KR20200099282A - Low Power Wireless Communication System - Google Patents

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KR20200099282A
KR20200099282A KR1020190017034A KR20190017034A KR20200099282A KR 20200099282 A KR20200099282 A KR 20200099282A KR 1020190017034 A KR1020190017034 A KR 1020190017034A KR 20190017034 A KR20190017034 A KR 20190017034A KR 20200099282 A KR20200099282 A KR 20200099282A
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임재환
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Abstract

The present invention relates to a low-power wireless communication scheme. According to the present invention, an apparatus comprises: a wake-up generator which generates a wake-up signal when a wireless signal of a used frequency band is received and the length of a preamble of the wireless signal is equal to a predetermined length; and a receiver which receives data according to the generated wake-up signal. According to the present invention, it is possible to perform low-power wireless communication by determining whether to receive a preamble without periodic wake-up.

Description

저전력 무선통신 시스템 {Low Power Wireless Communication System}Low Power Wireless Communication System

본 발명은 저전력 무선 통신 방식에 관한 것으로, 무선신호의 수신으로 수신장치를 동작시켜 주기적인 웨이크업(wake up) 과정 없이 저전력으로 무선통신을 할 수 있도록 하는 단거리 저전력 무선통신방식에 관한 것이다.The present invention relates to a low-power wireless communication method, and relates to a short-range, low-power wireless communication method that enables wireless communication at low power without a periodic wake-up process by operating a receiver by receiving a wireless signal.

일반적으로 건전지를 사용하는 무선통신기기에서는 건전지의 제한적인 용량 때문에 불필요한 낭비를 줄여 건전지의 사용시간을 연장하는 것이 중요한 기술이다. In general, in wireless communication devices using batteries, it is an important technology to extend the use time of batteries by reducing unnecessary waste due to the limited capacity of batteries.

이러한 통신기기에서는 무선신호를 송수신하는 전력소모가 총 전력소모의 대부분을 차지한다. In such communication devices, power consumption for transmitting and receiving wireless signals accounts for most of the total power consumption.

이 때문에 일반적으로 저전력 슬립모드를 사용하고 일정시간마다 반복적으로 웨이크업(wake up)하여 통신하는 방식으로 사용해왔다. For this reason, a low-power sleep mode has been used in general, and it has been used in a communication manner by repeatedly waking up every predetermined time.

그러나 종래의 방식은 주기적으로 웨이크업하는 수신동작으로 일정량 이상의 전력으로 소모하는 문제점이 있었다. 예를들어 20mA의 수신전력을 소모하는 통신기기가 1초마다 1msec씩 웨이크업하는 동작을 한다면 웨이크업 동작만으로 평균 20μA 이상의 전력을 소모하는 문제점이 있었다.However, the conventional method has a problem in that it consumes more than a certain amount of power as a reception operation that periodically wakes up. For example, if a communication device that consumes 20mA of receiving power wakes up by 1msec every second, there is a problem in that it consumes more than 20μA average power only by the wakeup operation.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주기적인 웨이크업을 사용하지 않고 무선신호의 수신으로 무선통신장치를 동작시키는 저전력 무선통신 방식을 제공하는 것이다.Accordingly, a problem to be solved by the present invention is to provide a low-power wireless communication method in which a wireless communication device is operated by receiving a wireless signal without using a periodic wake-up.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 저전력 무선 통신 장치는 사용하는 주파수 대역의 무선 신호가 수신되면, 웨이크업 신호를 발생시키는 웨이크업 신호 발생부, 그리고 상기의 웨이크업 신호에 따라 통신이 이루어지는 통신부를 포함한다. In the low-power wireless communication device according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, when a radio signal of a used frequency band is received, a wake-up signal generator for generating a wake-up signal, and the wake-up signal It includes a communication unit in which communication is performed accordingly.

상기 웨이크업 신호 발생부는 무선 신호를 수신하는 안테나, 사용하는 주파수 대역의 무선 신호를 통과시키는 필터회로, 그리고 상기 통과된 무선신호에서 웨이크업 신호를 검출하는 회로를 포함할 수 있다. The wake-up signal generator may include an antenna for receiving a radio signal, a filter circuit for passing a radio signal in a used frequency band, and a circuit for detecting a wake-up signal from the passed radio signal.

상기 웨이크 업 신호가 발생되는 시간은 송수신 회로에서 미리 약속된 시간으로, 송신회로가 약속된 길이의 웨이크 업 신호를 보내고, 수신회로는 약속된 길이 이외의 신호는 웨이크 업 신호로 간주하지 않는다. The time at which the wake-up signal is generated is a time previously promised by the transmission/reception circuit, and the transmitting circuit transmits a wake-up signal of a predetermined length, and the receiving circuit does not regard a signal other than the predetermined length as a wake-up signal.

