KR102139552B1 - 무선 통신 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

무선 통신 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른, 무선 통신 장치에서 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 처리하는 칼리브레이터는: 신호의 레벨을 규정하는 마스크 정보를 이용하여 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 레벨 필터; 타이밍 정보를 이용하여 상기 레벨-필터링 된 신호로부터 기준 듀티 비를 벗어나는 펄스들을 제거하는 타이밍 필터; 패턴 정보를 이용하여 상기 타이밍-필터링 된 신호로부터 기준 개수만큼 연속되지 않는다고 판단된 펄스들을 제거하는 패턴 필터; 그리고 상기 패턴-필터링 된 신호의 듀티를 보정하는 듀티 보정 회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 정상 신호에 포함된 노이즈와 댐핑 성분을 분리하여 필터링 동작을 수행함으로써, 무선 통신 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

무선 통신 장치 및 그것의 동작 방법{WIRELESS COMMUNICATION DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 통신 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 NFC 기능을 수행하는 무선 통신 장치에 관한 것이다.
통상적으로 카드와 리더기 간에는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)이 수행된다. 그러한 카드는 비접촉식의 전자결제를 위해, 예를 들어, 스마트 폰과 같은 모바일 장치에 내장될 수 있다.
NFC 프로토콜은 기존의 RFID(radio frequency identification)의 한 분야로써, 태그(tag)가 내장된 단말기를 능동형(active) 모드로 동작시킬 수 있다. 그 결과, 태그로써의 기능뿐만 아니라, 태그를 읽는 리더기(reader), 태그에 정보를 입력하는 라이터(writer)의 기능, 및 단말기간 P2P 기능도 수행할 수 있다.
NFC 프로토콜은 ISO 18092에 표준으로 규정되어 있으며, 13.56 MHz의 주파수 이외에도 125 kHz, 135 kHz 및 900 MHz를 비롯하여 다양한 주파수 신호로 근거리 무선통신을 수행할 수 있다. NFC 프로토콜은 ISO 14443 TYPEA (Mifare), TYPEB, TYPEF (Felica) 및 ISO 15693 TYPEV 등의 리더기와, TYPEA, TYPEB, TYPEF 및 TYPEV 등의 카드(Card)를 지원할 수 있다.
다양한 NFC 프로토콜 하에서, 전송 데이터는 각기 정해진 코딩 방식으로 소스 코딩(source coding)된 후에 전송 채널을 통해 전송되고, 리더기나 카드의 수신부는 다양한 종류의 전송 신호를 수신 데이터로서 수신한다. 예를 들어, ISO 14443 TYPEA의 카드의 경우에 밀러 코딩(Miller coding)신호가 수신 데이터로서 수신된다. 또한, TYPEA의 리더의 경우에 맨체스터(Manchester)코딩이나 BSPK 코딩이 수행된 후 서브 캐리어(subcarrier)주파수에서 서브 캐리어 부하 변조된 신호가 수신된다. 또한, TYPEB의 카드의 경우에 NRZ 코딩신호가 수신되고, TYPEB의 리더기의 경우에 BPSK 코딩된 후 서브 캐리어 주파수에서 서브 캐리어 부하 변조된 신호가 수신된다. 그리고, ISO 15693의 리더기의 경우에 밀러 코딩된 후 서브 캐리어 주파수에서 서브 캐리어 부하 변조된 신호가 수신된다. 상기 수신 데이터의 통신 속도는 26kbps 내지 847kbps 의 분포 범위를 갖는다.
다양한 NFC 프로토콜을 지원하는 리더기의 경우, 다양한 주파수의 신호를 송수신하기 때문에 통신 주파수에 따라 적응적으로(adaptively) 노이즈를 제거하는 것이 중요하다. 일률적으로 마스크 정보의 레벨을 정하여 노이즈를 제거하는 경우, 노이즈 뿐만 아니라 무선 신호에 포함된 댐핑 성분도 제대로 필터링 되지 않을 수 있으며, 필터링 되어서는 안되는 정상 신호도 필터링 될 수 있기 때문이다. 더구나, 댐핑 성분의 경우 신호의 크기에 따라 증가하기 때문에, 통신 거리를 늘리는데 제약이 따른다. 따라서, 노이즈와 댐핑 성분을 필터링하여 무선 통신 장치(예를 들어, NFC 리더기, 또는 이를 포함하는 스마트 폰)의 성능을 향상시키는 것이 중요한 문제로 부각되고 있다.
본 발명의 목적은 향상된 성능의 NFC 리더기, 또는 이를 포함하는 무선 통신 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 무선 통신 장치에서 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 처리하는 칼리브레이터는: 신호의 레벨을 규정하는 마스크 정보를 이용하여 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 레벨 필터; 타이밍 정보를 이용하여 상기 레벨-필터링 된 신호로부터 기준 듀티 비를 벗어나는 펄스들을 제거하는 타이밍 필터; 패턴 정보를 이용하여 상기 타이밍-필터링 된 신호로부터 기준 개수만큼 연속되지 않는다고 판단된 펄스들을 제거하는 패턴 필터; 그리고 상기 패턴-필터링 된 신호의 듀티를 보정하는 듀티 보정 회로를 포함할 수 있다.
실시 예로써, 상기 아날로그 디지털 컨버터의 상기 출력 신호를 샘플링하여 얻어진 UTP(upper trigger point) 및 LTP(lower trigger point) 정보를 이용하여 상기 마스크 정보를 생성하는 노이즈 디텍터를 더 포함할 수 있다.
