KR20220137041A

KR20220137041A - 차량를 위한 무선 통신 장치

Info

Publication number: KR20220137041A
Application number: KR1020227029781A
Authority: KR
Inventors: 강병진; 하정현; 김철승
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2022-10-11
Also published as: US20230092976A1; WO2021177475A1

Abstract

차량을 위한 무선 통신 장치는 안테나, RF(radio frequency) 신호를 처리하는 트랜시버, 및 상기 안테나와 상기 트랜시버 사이에 배치되는 RF 모듈을 포함한다. 상기 RF 모듈은 감쇠기 및 상기 안테나와 연결되는 안테나 스위치를 포함한다. 상기 안테나 스위치는 상기 감쇠기에 연결되어 파워가 최소값으로 설정될 때 최소 출력 파워를 제공하는 바이패스 경로를 포함한다.

Description

차량를 위한 무선 통신 장치

본 명세서는 차량을 위한 무선 통신 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최소 출력 파워를 만족하는 차량을 위한 무선 통신 장치에 관한 것이다.

차량(vehicle)은 탑승자(passenger)를 한 장소에서 다른 장소로 이동시키는 장치이다. 대표적으로 자동차를 예를 들 수 있다. 차량-사물 통신을 의미하는 V2X(vehicle-to-everything) 통신 기술은 차량이 다른 차량, 보행자, 도로 인프라, 서버 등과 통신하여 일련의 서비스를 제공하는 기술을 말한다.

V2X를 위해 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 등과 같은 표준화 기구에서 다양한 통신 규격을 제공하고 있다. DSRC(Dedicated Short Range Communications)는 IEEE 802.11를 기반으로 한 통신 기술이다. 3GPP의 LTE(Long Term Evolution) 및 NR(New Radio)도 V2X 통신 방식의 하나인 cellular 기반 C-V2X를 위한 통신 기술 표준을 지원한다.

V2X와 더불어 부분적으로 또는 완전히(fully) 자율적인(autonomous) 차량이 등장하고 있다. 이 자율주행차량(Autonomous Vehicle)은 주변 차량, 보행자, 서버 등과 보다 많은 데이터를 저지연(low latency)와 높은 신뢰성을 가지고 교환할 필요가 있다.

C-V2X(celluar V2X)는 3GPP의 셀룰라 통신을 기반으로 V2X를 제공하는 기술이다. C-V2X는 3GPP TS(technical specification) 규정을 준수해야 한다. 3GPP TS 36.521-1 V15.5.0 (2019-03)의 6.3.2절은 무선기기의 최소 출력 파워(Minimum Output Power)를 규정하고 있다. 이에 의하면, 파워가 최소값으로 설정될 때, 최소 출력 파워가 -40dBm 이하 일 것을 규정하고 있다. 최소 출력 파워가 송신기가 신호를 출력하지 않을 때의 파워 레벨을 정의한 값으로 상기 기준값 보다 작아야 한다는 것이다.

본 명세서는 최소 출력 파워를 만족하기 위한 RF 모듈(radio frequency module) 및 이를 이용한 무선 통신 장치를 제공한다.

일 양태에서, 차량을 위한 무선 통신 장치는 안테나, TX(transmit) RF(radio frequency) 신호와 RX(receive) RX 신호를 처리하는 트랜시버, 상기 안테나와 상기 트랜시버 사이에 배치되는 RF 모듈을 포함한다. 상기 RF 모듈은 감쇠기 및 상기 안테나와 연결되는 안테나 스위치를 포함한다. 상기 안테나 스위치는 상기 감쇠기에 연결되어 파워가 최소값으로 설정될 때 최소 출력 파워를 제공하는 바이패스 경로를 제공하는 제1 쓰로우, 상기 트랜시버에 의해 출력되는 상기 TX RF 신호를 상기 안테나로 보내는 TX 경로를 제공하는 제2 쓰로우, 상기 안테나에 의해 수신되는 상기 RX RF 신호를 상기 트랜시버로 보내는 RX 경로를 제공하는 제3 쓰로우를 포함한다.

다른 양태에서, RF 모듈은 감쇠기 및 안테나와 연결되는 안테나 스위치를 포함한다. 상기 안테나 스위치는 상기 감쇠기에 연결되어 파워가 최소값으로 설정될 때 최소 출력 파워를 제공하는 바이패스 경로를 제공하는 제1 쓰로우, 트랜시버에 의해 출력되는 TX RF 신호를 상기 안테나로 보내는 TX 경로를 제공하는 제2 쓰로우, 및 상기 안테나에 의해 수신되는 RX RF 신호를 상기 트랜시버로 보내는 RX 경로를 제공하는 제3 쓰로우를 포함한다.

