KR20180060841A - Nfc 장치로부터 전송된 전력을 이용하는 ble 모듈 및 이의 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

BLE(bluetooth low energy) 모듈이 게시된다. 상기 BLE 모듈은 BLE 기술을 이용하여 호스트로 데이터를 전송하는 BLE IC와, NFC(near field communication) 장치로부터 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력을 수신하는 NFC 안테나 및 상기 NFC 안테나로부터 전송된 상기 무선 전력을 이용하여 작동 전력을 생성하고, 상기 작동 전력을 BLE IC로 전송하는 NFC IC를 포함하고, 상기 BLE IC는 상기 작동 전력을 이용하여 상기 데이터를 상기 호스트로 전송한다.

Description

NFC 장치로부터 전송된 전력을 이용하는 BLE 모듈 및 이의 작동 방법{BLUETOOTH LOW ENERGY(BLE) MODULE USING POWER TRANSFERRED FROM NEAR FIELD COMMUNICATION(NFC) DEVICE AND ITS OPERATING METHOD}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 BLE(bluetooth low energy) 모듈(module)에 관한 것으로, 특히 NFC 장치로부터 전송된 전력을 이용할 수 있는 BLE 모듈과 이의 작동 방법에 관한 것이다.
블루투스(bluetooth®)는 휴대용 단말기, 네트워크 액세스 포인트(access point), 및 기타 주변 장치들을 일정 거리 내에서 무선으로 연결하기 위한 규격을 말한다. 이러한 블루투스 장치는 IoT(internet of Thing) 기술에 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 BLE 모듈을 포함하는 종래의 BLE 장치를 개념적으로 나타낸다. 도 1을 참조하면, 종래의 BLE 장치(1)는 BLE 모듈(10)과 배터리(11)를 포함할 수 있다.
종래의 BLE 모듈(10)은 BLE 모듈(10)과 연결된 배터리(11)로부터 전력을 전송(또는 공급)받는다. 종래의 BLE 장치(1)의 경우 배터리(11)가 방전된 경우 배터리(11)를 교체해야 하나, 이미 설치된 BLE 장치(1)의 배터리(11)를 교체하는 것은 현실적으로 어려움이 많다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, NFC 장치로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 전력을 이용하여 BLE 통신을 수행할 수 있는 BLE 모듈과 이의 작동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예들에 따른 BLE(bluetooth low energy) 모듈은, BLE 기술을 이용하여 호스트로 데이터를 전송하는 BLE IC와, NFC(near field communication) 장치로부터 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력을 수신하는 NFC 안테나 및 상기 NFC 안테나로부터 전송된 상기 무선 전력을 이용하여 작동 전력을 생성하고, 상기 작동 전력을 BLE IC로 전송하는 NFC IC를 포함하고, 상기 BLE IC는 상기 작동 전력을 이용하여 상기 데이터를 상기 호스트로 전송할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 BLE(bluetooth low energy) 기술을 이용하여 호스트로 데이터를 전송하는 BLE 모듈의 작동 방법은, 상기 BLE 모듈에 포함된 NFC 안테나가 NFC 장치로부터 전송된 RF 신호를 수신하는 단계와, 상기 NFC 안테나가 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력을 수신하는 단계와, 상기 BLE 모듈에 포함된 상기 NFC IC가 상기 무선 전력을 이용하여 작동 전력을 생성하는 단계와, 상기 NFC IC가 상기 작동 전력을 상기 BLE 모듈에 포함된 BLE IC로 전송하는 단계 및 상기 BLE IC가 상기 작동 전력을 이용하여 상기 호스트로 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 모듈은 NFC 장치로부터 전송된 전력을 이용하므로, 상기 BLE 모듈은 별도의 배터리 없이도 작동할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 모듈은 다시 충전 가능한 배터리를 포함하고, NFC 장치로부터 전송된 전력을 이용하여 상기 배터리를 충전할 수 있으므로, 상기 BLE 모듈은 반 영구적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 모듈은 배터리의 교체가 현실적으로 어려운 환경에서 이용되는 시스템에서 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 BLE 모듈을 포함하는 종래의 BLE 장치를 개념적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 시스템을 개념적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 모듈을 개념적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 모듈의 작동 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 이용하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 시스템을 개념적으로 나타낸다. 도 2를 참조하면, BLE 시스템(1000)은 BLE 모듈(100), NFC 장치(200) 및 호스트(300)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, BLE 시스템(1000)은 주변 장치(peripheral device; 400)를 더 포함할 수 있다.