다른 실시 예로써, 상기 레벨 필터는 상기 마스크 정보를 이용하여 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 처리하고 1 비트의 신호를 출력하되, 상기 레벨 필터에 의한 처리는 히스테리시스-비교 동작에 의거할 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 타이밍 정보는 상기 1 비트의 신호를 기준 주파수로 샘플링하여 얻어진 로직 데이터에 포함된 로직 하이(Logic High)와 로직 로우(Logic Low)의 비율에 의해 결정될 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 타이밍 필터는 상기 로직 데이터 1 주기 동안의 로직 하이의 비율이 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 로직 데이터 1 주기 동안의 신호를 제거할 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 패턴 필터는 상기 타이밍-필터링 된 상기 1 비트의 신호의 인접한 두 펄스들의 라이징 엣지들 사이의 구간을 상기 기준 주파수를 갖는 클럭으로 카운팅한 횟수를 참조하여 상기 기준 개수만큼 연속하지 않는다고 판단된 상기 펄스들을 제거할 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 카운팅한 횟수가 기준 횟수를 벗어나는 경우 상기 인접한 두 펄스들은 불연속으로 판단될 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 패턴 정보는 상기 무선 통신 장치가 송수신하는 신호를 규정하는 프로토콜에 따라 결정될 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 레벨 필터의 출력단, 상기 타이밍 필터의 출력단, 상기 패턴 필터의 출력단, 및 상기 듀티 보정 회로의 출력단에 연결되고, 상기 레벨-필터링 된 신호, 상기 타이밍-필터링 된 신호, 상기 패턴-필터링 된 신호, 및 상기 듀티-보정된 신호 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉서를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 아날로그 디지털 컨버터는 상기 칼리브레이터 내에 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 동작 방법은: 아날로그 디지털 컨버터에 의해 코드화된 신호의 노이즈를 샘플링하여 생성된 마스크 정보를 이용하여 상기 코드화된 신호의 레벨을 필터링하는 단계; 타이밍 정보를 이용하여 상기 레벨-필터링 된 신호로부터 기준 듀티 비율을 벗어나는 펄스들을 제거하는 단계; 패턴 정보를 이용하여 상기 기준 듀티 비율을 벗어나는 펄스들이 제거된 신호로부터 기준 개수만큼 연속하지 않는다고 판단된 펄스들을 제거하는 단계; 그리고 상기 기준 개수만큼 연속하지 않는다고 판단된 펄스들이 제거된 신호의 듀티를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예로써, 상기 마스크 정보는 상기 코드화된 신호의 노이즈의 UTP(upper trigger point) 및 LTP(lower trigger point) 정보를 통하여 생성될 수 있다.
다른 실시 예로써, 상기 코드화된 신호의 레벨을 필터링하는 단계는: 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호, 그리고 상기 UTP 및 LTP 정보를 이용하여 히스테리시스-비교 동작을 수행하고 1 비트의 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 기준 듀티 비율을 벗어나는 펄스들을 제거하는 단계는, 상기 레벨-필터링된 신호를 기준 주파수로 샘플링하여 얻어진 로직 데이터에 포함된 로직 하이(Logic High)와 로직 로우(Logic Low)의 비율을 참조하여 실행될 수 있다.
또 다른 실시 예로써, 상기 기준 개수만큼 연속하지 않는다고 판단된 펄스들을 제거하는 단계는, 상기 기준 듀티 비율을 벗어나는 펄스들이 제거된 신호에 포함된 인접한 두 펄스들의 라이징 엣지들 사이의 구간을, 상기 기준 주파수를 갖는 클럭으로 카운팅한 횟수를 참조하여 실행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 정상 신호에 포함된 노이즈와 댐핑 성분을 분리하여 필터링 동작을 수행함으로써, NFC 리더기, 또는 이를 포함하는 무선 통신 장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치에 포함된 리시버의 구성 예를 보여주는 블록도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 칼리브레이터를 보여주는 블록도이다.
도 4는 도 3b에 도시된 칼리브레이터의 레벨/타이밍 필터의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 5는 무선 신호의 초입부에 위치하는 노이즈 감지 구간에서의 노이즈를 보여주는 파형이다.
도 6a 및 6b는 레벨 필터에서의 필터링 방법을 보여주는 도면이다.
도 7a 및 7b는 소정의 타이밍 정보를 이용하여, 레벨-필터링 된 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 8a 내지 8c는 소정의 패턴 정보를 이용하여 타이밍-필터링 된 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 방법을 보여주는 도면이다.
도 9는 패턴-필터링 된 신호의 듀티를 보정하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 필터링 동작들을 보여주는 흐름도이다.
도 11은 도 10에 도시된 타이밍-필터링 동작의 예시적인 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 12는 도 10에 도시된 패턴-필터링 동작의 예시적인 동작을 보여주는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치가 적용된 휴대용 단말기를 나타내는 블록도이다.
앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.
아래에서, 무선 통신 장치 및 그것의 동작 방법이 본 발명의 특징 및 기능을 설명하기 위한 한 예로서 사용된다. 하지만, 이 기술 분야에 정통한 사람은 여기에 기재된 내용에 따라 본 발명의 다른 이점들 및 성능을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들을 통해 또한, 구현되거나 적용될 수 있을 것이다. 게다가, 상세한 설명은 본 발명의 범위, 기술적 사상 그리고 다른 목적으로부터 상당히 벗어나지 않고 관점 및 용도에 따라 수정되거나 변경될 수 있다.
비록 "제 1", "제 2" 등의 용어가 여기서 다양한 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있다 하더라도, 이들 요소는 이 용어들에 의해 한정되지 않는다. 이 용어들은 단지 다른 것들로부터 하나의 구성요소를 구별하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 "포함하는" 또는 "구성되는"과 같은 용어는 설명된 특징, 단계, 동작, 성분, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하나, 추가적인 하나 또는 그 이상의 특징, 단계, 동작, 성분, 구성요소 및/또는 그들의 그룹의 존재를 가능하게 한다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층의 "위(상)/아래(하)(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 위(상)/아래(하)는 직접적으로(directly) 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 한 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층에 "연결되는", "결합하는", 또는 "인접하는" 것으로 언급되는 때에는, 다른 요소 또는 층에 직접적으로 연결되거나, 결합 되거나, 또는 인접하는 것일 수 있고, 혹은 그 사이에 끼워지는 요소 또는 층이 존재할 수 있음이 잘 이해될 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치를 보여주는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치에 포함된 리시버의 구성 예를 보여주는 블록도이다.
도 1a를 참조하여, 무선 통신 장치는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 기능을 가질 수 있다. 무선 통신 장치는 안테나, 리시버(100), 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter; ADC)(200), 칼리브레이터(Calibrator)(300), 그리고 모뎀(400)을 포함할 수 있다.
도 1a와 함께 도 2를 참조하여, 리시버(100)는 안테나로부터 수신된 신호를 처리하기 위해 믹서(Mixer)(110), 저역 통과 필터(Low Pass Filter; LPF)(120 및 120'), 그리고 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier; VGA)(130 및 130')를 포함할 수 있다.
믹서(110)는 수신된 신호에서 반송파(carrier wave)를 제거하는 역할을 한다. 믹서(100)는 하나 또는 한 쌍이 제공될 수 있으며, I-채널 신호와 Q-채널 신호를 발생시킬 수 있다. 여기서, I-채널 신호는 동위상 채널 신호이고, Q-채널 신호는 직교위상 채널 신호이며, 서로 90도의 위상차를 갖는다. 저역 통과 필터(120 및 120')는 믹서(110)를 통해 처리된 한 쌍의 신호에 포함된 잡음을 제거하는 역할을 수행한다. 가변 이득 증폭기(130 및 130')는 공중을 통해 전송되면서 약해진 신호를 증폭시키는 역할을 수행한다. 그리고, 저역 통과 필터(120 및 120')와 가변 이득 증폭기(130 및 130')는, I-채널 신호와 Q-채널 신호를 각각 처리하기 위해, 각각 한 쌍씩 제공될 수 있다.