이를 통해 사용하는 주파수 대역의 잡음 신호를 웨이크 업 신호로 간주하는 오류 없이 안정적으로 저전력 통신을 할 수 있게 한다. This enables stable low-power communication without errors in regard to the noise signal of the used frequency band as a wake-up signal.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 저전력 무선 통신 방식에 따르면, 주기적인 웨이크 업 동작의 필요가 없이 무선신호를 통한 웨이크 업 신호로 무선 통신을 할 수 있기 때문에 평균대기전력을 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다. As described above, according to the low-power wireless communication method according to an embodiment of the present invention, since wireless communication can be performed with a wake-up signal through a wireless signal without the need for a periodic wake-up operation, the average standby power can be drastically reduced. There is an advantage.

즉, 사용하는 주파수 대역의 무선 신호를 통한 일정길이의 웨이크 업 신호가 수신되면, 이 웨이크 업 신호로 수신장치를 동작시켜 무선 통신을 할 수 있는 장점이 있다. That is, when a wake-up signal of a predetermined length is received through a radio signal of a used frequency band, the receiver is operated with the wake-up signal to perform wireless communication.

또한, 정해진 웨이크 업 신호의 길이와 다른 무선 신호는 잡음으로 처리하여, 잡음신호를 통해 수신 장치가 웨이크 업하는 오류 동작을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, radio signals different from the predetermined length of the wake-up signal are treated as noise, thereby preventing an error operation in which the receiving device wakes up through the noise signal.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저전력 무선 통신 방식의 상세 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수신과정을 보여주는 타이밍도 이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 저전력 무선 통신 송수신기간에 약속된 신호의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 저전력 무선 통신 과정을 보여주는 동작 흐름도 이다.1 is a detailed configuration diagram of a low-power wireless communication method according to an embodiment of the present invention.
2 is a timing diagram showing a data reception process according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a signal promised in a low-power wireless communication transmission/reception period according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a low-power wireless communication process according to an embodiment of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 저전력 무선 통신 장치의 상세구성도로서, 안테나, 대역필터, 웨이크 업 신호 발생기, 정류기, 수신기를 포함하여 구성된다. 1 is a detailed configuration diagram of a low-power wireless communication device according to an embodiment of the present invention, including an antenna, a band filter, a wake-up signal generator, a rectifier, and a receiver.

안테나 및 대역필터는 사용하는 무선 신호를 수신하여 다음 단으로 통과시키고, 사용하는 주파수 대역이 아닌 무선 신호나 잡음을 제거할 수 있는 대역통과필터(band pass filter)로 이루어 질 수 있다. The antenna and the band filter may be made of a band pass filter capable of receiving a used radio signal and passing it to the next stage, and removing radio signals or noise other than the used frequency band.

정류기는 필터를 통해 수신된 무선 신호를 정류하여 송신측에서 보낸 디지털 신호를 복원하여 다음단인 웨이크 업 발생기 및 수신기로 전달한다. The rectifier rectifies the radio signal received through the filter, restores the digital signal sent from the transmitting side, and transmits it to the next stage, a wake-up generator and a receiver.

웨이크 업 신호 발생기는 정류기로부터 수신된 디지털 신호의 길이를 측정하여 송신기와 약속된 길이의 디지털 신호인지 판단하여 웨이크 업 신호의 발생 여부를 결정한다. 이를 통해 동일 주파수 대역으로부터 수신된 잡음 등에 의해 웨이크 업 신호를 발생하여 수신기를 동작시킴으로 발생하는 전력의 소모를 방지할 수 있다, The wake-up signal generator measures the length of the digital signal received from the rectifier and determines whether or not the wake-up signal is generated by determining whether it is a digital signal of the length promised with the transmitter. Through this, it is possible to prevent consumption of power generated by operating the receiver by generating a wake-up signal due to noise received from the same frequency band.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수신 과정을 보여주는 타이밍도로서, 도 2a를 참조하면, 종래에는 수신기가 주기적으로 웨이크 업하여 수신되는 신호가 있는지 판단하고, 수신되는 신호가 있는 경우 데이터를 수신할 수 있었다. 본 발명의 실시 예에서는 도 2b와 같이 수신기가 주기적인 웨이크 업을 하지 않고, 프리엠블(preamble) 신호가 도착하면 수신기가 웨이크 업하여 데이터를 수신하게 된다. 이와 같이 주기적으로 웨이크 업하여 수신 신호를 판단하는데 소모되는 전력을 절감할 수 있기 때문에 종래의 기술보다 저전력으로 무선 통신 기능을 구현할 수 있게 된다. 2 is a timing diagram showing a data reception process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2A, in the related art, a receiver periodically wakes up to determine whether there is a received signal, and if there is a received signal, Could receive. In an embodiment of the present invention, the receiver does not periodically wake up as shown in FIG. 2B, and when a preamble signal arrives, the receiver wakes up to receive data. In this way, since the power consumed in determining the received signal by periodically waking up can be reduced, a wireless communication function can be implemented with lower power than the conventional technology.

