KR20010075670A

KR20010075670A - 통신 시스템에서 배터리 절약

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Publication number: KR20010075670A
Application number: KR1020017005445A
Authority: KR
Inventors: 파울 에르. 마르샬; 다비드 카 로베르츠; 리차드 쎄 부르비트게
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 2000-08-15
Publication date: 2001-08-09
Also published as: CN1272913C; JP2003509891A; GB9920615D0; CN1321366A; EP1127415A1; DE60032873T2; DE60032873D1; WO2001018980A1; US7190979B1; EP1127415B1

Abstract

중앙국으로부터의 전송 신호를 수신하도록 주기적으로 전류가 통하게 되는 수신기(34)를 구비하는 원격 계측(telemetry) 시스템과 같은 통신 시스템에서, 상기 수신기는 상기 수신기에 전류가 통하게 하는 상태를 제어하는 전력 제어 수단(12)과, 반송파의 존재를 검출하며, 반송파가 검출되지 않는 경우에 상기 전력 제어 수단이 상기 수신기(34)에 전류가 통하게 하는 회로(48)와, 복조된 신호가 복호 가능한지를 결정하며, 상기 신호 품질이 허용 가능하지 않은 경우에 상기 전력 제어 수단이 상기 수신기(34)에 전류가 차단되게 하는 신호 품질 측정 단(50)을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 배터리 절약{BATTERY ECONOMISING IN A COMMUNICATIONS SYSTEM}

많은 원격통신과 원격계측 응용에서, 장비들은 연장된 시간의 기간( extended period of times)동안 예를들면 몇 년(year)은 아니더라도 몇 달(month) 동안 대기하고(on standby)있다. 결과적으로, 배터리 전력식(powered) 장비를 위해, 배터리 전력 소스(power source)의 유효 수명(useful life)을 연장하는 어떠한 수단도 중요하다. 무선 장비(radio equipments)를 위해 수신기는 종종 장비 내의 전력 소모(power consumption)의 제 1 소스이다.

무선 장비의 수신기에서 전력 절약(power saving)은 예를들어 디지털 페이징 분야에서 상대적으로 긴 시간 동안 실시되었다. 프로토콜(protocol) 하에서 시간이 배치(batches)라고 불리는 연속적인 시간 주기(time period)로 분할되기 때문에POCSAG 페이지 표준 또는 CCIR 무선페이징(Radiopaging) 코드 번호 1은 고유한 전력 절약 수용능력(capability)을 가지고 있다. 하나의 배치는 동기(sync) 코드 워드와 8개의 프레임(frame)을 포함한다. 수신기는 동기 코드 워드의 수신을 위해 그리고 연속적인 배치에서 8개의 프레임 중 미리 지정된 한 프레임을 위해 전력이 공급되는데, 수신기를 위한 어떤 메시지도 미리 지정된 프레임에 송신된다. 싱크 코드 워드와 미리 지정된 프레임 사이의 시간 기간 동안, 수신기는 전력이 다운(power down)될 수 있다.

EP-B1-0 554 941은 번호의 의미(significance)를 증가시키거나 감소시키는 순서로 주소 또는 수신기 식별 코드(receiver identity code)(RIC)를 송신하는, 페이징(paging) 시스템 제어기의 옵션(option)을 개시하고(disclose), 만약 자신의 미리 지정된 프레임을 위해 전력이 공급되었던 페이저가 수신되는 주소 의 처음 몇 개의 비트(first few bit)로부터 자기 자신의 주소를 순서적인(order) 시퀀스로 추적해서(follow after) 그러므로 자신을 위한 호(call) 또는 메시지가 없다는 것을 알아낸다(note)면, 페이저의 수신기 부분(section)은 프레임이 종료되기 전에 전력을 절약하기 위해서 전력이 다운된다.