아날로그 디지털 컨버터(200)는 리시버(100)로부터 출력된 신호(I_CH Rx OUT 및 Q_CH Rx OUT)를 디지털 신호(예를 들어, 도 3의 ADC_DATA)로 전환시켜 칼리브레이터(300)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 디지털 컨버터(200)는 4비트 컨버터일 수 있다.
칼리브레이터(300)는 디지털-컨버팅 된 I-채널 신호 및 Q-채널 신호에 포함된 노이즈 및 댐핑 성분을 제거할 수 있다. 칼리브레이터(300)는 I-채널 신호 및 Q-채널 신호를 각각 처리하기 위해 한 쌍이 제공될 수 있다. 칼리브레이터(300)는 노이즈 및 댐핑 성분을 제거하기 위해, 노이즈 디텍터(310) 및 복수의 필터들을 포함할 수 있다. 복수의 필터들은, 상세하게 설명될 것과 같이, 노이즈 디텍터(310)에 의해 형성된 마스크 정보를 이용하여 노이즈를 제거하는 필터, 마스크-필터링된 신호의 타이밍 정보를 이용하여 노이즈를 제거하는 필터, 타이밍-필터링된 신호의 패턴 정보를 이용하여 노이즈를 제거하는 필터 등을 포함할 수 있다.
또는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 디지털 칼리브레이터(digital Calibrator)(500)는 디지털 컨버터(510)를 포함하는 하나의 아이피(intellectual property)로 구현될 수 있다.
도 1b를 참조하여, 디지털 칼리브레이터(500)는 아날로그 디지털 컨버터(510), 노이즈 디텍터(520) 및 필터들을 포함할 수 있다. 즉, 디지털 칼리브레이터(500)는 아날로그 신호를 수신하여 컨버팅하는 동작 및 필터링 동작을 수행할 수 있도록 하나의 아이피로 제공될 수 있다. 디지털 칼리브레이터(500)는 I-채널 신호 및 Q-채널 신호를 각각 처리하기 위해 한 쌍이 제공될 수 있다. 디지털 칼리브레이터(500)는 디지털 컨버팅 동작도 수행할 수 있다는 점을 제외하고는, 도 1a에 도시된 칼리브레이터(300)와 유사하다. 따라서, 중복되는 부분에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치는, 무선 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 것과, 프로토콜에서 규정하는 개수(예를 들어, 4 개, 8개, 또는 그 이상)만큼 연속하는 펄스들이 수신된 직후에 발생하는 댐핑(damping) 성분을 제거하는 것을 분리하여 처리한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치는 프리앰블(preamble) 구간에서 샘플링된 노이즈를 이용하여 마스크 정보를 생성하고, 상기 마스크 정보를 이용하여 노이즈를 제거하는 레벨-필터링 동작을 수행한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치는 타이밍-필터링 및 패턴-필터링 동작을 통하여 노이즈 또는 댐핑 성분을 제거한다. 마지막으로, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치는 필터링된 신호들의 듀티를 보정한다. 그 결과, 노이즈와 댐핑 성분을 동시에 제거하는 종래의 처리 방식에 의해 야기되는, NFC 리더기, 또는 이를 포함하는 무선 통신 장치의 통신 거리 단축과 같은 문제를 해결할 수 있다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 칼리브레이터를 보여주는 블록도이다. 도 4는 도 3b에 도시된 디지털 칼리브레이터의 레벨/타이밍 필터의 예시적인 구성을 보여주는 블록도이다. 도 3b의 디지털 칼리브레이터(500)는 디지털 컨버팅 동작을 수행할 수 있다는 점을 제외하고는, 3a의 칼리브레이터(300)와 기능이 동일하다. 이하, 도 3b를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3b를 참조하여, 디지털 칼리브레이터(500)는 아날로그 디지털 컨버터(510), 노이즈 디텍터(520), 레벨/타이밍 필터(530), 패턴 필터(540), 그리고 듀티 보정 회로(550)를 포함할 수 있다. 디지털 칼리브레이터(500)에서 수행되는 필터링 동작들을 간단히 설명하면 다음과 같다.
아날로그 디지털 컨버터(510)는 리시버(도 1b 참조, 100)로부터 수신된 아날로그 신호(Rx_OUT)를 디지털 신호로 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 디지털 컨버터(510)는 4비트 컨버터일 수 있다.
노이즈 디텍터(520)는 아날로그 디지털 컨버터(510)로부터 디지털-컨버팅된 신호(ADC_DATA)를 수신한다. 노이즈 디텍터(520)는 디지털-컨버팅된 신호(ADC_DATA)에 포함된 노이즈를 샘플링하여 노이즈를 제거하기 위한 마스크 정보를 생성할 수 있다. 이때, 샘플링 동작은 메인 클럭(CLK)에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 노이즈 디텍터(520)는 생성된 마스크 정보의 정보(REFA 및 REFB)를 레벨/타이밍 필터(530)로 전달할 수 있다.
레벨/타이밍 필터(530)는 수신된 마스크 정보의 정보(REFA 및 REFB)를 이용하여, 아날로그 디지털 컨버터(510)로부터 수신된 신호(ADC_DATA)의 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 레벨/타이밍 필터(530)는 레벨 필터(532) 및 타이밍 필터(534)를 포함할 수 있다. 레벨 필터(532)는 마스크 정보를 이용하여 아날로그 디지털 컨버터(510)로부터 수신된 신호(ADC_DATA)의 노이즈를 제거할 수 있다. 타이밍 필터(534)는 소정의 타이밍 정보를 이용하여 마스크-필터링 된 신호(LF_OUT)의 노이즈를 제거하는 동작을 수행할 수 있다. 소정의 타이밍 정보를 이용하여 노이즈를 제거하는 필터링 동작에 대해서는 도 7을 통하여 상세하게 설명될 것이다.
