KR20030030187A

KR20030030187A - 요금자동징수시스템의 무선송수신장치

Info

Publication number: KR20030030187A
Application number: KR1020010062028A
Authority: KR
Inventors: 박타준
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2003-04-18
Also published as: KR100395093B1

Abstract

본 발명은 현재 사용되는 수동방식 및 새로이 제안되는 개선된 수동방식, 능동방식의 모든 사용자 장치와 무선신호를 송수신할 수 있는 요금징수시스템의 무선송수신장치에 관한 것으로서, 본 발명은 30MHz 및 20 MHz 요금징수시스템의 능수동 혼합방식 무선송수신장치에 있어서, 능/수동방식에 따라서 fc±10MHz 또는 fc 주파수의 국부발진신호를 발생시키는 반송파발생부와, 능/수동방식 사용자장치로부터 송출된 서로 다른 무선신호를 수신하여 상기 반송파발생부로부터 출력된 국부발진신호와 혼합하여 주파수변환한 후, 각각의 변조방식에 맞게 ASK복조, BPSK복조하여 수신데이타를 복원 출력하는 수신회로부와, 하향회선에서 상기 반송파발생부로부터 제공된 fc 주파수로 송출데이타를 ASK변조하여 송출하고 상향회선에서는 능/수동방식에 따라서 신호를 송출하지 않거나 반송파발생부의 fc 주파수를 그대로 출력시키는 송신회로부와, 능/수동방식에 따라 상기 반송파발생부의 발생주파수를 제어하며 송출데이타 송출회로부에 인가하면서 능/수동방식에 따라 송출동작을 온/오프제어하는 제어부로 이루어진다.

Description

요금자동징수시스템의 무선송수신장치{RF DEVICE OF ETCS}

본 발명은 5.8GHz대를 사용하는 요금 자동 징수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시범서비스중인 기존의 수동방식 뿐만아니라 새로이 제안되는 능/수동방식을 모두 지원하여 이동체로부터 신속하게 데이타를 송수신할 수 있는 무선 모듈에 관한 것이다.

요금 자동 징수 시스템은 차량이 출입하는 고속도로의 톨게이트와 같은 곳에서 무선을 통해 이동중인 차량의 정보를 송수신받아 요금징수처리를 실시함으로서, 요금처리로 인한 차량지체, 처리비용을 감소시키고자 제안된 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 톨게이트의 상부에 무선신호를 송수신처리하는 무선모듈(11)을 장착하여, 요구징수시스템의 사용자장치(OBU:On Board Unit)를 장착한 차량(12)이 상기 무선모듈(11)의 아래쪽을 통과하면서, 상기 무선모듈(11)과 사용자장치(OBU)사이에 통신이 이루어진다. 이때, 무선모듈(11)에서 차량으로 송출하는 신호를 하향회선(down-link)라 하고, 차량에서 무선모듈(11)로 데이타를 보내는 경우를 상향회선(up-link)라 한다.

상기 무선모듈(11)과 사용자장치간에 데이타송수신을 위해 5.8GHz의 주파수대역을 사용하는데, 현재 서비스중인 방식은 무선모듈(11)에서는 소정의 코드값을 5.8GHz에 ASK변조된 신호와, 코드값이 실리지 않은 순수 5.8GHz의 무선신호를 시분할에 의해 교대로 송출하고, 상기 무선모듈(11)로부터 송출된 코드값이 실린 무선신호를 수신한 사용자장치는 이후 무선모듈(11)로부터 송출된 5.8GHz의 순수반송파를 반사하는 방식으로, 소정 데이타를 BPSK 변조하여 송출하고, 무선모듈(11)은 상기 BPSK 변조신호를 수신하여 변복조처리에 의해 원래의 신호로 복원한 후 요금징수 처리 서버(도시생략)로 전송한다.

이때, 무선모듈(11)과 사용자장치간에 송수신되는 무선신호의 스펙트럼을 보면 도 2에 도시한 바와 같이 나타나는데, 도 2의 (a)는 하향회선시 무선모듈로부터 송출되는 신호의 스펙트럼도이고, 도 2의 (b)는 상향회선시 무선모듈의 송출신호에 대한 스펙트럼, 도 2의 (c)는 상향회선시 사용자장치의 송출신호에 대한 스펙트럼도로서, 약 24MHz의 대역폭이 소요된다.