BLE 모듈(100)은 BLE(bluetooth low energy) 통신(예컨대, BLE 기술을 이용하는 통신)을 수행할 수 있다. 실시 예들에 따라, BLE 모듈(100)은 호스트(300)와 BLE 기술을 통해 데이터(또는 신호들; DATA)를 주고받을 수 있다.
실시 예들에 따라, 데이터(DATA)는 주변 장치(400)로부터 전송된 데이터일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
BLE 모듈(100)은 NFC 프로토콜을 이용하여 NFC 장치(200)로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력(RF_PW)을 이용할 수 있다.
실시 예들에 따라, BLE 모듈(100)은 NFC 장치(200)로부터 작동 전력(OP_PW)을 전송(또는 공급)받고, 작동 전력(OP_PW)을 이용하여 작동할 수 있다.
NFC 장치(200)는 BLE 모듈(100)과 NFC 통신(예컨대, NFC 프로토콜을 이용하는 통신)을 할 수 있는 장치를 의미한다. 상기 NFC는 RFID(radio frequency identification) 방식들 중 하나로 13.56MHz의 주파수 대역을 사용하는 비접촉식 통신 기술을 의미한다.
실시 예들에 따라, NFC 장치(200)는 스마트폰(smart phone)과 같은 이동 단말기를 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 NFC 통신을 수행할 수 있는 단말기 모두를 의미한다.
호스트(300)는 BLE 모듈(100)과 데이터(DATA)를 주고받을 수 있다. 호스트(300)는 BLE 모듈(!00)과 데이터(DATA)를 주고받을 수 있는 모든 장치를 의미할 수 있다. 실시 예들에 따라, 호스트(300)와 NFC 장치(200)는 동일할 수 있다.
주변 장치(400)는 BLE 모듈(100)로 데이터를 전송할 수 있다. 실시 예들에 따라, 주변 장치(400)는 주변 환경을 감지하고, 감지 값을 생성하는 센서들(sensors) 의미할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 주변 장치(400)는 BLE 모듈(100)로 데이터를 전송할 수 있는 모든 장치를 의미할 수 있다.
도 2의 BLE 모듈(100)은 NFC 장치(200)로부터 전송된 무선 전력을 이용하여 작동하므로, BLE 모듈(100)은 도 1의 종래의 BLE 모듈(10)과 달리 별도의 배터리를 필요로하지 않는다.
따라서, BLE 모듈(100)은 배터리의 교체가 현실적으로 어려운 시스템(예컨대, 밀폐 또는 진공이 유지되어야 하는 시스템 등)에도 널리 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 모듈을 개념적으로 나타낸다. 도 2와 도 3을 참조하면, BLE 모듈(100)은 BLE IC(110), BLE 안테나(120), NFC IC(130), NFC 안테나(140), 인터페이스(150)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, BLE 모듈(100)은 배터리(160)를 더 포함할 수 있다.
BLE IC(110)는 BLE 모듈(100)이 수행하는 BLE 통신을 전반적으로 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, BLE IC(110)은 BLE 애플리케이션을 이용하여 작동하는 IC를 의미할 수 있다.
BLE IC(110)는 NFC IC(130)로부터 전송된 작동 전력(OP_PW)을 이용하여 작동할 수 있다. 실시 예들에 따라, BLE IC(110)는 배터리(160)로부터 작동 전력(OP_PW)을 전송받을 수 있다.
BLE IC(110)는 프로세서(112), 블루투스 송수신기(114) 및 메모리(116)를 포함할 수 있다.
프로세서(112)는 BLE IC(110)의 전반적인 작동을 제어할 수 있다. 프로세서(112)는 메모리(116)에 저장된 펌웨어(firmware)를 실행할 수 있다. 예컨대, 상기 펌웨어는 BLE 스택(stack)일 수 있다.
