KR100795716B1 - 주파수 에러 경감용 멀티모드 수신기 - Google Patents

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모토로라 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 입력 변조된 신호의 선택적 복조에 의한 주파수 오프셋 경감을 위해 멀티모드 수신기 설계를 제공한다. 수신기(103)는 다수의 복조기(207)를 포함한다. 상기 복조기(207) 각각은 동일한 기능을 가지지만 상이한 수신기 민감도 대 주파수-오프셋 경감 특성을 가진다. 이러한 복조기들 각각은 상이한 복조 기술을 통합한다. 적합한 복조기를 선택하여 수신된 신호를 복조하게 된다. 상기 선택은 주파수 오프셋(305, 307)의 값에 기초한다.
주파수 오프셋, 수신기 민감도, 복조기

Description

주파수 에러 경감용 멀티모드 수신기{Mutimode receiver for frequency error mitigation}
본 발명은 무선 환경의 데이터 통신 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 수신기단의 데이터 복조 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 정보가 물리적 매체를 통한 전송 이전에 반송파로 변조되는 대역 통과 통신들을 사용하는 무선 시스템들로 확장될 수도 있다.
지난 몇십 년에 걸쳐, 무선 통신 분야에서 상당한 발전들이 있어 왔다. 무선 기술은 예를 들면 전화 통신(telephony), 산업 장치들의 제어, 엔터테인먼트 등과 같은 다양한 분야들의 애플리케이션들을 발견하였다. 일부 통상적인 무선 통신 시스템들의 예들로는 모바일 폰들(mobile phones), 무선 폰들(cordless phones), 페이저들(pagers), 및 무선 LAN들이 있다.
무선 통신 시스템들은 통상적으로 데이터 신호들의 송신 및 수신을 위해 각각 송신기 및 수신기의 사용을 포함한다. 데이터 신호들은 반송파에 임베딩된다. 반송파는 통상적으로 사인곡선이며, 그것의 발진 주파수는 반송 주파수로 언급된다. 반송파는 데이터 신호의 특성들에 따라 송신단에서 변조된다. 변조 동안에, 반송파의 진폭 또는 주파수와 같은 특정 특성은 데이터 신호에 따라 변경된다. 데 이터 신호들을 사용하여 변조되는 반송파는 변조 반송파로 불린다. 변조 반송파는 원 데이터 신호들을 복구하기 위해 수신기단에서 복조된다. 따라서, 데이터 신호들은 송신기와 수신기 사이에서 교환된다.
무선 통신 시스템에서 데이터 신호들의 효과적인 교환을 위해서는, 송신기 및 수신기 모두가 동일 반송 주파수에서 동작하는 것이 필수적이다. 송신기 및 수신기들과 같은 장치들에 주파수 기준들(frequency references)을 사용함으로써 주파수의 일관성이 보장된다. 주파수 기준은 표준 주파수를 생성하는 발진기이고, 이것으로부터 수신기 및 송신기의 동작 주파수들이 유도된다. 통상적으로, 주파수 기준은 압전 결정(piezo-electric crystal)을 이용하여 실행된다. 예를 들면 저항기들, 인덕터들 및 커패시터들과 같은 집적 회로 소자들로 구성되는 것들을 포함하는 다른 타입들의 주파수 기준들은 결정계 기준들(crystal-based references)보다 덜 정밀하고 덜 값비싼 경향이 있다. 통상적으로, 송신기 및 수신기의 기준 소자들은 상이하며, 약간 상이한 주파수들을 생성한다. 비록 송신기 및 수신기 기준 소자들이 동일한 설계로 되어 있더라도, 그들은 제조상 변경 및 예를 들면, 온도, 진동 및 노화와 같은 환경적인 요인들로 인해 상이한 주파수들을 생성하거나 또는 오버 타임(over time)을 변경시킬 수 있다. 이것은 송신기 및 수신기가 동작하는 반송 주파수들간의 부정합을 야기한다. 이러한 부정합은 주파수 오프셋으로 불린다. 송신기와 수신기간의 주파수 오프셋은 2개 장치들간의 데이터 신호들의 효과적인 교환을 달성하는데 있어 주요 장애가 된다. 이러한 주파수 오프셋의 영향은 무선 통신의 품질을 향상시키기 위하여 최소화되어야 한다. 이것은 주파수 오프셋 경감으로 알려져 있다. 주파수 오프셋 경감은 주파수 오프셋의 값에 영향을 주지 않고 달성된다.
