KR20090030136A - 양방향 웨이크업 기능을 갖는 무선 통신용 반도체 소자 - Google Patents

양방향 웨이크업 기능을 갖는 무선 통신용 반도체 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신용 반도체 소자에 관한 것이다. 상기 무선 통신용 반도체 소자는 외부와 무선으로 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부, 외부와 무선으로 웨이크업(Wake-up) 신호를 송수신하는 웨이크업 신호 송수신부, 및 마이크로프로세서를 구비한다. 상기 마이크로프로세서는 상기 데이터 송수신부로부터 수신되는 데이터를 신호 처리하거나, 신호 처리된 데이터를 상기 데이터 송수신부를 통해 외부로 송신하며, 휴지 모드동안은 상기 웨이크업 신호 송수신부로부터 입력되는 웨이크업 신호에 따라 웨이크업한다. 상기 무선 통신용 반도체 소자가 휴지 모드인 경우 상기 데이터 송수신부와 상기 마이크로프로세서는 휴지 모드로 동작되며 상기 웨이크업 신호 송수신부는 인에이블(Enable) 상태로 동작된다. 상기 웨이크업 신호 송수신부는 외부로부터 웨이크업 코드를 포함하는 신호를 수신하고, 수신된 신호가 자신에 대한 웨이크업 신호인 경우, 상기 마이크로 프로세서로 인터럽트 신호를 발생하여 마이크로 프로세서 및 데이터 송수신부를 순차적으로 인에이블(enable)시켜 외부로부터 데이터를 수신할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자는 전력 소비를 최소화할 수 있다.
웨이크업, RF칩,

Description

양방향 웨이크업 기능을 갖는 무선 통신용 반도체 소자{Wireless communication semiconductor device having a bidirectional wake-up function}
본 발명은 무선 통신용 반도체 소자에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 유비쿼터스 센서 네트워크에 사용될 수 있는 양방향 웨이크업(Wake-up) 기능을 갖는 무선 통신용 반도체 소자에 관한 것이다.
유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network: USN)란, 사물에 대한 인식정보 또는 주변의 환경정보를 감지할 수 있는 센서가 탑재된 센서 노드들을 이용하여 무선 센서 네트워크를 구성하고, 다양한 센서 노들들을 통해 입력되는 정보를 실시간으로 네트워크를 통해 외부와 연결하여 정보를 처리하고 관리하는 네트워크 시스템을 의미한다. USN은 궁극적으로 모든 사물에 컴퓨팅 및 통신 기능을 부여함으로써, 언제(anytime), 어디서나(anywhere) 네트워크, 디바이스 또는 서비스에 관계없이 통신 가능한 환경의 구현을 목적으로 한다.
일반적인 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)의 구성은 사물에 대한 인식정보 또는 주변의 환경정보를 실시간으로 감지하는 센서와 통신 모듈을 포함하여 구성되는 센서 노드, 센서 노드의 집합으로 이루어진 센서 필드, 센서 필드에서 수집된 정보 를 전송받는 싱크 노드, 싱크 노드로부터 전송된 정보를 라우팅하여 광대역 통신망을 통해 관리 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하여 구성될 수 있다. 전술한 구성에서, 싱크 노드는 위성통신, 무선랜, 블루투스, 유선 인터넷과 같은 기존의 인프라로 게이트웨이와 연결될 수 있다. 이러한 USN은 화재, 홍수 또는 지진 등과 같은 재난 발생시 재난 발생 사실을 감지하고 대처하는데 이용될 수 있다.
이와 같은 USN을 구성하는 센서 노드들은 저전력으로 구동되어야 하므로, 대부분 비컨 신호나 시분할 다중 접속 방식(TDMA)를 이용하여 주기적인 휴지 모드(Sleep)과 웨이크업(Wake-up)을 타임 구동(Time-driven) 방식을 기본으로 하여 동작한다. 하지만, 전술한 Time-driven 방식은 불필요한 Wake-up 발생과 휴지 기간 동안 즉각적인 반응이 불가능하다는 한계점을 갖는다.