블루투스 송수신기(114)는 BLE 기술을 이용하여 호스트(300)와 통신할 수 있다. 실시 예들에 따라, 블루투스 송수신기(114)는 2.4 GHz 주파수 대역폭을 가지는 무선신호를 이용하여 데이터(DATA)를 호스트(300)로 전송할 수 있다.
블루투스 송수신기(114)는 메모리(116)에 저장된 데이터를 호스트로 전송할 수 있다.
블루투스 송수신기(114)는 BLE 안테나(120)를 이용하여 호스트(300)와 통신할 수 있다.
메모리(116)는 BLE IC(110)의 작동에 필요한 데이터들을 저장할 수 있다. 실시 예들에 따라, 메모리(116)는 수신한 신호로부터 생성된 데이터 또는 송신할 신호에 포함될 데이터들을 저장할 수 있다.
실시 예들에 따라, 메모리(116)는 주변 장치(400)로부터 전송된 데이터를 저장하고, 상기 데이터를 블루투스 송수신기(114)로 전송할 수 있다.
메모리(116)는 불휘발성 메모리 장치 및/또는 휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 휘발성 메모리 장치는 RAM(random access memory), SRAM(static RAM) 또는 DRAM(dynamic RAM)으로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 불휘발성 메모리 장치는 ROM(read only memory), 플래시 메모리, 또는 저항성 RAM으로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
NFC IC(130)는 NFC 프로토콜을 이용하여 NFC 장치(200)와 통신할 수 있다. 실시 예들에 따라, NFC IC(130)의 동작 모드들(즉, NFC 모드들(mode))은 카드 에뮬레이션(card emulation) 모드, 리더/라이터(reader/writer) 모드, 및 P2P(peer to peer) 모드를 포함한다.
P2P 모드는 NFC IC(130)가 이니시에이터(initiator)로 동작하는 이니시에이터 모드와 상기 NFC IC(130)가 타겟(target)으로 동작하는 타겟 모드를 포함한다.
카드 에뮬레이션 모드는 NFC IC(130)가 기존의 비접촉식 카드와 유사하게 동작하는 모드로서, 상기 카드 에뮬레이션 모드에서 NFC IC(130)는 신용카드, 교통카드, 신분증 등으로 사용될 수 있다.
리더/라이터 모드는 NFC IC(130)가 카드 리더기로써 동작할 수 있는 모드로서, 상기 리더/라이터 모드에서 NFC IC(130)는 NFC 태그를 포함하는 광고, 예컨대 스마트 포스터(smart poster)를 리드할 수 있다.
실시 예들에 따라 NFC IC(130)는 앞에서 언급한 NFC 모드들을 이용하여 NFC 장치(200)와 통신할 수 있다.
NFC IC(130)가 타겟 모드로 작동할 때, NFC IC(130)는 NFC 장치(200)로부터 작동 전력(OP_PW)을 전송받을 수 있다. 실시 예들에 따라, NFC IC(130)는 NFC 장치(200)로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, RF 신호(또는 RF 신호에 포함된 전력)를 이용하여 작동 전력(OP_PW)을 생성할 수 있다.
NFC 안테나(140)는 NFC 장치(200)로부터 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력(RF_PW)을 수신(또는 획득(obtain))할 수 있다. NFC 안테나(140)는 무선 전력(RF_PW)을 NFC IC(130)로 전송할 수 있다.
NFC IC(130)는 무선 전력(RF_PW)을 이용하여 작동 전력(OP_PW)을 생성하고, 작동 전력(OP_PW)을 BLE IC(110)로 전송할 수 있다.
예컨대, NFC 장치(200)가 NFC IC(130)(또는 BLE 모듈(100))에 접근했을 때, NFC 안테나(140)는 NFC 장치(200)로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, NFC 안테나(140)에 유도된(induced) 무선 전력(RF_PW)을 NFC IC(130)로 전송할 수 있다. 무선 전력(RF_PW)을 수신한 NFC IC(130)는 무선 전력(RF_PW)을 이용하여 작동 전력(OP_PW)을 생성하고, 작동 전력(OP_PW)을 BLE IC(110)로 전송할 수 있다.