주파수 오프셋의 경감을 위한 여러 접근법들이 당업계에 존재한다. 그런 방법 중 하나는 최대 예측 주파수 오프셋(expected frequency offset)을 경감시킬 수 있는 적합한 복조 기술의 사용을 포함한다. 이러한 복조 기술을 사용하는 복조기는 주파수 오프셋을 감소시키지 않고 복조를 실행한다.
무선 통신에서 주파수 오프셋을 다루는 다수의 기술들이 있다. 모토로라 인코포레이티드에 양도된 발명의 제목이 "신호 수신기 및 주파수 오프셋 방법(Signal receiver and method of compensating frequency offset)"인 미국 특허 제5,497,400호는 결정 피드백 복조기(decision feedback demodulator)를 기술한다. 결정 피드백 복조기는 수신된 신호로부터 데이터를 추출하는데 사용된다. 결정 피드백 복조기는 수신된 신호의 위상을 회전시킴으로써 주파수 및 위상 에러를 경감시킨다. 위상 회전의 양은 이전의 위상 회전 값의 도움으로 결정된다.
상기 기술들은 단일 복조기를 사용한다. 모든 경우의 주파수 오프셋에 대한 단일 복조기 사용은 비용 대 민감도 트레이드오프(tradeoff)를 가져온다. 특정 복조 기술을 통합한 복조기는 그것의 특정 비용 대 민감도 값을 가진다. 복조기가 신호를 복조하도록 사용될 때마다, 특정 비용이 발생되고, 특정 민감도 레벨이 달성된다. 더 높은 레벨의 민감도를 달성하기 위해서는 더 높은 비용이 발생된다. 그러나, 복조기는 상이한 레벨의 비용 및 민감도를 요구하는 광범위한 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 따라서, 발생된 비용은, 복조기에 의해 제공된 민감도보다 낮은 민감도를 견딜 수 있는 애플리케이션들에서 필요한 비용보다 높을 수 있다. 대안적으로, 매우 양호한 민감도를 요구하는 애플리케이션들은 저가 복조기에 의해 제공되는 낮은 민감도로 인해 영향을 받을 것이다. 양호한 민감도를 요구하는 애플리케이션들은 농업 모니터링 애플리케이션들과 같은 장거리 분리 레벨(high distance separation level)을 요구하는 것들이다. 이러한 경우들에서, 더 나은 민감도를 제공하는 복조 기술들을 통합한 보다 고가의 수신기 장치들이 주어진 지리적 영역을 커버하도록 요구될 것이다. 한편, 무선 컴퓨터 마우스 또는 키보드와 같은 애플리케이션들은 매우 짧은 거리에서 동작하며 양호한 수신기 민감도를 필요로 하지 않는다. 이 경우, 낮은 비용, 낮은 안정성 수신기 장치를 사용하는 것이 적절하다.
상기 논의로부터, 맞춤 주파수 오프셋 경감(customized frequency offset mitigation)을 제공하는 수신기에 대한 필요성이 존재함을 알 수 있다. 또한, 상이한 비용 대 민감도 특성들을 요구하는 다양한 애플리케이션들을 수용할 수 있는 단일 수신기에 대한 필요성이 존재한다. 수신기는 그것의 요구 조건들에 의하여 애플리케이션에 가장 적절한 레벨의 비용 및 민감도를 제공해야 한다.