W099/25051은 멀리 떨어져 위치한 터미널 유닛을 구비하는 원격측정법 시스템에서 배터리 절약의 방법 및 배터리 절약을 위한 통신 시스템을 개시(disclose)하며, 각 유닛은 M 비트로 구성되는 무선 식별 코드를 구비하는 무선 수신기와 송신기를 포함한다. 기지국(base station)은 웨이크-업(wake-up) 시퀀스의 최소한 두 번 반복으로 구성된 웨이크-업 메시지를 송신하며, 웨이크-업 시퀀스는 N이 연관된부분을 포함하며, 여기서 N은 정수이다. 각각의 N 부분은 동기 코드 워드(sync code word)와 무선 식별 코드의 몇 비트 중 다른 분수 M/N을 포함한다. 각각의 터미널 유닛에서 무선 수신기는 반송파(carrier)와 N 부분 중에서 적어도 하나를 검출하기 위해서 간헐적으로 전류가 통하게 된다(energised). N 부분 중에서 적어도 하나를 검출하는데 응답하여 무선 수신기는 전류흐름이 유지되어 N 부분 중에서 적어도 검출된 하나를 분석한다. 만약 무선 식별 코드의 수신된 비트가 무선 수신기의 무선 식별 코드의 해당 비트에 대응하지 않으면, 무선 수신기는 간헐적인 전류가 통하게 하는 상태(intermittent energisation)로 되돌아간다. 만약 완전한 무선 식별 코드가 검출되면, 수신기는 송신된 무선 식별 코드에 추가된 메시지를 수신하기 위해서 전력을 공급받는다.

이 알려진 모든 기술이 배터리 절약을 향상시키는 반면, 그럼으로써 더 긴 유효 동작 수명을 보장하는 배터리의 수명을 연장하고, 필요할 때 신속한 응답이 주어질 수 있다는 것을 보장하기 위해서, 무선 수신기에 의한 전력에 대한 수요(demand)를 감소시키는 요구(desire)가 지속되고있다.

본 발명은 통신(communication) 시스템에서 배터리(battery) 절약의 방법, 통신 시스템 및 상기 시스템에서 사용하기 위한 수신국에 관한 것이다. 통신시스템은 페이징(paging) 또는 코드리스/셀룰러 전화(cordless/cellular telephone) 시스템 또는 원격계측(telemetry) 시스템 예를들면 자동 계량기 판독(automatic meter reading) 시스템 같은 원격통신(telecommunication) 시스템을 포함할 수 있다.

도 1은 자동 수도 계량 시스템(automatic water metering system)의 간단한 실시예의 개략도.

도 2는 원격계측 모듈(module)을 포함하는 소비자 유닛의 블록 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 방법의 구현 흐름도.

도 4는, 예를들어 단지 RSSI만 측정되고 (단일 단계 반송파 검출 SSCD) 그리고 RSSI와 신호 품질이 결정되는 {두(two) 단계 반송파 검출 TSCD} ms( millisecond) 단위로 다른 평균 수신기를 나타내는 표(table).

이 도면에서 동일한 참조 번호는 상응하는 특징을 나타내기 위해 사용되었다.

본 발명의 목적은 통신 장치(apparatus)에서 전력 절약을 촉진하는( facilitate) 것이다.

본 발명의 하나의 양상(aspect)을 따라서 수신기에 전류가 통하게 하고(energising), 반송파 신호의 존재를 검출하고, 만약 상기 반송파 신호가 검출되지 않는 경우는 상기 수신기에 전류가 차단되게 하고(de-energising), 만약 상기반송파 신호가 검출되는 경우는 상기 수신기에 전류가 통하게 하는 상태를 유지하고, 상기 수신 신호가 디코딩 가능한(decodable)지를 검출하고, 상기 신호가 디코딩 가능하지 않은 경우는 상기 수신기에 전류가 차단되게 하고, 상기 신호가 디코딩 가능한 경우는 상기 신호를 디코딩하는 단계를 포함하는, 수신기를 동작시키는 방법이 제공된다.

본 발명의 제 2 양상을 따라서 신호를 송신하는 송신기를 구비하는 제 1 국과, 상기 제 1 국으로부터의 신호를 수신하며, 신호 수신 수단과, 수신된 신호의 존재를 검출하는 수단과, 상기 수신된 신호의 품질을 검출하는 수단과, 신호의 존재가 검출되지 않거나 상기 신호의 품질이 허용 가능하지 않은 경우는 상기 수신기에 전류가 통하게 하는 전력 제어 수단을 포함하는 수신기를 구비하는 적어도 하나의 제 2 국을 포함하는, 통신 시스템이 제공된다.

