KR20060073637A - 주파수 오프셋 보상용 동기 버스트들 - Google Patents

주파수 오프셋 보상용 동기 버스트들 Download PDF

Info

Publication number
KR20060073637A
KR20060073637A KR1020067006482A KR20067006482A KR20060073637A KR 20060073637 A KR20060073637 A KR 20060073637A KR 1020067006482 A KR1020067006482 A KR 1020067006482A KR 20067006482 A KR20067006482 A KR 20067006482A KR 20060073637 A KR20060073637 A KR 20060073637A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
transceiver device
transceiver
data packets
frequency synchronization
Prior art date
Application number
KR1020067006482A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100729169B1 (ko
Inventor
폴 이. 고르데이
에드가 하버트 제이알. 칼라웨이
프레드릭 엘. 마틴
데이비드 비. 토벤하임
Original Assignee
모토로라 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 모토로라 인코포레이티드 filed Critical 모토로라 인코포레이티드
Publication of KR20060073637A publication Critical patent/KR20060073637A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100729169B1 publication Critical patent/KR100729169B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/0035—Synchronisation arrangements detecting errors in frequency or phase
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0024—Carrier regulation at the receiver end
    • H04L2027/0026—Correction of carrier offset
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014—Carrier regulation
    • H04L2027/0083—Signalling arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Transceivers (AREA)

Abstract

본 발명에서 무선 통신에서 제 1 트랜시버(102)와 제 2 트랜시버(104) 간의 주파수 오프셋 보상 방법(500) 및 시스템이 개시된다. 2개 이상의 트랜시버(102, 104)간의 주파수 오프셋 보상은 주파수 동기 버스트들을 이용하여 달성된다. 이러한 버스트들은 주파수 오프셋에 관한 정보를 포함한다. 주파수 동기 버스트들은 그것의 반송 주파수 이상 및 이하인 일정 범위의 주파수들에서 제 1 트랜시버에 의해 전송된다. 이들 버스트들(504)을 수신하는 제 2 트랜시버는 주파수 오프셋(504)을 결정하고, 그 주파수를 조절하여 제 1 트랜시버(508)의 주파수와 매칭시킨다. 그 후에, 제 2 트랜시버는 그 전력 소비를 절감하기 위하여 저전력 슬립 모드(510)를 실행할 수 있다. 제 2 트랜시버는 데이터 패킷들(514)의 전송의 개시 바로 직전에 액티브 모드(512)로 되돌아간다.
주파수 오프셋 보상, 주파수 동기 버스트, 트랜시버, 비컨, 반송 주파수