실시 예들에 따라, NFC IC(130)는 무선 전력(RF_PW)을 정류(rectifying)하고, 정류 결과에 따라 일정한 전압 레벨을 유지하는 작동 전력(OP_PW)을 생성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 NFC IC(130)는 무선 전력(RF_PW)을 BLE 모듈(100)에서 사용될 수 있는 형태로 변환하여 작동 전력(OP_PW)을 생성할 수 있다.
또한, NFC IC(130)는 무선 전력(RF_PW)을 정류하지 않고, 무선 전력(RF_PW) 자체를 작동 전력(OP_PW)로서 BLE IC(110)로 전송할 수 있다.
실시 예들에 따라, NFC IC(130)는 작동 전력(OP_PW)을 배터리(160)로 전송하여 배터리(160)를 충전할 수 있다.
실시 예들에 따라, NFC IC(130)는 BLE IC(110)(또는 BLE 모듈(100))을 식별할 수 있는 어드레스(예컨대, BLE IC(110)의 MAC(media access control) 어드레스)를 저장할 수 있다. 따라서, BLE IC(110)은 NFC IC(130)를 이용하여 호스트(또는 외부 장치)와 페어링을 수행할 수 있다.
예컨대, 호스트(또는 외부 장치)가 BLE IC(110)에 접근할 때, 호스트(또는 외부 장치)는 NFC IC(130)로부터 BLE IC(110)의 MAC 어드레스를 수신(또는 리드)하고, 상기 MAC 어드레스를 이용하여 BLE IC(110)와 페어링을 수행할 수 있다.
실시 예들에 따라, NFC IC(130)는 NFC IC(130)의 작동에 이용되는 클락 신호들을 생성하는 오실레이터를 포함할 수 있다. 따라서, NFC IC(130)는 자체적으로 상기 오실레이터를 포함하므로, 별도의 외부 오실레이터가 필요하지 않다.
실시 예들에 따라, BLE IC(110)와 NFC IC(130)는 하나의 IC로 구현될 수 있다. 예컨대, BLE IC(110)와 NFC IC(130)는 하나의 반도체 기판 위(on or above)에 형성될 수 있다.
여기서, 반도체 기판 위에 IC가 형성될 수 있다는 말의 의미는, 상기 IC가 상기 반도체 기판의 위에 형성될 수 있음, 상기 IC가 상기 반도체 기판의 내(in)에 형성될 수 있음 및 상기 IC와 상기 반도체 기판 사이에 레이어들(layers)이 존재하도록 상기 IC가 형성될 수 있음을 의미할 수 있다.
따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 BLE 모듈(100)의 크기가 소형화될 수 있다.
NFC 안테나(140)는 NFC 장치(200)로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력(RF_PW)을 수신(또는 획득)할 수 있다.
실시 예들에 따라, NFC 안테나(140)는 NFC 장치(200)로부터 전송된 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력(RF_PW)을 수신(또는 획득)하기 위한 코일(coil)을 포함할 수 있다.
실시 예들에 따라, NFC 안테나(140)는 상기 RF 신호에 포함된 데이터를 수신할 수 있다.
인터페이스(150)는 BLE IC(110)와 주변 장치(200) 사이에 주고받는 신호(또는 데이터)들을 인터페이싱 할 수 있다. 실시 예들에 따라, 인터페이스(150)는 UART(universal asynchronous receiver/transmitter) 방식을 이용하여 주변 장치(200)와 통신할 수 있다.
배터리(160)는 BLE 모듈(100)의 작동에 필요한 전력을 전송(또는 공급)할 수 있다. 실시 예들에 따라, 배터리(160)는 BLE IC(110) 및 NFC IC(130) 각각에 전력을 전송할 수 있다.
배터리(160)는 다시 충전 가능한(rechargeable) 배터리로 구현될 수 있다.
배터리(160)는 박막(thin-film) 배터리로 구현될 수 있다. 실시 예들에 따라, BLE 모듈(100) 전체가 박막으로 구현될 수 있다.
NFC IC(130)는 NFC 장치(200)로부터 전송된 전력을 이용하여 배터리(160)를 충전할 수 있다. 실시 예들에 따라, 배터리(160)는 NFC IC(130)로부터 작동 전력(OP_PW)을 수신할 수 있다. 즉, NFC IC(130)는 작동 전력(OP_PW)을 이용하여 배터리(160)를 충전할 수 있다.