본 발명의 제 3 양상에 따라서 신호 수신 수단, 수신 신호의 존재를 검출하는 수단, 상기 수신 신호의 품질을 검출하는 수단 및 신호의 존재가 검출되지 않거나 상기 신호의 품질이 허용 가능하지 않은 경우 상기 수신기에 전류가 차단되게 하는 전력 제어 수단을 포함하는 수신기.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 수신기가 전력-업 될 때마다, 수신기는 신호가 존재하는지를 결정하기 위해서 무선 신호 강도 도수(radio signal strength indication: RSSI) 회로를 사용한다. 만약 신호가 없다면, 수신기는 무선 채널 샘프링 기간(radio channel sampling period)의 만료를 기다리지 않고 즉시 전력-다운될 수 있다. 선택적으로, 만약 신호가 검출되면 수신기는 전력이 유지되고, 신호가 존재하는 지뿐 아니라 그 신호가 복조(demodulation)될 수 있는지를 알아내기 위해한 검사(check)가 이루어진다. 품질 검사인 제 2 검사의 값은, 만약 검출된 신호가 예를들어 인접 채널로부터의 간섭(interference), 노이즈(noise) 또는 또 다른 신호 소스(source)에 기인한 것이라면, 그 검출된 신호를 디코딩(decode) 할 필요가 없고 수신기에 전류가 차단되게 할 수 있고 이리하여 전력을 절약한다. 만약 신호가 복조될 수 있으면 수신기는 그것을 디코딩한다.

또한 신호 품질 측정(measure)은 통신 시스템 내에서 그 밖의(other) 신호, 특히 동일한 반송파 상의 신호이지만 다른(different) 데이터 률(data rate)을 갖는 신호를 필터링하기(filter out) 위해서 사용된다.

지금 본 발명은 실예로서 동반하는 도면에 관해서 기술될 것이다.

도 1을 참조하면, 자동 수도 계량 시스템의 간단한 실시예는 가정의 구내에 공급되는 수도관에 부착된 복수의 소비자 유닛(CU1, CU2, CU3)을 포함한다. 각 소비자 유닛(CU1 내지 CU3)은, 마이크로프로세서(12)에 효과적으로 연결된 계량 유닛(10)과, 안테나(16)를 갖는 트랜시버(14)를 포함하는데, 상기 안테나는, 접지로 설정되고 소비자 유닛(CU1 내지 CU3)을 포함하는 경계 박스를 위한 커버에 통합되거나 상기 커버를 포함 할 수 있다.

소비자 유닛(CU1 내지 CU3)은 범위 내에 있는 네트워크 질문 유닛(network interrogation unit)(NIU)(NIU1, NIU2)에 의해 원격으로 질문을 받을(interrogated ) 수 있으며, 이 NIU들은 PSTN과 같은 지상선(18) 또는 관리 인터페이스 유닛(MIU)과의 또 하나의 무선 링크(도시되지 않음)를 통해 계량기 판독 정보를 중계하며, 이 관리 인터페이스 유닛(MIU)은 다른 업무중에서도 계량 시스템의 동작과 소비자 청구서 작성을 제어한다. 추가적으로, 소비자 유닛(CU1 내지 CU3)은, 추후 마스터 인터페이스 유닛(MIU)에 전송하기 위한 계량기 판독 정보를 저장하는, 휴대용 NIU들(도시되지 않음)에 의해 원격으로 질문을 받을 수 있다.

도 1에서, 각 NIU들(NIU1 및 NIU2)은 특정 지리 영역에 해당 복수의 계량기를 커버한다. 이것을 하기 위해, 각 NIU들은 일명 전용 마스트(mast) 또는 램포스트(lamppost) 상에서 상승된 위치에 장착된다. 각 NIU들은, 소비자 유닛의 트랜시버(14)와 유사할 수 있는 트랜시버(22)의 동작과, 저장장치(store)(24)에 있는 계량기 정보의 저장과, 모뎀(26)을 통해 저장된 계량기 정보의 중계를 제어하기 위한제어기(20)를 포함한다.

마스터 인터페이스 유닛(MIU)은 지상선(18)을 통해 통신이 이루어지게 하는 모뎀(32)에 연결된 대형 컴퓨터(30)를 포함하는 제어기를 구비한다.

도 2에 도시된 소비자 유닛(CU)은 계량 유닛(10)과 원격계측 모듈(TM)을 포함한다. 원격계측 모듈(TM)은 공통 안테나(16)에 연결된 무선 수신기(34)와 무선 송신기(36)를 포함한다. 무선 수신기(34)는 임의의 적절한 디자인, 예를 들면 제로 IF 또는 슈퍼헤테로다인(superheterodyne)일 수 있다. 수신기(34)의 출력(38)은 복조기(40)에 연결되며, 이 복조기(40)는 차례로 디코더(42)에 연결된다. 디코더(42)는 마이크로프로세서(12)에 연결된다.