본 발명은 수신된 신호의 주파수 오프셋 경감용 무선 수신기를 제공한다. 수신기는 다수의 복조기들을 포함하며, 각각의 복조기는 상이한 복조 기술을 포함한다. 다수의 복조기들은 상이한 주파수 오프셋 값들을 경감시키도록 요구된다. 수신된 신호는 다수의 복조기들 중에서 적합한 복조기로 복조된다. 적합한 복조기는 주파수 오프셋의 값에 따라 선택된다. 주파수 오프셋의 값은 수신기의 비용과 관련되기 때문에, 우선적으로 주파수 기준 소자의 선택을 통해, 주파수 오프셋에 기초하여 복조기를 선택하는 것이, 수신기가 주어진 비용에 대한 수신기의 민감도를 최적화하게 한다.
본 발명의 다양한 실시예들은 이후 본 발명을 제한하지 않고 기술하는데 제공되는 첨부 도면을 참조하여 기술되며, 상기 도면에서 동일 명칭은 동일 소자들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 동작하는 실시예의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 수신된 신호의 선택 복조를 실행하는 무선 수신기를 기술하는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 수신된 신호가 복조되는 방법을 기술하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 데이터 신호들 주파수 오프셋 대 잡음 특성들로 3개 상이한 복조 기술들의 성능을 표시한 그래픽.
편리함을 위하여, 다양한 실시예들에 관한 기술에 사용되는 용어들은 이하에서 정의된다. 이러한 정의들은 단지 그 기술을 이해하는데 도움이 되도록 제공되며, 결코 본 발명을 한정시키는 것으로 제공되지 않음에 주의해야 한다.
변조 : 변조는 반송파로 전송되도록 데이터를 부가하는 처리이다.
복조 : 복조는 변조의 반대이다. 수신 변조된 신호로부터 데이터를 추출하는 처리를 말한다.
복조기 : 복조기는 복조 처리를 실행하는 장치이다.
주파수 오프셋 : 주파수 오프셋은 2개의 장치들 사이에서 데이터를 교환하고자 시도하는 2개의 장치들의 반송 주파수간의 차이다.
수신기 민감도 : 수신기 민감도는, 수신기가 잡음 및 교란이 있는 경우 신뢰성 있게 신호를 수신할 수 있는 최저 신호 전력 레벨을 말한다.
복조 체계 : 복조 체계는 수신 변조된 신호를 복조하도록 복조기에 의하여 채택되는 알고리즘이다.
본 발명은 무선 환경에서 수신된 신호의 선택적 복조 방법 및 시스템을 기재한다. 상기 시스템은 다수의 복조기들로 구성되는 무선 수신기를 포함한다. 복조기는 동일 기능을 가지지만 상이한 민감도 대 주파수-오프셋 경감 특성을 가진다. 송신기와 수신기간의 주파수 오프셋 레벨에 따라, 적합한 복조기가 선택되어 수신된 신호를 복조한다.