회로의 복잡도가 증가하지 않으면서 3GPP에서 규정하는 최소 출력 파워를 만족하고 차량을 위한 무선 통신 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 실시예가 적용되는 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 실시예를 구현하는 차량을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서(disclosure)에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 차량의 좌측은 차량의 전진 주행 방향의 좌측을 의미하고, 차량의 우측은 차량의 전진 주행 방향의 우측을 의미한다.

도 1은 실시예가 적용되는 시스템을 나타낸다.

시스템(100)은 차량(200), 기지국(110) 및 서버(120)를 포함한다. 차량(200)은 무선 통신 프로토콜을 사용하여 기지국(110) 및/또는 주변 차량(130)과 통신할 수 있다. 무선 통신 프로토콜에는 제한이 없으며, 예를 들어, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11를 기반으로 한 DSRC(Dedicated Short Range Communications) 또는 WiFi, 및/또는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 기반의 셀룰라 통신(예, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), TE(Long Term Evolution), NR(New Radio) C=V2X 등)를 포함할 수 있다.

기지국(110)은 DSRC, C-V2X, LTE, NR, WiFi 등 다양한 무선 통신 프로토콜을 사용하여 차량(200) 또는 다른 기지국과 통신할 수 있다.

서버(120)는 하나 또는 그 이상의 기지국(110)과 연결되어, 차량(200)에게 자율 주행 데이터 서비스를 제공하는 컴퓨팅 하드웨어를 포함한다. 예를 들어, 상기 컴퓨팅 하드웨어는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 이하의 실시예에서 기술되는 맵 데이터와 주행 환경 정보를 저장하고, 프로세서는 이 데이터를 차량(200)에게 제공할 수 있다. 프로세서는 하나 또는 그 이상의 차량(200)으로부터 수신된 데이터에 기초하여 맵 데이터를 업데이트할 수 있다.

차량(200)은 사람이나 물건을 나르기(transport) 위한 다양한 타입의 자동차(automobile), 트럭, 비행기, 보트 등을 포함할 수 있다. 차량(200)은 동력원으로서 내연기관 및/또는 전기 모터를 사용할 수 있다. 차량(200)은 자율적으로 동작할 수 있도록 설정될 수 있다. 자율 주행은 예를 들어, 휴먼 운전자의 도움없이 주행하는 것을 말한다. 자율 주행 모드에서 차량(200)은 주변 차량(130)을 검출하고 검출된 차량의 경로를 판단하도록 설정될 수 있다. 차량(200)은 주변 차량(130)과 통신하여 정보를 교환할 수 있다. 차량(200)는 자율 주행 모드와 수동 주행 모드를 서로 스위칭할 수 있다. 수동 운행 모드에서도 차량(200)은 운전자에게 유용한 경로 정보를 제공하거나, 다양한 ADAS(Advanced Driver Assistance System)를 지원할 수 있다.

도 2는 본 실시예를 구현하는 차량을 나타낸 블록도이다.

차량(200)은 제어 장치(control device, 210), 가속 장치(acceleration device, 230), 브레이크 장치(braking device, 240), 조향 장치(steering device, 250), 센싱 장치(sensing device, 260), 엔진(engine, 270)을 포함할 수 있다. 제시된 장치는 예시에 불과하며, 모든 장치가 필수적인 것은 아니다. 차량(200)은 추가적인 장치를 더 포함하거나, 특정 장치는 생략될 수 있다. 장치들 중 어떤 것은 자신의 프로세서를 가지고, 그 장치의 특정 기능에 관련된 처리를 수행할 수 있다.

가속 장치(230)는 차량(200)을 가속하도록 설정되는 메카니즘일 수 있다. 브레이크 장치(240)는 차량(200)을 감속하도록 설정되는 메카니즘일 수 있다. 조향 장치(250)는 차량(200)의 방향을 조정하도록 설정되는 메카니즘일 수 있다. 차량(200)은 가속 장치(230)를 통해 가속하고, 브레이크 장치(240)를 통해 감속하고, 조향 장치(250)를 통해 주행 방향을 변경할 수 있다. 차량(200)의 속도와 방향을 제어하기 위해 가속 장치(230), 브레이크 장치(240) 및 조향 장치(250) 중 적어도 어느 하나는 제어 장치(210) 및/또는 추가적인 제어기에 의해 제어될 수 있다.

