KR20060121840A - Ｒｆ단, 무선국 및 시퀀스 검출 방법 - Google Patents

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KR20060121840A
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올라프 히르쉬
찰스 라젤
앤드류 프렌티스
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

데이터 프레임과 같은 입력 신호는 무선국(300)의 RF단(302)에서 검출된다. 이로 인해 기저대역단(304)은 입력 신호가 검출될 때까지 저 전력 또는 오프 상태에 놓인다. RF단(302)이 입력 신호를 검출함에 따라, 기저대역단(304)에서 소모되는 전력량은 상당히 줄어든다. 입력 신호가 검출될 때, RF단(302)은 활성화 신호를 생성하여 기저대역단(304)에 전달하고, 전달된 활성화 신호는 기저대역단(304)을 활성화시킨다. 일단 활성화되면, 기저대역단(304)은 신호를 수신하여 신호처리 및 데이터 복구 동작을 수행한다.

Description

ＲＦ단, 무선국 및 시퀀스 검출 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ENERGY EFFICIENT SIGNAL DETECTION IN A WIRELESS NETWORK DEVICE}
본 발명은 무선 네트워크 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 네트워크 장치에서의 신호 검출에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 무선 네트워크 장치에서의 에너지 효율적인 신호 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근의 지속적인 무선 기술의 혁신을 통해 무선 네트워크 시스템을 포함하는 많은 응용 예에서의 무선 시스템 사용이 증가해 왔다. 이러한 무선 시스템의 사용증가는 무선 네트워크에서 데이터 전송을 보조하는 효율적인 장치의 필요성을 이끌어왔다. 그러한 장치의 하나가 신호 검출기로서, 이는 무선국에 연결된 안테나로 들어오는 입력 신호를 검출한다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선국을 도시하고 있다. 무선국(100)은 RF단(102)과 기저대역단(104)을 포함한다. RF단(102)은 수신기부(106)와 송신기부(108)를 구비한다. 기저대역단(104)도 수신기부(110)와 송신기부(112)를 구비한다. 기저대역단(104)은 전형적으로 컴퓨터, 개인휴대정보단말기(personal digital assistant : PDA), 프린터 또는 데이터 저장매체(도시 안 됨)와 같은 장치에 연결된다.
도 2는 기저대역단(104)의 블록도를 도시하고 있다. 기저대역단(104) 내 수신기(110)의 기능 중 하나는 안테나(114)로 들어오는 입력 신호를 검출하는 것이다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)(200)는 RF단(102)으로부터 전송된 선로(116) 상의 아날로그 기저대역 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환한다. 이러한 디지털 신호는 데이터 프레임이 무선국(100)에 의해 수신되었는지를 검출하는 검출기(202)로 입력된다. 데이터 프레임이 수신되었다면, 상기 신호는 신호 처리 및 데이터 복구를 위해 기저대역 동작부(204)로 입력된다.
입력 신호가 수신될 시점은 알려져 있지 않기 때문에, 무선국(100) 내의 두 수신기(106, 110)는 항상 켜져 있어야 한다. 그러므로 RF단(102)과 기저대역단(104)에 지속적으로 전력이 공급되어야 한다. 일반적으로 배터리가 무선국(100)에 전력을 공급한다. 그러나 지속적인 전력공급에 대한 필요성은 배터리 작동시간을 감소시킨다.
본 발명은 무선 네트워크 내에서 에너지 효율적인 신호 검출을 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 데이터 프레임과 같은 입력 신호는 무선국의 RF단에서 검출된다. 이는 입력 신호가 검출될 때까지 기저대역단이 저 전력 또는 오프 상태를 유지할 수 있도록 한다. RF단에서 입력 신호를 검출함으로써, 기저대역단에서 소모되는 전력량은 상당히 감소한다. 입력 신호가 검출될 때, RF단은 기저대역단을 활성화시키기 위한 활성화 신호를 생성하여 기저대역단에 제공한다. 일단 활성화되면, 기저대역단은 상기 입력 신호를 수신하여 신호처리 및 데이터 복구 동작을 수행한다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선국의 블록도,
도 2는 도 1에 도시한 기저대역단의 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 무선국의 블록도,
도 4는 본 발명에 따라 활용될 수 있는 데이터 프레임을 나타낸 도면,
도 5는 도 4에 도시한 RF단의 일 실시예를 도시한 블록도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 도 5에 도시한 검출기의 블록도,
도 7은 도 6에 도시한 상관기로 입력되는 지연된 입력 신호와 입력 신호의 파형을 나타낸 도면,
도 8은 도 6에 도시한 상관기로부터 출력되는 신호의 파형도,
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 도 5에 도시한 검출기의 블록도.
본 발명은 무선 네트워크 장치에서 에너지 효율적인 신호 검출을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이하의 설명은 당업자가 본 발명을 실현하고 사용할 수 있도록 제공된 것으로, 특허 출원서 및 그 요구조건과 관련지어 제공된다. 당업자라면 본 발명에 따라 공개된 실시예에 대한 다양한 변경을 쉽게 파악할 수 있으며, 여기에 기술된 일반적인 원칙은 본 발명에 따른 다른 실시예에도 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 드러난 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위와 여기에 기재된 원칙 및 특징과 부합하는 가장 넓은 범주가 허용될 것이다.
도면 특히 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무선국의 블록도가 도시되어 있다. 무선국(300)은 RF단(302)과 기저대역단(304)을 포함한다. RF단(302)은 수신기부(306)와 송신기부(308)를 구비한다. RF단(302)은 전형적으로 아날로그단으로서 하나 이상의 집적회로로 구현된다. 기저대역단(304)은 수신기부(310)와 송신기부(312)를 구비한다. 기저대역단(304)은 전형적으로 디지털단으로서 하나 이상의 집적회로로 구현된다.
