 LPF 신호를 생성하도록 구현되는 주파수 보정 LPF(low pass filter), 상기 LPF 신호에서 반송파 성분이 제거된 반송파 제거 신호를 출력하도록 구현되는 DET(detector)와 상기 DET에서 출력된 상기 반송파 제거 신호를 수신하고, 송신 장치에서 전송된 메시지 신호를 복원하도록 구현되는 COMP(comparator)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 VCO는 PLL 회로를 포함하지 않는다.
또한, 상기 주파수 보정 LPF는 상기 VCO의 주파수 불안정 범위를 고려하여 VCO의 불안정 대역폭의 최소 2배 이상의 대역폭을 갖도록 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법 및 RF 수신 장치에서는 주파수원이 흔들리지 않도록 고정해주고, 주파수원을 정확하게 가변할 수 있는 PLL 없이 신호를 수신하여 복원 가능하여 센서용 저전력 소형 수신기 시스템에 응용 가능하고, PLL을 사용하지 않으므로 저가, 저전력, 소형과 구성이 가능하다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MIXER를 통과하는 신호를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 보정 LPF를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DET를 통과한 신호를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 COMP를 통과한 신호를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RF 수신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 전력 상태를 고려한 RF 수신 장치의 동작을 나타낸 개념도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조 부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
사물 인터넷(IoT, internet of things)이 빠르게 발전함에 따라 무선 통신 시스템도 고려할 사항이 많아졌다. 무선 통신 시스템은 복잡할 뿐만 아니라 높은 소모 전력을 요구하고 있다.
본 발명에서는 이러한 RF(radio frequency)-front-end의 복잡도와 전력 소모를 극복하기 위한 근거리 저전력 RF 수신기 시스템이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 RF 수신 장치에서는 기존의 수신기에서 사용되는 위상 고정 루프(PLL, phase locked loop)가 제거되었다. PLL은 기존의 수신기에서 신호의 위상을 고정시켜주는 역할을 수행한다. 따라서, 수신기에 PLL이 존재하지 않는 경우, 주파수 범위의 오차가 발생되게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서는 PLL의 부재로 인한 주파수의 흔들림을 보정하기 위한 LPF(low pass filter)(이하, 주파수 보정 LPF)가 사용될 수 있다. 주파수 보정 LPF는 설정된 주파수 대역 내의 신호를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 RF 수신 장치에서는 PLL을 사용하지 않아 수신기의 구조가 비교적 간단하게 구현될 수 있고, 전력 소모도 적을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 RF 수신 장치는 기존의 RF 수신 장치의 단점을 보안하여 IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신을 위해 사용될 수 있다. 이뿐만 아니라 근거리 저전력 수신이 필요한 다양한 환경 하에서 본 발명의 실시예에 따른 PLL을 사용하지 않은 RF 수신 장치가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 PLL을 사용하지 않은 RF 수신 장치는 non-PLL RF 수신 장치라는 용어로 표현될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치를 나타낸 개념도이다.
도 1에서는 PLL을 사용하지 않은 non-PLL RF 수신 장치가 개시된다.
도 1을 참조하면, non-PLL RF 수신 장치는 안테나(100), LNA(low noise amplifier)(110), VCO(voltage controlled oscillator) (120), MIXER(130), 주파수 보정 LPF(low pass filter)(140), DET(detector)(150), COMP(comparator)(160)를 포함할 수 있다.
안테나(100)는 신호가 전달되는 자유 공간 상에서 전자기파 신호를 전송하고, 전자기파 신호를 수신하기 위해 구현될 수 있다. 안테나(100)가 수신 안테나의 역할을 수행하는 경우, RF 전송 장치에서 발생된 전자기파 신호를 탐지하여 전기적 신호로 변환할 수 있다. 전자기파 신호는 반송파(carrier) 신호와 RF 전송 장치에서 전송하는 실제 정보가 포함되는 메시지 신호를 포함할 수 있다.
LNA(low noise amplifier)(110)는 안테나에 의해 생성된 전기적 신호를 증폭하는 역할을 수행할 수 있다. 안테나(100)에 의해 전달된 전기적 신호는 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력 레벨을 갖고 있다. 따라서, LNA(110)는 낮은 전력 레벨의 신호를 증폭하되, 신호에 포함된 많은 잡음을 최소화하면서 증폭을 수행할 수 있다. LNA(110)는 NF(noise factor)가 낮도록 동작점과 매칭 포인트를 잡아서 설계될 수 있다.
