KR20210059465A - 차량용 고주파 통신 장치 - Google Patents

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이정훈
임지혁
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Abstract

차량용 고주파 통신 장치가 개시된다. 개시된 차량용 고주파 통신 장치는 하나의 케이블을 이용한 통신 장치로서, 하나의 케이블과; 케이블의 일단에 연결되며, 케이블에 알에프(RF) 신호와, 송신 시리얼 통신 신호를 전송하도록 구성되되, 송신 시리얼 통신 신호를 디지털 신호에서 알에프 신호의 주파수 대역과 다른 주파수 대역의 교류 신호로 변조하는 송신 시리얼 통신 변조 회로와, 케이블을 통해 수신되는 변조된 수신 시리얼 통신 신호를 디지털 신호로 복조하는 수신 시리얼 통신 복조 회로를 포함하는 통신 모듈과; 단일 케이블의 타단에 연결되며, 알에프 신호와, 송신 시리얼 통신 신호를 전송받아 주파수 대역별로 분기되도록 구성되되, 알에프 신호를 처리하는 프론트 엔드 모듈과, 송신 시리얼 통신 신호를 교류 신호에서 디지털 신호로 복조하는 송신 시리얼 통신 복조 회로와, 복조된 송신 시리얼 통신 신호를 전달받아 프론트 엔드 모듈을 제어하고 수신 시리얼 통신 신호를 출력하는 제어기와, 수신 시리얼 통신 신호를 알에프 신호의 주파수 대역 및 송신 시리얼 통신 신호의 주파수 대역과 서로 다른 주파수 대역의 교류 신호로 변조하는 수신 시리얼 통신 변조 회로를 포함하는 안테나 모듈;을 포함한다.

Description

차량용 고주파 통신 장치{Apparatus RF communication in vehicle}
본 개시는 차량용 고주파 통신 장치에 관한다.
차량은 사람이나 짐승의 힘이 아닌 인공적인 동력으로 차체에 달린 바퀴를 노면과 마찰시켜 그 반작용으로 움직이는 교통수단이다. 이와 같은 차량으로는, 예를 들어, 삼륜 또는 사륜 자동차나, 모터사이클 등의 이륜 자동차나, 건설기계나, 자전거나 또는 선로 상에 배치된 레일 위에서 주행하는 열차 등이 있다.
차량 내부에는, 사용자(운전자 및/또는 동승자를 포함한다)의 편의 및 즐거움을 위하여, 외부의 신호를 수신하고 수신한 정보를 그대로 또는 가공하여 사용자에게 다양한 정보를 제공하는 장치들이 설치되어 있으며, 나아가 자율 주행을 위한 각종 차량용 전자 장치들이 개발되어 있다. 이들 장치의 동작에 필요한 신호는 차량용 통신 장치를 통하여 수신될 수 있다. 차량 및 사용자에게 제공하는 통신 정보량이 늘어날수록 5G나 V2X와 같은 고주파 통신이 요구된다. V2X 통신은 차대 차, 차대 인프라, 차대 보행자 등의 연결 및 통신을 통해 안전과 자율 주행 등을 가능케 하는 통신 방식으로 일 예로 5.9Ghz 주파수를 사용하며 5G 통신은 높은 데이터 속도와 낮은 지연 속도를 가지며 주파수는 일 예로 3.5GHz 이상의 높은 주파수를 사용한다. 차량 안에서 공간과 디자인 등의 문제로 통신 모듈과 안테나 모듈 사이의 거리는 수 미터 내외로 떨어져서 설치될 수 있는데, 높은 주파수로 말미암아 케이블에서 신호 손실이 많이 발생할 수 있다.
해결하고자 하는 과제는 하나의 케이블과 안테나 모듈을 통하여 안테나 모듈 내의 안테나 동작이 제어 가능한 차량용 고주파 통신 장치를 제공하는데 있다.
해결하고자 하는 과제는 하나의 케이블과 안테나 모듈을 통하여 다른 디바이스의 제어가 가능한 차량용 고주파 통신 장치를 제공하는데 있다.
해결하려는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
일 측면에 있어서, 하나의 케이블을 이용한 차량용 고주파 통신 장치는, 하나의 케이블; 상기 케이블의 일단에 연결되며, 상기 케이블에 알에프(RF) 신호와, 송신 시리얼 통신 신호를 전송하도록 구성되되, 송신 시리얼 통신 신호를 디지털 신호에서 상기 알에프 신호의 주파수 대역과 다른 주파수 대역의 교류 신호로 변조하는 송신 시리얼 통신 변조 회로와, 상기 케이블을 통해 수신되는 변조된 수신 시리얼 통신 신호를 디지털 신호로 복조하는 수신 시리얼 통신 복조 회로를 포함하는 통신 모듈; 및 상기 단일 케이블의 타단에 연결되며, 상기 알에프 신호와, 상기 송신 시리얼 통신 신호를 전송받아 주파수 대역별로 분기되도록 구성되되, 상기 알에프 신호를 처리하는 프론트 엔드 모듈과, 상기 송신 시리얼 통신 신호를 교류 신호에서 디지털 신호로 복조하는 송신 시리얼 통신 복조 회로와, 복조된 송신 시리얼 통신 신호를 전달받아 상기 프론트 엔드 모듈을 제어하고 수신 시리얼 통신 신호를 출력하는 제어기와, 수신 시리얼 통신 신호를 상기 알에프 신호의 주파수 대역 및 상기 송신 시리얼 통신 신호의 주파수 대역과 서로 다른 주파수 대역의 교류 신호로 변조하는 수신 시리얼 통신 변조 회로를 포함하는 안테나 모듈;을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 알에프 신호는 시간 분할 이중화 방식 또는 주파수 분할 이중화 방식으로 송수신될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 통신 모듈은 알에프 신호의 송수신 모드를 제어하는 TX/RX 제어 신호를 디지털 신호에서 교류 신호로 변조하되, 상기 TX/RX 제어 신호의 교류 신호 주파수 대역은 상기 알에프 신호의 주파수 대역, 상기 송신 시리얼 통신 신호의 주파수 대역 및 상기 수신 시리얼 통신 신호의 주파수 대역과 다른 TX/RX 제어 신호 변조 회로를 더 포함하며, 상기 안테나 모듈은 전송된 TX/RX 제어 신호를 교류 신호에서 직류 신호로 복조하는 TX/RX 제어 신호 복조 회로를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 통신 모듈은 상기 케이블을 통해 상기 안테나 모듈에 전원을 공급하는 전원 회로를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 안테나 모듈은 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스를 더 포함하거나, 상기 디바이스의 제어를 위한 시리얼 통신 인터페이스를 포함하며, 상기 송수신되는 시리얼 통신 신호는 상기 디비이스에 대한 제어 명령이나 데이터를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 안테나 모듈은 사이드 미러에 장착되며, 상기 디바이스는 방향 지시등일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 안테나 모듈은 프론트 윈도우에 장착되며, 상기 디바이스는 레인 센서, 하이패스 단말기 모듈, 레이더 모듈, 및 근접 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 통신 모듈은 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 복수의 RF 신호들을 송수신하며, 상기 안테나 모듈은 상기 복수의 RF 신호들에 대응되는 복수의 안테나 및 복수의 프론트 엔드 회로들을 포함하며, 상기 제어기는 상기 복수의 안테나 및 상기 복수의 프론트 엔드 회로들을 제어할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 RF 신호들은 V2X 통신 신호, 이동통신 신호, 근거리 통신 신호, 위성 디지털 라디오 서비스(SDARS) 신호, 및 GPS 신호 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 케이블은 하나의 동축 케이블일 수 있다.