Description

주파수 오프셋 보상용 동기 버스트들{Sync bursts for frequency offset compensation}
본 발명은 DARPA에 의해 포상되는 협정 제 N66001-03-8901 호 하에서 미국 정부 지원으로 행해졌다. 미국 정부는 본 발명에 있어서 약간의 권리를 가진다. 본 출원에서 표현되는 임의 의견들, 결정들, 및 결론 또는 권고들은 저자들의 것이고 해상 전투시스템 센터(Naval Warfare System Center)의 견해를 반영할 필요는 없다.
본 발명은 무선 통신 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무선 통신 시스템들에서 주파수 오프셋 보상을 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명은 대역 통과 통신들을 채용하는 유선 시스템들까지 확장될 수 있다.
지난 몇십 년 이상, 무선 통신 분야에서 상당한 발전이 있어 왔다. 무선 기술은 전화 통신, 산업 디바이스들의 제어, 엔터테인먼트 및 더욱 많은 것들과 같은 다양한 범위에서 애플리케이션들을 보급하여 왔다. 무선 통신 시스템들 중 일부 통상적인 일례들로는, 이동 전화들(mobile phones), 무선 전화들(codeless phones), 무선 호출기들(pagers), 및 무선 LAN들이 있다.
무선 통신 시스템들은 일반적으로 데이터 신호들의 전송 및 수신 각각에 대 하여 전송기들 및 수신기들의 사용을 포함한다. 데이터 신호들은 반송파(carrier wave)에 내재된다. 반송파는 일반적으로 그 발진 주파수(oscillation frequency)가 반송 주파수(carrier frequency)로 칭해지는 사인 곡선이다. 반송파는 데이터 신호의 임의 특성들에 따라 전송기 측에서 변조된다. 변조 동안에, 반송파의 진폭 또는 주파수와 같은 특정 특성들은 데이터 신호에 따라 변경된다. 데이터 신호들을 이용하여 변조되는 반송파는 변조된 반송파로 언급된다. 변조된 반송파는 원래의 데이터 신호들을 복구하기 위하여 수신기 측에서 복조된다. 따라서, 데이터 신호들은 전송기와 수신기 사이에서 교환된다.
무선 통신 시스템에서 데이터 신호들의 효과적인 교환을 위해서, 전송기 및 수신기 모두가 동일한 반송 주파수에서 동작하는 것이 절대적으로 필요하다. 주파수의 일관성은 전송기들 및 수신기들과 같은 디바이스들에서 주파수 기준들을 사용함으로써 보장된다. 주파수 기준은 표준 주파수를 생성하는 발진기이며, 그것으로부터 수신기들 및 전송기들의 동작 주파수들이 유도된다. 일반적으로, 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 결정 기반 기준들(crystal-based reference)보다 덜 정밀하고 덜 값비싼 경향이 있다. 통상적으로, 전송기 및 수신기의 레퍼런스 소자들(reference elements)은 상이하며 약간 상이한 주파수들을 생성한다. 심지어 전송기 및 수신기 레퍼런스 소자들이 동일 설계로 되어 있어도, 그들은 제조 변경과 예를 들면, 온도, 진동 및 노화와 같은 환경적인 요인들로 인해 상이한 주파 수들을 생성하거나 또는 오버 타임을 변경시킬 수 있다. 이것으로 인해 전송기 및 수신기가 동작하는 반송 주파수들간에 미스매치가 발생한다. 이러한 미스매치는 주파수 오프셋으로 언급된다. 전송기와 수신기간의 주파수 오프셋은 2개 디바이스들간의 데이터 신호들의 효과적인 교환을 달성하는 데 있어 주요 장애가 된다. 주파수 오프셋은 무선 통신의 품질을 향상시키기 위하여 보상될 필요가 있다.
수신기뿐만 아니라 전송기 모두에서의 결정 주파수 기준들 사용은 주파수 오프셋을 제어하는 문제점에 적절한 기술적 해결책을 보여준다. 그러나, 대형 및 고가의 압전 결정들은 바람직하지 않다. 고가의 주파수 기준은 특히 감지 및 로지스틱스 애플리케이션들(sensing and logistics applications)에 설계된 저가, 전지식 통신 장비에 있어서 제한이 된다.
무선 통신에서의 주파수 오프셋을 다루는 다수의 기술이 있다. 한 공지된 기술에서, 주파수의 초기 추정은 데이터 패킷 프리앰블(data packet preamble)에서 구 또는 정정 샘플들의 타임 평균을 이용하여 얻어지며, 데이터 패킷은 고정된 개수의 데이터 비트들의 콜렉션이다. 또한, 이 방법은 실제 데이터 패킷의 전송 동안에 주파수를 추정한다. 따라서, 주파수 오프셋의 추정이 얻어진다.
또 다른 공지된 기술은 데이터 비트들 교환동안에 주파수 오프셋을 무효로 하기 위하여 수신기에서 주파수를 자동 정정하는 방법을 교시한다. 주파수 오프셋은 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 이용하여 추정된다. 수신기는 트레이닝 시퀀스를 인지하지만 데이터 비트들의 시퀀스는 인지하지 못한다. 주파수 정정은 주파수 오프셋 추정에 의해 수신되는 데이터 비트들을 다시-회전(back-rotating)시 킴으로써 달성된다. 또한, 트레이닝 시퀀스도 주파수 오프셋 추정에 의해 다시 회전된다. 주파수 오프셋의 제 2 추정은 트레이닝 시퀀스 뿐만 아니라 데이터 비트들의 주파수의 정정들을 이용하여 얻어진다. 제 2 주파수 오프셋 추정은 데이터 심볼들의 주파수들을 또 정정하는데 사용된다.
자동 주파수 보상 장치(automatic frequency compensation apparatus)가 또한 공지되어 있다. 이 장치는 기저 대역 신호와 미리 결정된 신호간의 정정을 결정한다. 기저 대역 신호는 전송되는 실제 데이터 신호이다. 정정이 기준치를 초과하는 경우, 그 장치는 기저 대역에 관한 주파수 오프셋 보상을 실행한다. 등화기(equalizer)는 주파수 오프셋 보상 후에 사용한다. 주파수 오프셋은 또한 등화기의 출력을 이용하여 예측될 수 있다. 또한, 예측은 정정이 기준치를 초과하는 경우에 트레이닝 기간 동안에 실행된다.
전술된 기술들 및 장치들은 주파수 오프셋 문제점을 다루고 있지만, 이 공개 출원에 기술되는 수신기들은 광범위한 대역폭을 요구한다. 광범위한 대역폭에 대한 요구는, 수신기들이 수신된 신호를 처리하고 일정 범위의 오프셋 주파수들을 가지기 때문에 존재한다. 이것에 의해 수신기 민감도에서 바람직하지 않은 열화가 초래된다.
또한, 주파수 오프셋 보상을 달성하는 다른 방법들이 있다. 예를 들면, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS) 변조 타입에서, 미분 칩 검출(Differential Chip Detection; DCD)은 10 내지 30 퍼센트의 칩 레이트(chip rate) 정도의 주파수 오프셋을 완화시킬 수 있다. DSSS은 정보 신호 비트 레이트보다 훨씬 큰 코딩된 비트 레이트, 또는 칩 레이트를 가지는 디지털 코드 시퀀스를 이용하는 변조 기술이다. 데이터 신호들은 다수의 데이터 비트의 콜렉션으로서 전송된다. 각각의 데이터 비트는 다수의 코드 비트들, 또는 칩들로 구성된다. DCD에서, 각각의 칩은 이전의 칩들에 관하여 미분 처리된다. 주파수 오프셋은 칩들간의 시간 차가 짧기 때문에 일정 범위까지 완화될 수 있다. 이 기술은 수신기 민감도에 대한 주파수 오프셋 허용 한계를 트레이딩(trading)하는데 있어서 다른 기술들보다 더 효과적인 반면에, 소정량의 주파수 오프셋을 완화하도록 적용되어야 하는 확산 신호의 대역폭에서 트레이드-오프(trade-off)가 있다. 또한, 신호 대역폭은 종종 조정 고려로 인해 제약을 받는다. 따라서, 이러한 기술은 신호의 이용 가능 대역폭에 의해 주파수 오프셋을 완화할 때 그것의 유효성에 있어서 제한된다. 또한, 보다 높은 칩 레이트들은 증가된 전력 및 복잡도를 수반하며, 이것은 저가의 전지식 통신 하드웨어에 바람직하지 않다.
상기 논의에서, 큰 주파수를 보상하면서 수신기 민감도 열화를 최소화하는 기술에 대한 요구가 있음이 명백하다. 그 기술은 수신기 및 전송기의 전력 손실 및 복잡도를 최소화한다. 그 기술은 주파수 오프셋을 완화하지만 수신기 및 전송기의 크기 및 비용을 증가시키지 않는다.
