KR20120055475A

KR20120055475A - Ｕｈｆ 태그 리더를 포함하는 무선 통신 장치

Info

Publication number: KR20120055475A
Application number: KR1020110122533A
Authority: KR
Inventors: 브뤼노 샤라; 니꼴라 꼬르디에
Original assignee: 인사이드 씨큐어
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2012-05-31
Also published as: CN102592106A; EP2456275A1; FR2967802B1; CN102592106B; US8577410B2; WO2012069733A1; FR2967802A1; EP2456275B1; US20120129571A1

Abstract

본 발명은 UHF 안테나(A1)를 구비하는 무선 송수신기(TR1), 상기 무선 송수신기와 연결된 클록 발생기(CKG), 상기 무선 송수신기를 사용하여 무선 전화 네트워크(BST)에 주기적으로 연결되도록 구성된 프로세서(BBP) 및 프로세서(BBP)의 상기 무선 전화 네트워크 연결 기간 외의 기간에만 UHF 태그(TG)와 트랜잭션을 수행하도록 구성된 UHF 태그 리더(RT1)를 포함하는 장치(HD1)에 관한 것이다. 본 발명은 특히 모바일 전화기에 적용가능하다.

Description

ＵＨＦ 태그 리더를 포함하는 무선 통신 장치{RADIO-COMMUNICATION DEVICE COMPRISING A UHF TAG READER}

본 발명은 무선 통신 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 UHF 태그 리더를 포함하는 모선 통신 장치에 관한 것이다.

근접장 통신 또는 NFC 기술은 오늘날 널리 확산되고 있으며 임의의 유형의 휴대용 장치에 내장될 수 있다. NFC 부품은 RFID 태그("Radio Frequency Identification Tags")를 판독하는 "리더(reader)" 동작 모드, 또는 다른 리더와 데이터를 교환하기 위해 비접촉 태그를 에뮬레이팅(emulate)하는 "카드 에뮬레이션" 모드로 구성될 수 있게 생성된다.

데이터는 일반적으로 13.56kHz의 표준화된 주파수에서 발진하는 리더에 의해 송신되는 교류 자기장을 통해 리더의 안테나 코일과 태그의 안테나 코일 사이에 유도 결합(inductive coupling)에 의해 NFC 기술에 따라 교환된다. 리더 유형 NFC 부품은 모바일 전화기에 통합하는데 제한을 나타내는 큰 안테나 코일을 요구한다.

여러 RFID 태그 기술 중에는 2개의 RF 안테나 코일의 유도 결합에 기초하는 대신에 2개의 UHF 안테나의 전기적 결합의 원리에 기초하는, NFC 기술과 유사한 기술이 있다. 이 기술은 "UHF 태그"라고 언급되는 RFID 태그에 데이터를 기록하거나 판독하는데 사용된다. UHF 태그는 NFC 태그의 구조와 유사한 구조를 가지지만, NFC 안테나 코일보다 더 작은 UHF 안테나를 사용한다. NFC 태그와 같이 이들은 일반적으로 UHF 태그 안테나의 반사 계수를 변조하는 것으로 이루어지는 백스캐터링(backscattering) 기술을 사용하여 수동적(passively)으로 데이터를 송신한다. 마지막으로, NFC 태그와 같이 UHF 태그는 리더에 의해 방출되는 전기장에 의해 전력을 공급받고 순수하게 수동적일 수 있다.

UHF 태그의 비용 가격은 NFC 태그의 가격보다 더 낮다. 동일한 특징(주로 메모리 사이즈)에 대해 그 비용 가격은 일반적으로 2배 내지 3배 더 낮다. 이것은 주로 안테나의 표면적과 두께가 감소되어 원료 물질의 요구조건이 감소되고 이에 덜 비싼 제조 공정이 사용될 수 있어 생산 라인의 속도를 증가시킬 수 있기 때문이다.

2개의 비접촉식 통신 기술, 즉 NFC와 UHF를 공존하게 하는 일부 요구가 있었다. 예를 들어, 출원 WO 2004/034317 또는 US 2005/0186904는 NFC-UHF 태그를 기술한다. 출원 WO 2010/015753는 NFC 리더가 UHF 태그를 판독하는데 사용될 수 있게 하는 NFC/UHF 컨버터를 기술한다.

UHF 태그 리더에 관해, UHF 밴드(860MHz-960MHz)에서 전기장의 방출은 또한 더 작은 안테나를 사용할 수 있게 하며 따라서 모바일 전화기와 같은 작은 장치에 더 용이하게 통합될 수 있게 한다. 일례로서, TagSense 사는 특히 모바일 전화기에 통합되게 설계된 "NANO-UHF RFID READER" 라는 명칭으로 작은 UHF 리더를 판매한다. 상기 "nano-reader" 는 유럽 UHF 주파수(865-868MHz)에서 그리고 북미 UHF 주파수(902-928MHz)에서 모두 동작한다. 이것은 발진기, 제어기, 변조기 및 복조기를 포함한다. 백스캐터링 신호는 I/Q 믹싱 단(mixing stage)을 통해 베이스밴드로 복조되고 이후 필터링되고 증폭된다. 복조된 신호는 이후 제어기에 의해 샘플링되고 처리된다. 나노-리더는 3상 버스를 통해 호스트 프로세서에 연결된다.