본 개시에 따르면, 차량용 고주파 통신 장치는 하나의 케이블과 안테나 모듈을 통하여 시리얼 통신을 구현할 수 있다.
본 개시에 따르면, 차량용 고주파 통신 장치는 하나의 케이블과 안테나 모듈을 통하여 안테나 모듈 내의 안테나 동작이 제어 가능하다.
본 개시에 따르면, 차량용 고주파 통신 장치는 하나의 케이블과 안테나 모듈을 통하여 다른 디바이스의 제어가 가능하다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 차체를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 차량용 고주파 통신 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 안테나 모듈이 장착되는 예를 도시한다.
도 4는 도 3의 안테나 모듈을 포함한 차량용 고주파 통신 장치의 블록도를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 의한 안테나 모듈이 장착되는 예를 도시한다.
도 6은 도 5의 안테나 모듈을 포함한 차량용 고주파 통신 장치의 블록도를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 의한 고주파 통신 장치의 블록도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
본 명세서의 실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 시스템"이라는 표현은, 그 시스템이 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 명세서상에서 통신 모듈은 무선 통신하는 차량용 고주파 통신 장치에서 안테나 모듈과 분리되어 케이블로 연결된 회로를 의미한다.
본 명세서상에서 안테나 모듈은 안테나가 회로기판에 직접 설치되거나, 안테나와 매우 짧은 케이블로 연결된 회로를 의미한다. 여기서 케이블이 매우 짧다는 것은 케이블을 통한 고주파 신호의 손실을 무시할 수 있을 정도로 짧은 거리로서, 수 밀리미터, 수 센티미터 혹은 수십 센티미터의 길이 의미할 수 있다.
본 명세서상의 차량용 고주파 통신 장치는 예를 들어 V2X(vehicle-to-Everything), 4G, 5G와 같은 다양한 통식 방식에 사용될 수 있다. 예시적으로, V2X 통신에는 차량 간(V2V), 차량과 인프라 간(V2I), 차량과 보행자 간(V2P, Vehicle-to-Pedestrian), 차량과 클라우드 네트워크 간(V2N, Vehicle-to-Network) 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 "송신"이라 함은 통신 모듈을 기준으로 케이블을 통해 안테나 모듈로 신호를 전달하는 것을 의미하며, "수신"이라 함은 통신 모듈을 기준으로 케이블을 통해 안테나 모듈로부터 신호를 전달받는 것을 의미한다. 예시적으로 송신 RF 신호는 통신 모듈에서 케이블을 거쳐 안테나 모듈로 전달되고 안테나을 통해 송신된다. 예시적으로 수신 RF 신호는 안테나에서 수신되고 안테나 모듈에서 케이블을 거쳐 통신 모듈로 전달된다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 차체를 도시한다.
도 1을 참조하면, 차량(1)은 사람 또는 화물을 운송할 목적으로 차륜을 구동시켜 주행하는 기기로, 도로 위를 이동한다. 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하는 차체(10)와, 차체를 제외한 나머지 부분으로 주행에 필요한 기계 장치가 설치되는 차대(chassis)(미도시)와, 운전자를 보호하고 운전자에게 편의를 제공하는 전자 제어 장치를 포함한다.
도 1 에 도시된 바와 같이 차체(10)의 외장은 프론트 패널(11), 본네트(12), 루프 패널(13), 리어 패널(14), 전후좌우 도어(15) 등을 포함할 수 있다. 또한, 운전자의 시야를 확보하기 위하여, 차체(10)의 전방에는 프런트 윈도우(16)가 설치되고, 차체(10)의 측면에 사이드 윈도우(17)와 사이드 미러(wing mirror)(18)가 설치되고, 차체의 후방에는 리어 윈도우 (19)가 마련될 수 있다.
차량(1)의 전자 제어 장치는 차량(1)의 각종 장치를 제어하고 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 것으로서, 예시적으로 엔진 관리 시스템(Engine Management System)과, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit)과, 전자 제동 시스템(Electronic Braking System)과, 전동 조향 장치(Electric Power Steering)와, 차체 제어 모듈(body control module)과, 디스플레이 장치(display)와, 공기 조화 장치(heating/ventilation/air conditioning)와, 오디오 장치(audio), 텔레매틱스 장치(telematics unit) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 차량(1)의 전자 제어 장치는 무선 통신을 수행할 수 있는 차량용 고주파 통신 장치(100)를 포함할 수 있다. 이러한 차량용 고주파 통신 장치(100)는 텔레매틱스 장치의 일부로 이해될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 차량용 고주파 통신 장치(100)는 차량 출시전 장착되어 있는 장치일 수도 있고, 차량 출시 후 장착한 장치일 수도 있다.
일 실시예의 차량용 고주파 통신 장치(100)는 통신 모듈(communication module)(110)과, 안테나 모듈(antenna module)(190)과, 하나의 케이블(single cable)(190)을 포함할 수 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 차체(10)의 뒷좌석 뒤쪽 공간에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 예로, 통신 모듈(110)은 본네트(12)의 하부, 운전석 근방, 루프 패널(13) 근방 등에 배치될 수도 있다.