본 발명은 전송기 및 수신기간의 주파수 오프셋을 보상하는 방법 및 시스템을 제공한다. 전송기 및 수신기는 데이터 패킷들을 교환하도록 통신한다. 그 방법은 전송기에 의한 복수의 주파수 동기 버스트들의 전송을 포함한다. 각각의 버스트는 반송 주파수로부터 공지된 주파수 오프셋으로 전송되며, 데이터 패킷들이 전송된다. 버스트는 이하의 데이터 패킷들로부터 그것의 주파수 오프셋을 나타내는 정보를 포함한다. 수신기는 주파수 동기 버스트들 중 적어도 하나를 수신한다. 수신기는 데이터 패킷들의 전송 주파수를 매칭시키기 위하여 그것의 주파수를 조정한다. 그 후에, 수신기는 데이터 패킷들의 전송이 시작될 때까지 저전력 슬립 모드로 스위칭할 수 있다. 수신기는 전송기로부터의 데이터 패킷들 전송 바로 직전에 액티브 모드(active mode)로 다시 스위칭한다. 수신기는 수신기의 조정된 주파수로 데이터 패킷들을 수신한다. 따라서, 전송기와 수신기간의 주파수 오프셋이 완환된다.
도 1은 본 발명을 나타내는 블록도.
도 2는 단일 애플리케이션 디바이스를 가지는 트랜시버의 블록도.
도 3은 전송기의 블록도.
도 4는 수신기의 블록도.
도 5는 본 발명의 다양한 단계들을 설명하는 흐름도.
도 6은 IEEE 802.15.4 표준의 가능 주파수 동기 버스트 포맷을 도시하는 도면.
도 7은 IEEE 802.15.4 환경의 주파수 동기 버스트들의 전송을 위한 단조 패턴(monotonic pattern)을 도시하는 도면.
도 8은 주파수 동기 버스트들의 전송의 수렴 패턴(converging pattern)을 도 시하는 도면.
도 9은 주파수 동기 버스트들의 전송의 분산 패턴(diverging pattern)을 도시하는 도면.
도 10은 주파수 동기 버스트들의 전송의 단일-주파수 패턴(single-frequency pattern)을 도시하는 도면.
본 발명의 다양한 실시예들은 이후에 본 발명을 기술하고 한정하는 것인 아닌 첨부 도면들과 결합하여 기술되며, 동일 지정들은 동일 소자들을 나타낸다.
편리함을 위해, 다양한 실시예들의 설명에서 사용되는 용어들은 이하에서 정의된다. 이러한 정의들은 단지 그 설명의 이해를 돕기 위해 제공되며, 그것들은 결코 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 구성되지 않는다.
주파수 오프셋: 전송기 및 수신기가 그들 자신들 사이에서 데이터를 교환하도록 동작하는 반송 주파수들간의 차는 주파수 오프셋으로 칭해진다.
주파수 기준 : 디바이스의 동작을 위해 표준 주파수를 생성하는 발진기는 주파수 기준으로 칭해진다.
시간 및 주파수 위치 : 디바이스들간에 전송 및 수신되는 데이터 패킷들에 관하여 주파수 동기 버스트의 시간 및 주파수에서 상대적 위치는 그 버스트의 시간/주파수 위치으로 칭해진다.
수신기 동작 주파수(receiver operating frequency) : 수신기가 전송되는 반송파를 수신하도록 시도하는 반송 주파수는 수신기 동작 주파수로 칭해진다. 이것 은 전송기 반송 주파수의 수신기의 기대치이다.
집적 회로 주파수 기준(integrated circuit frequency reference) : 집적 회로 기술에 기초하는 주파수 기준은 집적 회로 주파수 기준으로 칭해진다.
결정 기반 주파수 기준(crystal-based frequency reference) : 표준 주파수 발생을 위해 압전 결정을 사용하는 주파수 기준은 결정 기반 주파수 기준으로 칭해진다.
반송 주파수 : 한 디바이스에서 또 다른 디바이스로 데이터를 전송하는데 사용되는 반송파의 주파수는 반송 주파수로 칭해진다. 반송파는 전송되는 데이터를 사용하여 변조된다.
데이터 패킷 : 데이터 통신에서, 전체 합성하여 전송되는 데이터 및 제어 신호들을 포함하는 이진 비트들의 시퀀스는 데이터 패킷으로 칭해진다.
DSSS : 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS)은, 데이터 신호가 반송파 변조 이전에 하나 이상의 의사 시퀀스(pseudorandom sequences)와 곱해지는 신호 변조 기술이다.
주파수 안정도 : 외부 요인들의 영향 하에서 시간에 있어서 신호의 주파수 불변성은 주파수 안정도로 칭해진다.
주파수 동기 버스트(Frequency Synchronization Burst; FSB) : FSB는 교정 주파수로 조정시에 수신기를 도와주는 전송기에 의해 생성되는 신호이다. FSB들은 데이터 패킷의 전송이 시작하기 전에 전송된다.
FSB 식별 번호(FSB identification number) : 각각의 FSB를 고유 식별하고, 시간 및 주파수에서 데이터 패킷들에 관하여 FSB의 상대적인 위치를 추리하기 위하여 수신기에 의해 사용될 수 있는 번호.
전송기 식별 번호(sender identification number) : FSB 또는 데이터 패킷을 전송하는 디바이스를 고유 식별하는 번호 또는 코드.
수신자 식별 번호(recipient identification number) : FSB 또는 데이터 패킷이 의도되는 디바이스를 고유 식별하는 번호 또는 코드.
FSB들의 전송 패턴 : FSB들이 주파수 범위 및 시간 지속 기간을 지나 확산되는 방법은 FSB들의 전송 패턴으로 칭해진다.
저전력 슬립 모드 : 수신기 또는 전송기가 전적으로 동작하지 않는 디바이스 동작 모드. 일부 회로들, 예를 들면 주파수 안정도를 조정 및 유지하는데 요구되는 것들은 동작할 수 있다. 그러나, 데이터를 전송 또는 수신하는데 필수적인 대부분의 회로들은 전력 소비를 최소화하기 위하여 턴오프된다.
액티브 모드 : 디바이스가 데이터를 전송 또는 수신하며, 전송 또는 수신에 관련된 모든 회로들이 통상적으로 턴온되도록 요구되는 정상 모드.
비컨들(beacons) : 네트워크의 동기 멤버들을 동기화하기 위해 네트워크 조정자(network coordinator)에 의해 사용되는 주기적인 패킷 전송들은 비컨으로 칭해진다. 네트워크 조정자들이 없는 네트워크들에서, 각각 멤버들은 청취될 수 있는 임의 디바이스들에 있어서 식별 및 가능 통신을 위해 주기적인 비컨들을 전송할 수 있다.
비컨 주기(beacon period) : 2개 연속 비컨들의 전송 사이에서의 시간 간격 은 비컨 주기로 칭해진다. 비컨 주기도 또한 Tb로 칭해지기도 한다.
개시 디바이스(initiating device) : 멀티디바이스 통신 시스템에서 데이터 패킷들의 교환을 개시하는 디바이스는 개시 디바이스로 칭해진다.
IEEE 802.15.4 : 전기 전자 엔지니어 협회(IEEE) 802.15 태스크 그룹 4(TG4)에 의해 제안되는 표준들의 세트이다. IEEE 802.15.4 표준은 무선 네트워크들의 낮은 데이터 레이트, 저전력, 및 낮은 복잡도 솔루션들에 관한 것이다.
지그비(Zigbee) : 지그비는 반도체 제조업자들, 테크놀로지 공급업자들, OEMs, 최종 사용자들을 포함하는 비영리 산업 조합이다. 지그비 멤버들은 저가 및 저전력 무선 애플리케이션들에 대한 전세계 표준을 정의한다.
네트워크 조정자 : 통신 네트워크 내에서 다른 디바이스들의 액세스 또는 운영 동작을 제어하는 특정 디바이스.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 주파수 오프셋 보상을 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 도 1은 본 발명을 나타내는 블록도이다. 본 발명의 실시예에서, 트랜시버들(102, 104)은 무선 매체를 통해 데이터를 교환한다. 애플리케이션 디바이스들(106, 108, 110, 112)은 트랜시버들(102, 104)과의 데이터 교환에 포함되는 다른 디바이스들을 나타낸다. 애플리케이션 디바이스들은 트랜시버로부터 수신되는 데이터에 응답하거나 또는 트랜시버에 의해 전송되는 데이터를 제공하는 디바이스들이다. 전송될 데이터를 제공하는 애플리케이션 디바이스들의 일례는 무선 센서들, 자동 디바이스들, 리모트 제어 장치들, 저장된 정보를 위한 메모리 등을 포함한다. 또한, 애플리케이션 디바이스는 액츄에이터들(actuators) 또는 사용자 인터 페이스 디바이스들을 포함할 수 있으며, 이것은 긍정 응답 또는 데이터 요청들을 전송한다. 무선 센서들 및 자동 디바이스들은 질의 정보를 수신하고 응답하며, 메모리는 어드레스를 수신하고 그 어드레스에 나타나는 데이터에 응답한다. 애플리케이션 디바이스들은 인터페이스들(114)을 통해 트랜시버들에 접속되고, 그것은 직렬 버스(serial bus), 병렬 버스(parallel bus), 또는 무선 접속과 같은 다양한 방법들로 실행될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 동작하는 트랜시버들간의 2-웨이 링크(two-way link)를 도시한다. 대안적인 실시예는 수신 전용 디바이스, 또는 수신기, 및 전송 전용 디바이스, 또는 전송기를 포함할 수 있다. 전송기 및 수신기는 데이터 패킷들을 전송하는 전송기 및 그들을 수신하는 수신기로 1-웨이 링크에 참여할 수 있다. 