패턴 필터(540)는 타이밍-필터링 된 신호(LF_TF_OUT)를 수신하고, 소정의 패턴 정보를 이용하여 타이밍-필터링 된 신호(LF_TF_OUT)의 노이즈를 제거할 수 있다. 소정의 패턴 정보는 안테나를 통하여 수신된 신호의 특성 또는 프로토콜(protocol)에 의거하여 결정될 수 있다. 예를 들어, TYPEA 신호를 이용하여 전파를 송수신하는 NFC 리더기(Near Field Communication reader)의 경우를 가정해보자. 만일, 프로토콜에서 규정하는 횟수인, 4 번, 8 번, 또는 그 이상의 연속된 펄스가 입력된 경우라면, 이는 정상적인 신호라고 판단될 것이다. 만일, 그렇지 않다면 노이즈로 판단하여 이를 제거하는 동작이 수행될 것이다. 4 번의 연속된 펄스들, 8 번의 연속된 펄스들, 또는 그 이상의 연속된 펄스들을 조합하여 "1010110..."과 같은 디지털 신호를 복원하는 것이다. 그리고, 각각의 펄스들 사이의 구간을 내부 클럭(CLK_INT)으로 카운팅한 횟수가 소정의 개수(예를 들어, 20회) 이내이어야 정상 신호로 인식될 것이다. 내부 클럭(CLK_INT)은 메인 클럭(CLK)을 기초로 하여 셀렉션 클럭 회로(350)에 의해 선택될 수 있다. 무선 통신 장치가 송수신하는 신호의 종류에 따라, 내부 클럭(CLK_INT)은 메인 클럭(CLK)의 주파수는 동일하거나 다를 수 있다.
듀티 보정 회로(550)는 패턴-필터링 된 신호(LF_TF_PF_OUT)를 수신하여 듀티를 보정할 수 있다. 앞선 필터들에서의 필터링 과정들을 거쳤다고 하더라도, 어느 정도의 마진을 두고 필터링 동작을 수행하기 때문에, 패턴-필터링 된 신호(LF_TF_PF_OUT)의 듀티는 정확히 50%가 아닐 수 있다. 따라서, 최종적으로 듀티를 보정하는 동작을 수행하는 것이다.
이 외에도, 디지털 칼리브레이터(500)는 셀렉션 클럭(Selection Clock) 회로(560), 리셋 컨트롤(Reset Control) 회로(570), 및 멀티플렉서(MUX)(580) 등을 더 포함할 수 있다.
셀렉션 클럭 회로(560)는 무선 통신 장치가 동작하는 모드를 선택하도록 제어하는 신호(SEL_DR)를 수신하여, 무선 통신 장치가 동작하는 내부 클럭(CLK_INT)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치가 848 kHz의 주파수를 갖는 TYPEA 신호를 송수신한다면, 셀렉션 클럭 회로(560)에 의해 선택되는 내부 클럭(CLK_INT)은 13.56 MHz일 수 있다. 또는, ISO 15693 신호를 송수신한다면, 셀렉션 클럭 회로(560)에 의해 선택되는 내부 클럭(CLK_INT)은 6.78 MHz일 수 있다. 즉, 내부 클럭(CLK_INT)은 무선 통신 장치가 송수신하는 신호에 따라 셀렉션 클럭 회로(560)에 의해 선택될 수 있다.
리셋 컨트롤 회로(570)는 리셋 신호(RST) 및 기준 셋 신호(REF_SET)를 입력받아, 레벨/타이밍 필터(530), 패턴 필터(540), 및 듀티 보정 회로(550)를 리셋시킬 수 있다.
멀티플렉서(MUX)(580)는 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT), 타이밍-필터링 된 신호(LF_TF_OUT), 패턴-필터링 된 신호(LF_TF_PF_OUT), 및 듀티-보정된 신호(LF_TF_PF_DC_OUT)를 수신할 수 있다. 그리고, 아웃풋 셀렉션 신호(OUTPUT_SEL)에 응답하여, 이들 수신된 신호들 중 필요한 신호를 선택하여 출력 신호(SIGNAL_OUT)로써 출력할 수 있다. 예를 들어, 멀티플렉서(580)는 패턴-필터링 된 신호(LF_TF_PF_OUT)가 기준 품질을 만족하는 경우, 듀티 보정 회로(550)에 의한 보정 없이 패턴-필터링 된 신호(LF_TF_PF_OUT)를 선택하여 출력시킬 수 있다. 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT), 타이밍-필터링 된 신호(LF_TF_OUT)의 경우도 마찬가지이다. 이렇게 함으로서, 불필요한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치는, 무선 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 것과, 프로토콜에서 규정하는 개수(예를 들어, 4 개, 8개, 또는 그 이상)만큼 연속하는 펄스들이 수신된 직후 발생하는 댐핑(damping) 성분을 제거하는 것을 분리하여 처리한다. 그 결과, 노이즈와 댐핑 성분을 동시에 제거하는 종래의 처리 방식에 의해 야기되는, NFC 리더기, 또는 이를 포함하는 무선 통신 장치의 통신 거리 단축과 같은 문제를 해결할 수 있다.
도 5는 무선 신호의 초입부에 위치하는 노이즈 감지 구간에서의 노이즈를 보여주는 파형이다. 도 5에 도시된 파형은 아날로그 디지털 컨버터(도 3b 참조, 510)를 거쳐 노이즈 디텍터(도 3b 참조, 520)로 입력되는 신호(ADC_DATA)로써 디지털 신호이지만, 편의를 위해 러프(rough)하게 표현되었다.
도 3b 함께 도 5를 참조하여, 노이즈 디텍터(520)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
노이즈 디텍터(510)는 디지털-컨버팅 된 신호(ADC_DATA)에 포함된 노이즈를 감지하여 이를 제거하기 위한 마스크 정보를 형성할 수 있다. 일반적으로, 무선 통신을 수행할 경우, 통신 정보가 포함된 정상 신호가 수신되기 직전의 프리앰블(preamble) 구간에서는 노이즈만 검출된다. 노이즈 디텍터(520)는 프리앰블 구간, 즉, 노이즈 감지 구간(Noise Detection Period)에서 노이즈의 최고 레벨(Upper Trigger Point; UTP) 및 최저 레벨(Lower Trigger Point; LTP)을 감지하여 이에 관한 정보(M_REFA 및 M_REFB)를 레벨 타이밍 필터(530)로 전달한다. 노이즈의 UTP 및 LTP를 감지하는 샘플링 동작은 메인 클럭(CLK)에 의해 실행될 수 있다. 노이즈 감지 구간에서의 신호의 UTP 및 LTP사이의 신호를 모두 필터링하여 정상신호에 포함된 노이즈를 1차적으로 제거할 수 있도록 하기 위함이다. 노이즈 디텍터(520)에 의해 감지된 노이즈의 UTP 및 LTP의 정보(REFA 및 REFB)는 레벨/타이밍 필터(530)로 전달된다.