VCO(voltage controlled oscillator)(120)는 전압을 조정하여 발진 주파수를 변화시키기 위해 구현될 수 있다.
VCO(120)에 의해 생성되는 발진 주파수는 전압에 의해 가변되지만, 온도 변화나 전압 불안정과 같은 외부적 영향에 약하다는 문제점이 있어 원하는 발진 주파수가 고정되지 않고 흔들리게 된다. 기존의 경우, PLL을 사용하여 VCO(120)에 의해 발생되는 발진 주파수가 흔들리지 않도록 고정해주고, 주파수원을 정확하게 가변할 수 있도록 하였다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치에서는 주파수원이 흔들리지 않도록 고정해주고, 주파수원을 정확하게 가변할 수 있는 PLL 없이 신호를 수신하여 복원 가능하다.
MIXER(130)는 복수의 주파수를 섞어서 복수의 주파수의 합 또는 차에 해당하는 주파수의 신호를 생성하기 위해 구현될 수 있다. RF통신에서 MIXER(130)는 IF(intermediate frequency) 신호와 RF 신호의 변환을 위해 구현될 수 있다. 중간 주파수인 IF와 실제 자유 공간 상에서 사용되는 반송파(carrier) 주파수를 변환해줄 수 있다. 수신의 경우, LNA(110)를 통과한 신호(이하, LNA 통과 신호)가 MIXER(130)를 통과하여 IF 신호로 변화될 수 있다.
주파수 보정 LPF(140)는 PLL의 부재로 인해 흔들림이 발생하는 주파수 범위를 고려하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 주파수 보정 LPF(140)의 대역(bandwidth)이 1MHz 내지 88MHz이도록 구현될 수 있다. 주파수 보정 LPF(140)는 IF 신호에 대한 로우 패스 필터링을 수행하여 1MHz 내지 88MHz 대역의 LPF 신호를 출력할 수 있다.
즉, 주파수 보정 LPF(140)는 VCO(120)의 주파수 불안정 범위를 포함하여 설계될 수 있다.
DET(detector)(150)는 LPF 신호에서 반송파 성분이 제거된 반송파 제거 신호를 출력하기 위해 구현될 수 있다.
COMP(comparator)(160)는 DET(150)에서 출력된 반송파 제거 신호를 수신하고, 송신 장치에서 전송된 메시지 신호에 대한 복원을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치에서는 주파수원이 흔들리지 않도록 고정해주고, 주파수원을 정확하게 가변할 수 있는 PLL 없이 신호를 수신하여 복원 가능하다.
PLL을 사용하지 않는 수신기의 경우, 하향 변환된 신호의 중심주파수가 시간에 따라 변화하여 동기 방식의 복조가 어려운데 제안된 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치는 PLL을 사용하지 않고, 비동기 방식으로 구현될 수 있다. 수신 신호는 진폭 변조, 펄스 변조, ASK(amplitude shift keying), OOK(on-off keying) 신호 등일 수 있다.
non-PLL RF 수신 장치는 센서용 저전력 소형 수신기 시스템에 응용 가능하고, PLL을 사용하지 않으므로 저가, 저전력, 소형과 구성이 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MIXER를 통과하는 신호를 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 통과하기 전의 LNA 통과 신호(또는 RF 신호)가 MIXER를 통과하여 IF 신호로 변환될 수 있다.
IF 신호로의 변환을 위해 VCO의 LO(local oscillator) 신호가 필요하다. 전술한 바와 같이 VCO에 의해 생성되는 발진 주파수는 전압에 의해 가변되지만, 온도 변화나 전압 불안정과 같은 외부적 영향에 약하다는 문제점이 있어 원하는 발진 주파수가 고정되지 않고 흔들리게 된다. 즉, PLL이 없는 경우, VCO에 의해 생성되는 LO 신호의 주파수가 정확하지 않고 흔들리게 된다.
그래프 (b)와 같이 PLL을 사용하지 않은 경우, 위상의 흔들림이 관찰되게 된다.