센싱 장치(260)는 차량(200)의 위치/속도 및/또는 차량(200)의 환경에 관한 정보를 센스하도록 설정된 하나 또는 그 이상의 센서를 포함할 수 있다. 센싱 장치(260)는 차량(200)의 지리적 위치를 측정하는 위치 센서와 차량(200) 주변의 물체(object)를 인식하는 물체 검출 센서를 포함할 수 있다. 위치 센서는 GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함할 수 있다. 위치 센서는 차량(200)의 방향, 속도 및 이들의 변화를 결정하기 위한 가속도계(accelerometer), 자이로스코프(gyroscope), GPS 신호가 없는 터널등에서 속도 계산을 위한 DR(Dead Reckoning)센서 등을 더 포함할 수 있다. 물체 검출 센서는 카메라, 레이다, 라이다, 초음파 센서 및 적외선 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

센싱 장치(260)는 차량(200)의 상태를 센스하도록 설정된 상태 센서를 포함할 수 있다. 상태 센서는 IMU(inertial navigation unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 핸들 회전에 의한 스티어링 센서, 차량 내부 온도 센서, 차량 내부 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 가속 페달 포지션 센서 및 브레이크 페달 포지션 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 센싱 장치(260)는 차량 자세 정보, 차량 모션 정보, 차량 요(yaw) 정보, 차량 롤(roll) 정보, 차량 피치(pitch) 정보, 차량 충돌 정보, 차량 방향 정보, 차량 각도 정보, 차량 속도 정보, 차량 가속도 정보, 차량 기울기 정보, 차량 전진/후진 정보, 배터리 정보, 연료 정보, 타이어 정보, 차량 램프 정보, 차량 내부 온도 정보, 차량 내부 습도 정보, 스티어링 휠 회전 각도, 차량 외부 조도, 가속 페달에 가해지는 압력, 브레이크 페달에 가해지는 압력 등에 대한 센싱 신호를 획득할 수 있다.

제어 장치(210)는 가속 장치(230), 브레이크 장치(240), 조향 장치(250) 및 센싱 장치(260)과 통신하여 다양한 정보를 교환하거나, 이 장치들을 제어할 수 있다.

제어 장치(210)는 프로세서(211)와 메모리(212)를 포함할 수 있다. 제어 장치(210)는 기능에 따라 하나 또는 그 이상의 서브-장치를 포함할 수 있으며, 각 서브-장치는 프로세서와 메모리 중 적어도 하나를 포함하고, 해당 서브-장치의 기능에 관련된 처리를 수행하도록 할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(210)는 차량(200) 내부 및 외부의 통신을 담당하는 TCU(telematics control unit)을 포함할 수 있다. 제어 장치(210)는 자율 주행을 담당하는 자율 주행 장치를 포함할 수 있다. 제어 장치(210)의 승객에게 주행 정보를 표시하거나 다양한 엔터테인먼트를 제공하는 인포테인먼트 시스템 또는 AVN(Audio Video Navigation) 시스템을 포함할 수 있다. 이하의 실시예에 따라, 제어 장치(210)는 TCU 또는 인포테인먼트 시스템을 포함할 수 수 있다. 또는, 제어 장치(210)는 TCU 및 인포테인먼트 시스템의 조합 또는 다른 기능의 조합을 포함할 수도 있다.

프로세서(211)는 ASIC(application-specific integrated circuit), CPU(central processing unit), AP(application processor), DSPs(digital signal processors), 마이크로 제어기, 칩셋, 논리 회로, 데이터 처리 장치 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이하의 실시예에 대한 소프트웨어 구현에 있어서, 여기서 기술된 기능을 수행하는 소프트웨어 코드는 메모리(212)에 저장되고, 프로세서(211)에 의해 처리될 수 있다.

메모리(212)는 프로세서(211)에 의해 액세스가능한 정보를 저장할 수 있다. 상기 정보는 프로세서(211)에 의해 실행가능한 명령어(instructions) 및/또는 프로세서에 의해 처리되는 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(212)는 정보를 저장하도록 동작하는 어떤 형태의 컴퓨터 읽기 가능한 매체(computer-readable medium)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(212)는 ROM(read only memory), RAM(random access memory), DVD(digital video disc), 옵티칼 디스크(optical disc), 플래쉬 메모리, SSD(Solid State Drive), 하드 드라이브(hard drive) 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.

제어 장치(210)가 하나의 물리적 블록으로 프로세서와 메모리를 포함하는 것으로 나타내지만, 제어 장치(210)는 다수 프로세서와 다수 메모리를 포함할 수 있고, 물리적 또는 논리적으로 동작가능하게 연결될 수 있다.