한편, 종래에는 센서 노드들의 저전력 성능을 개선하기 위하여, MAC 또는 네트워크 알고리즘을 통한 소프트웨어적인 해결 방법을 모색하고 있는 것이 대부분이다. 그러나, 이와 같은 종래의 소프트웨어적인 해결 방법은, 외부 신호가 임의의 시간에 도달하는 모바일 센서노드 응용(휴대 단말, 카드 단말, 물품 태그 등)의 경우 수신부가 계속 켜져 있어야 하므로, 저전력 및 장시간 사용의 실현에 한계가 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 양방향 웨이크업 기능을 기반으로 한 이벤트(Event) 구동 방식의 초저전력을 지원하는 무선 통신용 반도체 소자를 제공하는 것이다
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은 무선 통신용 반도체 소자에 관한 것으로서, 상기 무선 통신용 반도체 소자는
송신(Tx_Data) 및 수신(Rx_Data) 단자들을 구비하여, 외부와 무선으로 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부,
웨이크업 송신(Tx_Wake_Up) 및 웨이크업 수신(Rx_Wake_Up) 단자들을 구비하여, 외부와 무선으로 웨이크업(Wake-up) 신호를 송수신하는 웨이크업 신호 송수신부,
상기 데이터 송수신부로부터 수신되는 데이터를 신호 처리하거나, 신호 처리된 데이터를 상기 데이터 송수신부를 통해 외부로 송신하며, 휴지 모드동안은 상기 웨이크업 신호 송수신부로부터 입력되는 웨이크업 신호에 따라 웨이크업하는 마이크로프로세서를 구비하며,
상기 무선 통신용 반도체 소자가 휴지 모드인 경우 상기 데이터 송수신부와 상기 마이크로프로세서는 휴지 모드로 동작되며 상기 웨이크업 신호 송수신부는 인에이블(Enable) 상태로 동작된다.
전술한 특징을 갖는 무선 통신용 반도체 소자의 상기 웨이크업 신호 송수신부는 웨이크업 수신 단자(Rx-Wake-Up)를 통해 외부로부터 웨이크업 코드를 포함하는 신호를 수신하는 경우, 해당 신호로부터 웨이크업의 대상에 대한 정보를 판독하고, 만약 해당 신호가 자신에 대한 웨이크업 신호인 경우, 상기 마이크로 프로세서로 인터럽트 신호를 발생하여 마이크로 프로세서를 인에이블(Enable)시키고, 상기 마이크로프로세서는 상기 데이터 송수신부를 인에이블(enable)시켜 외부로부터 데이터를 수신할 수 있도록 한다.
또한, 전술한 특징을 갖는 무선 통신용 반도체 소자의 상기 웨이크업 신호 송수신부는 외부로부터 웨이크업 코드를 포함하는 신호를 수신하는 경우, 해당 신호로부터 웨이크업의 대상에 대한 정보를 판독하고, 만약 해당 신호가 다른 센서 노드에 대한 웨이크업 신호인 경우, 해당 신호를 웨이크업 송신 단자(Tx_Wake_Up)를 통해 외부로 송신하여, 다른 센서 노드를 웨이크업 할 수 있도록 한다.
한편, 전술한 특징을 갖는 무선 통신용 반도체 소자의 상기 데이터 송수신부와 상기 웨이크업 신호 송수신부는 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 신호를 송수신하여, 데이터 전송로와 웨이크업 신호 전송로를 분리하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자는 휴지 모드동안 초저전력의 웨이크업 신호 송수신부만 켜져 있고 마이크로프로세서 및 데이터 송수신부는 휴지모드이므로, 데이터가 송수신되지 않는 휴지 모드동안의 전력 소비를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자는 휴지모드 동안에도 웨이크업 신호를 양방향으로 송수신할 수 있게 되므로, 휴지 모드동안에도 네트워크의 다른 노드로부터 웨이크업 신호를 수신할 뿐만 아니라 다른 노드로 웨이크업 신호를 송신할 수도 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자의 데이터 송수신부와 마이크로프로세서는 웨이크업 신호 송수신부를 통해 웨이크업 신호가 수신될 때만 인에이블되므로, 전체적으로 전력 소비를 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신용 반도체 소자에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신용 반도체 소자의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자(10)는 외부와 무선으로 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부(100), 외부와 무선으로 웨이크업(Wake-up) 신호를 송수신하는 웨이크업 신호 송수신부(110) 및 마이크로프로세서(120)를 구비한다. 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자는 USN이나 지그비(Zigbee)에 사용되는 RF용 마이크로프로세서에 양방향 웨이크업 기능을 제공하는 새로운 형태의 소자이다.
