KR101986289B1 - 차량용 통합 수신 시스템 - Google Patents

Abstract

외부에서 신호를 수신하는 통합 수신 모듈과 헤드 유닛 사이의 양 방향 전력선 통신을 지원하는 차량용 통합 수신 시스템을 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 차량용 통합 수신 시스템은, 차량의 헤드 유닛에 구비되며, 실시간 데이터 전송을 위한 전송 데이터 용량을 결정하는 통합 제어 모듈과, 상기 통합 제어 모듈과 전력선 케이블로 연결되며, 상기 통합 제어 모듈에서 결정된 전송 데이터 용량에 따라 외부에서 수신된 데이터의 용량을 조절하여 상기 전력선 케이블을 통해 상기 헤드 유닛으로 전달하는 통합 수신 모듈을 포함하되, 상기 통합 수신 모듈은 상기 통합 제어 모듈에서 전송된 전송 데이터 용량 정보를 해석하여 실시간으로 전송되는 데이터의 샘플 당 비트(bit) 개수를 조정하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 통합 수신 시스템{Integrated Receiving System for Vehicle}

본 발명은 차량용 수신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 통합 수신 모듈에서 전송되는 데이터 전송량을 조절함으로써, 끊김 없는(seamless) 차량 내 통신 환경을 제공할 수 있는 차량용 통합 수신 시스템에 관한 것이다.

최근, 정보통신기술의 발전으로 AM/FM 라디오, DMB, HD 라디오 및 GPS 등의 다양한 통신방식의 통신 수신기를 통합하여 차량에 적용하고 있다.

이를 위하여, 헤드 유닛 내 제어 모듈은 외부의 안테나와 피더(Feeder) 케이블로 연결되며, 피더 케이블은 오디오선 및 비디오선 등의 아날로그 신호선, 시스템 응답이나, 상태정보를 전송하는 디지털 제어선 및 전원을 공급하는 전원선으로 구성된다.

이 같이, 종래의 수신 시스템은 기능에 따라 별도의 선로를 이용하여 차체의 총중량이 증가하고, 설치 공정이 복잡하였으며, 기능이 추가될 때마다 추가적인 선로 구성이 필요하였다.

뿐만 아니라, 종래의 수신 시스템은 무선시스템의 증가에 따라 송수신할 디지털 정보가 증가되어 디지털 신호선을 추가해야 하거나, 고가의 차량용 통신장치(CAN, LIN 등)를 필요로 하여, 비용 및 시스템 복잡도가 증가하였다.

또한, 종래의 수신 시스템은 사운드와 비디오 신호를 아날로그 신호로 전송하므로, 피더 케이블의 길이 및 차량 내 노이즈에 의하여 성능 열화가 발생하였다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 외부로부터 신호를 수신하기 위한 통합 수신 모듈과 헤드 유닛 간에 양 방향의 전력선 통신 수단을 제공하고, 상기 전력선 통신의 채널 환경에 따라, 통합 수신 모듈에서 전송되는 데이터 전송량을 조절하여 끊김 없는(seamless) 통신 환경이 유지되는 차량용 통합 수신 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른 차량용 통합 수신 시스템은, 차량의 헤드 유닛에 구비되며, 실시간 데이터 전송을 위한 전송 데이터 용량을 결정하는 통합 제어 모듈과, 상기 통합 제어 모듈과 전력선 케이블로 연결되며, 상기 통합 제어 모듈에서 결정된 전송 데이터 용량에 따라 외부에서 수신된 데이터의 용량을 조절하여 상기 전력선 케이블을 통해 상기 헤드 유닛으로 전달하는 통합 수신 모듈을 포함하되, 상기 전력선 케이블은 상기 헤드 유닛과 상기 통합 수신 모듈 사이에 양 방향의 전력선 통신 을 지원하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 통합 수신 모듈은 복수의 통신방식의 신호를 수신하는 안테나와, 상기 지시된 통신방식의 주파수에 동조하여 상기 안테나에 수신된 상기 복수의 통신방식의 신호 중에서, 중간주파수 대역의 상기 지시된 통신방식의 신호를 추출하는 튜너와, 상기 중간주파수 대역의 지시된 통신방식의 신호를 디지털 신호처리하여 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 포함하는 디지털 신호로 변환하는 DSP와, 상기 디지털 신호를 상기 전력선 통신 신호로 변환하고, 상기 헤드 유닛에서 전송된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 처리하는 PLC 모뎀과, 상기 전력선 통신 신호에 포함된 DC 성분을 제거하여 상기 전력선 케이블로 전달하는 필터를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 통합 수신 모듈은 상기 통합 제어 모듈에서 전송된 전송 데이터 용량 정보를 해석하여 실시간으로 전송되는 데이터의 샘플 당 비트(bit) 개수를 조정한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 통합 수신 모듈은 상기 통합 제어 모듈에서 전송된 전송 데이터 용량 정보를 해석하여 실시간으로 전송되는 데이터의 샘플링 속도를 조정한다.