현재 시범중인 요금징수시스템에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 상술한 방식으로 2개의 채널을 사용하여, 30MHz의 대역폭을 점유하는 수동방식을 사용하고 있다.

그러나, 상기 방식은 점유대역폭이 넓기 때문에 이를 개선한 것으로, 상향회선에서 부반송파가 10MHz이던것을 4MHz로 변경하여 주파수점유대역을 20MHz로 줄이는 개선된 방식이 제안되고 있으며, 더 개선된 방식으로서, 하향회선에서는 수동방식과 동일하게 ASK방식을 사용하고, 상향회선에서도 수동방식에서의 부반송파없이 하향회선과 동일한 ASK방식을 사용하여 신호를 송출하는 능동방식이 제안되고 있다.

이때, 기존의 수동방식 및 개선된 수동방식의 경우에는 사용자장치에 자체적인 RF 발진기(Oscillator)가 없기 때문에 무선모듈이 상향회선시 신호가 실리지 않는 순수반송파를 보내줘야 하지만, 능동방식의 경우에는 사용자장치가 ASK변조를 위해 RF 발진기를 구비하고 있어, 무선모듈에서 별도로 순수반송파(5.8GHz)를 보내줄 필요가 없다.

따라서, 사용자의 편의를 위하여, 상술한 여러가지 방식을 모두 제공할 수 있는 요금징수시스템이 요구된다.

도 5는 현재 시범 사용중인 요금징수시스템에 구비된 무선송수신장치의 구성을 보인 것으로서, 크게 송출데이타를 출력하고 각 장치의 동작을 제어하는 제어부(51)와, 5,8GHz의 반송파를 발생시켜 출력하는 반송파발생부(52)와, 사용자 장치로부터 송출된 5.8GHz±10MHz의 BPSK 신호를 수신하여 5.8GHz의 반송파를 제거한 후, 신호를 BPSK복조하여 사용자장치의 데이타를 출력하는 수신회로부(53)와, 상기 반송파발생부(511)로부터 제공된 반송파에 상기 제어부(51)에서 제공된 데이타를 혼합하여 하향회선에서는 ASK변조된 5.8GHz의 신호를 송출하고, 상향회선에서는 5.8GHz의 반송파만을 송출하는 송출회로부(54)로 이루어진다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 현재 사용되는 수동방식 및 새로이 제안되는 개선된 수동방식, 능동방식의 모든 사용자 장치와 무선신호를 송수신할 수 있는 요금징수시스템의 무선송수신장치를 제공하는 것이다.

도 1은 요금자동징수시스템에 대한 개념도이다.

도 2는 요금자동징수시스템에서 사용된 무선신호의 스펙트럼도이다.

도 3은 요금자동징수시스템에서의 현재 사용중인 채널구성을 나타내는 스펙트럼도이다.

도 4는 본 발명에 따른 무선송수신장치를 보인 블럭도이다.

도 5는 종래의 무선송수신장치를 도시한 블럭도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 수신회로부

200 : 반송파발생부

300 : 송신회로부

400 : 제어부

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 30MHz 및 20 MHz 요금징수시스템의 능수동 혼합방식 무선송수신장치에 있어서,

능/수동방식에 따라서 fc±10MHz 또는 fc 주파수의 국부발진신호를 발생시키는 반송파발생부;

능/수동방식 사용자장치로부터 송출된 서로 다른 무선신호를 수신하여 상기 반송파발생부로부터 출력된 국부발진신호와 혼합하여 주파수변환한 후, 각각의 변조방식에 맞게 ASK복조, BPSK복조하여 수신데이타를 복원 출력하는 수신회로부;

하향회선에서 상기 반송파발생부로부터 제공된 fc 주파수로 송출데이타를 ASK변조하여 송출하고 상향회선에서는 능/수동방식에 따라서 신호를 송출하지 않거나 반송파발생부의 fc 주파수를 그대로 출력시키는 송신회로부;