제어 장치(210)는 정보를 표시하기 위한 디스플레이 장치(280)와 연결될 수 있다. 디스플레이 장치(280)는 LCD(liquid crystal display) 터치 스크린 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 터치 스크린을 포함하고, 승차자의 상태나 제스처를 검출하기 위한 다양한 센서(비디오 카메라, 마이크(microphone) 등)를 포함할 수 있다.

제어 장치(210)는 다른 기기와의 통신하도록 설정되는 무선 통신 장치(wireless communication device, 290)과 연결될 수 있다. 제어 장치(210)는 무선 통신 장치(290)를 통해 차량(200) 내부/외부 모바일 기기 또는 서버(도 1의 120) 또는 주변 차량과 무선 신호를 교환할 수 있다. 무선 통신 장치(290)에 의해 지원되는 무선 통신 프로토콜에는 제한이 없으며, 무선 통신 장치(290)는 셀룰라 통신, WiFi, Bluetooth, Zigbee, 적외선 링크 등 다양한 무선 통신 프로토콜을 지원할 수 있다.

제어 장치(210)의 메모리(212)는 맵 정보 및/또는 주행 플랜 데이터(driving plan data)를 가질 수 있다. 주행 플랜 데이터는 차량(200)이 현재 위치부터 목적지까지의 차량의 위치를 트랙킹하기 위한 차량 경로(trajectory)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 주행 플랜 데이터는 운전자에게 경로를 안내하거나, 자율 주행을 위해 사용될 수 있다. 맵 정보는 주행 환경을 정의하기 위한 다양한 맵을 포함할 수 있다. 맵 정보는 도로(roadway)의 모양과 고도(elevation), 차선(lane line), 교차로(intersection), 횡단보도(crosswalk), 속도 제한(speed limit), 교통신호(traffic signal), 빌딩 또는 다른 물체나 정보를 포함할 수 있다. 맵 정보는 실시간 트래픽 정보, 도로 상 장애물(obstruction), 도로 상태 정보 등을 더 포함할 수 있다. 맵 정보와 주행 플랜 데이터는 서버(120)에 의해 주어진 정보를 기반으로 업데이트되거나, 차량(200)의 센싱 장치(260)에 의해 검출된 정보를 기반으로 업데이트될 수 있다.

엔진(270)은 차량(200)에게 추진력(propulsion)을 제공한다. 엔진(270)은 내연기관(internal combustion engine), 전기 모터 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

무선 통신 장치는 C-V2X(celluar vehicle-to-everything)를 위해 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준화 기구에서 제공하는 LTE/LTE-A(LTE-Advanced)/NR(New Radio)과 같은 셀룰라 통신을 지원할 수 있다. 3GPP에서 규정하는 최소 출력 파워를 만족하는 이하의 장치가 제안된다.

도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치를 나타낸 블록도이다.

무선 통신 장치(290)는 모뎀(modem, 291), 트랜시버(transceiver, 292), RF 모듈(293) 및 하나 또는 그 이상의 안테나(295)를 포함한다. 모뎀(291)은 제어 장치(210)로부터 입력 데이터를 수신하여, 트랜시버(292)에 의해 처리될 수 있는 신호로 변환한다. 모뎀(291)은 트랜시버(292)로부터 신호를 수신하여, 제어 장치(210)에 의해 처리될 수 있는 출력 데이터를 출력한다. 트랜시버(292)는 모뎀(291)으로부터 받은 신호를 내부 mixer를 통과하여 RF(radio frequency) 신호로 변환하여 RF 모듈(293)로 출력하거나, RF 모듈(293)로부터 수신되는 RF 신호를 처리하여 모뎀(292)으로 출력한다. RF 모듈(293)은 하나 또는 그 이상의 안테나(295)로부터 송신 및/또는 수신되는 신호를 처리한다.

도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.

RF 모듈(293)은 TX(transmit) 스위치(410), 감쇠기(attenuator, 320), 안테나 스위치(330), TX 증폭기(amplifier, 340) 및 RX(receive) 증폭기(350)를 포함한다. RF 모듈(293)은 바이패스 경로(path)(410), TX 경로(420) 및 RX 경로(430)를 제공한다.

TX 경로(420)는 트랜시버(292)로부터 수신되는 TX RF 신호가 지나는 경로이다. TX RF 신호는 TX 증폭기(340)를 지나 안테나(295)로 출력된다.

RX 경로(430)는 안테나(295)로부터 수신되는 신호가 지나는 경로이다. 수신 신호는 RX 증폭기(350)를 거쳐 트랜시버(292)로 입력된다. RX 증폭기(350)는 LNA(low-noise amplifier)를 포함할 수 있다.