본 발명은 주파수 오프셋 영향이 경감될 필요가 있는 다양한 애플리케이션에 적용 가능하다. 본 발명이 적용될 수 있는 애플리케이션은 무선 개인 영역 네트워크, 홈 오토메이션(home automation), 산업 장비의 제어 및 모니터링, 어셋 로케이션(asset location) 및 트랙킹(tracking)(예를 들면, 상점 및 대형 상점 내에서), 지능 농업(농업용 센서들의 모니터링, 예를 들면 습도 센서들), 장난감들, 의학적 장치들, 및 보안 시스템들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명이 본 발명의 실시예에 따라 동작하는 환경의 블록도이다. 도 1은 송신기(101), 수신기(103) 및 데이터 처리 유닛(105)을 도시한다. 송신기(101)는 변조 데이터 신호를 송신한다. 데이터 신호는 수신기(103)로의 입력으로서 수신된다. 수신기(103)는 통상적으로 수신된 신호를 증폭하고 그것을 편리한 중간 주파수(intermediate frequency;IF) 또는 복조를 위한 기저대역으로 변환시킨다. 대안적으로, 상기 수신된 신호는 변환 없이 바로 복조될 수 있다. 복조된 신호는 데이터 처리 유닛(105)에 전송된다. 데이터 처리 유닛(105)은 또한 상기 복조된 신호를 사용하는 애플리케이션 장치를 말한다. 데이터 처리 유닛(105)은 수신기 애플리케이션의 원하는 최종 목적에 따라 복조된 신호를 처리한다. 데이터 처리 유닛의 일례에는 무선 센서들, 자동화 장치들, 원격 제어들, 정보 저장용 메모리 등이 있다. 한가지 송신기만이 도 1에 도시되고 있지만 수신기(103)와 통신할 수 있는 환경에서 다수의 송신기들이 있을 수 있다는 것에 유의한다. 따라서, 통신 세션의 주파수 오프셋 값은 수신기 및 액티브 송신기의 반송 주파수들에 따라 상이하다. 또한, 송신기(101) 및 수신기(103)는 2-웨이 통신에 사용되는 별개의 트랜시버 장치들의 일부일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 선택 복조에 사용되는 수신기(103)의 블록도이다. 수신기(103)는 입력 장치(201), 제1 선택기(203), 제2 선택기(205), 복조기 장치(207) 및 모드 선택 모듈(209)을 포함한다. 복조기 장치(207)는 다수의 복조기를 포함한다. 이러한 복조기들은 수신기(103)가 요구되는 성능 특성에 기초하여 적합한 복조기를 선택함으로써 그것의 민감도를 최적화하는 옵션들을 선택한 다. 예를 들면, 수신된 신호의 주어진 변조 포맷, 예를 들면 오프셋 직교 위상 천이 변조(Offset Quadrature Phase Shift Keying;OQPSK)에 대하여, 수신기는 코히런트(coherent), 넌-코히런트(non-coherent), 또는 차동 코히런트(differentially coherent) 복조 기술들을 사용하며, 각각의 기술은 주파수 오프셋 경감 및 수신기 민감도에 의하여 상이한 트레이드오프를 제공한다.
입력 장치(201)는 수신된 신호를 통상적으로 증폭하고, 반송 주파수로부터의 신호를 중간 주파수 또는 복조용 기저 대역으로 변환한다. 증폭된 신호는 제1 선택기(203)로 전송된다. 제1 선택기(203)는 아날로그 스위칭 회로, 디지털 디-멀티플렉서, 조건부 소프트웨어 명령 등으로 실행될 수 있다. 제1 선택기(203) 및 제2 선택기(205)로의 또 다른 입력은 모드 선택 모듈(209)로부터의 모드 선택 신호(211)이다. 모드 선택 모듈(209)로의 입력은 주파수 오프셋 정보이고, 출력은 모드 선택 신호(211)이다. 주파수 오프셋 정보는 송신기와 수신기간의 주파수 오프셋 값이다.
주파수 오프셋 값은 송신기 및 수신기에 의해 사용되는 주파수 기준 타입과, 제조 변경들 및 주파수 기준상의 온도, 진동 및 노화와 같은 환경 요인들의 영향에 달려 있다. 보다 높은 민감도를 요구하는 애플리케이션에 대하여, 사용되는 주파수 기준의 품질은 보다 우세한 타입으로 되어 있어, 주파수 오프셋 값은 낮다. 대안적으로, 보다 낮은 민감도 애플리케이션들에 대하여, 열등한 품질 장치들이 사용된다. 이것은 보다 높은 값의 주파수 오프셋을 초래한다.
