KR100414468B1 - 블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치 및 그방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치 및 그 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은, 블루투스의 기저대역(baseband)에 사용되는 클럭 회로의 개선을 통해 회로 자원을 공유할 수 있도록 하고, 전력 소모를 줄임으로써 보다 효율적인 기저대역 회로를 구성할 수 있도록 하기 위한, 블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치 및 그 방법을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치에 있어서, 마스터의 클럭인 "CLK"와 자신의 클럭인 "CLKN"을 입력받아 가감 연산을 수행하여 "옵셋(offset)"과 "CLK"를 구하여 출력하기 위한 연산 수단; 상기 연산 수단에서 출력되는 옵셋(offset)을 저장하기 위한 옵셋 저장수단; 및 상기 연산 수단에서 출력되는 "CLK"를 저장하기 위한 CLK 저장수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 블루투스 시스템 등에 이용됨.

Description

블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Clock Processing for Resource Share in Bluetooth}

본 발명은 블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치 및 그 방법에관한 것이다.

블루투스(bluetooth)는 비교적 짧은 거리 안에서 각종 기기들이 음성이나 데이터를 무선으로 주고 받기 위하여 고안된 규약이다. 이들 블루투스(bluetooth) 기기들은 피코넷(piconet)이라는 그룹 단위로 음성이나 데이터를 송수신하게 되는데, 피고넷(piconet)은 하나의 마스터(master) 기기와 여러 개의 슬레이브(slave) 기기로 구성된다.

동일한 공간상에 존재하는 피코넷(piconet)들이 서로 혼선을 빚지 않고 데이터를 송수신할 수 있는 것은 각각의 피코넷(piconet)이 해당 마스터(master) 기기의 클럭(clock)과 고유한 주소를 바탕으로 결정된 패턴에 따라 주파수 호핑(hopping)을 수행하고 있기 때문이다.

상기 피고넷(piconet)의 핵심인 주파수 호핑(hopping) 패턴은 그 피코넷(piconet)의 마스터(master) 기기의 주소와 클럭(clock) 값에 의하여 결정된다.

따라서, 하나의 피코넷(piconet)에 속하는 모든 블루투스(bluetooth) 기기들은 기기의 주소와 함께 클럭(clock) 값을 알고 있어야 한다.

상기 마스터(master) 기기의 주소와 클럭(clock) 값은 피코넷(piconet)이 형성되는 시점에서 피코넷내의 모든 기기로 전송되어진다.

모든 블루투스 기기들은 일반적인 전자회로와 마찬가지로 자체의 클럭회로를 가지고 있다. 이 클럭회로는 전원이 켜져 있는 한 계속 동작하며 약 하루 정도의 시간까지 측정할 수 있는 클럭 레지스터(clock register)로 구성된다.

이렇게 각각의 블루투스 기기들이 자체적으로 가지고 있는 클럭 회로의 값을 "CLKN"이라고 부른다. 이 값은 각각의 기기들이 켜지는 시간차나 오차의 누적 등으로 인해 각각의 기기들마다 고유한 값을 가지게 된다.

그런데, 블루투스 기기들이 피코넷을 형성하기 위해서는 주파수 호핑 패턴을 일치시킬 필요가 있고, 이 패턴들은 마스터의 주소와 클럭 값에 의해 결정되므로 하나의 피코넷에 속하는 모든 기기들은 마스터 클럭을 공유하게 된다. 이러한 마스터 기기의 클럭 값을 "CLK"라고 부른다.

마스터 기기는 그 자신의 "CLKN"이 "CLK" 값과 같으므로 상관이 없지만, 다른 슬레이브 기기들은 "CLKN"으로부터 "CLK" 값을 유추하고 있어야 한다.

"CLKN"이나 "CLK" 이외에도 "CLKE" 값이 사용되기도 하는데, 이 "CLKE" 값은 피코넷의 마스터 기기가 새로운 슬레이브 기기를 부를 때 그 기기의 "CLKN"을 추정한 값으로서, 추정된(estimated) "CLKN"을 줄여 "CLKE"로 표시하고 있다.

한편, 모든 블루투스 기기들은 마스터와 슬레이브 기능을 수행할 수 있으므로, "CLKN" 이외에도 "CLK", "CLKE"를 계산할 수 있는 회로를 포함하고 있어야 한다.

블루투스 기기들은 두 개 이상의 피코넷에 속해서 활동함으로써 스케터넷(scatternet)을 구성할 수 있다. 이때, 두 개 이상의 피코넷에 속하는 블루투스 기기들은 두 개 이상의 마스터 "CLK"를 추적할 수 있어야 한다.