본 발명에 따른 이러한 실시예에서, 입력 신호의 검출은 RF단(302) 내의 수신기부(306)에서 수행된다. 이는 신호가 검출될 때까지 기저대역단(304)의 수신기부(310)가 저 전력 또는 오프 상태에 머물 수 있도록 한다. RF단(302)에서 입력 신호를 검출함으로써, 기저대역단(304)에서 소모되는 전력량은 상당히 감소한다.
입력 신호가 검출될 때, RF단(3020은 활성화 신호를 생성하여 선로(314)를 통해 기저대역단(304)의 수신기부(310)로 전송한다. 활성화 신호는 기저대역단(304)의 수신기부(310)를 저 전력 상태에서 액티브 전력 상태로 전환시킨다. 이는 다양한 기법을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 일 실시예에서, 활성화 신호는 수신기부(310) 내의 클럭(316)으로 입력될 수 있으며, 이에 따라 수 신기부(310) 내의 구성요소들이 활성화된다. 본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 활성화 신호는 수신기부(310)로 전력을 공급하기 위해 전원으로 입력될 수도 있다. 일단 수신기부(310)가 활성화되면, 기저대역단(304)은 신호를 수신하여 신호처리 및 데이터 복구 동작을 수행한다. 당업자는 본 발명에 따라 기저대역단(304)의 수신기부(310)를 활성화시키는 다른 방법들이 구현될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
무선 네트워크에서, 입력 신호는 전형적으로 데이터 프레임으로 포맷된다. 도 4는 본 발명에 따라 활성화될 수 있는 데이터 프레임을 나타내고 있다. 데이터 프레임(400)은 프리앰블(402)과 페이로드(404)를 포함하고 있다. 프리앰블(402)은 주로 프레임 검출에 관련된 데이터를 포함한다. 페이로드(404)는 주로 데이터와 데이터 복구에 관련된 정보를 포함한다.
본 발명에 따른 이러한 실시예에서, 무선국(300)은 무선 로컬 영역 네트워크를 관할하는 IEEE 802.11 또는 802.11b 표준안에 따라 동작한다. 802.11 및 802.11b 표준안은 프레임 검출을 위한 프리앰블(402)에서 바커(Barker) 시퀀스 (+1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1)를 사용한다. 따라서 RF단(302)의 수신기부(306)는 바커 시퀀스를 검출하여 데이터 프레임의 존재를 결정하기 위해 입력 신호를 분석한다.
본 발명에 따르면 바커 시퀀스 이외의 시퀀스가 검출될 수도 있다. 예를 들어, IEEE 802.11a 및 802.11g 표준안은 프레임 검출을 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM) 심볼을 사용한다. RF단은 본 발명에 따른 다른 실시예에서 신호 또는 데이터 프레임의 존재를 결정하기 위해 OFDM 심볼 시퀀스를 검출할 수도 있다.
도 5는 도 4에 도시한 RF단의 일 실시예의 블록도이다. 수신기부(306)는 낮은 잡음 증폭기(500), 다운 변환 동작부(502) 그리고 검출기(504)를 구비하고 있다. 입력 신호는 IEEE 802.11 표준안에 따라 2.4 GHz 대역에서 전송된다. 이러한 2.4 GHz 신호는 기저대역단에 전송되기 전에 다운 변조되어야 한다. 다운 변환 동작부(502)는 이러한 다운 변조를 수행한다. 검출기(504)는 각각의 입력 데이터 프레임 내의 바커 시퀀스 검출하여 기저대역단(304) 내의 수신기부(310)를 활성화시키기 위해 기저대역단으로 전송될 활성화 신호를 생성한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 도 5에 도시한 검출기의 블록도가 도시되어 있다. 검출기(504)는 지연부(600), 상관기(602) 그리고 피크 검출기(604)를 구비하고 있다. 입력 신호는 입력 신호에 소정의 지연시간을 부가하는 지연부(600)로 인가된다. 이어서, 입력 신호와 지연된 입력 신호는 상관기(602)로 인가된다. 본 발명의 이러한 실시예에 따르면 상관기(602)는 곱셈기이다. 그러므로 상관기(602)는 입력 신호와 지연된 입력 신호를 곱셈하여 보다 쉽게 검출되는 피크를 갖는 신호를 생성한다.
피크 검출기 및 피크 카운터(604)는 상관기(602)로부터 출력된 신호 내의 바커 시퀀스를 검출한다. 피크 검출기 및 피크 카운터(604)는 활성화 신호를 생성하여 기저대역단(304)의 수신기부(310)로 전송한다. 활성화 신호는 수신기부(310)가 저 전력 상태에서 고 전력 상태(즉, 액티브 상태)로 전환될 수 있도록 수신기부 (310)를 활성화시킨다. 수신기부(310)가 고 전력 상태에 있을 때, 기저대역단(304)은 입력 데이터 프레임을 수신하여 처리한다. 수신기부(310)는 프레임이 처리된 후 저 전력 또는 오프 상태로 되돌아간다. 수신기부(310)는 RF단(302)의 수신기부(306)가 새로운 입력 프레임을 검출할 때까지 저 전력 또는 오프 상태를 유지한다.
도 7은 도 6에 도시한 상관기로 인가되는 입력 신호 및 지연된 입력 신호의 파형을 나타내고 있다. 입력 신호(700)와 지연된 입력 신호(702)를 곱셈할 때 보다 쉽게 인식 가능한 피크를 갖는 신호가 생성된다. 도 8은 상관기(602)로부터 출력된 신호의 파형도를 나타내고 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 5에 도시한 검출기의 블록도가 도시되어 있다. 검출기(504)는 매칭된 필터(900)와 피크 검출기(902)를 포함하고 있다. 본 발명의 이러한 실시예에 따르면 매칭된 필터(900)는 연속시간 제한 반응 필터(continuous time finite response filter)로써 구현될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 매칭된 필터(900)는 이산시간 제한 반응 필터 (discrete time finite response filter)로써 구현될 수도 있다.
매칭된 필터의 계수는 바커 의사 잡음 부호 +1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1에 의해 정의된다. 탭 지연은 1 Mbps 내지 1 us의 데이터 비에 의해 정의된다. 바커 시퀀스는 피크 검출기(902)에 의해 매칭된 필터(900)의 출력에서 검출된다. 일단 시퀀스가 검출되면, 피크 검출기(902)는 기저대역단(304)의 수신기부(310)로 전송될 활성화 신호를 생성한다. 활성화 신호는 수신기부(310)를 활성화시켜, 기저대역단(304)이 입력 데이터 프레임을 처리하도록 만든다. 프레임이 처리된 후, 수신기부(310)는 저 전력 또는 오프 상태로 되돌아가서 RF단(302)의 수신기부(306)가 새로운 입력 프레임을 검출할 때까지 저 전력 또는 오프 상태를 유지한다.
비록 본 발명이 IEEE 802.11 및 802.11b에 정의된 바와 같이 바커 시퀀스를 검출하는 것과 관련지어 기술되었지만, 본 발명에 따른 실시예는 이러한 응용 예에 한정되지는 않는다. 다른 종류의 시퀀스도 본 발명에 따라 무선국의 RF단에서 검출될 수 있다. 시퀀스를 무선국의 기저대역단에서 검출해야 할지 RF단에서 검출해야 할지를 결정할 때 고려할 두 가지 요소는 시퀀스의 길이와 복잡도이다.