모드 선택 모듈(209)은 주파수 오프셋 값에 기초하여 복조기 장치(207)로부터 적합한 복조기를 결정한다. 모드 선택 모듈(209)은 메모리 장치로서 실행될 수 있으며, 이것은 프로그래밍 가능한 모드 값을 저장한다. 메모리 장치는 RAM, ROM, 또는 수신기(103) 내의 이산 레지스터들(플립플롭들)일 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 모드 선택은 주파수 안정성에 대한 설계 또는 표준 사양들에 의하여 결정되는 주파수 오프셋의 예측 값에 기초한다. 이 경우에, 제조업자, 애플리케이션 공급업자, 또는 사용자는 메모리 장치를 프로그래밍한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 모드 선택은 주파수 오프셋의 측정된 또는 얻어진 값에 기초한다. 이 경우에, 수신기(103)는 메모리 장치를 프로그래밍하고, 모드 선택 모듈(209)은 측정된 주파수 오프셋 또는 얻어진 주파수 안정성 정보를 복조기 모드 값으로 맵핑하는 회로 또는 소프트웨어를 포함한다. 모드 선택 신호는 주파수 오프셋의 값에 대응하여 선택되는 복조기의 표시이다. 따라서, 최상 민감도 특성을 제공하는 복조기는 최소 주파수 오프셋 및 그 반대를 가지는 신호에 사용된다. 이것은 애플리케이션의 비용과 민감도 요구 조건들 간의 유효 최적을 제공한다.
복조기 장치(207)의 복조기들은 동일 기능을 가지지만 상이한 민감도 대 주파수-오프셋 경감 특성들을 가진다. 따라서, 복조기 장치(207)의 각 복조기는 단일 복조 포맷, 예를 들면 오프셋 직교 위상 천이 변조(OQPSK)를 복조하도록 상이한 복조 기술을 적용한다. 복조 기술의 예들에는, 코히런트, 넌-코히런트 검출, 차동 코히런트 검출이 있다. 이러한 예들은 단지 기술적인 목적뿐이며 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 많은 다른 복조 기술들이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고도 사용될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.
모드 선택 신호에 따라, 제1 선택기(203)는 입력 장치(201)로부터 수신된 증폭된 신호를 복조기 장치(207) 내의 적합한 복조기에 접속한다. 증폭된 신호는 적합한 복조기에 의해 복조된다. 그 후에, 복조된 신호는 제2 선택기(205)에 전송된다. 제2 선택기(205)는 적합한 복조기로부터의 복조 신호를 데이터 처리 유닛(105)에 접속한다. 제1 선택기(203) 및 제2 선택기(205)는 복조기 실행에 따라 아날로그 스위칭 회로, 디지털 멀티플렉서, 조건부 소프트웨어 명령들 등을 사용하여 선택될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 제1 선택기(203)는 신호 분배기로 대체될 수 있으며, 이것은 복조기 장치(107) 내의 모든 복조기들에 증폭된 신호를 라우팅한다. 이 실시예에서, 복조기 선택은 제2 선택기(207)를 사용하여 달성되며, 이것은 데이터 처리 유닛에 원하는 복조기 출력을 통과시킨다. 또 다른 실시예에서, 제2 선택기(205)는 신호 결합기로 대체될 수 있으며, 그것은 모든 복조기들의 출력들을 단순 합산하여 데이터 처리 유닛에 그 결과를 통과시킨다. 이 실시예에서, 복조기 선택은 제1 선택기(203)를 이용하여 달성되고, 선택되지 않은 복조기들의 출력은 제로가 되어, 합산 또는 결합 동작에 어떠한 영향도 미치지 않는다.
도 3은 기재된 방법에 관한 일 실시예에 따라 선택 복조에 포함되는 단계들의 흐름도이다. 단계 301에서, 수신기(103)는 복조될 데이터 신호를 수신한다. 그런 다음, 수신된 신호는 단계 303에서 증폭되고 중간 주파수(IF)로 변환된다. 단계 305에서, 송신기와 수신기간의 주파수 오프셋이 결정된다. 주파수 오프셋은 기존의 방법들의 도움으로 결정될 수 있다. 이러한 방법들 몇몇은 이후에 상세하게 기술된다. 주파수 오프셋 값에 기초하여, 적합한 복조기는 단계 307에서 선택된다. 단계 309에서, 수신된 신호는 복조를 위해 선택된 복조기에 전송된다. 단계 311에서, 적합한 복조기의 출력측은 데이터 처리 유닛에 접속된다. 따라서, 복조된 신호는 데이터 처리 유닛에 전달된다.