또한, 도 1은 2개 트랜시버(102)들간의 단순 링크를 기술하고 있지만, 2개 디바이스들 이상을 포함하는 보다 확장적인 네트워크가 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라서 단일 애플리케이션 디바이스(106)와 트랜시버(102)의 블록도이다. 애플리케이션 디바이스는 제어기(202)에 결합된다. 다음은, 제어기(202)는 수신기(206) 및 전송기(204)에 차례로 결합된다. 전송기(204) 및 수신기(206)는 인터페이스 포트(208)에 결합되며, 이것은 안테나일 수 있다. 또한, 전송기(204) 및 수신기(206)는 주파수 기준(210)에 결합되며, 이것은 전송기 반송 주파수 및 수신기 동작 주파수가 발생되는 고정된 기준 주파수를 생성을 용이하게 한다. 마이크로프로세서에 의해 실행될 수 있는 제어기(202)는 몇 가지 기능들을 실행할 수 있다. 트랜시버(102)가 전송기로서 동작하는 경우, 제어 기(202)는 애플리케이션 디바이스로부터 포맷 및 코드 정보를 수신한다. 제어기(202)는 패킷, 패킷 헤더 및 동기 버스트를 형성한다. 또한, 제어기(202)는 전송되는 신호에 반송 주파수를 할당하고 트랜시버(102)의 타이밍 및 전력 손실을 관리할 수 있다. 트랜시버(102)가 수신기로서 동작하는 경우, 제어기(202)는 수신기(206)에 동작 주파수를 할당하고, 그 수신된 패킷을 디코딩하고, 애플리케이션 디바이스에 정보를 전송하고, 트랜시버(102)의 타이밍 및 전력 소비를 관리할 수 있다. 트랜시버(102)는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 수신 디바이스 또는 다른 공지된 무선 수신 디바이스로서 실행될 수 있다. 트랜시버(102)는 또한 DSSS 전송기 또는 다른 공지된 무선 전송기로서 실행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전송기(204)의 블록도이다. 전송기(204)는 주파수 발생기(302), 변조기(304), 전송 디바이스(306)로 구성된다. 전송기(204)는 제어기(202)로부터 수신되는 데이터 신호들을 변조 및 전송함으로써 동작한다. 변조는 공지된 임의 변조 기술, 예를 들면 바이폴라 위상 천이 변조(Bipolar Phase Shift Keying; BPSK)를 사용하여 실행될 수 있다. 변조기(304)에 인가되는 반송파는 주파수 기준(210)로부터 유도된다. 주파수 기준(210)는 주파수 발생기(302)에 고정 주파수 입력을 공급한다. 주파수 발생기(302)는 위상 동기 루프(phase locked loop; PLL) 주파수 동기화기일 수 있으며, 다중의 가능 주파수들 중에서 반송 주파수를 생성한다. 제어기(202)는 제어기(202) 및 주파수 발생기(302)로부터 결합되는 신호들을 통해 주파수 발생기(302)에 의해 생성되는 신호 주파수를 프로그래밍한다. 주파수 발생기(302)에 의해 생성되는 반송 주파수는 변조기(304)에 인가된다. 변조기(304)의 출력은 전송 디바이스(306)내의 전력 증폭기에 인가된다. 전력 증폭기의 출력은 안테나와 같은 에어 인터페이스 포트(air interface port)에 결합되어 데이터 신호의 무선 전송에 영향을 미친다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신기(206)의 블록도이다. 수신기(206)는 수신 디바이스(402), 패킷 복구(packet recovery) 및 타이밍 블록(404) 및 주파수 발생기(406)를 포함한다. 수신 디바이스(402)는 일반적으로 증폭기 및 혼합기를 포함하며, 다양한 데이터 패킷들 및 FSB들을 수신한다. 수신 디바이스(402)에 수신되는 신호들은 증폭되고, 반송 주파수에서 보다 낮은 중간 주파수(IF)로 주파수 천이된다. 주파수 천이는 수신된 신호와 로컬 발진기(Local Oscillator; LO) 신호를 결합함으로써 달성된다. LO 신호는 주파수 기준(210)로부터 유도된다. 주파수 기준(210)는 주파수 발생기(406)에 고정 주파수 입력을 공급한다. 주파수 발생기(406)는 PLL 주파수 동기화기(PLL frequency synthesizer)일 수 있으며, 다수의 가능 주파수들 중에서 LO 주파수를 생성한다. 증폭되고 주파수 천이된 신호들은 '패킷 복구 및 타이밍 블록'(404)에 결합된다. 이 블록에서, 수신된 데이터 패킷은 변조 신호로부터 복구되고 수신기(206)의 타이밍은 들어오는 신호와의 동기를 허용하도록 조절된다. 그런 다음, 복구된 패킷은 제어기(202)에 결합된다. 제어기(202)는 FSB들과 데이터 패킷들을 구별한다. 제어기(202)는 또한 패킷 헤더로부터 데이터 패킷을 분리한다. 또한, 제어기(202)로부터의 신호들은 주파수 발생기(406)에 결합되어, 생성된 신호의 주파수를 제어한다. 또한, 제어기(202)는 애플리케이션 디바이스들로의 데이터의 전송을 포함하는 시스템에 관하여 다른 동작 들을 수행할 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 4의 전술된 논의에서 트랜시버(102)가 기술되고 있으며, 트랜시버(104)는 트랜시버(102)와 기능면에서 동일한 것으로 간주된다. 심지어 2개의 디바이스들이 기능면에서 동일하여도, 2개 트랜시버들의 주파수 기준(210)는 제조시의 고유 차이들로 상이한 주파수들을 생성한다. 2개 타입의 주파수 기준들은 공지되어 있다: 결정 기반 주파수 기준 및 집적 회로 기반 주파수 기준. 결정 기반 주파수 기준은 예를 들면 AT-컷 석영 블랭크(AT-cut quarts blank)와 같은 석영 결정들(quarts crystals)을 이용하여 실행될 수 있다. 이러한 주파수 기준들은 셀룰러 폰들 및 다른 휴대용 통신 장비에 통상 사용된다. 집적 회로 기반 주파수 기준의 예들로는 링 발진기들(ring oscillators)이 있다. 주파수 기준(210)은 주파수 안정성으로 동작하며, 그것들에 의해 발생된 주파수의 변경을 결정한다.
본 발명의 주파수 오프셋 보상 기술은 트랜시버(102)와 트랜시버(104)간의 주파수 오프셋 보상을 위한 트랜시버(102)에 의해 FSB들의 전송을 포함한다. 도 5는 본 발명의 다양한 단계들을 기술하는 흐름도이다. 트랜시버(102)는 전송기로서 동작하며, 단계 502에서 패턴으로 FSB를 전송한다. FSB는 주파수 오프셋의 기대 범위에 걸치도록 주파수 범위 전역에 분배된다. 트랜시버(104)는 수신기로서 동작하며, 단계 504에서 FSB들 중 적어도 하나를 수신한다. 트랜시버(104)는 트랜시버(104)의 동작 주파수에 상당히 근접한 주파수로 전송되는 FSB를 수신한다. 트랜시버(104)는 단계 506에서 수신되는 FSB로부터의 시간 및 주파수 위치 정보를 결정한다. 시간 위치 정보는 수신된 FSB와 수신된 FSB와 관련된 데이터 패킷들의 개시 간의 시간 기간이다. 주파수 위치 정보는 FSB가 전송되는 주파수와 관련된 데이터 패킷들이 전송되는 주파수간의 차이다. 따라서, 데이터 패킷들을 수신하기 위하여, 트랜시버(104)는 단계 508에서 주파수 위치 정보와 동일한 양만큼 그 주파수를 변경한다. 이제, 트랜시버(104)의 주파수는 트랜시버(102)의 주파수와 매칭한다. 트랜시버(104)는 단계 510에서 저전력 슬립 모드로 진행한다. 슬립 모드에서, 일부 회로들, 예를 들면 주파수 안정도를 조절하고 유지하는데 요구되는 회로들은 액티브 상태가 되지만, 데이터를 수신하는데 필요한 대부분의 회로들은 전력 소비를 최소화하기 위하여 턴오프된다. 트랜시버(104)는 타임 오프셋보다 작거나 또는 동일한 시간 지속 기간 동안 저전력 슬립 모드를 유지한다. 시간 오프셋의 지속 기간이 경과되는 경우, 트랜시버(104)는 단계 512에서 액티브 모드로 되돌아간다. 트랜시버(102)는 단계 514에서 데이터 패킷들을 전송한다. 트랜시버(104)는 단계 516에서 데이터 패킷들을 수신한다. 데이터 패킷들의 교환 완료시에, 트랜시버(104)는 단계 518에서 그것의 원래의 주파수로 되돌아간다. 대안적으로는, 트랜시버(104)는 새로운 주파수로 동작하도록 선택할 수 있다. 이것은 FSB의 추가 정보가 전송 디바이스가 매우 양호한 주파수 안정도가 있다고 나타나는 경우에 바람직하며, 정확한 주파수 기준으로 고려된다.