피코넷에서 마스터의 클럭 값인 "CLK"는 피코넷을 형성하기 전에 특정한 형식의 패킷으로 각 슬레이브들에게 전송된다.

상기 슬레이브 기기들은 각각의 "CLKN"을 기반으로 동작하므로 주어진 "CLK" 값과의 차를 옵셋(offset)으로 저장한 뒤, "CLKN"의 값에 옵셋(offset)을 더하는 방법으로 마스터의 "CLK"를 추정한다.

상기 "CLKN"은 각 슬레이브 기기에서 지속적으로 증가된다.

도 1a 및 1b 는 종래의 블루투스 클럭 계산 회로의 구성예시도이다.

도 1a 는 "CLK"와 "CLKN"의 차로 옵셋(offset)을 구하는 회로로서, 블루투스 기기가 마스터 기기로부터 특정한 패킷을 통해 마스터 기기의 클럭 값인 "CLK"(101) 값을 받게 되면 그 시점에서의 각각의 클럭인 "CLKN"(102)과의 차이를 옵셋(offset)(103)으로 계산한다.

도 2b 는 "CLK"를 구하는 회로로서, 피코넷이 성립되면 "CLKN"(111)에 상기 옵셋(offset)(112)을 더함으로써 마스터의 "CLK"(113)를 구한다.

상기 과정을 공식으로 나타내면 다음과 같다.

옵셋(offset) = CLK(master) - CLKN(slave)

CLK(master) = CLKN + offset

CLKE = CLKN + 옵셋(offset)(추정된 것임)

도 1a 의 옵셋(offset)을 구하는 회로에서는 상기의 공식을 바탕으로 구현되는데, 빼기 연산을 수행하므로 음수가 발생될 수도 있다. 모든 클럭 값들은 양수이므로 뺄셈을 위해서는 부호의 확장 기술이 필요하고, 2의 보수(two's complement)연산 방식이 사용된다. 연산결과는 확장된 부호비트를 제거하고 옵셋(offset)(103)으로 전달된다.

도 1b 에서, "CLKN"(111)은 312.5㎲ 단위로 1씩 증가되는 업카운터(up-counter)이고, 그 결과에 상기의 옵셋(offset)(112)을 더함으로써 마스터 기기의 클럭인 "CLK"(113)를 구한다.

상기 "CLKN"(111)과 덧셈 결과인 "CLK"(113)는 같은 크기의 레지스터(register) 값을 사용하므로 최상위 비트의 오버플로우(overflow)는 제거된다.

상기의 공식에서 "CLK", "CLKE", "CLKN", "offset" 등은 최소 28비트의 레지스터 값들로서 블루투스 규약에 정의되어 있다.

마스터 기기의 경우는 "CLK"와 "CLKN"이 동일하므로 옵셋(offset)은 0이 되고, "CLK"를 별도로 계산할 필요없이 "CLKN"을 사용한다. 그러나, 슬레이브 기기들은 피코넷에 가입되기 직전 전송받은 마스터의 클럭 값인 "CLK"를 이용하여 옵셋(offset)을 먼저 구한다.

이후, "CLKN"을 증가시키면서 마스터의 "CLK"를 필요로 할 경우에는 상기의 "CLK"(master)를 구하는 공식에 따라 "CLK" 값을 구할 수 있다.

"CLKE" 값은 앞에서 설명한 바와 같이 기기들이 서로를 부르는 과정에서 상대 기기의 주소는 알고 있지만 그 "CLKN"을 정확히 모를 때 추측을 통하여 상대 기기의 "CLKN" 값을 예상한 값이다. 이 "CLKE"는 추정한 옵셋(offset) 값을 바탕으로 구해지는데, 이 값은 이전의 피코넷을 형성했을 때의 값을 기록해 두는 등의 방법으로 구해진다.

특정한 옵셋(offset) 값(추정된 값)을 가지고 있지 못한 경우에는 적당한 값을 선택하여 "CLKE"를 구할 수 있다.

상기의 공식에서 "CLK"(master)와 "CLKE" 값을 구하는 공식들은 실제로 "CLK"(master)를 구하는 공식으로 통합될 수 있다. 이것은 옵셋(offset) 값이 정확히 계산된 옵셋(offset) 값인지 또는 추정된 옵셋(offset) 값인지에 따라서 결정되기 때문이다.

그러나, 종래 기술에서 블루투스 기기가 슬레이브 기기로서 동작 중에는 항상 "CLKN"의 카운터와 덧셈기 회로가 사용된다. 만약, 이 기기가 또 다른 피코넷에 참가하여 스케터넷(scatternet)을 형성하고자 할 경우 이에 해당하는 옵셋(offset)을 구해야 하지만, 기존 피코넷의 "CLK"를 계속 계산해야 하므로 뺄셈기와 덧셈기를 공유할 수 없다.