한편, 상기 통합 제어 모듈은 상기 전력선 통신 신호에 DC 성분을 추가하는 필터와, 상기 필터를 통과한 상기 전력선 통신 신호를 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 포함하는 디지털 신호로 변환하는 PLC 모뎀과, 상기 디지털 신호를 전달받아 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 분리하는 오디오 DSP와, 상기 정보 데이터를 고려하여 상기 오디오 및 비디오를 출력하여 상기 사용자에게 제공하는 CPU를 포함하되, 상기 CPU는 상기 PLC 모뎀에 의해 제공되는 전력선 통신의 채널 특성을 검사하고, 검사된 채널 특성에 따라 상기 채널의 용량 변화를 분석하여 상기 전송 데이터 용량을 결정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 CPU는 상기 채널의 시변 채널 특성, 또는 상기 채널의 잡음 특성 중 적어도 하나를 검사하여 상기 채널의 용량 변화를 분석한다.

본 발명에 따르면, 하나의 전력선 케이블로 오디오, 비디오, 정보 및 제어 데이터 등을 송수신할 수 있어, 차량을 경량화하고 공정을 단순화하여 원가를 절감할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 하나의 전력선 케이블을 통해 디지털 신호를 송수신하므로, 차량 노이즈로 인하여 송수신중 오디오, 비디오 신호가 열화 되는 것을 방지할 수 있다.

더 나아가, 본 발명은 전력선 통신의 채널 환경에 따라, 통합 수신 모듈에서 전송되는 데이터 전송량을 조절함으로써, 끊김 없는(seamless) 차량 내 통신 환경을 제공할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 통합 수신 시스템의 설치 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 통합 수신 시스템의 세부 구조를 도시한 도면.
도 3은 PLC 모뎀의 세부 구조를 도시한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 통합 수신 시스템의 설치 예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 통합 수신 시스템(10)은 통합 제어 모듈(300), 전력선 케이블(200) 및 통합 수신 모듈(100)을 포함한다.

통합 제어 모듈(300)은 헤드 유닛에 구비되며, 헤드 유닛의 요청에 따른 통신방식의 신호를 수신하도록 통합 수신 모듈(100)에 지시하며, 통합 수신 모듈(100)로부터 전달받은 전력선 통신 신호를 해석하여 출력 장치를 통해 사용자에게 제공한다. 또한, 통합 제어 모듈(300)은 전력선 통신의 채널 특성을 검사하고, 검사된 채널 특성에 따라 상기 채널의 용량 변화를 분석하여 통합 수신 모듈(100)에서 전송되는 데이터의 용량을 결정한다.

전력선 케이블(200)은 통합 제어 모듈(300)과 통합 수신 모듈(100) 간에 양 방향 통신을 지원하는 인터페이스이며, 예컨대, 트위스트 페어 케이블(Twisted Pair Cable)일 수 있다.

통합 수신 모듈(100)은 차량의 외곽에 장착되어, 통합 제어 모듈(300)에 의해 지시된 통신방식의 신호를 수신하고, 전력선 통신 신호로 변환하여 전력선 케이블(200)을 통해 통합 통합 제어 모듈(300)로 전달한다. 또한, 통합 수신 모듈(100)은 상기 통합 제어 모듈에서 전송된 전송 데이터 용량 정보를 해석하여 실시간으로 전송되는 데이터의 용량을 조정한다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 통합 수신 시스템의 동작 방법에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 통합 수신 시스템의 세부 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 PLC 모뎀의 세부 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 통합 수신 모듈(100)은 안테나(110), 매칭 회로(120), 튜너(130), Tx DSP(140), PLC 모뎀(MODEM)(160), CPU(150) 및 필터(Filter)(170)를 포함한다.

안테나(110)는 AM/FM 라디오, DMB, HD 라디오나, GPS 등의 기설정된 복수의 통신방식의 신호를 수신한다.

매칭 회로(120)는 임피던스 매칭을 통해서 안테나(110)와 튜너(130) 간의 임피던스를 맞추어 전송손실을 낮춘다.

튜너(130)는 통합 제어 모듈(300)에 의해 지시된 통신방식의 신호에 동조하여 안테나(110)에 수신된 복수의 통신방식의 신호 중에서, 중간주파수 대역의 지시된 통신방식의 신호를 추출한다.