바이패스 경로(410)는 파워가 최소값으로 설정될 때 최소 출력 파워를 제공하는 경로이다. 바이패스 경로(410) 상에는 최소 출력 파워를 만족시키기 위한 감쇠기(320)가 배치된다. 최소 출력 파워는 기준값 -40dBm 이하를 만족시켜야 한다. 기준값은 예시에 불과하고, 이에 제한이 있는 것은 아니다. 파워가 최소값으로 설정된다는 것은 RF 모듈(293)이 어떤 신호도 출력하기를 시도하지 않거나 RF 모듈(293)이 트랜시버(292)로부터 어떤 신호를 수신하지 않는 것을 의미할 수 있다. 파워가 최소값으로 설정된다는 것은 무선 통신 장치가 저 전력 모드에서 동작하는 것을 의미할 수 있다.

TX 스위치(310)는 트랜시버(292)로부터 수신되는 TX RF 신호를 TX 경로(420) 또는 바이패스 경로(410)로 보낸다(route). TX 스위치(310)는 SP2T(single-pole double-throw) 설정을 가질 수 있다. TX 스위치(310)의 싱글 폴은 트랜시버(292)의 TX 출력에 연결된다(coupled to). TX 스위치(310)의 제1 쓰로우(throw)는 바이패스 경로(410) 상의 감쇠기(320)에 연결될 수 있다. TX 스위치(310)의 제2 쓰로우는 TX 경로(420) 상의 TX 증폭기(340)에 연결될 수 있다.

안테나 스위치(330)는 안테나(295)를 바이패스 경로(410), TX 경로(420) 및 RX 경로(430) 중 하나와 연결한다. 안테나 스위치(330)는 SP3T(single-pole triple-throw) 설정을 가질 수 있다. 안테나 스위치(330)의 싱글 폴은 안테나(295)에 연결된다. 안테나 스위치(330))의 제1 쓰로우는 바이패스 경로(410) 상의 감쇠기(320)에 연결될 수 있다. 안테나 스위치(330)의 제2 쓰로우는 TX 경로(420) 상의 TX 증폭기(340)에 연결될 수 있다. 안테나 스위치(330)의 제3 쓰로우는 RX 경로(430) 상의 RX 증폭기(350)에 연결될 수 있다.

트랜시버(292)에서 출력되는 TX RF 신호는 TX 스위치(310)와 안테나 스위치(330)에 의해 TX 경로(420)로 안내된다. 아무런 신호를 전송하지 않으면, TX 스위치(310)와 안테나 스위치(330)에 의해 바이패스 경로(410)로 안내된다. 안테나(295)로부터 수신되는 수신 신호는 안테나 스위치(330)에 의해 RX 경로(430)로 안내된다.

제안된 RF 모듈에 의하면, 단지 2개의 스위치만을 사용하므로 신호가 거쳐가는 스위치의 수를 줄여 스위칭 레이턴시(switching latency)를 개선할 수 있다. 감쇠기를 통해 저 전력 모드에서 동작시 최소 출력 파워를 기준치 이하로 낮출 수 있다. 스위치 개수를 최소화하여, 제조 비용을 줄이고, 회로의 복잡도를 낮출 수 있다. RX 경로는 단지 하나의 스위치만을 사용하므로, RX 감도(sensitivity)에 영향을 최소화 할 수 있다. RF 모듈에 스위치를 내장함으로써, 외부에 위치한 스위치 대비 loss가 작으므로 소모전력을 줄일 수 있다. 배터리 파워 소모를 줄이는 것이 중요한 V2X 애플리케이션에 적합할 수 있다.

몇몇 실시예에서, RF 모듈 상의 다양한 요소들은 반도체 다이(semiconductor die)로써 구현될 수 있다. 이 반도체 다이는 와이어 본드 타입(wirebond type), 플립 칩 타입(flip-chip type) 또는 이들의 조합으로 패키지될 수 있다.

도 5는 본 명세서의 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다.

RF 모듈(500)과 안테나(295)는 케이블을 이용하여 연결된다. 그런데, 차량의 경우 RF 모듈(500)을 갖는 제어장치와 안테나(295)간의 거리가 매우 길수 있다. 제어장치는 차량의 내부에 장착되고, 안테나(295)는 차량의 새시에 장착되기 때문이다. 긴 케이블로 인한 신호 감쇠를 보상하기 위해 보상 블록 회로(compensator block circuit, CB)(590)가 추가될 수 있다. 안테나(295)로 보내는 신호 및 안테나(295)로부터 수신되는 신호는 분기회로(branch circuit)(580)에 의해 CB(590)를 통해 RF 모듈(500)로 송수신되거나(routed), CB(580) 없이 직접 RF 모듈(500)로 송신될 수 있다.