또한 종래의 기술에서는 송신기 측에서 송신하는 무선신호의 총 길이는 수신측에서 주기적으로 웨이크 업하는 시간 간격보다 긴 신호를 보냈어야 한다. 만일 수신기의 웨이크 업 간격보다 짧은 무선 신호를 보내면 이 무선신호가 수신기의 웨이크 업 간격 중간에 위치하게 되어 수신기가 무선신호를 수신하지 못하는 경우가 생기게 된다. In addition, in the related art, the total length of the radio signal transmitted from the transmitter side should be longer than the time interval at which the receiver periodically wakes up. If a radio signal shorter than the receiver's wakeup interval is transmitted, the radio signal is located in the middle of the receiver's wakeup interval, and the receiver may not receive the radio signal.

그러나 본 발명의 실시 예에 따른 데이터의 수신에서 도 2c를 참조하면, 송신기 측에서 송신하는 무선신호의 길이가 짧아도 수신기에서 문제없이 데이터를 수신할 수 있게 된다. 이를 통해 송신기 측에서도 필요 없이 긴 무선신호를 송출할 필요가 없어 소비전력의 절감할 수 있게되고, 또한 수신기 측에서도 수신기의 동작 시간을 줄일 수 있어 소비전력의 절감효과를 가져올 수 있게 된다. However, referring to FIG. 2C in the reception of data according to an embodiment of the present invention, even if the length of the radio signal transmitted from the transmitter is short, the receiver can receive data without problems. As a result, power consumption can be reduced since there is no need to transmit a long wireless signal on the transmitter side. Also, the operation time of the receiver can be reduced on the receiver side, thereby reducing power consumption.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 패킷(packet)의 구성도이다. 도 3에서 Pre는 프리엠블(preamble), S는 스타트 비트(start bit), D는 데이터(data) 그리고 P는 오류를 확인하기 위한 패리티 비트(parity bit)를 의미한다.3 is a block diagram of a packet according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, Pre denotes a preamble, S denotes a start bit, D denotes data, and P denotes a parity bit for checking an error.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 저전력 무선 통신 과정을 보여주는 동작 흐름도를 나타낸다. 4 is a flowchart illustrating a low-power wireless communication process according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, (a) 사용하는 주파수의 무선신호가 감지되는지 판단하여, (b) 수신된 무선신호의 길이가 송신기 측과 미리 약속한 길이라고 판정되면, 웨이크 업 신호를 발생시켜, 수신기를 동작시키고 데이터의 수신 처리를 하게 된다.As shown in Fig. 4, (a) it is determined whether a radio signal of a used frequency is detected, and (b) when it is determined that the length of the received radio signal is a predetermined length with the transmitter, a wake-up signal is generated. , Operate the receiver and receive data.

이산에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였다.In discrete, a preferred embodiment of the present invention has been described in detail.

1. 저전력 무선 통신 시스템
100. 웨이크 업 발생기
120. 대역필터
140. 정류기
200. 수신기1. Low power wireless communication system
100. Wake Up Generator
120. Band Filter
140. Rectifier
200. Receiver

Claims (2)

저전력 무선통신 시스템에서,
고감도 안테나, 대역필터로 이루어진 안테나부와 딥슬립(Deep Sleep) 상태에서 호스트로부터의 호출 신호에 작용하기 위해 호출 신호의 시간 길이와 동일한 시정수를 갖는 수동소자회로로 구성된 웨이크업 신호발생부.In a low power wireless communication system,
A wake-up signal generator composed of an antenna unit composed of a high-sensitivity antenna and a band filter, and a passive element circuit having a time constant equal to the time length of the call signal to act on the call signal from the host in a deep sleep state. 웨이크업 발생부에서 발생한 미세전압의 차이를 웨이크업 신호로 인식하여 수신회로를 웨이크업 시키는 민감한 감도의 웨이크업 회로.
A wake-up circuit with sensitive sensitivity that wakes up the receiving circuit by recognizing the difference in minute voltage generated by the wake-up generator as a wake-up signal.
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