안테나 모듈(190)은 루프 패널(13), 프론트 윈도우(16), 사이드 미러(18), 리어 윈도우(190) 등에 배치될 수도 있다. 안테나 모듈(190)은 케이블(190)에 커넥터를 통하여 탈착가능하게 결합될 수 있다.
일 실시예의 케이블(190)은 단일 케이블일 수 있다. 이러한 케이블(190)은 통신 모듈(110)과 안테나 모듈(190)를 전기적으로 연결하는 것으로서, 동축 케이블(coaxial cable)일 수 있다. 차량(1) 안에서 공간과 디자인 등의 문제로 통신 모듈(110)과 안테나 모듈(150) 사이의 거리는 수 미터 내외로 떨어져서 설치될 수 있으므로, 케이블(190)은 수 미터의 길이를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시예에 의한 차량용 고주파 통신 장치(100)의 블록도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 일 실시예의 차량용 고주파 통신 장치(100)는 통신 모듈(110)과 안테나 모듈(190)과, 하나의 케이블(190)을 포함할 수 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 RF 회로(111)를 포함할 수 있다. RF 회로(111)는 RF 신호(112)를 처리하는 회로로서, 모뎀 회로와 RFIC, RFFE 등을 포함할 수 있다. 모뎀 회로는 예를 들어 5G, V2X 등의 통신을 하기 위한 회로일 수 있다. 통신 모듈(110)은 차량 내의 전자 제어 장치(예를 들어 텔레매틱 컨트롤 유닛(Telematic Control Unit, TCU))의 일부이거나, 전자 제어 장치의 프로세서(예를 들어 TCU의 어플리케이션 프로세서(Application Processor, AP))로부터 제어될 수 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)에서 처리되는 RF 신호는 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 RF 신호를 포함할 수도 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 RF 신호(112)의 송수신을 시간 분할 이중화(Time Division Duplexing, TDD) 방법으로 구분할 수 있다. RF 회로(111)는 송수신(TX/RX)을 구분하기 위하여 TX/RX 제어 신호를 출력할 수 있다. 가령, TX/RX 제어 신호 "1"은 송신 모드를 가르키며, TX/RX 제어 신호 "0"은 수신 모드를 가르킬 수 있다. TX/RX 제어 신호는 TX/RX 제어 신호 변조 회로(이하, 제1 변조 회로)(113)를 거쳐 소정 주파수의 교류(Alternating Current, AC) 신호로 변조되어 케이블(190)에 실린다. 제1 변조 회로(113)는 DC to AC 회로, 주파수 진동자(oscillator), 대역 통과 필터 등을 포함할 수 있다. 일 예로, DC to AC 회로는 TX/RX 제어 신호 "1"을 AC 신호로 변조한다. TX/RX 제어 신호 "0"은 DC to AC 회로를 거쳐 변조되더라도 AC 신호를 포함하지 않을 수 있다. 대역 통과 필터는 LC 필터등으로 구성될 수 있다. 변조된 TX/RX 제어 신호의 주파수는 송수신되는 RF 신호의 주파수와 다를 수 있다. 일 실시예에서 TX/RX 제어 신호의 변조는 RF 회로(111)에서 수행될 수도 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 RF 신호(112)의 송수신을 주파수 분할 이중화(Frequency-Division Duplex, FDD) 방식을 이용하여 구분할 수도 있다. FDD 방식을 이용하는 경우, RF 신호(112)의 송신 주파수와 수신 주파수를 다르게 하며, 별도의 TX/RX 제어 신호를 사용하지 않을 수 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 전원 회로(115)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예의 전원 회로(115)은 DC 전원을 공급할 수 있다. 전원 회로(115)은 차량(1)으로부터의 전원을 차량용 고주파 통신 장치(100)에서 요구되는 전압(예를 들어, 5V)으로 변환할 수 있다. 전원 회로(115)은 안테나 모듈(150)과 통신 모듈(110) 내의 각종 회로에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예의 전원 회로(115)는 일 예로 저손실 타입 리니어 레귤레이터(Low Dropout Linear Regulator, LDO)를 포함할 수 있다. RF 회로(111)에서 전원 회로(115)로 인에이블 신호를 전달하면 전원 회로(115)는 DC 전원을 공급한다.
일 실시예에서 전원 회로(115)의 출력단에는 RF 신호가 전원 회로(115)에 유입되지 않도록 하는 RF 블록 필터가 더 마련될 수 있다. 이러한 RF 블록 필터는 일 예로 LC 필터등으로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서 안테나 모듈(150)에 전원을 공급하는 전원 회로(115)은 통신 모듈(110)과 별도로 마련될 수도 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 시리얼 통신 신호를 송수신하는 시리얼 통신 모듈을 포함할 수 있다. 시리얼 통신 모듈은 RF회로(211) 내에 마련되거나 또는 별도로 마련될 수 있다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식의 시리얼 통신 모듈을 사용할 수 있다. 예시적으로 RF 회로(111)에서 출력된 송신 시리얼 통신 신호(예를 들어, UART TXD)은 "0"과 "1"로 이루어진 디지털 신호일 수 있다. UART 방식은 송신을 위한 데이터선과 수신을 위한 데이터 선이 구분될 수 있다. 일 실시예의 통신 모듈(210)은 송신 시리얼 통신을 위한 송신 시리얼 통신 변조 회로(이하, 제2 변조 회로)(116)와, 수신 시리얼 통신을 위한 수신 시리얼 통신 복조 회로(이하, 제1 복조 회로)(117)를 포함할 수 있다.
일 실시예의 제2 변조 회로(116)는 DC to AC 회로, 주파수 진동자, 대역 통과 필터 등을 포함할 수 있다. 시리얼 통신 모듈에서 출력된 송신 시리얼 통신 신호(디지털 신호)는 제2 변조 회로(116)를 거쳐 AC 신호로 변조되고, 대역 통과 필터를 거쳐 케이블(190)에 실릴 수 있다. 송신 시리얼 통신 신호가 변조된 AC 신호의 주파수는 후술하는 수신 시리얼 통신 신호의 변조된 AC 신호의 주파수와 다를 수 있다. 즉, 제2 변조 회로(116)의 DC to AC 회로에 공급되는 주파수 진동자의 주파수 신호는 수신 시리얼 통신 신호의 변조된 AC 신호의 주파수와 다를 수 있다.