또한, 도 5는 전송기와 같은 1차 통신 디바이스가 수신기들과 같은 다수의 2차 통신 디바이스들에 데이터 패킷들을 전송하는 방송 시나리오에 적용한다. 2차 통신 디바이스들 각각은 1차 통신 디바이스에 관하여 그것의 특정 주파수 오프셋에 따라 상이한 FSB를 수신할 수 있다. 그런 다음, 각각의 2차 통신 디바이스는 데이 터 패킷들을 수신하도록 단계 506 내지 단계 516을 수행한다.
본 발명은 주파수 오프셋을 정확하게 결정하기 위하여 관련된 데이터 패킷들의 교환 이전에 FSB들의 전송을 포함한다. FSB는 관련된 데이터 패킷들에 관하여 그것의 상대적인 위치에 관한 정보를 포함하는 작은 데이터 패킷이다. 예를 들면, IEEE 802.15.4 표준의 경우에, FSB는 그 표준에 의해 명시되는 데이터 패킷 포맷의 축소된 형태일 수 있다. 도 6은 IEEE 802.15.4 표준에 대하여 가능한 FSB 포맷을 도시한다. 이 FSB 포맷은 프리앰블(602), 프레임 개시 구분 문자(start-of-frame delimiter; 604), 헤더(606)를 포함한다. 프리앰블(602)은 길이의 8개 부호들이고 칩 및 비트 파형들과의 시간 동기를 획득하도록 수신 디바이스에 의해 사용된다. 프레임 개시 구분 문자(604)는 긴 2개의 부호들이고 패킷의 데이터 부분의 개시에 시간 동기를 요구하도록 수신 디바이스에 의해 사용된다. 헤더(606)는 1개의 예비 비트와 7개 비트의 패킷에서 데이터 바이트 개수를 표시하는 정보를 포함한다. 또 다른 가능 FSB 포맷은 이 패킷이 정규 데이터 패킷 또는 FSB 인지를 나타내는데 예비 헤더 비트를 사용하게 된다. 나머지 7개 비트는 시간 및 주파수 위치 정보의 컴팩트 표현을 나타내거나 또는 FSB의 페이로드 부분의 길이를 명시할 수 있다. FSB의 페이로드 부분은 데이터 패킷들에 관하여 FSB의 시간 및 주파수 위치에 관한 보다 상세한 정보뿐만 아니라, 전송 및/또는 수신 디바이스들에 대한 디바이스 및 네트워크 식별 번호들도 제공한다.
FSB에 포함되는 정보는 압축될 수 있다. 예를 들면, 각각의 FSB는 그것에 할당된 고유 FSB 식별 번호를 가질 수 있다. FSB 식별 번호를 사용하여 FSB의 크 기를 최소화한다. 그러나, 이 경우에, 각 FSB의 시간 및 주파수에서의 상대적 오프셋 값들은 통상적인 미리 결정된 값이다. 예를 들면, 10 FSB들은 1 내지 10으로 번호 매김될 수 있으며, 각 FSB의 주파수 및 시간 오프셋 값들은 미리 규정되고 수신 측에서 룩업 테이블에 저장된다. 대안으로, FSB에 포함된 정보는 시간 및 주파수 유닛들 각각에 측정되는 상대적인 시간 및 주파수 오프셋을 나타낼 수 있다. 주파수 및 시간 유닛들의 값, 예를 들면 주파수 오프셋에 대해서는 10MHz 단계들 및 시간 오프셋에 대해서는 1 밀리초 단계들은 미리 정의되고, 수신 측에서뿐만 아니라 전송기에서도 공지되어 있다. 오프셋 정보에 따라서, 또한 FSB는 추가 정보를 포함할 수 있다. 이 정보는 전송측 식별 번호, 수신측 식별 번호, 및 네트워크 식별 번호 등을 포함할 수 있다. 추가 정보의 포함은 네트워크가 견딜 수 있는 일정량의 오버헤드를 필요로 한다.
주파수 오프셋 보상을 위한 FSB들의 전송은 주파수 오프셋의 기대되는 범위가 커버링되는 방법으로 행해진다. 이것을 달성하는 방법들 중 하나는 적정 패턴으로 FSB들을 전송하는 것이다. 적정 패턴은 주파수 범위에 FSB들을 분산시킴으로써 형성된다. 또한, 패턴은 규칙적인 시간 간격들로 FSB들을 전송하는 것을 포함한다. FSB들간의 규칙적인 시간 간격들은, 트랜시버(102)가 상이한 주파수들에 대하여 FSB들을 발생할 수 있다는 것을 보증한다. 도 7은 IEEE 802.15.4 환경에서 FSB들의 전송을 위한 단조 패턴을 도시한다. 데이터 패킷(702)의 원하는 전송이 발생하는 주파수가 Fc로 표시된다. FSB(704)의 시퀀스는 데이터 패킷(702) 전송 이전에 전송된다. FSB(704)는 1600 ppm(parts per million)의 주파수 범위 전역 또는 0.0016Fc로 확산된다. 제 1 FSB는 800ppm만큼 Fc보다 더 높은 주파수로 전송된다. 다음 FSB들 각각은, 그것이 전송되기 이전에 전술된 FSB가 전송되는 주파수보다 160 ppm만큼 낮은 주파수로 전송된다. 주파수 오프셋이 FSB의 주파수의 +/- 80ppm 이내에 있는 임의 액티브 수신기는 FSB들 중 임의 하나를 포착하고 데이터 패킷(702)이 전송되기 이전에 적절한 조정들을 행할 수 있다. 이것은 IEEE 802.15.4 표준의 허용 가능 주파수 오프셋과 동일한 것이다. IEEE 802.15.4 표준은 데이터 패킷들의 효율적인 교환에 관한 것을 명시하며, 주파수 기준(210)의 안정성은 40ppm 이상만큼 변경하지 않는다. 따라서, 이 경우에 최악의 주파수 오프셋은 80ppm이다. 따라서, FSB들간의 간극은 160ppm으로 세팅된다. 결국, 2개 이웃 FSB들간의 정확히 절반의 주파수를 가지는 수신기는 그들 중에서 정확하게 하나를 수신할 수 있다. 예를 들면, 수신기가 Fc에 관하여 +720ppm의 주파수 오프셋을 가지는 경우, 그것은 Fc+800ppm으로 전송되는 FSB, 또는 Fc+640ppm으로 전송되는 FSB 중 하나를 수신할 수 있다. 도 7에 도시된 FSB들의 전송 패턴은 트랜시버(102)로 하여금 주파수들을 변경할 때 FSB들(704)을 발생하는 주파수 오프셋들의 범위에 걸쳐 스텝을 단순하게 하는 것을 허용한다. 2개 인접 FSB들의 주파수들이 상당한 양만큼 상이하지 않기 때문에, FSB들(704)을 발생하는 동안에 트랜시버(102)의 설정 시간은 최소화된다. FSB의 수신에 이어 트랜시버(104)는 저전력 슬립 모드를 실행할 수 있다. 저전력 슬립 모드를 실행함으로써, 트랜시버(104)는 실질적으로 스위치 오프한다. 트랜시버(104)는 데이터 패킷(702) 전송 바로 직전에 스위치 온 하거나 또는 액티브 모드를 실행한다.
주파수 오프셋 보상에 관한 전술된 방법은 상이한 타입들의 네트워크들에 적용될 수 있다. 예를 들면, 주파수 동기를 위해 비컨을 사용하는 네트워크들이 있다. 비컨들은 네트워크의 멤버들을 동기화하기 위해 네트워크 조정자에 의해 사용되는 주기적 패킷 전송이다. 또한, 그들은 조정자없이 네트워크들에서 사용될 수도 있다. 후자의 경우, 각각의 멤버는 청취할 수 있는 임의 디바이스들과의 식별 및 가능 통신을 위해 주기적 비컨들을 전송한다. 많은 저가 디바이스들에서, 수신기측뿐만 아니라 전송기에서도 반송 주파수를 유도하는데 사용되는 주파수 기준(210)는 또한 주기적 비컨 전송을 위해 타이밍을 유도하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우들에서, 비컨들간의 시간 간격에서 일정 수준의 주파수 오프셋 및 변경들이 있다. 2개 비컨들의 전송들간의 시간 간격은 비컨 주기로 언급된다. 각각의 비컨 이전에 FSB들을 이용하는 경우, 각각의 FSB의 상대적 시간 오프셋은 비컨 주기의 함수로 행해질 수 있다. 또한, 도 7은 상기 타이밍 관계를 기술한다. 데이터 패킷(720)의 전송은 시간 실례 A에서 개시한다. 최저 주파수 FSB(704)는 데이터 패킷(702)이전에 고정 시간 실례 B에서 개시한다. 임의 다른 FSB의 개시 시간은 비컨 주기 Tb와 최저 주파수 FSB에 관한 FSB의 주파수 오프셋(ppm)과의 곱으로서 계산된다. 예를 들면, 제 1 FSB는 최종 FSB보다 더 높은 1600ppm인 반송 주파수를 가지며, 따라서 제 1 FSB는 최종 FSB 이전에 0.0016Tb로 전송되어야 한다. 모든 수신기들은 시간 실례 C에서 FSB를 수신할 목적으로 액티브 모드를 실행하고자 시도한다. B와 C간의 시간 차는 0.0008×Tb(0.0008은 80ppm과 동일한 것임)와 같다. Fc로부터의 주파수 오프셋을 가지는 수신기들은 Tb에 비례하는 양 및 그들 의 상대적 주파수 오프셋(ppm)만큼 C보다 조금 일찍 또는 조금 늦게 활발하게 될 것 같다. 예를 들면, Fc에 관하여 주파수 오프셋이 -800ppm인 수신기는 매우 느리게 발진하는 주파수 기준를 가진다. 이러한 동일 주파수 기준에 기초하는 비컨 주기 타이머는 너무 긴 800ppm인 비컨 주기를 가지며, 이것은 수신 디바이스로 하여금 기대되는 것 보다 0.0008Tb 이후에 액티브 수신 모드를 실행하게 하고, 시간 B에서 FSB를 수신하도록 때를 맞춘다. 본원에서 기술되는 FSB 타이밍 관계는 FSB들 검색 동안에 수신기가 액티브 모드에서 소비하는 시간 양을 최소화한다.