Tx DSP(140)는 중간주파수 대역의 지시된 통신방식의 신호를 디지털 신호처리하여 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 포함하는 디지털 신호로 변환한다.

이때, Tx DSP(140)는 전송효율을 높이기 위하여 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 압축할 수 있으며, 압축 데이터에는 에러보정 및 유효성 확인하는 정보를 추가한다.

CPU(150)는 디지털 신호를 PLC 모뎀(160)에 전달하며, 튜너(130), Tx DSP(140) 및 PLC 모뎀(160)이 지시된 통신방식의 신호를 추출하거나, 디지털화하거나, 변환하도록 제어한다. 또한, CPU는 통합 제어 모듈(300)에서 전송된 전송 데이터 용량 정보를 해석하여 PLC 모뎀(160)에서 전력선 통신을 통해 실시간으로 전송되는 데이터의 용량을 조정한다.

예를 들어, CPU(150)는 전송 데이터 용량 정보를 기초로 실시간으로 전송되는 데이터의 샘플 당 비트(bit) 개수를 조정하거나, 또는 데이터의 샘플링 속도를 조정할 수 있다.

PLC 모뎀(160)은 CPU(150)와 SPI로 연결되어, SPI를 통해 CPU(150)로부터 디지털 신호를 전달받아, 전력선 통신 신호로 변환한다.

상세하게는, PLC 모뎀(160)은 도 3과 같이, CPU(160)와 SPI 인터페이스로 디지털 신호를 입력 받는 프로토콜 핸들러(161), 디지털 신호를 전력선 통신신호로 변환하는 모뎀 (162), 에러보정 및 유효성 검증 코드를 입력하는 채널 코더(164), 및 가장 먼저 입력된 디지털 신호를 가장 먼저 모뎀(162)에 전달하는 송신 FIFO(163) 등으로 구성된다.

필터(170)는 PLC 모뎀(160)으로부터 출력된 전력선 통신 신호로부터 DC 성분을 제거한다.

도 2를 참조하면, 통합 제어 모듈(300)은 필터(310), PLC 모뎀(320), Rx DSP(340), 멀티미디어(Multimedia) CPU(330) 및 앰프(AMP)(350)를 포함한다.

필터(310)는 통합 수신 모듈(100)로부터 전달받은 전력선 통신 신호에 DC 성분을 추가하여 PLC 모뎀(320)에 전달한다.

PLC 모뎀(320)은 전력선 통신 신호를 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 포함하는 디지털 신호로 변환한다.

멀티미디어 CPU(330)는 Rx DSP(340)에 의해 디지털 신호로부터 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 해석한다. 이때, Rx DSP(340)는 디지털 신호의 압축을 해제하며, 에러보정 및 유효성 검증 등을 수행할 수 있다.

또한, 멀티미디어 CPU(330)는 정보 데이터를 고려하여 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 출력하여 사용자에게 제공한다.

구체적으로, 멀티미디어 CPU(330)는 비디오를 디스플레이하며, 앰프(350)를 통해 오디오를 증폭하여 스피커를 통해 출력하되, 정보 데이터를 이용하여 비디오와 오디오를 동기하여 출력한다.

또한, 멀티미디어 CPU(330)는 PLC 모뎀(320)에 의해 제공되는 전력선 통신의 채널 특성을 검사하고, 검사된 채널 특성에 따라 채널의 용량 변화를 분석하여 전력선 통신을 통해 전송되는 데이터의 용량을 결정한다.

전력선 통신 채널 특성을 검사하는 일 실시예로서, 멀티미디어 CPU(33)는 전력선 통신 네트워크의 시변 채널 특성을 검사한다. 전력선 통신 네트워크는 전력 전송망을 직접 사용하기 때문에 전력선 통신 채널에는 다양한 종류의 전원장치 들이 연결될 수 있다. 이러한 전원장치들은 임피던스 정합을 고려하지 않았기 때문에 전력 케이블의 특성 임피던스(characteristic impedance)와 전원장치의 임피던스 간의 임피던스 부정합(impedance mismatch)에 의한 다중 경로 신호 전송(multi-path signal propagation) 현상을 유발한다. 이는 결과적으로 전력선 채널 특성이 저하되는 결과를 가져 온다.