능/수동방식에 따라 상기 반송파발생부의 발생주파수를 제어하며 송출데이타 송출회로부에 인가하면서 능/수동방식에 따라 송출동작을 온/오프제어하는 제어부로 구성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 요금징수시스템의 무선송수신장치를 구체적으로 나타낸 블럭구성도로서, 본 무선송수신장치는 크게 사용자장치로부터 송출된 무선신호를 수신하여 각각의 변조방식에 맞게 ASK복조, BPSK복조하여 수신데이타를 복원 출력하는 수신회로부(100)와, 송수신되는 무선방식에 따라서 5,8GHz의 주파수신호 또는 5.8GHz±10MHz의 주파수신호를 생성하여 상기 수신회로부(100) 및 송신회로부(300)에 제공하는 반송파발생부(200)와, 상기 반송파발생부(200)로부터 제공된 반송파에 데이타를 실어 송출하거나 반송파를 그대로 송출하는 송신회로부(300)와, 무선송수신방식에 따라서 상기 수신회로부(100)와 송신회로부(300)와 반송파발생부(200)의 동작을 제어하는 제어부(400)로 이루어진다.

그 구체적인 구성을 설명하면, 상기 수신회로부(100)는 사용자장치로부터 송출되는 5.8GHz대역의 무선신호를 대역통과시키는 제1대역통과필터(101)와, 상기 대역통과필터(101)를 통과한 5.8GHz대역의 무선신호를 증폭하는 저잡음증폭기(102)와, 상기 저잡음증폭기(102)를 통과한 무선신호를 5.8GHz의 주파수신호와 혼합하여 데이타신호를 추출하는 혼합기(103)와, 상기 혼합기(103)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭부(104)와, 10MHz의 통과대역특성을 갖고 있어 상기 증폭부(104)로부터 출력된 신호중 10MHz대역의 수동방식 및 능동방식 무선신호를 대역통과시키는 제2대역통과필터(105)와, 4MHz의 통과대역통성을 갖고 있으며 상기 증폭부(104)로부터 출력된 신호중 4MHz대역의 개선된 수동방식 신호를 대역통과시키는 제3대역통과필터(106)와, 상기 제2대역통과필터(105)를 통과한 신호를 소정 레벨로 증폭시키는 증폭부(107)와, 상기 제3대역통과필터(106)를 통과한 신호를 소정레벨로 증폭시키는 증폭부(108)와, 상기 증폭부(107)로부터 출력된 10MHz의 신호를 BPSK복조하여 데이타를 출력하는 제1BPSK복조부(109)와, 상기 증폭부(108)로부터 출력된 4MHz의 신호를 BPSK 복조하여 데이타를 출력하는 제2BPSK복조부(110)와, 상기 제2대역통과필터(105)의 출력단에 연결되고 온/오프스위칭동작하여 10MHz의 대역통과신호를 차단/통과시키는 스위치(111)와, 상기 스위치(111)를 통과한 10MHz의 능동신호를 ASK복조하여 데이타를 출력하는 ASK복조부(112)로 이루어진다.

그리고, 반송파발생부(200)는 항상 일정한 기본 주파수신호를 출력하는 온도보상발진기(201)와, 상기 온도보상발진기(201)의 기본주파수를 입력받아 능동/수동방식에 따라서 소정의 주파수신호를 발생시키는 발진부(202)와, 상기 발진부(202)로부터 출력된 체배하여 5.8GHz 또는 5.8GHz±10MHz의 주파수를 출력하는 주파수체배기(203,204) 및 상기 신호를 증폭하는 증폭기(204,206)로 구현된다.

그리고, 송신회로부(300)는 데이타입력부(301)와, 상기 데이타입력부(301)로 입력된 신호에 포함된 잡음을 제거하는 로우패스필터(302)와, 상기 로우패스필터(302)로부터 출력된 데이타와 상기 반송파발생부(200)로부터 인가된 5.8GHz의 반송파를 합성하여 출력하는 혼합기(303)와, 상기 혼합기(303)의 출력신호를 전력증폭하는 전력증폭기(305)와, 상기 전력증폭기(305)의 전후단에 각각 설치되어 설정 대역외의 신호를 제거하는 대역통과필터(304,306)으로 구성된다.

상기 제어부(400)는 무선송수신방식이 능동방식인지 수동방식인지에 따라서 상기 수신회로부(100)에 구비된 상기 스위치(111)의 온/오프동작 제어신호와, 상기 반송파발생부(200)의 발진부(202)의 PLL제어신호와, 상기 송신회로부(300)로 송출데이타를 출력한다.