도 1은 UHF 태그 리더(RT0)를 구비하는 모바일 전화기(HD0)를 개략적으로 도시한다. 전화기(HD0)는 베이스밴드 프로세서(BBP), 클록 발생기(CKG), 및 송수신기(TR0)를 포함한다. 송수신기(TR0)는 제 1 안테나(A1)에 연결되고, 리더(RT0)는 제 2 안테나(A2)에 연결된다. 프로세서(BBP)는 제어 버스(CTB)를 통해 송수신기(TR0)에 그리고 데이터 버스(DTU)를 통해 리더(RT0)에 연결된다. 이 프로세서(BBP)는 온/오프 신호(CKON)에 의하여 클록 발생기(CKG)를 제어한다.

프로세서(BBP)는 안테나(A1)를 통해 GSM 네트워크의 베이스 스테이션(BST)과 연결을 수립하기 위해 송수신기(TR0)를 먼저 사용하고 이후 안테나(A2)를 통해 UHF 태그(TG)에 데이터를 기록하거나 및/또는 판독하기 위해 UHF 리더(RT0)를 사용한다.

비록 상기 내용이 NFC 리더를 통합하는 것보다 덜 복잡하지만, UHF 리더를 모바일 전화기에 통합하는 것은 상당히 비싸다. 그러므로 UHF 리더의 비용 가격을 더 감소시키기 위해 이러한 통합을 합리화하는 것이 요구되고 있다.

본 발명의 일부 실시예는 UHF 안테나가 구비된 무선 송수신기, 상기 무선 송수신기와 연결된 클록 발생기, 상기 무선 송수신기를 사용하여 무선 전화 네트워크에 주기적으로 연결되도록 구성된 프로세서, 및 UHF 태그 리더를 포함하며, UHF 태그 리더는 상기 프로세서의 무선 전화 네트워크 연결 기간 외의 기간에만 UHF 태그와 트랜잭션을 수행하도록 구성되는 장치에 관한 것이다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더는 무선 송수신기가 무선 통신 네트워크에 연결하는데 사용되고 있는지 여부를 나타내는 활동 신호(activity signal)를 프로세서로부터 수신한다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더는 무선 송수신기의 UHF 안테나에 결합된 하나 이상의 UHF 신호 수신 터미널을 포함한다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더의 UHF 신호 수신 터미널은 UHF 안테나에 유도적으로, 전기적으로 또는 용량적으로 결합된다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더의 UHF 신호 수신 터미널은 스위치를 통해 UHF 안테나에 연결된다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더의 UHF 신호 수신 터미널은 UHF 안테나에 직접 연결된다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더는 무선 송수신기의 클록 발생기에 의해 공급되는 클록 신호를 수신하는 클록 신호 입력을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 무선 송수신기의 클록 발생기의 작동은 프로세서에 의해 제어되고, UHF 태그 리더에 의해 제어된다.

일 실시예에 따르면, 무선 송수신기의 클록 발생기는 프로세서에 의해 공급되는 제 1 작동 신호와, UHF 태그 리더에 의해 공급되는 제 2 작동 신호에 의해 작동된다.

일 실시예에 따르면, 무선 송수신기의 클록 발생기는 UHF 태그 리더에 의해 공급되는 제 2 작동 신호에 의해 작동되고, 상기 제 2 작동 신호는 프로세서에 의해 공급되는 제 1 작동 신호에 종속(slaved)된다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더는 무선 송수신기의 UHF 안테나에 결합된 하나 이상의 UHF 신호 송신 터미널을 포함한다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더는 프로세서의 입력에 연결되고 UHF 태그용으로 의도된 데이터 신호를 공급하는 하나 이상의 출력 터미널을 포함하며, 상기 프로세서는 변조된 UHF 무선 신호의 형태로 UHF 태그 리더를 대신하여 무선 송수신기를 통해 데이터 신호를 송신하도록 구성된다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더 및 프로세서는 프로세서의 입력에 연결된 출력 터미널을 통해 데이터 신호를 송신하기 전에 동기화 신호를 교환하도록 구성된다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더는 무선 송수신기의 입력에 연결되고 UHF 태그에 송신되는 변조된 신호를 무선 송수신기에 공급하는 하나 이상의 출력 터미널을 포함한다.

일 실시예에 따르면, UHF 태그 리더의 출력에 연결된 무선 송수신기의 입력은 프로세서에 의해 제어되는 스위치를 통해 안테나에 연결된다.

본 발명에 따른 모바일 전화기의 실시예들이 이하 첨부 도면을 참조하여 아래에 설명되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
전술된 도 1은 UHF 태그 리더를 구비하는 모바일 전화기를 도시하는 도면.
도 2a, 도 2b는 모바일 전화기의 무선 활동 주기를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 모바일 전화기의 제 1 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 모바일 전화기의 제 2 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 모바일 전화기의 제 3 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 도 5에 있는 모바일 전화기의 대안 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 도 5 또는 도 6에 있는 전화기에 존재하는 UHF 태그 리더의 아키텍처를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 모바일 전화기의 제 4 실시예를 도시하는 도면.
도 9는 도 8에 있는 전화기에 존재하는 UHF 태그 리더의 아키텍처를 도시하는 도면.
도 10은 도 8에 있는 전화기에 존재하는 무선 송수신기의 아키텍처를 도시하는 도면.
도 11은 도 8에 있는 전화기의 동작을 예시하는 신호의 타이밍도.
도 12는 본 발명에 따른 모바일 전화기의 제 5 실시예를 도시하는 도면.
도 13은 도 12에 있는 전화기에 존재하는 UHF 태그 리더의 아키텍처를 도시하는 도면.
도 14는 도 12에 있는 전화기에 존재하는 무선 송수신기의 아키텍처의 일 실시예를 도시하는 도면.