분기회로(580) 및 CB(590)가 RF 모듈(500)과 별도로 배치되는 것을 나타내고 있으나, RF 모듈(500)은 분기회로(580) 및 CB(590) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

RF 모듈(500)은 메인 스위치(510), 제1 파트(520) 및 제2 파트(530)를 포함한다. 제1 파트(520)는 CB(590) 없이 안테나(295)로/로부터 직접 송신/수신되는 신호를 처리한다. 제2 파트(530)는 CB(590)와 연결되어 CB(590)를 통해 안테나(295)로/로부터 송신/수신되는 신호를 처리한다. 제1 파트(520)와 비교하여, 제2 파트(530)는 TX 증폭기를 포함하지 않는다. CB(590)가 TX 신호를 증폭하기 때문이다.

메인 스위치(510)는 TX 스위치(511)와 RX 스위치(512)를 포함할 수 있다. 메인 스위치(510)가 듀얼 SP4T(single-pole quadruple-throw)를 가질 때, 제1 SP4T는 TX 스위치(511)로 사용되고, 제2 SP4T는 RX 스위치(512)로 사용될 수 있다. RX 스위치는(512)는 SP4T 대신 회로 구성에 따라 SP2T(single-pole double-throw)를 가질 수 있다.

TX 스위치(511)는 트랜시버(292)의 출력 포트로부터 수신되는 TX RF 신호를 제1 파트(520)의 TX 경로 또는 제2 파트(530)의 TX 경로로 보낸다. 저전력 모드에서 TX 스위치(511)는 제1 파트(520)의 바이패스 경로 또는 제2 파트(530)의 바이패스 경로로 보낸다.

RX 스위치(512)는 제1 파트(520)의 RX 경로 또는 제2 파트(530)의 RX 경로를 통해 수신되는 신호를 트랜시버(292)의 입력 포트로 보낸다.

제1 파트(520)는 TX 증폭기(521), 제1 스위치(522), 제2 스위치(523), RX 증폭기(524) 및 감쇠기(525)를 포함한다. TX 경로는 TX 증폭기(521)와 제1 스위치(522)를 통해 형성된다. RX 경로는 제1 스위치(522), 제2 스위치(523) 및 RX 증폭기(524)를 통해 형성된다. 바이패스 경로는 제1 스위치(522), 제2 스위치(523) 및 감쇠기(525)를 통해 형성된다.

제2 파트(530)는 제1 스위치(532), 제2 스위치(533), RX 증폭기(534) 및 감쇠기(535)를 포함한다. TX 경로는 제1 스위치(532)를 통해 형성된다. RX 경로는 제1 스위치(532), 제2 스위치(533) 및 RX 증폭기(534)를 통해 형성된다. 바이패스 경로는 제1 스위치(532), 제2 스위치(533) 및 감쇠기(535)를 통해 형성된다.

CB가 동작할 때 최소 출력 파워를 만족시킬 수 있다. 스위치 개수를 최소화하여, RX/TX 감도를 개선하고, 회로의 복잡도를 줄일 수 있다.

도 6은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다. RF 모듈(600)과 안테나(295) 사이에 분기회로(680)와 CB(690)이 배치된다.

RF 모듈(600)은 메인 스위치(610), 제1 파트(620) 및 제2 파트(630)를 포함한다. 제1 파트(620)는 CB(690) 없이 안테나(295)로/로부터 직접 송신/수신되는 신호를 처리한다. 제2 파트(630)는 CB(690)와 연결되어 CB(690)를 통해 안테나(295)로/로부터 송신/수신되는 신호를 처리한다.

메인 스위치(610)는 TX 스위치(611)와 RX 스위치(612)를 포함할 수 있다. 메인 스위치(610)가 듀얼 SP3T를 가질 때, 제1 SP3T는 TX 스위치(611)로 사용되고, 제2 SP3T는 RX 스위치(612)로 사용될 수 있다. RX 스위치는(512)는 SP4T 대신 회로 구성에 따라 SP2T(single-pole double-throw)를 가질 수 있다.

TX 스위치(611)는 트랜시버(292)의 출력 포트로부터 수신되는 TX RF 신호를 제1 파트(620)의 TX 경로 또는 제2 파트(630)의 TX 경로로 보낸다. 저전력 모드에서 TX 스위치(611)는 제1 파트(620)의 바이패스 경로 또는 제2 파트(630)의 바이패스 경로로 보낸다.