FSB들(704)은 데이터 패킷 대역폭보다 상당히 넓은 주파수 범위에 걸쳐 있다. 이웃한 주파수 채널들에 간섭을 감소시키는 것을 돕기 위하여, 특정 코딩은 FSB들(704)에 적용될 수 있다. 의사 잡음 시퀀스 코딩은 간섭을 줄이기 위해 적용될 수 있는 특정 코딩의 일례이다. IEEE 802.15.4 표준에 명시된 바와 같이, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS)은 패킷 전송을 위해 물리 층에서 사용된다. FSB들은 간섭을 최소화하기 위하여 상이한 확산 코드와 함께 동일한 DSSS 기술을 사용할 수 있다. 이러한 특정 코딩은 당업자에게 명백해야 한다.
FSB들의 전송에 관한 몇몇 대안 패턴들이 가능하다. 도 8은 FSB들 전송의 커버리징 패턴을 도시한다. 커버리징 패턴은 Fc로 전송되는 FSB(704)를 요구하지 않는다. 이 패턴에서, 가장 큰 주파수 오프셋들을 가지는 디바이스들은 데이터 패킷(702)을 수신하기 위하여 조정하도록 대부분의 시간이 제공된다.
도 9는 FSB들(704) 전송의 분산 패턴을 도시한다. 이 패턴은 최소 주파수 오프셋을 가지는 디바이스들을 허용하고, 데이터 패킷(702) 도착 이전에 저전력 슬 립 모드로 남아있게 하는데 많은 시간을 허용한다. 주파수 오프셋 분산이 정상적으로 Fc 주변에 정상적으로 분산되는 경우들에서, 이것은 데이터 패킷(704)을 수신하기 위하여 동기화하는 경우 수신기가 액티브 모드로 남아 있는 평균 시간 지속 기간을 최소화한다.
도 10은 FSB들(&04) 전송의 단일 주파수 패턴을 도시한다. 이 패턴은 수신기가 일정 범위의 주파수 오프셋에 걸쳐 FSB들(704)을 액티브하게 검색하는 것을 요구한다. 이러한 패턴의 이점은 다양한 주파수들의 FSB들(704)을 발생하도록 수신기(102)에 요구하지 않는 것이다. 이러한 패턴을 사용함으로써, 그것의 승인 스펙트럼 대역의 엣지에 보다 근접하게 전송 디바이스가 동작하는 것을 허용하며, 인접 주파수 채널들의 시스템들간의 간섭을 최소화한다. 단일 주파수 동작으로 인해, FSB들(704)은 블랭크 시간 간격들로 인터리빙될(interleaved) 필요가 없다. 그러나, FSB들(704)간의 시간 간격들이 수신기 검색 알고리즘들에 유익하다는 것이 판명된다. 예를 들면, 수신 디바이스는 단조 수렴, 또는 분산 패턴을 사용하여 주파수 오프셋 세트를 스텝핑함으로써 기대 범위의 주파수 오프셋들을 검색하고, 각각의 주파수 오프셋에서 짧은 양의 시간 동안 수신 디바이스를 액티브 모드로 놓고 FSB의 존재 검출을 시도한다. FSB들간의 경계 시간(guard time)은 주파수를 변경할 때 수신기 안정 시간을 허용한다. 단일 주파수 FSB 패턴의 사용은 표준 IEEE 802.15.4 데이터 패킷에서 프리앰블 필드를 단순하게 길게 하는 것보다 더 효과적이다. 각각의 FSB의 시간 오프셋 정보는 수신기로 하여금 데이터 패킷 도착 이전에 저전력 슬립 모드를 실행하게 하며, 이로써 트랜시버(104)의 전력을 보존한다.
본 발명의 대안적인 실시예에서, 각각의 통신 세션 이전에 FSB들을 사용할 필요가 없을 수 있다. 이것은 본 발명이 동작하는 네트워크의 타입에 따라 상이하다. 예를 들면, 방사형 네트워크 토폴로지(star network topology)에서, 네트워크는 주기적으로 비컨 패킷들을 전송하는 조정자 디바이스들에 의지한다. 이 경우에, 네트워크 조정자는 비컨 패킷들 이전에 FSB들을 전송할 수 있다. 데이터, 명령들 및 긍정 응답들과 같은 다른 패킷들은, 비컨들 이전에 전송되는 FSB들로부터 새롭게 획득되는 주파수 정보를 사용하여 비컨 패킷에 이어 교환될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 2개 이상의 디바이스들 사이에서 데이터 패킷들의 교환에 부응할 수 있다. 이 경우에, FSB들은 이러한 교환을 개시하는 디바이스에 의한 교환의 개시시에 전송될 수 있을 뿐이다. 다른 디바이스들은 임의 패킷들 전송 이전에 개시 디바이스의 주파수에 가능한 근접한 그들 주파수들을 튜닝할 수 있다. 패킷 교환이 완료된 후에, 다른 디바이스들은 그들의 새로운 주파수로 계속하거나 또는 그들의 오리지널 주파수 세팅들로 되돌아갈 수 있다. 네트워크 조정자인 개시 디바이스의 경우 또는 그것이 양호한 안정성을 가지는 경우, 새로운 주파수를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 나쁜 안정성을 가지는 통상적인 피어 투 피어 통신들 또는 디바이스들의 경우, 디바이스는 그것의 원래의 주파수 세팅들로 되돌아가는 것이 바람직할 수 있다.
또한, FSB를 수신할 때 각각의 수신 디바이스에 의해 결정되는 주파수 오프셋 정보는 FSB를 전송하는 전송 디바이스로 다시 레포팅될 수 있다. 주파수 오프셋 정보는 또한 네트워크에서 다른 디바이스들과 공유될 수도 있다. 이러한 정보 는 네트워크 동기화 알고리즘에 사용될 수 있다. 예를 들면, 네트워크 조정자는 네트워크에서 다른 디바이스들로부터의 주파수 오프셋 정보를 모아서, 그 자신 동작 주파수를 조절하는데 분산을 사용할 수 잇다. 구체적으로, 네트워크 조정자는 다른 디바이스들의 평균 또는 중간 주파수 오프셋은 제로에 근접하도록 그것의 동작 주파수를 조정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 트랜시버들(102, 104)은 대역 통과 통신을 이용하는 무선 시스템에서 동작할 수 있다. 이러한 타입의 통신에서, 정보는 그것의 전송 이전에 반송파에 변조된다. 전송은 구리선과 같은 물리적인 매체를 통해 발생한다. 다수의 유선 통신 시스템, 예를 들면 전화 모뎀들 및 케이블 모뎀들은 대역 통과 변조 기술들을 사용하며, 정보는 반송파에 변조된다. 상기의 경우에 또한 전송기와 수신기 사이에 반송 주파수 오프셋이 존재할 수 있다. 본 발명의 주파수 오프셋 보상 기술은 상기 주파수 오프셋을 제거하는 목적을 제공한다.
본 발명의 주파수 오프셋 보상 기술은 전송기와 수신기간의 큰 주파수 오프셋들의 문제점을 해결한다. 실제 데이터 패킷들 전송 이전의 FSB들의 전송은 큰 주파수 오프셋들을 완화시키는데 도움이 되며, 이것에 의해 데이터의 효과적인 교환을 보장한다. 본 발명에서 사용되는 FSB들은 매우 작은 패킷들이며, 디바이스들의 동작에 임의 상당 오버헤드를 부가하지 않는다. 주파수 오프셋 보상에 관한 종래의 방법들은 신호 대역폭 및 트랜시버(104)를 스케일링하는 것을 포함한다. 예를 들면, DSSS 타입의 변조에서 미분 칩 검출은 데이터가 전송되는 레이트를 증가시키는 것을 포함한다. 본 발명은 임의 이러한 스케일링을 요구하지 않는다.
본 발명에 따라서, 트랜시버(104)는 트랜시버(102)로부터의 데이터 패킷의 전송에 관한 정확한 개시 시간을 결정한 후에 저전력 슬립 모드를 실행하는 것이 허용된다. 이것에 의해 트랜시버(104)에서 전력 낭비가 전혀 없어 전력 소비가 낮게 된다. 저전력 소비로 인해 소형 배터리들 사용이 가능하고, 또한 트랜시버(104)의 크기를 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보상 기술은, 크기, 가격 및 전력 소비가 애플리케이션의 성능에 있어서 중요한 애플리케이션에 이상적으로 적절하다.
본 발명의 주파수 오프셋 보상 기술은 네트워크 구성에 관한 임의 실질적인 변경없이 기존의 무선 네트워크에서 실행될 수 있다. 본 발명은 애플리케이션 주문형 집적 회로(ASIC) 테크놀로지를 이용하여 디지털 신호 프로세싱(DAP) 칩들의 결합으로서 실행될 수 있다.
본 발명의 주파수 오프셋 보상 기술은 저가 및 낮은 레이트 무선 네트워크들에 적절하며, 여기서 네트워크 소자들의 주파수 안정성은 나쁘다. 본 발명의애플리케이션들은 무선 센서들, 자동 및 제어 디바이스들, 로지스틱스에 사용되는 트래킹 디바이스들, 비디오 게임들과 같은 엔터테인먼트 디바이스들을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. IEEE 802.15.4 및 지그비(Zigbee)(상표명)와 같은 산업 표준은 이러한 애플리케이션들을 처리한다. 본 발명의 실시예들은 네트워크 디바이스의 향상된 주파수 안정성 허용 한계 및 감소된 가격을 제공하도록 미래 형태의 이러한 표준들에 통합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 설명 및 기술되고 있지만, 본 발명은 단지 이러한 실시예들에 한정되지 않는다. 수 많은 수정, 변경, 변화, 대체 등은 청구 범위에서 기술되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 당업자에게 명백하게 된다.