GSM 전화기는 무선 통신 수단이 사용되지 않는 비활동 기간(inactivity period)만큼 중단된 무선 전기 신호들의 "버스트"를 송신하는 활동 기간을 가진다는 것이 잘 알려져 있다. 더 나아가, 전화기는 그 배터리를 절약하기 위하여 대부분의 시간에 "GSM 대기" 모드에 있다. 그래서 무선 교환은 간단하고 시간적으로 이격되어 있다.

본 발명의 일부 실시예는 전화기가 GSM 활동을 가지지 않는 시간 기간이 UHF 태그와 트랜잭션을 수행하기에 충분하다는 관찰에 기초하고 있다. "트랜잭션(transaction)"이란 UHF 태그가 리더의 질문 범위(interrogation range) 내에 있는지 여부를 결정하기 위해 간단히 질문 신호를 송신하는 것을 포함하는 임의의 활동(activity)을 의미하는 것으로서, UHF 태그에 기록하거나 판독하는 것과 관련된 임의의 활동을 의미한다.

이를 나타내기 위해, 도 2a는 GSM 대기 모드에서 전화기의 활동을 나타낸다. 무선 전화 회로가 휴지 상태인 시간(Tb) 기간만큼 중단된, 전화기가 감독 패킷(supervision packet)들을 수신하게 하는, 수신 모드(RX 모드)에서 시간(Ta)의 청취 기간(listening period)들이 구별될 수 있다. 시간(Ta)은 일반적으로 짧고 예를 들어 577㎲(마이크로세컨드)이다. 시간(Tb)은 운영자에 따라 변하며 일반적으로 0.471 내지 2.122초이다. 이러한 시간은 UHF 태그와 트랜잭션(즉, 질문 신호를 송신하고 이후 태그에 기록 및/또는 판독하는 것)을 수행하기에 충분하다.

도 2b는 전화 호출(telephone call) 동안에 송신 시(TX 모드) 전화기의 활동을 도시한다. 전화기는 8개 또는 16개의 슬롯을 포함하는 시분할 다중 접속(TDMA) 프레임에서 시간 슬롯이 주어진다. 시간 슬롯의 통상적인 길이(Ts)는 577㎲이며 이 동안 전화기는 무선 전기 신호의 버스트를 송신한다. 8개의 시간 슬롯의 프레임에서, 전화기가 무선 신호를 다시 송신하기 전에, 7*577㎲가 경과하고, 즉 대략 4㎳가 경과하며, 이 시간 또한 UHF 태그와 간단한 트랜잭션, 즉 태그에 데이터를 기록하지 않는 판독 유형의 트랜잭션을 수행하기에는 충분하다. 일례로서, "식별자 판독" 유형의 트랜잭션의 길이는 일반적으로 UHF 태그와 1㎳ 정도이다.

따라서, 본 발명의 일부 실시예는 전화기의 무선 통신 수단이 휴지 상태일 때 UHF 태그와 트랜잭션을 수행하도록 구성된 UHF 태그 리더를 구비하는 모바일 전화기에 관한 것이다. 이러한 특징은 전화기의 무선 전화 자원이 UHF 태그 리더에 이용가능하게 만들어지도록 하여, 예를 들어 리더의 아키텍처를 간략화하고 비용 가격을 감소시키게 한다. 무선 전화 자원의 이러한 "설비(provision)"는 이하 구성, 즉

- GSM 활동 기간 외 기간에 전화기의 무선 송수신기의 안테나를 사용하는 구성,

- GSM 활동 기간 외 기간에 전화기의 무선 클록 발생기를 사용하는 구성, 및

- GSM 활동 기간 외 기간에 전화기의 무선 송신기를 사용하는 구성

의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

GSM 활동 기간 외 기간에 UHF 태그와 트랜잭션을 수행하기 위해 전화기의 무선 통신 장비의 하나 이상의 요소를 사용하는 UHF 리더를 구비하는 모바일 전화기의 실시예들이 이하 기술된다.

도 3은 UHF 태그 리더(RT1)를 구비하는 모바일 전화기(HD1)을 도시한다. 전화기(HD1)는 베이스밴드 프로세서(BBP), 및 클록 발생기(CKG)와 안테나(A1)에 연결된 송수신기(TR1)를 구비하는 무선 통신 수단을 포함한다. 송수신기(TR1)는 예를 들어 쿼드밴드(quad-band) GSM 송수신기(850,900,1800 또는 1900MHz)이다. 클록 발생기(CKG)는 예를 들어 VTCXO(Voltage Controlled Temperature-Compensated Crystal Oscillator) 유형이고 26MHz의 클록 신호(CK)를 송수신기(TR1)에 공급한다. 전화기(HD1)는 간략화를 위해 도시되지 않은 디스플레이 장치와 키보드와 같은 다른 유닛과, 전기 배터리, 마이크로폰, 스피커 등을 포함한다.