또한, 전력선 통신 채널 특성을 검사하는 다른 실시예로서, 멀티미디어 CPU(33)는 전력선 통신 네트워크의 잡음 채널 특성을 검사한다. 일반적인 유/무선 통신 채널과 다르게 전력선 통신 채널에 존재하는 잡음은 백색 가우시안 잡음(white Gaussian noise) 특성을 보이지 않는다. 전력선 통신 채널에 존재하는 잡음은 크게 컬러 배경 잡음(colored background noise), 협대역 잡음(narrowband noise), 그리고 임펄스 잡음(impulsive noise)의 3가지로 분류할 수 있다. 컬러 배경 잡음은 주로 네트워크에 연결되어 있는 전원장치에 의하여 발생하는 잡음으로 전력선 채널에는 일정하게 존재하는 잡음이다. 협대역 잡음은 아마추어 무전(HAM), TV, 그리고 라디오의 주파수 대역이 전력선 통신에서 사용되는 주파수 대역과 겹쳐 발생하는 잡음이다. 임펄스 잡음은 전원장치의 on/off 스위칭 동작에 의하여 발생하는 것으로 그 잡음의 크기가 다른 종류에 비해 매우 크다. 일반적으로 컬러 배경 잡음은 주파수가 높아질수록 잡음 전력이 낮아지는 주파수 선택적 경향성을 보인다.

이와 같은 채널 특성을 고려하여 채널 용량을 계산하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 Shannon의 information theory가 사용될 수 있다.

한편, 통합 제어 모듈(300)과 통합 수신 모듈(100)은 각 구성요소에 전원을 공급하는 전원부(REG)를 더 포함함은 물론이다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 차량의 헤드 유닛에 구비되며, 실시간 데이터 전송을 위한 전송 데이터 용량을 결정하고, 상기 헤드 유닛의 요청에 따른 통신방식의 신호를 수신하도록 통합 수신 모듈로 지시하는 통합 제어 모듈과, 상기 통합 제어 모듈과 전력선 케이블로 연결되며, 상기 통합 제어 모듈에서 결정된 전송 데이터 용량에 따라 외부에서 수신된 데이터의 용량을 조절하여 상기 전력선 케이블을 통해 상기 헤드 유닛으로 전달하는 통합 수신 모듈을 포함하되,
   상기 통합 제어 모듈은,
   전력선 통신 신호에 DC 성분을 추가하는 필터와, 상기 필터를 통과한 상기 전력선 통신 신호를 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 포함하는 디지털 신호로 변환하는 PLC 모뎀과, 상기 디지털 신호를 전달받아 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 분리하는 오디오 DSP와, 상기 정보 데이터를 고려하여 상기 오디오 및 비디오를 출력하여 사용자에게 제공하는 CPU를 포함하되,
   상기 CPU는 상기 PLC 모뎀에 의해 제공되는 전력선 통신의 채널 특성을 검사하고, 검사된 채널 특성에 따라 상기 채널의 용량 변화를 분석하여 상기 전송 데이터 용량을 결정하고,
   상기 CPU는 전력 케이블의 특성 임피던스와 전원장치의 임피던스 간의 임피던스 부정합에 의한 다중 경로 신호 전송 현상 유발을 방지하기 위하여 상기 채널의 시변 채널 특성을 검사하고, 컬러 배경 잡음, 협대역 잡음 및 임펄스 잡음을 포함하는 상기 채널의 잡음 특성을 검사하여 상기 채널의 용량 변화를 분석하며,
   상기 전력선 케이블은 상기 헤드 유닛과 상기 통합 수신 모듈 사이에 양 방향의 전력선 통신 수단을 제공하는 것
   인 차량용 통합 수신 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 통합 수신 모듈은,
   복수의 통신방식의 신호를 수신하는 안테나;
   상기 통합 제어 모듈에 의해 지시된 통신방식의 주파수에 동조하여 상기 안테나에 수신된 상기 복수의 통신방식의 신호 중에서, 중간주파수 대역의 상기 지시된 통신방식의 신호를 추출하는 튜너;
   상기 중간주파수 대역의 지시된 통신방식의 신호를 디지털 신호처리하여 오디오, 비디오 및 정보 데이터를 포함하는 디지털 신호로 변환하는 DSP;
   상기 디지털 신호를 상기 전력선 통신 신호로 변환하고, 상기 헤드 유닛에서 전송된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 처리하는 PLC 모뎀; 및
   상기 전력선 통신 신호에 포함된 DC 성분을 제거하여 상기 전력선 케이블로 전달하는 필터를 포함하는 것
   인 차량용 통합 수신 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 통합 수신 모듈은,
   상기 통합 제어 모듈에서 전송된 전송 데이터 용량 정보를 해석하여 실시간으로 전송되는 데이터의 샘플 당 비트(bit) 개수를 조정하는 것
   인 차량용 통합 수신 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 통합 수신 모듈은,
   상기 통합 제어 모듈에서 전송된 전송 데이터 용량 정보를 해석하여 실시간으로 전송되는 데이터의 샘플링 속도를 조정하는 것
   인 차량용 통합 수신 시스템.
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