전술된 바와 같이, 송신기와 수신기간의 주파수 오프셋의 측정되거나 또는 예측되는 값은 적합한 복조기를 선택하기 위하여 요구된다. 주파수 오프셋 값은 다양한 방법들로 결정될 수 있다. 이러한 방법들 중 일부는 이후에 기술되게 된다.
상기 방법들 중 하나에 따라, 주파수 오프셋은 수신기의 동작 환경 내에 있는 다른 송신 장치들의 주파수 안정성의 추정값 및 수신기의 알려진(또는 추정된) 주파수 안정성으로부터 결정될 수 있다. 알려진 주파수 안정성은 제조업자의 설계 사양들에서 얻어지는 정보 또는 데이터 시트들을 말한다. 주파수 안정성의 추정값은 IEEE 802.15.4와 같은 표준에 대하여 설계 유사성 또는 컴플라이언스 요구 조건들(compliance requirements)에 기초한다. 주파수 안정성은 통상적으로 온도, 진동 및 노화와 같은 환경적 요인들의 범위를 넘어 설계 주파수로부터 최대 에러로서 결정된다. 또한, 주파수 에러 대 환경적 요인들의 곡선 또는 테이블로서 결정될 수 있다. 네트워크에서 송신기 및 다른 송신 장치의 주파수 안정성 정보가 제공되는 경우, 주파수 오프셋은 최악의 값, 또는 모든 경우의 용인 가능 퍼센트를 내포하는 값으로 계산될 수 있다.
대안적으로, 주파수 오프셋은 수신기의 알려진 또는 추정된 주파수 안정성 및 특정 송신기의 주파수 안정성의 얻어진 정보로부터 결정될 수 있다. 주파수 안정성 정보는 송신된 신호에서 제어 정보의 형태로 얻어질 수 있다. 따라서, 수신기는 주파수 오프셋을 결정하기 위하여 모든 장치에 대하여 네트워크-와이드 추정(network-wide assumption)보다는 오히려 특정 주파수 안정성 정보를 사용한다. 또한, 송신 장치는 시스템의 다른 장치들의 안정성 정보를 가지며, 송신 장치는 시스템의 다른 장치들에 리스트 형태로 분배한다. 이러한 일례는 스타 네트워크(star network)일 수 있으며, 그것은 다수 장치에 접속되는 중앙 또는 마스터 장치를 가진다. 스타 네트워크의 경우에, 중앙 또는 마스터 장치는 그것에 접속된 다른 장치들에 관한 주파수 안정성 정보를 가진다. 중앙 장치는 데이터 패킷으로 그것에 접속된 모든 장치들에 상기 정보를 전송한다. 네트워크에서 수신기 및 다른 송신 장치들에 대하여 주파수 안정성 정보를 제공하는 경우, 주파수 오프셋은 최악의 값 또는 모든 경우의 용인 가능 퍼센트를 내포하는 값으로 계산될 수 있다.
주파수 오프셋을 결정하는 또 다른 방법은 패킷을 수신할 때에 주파수 오프셋을 측정하는 방법을 포함한다. 동기 또는 프리엠블 필드(preamble field)는 실제 데이터 패킷을 전송하기 전에 수신기에 전송된다. 주파수 오프셋은 동기 또는 프리엠블 필드의 전송 동안에 측정되는 주파수 오프셋에 기초하여 계산될 수 있다. 그렇지 않으면, 특정 동기 패킷은 주파수 오프셋을 결정하기 위하여 전송될 수 있다.