프로세서(BBP)는 후술되는 제어 신호(PAEN, VRAMP, SWSEL)를 특히 운반하는 제어 버스(CTB)를 통해 송수신기(TR1)에 연결된다. 프로세서(BBP)는 또한 온/오프 신호 (CKON)에 의하여 클록 발생기(CKG)를 제어한다. 따라서, 프로세서(BBP)는 GSM 네트워크의 베이스 스테이션(BST)과 연결을 구축하기 위해 송수신기(TR1)와 클록 발생기(CKG)를 사용한다.

리더(RT1)는 전형적인 아키텍처를 가지며 예를 들어 마이크로제어기와 같은 제어기(CTRL), 고주파수 발진기(OSC), 변조기(MD), 복조기(DMD), 및 데이터 버스(DTU)를 통해 프로세서(BBP)에 연결된 통신 인터페이스(IT)를 포함한다. 발진기(OSC)는 변조기(MD)와 복조기(DMD)에 내부 클록 신호(CKi)를 공급한다. 또한 도 3에는 도시되지 않은 링 발진기와 같은 저 비용의 보조 발진기가 제어기(CTRL)에 클록 신호를 공급하도록 제공될 수 있다. 변조기(MD)는 제어기(CTRL)에 연결된 입력과, 무선 주파수 증폭기(P0)를 통해 리더의 출력 터미널(TX)에 연결된 출력을 구비한다. 복조기(DMD)는 리더의 입력 터미널(RX)에 연결된 입력과, 제어기(CTRL)에 연결된 출력을 구비한다.

출력(TX)과 입력(RX) 터미널은 송수신기(TR1)의 안테나(A1)에 결합된다. 여기서 상기 결합은 리더(RT1)의 입력 터미널(RX)와 출력 터미널(TX)에 연결된 제 2 코일(B2)에 유도적으로 결합된, 안테나(A1)와 직렬인 제 1 코일(B1)에 의하여 수행된다. 하나의 대안적 실시예로서, 상기 유도 결합은 마이크로스트립에 의한 전기적 결합으로 대체되거나 용량 결합으로 대체될 수 있다. 그러므로 리더(RT1)는 UHF 태그(TG)와 상호작용하기 위해 전화기의 안테나(A1)를 사용할 수 있으며, 전화기에 제 2 안테나를 제공할 필요가 없다. 바람직하게는 리더(RT1)의 터미널(RX, TX), 특히 증폭기(P0)의 출력 및 복조기(DMD)의 입력에 연결된 회로는 전화기가 GSM 활동을 가질 때 송수신기(TR1)의 동작을 교란하지 않도록 높은 임피던스를 가지도록 설계된다.

실제로 UHF 애플리케이션(UHF 태그 판독 및/또는 기록)은 다음의 2가지 방법으로 구현될 수 있다:

1) 프로세서(BBP)는 UHF 애플리케이션을 관리하고 이들 애플리케이션을 구현하도록 설계된 프로그램("애플리케이션 프로그램")을 실행한다. 프로세서(BBP)에 의해 공급된 명령을 UHF 태그에 송신하고 태그에 의해 공급되는 데이터를 수신하기 위하여, 리더(RT1)는 데이터를 처리하기 위해 프로세서(BBP)에 공급되는 UHF 커플러(coupler)로서만 사용된다;

2) 프로세서(BBP)는 리더(RT1)에 의해 처리되는 UHF 애플리케이션을 관리하지 않는다. 제어기(CTRL)는 이 경우에 애플리케이션 프로그램을 호스팅하고 실행하기 위해 충분한 처리 능력과 프로그램 메모리를 가져야 한다.

첫 번째 경우에, 프로세서(BBP)는 안테나(A1) 상에서 전기 신호들이 충돌하는 것을 회피하기 위해 GSM 활동 기간 외 기간에서만 리더(RT1)를 작동시킨다.

두 번째 경우에, 도 3에 도시되고 리더(RT1)는 전화기의 무선 통신 회로{송수신기(TR1)와 클록 발생기(CKG)}가 활성 상태인지 휴지 상태인지 여부를 알게 하는 신호를 수신하는 입력(E1){예를 들어 제어기(CTRL)의 포트}을 포함한다. 상기 신호는 점선으로 도시된 바와 같이 프로세서(BBP)에 의해 송신되는 "GSM_ON" 신호이거나 또는 프로세서(BBP)가 클록 발생기(CKG)에 인가하는 온/오프 신호(CKON)일 수 있다. 리더(RT1)는 신호(CKON)를 모니터링하여 이 신호(CKON)가 프로세서(BBP)가 클록 발생기(CKG)를 사용하고 있다는 것을 나타내는 상태에 있을 때 UHF 애플리케이션을 실행하지 않도록 구성된다.

도 4는 UHF 태그 리더(RT2)를 구비하는 본 발명에 따른 모바일 전화기(HD2)을 나타낸다. 리더(RT2)는 이것이 신호(SEL)를 공급하는 출력(S0)을 구비한다는 점에서 리더(RT1)와 다르다. 전화기(HD2)은 결합 코일(B1, B2)이 신호(SEL)에 의해 구동되는 멀티플렉서 스위치(SW1)로 대체된다는 점에서 전화기(HD1)과는 다르다. 스위치(SW1)는 송수신기(TR1)의 안테나 터미널에 연결된 입력(1), 리더(RT2)의 터미널(RX,TX)에 연결된 입력(2), 및 안테나(A1)에 연결된 출력을 구비한다. 신호(SEL)의 값에 따라, 입력(1)은 출력(3)에 연결되거나 또는 입력(2)은 출력(3)에 연결된다. 첫 번째 경우에, 송수신기(TR1)는 안테나(A1)에 연결된다. 두 번째 경우에, 리더(RT2)의 터미널(TX, RX)는 안테나(A1)에 연결된다.