상기 마이크로프로세서(120)는 상기 데이터 송수신부로부터 수신되는 데이터를 신호 처리하거나, 신호 처리된 데이터를 상기 데이터 송수신부를 통해 외부로 송신하며, 휴지 모드동안은 상기 웨이크업 신호 송수신부로부터 입력되는 웨이크업 신호에 따라 웨이크업하게 된다. 웨이크업 신호는 데이터 송수신부와는 다른 주파수대역을 사용하고 신호내에 약속된 웨이크업 코드와 목적지 주소를 가지고 있다. 따라서, 웨이크업 수신부에서는 수신신호가 약속된 웨이크업 코드인지와 목적지를 비교하여 일치하면 마이크로 프로세서에 인터럽트를 걸어 마이크로 프로세서를 인에이블시킨다.
상기 데이터 송수신부(100)는 송신 단자(Tx_Data) 및 수신 단자(Rx_Data)를 구비하여 외부로부터 데이터를 송신하거나 수신하며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 2.4 GHz 를 통해 신호를 송수신한다. 한편, 상기 데이터 송수신부는 수신 단자를 통해 수신된 데이터를 복조화하여 마이크로프로세서로 전송하거나, 마이크로프로세서로부터 수신된 데이터를 변조시킨 후 송신 단자를 통해 외부로 전송한다. 특히데이터를 송신하기 전에는 데이터 송신전에 웨이크업 신호를 먼저 목적지 주소로 송신하여 목적지의 데이터 수신부를 인에이블하는 과정을 거친다.
상기 웨이크업 신호 송수신부(110)는 웨이크업 신호 송신 단자(Tx_Wake_Up) 및 웨이크업 신호 수신 단자(Rx_Wake_Up)를 구비하여 외부로부터 웨이크업 신호를 송신하거나 수신한다. 상기 웨이크업 신호 송수신부는 외부로부터 웨이크업 신호를 수신하는 경우, 마이크로프로세서로 인터럽트 신호를 전송하여 마이크로프로세서를 웨이크업시키거나, 웨이크업 신호 송신 단자를 통해 다른 노드로 웨이크업 신호를 전송한다. 웨이크업 신호 송수신부의 구체적인 동작은 후술한다.
본 발명에 따른 상기 무선 통신용 반도체 소자가 휴지 모드인 경우, 상기 데이터 송수신부와 상기 마이크로프로세서는 휴지 모드로 동작되며 상기 웨이크업 신 호 송수신부는 인에이블(Enable) 상태로 동작된다.
이하, 도 2를 참조하여 전술한 무선 통신용 반도체 소자의 웨이크업 신호 송수신부의 동작을 설명한다. 도 2는 상기 웨이크업 신호 송수신부의 동작을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
만약, 상기 웨이크업 신호 송수신부가 외부로부터 웨이크업 코드를 포함하는 신호를 수신하는 경우(단계 200), 상기 웨이크업 신호 송수신부는 해당 신호로부터 웨이크업의 대상에 대한 정보를 판독한 후(단계 210), 웨이크업의 대상이 누구인지 학인한다(단계 220). 만약 해당 신호가 자신이 속한 센서 노드에 대한 웨이크업 신호인 경우, 상기 마이크로 프로세서로 인터럽트 신호를 발생하여 마이크로 프로세서를 인에이블(Enable)시킨다(단계 230). 이때, 인터럽트 신호를 수신한 상기 마이크로프로세서는 상기 데이터 송수신부를 인에이블(enable)시키며, 인에이블된 데이터 송수신부는 자신의 수신 단자(Rx 단자)를 통해 외부로부터 데이터를 수신하여 마이크로프로세서로 전송한다.