일 실시예의 제1 복조 회로(117)는 대역 통과 필터, AC to DC 회로, 등를 포함할 수 있다. 안테나 모듈(150)로부터 전송된 수신 시리얼 통신 신호는, 후술하는 바와 같이, 안테나 모듈(150)에서 AC 신호로 변조된 신호일 수 있다. 변조된 수신 시리얼 통신 신호는 대역 통과 필터(225)를 거쳐 AC to DC 회로에서 디지털 신호로 변환된다.
일 실시예의 통신 모듈(110)은 PCIE나 그밖의 공지의 시리얼 통신 방식의 모듈을 사용할 수도 있다.
일 실시예의 송신 시리얼 통신 신호는 안테나 모듈(150)로 하여금 케이블(190)에서의 손실에 대한 보상 동작이나 셀프-캘리브레이션 동작을 수행하도록 하는 제어 명령을 포함할 수 있다.
일 실시예의 송신 시리얼 통신 신호는 안테나 모듈(150)에서 구현되는 안테나 스위칭, 안테나 임피던스 변경, RF 파워 백오프(power back off), 안테나 진단 동작 등을 위한 제어 명령이나 데이터를 포함할 수 있다. 가령, 수신 시리얼 통신 신호는 안테나 모듈(150)의 보상 동작의 개시나 셀프-캘리브레이션 동작의 개시를 알리는 정보나 셀프-캘리브레이션을 수행한 결과에 대한 진단 메시지(diagnosis message)를 포함할 수 있다.
안테나 모듈(150)은 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스(예를 들어, 각종 센서, 램프, 하이패스 단말기, 등)의 시리얼 통신 인터페이스로 기능할 수도 있는바, 송신 시리얼 통신 신호는 상기 디바이스의 동작을 위한 제어 명령이나 데이터를 포함할 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(150)은 프로트 엔드 모듈(Front End Modue, FEM)(151)과, 제어기(152)과, 안테나(159)를 포함할 수 있다. 안테나(159)는 안테나 모듈(150)의 인쇄회로기판에 직접 설치되거나, 인쇄회로기판과 매우 짧은 케이블로 연결되어 있을 수 있다.
FEM(151)은 송수신되는 RF 신호를 증폭하거나 잡음을 제거하는 회로로서, 전치증폭기(Pre-Amplifier, PA), 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)와 같은 증폭기를 포함할 수 있다.
일 실시예의 FEM(151)은 통신 모듈(110)의 제어에 의해 선택될 수 있는 복수의 게인 모드(gain mode)를 가지고 있을 수 있다. 예시적으로 복수의 게인 모드는 저출력 모드(low power mode)와 고출력 모드(high power mode)를 포함할 수 있다.
일 실시예의 FEM(151)은 불량 검출이나 신호 보상을 위해 입력 또는 출력되는 RF 신호의 파워를 검출하는 검출회로를 더 포함할 수도 있다.
송수신(TX/RX)의 구분을 위해 TDD 방식을 사용하는 경우, FEM(151)은 TX/RX 스위치를 포함할 수 있다. TX/RX 스위치는 예를 들어, SPDT (Single Pole Double Throw) 회로일 수 있다. TX/RX 스위치는 케이블(190)을 통해 전송된 TX/RX 제어 신호에 기초하여 송신 모드와 수신 모드를 전환한다.
일 실시예의 안테나 모듈(150)에서 송수신되는 RF 신호는 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 RF 신호를 포함할 수 있는바, FEM(151)은 각각의 RF 신호마다 별도의 회로를 포함하거나, 또는 2종 이상의 RF 신호를 통합적으로 지원하는 회로를 포함할 수 있다.
안테나 모듈(150)은 TX/RX 제어 신호의 복조를 위하여 통과 대역 필터, AC to DC 회로 등으로 구성된 TX/RX 제어 복조 회로(이하, 제2 복조 회로)(153)을 포함할 수 있다. 제2 복조 회로(153)의 통과 대역 필터는 통신 모듈(110)의 제1 변조 회로(113)에서 변조된 TX/RX 제어 신호의 주파수를 통과 대역으로 할 수 있다.
케이블(190)을 통해 전송된 TX/RX 제어 신호는 소정 주파수의 AC 신호로 변조된 신호이므로, 제2 복조 회로(153)를 이용하여 원래의 디지털 신호로 복조한다.
송수신(TX/RX)의 구분을 위해 FDD 방식을 사용하는 경우, 일 실시예에서 TX/RX 스위치를 대신하여 듀플렉서(duplexer)가 사용될 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(150)은 전원회로(155)를 포함할 수 있다. 전원 회로(155)는 캐퍼시터(capacitor)등을 포함하는 회로를 이용하여 케이블(190)을 통해 통신 모듈(110)로부터 전달되는 DC 전원을 RF 신호 및 송수신 시리얼 통신 신호와 분리할 수 있다. 전원 회로(155)는 케이블(190)을 통해 전달되는 DC 전원을 안테나 모듈(150)에서 요구되는 전압(예를 들어, 3.3V)으로 변환하여 안테나 모듈(150) 내의 각종 회로 및 소자에 공급할 수 있다. 일 실시예의 전원 회로(155)는 일 예로 저손실 타입 리니어 레귤레이터(LDO)를 포함할 수 있다. 케이블(190)과 전원 회로(155) 사이에는 RF 신호가 전원 회로(155)로 유입되지 않도록 하는 RF 블록 필터가 개재될 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(150)은 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스를 포함하고 있을 수 있는바, 이러한 경우 전원 회로(155)는 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스의 전원을 공급할 수도 있다.
제어기(152)는 마이크로 제어 유닛(Micro-Controller Unit, MCU)일 수 있다. 제어기(152)는 FEM(151)을 포함한 안테나 유닛(150)의 전반적인 동작을 제어한다. 일 실시예에서, 제어기(152)는 통신 모듈(270)의 제어나, 또는 자체적으로 불량 검출이나 신호 보상을 수행하도록 구성될 수도 있다.
일 실시예에서 통신 모듈(270)에서 케이블(290)을 통해 전송된 송신 시리얼 통신 신호는 송신 시리얼 통신 복조 회로(이하, 제3 복조 회로)(156)을 디지털 신호로 복조된다. 신호는 제3 복조 회로(156)는 송신 시리얼 통신 신호의 복조를 위하여 통과 대역 필터, AC to DC 회로 등으로 구성될 수 있다. 제3 복조 회로(156)의 통과 대역 필터는 통신 모듈(110)의 제2 변조 회로(116)에서 변조된 송신 시리얼 통신 신호의 주파수를 통과 대역으로 할 수 있다. 제3 복조 회로(156)에서 복조된 송신 시리얼 통신 신호는 제어기(152)로 입력된다.