도 4에 도시된 일 실시예의 예에서는 UHF 애플리케이션이 리더(RT2)에 의해 관리된 것으로 되어 있다. 상기와 같이, 리더(RT2)는 적절한 값을 신호(SEL)에 제공하기 위하여 안테나(A1)가 프로세서(BBP)에 의해 사용되고 있는지 여부를 알게 하는 신호(CKON)(또는 GSM_ON)를 입력(E1)에서 수신한다.

UHF 애플리케이션이 프로세서(BBP)에 의해 관리되는 하나의 대안으로, 신호(SEL)는 스위치(SW1)를 제어하는 프로세서(BBP)에 의해 공급된다.

도 5는 리더(RT3)를 구비하는 본 발명에 따른 모바일 전화기(HD3)을 도시한다. 리더(RT3)의 구조는 도 7에 보다 상세히 도시된다. 리더(RT3)는,

- 리더(RT2)와 관련하여 전술된, 신호(CKON)를 수신하는 입력(E1)과, 신호(SEL)를 공급하는 출력(S0)을 구비하고,

- 예를 들어 제어기(CTRL)의 포트에 의해 형성된 신호(CKON')를 공급하는 출력(S1)을 구비하고,

- 클록 발생기(CKG)에 의해 공급되는 클록 신호(CK)를 수신하는 입력(CKIN)을 구비한다는 점에서,

리더(RT1)(도 3 참조)와 다르다.

입력(CKIN)에서 수신되는 신호(CK)는 변조기(MD)와 복조기(DMD)에 인가되며 리더(RT1)(도 3 참조)에 있는 내부 발진기(OSC)에 의해 공급되는 클록 신호(CKi)를 대체한다. 아키텍처를 간략하게 하고 리더(RT3)의 비용 가격을 감소시키기 위해 발진기(OSC)는 제거된다.

클록 발생기(CKG)는 여기서 신호(CKON')에 의해 제어되고 신호(CKON)는 리더(RT3)의 입력(E1)에 인가된다. 제어기(CTRL)는 프로세서(BBP)에 의해 클록 발생기(CKG)의 작동에 관해 투명한 방법으로 신호(CKON')를 관리한다. 따라서, 신호(CKON)가 클록 발생기(CKG)의 시작에 대응하는 값(활성 값)을 가질 때, 신호(CKON')는 신호(CKON)와 동일하다. 한편, 신호(CKON)가 클록 발생기(CKG)의 스위치 오프에 대응하는 값(비활성 값)을 가질 때, 제어기(CTRL)는 UHF 태그와 트랜잭션을 수행하기 위해 클록 발생기(CKG)를 임의의 시간에 시작할 것을 결정할 수 있다. 리더(RT3)가 트랜잭션을 수행하거나 개시하는 동안 프로세서(BBP)가 신호(CKON)를 활성 값으로 두는 것도 가능하다. 이 경우에 우선순위는 GSM 활동에 주어지며, 리더(RT3)는 클록 발생기를 작동된 상태에 두는 동안 UHF 트랜잭션을 중단시킨다.

따라서, 여기서 리더(RT3)에 이용가능하게 만들어진 전화기의 무선 전화 자원은 스위치(SW1)를 통해 안테나(A1)와 클록 발생기(CKG)이 된다.

UHF 애플리케이션이 프로세서(BBP)에 의해 관리되는 하나의 대안으로, 신호(SEL)는 스위치(SW1)를 제어하는 프로세서(BBP)에 의해 직접 공급될 수 있다. 이와 유사하게, 신호(CKON')는 불필요 하며 클록 발생기(CKG)는 프로세서(BBP)에 의해 직접 제어될 수 있다.

도 6은 클록 발생기(CKG)의 제어에 관해 도 5에 있는 것과 동등한 전화기(HD3)의 다이아그램을 도시한다. 신호(CKON, CKON')는 OR 형식의 게이트(OG)에서 결합되며, 이 출력은 클록 발생기(CKG)의 제어 입력에 인가된다. 클록 발생기(CKG)는 신호(CKON) 또는 신호(CKON')가 활성 값을 가질 때 작동된다. 이 경우에, 신호(CKON)가 활성 값을 가질 때 신호(CKON')는 신호(CKON)를 복제(copy)하기 위하여 신호(CKON')는 필요가 없다.

도 8은 리더(RT4)를 구비하는 모바일 전화기(HD4)을 도시한다. 리더(RT4)의 구조는 도 9에 보다 상세히 도시된다. 리더(RT4)는 변조기(MD)와 고주파수 증폭기(P0) 뿐아니라 출력 터미널(TX)가 제거되어 있다는 점에서 리더(RT3)와 다르다. 출력 터미널(TX)은 베이스밴드 출력(TXB), 여기서는 제어기(CTRL)의 포트로 대체되며, 상기 베이스밴드 출력(TXB)은 데이터 캐리어 신호(DTX)를 프로세서(BBP)에 공급한다. 리더(RT4)는 또한 입력 터미널(RX)가 송수신기(TR1)의 안테나 터미널에서와 같이 안테나(A1)에 직접 연결된다는 점에서 리더(RT3)와 다르다. 입력 터미널(RX)은 바람직하게는 안테나(A1)와 미스매치하지 않게 하고 송수신기(TR1)의 성능을 감소시키지 않게 하기 위해 높은 임피던스를 가진다.