상술한 바와 같이 구성된 무선송수신장치의 동작을 무선송수신방식별로 능동방식, 수동방식으로 구분하여 설명한다.

먼저, 반송파발생부(200)는 수동방식인 경우에 5.8GHz의 국부발진주파수를 발생시키고, 능동방식인 경우에는 5.8GHz ±10MHz의 국부발진주파수를 발생시켜 수신회로부(100) 및 송신회로부(300)로 출력한다. 이때, 능동/수동여부는 제어부(400)로부터 인가된 PLL제어신호에 의하여 결정된다.

상기 상태에서 송수신회로부(100,200)의 동작을 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 수동방식은 대역폭이 30MHz인 시스템과 20MHz인 시스템으로 구분되는데, 대역폭에 관계없이 수동방식일 경우, 사용자장치로부터 송출된 무선신호는 수신안테나(도시생략)를 통해 수신되어 제1대역통과필터(101)로 입력된다. 상기 제1대역통과필터(101)은 중심주파수는 5.8GHz이고 통과대역폭이 30MHz이상으로, 30MHz인 시스템 및 20MHz인 시스템의 사용자 송출신호를 모두 대역통과시킨다.

상기 제1대역통과필터(101)를 통과한 5.8GHz대역이 신호는 저잡음증폭기(102)에서 증폭된 후 혼합기(103)로 입력된다.

상기 혼합기(103)는 입력된 5.8GHz의 신호를 반송파발생부(200)로부터 인가된 5.8GHz의 국부발진신호와 혼합하여 반송파를 제거하고 데이타신호만을 출력한다. 이때, 30MHz시스템의 경우에 상기 혼합기(103)로부터 출력되는 신호는 10MHz 대의 신호이고, 20MHz시스템의 경우에는 4MHz대의 신호가 된다.

따라서, 30MHz시스템의 경우에 상기 혼합부(103)로부터 출력된 10MHz대의 신호는 제2대역통과필터(105)를 통과하고, 증폭부(107)을 통과해 제1BPSK복조부(109)로 입력되어, 복조처리된 후 데이타만 출력된다. 그리고, 20MHz시스템의 경우는 상기 혼합부(103)로부터 출력된 4MHz대의 신호가 제3대역통과필터(105)를 통과하여 제2BPSK복조부(110)로 입력되고 복조처리되어 데이타만 출력된다.

그리고, 송출회로부(300)는 상기 제어부(400)로부터 입력되는 데이타를 저역통과필터(302)를 통과시킨 후 변조기(303)로 입력시킨다. 변조기(303)는 상기 반송파발생부(201)로부터 입력되는 국부발진주파수로 입력된 데이타를 ASK변조시키는데, 수동방식인 경우 하향회선에서는 소정의 데이타가 입력되어 5.8GHz로 ASK변조된 신호가 출력되고, 상향회선에서는 0V의 로우레벨신호만 인가되어 5.8GHz의 주파수신호가 그대로 출력된다. 상기와 같은 변조기(303)의 출력신호는 대역통과필터(304,306)와 전력증폭기(305)를 통해 송신안테나로 송출된다.

다음으로 능동방식에서의 동작을 설명한다.

능동방식의 사용자장치는 5.8GHz의 ASK변조신호를 송출하는데, 이 신호는 수동방식의 경우와 마찬가지로 대역통과필터(101) 및 저잡음증폭기(102)를 통과하여 혼합기(103)로 입력된다. 이때, 혼합기(103)에는 반송파발생부(200)로부터 출력된 5,8GHz±10MHz의 국부발진신호가 입력된다. 따라서, 혼합기(103)는 두 신호를 혼합하여, 10MHz의 신호를 출력하게 된다. 상기 10MHz의 신호는 증폭기(104)에서 증폭된 후, 제1대역통과필터(105)를 통과한다. 여기에서, 상기 수신신호는 ASK변조신호이므로, 제1BPSK복조부(109)측으로 인가되더라도 데이타를 얻을 수 없다. 따라서, 제어부(400)의 제어에 의하여 턴온된 스위치(111)를 통과해 ASK복조부(112)로 입력되어 복조처리된 후 데이타만이 출력되게 된다.