일 실시예의 제어기(152)는 통신 모듈(110)에서 전송한 송신 시리얼 통신 신호를 전달 받아 소정의 동작(예를 들어, 안테나 스위칭, 안테나 임피던스 변경, RF 파워 백오프, 안테나 진단 동작, 등)을 수행하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 송신 시리얼 통신 신호는 안테나 스위칭, 안테나 임피던스 변경, RF 파워 백오프, 안테나 진단 동작 등을 위한 제어 명령이나 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예의 고주파 통신 장치(100)가 블루투스 통신을 하는 경우, 블루투스 안테나를 차량(1)의 외부와 내부 사이에서 스위치 제어하는 등의 복잡한 동작이 요구되는 바, 제어기(152)가 통신 모듈(110)로부터 전송받은 송신 시리얼 통신 신호에 포함된 제어 명령에 따라 이러한 제어를 수행할 수 있을 것이다.
일 실시예의 제어기(152)는 수신 시리얼 통신 신호를 출력하여 통신 모듈(110)로 전달할 수 있다. 수신 시리얼 통신 신호는 "0"과 "1"로 이루어진 디지털 신호이며, 수신 시리얼 통신 변조 회로(이하, 제3 변조 회로)(157)를 거쳐 소정 주파수의 AC 신호로 변조된다.
제3 변조 회로(157)는 DC to AC 회로, 주파수 진동자, 대역 통과 필터 등을 포함할 수 있다. 제어기(152)에서 출력된 수신 시리얼 통신 신호(디지털 신호)는 제3 변조 회로(157)를 거쳐 AC 신호로 변조되고, 대역 통과 필터를 거쳐 케이블(190)에 실릴 수 있다. 수신 시리얼 통신 신호가 변조된 AC 신호의 주파수는 전술한 송신 시리얼 통신 신호의 변조된 AC 신호의 주파수와 다를 수 있다. 즉, 제3 변조 회로(157)의 DC to AC 회로에 공급되는 주파수 진동자의 주파수 신호는 송신 시리얼 통신 신호의 변조된 AC 신호의 주파수와 다를 수 있다.
수신 시리얼 통신 신호(276)는 안테나 모듈(150)의 안테나 임피던스 정보, FEM(151)의 게인 정보, 안테나 진단 정보 등을 포함할 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(150)은 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 메모리는 안테나 동작과 관련된 데이터뿐만 아니라, 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스의 제어와 관련된 데이터들을 저장할 수도 있다.
일 실시예의 케이블(190)은 동축 케이블일 수 있다. 동축 케이블은 단면이 동심원형 동축형인 전송 선로로서, 내부 도체와 외부 도체가 있으며 고주파 전압, 전류를 적은 손실로 전송한다. 내부 도체와 외부 도체의 위치를 기계적으로 바르게 하며 감쇠량을 적게 하기 위하여 폴리에틸렌이나 스테아타이트(steatite) 등의 절연물이 내부 도체와 외부 도체 사이에 개재될 수 있다.
케이블(190)을 통하여 송신 RF 신호, TX/RX 신호, 및 송신 시리얼 통신 신호가 통신 모듈(110)에서 안테나 모듈(150)로 전송될 수 있다. 또한 케이블(190)을 통하여 DC 전원이 통신 모듈(110)에서 안테나 모듈(150)로 전송될 수 있다. 케이블(190)을 통하여 수신 RF 신호와 수신 시리얼 통신 신호가 안테나 모듈(150)에서 통신 모듈(110)로 전송될 수 있다. 송수신되는 신호들은 모두 다른 주파수로 변조되어 케이블(190)에 실어 보내고 수신단에서 각 주파수에 맞는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 이용하여 원하는 주파수의 신호만 받을 수 있도록 구성할 수 있다. 즉, 송수신되는 RF 신호의 주파수와, 변조된 TX/RX 제어 신호의 주파수와, 변조된 송신 시리얼 통신 신호의 주파수와, 변조된 수신 시리얼 통신 신호의 주파수는 모두 서로 다른 주파수 대역일 수 있다. 예시적으로, RF 신호의 주파수는 5.9GHHz 대역일 수 있다. 예시적으로 변조된 TX/RX 제어 신호의 주파수는 110MHz일 수 있다. 예시적으로 변조된 송신 시리얼 통신 신호의 주파수는 65MHz일 수 있다. 예시적으로 변조된 수신 시리얼 통신 신호의 주파수는 2MHz일 수 있다.
일 실시예의 송신 시리얼 통신 신호는 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스(예를 들어, 각종 센서, 램프, 하이패스 단말기, 등)의 동작을 위한 제어 명령이나 데이터를 포함하며, 수신 시리얼 통신 신호는 상기 디바이스 제어에 따른 각종 데이터를 포함할 수 있다. 제어기(152)는 상기 디바이스를 제어할 수 있으며, 이와 관련된 제어 명령이나 각종 데이터를 송수신 시리얼 통신 신호를 통해 통신 모듈(110)과 통신할 수 있다. 달리 말하면, 본 실시예의 안테나 모듈(150)은 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스에 대한 시리얼 통신 인터페이스로 기능할 수도 있다.
차량(1)에는 무선 통신 외에도 안정적인 주행을 위해 수 많은 차량용 디바이스들이 존재한다. 이러한 차량용 디바이스들의 안정적인 제어와 이들간의 통신을 위해서, RF 신호 및 디지털 신호 전달이 중요하다. 차량 내부의 케이블(190)을 이용해서 RF 신호를 수신 받는 안테나 모듈(150) 쪽과 다른 디바이스간의 RF 신호 및 디지털 신호의 전달이 필요한데, 1개의 케이블(190)로 RF 신호, DC 전원, 및 디바이스의 제어부(예를 들어, MCU, IC 등)의 제어를 위한 다양한 인터페이스(예를 들어, UART, PCIE 등)의 신호를 실어서 안테나 모듈(150)에서 독립적인 기능을 수행하게끔 할 수 있다.
다음으로, 고주파 통신 장치의 안테나 모듈이 설치되는 구체적인 예들을 가지고 설명하기로 한다.