만일, 신호에 포함된 노이즈의 레벨이 너무 작아서 댐핑 성분을 주로 제거할 필요성이 있는 등의 경우라면, 노이즈 디텍터(520)는 기본적으로 세팅된 UPT 및 LTP 정보(M_REFA 및 M_REFB)를 이용하여 마스크 정보의 정보를 생성할 수 있다. 이러한 경우에는, M_REFA 및 M_REFB 신호가 그대로 레벨/타이밍 필터(530)로 전달될 것이다. 기본적으로 세팅된 UPT 및 LTP 정보(M_REFA 및 M_REFB)는 칼리브레이터의 외부(예를 들어, 모뎀, 또는 어플리케이션 프로세서)로부터 수신될 수 있다.
도 6a 및 6b는 레벨 필터에서의 필터링 방법을 보여주는 도면이다. 도 6a 및 6b에 도시된 파형은 아날로그 디지털 컨버터에서 출력된 "디지털" 신호(ADC_DATA)이지만, 편의를 위해 러프(rough)하게 도시되었다. 예를 들어, 신호(ADC_DATA)는 4-비트 아날로그 디지털 컨버터로부터 출력된 신호일 수 있다.
레벨 필터(도 4b 참조, 532)는 노이즈 디텍터(520)로부터 수신한 필터 마스크의 정보(REFA 및 REFB)를 이용하여 아날로그 디지털 컨버터(510)로부터 수신된 신호(ADC_DATA)에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다. 전술한 바와 같이, REFA 및 REFB는 각각 노이즈 감지 구간에서의 UTP 및 LTP에 관한 정보를 포함할 수 있다. 즉, UTP와 LTP 사이에 존재하는 신호는 노이즈로 간주되어 필터링 된다.
그리고, 레벨 필터(도 4b 참조, 532)는 1 비트의 출력 신호(LF_OUT)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 레벨 필터는 다음과 같은 히스테리시스-비교(hysterisis compare) 동작을 수행할 수 있다. ADC_DATA의 상승 곡선과 UPT가 교차하는 지점부터, ADC_DATA의 하강 곡선과 LTP가 교차하는 지점까지의 구간은 디지털 신호 "1"로 인식될 수 있다. 반면에, ADC_DATA의 하강 곡선과 LTP가 교차하는 지점부터 ADC_DATA의 상승 곡선과 UPT가 교차하는 지점까지의 구간은 디지털 신호 "0"으로 인식될 수 있다. 즉, 마스크 정보에 의해 레벨-필터링 된 ADC_DATA 신호로써, 1 비트의 디지털 신호가 출력되는 것이다.
레벨 필터(532)에서의 필터링 동작에 의하는 경우, 도 6a에 도시된 바와 같이 댐핑 성분이 제거될 수도 있지만, 도 6b에 도시된 바와 같이 댐핑 성분이 마스크 정보의 UTP 및 LTP의 범위를 벗어나 정상 신호로 인식될 수도 있다. 이와 같이 댐핑 성분이 정상 신호로 인식되는 경우, 타이밍-필터링 동작에 의해 댐핑 성분 및 노이즈가 제거될 수 있다.
도 7a 및 7b는 소정의 타이밍 정보를 이용하여, 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT)에 포함된 노이즈를 제거하는 방법을 보여주는 도면이다.
아날로그 디지털 신호로부터의 출력(ADC_OUT)에 대해 레벨-필터링 동작이 수행되더라도, 댐핑 성분 또는 노이즈가 제거되지 않을 수도 있다. 댐핑 성분의 크기가 마스크 정보의 범위를 벗어나거나, 프리앰블 구간이 아닌 구간에 섞여있는 노이즈가 마스크 정보의 범위를 벗어날 수도 있기 때문이다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 리더기가 포함된 무선 통신 장치가, 주파수가 848 kHz인 TYPEA 신호를 송수신하는 경우를 가정해 보자. 이때, 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT)는 13.56 MHz의 주파수를 갖는 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅 될 수 있다. 그리고, 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT)의 하나의 클럭에 포함된 로직 하이(Logic High)와 로직 로우(Logic Low)의 비율을 참조하여 정상 신호인지 여부를 판단할 수 있다. 13.56 MHz를 848 kHz로 나누면 16이 되므로, TYPEA 신호의 1 주기 동안 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 16번 카운팅 될 수 있다. 따라서, ADC_OUT 신호의 1 주기 동안 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 16번 카운팅 되고, ADC_OUT 신호의 1 주기 동안의 로직 하이와 로직 비율이 1:1이라면 이는 정상 신호로 판단될 것이다.
그러나, 회로의 구성, 복잡도 등에 따라, 각종 신호들의 입출력 타이밍에 미세한 변화가 생길 수도 있으므로, 약간의 마진 또는 허용 오차(tolerance)를 둘 수 있다. 예를 들어, 내부 클럭(CLK_INT)에 의한 카운팅 횟수가 20회 이내라면, 정상 신호로 판단될 수 있다. 그리고, 내부 클럭(CLK_INT)에 의한 로직 하이의 카운팅 횟수가 20회를 초과한다면, 초과하는 시점부터 강제로 로직 로우 값을 출력할 수 있다. 정상 신호로서의 판단 기준을, 내부 클럭(CLK_INT)에 의한 카운팅 횟수가 20회 이내인 것으로 설정하였기 때문이다. 이는 도 7a의 댐핑 성분에 해당하는 구간에 나타나 있다. 댐핑 구간(5th로 도시됨)의 로직 하이 구간에서 내부 클럭(CLK_INT)에 의한 카운팅 횟수는 22회 이지만, 20회까지만 카운팅한 후, 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT)는 "0"이 됨을 알 수 있다.
그리고, 회로도의 구성 등에 따른 각종 신호들의 입출력 타이밍의 미세한 변화를 고려하면, 로직 하이와 로직 로우의 비율이 정확히 1:1일 수는 없으므로, 소정의 범위 이내라면 정상 신호로 판단할 수 있다. 예를 들어, 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT)의 펄스 한 주기에서, 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅 된 레벨 하이의 비율(즉, 듀티 비율)이 30~70% 이내라면, 정상 신호로 판단될 수 있다. 그러나, 이 비율은 신호의 품질, 통신 환경 등의 요소에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 잘 이해될 것이다.
도 7a 및 7b를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그래프의 첫 번째 구간에서 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅된, 로직 하이와 로직 로우의 비율은 9:9로써, 로직 하이의 비율(즉, 듀티 비율)은 50%이다. 두 번째 구간에서 로직 하이와 로직 로우의 비율은 4:12로써, 로직 하이의 비율은 25%이다. 세 번째 구간에서 로직 하이와 로직 로우의 비율은 12:4로써, 로직 하이의 비율은 75%이다. 네 번째 구간에서 로직 하이와 로직 로우의 비율은 10:10으로써, 로직 하이의 비율은 50%이다. 그리고, 마지막 댐핑 구간에서의 로직 하이와 로직 로우의 비율은 20:0으로써, 로직 하이의 비율은 100%이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 원래는 댐핑 구간의 로직 하이 구간에서 22회 카운팅 되었으나, 앞서 설명된 바와 같이 20회의 카운팅이 끝난 시점에서 강제로 로직 로우 값이 출력된 것이다. 즉, 레벨-필터링 된 신호(LF_OUT)에 대해서는 첫 번째 구간과 네 번째 구간의 신호만 정상 신호로 판단되고, 두 번째 내지 세 번째 구간의 신호 및 댐핑 성분에 대해서는 노이즈로 판단될 수 있다. 이렇게 타이밍-필터링 된 신호(LF_TF_OUT)는 패턴 필터(도 3b 참조, 540)로 전달된다.