따라서, 여기서 리더(RT4)에 이용가능하게 만들어진 전화기(HD4)의 무선 전화 수단은,

- UHF 태그에 의해 송신되고 터미널(RX)을 통해 판독되는 데이터를 수신하기 위한 안테나(A1)와 클록 발생기(CKG)와,

- 데이터 신호(DTX)에 따라 전기장을 방출하고 이 전기장을 변조하기 위한 프로세서(BBP), 클록 발생기(CKG), 송수신기(TR1), 및 안테나(A1)

를 포함한다.

도 10은 송수신기(TR1)의 구조의 일례를 도시한다. 송수신기(TR1)는 쿼드 밴드 송수신기("QBT") 블록과 전력 증폭기(PA)를 포함한다. 전력 증폭기(PA)는 멀티플렉서 스위치(SW2)와 2개의 증폭기(P1,P2)를 구비한다. 스위치(SW2)는 안테나(A1)에 연결된 외부 터미널와, 6개의 내부 터미널을 구비하며, 내부 터미널들 중 하나의 터미널을 프로세서(BBP)에 의해 공급되는 신호(SWSEL)의 값에 따라 외부 터미널에 연결한다.

필터(F1)를 통해 QBT 송수신기의 입력에 연결된, 스위치(SW2)의 제 1 내부 터미널은 신호(RX_GSM850)(베이스 스테이션으로부터 수신되는 850MHz의 변조된 GSM 신호)를 수신하기 위해 제공된다. 필터(F2)를 통해 QBT 송수신기의 입력에 연결된 제 2 내부 터미널은 신호(RX_GSM900)(베이스 스테이션으로부터 수신되는 900MHz의 변조된 GSM 신호)를 수신하기 위해 제공된다. 필터(F3)를 통해 QBT 송수신기의 입력에 연결된 제 3 내부 터미널은 신호(RX_DCS)(베이스 스테이션으로부터 수신되는 1800MHz의 변조된 DCS 신호)를 수신하기 위해 제공된다. 필터(F4)를 통해 QBT 송수신기의 입력에 연결된 제 4 내부 터미널은 신호(RX_PCS)(베이스 스테이션으로부터 수신되는 1900MHz의 변조된 PCS 신호)를 수신하기 위해 제공된다. 제 5 내부 터미널은 증폭기(P1)의 출력에 연결된다. 이 증폭기의 입력은 QBT 송수신기에 의해 공급되는 신호(TX_GSM850/950)(베이스 스테이션으로 송신될 850MHz 또는 900MHz의 변조된 GSM 신호)를 수신한다. 마지막으로 제 6 내부 터미널은 증폭기(P2)의 출력에 연결된다. 이 증폭기의 입력은 QBT 송수신기에 의해 공급되는 신호(TX_DCS/PCS)(베이스 스테이션으로 송신될 1800MHz의 변조된 DCS 신호 또는 1900MHz의 변조된 PCS 신호)를 수신한다.

신호(SWSEL)에 더하여, 프로세서(BBP)는 전술된 신호(PAEN, VRAMP)를 전력 증폭기(PA)에 인가한다. 신호(PAEN)는 전력 증폭기(PA)를 작동시키는 작동 신호와, 증폭기(P1,P2)들 중 하나를 선택하는 선택 신호이다. 신호(VRAMP)는 증폭기(P1 또는 P2)에 의해 송신되는 전기 신호의 버스트를 성형(shaping)하는 아날로그 "버스트 성형" 유형의 신호이다.

나아가, 프로세서(BBP)는 베이스 주파수에서 I/Q GSM 데이터를 운반하고 베이스 스테이션으로 송신되어야 하는 상이한 신호(TXI, TXQ)를 QBT 송수신기 블록에 인가한다. 수신 모드에서 QBT 송수신기는 I/Q GSM 데이터를 운반하는 상이한 신호(RXI, RXQ)를 프로세서(BBP)에 송신한다. 마지막으로 QBT 송수신기는 클록 발생기(CKG)에 의해 공급되는 클록 신호(CK)를 수신한다.

데이터를 UHF 태그에 송신할 때의 전화기(HD4)의 동작은 신호들(VRAMP, PAEN, DTX, CKON)을 도시하는 타이밍도에 의해 도 11에 도시되어 있다. 무선 전기 신호의 형태로 신호(DTX)를 송신하기 위해 신호(VRAMP)을 사용하여 증폭기(P1 또는 P2)의 송신 전력을 변조할 수 있다는 가능성이 여기서 사용된다. 더 구체적으로, 증폭기(P1)는 UHF 트랜잭션 주파수와 호환가능한 대역폭을 가지기 때문에 사용되는 반면, 증폭기(P2)는 1800MHz의 DCS 높은 밴드와 1900MHz의 PCS 높은 대역을 위해 제공된다. 나아가, 이 실시예에서, 신호(DTX)는 또한 리더(RT4)가 프로세서(BBP)와 동기화 신호를 교환할 수 있게 하기 위해 개방 드레인 라인 제어 시스템에 의하여 핸드쉐이크 신호(handshake signal)로서 사용된다.