도 3은 일 실시예에 의한 안테나 모듈(250)이 장착되는 예를 도시하며, 도 4는 도 3의 안테나 모듈을 포함한 차량용 고주파 통신 장치(200)의 블록도를 도시한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 차량용 고주파 통신 장치(200)는 통신 모듈(210)과, 안테나 모듈(250)과, 통신 모듈(210)과 안테나 모듈(250)을 연결하는 케이블(290)을 포함한다. 케이블(290)은 하나의 동축 케이블일 수 있다. 통신 모듈(210)과 안테나 모듈(250)의 구체적인 구성요소들 중 전술한 실시예와 중복되는 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. 안테나 모듈(250)은 차량(1)의 사이드 윈도우(17)의 일측(A)에 장착될 수 있다.
일 실시예에서 사이드 윈도우(17)에는 방향 지시등(광원 모듈)(258)이 마련되어 있다. 방향 지시등(광원 모듈)(258)은 LED(light emitting diode)나 램프와 같은 광원과, 상기 광원을 구동하는 광원 구동회로를 포함할 수 있다.
안테나 모듈(250)은 무선 통신 기능을 수행할 뿐만 아니라, 방향 지시등(광원 모듈)에 대한 제어 인터페이스의 기능까지 수행할 수 있다. 안테나 모듈(250)은 방향 지시등(광원 모듈)(또는 방향 지시등의 구동회로)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(210)은 차량(1)의 전자 제어 장치로부터 방향 지시등 제어 명령을 전달 받아, 안테나 모듈(250)로 전송한다. 방향 지시등 제어 명령은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 시리얼 통신을 AC 신호로 변조함으로써 통해 전달될 수 있다. 달리 말하면, 송신 시리얼 통신 신호는 방향 지시등 제어 명령을 포함할 수 있다.
본 실시예의 사이드 윈도우(17)는 방향 지시등(258)을 포함하는 경우이나, 사이드 윈도우(17)에는 후방 카메라 및/또는 측면 카메라를 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 안테나 모듈(250)은 후방 카메라 및/또는 측면 카메라를 포함하거나, 후방 카메라 및/또는 측면 카메라의 제어를 위한 시리얼 통신 인터페이스로 기능하도록 구성될 수도 있을 것이다.
도 5는 일 실시예에 의한 안테나 모듈(350)이 장착되는 예를 도시하며, 도 6은 도 5의 안테나 모듈(350)을 포함한 차량용 고주파 통신 장치(300)의 블록도를 도시한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 차량용 고주파 통신 장치(300)는 통신 모듈(310)과, 안테나 모듈(350)과, 통신 모듈(310)과 안테나 모듈(350)을 연결하는 케이블(390)을 포함한다. 케이블(390)은 하나의 동축 케이블일 수 있다.
안테나 모듈(350)은 차량(1)의 프런트 윈도우(16)의 상단 영역(B)에 장착될 수 있다. 일 실시예에서 안테나 모듈(350)은 FEM(351)과, 제어기(352)과, 안테나(359)를 포함하여 무선 통신 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 안테나 모듈(350)은 레인 센서(354), 하이패스 단말기 모듈(355), 레이더(radar) 모듈(357), 및 근접 센서(358) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이들에 대한 제어 인터페이스의 기능까지 수행할 수도 있다.
일 실시예에서 레인 센서(354)는 프런트 윈도우(16)에 떨어지는 빗방울을 감지할 수 있다. 안테나 모듈(350)의 제어기(352)는 레인 센서(354)를 제어하며, 레인 센서(354)에서 감지된 빗방울에 대한 감지 정보를 통신 모듈(310)로 전달한다. 레인 센서(354)에 대한 제어 명령이나 빗방울에 대한 감지 정보는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 시리얼 통신을 AC 신호로 변조함으로써 하나의 케이블(390)을 통해 송수신될 수 있다. 달리 말하면, 송신 시리얼 통신 신호는 레인 센서(354)에 대한 제어 명령을 포함할 수 있으며, 수신 시리얼 통신 신호는 레인 센서(354)의 상태 정보와 빗방울 감지 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 하이패스 단말기 모듈(355)은 적외선이나 RF 신호를 이용하여 요금소에 설치된 안테나와 무선 통신을 하여 요금을 전자 결제할 수 있는 장치이다. 하이패스 단말기 모듈(355)에 대한 제어명령이나 데이터는 시리얼 통신을 AC 신호로 변조함으로써 하나의 케이블(390)을 통해 통신 모듈(310)에 송수신될 수 있다. 달리 말하면, 송신 시리얼 통신 신호는 하이패스 단말기 모듈(355)의 제어명령을 포함할 수 있다. 수신 시리얼 통신 신호는 하이패스 단말기 모듈(355)의 상태 정보나 하이패스 결재 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 레이더 모듈(357)은 전자파를 방출하고 반사된 전자기파를 검출하는 센서를 포함하며, 센서에서 검출되는 신호로부터 도로상의 물체들을 감지하는 장치이다. 이러한 레이더 모듈(357)은 펄스 도플러 레이더, CW(continuous wave) 레이더, FMCW(frequency modulated continuous wave) 레이더, 다중 주파수 CW 레이더, 및 펄스 압축 레이더 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 레이더 모듈(357)에 대한 제어명령이나 레이더 모듈(357)로부터 획득된 정보는 시리얼 통신을 AC 신호로 변조함으로써 하나의 케이블(390)을 통해 통신 모듈(310)에 송수신될 수 있다. 달리 말하면, 송신 시리얼 통신 신호는 레이더 모듈(357)에 대한 제어명령을 포함할 수 있다. 수신 시리얼 통신 신호는 레이더 모듈(357)의 상태 정보나 레이더 모듈(357)로부터 획득된 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예의 안테나 모듈(250)은 레이더 모듈(357) 외에도 주행 중 도로 상황을 감지하는 장치로서, 소나(Sonar), 비전(Vision), 라이더(Lidar), 레이더(Radar) 센서 시스템 등을 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서 근접 센서(358)은 적외선이나 RF 신호를 이용하여 사람이나 물체가 차량(1)에 접근하는 것을 감지할 수 있는 장치이다. 근접 센서(358)에 대한 제어명령이나 근접 센서(358)로부터 획득된 정보는 시리얼 통신을 AC 신호로 변조함으로써 하나의 케이블(390)을 통해 통신 모듈(310)에 송수신될 수 있다. 달리 말하면, 송신 시리얼 통신 신호는 근접 센서(358)에 대한 제어명령을 포함할 수 있다. 수신 시리얼 통신 신호는 근접 센서(358)의 상태 정보나 근접 센서(358)로부터 획득된 정보를 포함할 수 있다.