도 8a 내지 8c는 소정의 패턴 정보를 이용하여 타이밍-필터링 된 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 방법을 보여주는 도면이다. 패턴-필터링 동작은 패턴 필터(도 3b 참조, 540)에 의해 실행될 수 있다. 패턴 필터(도 3b 참조, 540)는 타이밍-필터링 된 신호(LF_TF_OUT)를 수신하고, 소정의 패턴 정보를 이용하여 타이밍-필터링 된 신호(LF_TF_OUT)의 노이즈를 제거할 수 있다.
소정의 패턴 정보는 안테나를 통하여 수신된 신호의 특성 또는 프로토콜(protocol)에 의거하여 결정될 수 있다. 예를 들어, TYPEA 신호를 송수신하는 NFC 리더기(Near Field Communication reader)의 경우를 가정해보자. 만일, 도 8a와 같이 4 개의 연속된 펄스들이 입력된 경우라면, 이는 정상적인 신호라고 판단될 것이다. 그러나, 도 8b 또는 8c와 같이 4 개의 연속된 펄스들이 입력되지 않는다면, 노이즈로 판단될 수 있다. 도면에서는 4 개의 연속된 펄스들이 입력되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, TYPEA 신호를 규정하는 프로토콜에 따라 8 개의 연속된 펄스들이 입력되거나, 또는 다른 횟수의 연속된 펄스들이 입력되는 경우에도 정상 신호로 인식될 수 있다.
연속된 펄스인지 아닌지 여부는 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅된 횟수를 참조하여 판단될 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치가 주파수가 848 kHz인 TYPEA 신호를 송수신하는 경우라면, 내부 클럭(CLK_INT)의 주파수는 13.56 MHz일 수 있다. TYPEA 신호의 펄스 한 주기당 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 16번 카운팅 된다면, 연속된 펄스가 입력된 것으로 판단될 것이다. 그러나, 회로의 설계, 복잡성 등에 따라서 클럭의 입력 타이밍에 미세한 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 약간의 마진을 둘 수 있다. 예를 들어, 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅된 횟수가 20회 이내인 경우, 연속된 펄스가 입력된 것으로 판단될 수 있다.
도 8b의 경우, 타이밍-필터링 된 신호의 첫 번째 펄스의 라이징 엣지부터 두 번째 펄스의 라이징 엣지까지의 내부 클럭(CLK_ITN)에 의한 카운팅 횟수가 20회를 초과하였기 때문에, 연속된 4번의 펄스들이 입력된 것으로 판단되지 않은 것이다. 그리고 두 번째 펄스부터 네 번째 펄스까지는 3개의 연속된 펄스들이 입력되었으나, 전체적으로 4 개의 연속된 펄스들이 입력된 것이 아니므로, TYPEA 신호를 규정하는 프로토콜(protocol)에 따라 정상 신호로 판단되지 않는다. 결국, 패턴-필터링 동작에 의해 도 8b와 같은 신호는 전부 필터링(제거) 된다.
마찬가지로, 도 8c의 경우도 두 번째 펄스과 세 번째 펄스의 라이징 엣지 사이에서 내부 클럭(CLK_INT)에 의한 카운팅 횟수가 20회 이상을 초과하였기 때문에 연속된 펄스들이 입력된 것으로 판단되지 않는 것이다. 따라서, 패턴-필터링 동작에 의해 도 8C와 같은 신호도 전부 필터링(제거) 된다.
도 9는 패턴-필터링 된 신호의 듀티를 보정하는 과정을 보여주는 도면이다. 앞서 설명된 레벨-필터링, 타이밍-필터링, 및 패턴-필터링 과정의 경우, 어느 정도 마진(예를 들어, 내부 클럭에 의한 카운팅 횟수가 20회 이내이면 정상 신호로 판단하는 것)을 두고 필터링 동작을 수행하였기 때문에, 패턴-필터링 된 신호(LF_TF_PF_OUT)의 듀티는 정확히 50%가 아닐 수 있다. 따라서, 최종적으로 듀티를 보정하는 동작을 수행하는 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 패턴-필터링 된 신호의 두 번째 및 세 번째 펄스는 최종적으로 50%의 듀티를 갖도록 보정된다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치의 필터링 동작들을 보여주는 흐름도이다.
S110 단계에서, 마스크 정보가 생성될 수 있다. 마스크 정보는 아날로그 디지털 컨버터(도 3b 참조, 510)의 출력(ADC_OUT)의 프리앰블 구간을 샘플링하여 생성될 수 있다. 샘플링 과정을 통하여 노이즈의 UTP 및 LTP에 관한 정보가 얻어질 수 있다.
S120 단계에서, 레벨-필터링 동작이 실행될 수 있다. 레벨 필터링 동작은 S110 단계에서 생성된 마스크 정보를 이용하여 수행될 수 있다. 노이즈의 UTP와 LTP 사이에 존재하는 신호는 노이즈로 간주되어 필터링될 수 있다. 예를 들어, ADC_DATA의 상승 엣지와 UPT가 교차하는 지점부터, ADC_DATA의 하강 엣지와 LTP가 교차하는 지점까지의 구간은 디지털 신호 "1"로 인식될 수 있다. 반면에, ADC_DATA의 하강 엣지와 LTP가 교차하는 지점부터 ADC_DATA의 상승 엣지와 UPT가 교차하는 지점까지의 구간은 디지털 신호 "0"으로 인식될 수 있다. 상기 레벨 필터링 동작에 의해 1 비트의 디지털 신호가 출력될 수 있다.
S130 단계에서, 타이밍-필터링 동작이 실행될 수 있다. 타이밍-필터링 동작은 레벨-필터링 동작에 의해 제거되지 않은 노이즈, 또는 댐핑 성분을 제거할 수 있다. 타이밍-필터링 동작은, 레벨-필터링 된 출력의 하나의 펄스당 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅된 넘버 중 로직 하이와 로직 로우의 비율을 참조하여 실행될 수 있다. 예를 들어, 로직 하이에서의 카운팅 넘버의 비율이 30~70%를 벗어나면 노이즈로 판단되어 필터링될 수 있다. 그러나, 이 비율은 신호의 품질, 통신 환경 등의 요소에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 잘 이해될 것이다.