RX 스위치(612)는 제1 파트(620)의 RX 경로 또는 제2 파트(630)의 RX 경로를 통해 수신되는 신호를 트랜시버(292)의 입력 포트로 보낸다.

제1 파트(620)는 제1 스위치(621), 감쇠기(622), 제2 스위치(623), TX 증폭기(624) 및 RX 증폭기(625)를 포함한다. TX 경로는 제2 스위치(623), TX 증폭기(624)와 제1 스위치(621)를 통해 형성된다. RX 경로는 제1 스위치(621) 및 RX 증폭기(625)를 통해 형성된다. 바이패스 경로는 제2 스위치(623)에 의해 TX 경로와 분리된다. 바이패스 경로는 제2 스위치(623), 감쇠기(622) 및 제1 스위치(621)를 통해 형성된다.

제2 파트(630)는 제1 스위치(631), 감쇠기(632), 제2 스위치(633) 및 RX 증폭기(635)를 포함한다. TX 경로는 제1 스위치(631)를 통해 형성된다. RX 경로는 제1 스위치(631), 제2 스위치(633) 및 RX 증폭기(635)를 통해 형성된다. 바이패스 경로는 제2 스위치(633)에 의해 RX 경로와 분리된다. 바이패스 경로는 제1 스위치(631), 제2 스위치(633) 및 감쇠기(632)를 통해 형성된다.

도 7은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다. RF 모듈(700)와 안테나(295) 사이에 분기회로(780)와 CB(790)이 배치된다.

RF 모듈(700)는 메인 스위치(710), 제1 파트(720) 및 제2 파트(730)를 포함한다. 제1 파트(720)는 CB(790) 없이 안테나(295)로/로부터 직접 송신/수신되는 신호를 처리한다. 제2 파트(730)는 CB(790)와 연결되어 CB(790)를 통해 안테나(295)로/로부터 송신/수신되는 신호를 처리한다.

메인 스위치(710)는 TX 스위치(711)와 RX 스위치(712)를 포함할 수 있다. 메인 스위치(610)가 듀얼 SP2T를 가질 때, 제1 SP2T는 TX 스위치(711)로 사용되고, 제2 SP2T는 RX 스위치(712)로 사용될 수 있다.

TX 스위치(711)는 트랜시버(292)의 출력 포트로부터 수신되는 TX RF 신호를 제1 파트(720)의 TX 경로/바이패스 경로 또는 제2 파트(730)의 TX 경로/바이패스 경로로 보낸다.

RX 스위치(712)는 제1 파트(720)의 RX 경로 또는 제2 파트(730)의 RX 경로를 통해 수신되는 신호를 트랜시버(292)의 입력 포트로 보낸다.

제1 파트(720)는 제1 스위치(721), 감쇠기(722), 제2 스위치(723), TX 증폭기(724) 및 RX 증폭기(725)를 포함한다. TX 경로는 제2 스위치(723), TX 증폭기(724)와 제1 스위치(721)를 통해 형성된다. RX 경로는 제1 스위치(721) 및 RX 증폭기(725)를 통해 형성된다. 바이패스 경로는 제2 스위치(723)에 의해 TX 경로와 분리된다. 바이패스 경로는 제2 스위치(723), 감쇠기(622) 및 제1 스위치(721)를 통해 형성된다.

제2 파트(730)는 제1 스위치(731), 감쇠기(732), 제2 스위치(733) 및 RX 증폭기(735)를 포함한다. TX 경로는 제1 스위치(731)를 통해 형성된다. RX 경로는 제1 스위치(731) 및 RX 증폭기(735)를 통해 형성된다. 바이패스 경로는 제2 스위치(733)에 의해 TX 경로와 분리된다. 바이패스 경로는 제1 스위치(731), 제2 스위치(733) 및 감쇠기(732)를 통해 형성된다.

도 8은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다. 복수의 안테나를 사용하는 경우이다. 여기서는 2개의 안테나(830, 850)를 예시적으로 기술하지만, 이하의 실시예는 3개 또는 그 이상의 안테나에도 적용될 수 있다.

트랜시버(810)는 복수의 출력 포트(TX1, TX2)와 복수의 입력 포트(RX1, RX2)를 포함한다. 제1 안테나(830)와 트랜시버(810) 사이에 제1 RF 모듈(820)이 배치되고, 제2 안테나(850)와 트랜시버(810) 사이에 제2 RF 모듈(840)이 배치된다. 각 안테나마다 대응하는 RF 모듈이 연관될 수 있다. 제1 RF 모듈(820)과 제2 RF 모듈(840)이 분리될 수도 있지만, 하나의 통합된 모듈로 형성될 수 있다.