상기와 같은 레인 센서(354), 하이패스 단말기 모듈(355), 레이더(radar) 모듈(357), 및 근접 센서(358)들은 차량(1)의 제어나 운전자의 편의를 위해 사용되는 디바이스들로서, 통신 모듈(310)은 차량(1) 내의 각종 전자 제어 장치와 통신하면서 전자 제어 장치로부터 제어정보를 전달받고 상기 디바이스들로부터 전달받은 데이터들을 전달할 수 있을 것이다.
도 3 내지 도 6을 참조한 실시예들은 안테나 모듈(250, 350)이 설치되는 예들로서, 이에 제한되는 것은 아니다. 가령, 안테나 모듈은 차량(1)의 프론트 패널(11)이나, 루프 패널(13)이나, 리어 패널(14)이나, 리어 윈도우 (19)에 설칠될 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 의한 고주파 통신 장치(400)의 블록도를 도시한다.
도 7을 참조하면, 고주파 통신 장치(400)는 복수의 RF 신호들을 송수신하는 장치로서, 통신 모듈(410)과, 안테나 모듈(450)과, 하나의 케이블(490)을 포함한다. 본 실시예의 고주파 통신 장치(400)에서 도 2에서 참조한 고주파 통신 장치(100)와 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
통신 모듈(410)은 송수신되는 복수의 RF 신호들을 처리한다.
일 실시예의 통신 모듈(410)에서 처리되는 RF 신호는 V2X 통신을 위한 신호, 4G, 5G 등의 이동통신에서 사용되는 신호, 블루투스, WIfi 등의 근거리 통신에서 사용되는 신호, 위성 디지털 라디오 서비스(Satellite Digital Audio Radio Service, SDARS)에서 사용되는 신호, GPS(Global Positioning System) 신호 등을 포함할 수 있다.
일 실시예의 통신 모듈(410)에서는 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 RF 신호를 송수신하기 위하여, 각각의 RF 신호 또는 둘 이상의 RF 신호를 통합적으로 지원하는 FE(Front End) 회로들을 포함할 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)의 FE 회로는 LET 모듈(452), BLE 모듈(455), WiFi/BT 모듈(457), V2X 모듈(459), GPS 모듈(462), SDARS 모듈(463)을 포함할 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)은 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 RF 신호에 대응되는 복수의 안테나들(V2X1, V2X2, GPS, SDARS, LET1, LTE2, LTE3, LTE4, BLE1, BLE2, BT, WiFi1, WiFi2)를 포함할 수 있다. 이들 안테나들 중 일부(BLE2)는 안테나 모듈(450)의 회로기판(464)에 직접 설치되고, 다른 일부(V2X1, V2X2, GPS, SDARS, LET1, LTE2, LTE3, LTE4, BLE1, BT, WiFi1, WiFi2)는 별도의 안테나 하우징(465)에 설치되거나 기타 다른 곳에 설치되어 회로기판(464)에 매우 짧은 안테나 케이블로 연결될 수 있다. 여기서 안테나 케이블이 매우 짧다는 것은 안테나 케이블을 통한 고주파 신호의 손실을 무시할 수 있을 정도로 짧은 거리로서, 수 밀리미터, 수 센티미터 혹은 수십 센티미터의 길이 의미할 수 있다. 복수의 안테나들 중 일부(가령, BLE2, BT, WiFi1)는 차체 내부에서의 무선 통신에 사용될 수도 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)은 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 RF 신호를 분리하기 위하여 듀플렉서 필터(460)나, SPDT 스위치(454, 456, 458)나, DPDT(Double Pole Double Throw) 스위치(453)나, 다이-플렉서(Di-Plexer)를 포함할 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)은 LTE(Long-Term Evolution) 모듈(452)을 포함할 수 있다. LTE 모듈(452)은 이동통신 모듈을 나타내기 위한 예시적인 것으로서, 4G나 5G 모듈이 더 있을 수 있다. LTE 통신에는 하나 혹은 복수의 안테나가 사용될 수 있다. 도 7은 4개의 안테나들(LET1, LTE2, LTE3, LTE4)이 LTE 통신을 위해 사용되는 예가 도시되어 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)은 BLE 모듈(455)을 포함할 수 있다. BLE 모듈(455)는 블루투스 저전력(Bluetooth Low Energy, BLE) 통신을 수행하며, 하나 혹은 복수의 안테나가 사용될 수 있다. 도 7은 2개의 안테나들(BLE1, BLE2)이 BLE 통신을 위해 사용되는 예가 도시되어 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)은 WiFi/BT 모듈(451)을 포함할 수 있다. WiFi/BT 모듈(451)은 WiFi 통신과 블루투스(Bluetooth, BT) 통신을 지원하는 통합 모듈로서, 예시적으로 BT용의 안테나(BT)와 WiFi용의 2개의 안테나(WiFi1, WiFi2)와 연결될 수 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)은 V2X 모듈(459)을 포함할 수 있다. V2X 모듈(459)은 은 하나 혹은 복수의 안테나가 사용될 수 있다. 도 7은 2개의 안테나들(V2X1, V2X2)이 V2X 통신을 위해 사용되는 예가 도시되어 있다.
일 실시예의 안테나 모듈(450)은 GPS 모듈(462)과 SDARS 모듈(463)을 포함할 수 있다. GPS 모듈(462)과 SDARS 모듈(463)은 각각 GPS용 안테나(GPS)와, SDARS용 안테나와 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 일부 통신은 다른 방식들의 통신과 결합되어 사용될 수 있다. 가령, 통신망의 상태에 따라서 LTE 통신과 BLE 통신과 WiFi 통신은 서로 전환될 수 있다. 이를 위해, LTE 통신을 위해 사용되는 안테나들(LTE1, LTE2, LTE3, LTE4) 중 일부(LTE 3, LTE4)의 선로들과 다른 통신용 안테나(가령, BLE1, BLE2)의 선로들은 제어기(451)의 제어에 따른 DPDT 스위치(453)와 SPDT 스위치(454, 458)의 스위칭 동작에 의해 선택적으로 연결되도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 차량(1)의 내부에서도 무선 통신이 이루어질 수 있다. 가령, BLE/BT 통신에서 안테나 BLE1, BLE2, BT는 차량(1)의 외부와 내부 사이에서 제어기(451)의 제어에 따라 스위칭될 수 있다.