순간(t1)에, 전화기는 GSM 대기 모드에 남아 있고 신호(CKON)를 1에 둠으로써 발진기(CKG)를 시작한다. 송수신기(TR1)는 베이스 스테이션(GSM)에 의해 송신되는 감독 패킷을 수신하기 위해 신호(PAEN)를 0에 두고 청취 모드에 들어간다. GSM 무선이 작동되므로, 리더(RT4)는 GSM 패킷이 완전히 수신되자마자 UHF 트랜잭션을 수행할 수 있다는 것을 안다. 이 리더는 순간(t2)에 레벨 1로 방출하는 신호(DTX)를 통해 프로세서(BBP)에 통지한다. 프로세서(BBP)는 순간(t3)에 신호(DTX)를 0에 풀링(pulling)하는 것에 의해 GSM 활동의 종료를 리더(RT4)에 통지한다. 이와 동시에, 프로세서(BBP)는 신호(PAEN)를 1에 둠으로써 전력 증폭기(PA)를 가동시킨다. 프로세서(BBP)는 전력 증폭기에 인가되는 신호(VRAMP)의 값을 점차 증가시킨다. 순간(t4)에서 프로세서(BBP)는 다시 1로 변하는 신호(DTX)를 방출함으로써 무선이 온(on)이 되는 것을 리더(RT4)에 통지한다. 순간(t6)부터 리더(RT4)는 데이터(DTX)를 프로세서(BBP)에 송신하며 프로세서(BBP)는 신호(VRAMP)를 사용하여 안테나(A1)에 인가되는 전기 신호의 진폭 변조를 수행한다. 데이터(DTX)를 송신한 후, 트랜잭션은 송수신기(TR1)를 통해 가지 않고 리더(RT4)의 터미널(RX)을 통해 데이터를 수신하는 단계(stage)를 포함한다. 이 수신 단계 동안, 신호(DTX)는 송수신기(TR1)가 전기장을 계속 방출하도록 1로 유지된다.

순간(t10)에서, UHF 트랜잭션이 완료되고, 리더(RT4)는 신호(DTX)를 0에 풀링함으로써 프로세서(BBP)에 통지한다. 순간(t11)에서, 프로세서(BBP)는 신호(PAEN)를 0에 두는 것에 의해 전력 증폭기(PA)를 비작동시킨다. 순간(t12)에서 프로세서는 신호(CKON)를 0에 둠으로써 클록 발생기(CKG)를 정지시키며, 이는 또한 리더(RT4)에 의해 공급되는 신호(CKON')가 0으로 변하게 한다.

도 12는 리더(RT5)를 구비하는 모바일 전화기(HD5)을 도시한다. 리더(RT5)의 구조는 도 13에 보다 상세히 도시되어 있다. 리더(RT5)는 여기서 클록 발생기(CKG)에 의해 공급되는 클록 신호(CK)를 수신하는 변조기(MD)와 복조기(DMD)를 포함한다. 전술된 바와 같이, 복조기(DMD)는 안테나(A1)에 직접 연결된, 리더의 터미널(RX)에 연결된다. 변조기(MD)는 제거된 증폭기(P0)를 통해 가지 않고 리더의 터미널(TX)에 연결된다. 따라서, 터미널(TX)은 증폭되지 않은 변조된 신호를 공급한다.

부가적으로, 전화기(HD5)은 도 14에 도시된 구조를 가지는 송수신기(TR2)를 포함한다. 송수신기(TR2)는 리더(RT5)의 비증폭된 출력(TX)에 연결된 입력을 가지는 추가적인 전력 증폭기(P3)를 구비한다는 점에서 송수신기(TR1)와 다르다. 송수신기(TR2)는 또한 6개 대신에 7개의 내부 터미널을 가지는 스위치(SW3)를 포함하며, 제 7 터미널은 증폭기(P3)의 출력에 연결된다. 스위치(SW3)는 프로세서(BBP)가 리더(RT5)로부터 요구시 적절한 제어 신호(SWSEL)를 공급할 때 안테나(A1)에 증폭기(P3)의 출력을 연결한다.

하나의 대안적인 실시예에서, 송수신기(TR2)는 증폭기(P3)를 포함하지 않으나, 리더(RT5)의 출력(TX)이 증폭기(P1)의 입력에 연결될 수 있게 증폭기(P1)의 입력에 배열된 멀티플렉서 회로를 포함한다.

따라서, 여기서 리더(RT5)에 이용가능하게 만들어진 전화기(HD5)의 무선 전화 수단은,

- UHF 태그에 의해 송신되는 데이터를 수신하기 위한 안테나(A1) 및 클록 발생기(CKG), 및

- UHF 태그에 데이터를 송신하기 위한 클록 발생기(CKG), 송수신기(TR1) 및 안테나(A1)

를 구비한다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 구체적으로 전술된 여러 대안적인 실시예를 조합하는 것에 의해 본 발명에 따른 모바일 전화기의 여러 다른 실시예와 응용이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

구체적으로, UHF 태그 리더가 프로세서의 GSM 네트워크 연결 기간 외 기간에만 UHF 태그와 트랜잭션을 수행하고, 이를 위해 프로세서로부터 GSM 송수신기가 GSM 네트워크에 연결하는데 사용되고 있는지 여부를 나타내는 활동 신호를 수신하도록 구성된 특징은 UHF 태그 리더의 동작에 GSM 송수신기의 요소들 중 적어도 하나를 사용하는 것으로 구성된 전술된 것과는 다른 여러 응용으로 적용가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 특징은 2개의 장치들이 동시에 기능하고 있을 때 리더에 의해 방출되는 신호와 GSM 송수신기에 의해 방출되는 신호들 사이에 일어날 수 있는 간섭을 피하기 위하여 태그 리더가 GSM 송수신기 요소들 중 어느 하나를 사용하지 않을 때 특히 구현될 수 있다.