이러한 주파수의 흔들림(위상의 흔들림)의 문제를 해결하기 위해 주파수 보정 LPF는 PLL의 부재로 인해 흔들림이 발생하는 주파수 범위를 고려하여 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 보정 LPF를 나타낸 개념도이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 주파수 보정 LPF는 인덕터와 커패시터로 구현되는 13단 이퀄리플 LPF(0.5dB 리플(ripple))일 수 있다.
제1 인덕터(100nH)로 입력되는 신호는 병렬 연결된 제1 커패시터(39pF) 및 제2 인덕터(180nH)로 전달되고, 제1 커패시터(39pF)는 그라운드와 연결되고, 제2 인턱터(180nH)로 전달된 신호는 제2 커패시터(39pF) 및 제3 인덕터(220nH)로 전달될 수 있다.
제2 커패시터(39pF)는 그라운드와 연결되고, 제3 인턱터(220nH)로 전달된 신호는 제3 커패시터(39pF) 및 제4 인덕터(220nH)로 전달될 수 있다.
제3 커패시터(39pF)는 그라운드와 연결되고, 제4 인턱터(220nH)로 전달된 신호는 제4 커패시터(39pF) 및 제5 인덕터(220nH)로 전달될 수 있다.
제4 커패시터(39pF)는 그라운드와 연결되고, 제5 인턱터(220nH)로 전달된 신호는 제5 커패시터(39pF) 및 제6 인덕터(180nH)로 전달될 수 있다.
제5 커패시터(39pF)는 그라운드와 연결되고, 제6 인턱터(180nH)로 전달된 신호는 제6 커패시터(39pF) 및 제7 인덕터(100nH)로 전달될 수 있다.
주파수 보정 LPF의 필터 대역폭(filter bandwidth)는 88MHz이다.
도 3의 (b)를 참조하면, 주파수 보정 LPF의 S11 및 S21에 대한 그래프가 개시된다. S11 및 S21에 대한 그래프를 참조하면, 1~88MHz 대역에 대한 S21 파라메터가 개시되어 있다.
주파수에 따른 S21의 결과값은 아래의 표 1과 같을 수 있다.
Freq 50 78 98 150
S21[dB] -0.7380 -3.0002 -20.041 -70.-028
즉, 주파수 보정 LPF의 필터 대역은 1MHz 내지 88MHz이도록 구현될 수 있다. 주파수 보정 LPF는 IF 신호에 대한 로우 패스 필터링을 수행하여 1MHz 내지 88MHz 대역의 LPF 신호를 출력할 수 있다. 즉, 주파수 보정 LPF는 VCO의 주파수 불안정 범위를 고려하여 설계될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 DET를 통과한 신호를 나타낸 개념도이다.
도 4에서는 주파수 별로 DET를 통과한 주파수별 신호(반송파 제거 신호)가 개시된다.
도 4의 (a)에서는 DET를 통과한 50MHz의 주파수 신호가 개시된다.
도 4의 (b)에서는 DET를 통과한 80MHz의 주파수 신호가 개시된다.
도 4의 (c)에서는 DET를 통과한 88MHz의 주파수 신호가 개시된다.
88MHz의 주파수 신호가 최대 검출 범위로 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 COMP를 통과한 신호를 나타낸 개념도이다.
도 5에서는 주파수 별로 COMP를 통과한 송신 장치에서 전송된 메시지 신호에 대한 복원 신호가 개시된다.
COMP(comparator)는 DET에서 출력된 반송파 제거 신호를 수신하고, 송신 장치에서 전송된 메시지 신호에 대한 복원을 수행하여 출력할 수 있다.
도 5의 (a)에서는 50MHz의 DET의 출력 신호와 COMP의 출력 신호가 개시된다.
도 5의 (b)에서는 84MHz의 DET의 출력 신호와 COMP의 출력 신호가 개시된다.
도 5의 (c)에서는 90MHz의 DET의 출력 신호와 COMP의 출력 신호가 개시된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RF 수신 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6에서는 PLL을 사용하지 않은 non-PLL RF 수신 장치를 기반으로 한 RF 신호의 수신 방법이 개시된다.
도 6을 참조하면, 안테나가 신호가 전달되는 자유 공간 상에서 전자기파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환할 수 있다(단계 S600).