일 실시예에서, 일부 안테나(가령, GPS, SDARS)는 공용의 안테나 케이블을 통해 회로기판(464)에 연결되고, 듀플렉서 필터(460)에 의해 GPS 모듈(462)과 SDARS 모듈(463)로 분기될 수 있다.
상기와 같이 안테나 모듈(450)은 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 RF 신호를 송수신하기 위하여 복수의 안테나들과 이들을 지원하는 FE 회로들을 제어하는 제어기(451)를 포함할 수 있다. 제어기(451)는, 복수의 안테나들 및 FE 회로들 사이의 복잡한 스위칭 뿐만 아니라, 긴급 호출 시스템(E-Call) 용 백업 안테나 스위칭(Backup Antenna switching)이나 및 SAR (Specific Absorption Rate) 백-오프와 같은 복잡한 기능도 수행하도록 구성될 수 있다.
개시된 고주파 통신 장치(100, 200, 300, 400)는 하나의 케이블(190)만을 사용하면서 안테나 모듈(150) 자체의 각종 제어나 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스의 제어를 가능하게 하므로, 차량 제조사는 추가되는 케이블에 의한 비용 발생을 줄이며 케이블 추가로 인한 디자인이나 공간 설계의 제약 문제를 해결할 수 있다.
전술한 본 발명인 차량용 고주파 통신 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 차량 10: 차체
100, 200, 300, 400: 고주파 통신 장치
110, 210, 310, 410: 통신 모듈
111: RF 회로 113, 116, 157: 변조 회로
115, 155: 전원 회로 117, 153, 156: 복조 회로
150, 250, 350, 450: 안테나 모듈
151, 251, 351, 452, 455, 457, 459, 462, 463: FEM
152, 252, 352,452: 제어기
159, 259, 359, , V2X2, GPS, SDARS, LET1, LTE2, LTE3, LTE4, BLE1, BLE2, BT, WiFi1, WiFi2: 안테나
258: 방향 지시등(광원 모듈) 190, 290, 390, 490: 케이블

Claims (10)

  1. 하나의 케이블을 이용한 차량용 고주파 통신 장치에 있어서,
    하나의 케이블;
    상기 케이블의 일단에 연결되며, 상기 케이블에 알에프(RF) 신호와, 송신 시리얼 통신 신호를 전송하도록 구성되되, 송신 시리얼 통신 신호를 디지털 신호에서 상기 알에프 신호의 주파수 대역과 다른 주파수 대역의 교류 신호로 변조하는 송신 시리얼 통신 변조 회로와, 상기 케이블을 통해 수신되는 변조된 수신 시리얼 통신 신호를 디지털 신호로 복조하는 수신 시리얼 통신 복조 회로를 포함하는 통신 모듈; 및
    상기 단일 케이블의 타단에 연결되며, 상기 알에프 신호와, 상기 송신 시리얼 통신 신호를 전송받아 주파수 대역별로 분기되도록 구성되되, 상기 알에프 신호를 처리하는 프론트 엔드 모듈과, 상기 송신 시리얼 통신 신호를 교류 신호에서 디지털 신호로 복조하는 송신 시리얼 통신 복조 회로와, 복조된 송신 시리얼 통신 신호를 전달받아 상기 프론트 엔드 모듈을 제어하고 수신 시리얼 통신 신호를 출력하는 제어기와, 수신 시리얼 통신 신호를 상기 알에프 신호의 주파수 대역 및 상기 송신 시리얼 통신 신호의 주파수 대역과 서로 다른 주파수 대역의 교류 신호로 변조하는 수신 시리얼 통신 변조 회로를 포함하는 안테나 모듈;을 포함하는 차량용 고주파 통신 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 알에프 신호는 시간 분할 이중화 방식 또는 주파수 분할 이중화 방식으로 송수신되는 차량용 고주파 통신 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 알에프 신호의 송수신 모드를 제어하는 TX/RX 제어 신호를 디지털 신호에서 교류 신호로 변조하되, 상기 TX/RX 제어 신호의 교류 신호 주파수 대역은 상기 알에프 신호의 주파수 대역, 상기 송신 시리얼 통신 신호의 주파수 대역 및 상기 수신 시리얼 통신 신호의 주파수 대역과 다른 TX/RX 제어 신호 변조 회로를 더 포함하며,
    상기 안테나 모듈은 전송된 TX/RX 제어 신호를 교류 신호에서 직류 신호로 복조하는 TX/RX 제어 신호 복조 회로를 더 포함하는 차량용 고주파 통신 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 상기 케이블을 통해 상기 안테나 모듈에 전원을 공급하는 전원 회로를 더 포함하는 차량용 고주파 통신 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 무선 통신 외의 다른 기능을 수행하는 디바이스를 더 포함하거나, 상기 디바이스의 제어를 위한 시리얼 통신 인터페이스를 포함하며, 상기 송수신되는 시리얼 통신 신호는 상기 디비이스에 대한 제어 명령이나 데이터를 포함하는 차량용 고주파 통신 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 사이드 미러에 장착되며, 상기 디바이스는 방향 지시등인 차량용 고주파 통신 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 안테나 모듈은 프론트 윈도우에 장착되며, 상기 디바이스는 레인 센서, 하이패스 단말기 모듈, 레이더 모듈, 및 근접 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량용 고주파 통신 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 통신 모듈은 서로 다른 주파수나 또는 통신 방식이 서로 다른 복수의 RF 신호들을 송수신하며,
    상기 안테나 모듈은 상기 복수의 RF 신호들에 대응되는 복수의 안테나 및 복수의 프론트 엔드 회로들을 포함하며, 상기 제어기는 상기 복수의 안테나 및 상기 복수의 프론트 엔드 회로들을 제어하는 차량용 고주파 통신 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 RF 신호들은 V2X 통신 신호, 이동통신 신호, 근거리 통신 신호, 위성 디지털 라디오 서비스(SDARS) 신호, 및 GPS 신호 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량용 고주파 통신 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 케이블은 하나의 동축 케이블인 차량용 고주파 통신 장치.
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