S140 단계에서, 패턴-필터링 동작이 실행될 수 있다. 예를 들어, 4개, 8개, 또는 그 이상의 연속된 펄스들이 존재한다면 이는 정상 신호로 판단될 수 있다. 그러나, 4개, 8개, 또는 그 이상의 연속된 신호가 존재해야 한다는 것은 TYPEA 신호의 특성에 기인하는 것임은 잘 이해될 것이다.
S150 단계에서, 패턴-필터링 된 신호에 대한 듀티를 보정하는 동작이 실행될 수 있다. 앞선 필터링 단계들에서 어느 정도 마진을 두고 필터링 동작이 실행되기 때문에, 패턴-필터링 된 신호는 정확히 50%의 듀티를 갖지 않을 수 있기 때문이다.
도 11은 도 10에 도시된 타이밍-필터링 동작의 예시적인 동작을 보여주는 흐름도이다.
S132 단계에서, 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅된 레벨-필터링 된 신호에 포함된 로직 하이와 로직 로우의 비율이 소정의 비율을 초과하는지 여부가 판단될 수 있다. NFC 리더기가 848 kHz를 갖는 TYPEA 신호를 송수신하고, 내부 클럭(CLK_INT) 이 13.56 MHz로 동작하는 경우를 가정하면, 레벨-필터링 된 신호의 하나의 펄스당 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 16회 카운팅된다. 이때, 16회의 카운팅 횟수 중, 로직 하이와 로직 로우의 비율이 1:1 이면 정상 신호일 것이다. 그러나, 회로의 구성, 복잡도 등에 따라, 각종 신호들의 입출력 타이밍에 미세한 변화가 생길 수도 있으므로, 약간의 마진 또는 허용 오차(tolerance)를 둘 수 있다. 판단 결과에 따라 동작 분기가 발생한다. 로직 하이와 로직 로우의 비율이 소정의 범위를 벗어나지 않는다면(No), 정상 신호로 판단될 수 있다. 그러나, 로직 하이와 로직 로우의 비율이 소정의 범위를 벗어난다면(Yes), S134 단계로 이동한다.
S134 단계에서, 타이밍-필터링 동작이 실행될 수 있다. 이때, 내부 클럭(CLK_INT)에 의한 카운팅 횟수 중 로직 하이의 비율이 30~70%의 범위를 벗어난다면, 타이밍-필터링 동작이 실행될 수 있다. 그러나, 이 비율은 신호의 품질, 통신 환경 등의 요소에 따라 다양하게 설정될 수 있음은 잘 이해될 것이다.
도 12는 도 10에 도시된 패턴-필터링 동작의 예시적인 동작을 보여주는 흐름도이다.
S142 단계에서, 타이밍-필터링 된 신호의 한 펄스의 라이징 엣지부터 다음 펄스의 라이징 엣지 사이에서, 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅 된 횟수가 소정의 횟수를 초과하는지 여부가 판단될 수 있다. 이는 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 카운팅되는 펄스들이 정상 신호인지 여부를 판단하기 위함이다.
예를 들어, 주파수가 848 kHz인 TYPEA 신호를 송수신하고, 내부 클럭(CLK_INT)의 주파수가 13.56 MHz인 경우를 가정하자. 이때, TYPEA 신호의 펄스 한 주기당 내부 클럭(CLK_INT)에 의해 16번 카운팅 된다면, 연속된 신호가 입력된 것으로 판단되어 정상 신호로 판단될 것이다. 그러나, 회로의 설계, 복잡성 등에 따라서 펄스의 입력 타이밍에 미세한 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 약간의 마진을 둘 수 있다. 예를 들어, 내부 클럭(INT_CLK)에 의해 카운팅된 횟수가 20회 이내인 경우, 연속된 신호가 입력된 것으로 판단되어 정상 신호로 판단될 수 있다. 판단 결과에 따라 동작 분기가 발생한다. 카운팅된 횟수가 소정의 횟수를 초과하면(Yes), S144 단계로 이동한다. 카운팅된 횟수가 소정의 횟수를 초과하지 않는다면(No), S146 단계로 이동한다.
S144 단계에서, 패턴-필터링 동작이 실행될 수 있다. 타이밍-필터링 된 신호의 제 1 펄스의 라이징 엣지부터 제 2 펄스의 라이징 엣지까지의 카운팅 횟수가 소정의 횟수(예를 들어, 20회)를 초과한다면, 제 1 펄스는 노이즈이므로 필터링 될 수 있다.
S146 단계에서, 네 개의 연속된 펄스들이 존재하는지 여부가 판단될 수 있다. 이는 TYPEA 신호를 송수신하는 경우로써, 8개의 연속된 펄스들이 존재하는 경우에도 정상 신호로 판단될 수 있다. 그리고, 다른 타입의 신호를 송수신하는 경우라면, 정상 신호인지 여부를 판단하는 기준이 되는, 연속하는 펄스들의 개수는 변할 수 있다. 펄스들이 연속하는지 여부는 인접하는 펄스들의 라이징 엣지 사이의 구간을 내부 클럭(CLK_INT)으로 카운팅 된 횟수가 소정의 횟수(예를 들어, 20회)를 초과하는지 여부에 따라 판단될 수 있다. 판단 결과에 따라 동작 분기가 발생한다. 네 개의 연속하는 펄스들이 존재하면(Yes), 패턴-필터링 동작은 종료한다. 네 개의 연속하는 펄스들이 존재하지 않으면(No), S148 단계로 이동한다.
S148 단계에서, 패턴-필터링 동작이 실행될 수 있다. 앞서 S144 단계에서 패턴-필터링 동작을 거쳤다 하더라도, 네 개의 연속된 펄스들이 존재하지 않으면 이는 노이즈이기 때문이다.