주파수 오프셋 정보를 결정하는 상기 방법에 부가하여, 본 발명은 또한 주파수 오프셋의 간접 추정을 허용한다. 이 방법에서, 이용 가능 복조기들은 데이터 필드 앞의 프리엠블 필드와 같은 수신된 신호의 일부를 복조하는데 순차적으로 또는 동시에 사용된다. 유사하게는, 프리엠블 또는 트레이닝 패킷(training packet)은 데이터 패킷 이전에 전송될 수 있다. 신호 품질 추정 블록은 모든 복조기의 출력에 부착된다. 신호 품질 추정 블록은 출력 신호 대 잡음 비, 심볼 확인 값들, 심볼 에러율 또는 데이터 에러 검출과 같은 측정들을 사용하여 복조기들 각각의 성능을 추정한다. 최상 값을 생성하는 복조기는 신호의 데이터부의 추후 복조를 위해 선택된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 데이터 신호의 주파수 오프셋 대 잡음 특성으로 3개의 상이한 복조 기술의 성능을 표시한 그래픽이다. 그래픽의 수평축은 송신기와 수신기간의 주파수 오프셋을 나타낸다. 주파수 오프셋은 2.4기가헤르츠(GHz)에서 파츠 퍼 밀리언(ppm) 단위로 표현된다. 이것은 2.4GHz로 나누어진 Hz 단위의 주파수 오프셋으로 정의된다. 수직 축은 주어진 비트 에러율(이 일례에서 0.01%)을 달성하는데 요구되는 복조기 입력들에서의 신호 대 잡음 비를 나타낸다. 신호 대 잡음 비는 수신된 신호에서 비트 당 평균 에너지로 양자화되고, 수신기의 열잡음의 스펙트럼 밀도 레벨로 나누어진다. 0.01% 비트 에러율은 수신되는 매 10000비트마다 한 비트 에러의 평균을 나타낸다. 이 일례에서 수신된 신호의 포맷은 표준 IEEE 802.15.4 신호 포맷이다. IEEE 802.15.4 표준은 저 전송율 무선 개인 영역 네트워크들(low-rate wireless personal area networks)에 관한 것이며, 그 잠재적 애플리케이션들은 센서들, 스마트 배지들(smart badges), 원격 제어, 홈 오토메이션 등과 같은 영역들을 포함한다. 도 4는 제1 곡선(401), 제2 곡선(403) 및 제3 곡선(405)을 도시하며, 각각은 특정 복조 기술에 대응한다. 곡선들은 IEEE 802.15.4 신호 포맷의 경우에 각각의 복조 기술들에 대응하는 잡음과 주파수 오프셋 경감 간의 밸런스를 나타낸다. 제1 곡선(401)은 최적의 넌-코히런트 복조에 대응하는 주파수 오프셋과 잡음 레벨 간의 관계를 나타낸다. 제2 곡선(403)은 코히런트 상관을 이용한 차동 칩 검출에 대응하고, 제3 곡선(405)은 넌-코히런트 상관을 이용한 차동 칩 검출에 대응한다. 그래픽에서 도시되고 있듯이, 제1 곡선(401)은 주파수 오프셋의 짧은 범위에 걸쳐 수신된 신호의 요구되는 신호 대 잡음 비에서 가파른 상승을 도시하고 있다. 요구되는 신호 대 잡음 비의 증가는 민감도에 있어서의 하강과 같다. 제2 곡선(403)은 증가하는 주파수 오프셋에 있어서 민감도의 보다 점차적인 하강을 도시하고 있다. 제3 곡선(405)은 주파수 오프셋에 최대 경감을 제공하며, 상기 경감은 낮은 주파수 오프셋에 대하여 보다 낮은 민감도, 또는 보다 높은 신호 대 잡음 비의 비용에서 온다. 따라서, 동일 신호에 대하여 3개 상이한 복조 기술들에 대한 복조 신호들의 품질에서 상당한 차이가 있다는 것이 명백해진다. 그래픽의 주요 목적은 주파수 오프셋의 상이한 복조 기술들의 영향을 도시하는 것이다. 따라서, 다수의 복조기 설계의 도움으로 본 발명은 그것이 최적 복조 기술을 선택하는 것을 가능하게 하며, 이것에 의하여 주파수 오프셋에 의해 경감된 에러 레이트를 감소시키게 된다. 복조 기술은 주파수 오프셋에 따라 최적화되며, 따라서 비용 제한들 및 애플리케이션이 필요하다.