실시 예들에 따라, 배터리(160)는 작동 전력(OP_PW)을 BLE 모듈(100)에 포함된 각 구성으로 전송할 수 있다. 예컨대, 배터리(160)는 작동 전력(OP_PW)을 BLE IC(110) 및 NFC IC(130)으로 전송할 수 있다.
BLE 모듈(100)은 NFC 장치(200)로부터 전송된 전력을 이용하므로, BLE 모듈(100)은 별도의 배터리를 필요로 하지 않는다.
또한, BLE 모듈(100)은 다시 충전 가능한 배터리(160)를 포함하고, NFC 장치(200)로부터 전송된 전력을 이용하여 배터리(160)를 충전할 수 있으므로, BLE 모듈(100)은 반 영구적으로 사용될 수 있다.
따라서 BLE 모듈(100)은 배터리의 교체가 현실적으로 어려운 환경에서 이용되는 시스템에서 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 BLE 모듈의 작동 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, NFC 안테나(140)는 NFC 장치(200)로부터 전송된 RF 신호를 수신할 수 있다(S110).
NFC 안테나(140)는 RF 신호에 포함된 무선 전력(RF_PW)을 수신할 수 있다(S120). NFC 안테나(140)는 무선 전력(RF_PW)을 NFC IC(130)로 전송할 수 있다.
NFC IC(130)는 무선 전력(RF_PW)을 이용하여 작동 전력(OP_PW)을 생성할 수 있다(S130).
NFC IC(130)는 작동 전력(OP_PW)을 BLE IC(110)으로 전송할 수 있다(S140). 실시 예들에 따라, NFC IC(130)는 작동 전력(OP_PW)을 배터리(160)로 전송할 수 있다.
BLE IC(110)은 작동 전력(OP_PW)을 이용하여 호스트(300)와 데이터(DATA)를 주고받을 수 있다(S150).
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. BLE(bluetooth low energy) 기술을 이용하여 호스트로 데이터를 전송하는 BLE IC;
    NFC(near field communication) 장치로부터 RF 신호를 수신하고, 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력을 수신하는 NFC 안테나; 및
    상기 NFC 안테나로부터 전송된 상기 무선 전력을 이용하여 작동 전력을 생성하고, 상기 작동 전력을 BLE IC로 전송하는 NFC IC를 포함하고,
    상기 BLE IC는 상기 작동 전력을 이용하여 상기 데이터를 상기 호스트로 전송하는 BLE 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 NFC IC는
    상기 무선 전력을 정류하여 상기 작동 전력을 생성하는 BLE 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 BLE 모듈은 다시 충전 가능한(rechargeable) 배터리를 더 포함하고,
    상기 NFC IC는 상기 작동 전력을 상기 다시 충전 가능한 배터리로도 전송하는 BLE 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 BLE IC, 상기 NFC 안테나 및 상기 NFC IC는 하나의 박막(thin film) 위에 형성되는 BLE 모듈.
  5. BLE(bluetooth low energy) 기술을 이용하여 호스트로 데이터를 전송하는 BLE 모듈의 작동 방법에 있어서,
    상기 BLE 모듈에 포함된 NFC 안테나가 NFC 장치로부터 전송된 RF 신호를 수신하는 단계;
    상기 NFC 안테나가 상기 RF 신호에 포함된 무선 전력을 수신하는 단계;
    상기 BLE 모듈에 포함된 NFC IC가 상기 무선 전력을 이용하여 작동 전력을 생성하는 단계;
    상기 NFC IC가 상기 작동 전력을 상기 BLE 모듈에 포함된 BLE IC로 전송하는 단계; 및
    상기 BLE IC가 상기 작동 전력을 이용하여 상기 호스트로 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 BLE 모듈의 작동 방법.
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KR20150028043A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 전자부품연구원 Nfc를 이용한 전자기기간 무선전력 전송 방법
KR20160119530A (ko) * 2015-04-06 2016-10-14 엘지이노텍 주식회사 무선 전력 전송 방법 및 이를 위한 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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