인코더(44)는 마이크로프로세서(12)에 연결된 입력(46)과 무선 송신기(36)에 연결된 출력을 구비한다.

수신된 신호 강도 도수(RSSI) 회로(48)는 수신 신호의 존재를 검출하는 무선 수신기(34)에 연결된다. 상기 회로(48)는 마이크로프로세서(12)에 연결된 출력을 갖는다.

신호 품질 측정 회로(50)는 복구된 신호의 품질을 결정하는 복조기(40)에 연결된다. 상기 회로(50)는 마이크로프로세서(12)의 입력에 연결된다.

마이크로프로세서(12)는 ROM(52) 상의 프로그램 소프트웨어 저장장치에 따라 동작한다. 원격계측 모듈(TM)을 위한 전원(power supply)(54)은 마이크로프로세서(12)에 연결된다. 전력 제어 선(56)은 마이크로프로세서(12)의 출력을 수신기(34)의 전력제어입력(58)에 연결한다.

동작시 마이크로프로세서(12)는 무선 수신기(34)가 ROM(52)에 저장된 프로토콜 소프트웨어에 따라 전류가 통하게 하고 전류가 차단되게 할 것이다. 하지만, 무선 수신기(34)에 대한 전력 제어는 무선 수신기가 수행되는 프로토콜에 따라 전류가 통할 때마다 RSSI 회로(48)가 신호의 존재를 모니터링하여 배터리 절약을 강화하도록 변경될 수 있다. 만약 채널 내에 반송파 신호가 검출되지 않는다면, 마이크로프로세서(12)는 무선 수신기(34)에 전류가 차단되게 한다. 그러나, 만약 반송파 신호가 검출되면, 신호 품질 계측 회로(50)가 복조된 데이터 신호의 신뢰성을 검사한다. 만약 신호 품질이 허용 가능하면, 마이크로프로세서(12)는 무선 수신기(34)에 전류가 통하게 하는 상태로 유지되게 하지만, 만약 신호품질이 허용 가능하지 않으면, 무선 수신기에 전류가 차단되게 한다.

신호 품질 측정 회로(50)는 RSSI 회로(48)에 부가되는 여러 유익한 특성을 제공한다. RSSI 회로(48)만이 짧은 시간 동안 반송파를 검출하며 그 결과 허위 퇴거(false dismissals)를 피하면서 비교적 높은 허위 경고률(false alarm rate)을 가진다. 대조적으로, 회로(50)는 채널 내에 존재하는 바로 전력이 아닌 수신 데이터 신호를 복조할 능력을 측정한다. 이것은, 이 회로(50)가 노이즈든지 그와 같은 것이든지 {만약 간섭자가 다른 변조 스킴(scheme)을 사용하고 있다면}복조되었든지 간섭 신호에 강하다(robust). 추가적으로 신호 품질 측정은 원치 않는 데이터률의 시스템 내의 다른 신호를 필터링하는데 사용될 수 있다.

도 3 은 기술되어 있는 동작을 요약하는 흐름도이다. 블록(60)은 수신기(34)에 전류가 차단되게 하는 것을 나타낸다. 블록(62)은 마이크로프로세서(12)가 이수신기(34)를 스위칭-온(switching-on) 하는 것을 나타낸다. 블록(64)은 RSSI 회로(48)는 반송파 신호를 검사하는 것을 나타낸다. 블록(66)은 반송파 신호가 검출되었는지를 검사하는 것을 나타낸다. 만약 검사 대답이 아니오(N)라면, 흐름도는 수신기(34)가 스위칭 오프되는 것을 나타내는, 블록(68)으로 진행한다. 선택적으로 그 대답이 예(Y)라면, 흐름도는 회로(50)가 신호 품질을 검사하는 것을 나타내는, 블록(70)으로 진행한다. 블록(72)은 이 신호가 허용 가능한 품질인지를 검사하는 것을 나타낸다. 그 검사 대답이 아니오(N)라면, 흐름도는 블록(68)으로 되돌아가지만, 그 대답이 예(Y)라면, 흐름도는 신호가 복호되는 것을 나타내는, 블록(74)로 진행한다.

도 4에 도시된 표를 참조하면, 행(80 내지 84)은 세 개의 예시적인 단일 단의 반송파 검출값(Single Stage Carrier Detection: SSCD)이며, 여기서 RSSI만이 측정되며, 행(86)은 두 개의 단의 반송파 검출값(Two Stage Carrier Detection: TSCD)의 예이며, 여기서는 RSSI와 신호 품질이 모두 측정된다.