전자기파 신호는 반송파(carrier) 신호와 RF 전송 장치에서 전송하는 실제 정보가 포함되는 메시지 신호를 포함할 수 있다.
LNA(low noise amplifier)가 안테나에 의해 생성된 전기적 신호를 증폭한다(단계 S610).
안테나에 의해 전달된 전기적 신호는 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력 레벨을 갖고 있다. 따라서, LNA는 낮은 전력 레벨의 신호를 증폭하되, 신호에 포함된 많은 잡음을 최소화하면서 증폭을 수행할 수 있다.
VCO(voltage controlled oscillator)가 전압을 조정하여 발진 주파수를 변화시킨다(단계 S620).
기존의 경우, PLL을 사용하여 VCO에 의해 발생되는 발진 주파수가 흔들리지 않도록 고정해주고, 주파수원을 정확하게 가변할 수 있도록 하였다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치에서는 주파수원이 흔들리지 않도록 고정해주고, 주파수원을 정확하게 가변할 수 있는 PLL 없이 신호를 수신하여 신호에 대한 복원을 수행할 수 있다.
MIXER는 발진 주파수를 기반으로 복수의 주파수를 섞어 IF 신호를 생성한다(단계 S630).
MIXER는 RF를 IF로 변환할 수 있다. LNA를 통과한 신호(이하, LNA 통과 신호)가 MIXER를 통과하여 IF 신호로 변화될 수 있다.
주파수 보정 LPF가 설정된 필터 대역폭을 기반으로 필터링을 수행한다(단계 S640).
주파수 보정 LPF가 PLL의 부재로 인해 흔들림이 발생하는 주파수 범위를 고려하여 구현될 수 있다. 주파수 보정 LPF의 대역(bandwidth)이 1MHz 내지 88MHz이도록 구현될 수 있다. 주파수 보정 LPF는 IF 신호에 대한 로우 패스 필터링을 수행하여 1MHz 내지 88MHz 대역의 LPF 신호를 출력할 수 있다.
DET(detector)는 LPF 신호에서 반송파 성분이 제거된 반송파 제거 신호를 출력한다(단계 S650).
COMP(comparator)는 DET에서 출력된 반송파 제거 신호를 수신하고, 송신 장치에서 전송된 메시지 신호에 대한 복원을 수행한다(단계 S660).
즉, 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치에서는 주파수원이 흔들리지 않도록 고정해주고, 주파수원을 정확하게 가변할 수 있는 PLL 없이 신호를 수신하여 복원 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 non-PLL RF 수신 장치는 센서용 저전력 소형 수신기 시스템에 응용 가능하고, PLL을 사용하지 않으므로 저가, 저전력, 소형과 구성이 가능하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 전력 상태를 고려한 RF 수신 장치의 동작을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, PLL을 포함하는 RF 수신부가 구현되되, RF 수신부는 PLL에 대한 ON/OFF가 가능하도록 구현될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른RF 수신부에서는 제어부(700)의 명령을 기반으로 RF 수신부의 PLL(750)에 대한 ON/OFF 동작이 가능할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 RF 수신부가 IoT 장치에 설치되는 경우가 가정된다. 구체적으로 제어부(700)는 IoT 장치의 전력 상태/전력 모드를 고려하여 PLL(750)로의 전력의 공급 여부를 결정할 수 있다.
배터리를 기반으로 동작하는 IoT 장치의 제어부(700)는 사용 가능한 전력이 임계 전력 이상인 경우, 수신 감도를 높이기 위해 PLL(750)로 전력을 공급하도록 제어할 수 있다. 반대로, 배터리를 기반으로 동작하는 IoT 장치의 제어부(700)는 사용 가능한 전력이 임계 전력 미만으로 감소되는 경우, PLL(750)로 공급되는 전력이 중단되도록 제어할 수 있다. 수신 감도는 떨어지나, 전력 소비를 줄여 IoT 장치의 통신 가능 기한을 늘릴 수 있다. 또한, IoT 장치의 제어부(700)는 사용 가능한 전력이 임계 전력 미만으로 감소되는 경우, IoT 장치와 통신하는 다른 통신 장치로 PLL이 사용되지 않음을 알릴 수 있고, 다른 통신 장치는 데이터의 전송 횟수, 데이터의 전송 전력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어부는 IoT 장치의 사용 시간대 및/또는 통신 환경(예를 들어, 근거리 저전력 통신)을 고려하여 PLL(750)로의 전력의 공급 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, IoT 장치에서 데이터의 수신이 임계 횟수 이상 발생되는 데이터 수신이 빈번한 시간 대에 제어부는 PLL(750)로 전력을 공급할 수 있다. 반대로, IoT 장치의 제어부(700)는 데이터의 수신이 임계 횟수 이상 발생되는 데이터 수신이 빈번한 임계 회수 미만으로 발생되는 시간대에 PLL(750)로 공급되는 전력이 중단되도록 제어할 수 있다.