Claims (10)

  1. 제 1 트랜시버 디바이스와 제 2 트랜시버 디바이스간의 주파수 오프셋 보상 방법으로서, 상기 제 1 트랜시버 디바이스 및 상기 제 2 트랜시버 디바이스는 데이터 패킷들을 교환하기 위하여 통신하는, 상기 주파수 오프셋 보상 방법에 있어서,
    상기 제 1 트랜시버 디바이스로부터 복수의 주파수 동기 버스트들을 전송하는 단계;
    상기 제 2 트랜시버 디바이스에서 복수의 주파수 동기 버스트들 중 적어도 하나를 수신하는 단계;
    상기 복수의 주파수 동기 버스트들 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제 1 트랜시버 디바이스의 주파수를 매칭시키도록 상기 제 2 트랜시버 디바이스의 동작 주파수를 조절하는 단계; 및
    상기 제 1 및 제 2 트랜시버 디바이스 사이에서 하나 이상의 데이터 패킷을 교환하는 단계를 포함하는, 주파수 오프셋 보상 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 동기 버스트들을 전송하는 단계는:
    적정 패턴으로 상기 복수의 주파수 동기 버스트들을 전송하는 단계;
    상기 데이터 패킷들에 관하여 각각의 주파수 동기 버스트에 관한 주파수 위치 정보를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 정보는 상기 주파수 동기 버스트의 일 부로서 전송되고, 상기 주파수 동기 버스트들의 상대적 위치는 시간 및 주파수에 의하여 결정되는, 주파수 오프셋 보상 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 트랜시버 디바이스의 동작 주파수를 조절하는 단계는:
    상기 주파수 동기 버스트의 일부로서 전송되는 상기 주파수 위치 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 주파수 위치 정보에 기초하여 상기 제 2 트랜시버 디바이스의 주파수를 변경하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 트랜시버 디바이스의 주파수는 상기 제 1 트랜시버 디바이스의 주파수를 매칭시키도록 변경되는, 주파수 오프셋 보상 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 동기 버스트의 수신에 이어 저전력 슬립 모드로 상기 제 2 트랜시버 디바이스를 스위칭하는 단계를 더 포함하는, 주파수 오프셋 보상 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 트랜시버 디바이스를 저전력 슬립 모드로 스위칭하는 단계는:
    상기 주파수 동기 버스트와 함께 전송되는 상기 정보로부터 시간 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 시간 위치에 의해 결정되는 지속 기간 동안에 상기 제 2 트랜시버 디바 이스를 저전력 슬립 모드로 스위칭하는 단계를 포함하는, 주파수 오프셋 보상 방법.
  6. 1차 통신 디바이스와 다수의 2차 통신 디바이스들간의 주파수 오프셋 보상 방법으로서, 상기 1차 및 2차 통신 디바이스들은 데이터 패킷들을 교환하기 위하여 상호 통신하는, 상기 주파수 오프셋 보상 방법에 있어서:
    상기 1차 통신 디바이스로부터 복수의 주파수 동기 버스트들을 전송하는 단계로서, 상기 주파수 동기 버스트들은 상기 데이터 패킷들에 관하여 시간 및 주파수에 관한 그들의 상대적 위치에 대한 정보를 포함하는, 상기 전송 단계;
    상기 복수의 주파수 동기 버스트들 중 적어도 하나를 상기 2차 통신 디바이스들의 각각에서 수신하는 단계;
    상기 1차 통신 디바이스의 주파수에 매칭시키기 위해 상기 2차 통신 디바이스들의 각각의 동작 주파수를 조절하는 단계로서,
    i. 상기 주파수 동기 버스트로부터 상기 주파수 위치 정보를 결정하는 단계, 및
    ii. 상기 주파수 위치 정보에 기초하여 상기 2차 통신 디바이스들의 상기 동작 주파수를 변경시키는 단계로서, 상기 2차 통신 디바이스들의 주파수는 상기 1차 통신 디바이스의 주파수를 매칭시키기 위하여 변경되는, 상기 변경 단계를 포함하는, 상기 조절 단계; 및
    상기 1차 및 2차 통신 디바이스들 사이에서 하나 이상의 데이터 패킷들을 교 환하는 단계를 포함하는, 주파수 오프셋 보상 방법.
  7. 무선 환경에서 제 1 트랜시버 디바이스와 제 2 트랜시버 디바이스간의 주파수 오프셋 보상 시스템에 있어서,
    제 1 트랜시버 디바이스로서, 복수의 주파수 동기 버스트들을 전송하고, 하나 이상의 데이터 패킷들을 전송 또는 수신하며, 상기 주파수 동기 버스트들은 데이터 패킷들의 전송 또는 수신 전에 전송되는, 상기 제 1 트랜시버 디바이스; 및
    제 2 트랜시버 디바이스로서, 상기 복수의 주파수 동기 버스트들 중에서 적어도 하나를 수신하며, 상기 제 1 트랜시버 디바이스의 주파수를 매칭시키도록 상기 제 2 트랜시버 디바이스의 주파수를 조절하고, 상기 조절은 상기 데이터 패킷들을 전송 또는 수신하도록 행해지는, 상기 제 2 트랜시버 디바이스를 포함하는, 주파수 오프셋 보상 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주파수 동기 버스트는 상기 주파수 동기 버스트에 고유한 버스트 식별 번호(burst identification number)를 포함하는 데이터 패킷이고, 상기 데이터 패킷들에 관한 각각의 주파수 동기 버스트의 상대적 위치는 미리 결정되고 상기 제 1 및 제 2 트랜시버 디바이스들에 알려진, 주파수 오프셋 보상 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 주파수 동기 버스트는,
    시간에 관하여 상기 데이터 패킷들에 관한 상기 주파수 동기 버스트의 상대적 위치, 및
    주파수에 관하여 상기 데이터 패킷들에 관한 상기 주파수 동기 버스트의 상대적 위치에 관한 정보를 포함하는 데이터 패킷인, 주파수 오프셋 보상 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정보는 상기 제 1 트랜시버 디바이스들에 고유한 디바이스 식별 번호를 더 포함하는, 주파수 오프셋 보상 시스템.
KR1020067006482A 2003-10-03 2004-10-01 주파수 오프셋 보상용 동기 버스트들 KR100729169B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/678,416 2003-10-03
US10/678,416 US7277457B2 (en) 2003-10-03 2003-10-03 Sync bursts for frequency offset compensation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060073637A true KR20060073637A (ko) 2006-06-28
KR100729169B1 KR100729169B1 (ko) 2007-06-19