또한, 본 발명은 기저대역 통신을 이용하는 유선 시스템들에까지 확장될 수 있다. 이러한 타입의 통신에서, 정보는 전송하기 전에 반송파로 복조된다. 전송은 구리선과 같은 물리적인 매체에 의하여 발생한다. 전화 모뎀 및 케이블 모뎀과 같은 다수의 유선 시스템들은 정보가 반송파로 변조되는 기저대역 변조 기술을 이용한다. 본 발명에서 기재되는 기술들은 또한 이러한 시스템에서 주파수 오프셋들을 경감시키는데 도움이 된다.
본 발명의 다양한 실시예들이 설명되고 기술되고 있지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되지 않는다는 것은 명백하다. 청구항들에서 기재되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 수많은 수정들, 변화들, 변경들, 대체들 및 그와 동등한 것들이 행해질 수 있다는 것은 당업자에게 명백하게 된다.

Claims (10)

  1. 수신기에서, 송신기와 상기 수신기 사이의 주파수 오프셋을 경감시키는 방법에 있어서,
    다수의 복조기들을 제공하는 단계로서, 상기 다수의 복조기들은 수신된 신호를 다양한 레벨의 주파수 오프셋으로 복조할 수 있고, 각 복조기는 상이한 민감도 대 주파수 오프셋 경감 특성을 갖는, 상기 다수의 복조기들을 제공하는 단계;
    상기 수신기에 대한 상기 주파수 오프셋을 추정하는 단계;
    적합한 복조기를 선택하는 단계로서, 상기 선택은 상기 추정된 주파수 오프셋에 기초하는, 상기 적합한 복조기를 선택하는 단계; 및
    상기 수신된 신호를 복조하는 단계로서, 상기 복조는 상기 적합한 복조기에 의해 수행되는, 상기 수신된 신호를 복조하는 단계를 포함하고,
    상기 주파수 오프셋을 추정하는 단계는 상기 수신기 및 하나 이상의 송신 장치들의 주파수 안정성 정보로부터 주파수 오프셋 값을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 송신 장치들은 상기 수신기의 동작 환경 내에 있고,
    상기 계산은 주파수 안정성에 기초하여 상기 수신기와 상기 송신 장치들 사이의 최악의 경우의 주파수 오프셋(worst-case frequency offset)을 결정하는, 주파수 오프셋을 경감시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신된 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는, 주파수 오프셋을 경감시키는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신된 신호의 주파수를 중간 주파수로 변환하는 단계를 더 포함하는, 주파수 오프셋을 경감시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수신기 및 상기 송신 장치들의 주파수 안정성 정보는 상기 장치가 동작하는 네트워크에 대한 동작 요구들 또는 알려져 있는 장치 특성들로부터 결정되는, 주파수 오프셋을 경감시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 송신기의 주파수 안정성 정보는 상기 수신된 신호의 제어 정보로서 제공되는, 주파수 오프셋을 경감시키는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주파수 오프셋을 추정하는 단계는, 상기 수신기에 의해, 동기화 신호 동안 상기 송신기와 상기 수신기 사이의 주파수 오프셋을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 동기화 신호는 실제 데이터를 수신하기 전에 상기 수신기에 의해 수신되는, 주파수 오프셋을 경감시키는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적합한 복조기를 선택하는 단계는,
    상기 다수의 복조기들 중 각 복조기에 의해 상기 수신된 신호의 일부를 복조하는 단계;
    상기 다수의 복조기들 각각으로부터 복조된 출력을 평가하는 단계; 및
    상기 평가하는 단계에 기초하여 적합한 복조기를 선택하는 단계를 포함하는, 주파수 오프셋을 경감시키는 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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