또한, IoT 장치와 통신을 수행하는 다른 장치(예를 들어, 다른 IoT 장치)와의 거리를 기반으로 PLL(750)로의 전력의 공급 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 다른 IoT 장치로부터 수신되는 신호의 세기를 기반으로 다른 IoT 장치와 IoT 장치 간의 거리를 예측할 수 있다. 다른 IoT 장치와 IoT 장치 간의 거리가 임계 거리 이상인 경우, 제어부(700)는 PLL(750)로 전력을 공급할 수 있다. 반대로, 다른 IoT 장치와 IoT 장치 간의 거리가 임계 거리 이하인 경우, 제어부(700)는 PLL(750)로 전력을 공급하지 않을 수 있다.
IoT 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법은 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들일 수 있고, 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. IoT(internet of things) 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 방법은,
    안테나가 신호가 전달되는 자유 공간 상에서 전자기파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계;
    LNA(low noise amplifier)가 상기 전기적 신호를 증폭하는 단계;
    VCO(voltage controlled oscillator)가 전압을 조정하여 발진 주파수를 변화시키는 단계;
    MIXER가 상기 발진 주파수와 상기 LNA에 의해 증폭된 상기 전기적 신호의 주파수를 믹싱하여 IF(intermediate frequency) 신호를 생성하는 단계;
    주파수 보정 LPF(low pass filter)가 상기 IF 신호에 대한 필터링을 수행하여 LPF 신호를 생성하는 단계;
    DET(detector)는 상기 LPF 신호에서 반송파 성분이 제거된 반송파 제거 신호를 출력하는 단계; 및
    COMP(comparator)가 상기 DET에서 출력된 상기 반송파 제거 신호를 수신하고, 송신 장치에서 전송된 메시지 신호를 복원하는 단계를 포함하되,
    상기 VCO는 PLL 회로를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 보정 LPF는 상기 VCO의 주파수 불안정 범위를 고려하여 VCO의 불안정 대역폭의 최소 2배 이상의 대역폭을 갖도록 상기 IF 신호를 필터링하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. IoT(internet of things) 센서 네트워크 환경에서 근거리 저전력 수신 장치는,
    신호가 전달되는 자유 공간 상에서 전자기파 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하도록 구현되는 안테나;
    (low noise amplifier)가 상기 전기적 신호를 증폭하도록 구현되는 LNA(low noise amplifier);
    전압을 조정하여 발진 주파수를 변화시키도록 구현되는 VCO(voltage controlled oscillator);
    상기 발진 주파수와 상기 LNA에 의해 증폭된 상기 전기적 신호의 주파수를 믹싱하여 IF(intermediate frequency) 신호를 생성하도록 구현되는 MIXER;
    상기 IF 신호에 대한 필터링을 수행하여 LPF 신호를 생성하도록 구현되는 주파수 보정 LPF(low pass filter);
    상기 LPF 신호에서 반송파 성분이 제거된 반송파 제거 신호를 출력하도록 구현되는 DET(detector); 및
    상기 DET에서 출력된 상기 반송파 제거 신호를 수신하고, 송신 장치에서 전송된 메시지 신호를 복원하도록 구현되는 COMP(comparator)를 포함하되,
    상기 VCO는 PLL 회로를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 근거리 저전력 수신 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 주파수 보정 LPF는 상기 VCO의 주파수 불안정 범위를 고려하여 VCO의 불안정 대역폭의 최소 2배 이상의 대역폭을 갖도록 상기 IF 신호를 필터링하는 것을 특징으로 하는 근거리 저전력 수신 장치.
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