나아가, UHF 태그에 기록하고 판독하는 것에 관한 UHF 리더의 측면들이 단지 전술된 바와 같다 하더라도 이 리더는 또한 태그 에뮬레이션 (카드 에뮬레이션 이라고도 언급하는) 모드를 구현하는 수단을 포함할 수 있다는 것은 물론이다. 이 동작 모드는 전기장의 방출을 요구하지 않으므로 이 에뮬레이션 수단은 복조기(DMD)와 병렬로 리더의 터미널(RX)에 연결된다.

본 발명은 나아가, 음성이나 데이터를 운반하는 무선 전화 수단을 구비하는 임의의 유형의 장치, 예를 들어 컴퓨터에 삽입되게 설계된 3G 모뎀 카드에 적용될 수 있다.

Claims

- UHF 안테나(A1)가 구비된 무선 송수신기(TR1, TR2),
- 상기 무선 송수신기와 연결된 클록 발생기(CKG),
- 상기 무선 송수신기를 사용하여 무선 전화 네트워크(BST)에 주기적으로 연결되도록 구성된 프로세서(BBP), 및
- UHF 태그 리더(RT1-RT5)를 포함하는 장치(HD1 - HD5)로서,
상기 UHF 태그 리더(RT1, RT2, RT3, RT4, RT5)는 상기 프로세서(BBP)의 상기 무선 전화 네트워크 연결 기간 외의 기간에만 UHF 태그(TG)와 트랜잭션을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더는 상기 무선 송수신기가 상기 무선 통신 네트워크에 연결하는데 사용되고 있는지 여부를 나타내는 활동 신호(GSM_ON, CKON)를 상기 프로세서(BBP)로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT1-RT5)는 상기 무선 송수신기의 UHF 안테나(A1)에 결합된 하나 이상의 UHF 신호 수신 터미널(RX)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT1)의 UHF 신호 수신 터미널(RX)은 상기 UHF 안테나(A1)에 유도적으로(B1, B2), 전기적으로 또는 용량적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 장치(HD1).
제3항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT2, RT3)의 UHF 신호 수신 터미널(RX)은 스위치(SW1)를 통해 UHF 안테나(A1)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치(HD2, HD3).
제3항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT4, RT5)의 UHF 신호 수신 터미널(RX)은 상기 UHF 안테나(A1)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 장치(HD4, HD5).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT3, RT4, RT5)는 상기 무선 송수신기의 클록 발생기(CKG)에 의해 공급되는 클록 신호(CK)를 수신하는 클록 신호 입력(CKIN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(HD3, HD4, HD5).
제7항에 있어서,
상기 무선 송수신기의 클록 발생기(CKG)의 작동은 상기 프로세서(BBP)에 의해 제어(CKON)되고, 상기 UHF 태그 리더에 의해 제어(CKON')되는 것을 특징으로 하는 장치.
제8항에 있어서,
상기 무선 송수신기의 클록 발생기(CKG)는 상기 프로세서(BBP)에 의해 공급되는 제 1 작동 신호(CKON) 및 상기 UHF 태그 리더에 의해 공급되는 제 2 작동 신호(CKON')에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.
제8항에 있어서,
상기 무선 송수신기의 클록 발생기(CKG)는 상기 UHF 태그 리더에 의해 공급되는 제 2 작동 신호(CKON')에 의해 작동되고, 상기 제 2 작동 신호(CKON')는 상기 프로세서(BBP)에 의해 공급되는 제 1 작동 신호(CKON)에 종속되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT1, RT2, RT3)는 상기 무선 송수신기의 UHF 안테나에 결합된 하나 이상의 UHF 신호 송신 터미널(TX)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(HD1, HD2, HD3).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 UHF 태그 리더(RT4)는, 상기 프로세서(BBP)의 입력에 연결되고 UHF 태그용으로 의도된 데이터 신호(DTX)를 공급하는 하나 이상의 출력 터미널(TXB)을 포함하고,
- 상기 프로세서(BBP)는 변조된 UHF 무선 신호의 형태로, 상기 UHF 태그 리더를 대신하여 상기 무선 송수신기를 통해 데이터 신호(DTX)를 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치(HD4).
제12항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT4) 및 상기 프로세서(BBP)는 상기 프로세서(BBP)의 입력에 연결된 출력 터미널(TXB)을 통해 데이터 신호를 송신하기 전에 동기화 신호를 교환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT5)는, 상기 무선 송수신기(TR2)의 입력에 연결되고 UHF 태그에 송신될 변조된 신호를 상기 무선 송수신기에 공급하는 하나 이상의 출력 터미널(TX)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치(HD5).
제14항에 있어서,
상기 UHF 태그 리더(RT5)의 출력(TX)에 연결된 무선 송수신기의 입력은 프로세서(BBP)에 의해 제어되는 스위치(SW2)를 통해 안테나(A1)에 연결된 것을 특징으로 하는 장치(HD5).