그리고, 능동방식에서 무선송수신장치는 상향회선에서는 5,8GHz의 데이타를 송출하지만, 하향회선에서는 반송파를 송출할 필요할 필요가 없다. 따라서, 하향회선에서는 수동방식과 마찬가지로 송출데이타가 저역통과필터(302)를 통해 변조기(303)에 입력되어 5.8GHz로 ASK변조되고, 상향회선일때는 상기 변조기(303)가 동작하지 않아, 송출되는 신호가 없어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기존의 무선송수신장치회로에서 최소한의 변경으로 제안되고 있는 3가지방식을 모두 지원할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 그로인해, 비용절감 및 서비스개선효과를 얻을 수 있다.

Claims

30MHz 및 20 MHz 요금징수시스템의 능수동 혼합방식 무선송수신장치에 있어서,

능/수동방식에 따라서 fc±10MHz 또는 fc 주파수의 국부발진신호를 발생시키는 반송파발생부;

능/수동방식 사용자장치로부터 송출된 서로 다른 무선신호를 수신하여 상기 반송파발생부로부터 출력된 국부발진신호와 혼합하여 주파수변환한 후, 각각의 변조방식에 맞게 ASK복조, BPSK복조하여 수신데이타를 복원 출력하는 수신회로부;

하향회선에서 상기 반송파발생부로부터 제공된 fc 주파수로 송출데이타를 ASK변조하여 송출하고 상향회선에서는 능/수동방식에 따라서 신호를 송출하지 않거나 반송파발생부의 fc 주파수를 그대로 출력시키는 송신회로부;

능/수동방식에 따라 상기 반송파발생부의 발생주파수를 제어하며 송출데이타 송출회로부에 인가하면서 능/수동방식에 따라 송출동작을 온/오프제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 요금 징수 시스템의 무선 송수신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 수신회로부

사용자장치로부터 송출되는 fc 및 fc±10MHz의 무선신호를 대역통과시키는 제1대역통과필터와,

상기 제1대역통과필터를 통과한 주파수신호를 증폭하는 저잡음증폭기;

상기 저잡음증폭기를 통과한 주파수신호를 능동방식일때는 fc±10MHz와, 수동방식일때는 fc 와 혼합하여 주파수다운시키는 혼합기;

상기 혼합기로부터 출력되는 신호를 증폭하는 제1증폭기;

상기 혼합기 및 증폭부로부터 출력된 10MHz의 능/수동신호를 대역통과시키는 제2대역통과필터;

상기 혼합기 및 증폭부로부터 출력된 4MHz의 수동신호를 대역통과시키는 제3대역통과필터;

상기 제2,3대역통과필터를 통과한 신호를 각각 소정 레벨로 증폭시키는 제2,3증폭기;

상기 제2증폭기로부터 출력된 10MHz의 수동신호를 BPSK복조하여 사용자장치의 데이타를 출력하는 제1BPSK복조부;

상기 제3증폭부로부터 출력된 4MHz의 수동신호를 BPSK 복조하여 데이타를 출력하는 제2BPSK복조부;

상기 제2대역통과필터를 통과한 10MHz의 능동신호를 ASK복조하여 데이타를 출력하는 ASK복조부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 요금징수시스템의 무선송수신장치.
제 2 항에 있어서, 상기 수신회로부는

제어부의 제어에 따라서 온/오프동작하여 상기 제1대역통과필터를 통과한 신호를 ASK복조부로 인가 또는 차단시키는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는요금 징수 시스템의 무선 송수신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 송신회로부

상기 제어부로부터 송출데이타 및 능/수동제어신호를 인가받는 데이타입력부;

상기 데이타입력부로 입력된 데이타에 포함된 잡음을 제거하는 로우패스필터;

상기 로우패스필터로부터 인가된 데이타와 상기 반송파발생부로부터 인가된 주파수신호를 혼합하여 ASK변조하는 혼합기;

상기 혼합기의 출력신호를 전력증폭하는 전력증폭기; 및

상기 전력증폭기의 전후단에 각각 설치되어 설정 대역외의 신호를 제거하는 대역통과필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 요금징수시스템의 무선 송수신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 주파수 fc는 5.8GHz인 것을 특징으로 하는 요금징수시스템의 무선 송수신 장치.