제1 RF 모듈(820)과 제2 RF 모듈(840)의 구조는 도 4의 실시예에 따른 RF 모듈의 구조와 동일하다. 각 안테나마다 저 전력 모드에서 최소 출력 파워가 만족될 수 있다.

도 9는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다. 제1 안테나(930)와 트랜시버(910) 사이에 제1 RF 모듈(920)이 배치되고, 제2 안테나(950)와 트랜시버(910) 사이에 제2 RF 모듈(940)이 배치된다.

도 8의 실시예와 비교하여, 각 RF 모듈 내 TX 경로 및 바이패스 경로 중 적어도 어느 하나에 파워 디텍터가 배치된다. 여기서는, 바이패스 경로에 제1 파워 디텍터(921)가 배치되고, TX 경로에 제2 파워 디텍터(922)가 배치된다. 제1 파워 디텍터(921)를 통해 감쇠기의 파워 레벨을 모니터링하고, 감쇠기의 값을 가변할 수 있다. 감쇠기의 값을 가변하기 위해, 감쇠기는 가변 저항을 포함할 수 있다. 제2 파워 디텍터(922)를 통해 TX 증폭기의 파워 레벨을 모니터링하고, TX 증폭기의 값을 가변할 수 있다.

도 10은 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 RF 모듈을 나타낸 블록도이다. 복수의 안테나 중 적어도 어느 하나에 CB가 배치되는 경우이다.

제1 안테나(1030)에 분기회로(1021)와 CB(1023)가 배치된다. 제1 안테나(1030)에 연관되는 RF 모듈(1020)은 도 5, 도 6 또는 도 7의 실시예에 나타난 RF 모듈일 수 있다.

전술한 실시예에서, RF 모듈은 하나 또는 그 이상의 서브-모듈을 포함할 수 있다. 각 서브-모듈은 스위치, 감쇠기, TX 증폭기 및 RX 증폭기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 각 서브-모듈은 서로 기능적으로 연결되고, 추가적인 요소(component)를 더 포함할 수 있다. 각 서브-모듈은 반도체 기판 상에 하나 또는 그 이상의 요소가 장착됨으로써 구현될 수 있다.

Claims

차량을 위한 무선 통신 장치에 있어서,
안테나;
TX(transmit) RF(radio frequency) 신호와 RX(receive) RX 신호를 처리하는 트랜시버; 및
상기 안테나와 상기 트랜시버 사이에 배치되는 RF 모듈을 포함하되,
상기 RF 모듈은 감쇠기 및 상기 안테나와 연결되는 안테나 스위치를 포함하고,
상기 안테나 스위치는
상기 감쇠기에 연결되어 파워가 최소값으로 설정될 때 최소 출력 파워를 제공하는 바이패스 경로를 제공하는 제1 쓰로우;
상기 트랜시버에 의해 출력되는 상기 TX RF 신호를 상기 안테나로 보내는 TX 경로를 제공하는 제2 쓰로우; 및
상기 안테나에 의해 수신되는 상기 RX RF 신호를 상기 트랜시버로 보내는 RX 경로를 제공하는 제3 쓰로우를
포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 쓰로우는 TX 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 쓰로우는 LNA(low-noise amplifier)에 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 RF 모듈은 상기 TX 경로 및 상기 바이패스 경로 중 하나로 분기되는 TX 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 최소 출력 파워는 -40 dBm과 같거나 더 작은 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.
RF 모듈에 있어서,
감쇠기 및 안테나와 연결되는 안테나 스위치를 포함하고,
상기 안테나 스위치는
상기 감쇠기에 연결되어 파워가 최소값으로 설정될 때 최소 출력 파워를 제공하는 바이패스 경로를 제공하는 제1 쓰로우;
트랜시버에 의해 출력되는 TX(transmit) RF(radio frequency) 신호를 상기 안테나로 보내는 TX 경로를 제공하는 제2 쓰로우; 및
상기 안테나에 의해 수신되는 RX(receive) RF 신호를 상기 트랜시버로 보내는 RX 경로를 제공하는 제3 쓰로우를
포함하는 것을 특징으로 하는 RF 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 제2 쓰로우는 TX 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는 RF 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 제3 쓰로우는 LNA(low-noise amplifier)에 연결되는 것을 특징으로 하는 RF 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 RF 모듈은 상기 TX 경로 및 상기 바이패스 경로 중 하나로 분기되는 TX 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 최소 출력 파워는 -40 dBm과 같거나 더 작은 것을 특징으로 하는 RF 모듈.