또한, "CLKN" 값을 결정하는 카운터의 동작 이외에도 옵셋(offset)을 더하는 덧셈기 회로가 계속 동작해야 하므로 덧셈기 회로의 동작에 필요한 전력이 게속 소모된다.

따라서, 상기의 클럭 값들은 블루투스의 규약에 따라 최소 28비트 이상의 레지스터를 사용하게 되므로 뺄셈기와 덧셈기 자원을 공유하지 못하는 문제와 덧셈기에서 지속적으로 전력이 소모되는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 블루투스의 기저대역(baseband)에 사용되는 클럭 회로의 개선을 통해 회로 자원을 공유할 수 있도록 하고, 전력 소모를 줄임으로써 보다 효율적인 기저대역 회로를 구성할 수 있도록 하기 위한, 블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 및 1b 는 종래의 블루투스 클럭 계산 회로의 구성예시도.

도 2a 및 2b 는 본 발명에 따른 블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치의 일실시예 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

200 : 연산 회로 201 : CLK

202 : 옵셋(offset) 203 : CLKN

204 : SEL 210 : 옵셋(offset) 레지스터

220 : CLK 레지스터 230 : CLKN

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치에 있어서, 마스터의 클럭인 "CLK"와 자신의 클럭인 "CLKN"을 입력받아 가감 연산을 수행하여 "옵셋(offset)"과 "CLK"를 구하여 출력하기 위한 연산 수단; 상기 연산 수단에서 출력되는 옵셋(offset)을 저장하기 위한 옵셋 저장수단; 및 상기 연산 수단에서 출력되는 "CLK"를 저장하기 위한 CLK 저장수단을 구비하며, 상기 연산 수단은 클럭 계산 회로의 뺄셈기와 덧셈기를 포함하며, 2의 보수(two's complement)형태로 연산이 수행되고, 뺄셈 연산에서는 부호 비트를 확장한 후 연산하고, 연산 결과에서는 부호 비트를 제거하여 비트열의 크기를 유지하며, 덧셈의 경우 오버플로우를 제거하는 것을 특징으로 하는 클럭 연산 장치를 제공한다.

한편, 본 발명의 방법은, 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치를 이용한 클럭 연산 방법에 있어서, 마스터 클럭인 "CLK"와 자신의 클럭인 "CLKN"을 감산하여 "옵셋(offset)"을 구하여 저장하는 제 1 단계; 및 상기 구해진 "옵셋(offset)"과 자신의 클럭인 "CLKN"을 가산하여 "CLK" 값을 구하여 저장하는 제 2 단계를 포함하여, 상기 제 2 단계에서 "CLK" 값을 저장하는 과정은, "프로그램 인에이블(program_enable)"신호를 '1'로 설정하고, 이후 "카운트 인에이블(count_enable)"신호를 '1'로 설정하여 "CLK"와 "CLKN"을 별도로 카운트하는 것을 특징으로 하는 클럭 연산 방법을 제공한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2a 및 2b 는 본 발명에 따른 블루투스에서 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치의 일실시예 구성도이다.

도 2a 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 클럭 연산 장치는, 마스터의 클럭인 "CLK"(201)와 자신의 클럭인 "CLKN"(203)을 입력으로 받아서 "옵셋(offset)", "CLK"를 출력하여 옵셋(offset) 레지스터(210)와 CLK 레지스터(220)에 저장하는 연산 회로(200), 상기 연산 회로(200)에서 출력되는 옵셋값을 저장하는 옵셋 레지스터(210), 그리고 상기 연산 회로(200)에서 출력되는 CLK를 저장하는 CLK 레지스터를 포함한다. 여기서, 상기 연산 회로(200)는 종래 클럭 계산 회로의 뺄셈기와 덧셈기를 더한 연산 장치이다. 상기 연산 회로(200)는 2의 보수(two's complement)형태로 연산이 수행되며, 뺄셈 연산에서는 부호 비트를 확장한 후 연산하고, 연산 결과에서는 부호 비트를 제거함으로써 비트열의 크기를 유지한다. 덧셈의 경우 오버플로우는 제거된다.

본 발명에 따른 블루투스 클럭 계산 장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 피코넷이 구성될 때, 주어지는 마스터의 클럭인 "CLK"(201)와 그 기기의 차인 옵셋(offset)(202)은 "SEL"(204)을 '0'으로 설정한다. 이때, 연산 회로(200)에 주어지는 입력은 마스터의 클럭인 "CLK"(201)와 자신의 클럭인 "CLKN"(203)이다.