본 도면에서는 인접한 펄스들의 라이징 엣지들 사이의 카운팅 횟수를 판단하여 1차로 필터링을 하고, 연속한 네 개의 펄스들이 존재하는지 여부를 판단하여 2차로 필터링을 하는 것으로 설명되었다. 그러나, 다른 다양한 방법에 의해 패턴-필터링 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, 그것의 라이징 엣지부터 다음 펄스의 라이징 엣지까지의 카운팅 횟수가 20회를 초과하는 펄스가 있다면, 이를 제외하고 연속한 네 개의 펄스들이 존재하는지 여부를 판단하여 한 번의 패턴-필터링 동작을 수행할 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 칼리브레이터가 구현된 NFC 리더기, 또는 이를 포함하는 무선 통신 장치에 따르면, 무선 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 것과 무선 신호의 말단에 위치하는 댐핑(damping)을 제거하는 것을 분리하여 처리한다. 그 결과, 노이즈와 댐핑 성분을 동시에 제거하는 종래의 처리 방식에 의해 야기되는, NFC 리더기, 또는 이를 포함하는 무선 통신 장치의 통신 거리 단축과 같은 문제를 해결할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 장치가 적용된 휴대용 단말기를 나타내는 블록도이다. 도 13을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 리더기가 적용된 휴대용 단말기(1000)는 이미지 처리부(1100), 무선 송수신부(1200), 오디오 처리부(1300), 이미지 파일 생성부(1400), 불휘발성 메모리 장치(1500), 사용자 인터페이스(1600), 그리고 컨트롤러(1700)를 포함할 수 있다.
이미지 처리부(1100)는 렌즈(1110), 이미지 센서(1120), 이미지 프로세서(1130), 그리고 디스플레이부(1140)를 포함할 수 있다. 무선 송수신부(1200)는 안테나(1210), RF 부(1220), 모뎀(1230)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 리더기는 RF 부(1220)에 구현될 수 있으며, 다양한 형태로 구현될 수도 있다. 오디오 처리부(1300)는 오디오 프로세서(1310), 마이크(1320), 그리고 스피커(1330)를 포함할 수 있다.
불휘발성 메모리 장치(1500)는 메모리 카드(MMC, eMMC, SD, micro SD) 등으로 제공될 수 있다. 더불어, 컨트롤러(1700)는 응용 프로그램, 운영 체제 등을 구동하는 시스템 온 칩(SoC)으로 제공될 수 있다. 시스템 온 칩에서 구동되는 운영 체제의 커널(Kernel)에는 입출력 스케줄러(I/O Scheduler) 및 불휘발성 메모리 장치(1500)를 제어하기 위한 장치 드라이버(Device Driver)가 포함될 수 있다. 장치 드라이버(Device driver)는 입출력 스케줄러에서 관리되는 동기 큐의 수를 참조하여 불휘발성 메모리 장치(1500)의 액세스 성능을 제어하거나, SoC 내부의 CPU 모드, DVFS 레벨 등을 제어할 수 있다.
불휘발성 메모리 장치 및/또는 메모리 컨트롤러는 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있다. 예를 들면, 플래시 메모리 장치 및/또는 메모리 컨트롤러는 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Thin Quad Flatpack(TQFP), Small Outline(SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline(TSOP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장 될 수 있다.
본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.
100: 리시버 200, 510: 아날로그 디지털 컨버터
300: 칼리브레이터 310, 520: 노이즈 디텍터
320, 530: 레벨/타이밍 필터 330, 540: 패턴 필터
340, 550: 듀티 보정기 400: 모뎀
500: 디지털 칼리브레이터

Claims (10)

  1. 무선 통신 장치에서 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 처리하는 칼리브레이터에 있어서:
    신호의 레벨을 규정하는 마스크 정보를 이용하여 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호로부터 노이즈를 제거하는 레벨 필터;
    타이밍 정보를 이용하여 상기 레벨-필터링 된 신호를 구성하는 펄스들 중 기준 듀티 비를 벗어나는 펄스들을 제거하는 타이밍 필터;
    패턴 정보를 이용하여 상기 타이밍-필터링 된 신호로부터 기준 개수만큼 연속되지 않는다고 판단된 펄스들을 제거하는 패턴 필터; 그리고
    상기 패턴-필터링 된 신호의 듀티를 보정하는 듀티 보정 회로를 포함하는 무선 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 컨버터의 상기 출력 신호를 샘플링하여 얻어진 UTP(upper trigger point) 및 LTP(lower trigger point) 정보를 이용하여 상기 마스크 정보를 생성하는 노이즈 디텍터를 더 포함하는 무선 통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레벨 필터는 상기 마스크 정보를 이용하여 상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호를 처리하고 1 비트의 신호를 출력하되,
    상기 레벨 필터에 의한 처리는 히스테리시스-비교 동작에 의거하는 무선 통신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 타이밍 정보는 상기 1 비트의 신호를 기준 주파수로 샘플링하여 얻어진 로직 데이터에 포함된 로직 하이(Logic High)와 로직 로우(Logic Low)의 비율에 의해 결정되는 무선 통신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 타이밍 필터는 상기 로직 데이터 1 주기 동안의 로직 하이와 로직 로우의 비율이 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 로직 데이터 1 주기 동안의 신호를 제거하는 무선 통신 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 패턴 필터는, 상기 타이밍 필터에 의해 처리된 상기 1 비트의 신호의 인접한 두 펄스들의 라이징 엣지들 사이의 구간을 상기 기준 주파수를 갖는 클럭으로 카운팅한 횟수를 참조하여, 상기 기준 개수만큼 연속하지 않는다고 판단된 상기 펄스들을 제거하는 무선 통신 장치.
  7. 아날로그 디지털 컨버터에 의해 코드화된 신호의 노이즈를 샘플링하여 생성된 마스크 정보를 이용하여 상기 코드화된 신호의 레벨을 필터링하는 단계;
    타이밍 정보를 이용하여 상기 레벨-필터링 된 신호를 구성하는 펄스들 중 기준 듀티 비율을 벗어나는 펄스들을 제거하는 단계;
    패턴 정보를 이용하여 상기 기준 듀티 비율을 벗어나는 펄스들이 제거된 신호로부터 기준 개수만큼 연속하지 않는다고 판단된 펄스들을 제거하는 단계; 그리고
    상기 기준 개수만큼 연속하지 않는다고 판단된 펄스들이 제거된 신호의 듀티를 보정하는 단계를 포함하는 무선 통신 장치의 동작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크 정보는 상기 코드화된 신호의 노이즈의 UTP(upper trigger point) 및 LTP(lower trigger point) 정보를 통하여 생성되는 무선 통신 장치의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코드화된 신호의 레벨을 필터링하는 단계는:
    상기 아날로그 디지털 컨버터의 출력 신호, 그리고 상기 UTP 및 LTP 정보를 이용하여 히스테리시스-비교 동작을 수행하고 1 비트의 신호를 출력하는 단계를 포함하는 무선 통신 장치의 동작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기준 듀티 비율을 벗어나는 펄스들을 제거하는 단계는, 상기 레벨-필터링된 신호를 기준 주파수로 샘플링하여 얻어진 로직 데이터에 포함된 로직 하이(Logic High)와 로직 로우(Logic Low)의 비율을 참조하여 실행되는 무선 통신 장치의 동작 방법.
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