한편, 상기 판독 과정에서, 만약 해당 신호가 다른 센서 노드에 대한 웨이크업 신호인 경우, 상기 웨이크업 신호 송수신부는 자신의 송신 단자(Tx_Data)를 통해 해당 신호를 외부로 송신한다(단계 240).
본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자의 상기 데이터 송수신부와 상기 웨이크업 신호 송수신부는 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 신호를 송수신하도록 하여, 데이터 전송로와 웨이크업 신호 전송로를 분리하는 것이 바람직하다. 이때, 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부는 2.4 GHz 대역의 신호를 사용하고, 웨이크 업 신호를 송수신하는 웨이크업 신호 송수신부는 400 MHz 대역의 신호를 사용할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자를 이용하여 완성된 노드들로 구성되는 무선 통신 네트워크의 동작을 설명한다. 이 경우, 상기 무선 통신 네트워크는 각 노드들로 멀티 홉(multi-Hop) 방식으로 신호를 전달하게 된다. 따라서, 각 노드들로 웨이크업 신호 전송로를 통해 웨이크업 신호를 전송하여 해당 노드들을 웨이크업 시킨 후, 해당 노드의 데이터 전송로를 통해 데이터를 전송하게 된다. 이러한 구성에 의하여, 무선 통신 네트워크를 구성하는 각 노드들의 마이크로프로세서와 데이터 송수신부는 데이터 송수신이 종료되면 휴지 모드로 구동될 수 있으며, 저전력의 웨이크업 신호 송수신부만 인에이블되므로, 노드들의 전력 소비를 최소화시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 무선 통신용 반도체 소자는 양방향 웨이크업 신호의 송수신을 가능하게 하는 것으로서, 무선 센서 네트워크나 유비쿼터스 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드로서 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신용 반도체 소자의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 통신용 반도체 소자의 웨이크업 신호 송수신부의 동작을 순차적으로 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 무선 통신용 반도체 소자
100 : 데이터 송수신부
110 : 웨이크업 신호 송수신부
120 : 마이크로프로세서

Claims (4)

  1. 무선 통신용 반도체 소자에 관한 것으로서, 상기 무선 통신용 반도체 소자는
    송신(Tx_Data) 및 수신(Rx_Data) 단자들을 구비하여, 외부와 무선으로 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부;
    웨이크업 송신(Tx_Wake_Up) 및 웨이크업 수신(Rx_Wake_Up) 단자들을 구비하여, 외부와 무선으로 웨이크업(Wake-up) 신호를 송수신하는 웨이크업 신호 송수신부;
    상기 데이터 송수신부로부터 수신되는 데이터를 신호 처리하거나, 신호 처리된 데이터를 상기 데이터 송수신부를 통해 외부로 송신하며, 휴지 모드동안은 상기 웨이크업 신호 송수신부로부터 입력되는 웨이크업 신호에 따라 웨이크업하는 마이크로프로세서;
    를 구비하고, 상기 무선 통신용 반도체 소자가 휴지 모드인 경우 상기 데이터 송수신부와 상기 마이크로프로세서는 휴지 모드로 동작되며 상기 웨이크업 신호 송수신부는 인에이블(Enable) 상태로 동작되는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 반도체 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이크업 신호 송수신부는 웨이크업 수신 단자(Rx-Wake-Up)를 통해 외부로부터 웨이크업 코드를 포함하는 신호를 수신하는 경우, 해당 신호로부터 웨이크업의 대상에 대한 정보를 판독하고, 만약 해당 신호가 자신에 대한 웨이크업 신호인 경우, 상기 마이크로 프로세서로 인터럽트 신호를 발생하여 마이크로 프로세서를 인에이블(Enable)시키고, 상기 마이크로프로세서는 상기 데이터 송수신부를 인에이블(Enable)시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 반도체 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 웨이크업 신호 송수신부는 외부로부터 웨이크업 코드를 포함하는 신호를 수신하는 경우, 해당 신호로부터 웨이크업의 대상에 대한 정보를 판독하고, 만약 해당 신호가 다른 센서 노드에 대한 웨이크업 신호인 경우, 해당 신호를 웨이크업 송신 단자(Tx_Wake_Up)를 통해 외부로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 반도체 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터 송수신부와 상기 웨이크업 신호 송수신부는 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 반도체 소자.
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