도 2b 의 연산 회로에서의 동작에 따라 옵셋(offset)이 구해지면, 옵셋 레지스터(210)의 "쓰기 인에이블(write_enable)" 값을 '1'로 설정함으로써 연산 회로의 결과를 옵셋 레지스터(210)에 저장된다.

피코넷이 구성된 후, 패킷을 송수신하게 되면 슬레이브 기기는 위에서 구한 "옵셋(offset)"(202)과 "CLKN"(203)을 이용하여 "CLK" 값을 구하게 된다. 이때, 연산 회로(200)의 입력은 "CLKN"과 "옵셋(offset)"이 사용되고, "SEL"은 '1'로 설정된다. 이에 따른 연산 회로의 연산 결과는 마스터 기기의 클럭인 "CLK"인데, 상기 클럭은 "CLK" 레지스터(220)에 저장된다. 이를 위하여 "프로그램 인에이블(program_enable)"신호를 1로 설정한다. 이후, "카운트 인에이블(count_enable)"을 '1'로 설정하면 "CLK"는 "CLKN"과 별도로 카운트된다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 "CLK"를 구하는데 계속 "CLKN"을 증가시키고, 옵셋(offset)을 더하는 대신 처음 옵셋(offset)을 더해 "CLK"값을 구한 이후 별도의 "프로그램 가능 카운터(programmable counter)"에 "CLK" 값을 설정한 후 별도로 "CLK"를 증가시키는 방법을 사용한다.

한편, "CLKE" 등의 경우는 본 발명의 도 2a 회로에서 옵셋(offset) 대신 추정된 옵셋(offset), 즉 "추정 옵셋(offset_estimation)"을 사용함으로써 얻어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 스캐터넷 등의 경우에도 옵셋을 구하는 연산 회로의 뺄셈기와 "CLK"를 구하는 연산 회로의 덧셈기를 하나의 연산 장치에 통합함으로써 회로의 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 클럭 값을 구할 때 항상 "CLKN"과 옵셋을 구하는 대신 별도의 카운터를 이용하여 구하게 되므로 덧셈기의 작동에 의한 전력 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치에 있어서,

   마스터의 클럭(CLK)과 자신의 클럭신호(CLKN)를 입력받아 가감 연산을 수행하여 옵셋값(offset)과 출력되는 클럭신호를 구하여 출력하기 위한 연산 수단;

   상기 연산 수단에서 출력되는 옵셋값을 저장하기 위한 옵셋 저장수단; 및

   상기 연산 수단에서 출력되는 클럭신호를 저장하기 위한 클럭신호 저장수단을 구비하며,

   상기 연산 수단은,

   클럭 계산 회로의 뺄셈기와 덧셈기를 포함하며, 2의 보수(two's complement)형태로 연산이 수행되고, 뺄셈 연산에서는 부호 비트를 확장한 후 연산하고, 연산 결과에서는 부호 비트를 제거하여 비트열의 크기를 유지하며, 덧셈의 경우 오버플로우를 제거하는 것을 특징으로 하는 클럭 연산 장치.
3. 삭제
4. 회로자원을 공유하는 클럭 연산 장치를 이용한 클럭 연산 방법에 있어서,

   마스터 클럭(CLK)과 자신의 클럭(CLKN)을 감산하여 옵셋값(offset)을 구하여 저장하는 제 1 단계; 및

   상기 구해진 옵셋값(offset)과 자신의 클럭(CLKN)을 가산하여 출력클럭(CLK 값을 구하여 저장하는 제 2 단계를 포함하여,

   상기 제 2 단계에서 출력클럭(CLK)값을 저장하는 과정은,

   "프로그램 인에이블(program_enable)"신호를 '1'로 설정하고, 이후 "카운트 인에이블(count_enable)"신호를 '1'로 설정하여 마스터 클럭(CLK)과 자신의 클럭(CLKN)을 별도로 카운트하는 것을 특징으로 하는 클럭 연산 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 단계는,

   처음 옵셋값(offset)을 더해 출력클럭 값을 구한 이후 별도의 "프로그램 가능한 카운트(programmable counter)"에 출력클럭(CLK)값을 설정한 후 별도로 출력클럭(CLK)를 증가시키는 것을 특징으로 하는 클럭 연산 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 옵셋을 구하는 과정은,

   옵셋(offset) 대신 추정된 옵셋(offset)을 사용하는 것을 특징으로 하는 클럭 연산 방법.