열은 다음의 것을 나타낸다.

CDT ㎳ 단위의 반송파 검출 시간

CDFR 반송파 검출 허위 률

SQT ㎳ 단위의 신호 품질 시간

SQFR 신호 품질 허위 률

TFR 총 허위 률

AROT ㎳ 단위의 평균 수신기 온시간(on time)

이 표는, 수신기(34)가 빈 채널(empty channel)을 볼 때 파워업되는 평균 시간 구간(average length of time)을 도시한다(만약 반송파 신호가 허위로 검출되면, 디코더(42)가 동기 결여로 인해 종료되기 전에 수신기는 추가 50㎳ 동안 파워업되어야 할 것이다라고 가정한다). 여러 길이의 반송파 검출 시간{행(80, 82, 84)}으로 RSSI 만을 검사하는 세 개의 예와, 두 개의 단의 프로세스{행(86)}의 RSSI 및 품질을 검사하는 것을 비교해 보면, 두 개의 단의 프로세스가 가장 짧은 평균 수신기 온 시간(Average Receiver On Time: AROT)을 제공하여 가장 큰 배터리 절약을 주는 것을 알 수 있을 것이다.

본 명세서와 청구 범위에서 요소의 앞에 있는 "하나"의 단어는 그 요소의 복수개의 존재를 배제하지 않는다. 더욱이, "포함하는"의 단어는 리스트된 요소 또는 보다는 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.

본 명세서의 설명을 읽음으로써, 당업자에게는 다른 변경이 명백하게 있을 것이다. 그 변경에는 통신과 원격 계측 시스템 및 그 구성요소의 설계, 제조, 및 사용에 이미 알려져 있는 다른 특징(feature)과 본 명세서에 이미 기술된 특성을 대신하여 또는 그 특성에 추가하여 사용될 수 있는 다른 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 통신 장치 및 그런 장치에 있어 배터리 절약을 제공한다.

Claims

수신기를 동작시키는 방법으로서, 상기 수신기에 전류가 통하게(energising) 하는 단계와, 반송파 신호의 존재를 검출하는 단계와, 만약 상기 반송파 신호가 검출되지 않는다면 상기 수신기에 전류가 차단되게(de-energising) 하는 단계와, 만약 상기 반송파 신호가 검출되면 상기 수신기에 전류가 통하게 하는 상태를 유지하는 단계와, 상기 수신 신호가 복호 가능한(decodable)지를 검출하는 단계와, 상기 신호가 복호 가능하지 않다면 상기 수신기에 전류가 차단되게 하고 상기 신호가 복호 가능하다면 상기 신호를 복호하는 단계를 포함하는, 수신기를 동작시키는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 반송파 신호의 존재를 검출하는 수단으로 수신 신호 강도 도수(received signal strength indication :RSSI)를 측정하는 것을 특징으로 하는, 수신기를 동작시키는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 신호가 복호 가능한지를 결정하는 측정치로서 신호 품질을 측정하는 것을 특징으로 하는, 수신기를 동작시키는 방법.
신호를 송신하는 송신기를 구비하는 제 1 국과, 상기 제 1 국으로부터의 신호를 수신하는 수신기를 구비하는 적어도 하나의 제 2국을 포함하는 통신 시스템으로서 상기 수신기는, 신호 수신 수단과, 수신된 신호의 존재를 검출하는 수단과,상기 수신된 신호의 품질을 검출하는 수단과, 신호의 존재가 검출되지 않거나 상기 신호의 품질이 허용 가능하지 않은 경우는 상기 수신기에 전류가 차단되게 하는 전력 제어 수단을 포함하는, 통신 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 수신된 신호 강도 도수(RSSI)를 결정하는 수단은 상기 신호 수신 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 통신 시스템.
신호 수신 수단과 수신 신호의 존재를 검출하는 수단과 상기 수신 신호의 품질을 검출하는 수단과 신호의 존재가 검출되지 않거나 상기 신호의 품질이 허용 가능하지 않은 경우 상기 수신기에 전류가 차단되게 하는 전력 제어 수단을 포함하는 수신기.
제 6 항에 있어서, 상기 수신 신호 강도 도수(RSSI)를 결정하는 수단은 상기 신호 수신 수단에 연결되는 것을 특징으로 하는, 수신기.