Family

ID=34393923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067006482A KR100729169B1 (ko) 2003-10-03 2004-10-01 주파수 오프셋 보상용 동기 버스트들

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7277457B2 (ko)
KR (1) KR100729169B1 (ko)
DE (1) DE112004001869T5 (ko)
WO (1) WO2005034409A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180002695A (ko) * 2015-04-16 2018-01-08 코르보 인터내셔널 피티이. 엘티디. 멀티-채널 수신기
KR102267324B1 (ko) * 2020-07-29 2021-06-22 (주)에어포인트 저전력 광역 통신 네트워크에서의 주파수 오프셋 추정 통신단말기 및 방법

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7467018B1 (en) 2002-11-18 2008-12-16 Rockwell Automation Technologies, Inc. Embedded database systems and methods in an industrial controller environment
ES2294539T3 (es) * 2003-08-06 2008-04-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Estacion principal de sistema de comunicacion, y metodo de control de acceso.
US7522677B2 (en) * 2003-10-21 2009-04-21 Texas Instruments Incorporated Receiver with low power listen mode in a wireless local area network
US7522685B2 (en) * 2004-06-01 2009-04-21 Honeywell International Inc. Resynchronizing timing sync pulses in a synchronizing RF system
FR2873521B1 (fr) * 2004-07-20 2006-12-01 Frederic Aberlenc Systeme de surveillance securise
FR2873520B1 (fr) * 2004-07-20 2006-10-13 Frederic Aberlenc Systeme de surveillance a forte capacite
FR2873519B1 (fr) * 2004-07-20 2007-07-06 Frederic Aberlenc Terminal de surveillance securise
US7961828B2 (en) * 2004-10-06 2011-06-14 Motorola Mobility, Inc. Sync bursts frequency offset compensation
KR100643323B1 (ko) * 2005-02-03 2006-11-10 삼성전자주식회사 지그비 시스템에서 데이터 송수신 방법 및 그 방법을사용하는 코디네이터 및 디바이스
US7706895B2 (en) 2005-02-25 2010-04-27 Rockwell Automation Technologies, Inc. Reliable messaging instruction
US7565351B1 (en) * 2005-03-14 2009-07-21 Rockwell Automation Technologies, Inc. Automation device data interface
US7233830B1 (en) 2005-05-31 2007-06-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Application and service management for industrial control devices
US7620403B2 (en) * 2005-07-29 2009-11-17 Motorola, Inc. Method and apparatus for providing reference frequency aiding among peers operating in a direct communication mode
US8311048B2 (en) * 2008-05-09 2012-11-13 Roundbox, Inc. Datacasting system with intermittent listener capability
US7889782B2 (en) * 2007-02-23 2011-02-15 Freescale Semiconductor, Inc. Joint de-spreading and frequency correction using a correlator
US8193915B2 (en) * 2008-03-06 2012-06-05 GM Global Technology Operations LLC Multiple transceiver synchronous communication system
US9031053B2 (en) * 2008-10-23 2015-05-12 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for communicating in a relay communication network
US8634769B2 (en) * 2008-10-23 2014-01-21 Qualcomm Incorporated Data reception with interference cancellation in a relay communication network
US9419677B2 (en) * 2008-12-19 2016-08-16 Intel Corporation Removal of modulated tonal interference
DE102009060505B4 (de) * 2008-12-30 2011-09-01 Atmel Automotive Gmbh Schaltung, System und Verfahren zur Kommunikation zwischen zwei Knoten eines Funknetzes
KR101338480B1 (ko) * 2009-11-30 2013-12-10 한국전자통신연구원 버스트 모드 패킷 신호에 대한 감지 신호 생성 장치 및 수신 장치
US9941980B2 (en) * 2014-05-27 2018-04-10 Koninklijke Philips N.V. Body coupled communication device with synchronization
CN106304272B (zh) * 2015-06-26 2019-10-18 深圳市中兴微电子技术有限公司 一种快速扫频方法、装置和终端
WO2018174941A1 (en) * 2017-03-22 2018-09-27 Intel IP Corporation Packets for frequency tracking in wake-up radio systems
CN110289874B (zh) * 2019-07-03 2021-08-24 江苏卓胜微电子股份有限公司 一种去除无线通信中频偏对接收性能影响的方法及系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3116735B2 (ja) 1994-08-11 2000-12-11 松下電器産業株式会社 自動周波数補正装置
US5930243A (en) * 1996-10-11 1999-07-27 Arraycomm, Inc. Method and apparatus for estimating parameters of a communication system using antenna arrays and spatial processing
US6522696B1 (en) * 1997-04-11 2003-02-18 Agere Systems Inc. Adaptive frequency correction in a wireless communications system, such as for GSM and IS54
US6058101A (en) * 1997-06-11 2000-05-02 Industrial Technology Research Institute Synchronization method and system for a digital receiver
FI973837A (fi) * 1997-09-29 1999-03-30 Nokia Telecommunications Oy Tiedonsiirtoresurssien allokointi
US6876675B1 (en) * 1998-02-06 2005-04-05 Cisco Technology, Inc. Synchronization in OFDM systems
US6473607B1 (en) * 1998-06-01 2002-10-29 Broadcom Corporation Communication device with a self-calibrating sleep timer
DE69939310D1 (de) * 1998-12-01 2008-09-25 Samsung Electronics Co Ltd Vorrichtung zur frequenzsynchronisierung eines ofdm/cdma systems
US6480555B1 (en) * 1999-09-02 2002-11-12 Motorola, Inc. Method and apparatus for extended range frequency correction burst detection
US6862297B1 (en) * 1999-12-21 2005-03-01 Cisco Technology, Inc. Wide range frequency offset estimation in OFDM systems
US6823031B1 (en) * 2000-01-20 2004-11-23 Wavtrace, Inc. Automated frequency compensation for remote synchronization
US6930989B1 (en) * 2000-06-20 2005-08-16 Cisco Technology, Inc. Wide frequency offset correction using encoded interburst phase differences
US6628926B1 (en) 2000-10-11 2003-09-30 Nokia Networks Oy Method for automatic frequency control
US7106709B2 (en) * 2000-11-29 2006-09-12 Telefonaktiebologet Lm Ericsson (Publ) Timing drift compensation in wireless packet-based systems
ATE349842T1 (de) 2001-02-26 2007-01-15 Juniper Networks Inc Schätzung eines frequenzversatzes, zur anwendung bei kurzen datenbursts
US6907028B2 (en) * 2002-02-14 2005-06-14 Nokia Corporation Clock-based time slicing
US7062282B2 (en) * 2002-07-19 2006-06-13 Mediatek, Inc. Method and apparatus for frequency synchronization in a digital transmission system
US6700664B1 (en) * 2002-08-15 2004-03-02 Jds Uniphase Corporation Optical channel monitoring device
US7269394B2 (en) * 2002-10-02 2007-09-11 Agere Systems Inc. Frequency offset compensation for communication systems
JP3717472B2 (ja) * 2002-11-08 2005-11-16 松下電器産業株式会社 送信装置及び自動利得制御方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180002695A (ko) * 2015-04-16 2018-01-08 코르보 인터내셔널 피티이. 엘티디. 멀티-채널 수신기
KR102267324B1 (ko) * 2020-07-29 2021-06-22 (주)에어포인트 저전력 광역 통신 네트워크에서의 주파수 오프셋 추정 통신단말기 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE112004001869T5 (de) 2006-08-10
KR100729169B1 (ko) 2007-06-19
WO2005034409A3 (en) 2005-06-30
US20050074036A1 (en) 2005-04-07
WO2005034409A2 (en) 2005-04-14
US7277457B2 (en) 2007-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100729169B1 (ko) 주파수 오프셋 보상용 동기 버스트들
US7961828B2 (en) Sync bursts frequency offset compensation
US8248981B2 (en) Method and apparatus for low cost, long range, power efficient, wireless system with enhanced functionality
CA2709911C (en) Creation and use of unique hopping sequences in a frequency-hopping spread spectrum (fhss) wireless communications network
US6804542B1 (en) Sleep modes in peer-to-peer communications
US7733842B2 (en) Dynamic beaconing in wireless mesh networks
US6970448B1 (en) Wireless TDMA system and method for network communications
KR0149951B1 (ko) 스펙트럼의 효율을 증대하기 위한 방법 및 장치
KR20000069653A (ko) 채널 호핑 통신 시스템의 액세스 기술
EP1475924B1 (en) Wireless ad hoc communication with different power levels for message header and payload
US20120230321A1 (en) Mobile user terminal, mobile communication system, base station, and communication method
CA2787008C (en) Wireless mesh network using plural radio channels
JP2001511336A (ja) Ｃｄｍａ移動電話機を同期する回路
US6763055B1 (en) Spread spectrum frequency hopping transceiver modulation index control
KR100965192B1 (ko) 여러 무선 단말기들을 위한 빠른 타이밍 포착
WO2001099300A2 (en) Ultra wide band base band receiver
US7697895B2 (en) Bluetooth smart offset compensation
US7120390B2 (en) BLUETOOTH smart offset compensation
JP2008141369A (ja) デジタル無線通信システム
WO2002033854A2 (en) Compensation for time drift in a digital communication system
WO2004100461A1 (en) Wireless ad hoc communication with different power levels for message header and payload
JP2004357061A (ja) 送信電力ホッピング通信方式および方法
KR100861940B1 (ko) Ｍｂ―ｏｆｄｍ 기반 ｕｗｂ 무선 사설망의 데이터 전송방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130531

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140529

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150526

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170530

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180529

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190531

Year of fee payment: 13