Claims (20)

  1. 무선국(300) 내의 RF단(302)에 있어서,
    상기 무선국(300)에 의해 수신된 입력 신호의 시퀀스를 검출하고, 상기 입력 신호의 상기 시퀀스를 검출함에 따라 활성화 신호를 생성하는 검출기(504)를 포함하는
    RF단.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선국(300) 내의 기저대역단(304)은 상기 활성화 신호를 수신하고, 상기 활성화 신호를 수신함에 따라 저 전력 상태에서 액티브 전력 상태로 전이하는
    RF단.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기(504)는,
    상기 입력 신호 내에 사전결정된 시간 지연을 삽입하는 지연부(600)와,
    상기 입력 신호와 상기 지연된 입력 신호를 수신하고, 상관 신호를 생성하는 상관기(602)와,
    상기 상관 신호를 수신하고 시퀀스를 검출하고, 상기 시퀀스를 검출하되, 상기 시퀀스를 검출함에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 피크 검출기(604)를 포함하는
    RF단.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출기(504)는,
    상기 시퀀스에 의해 정의되는 계수를 가지며, 상기 시퀀스가 상기 입력 신호에 포함하는 경우에 매치 신호를 생성하는 매칭된 필터(900)와,
    상기 매칭된 필터(900)로부터 상기 매치 신호를 수신하고, 상기 매칭된 필터(900)로부터 상기 매치 신호를 수신함에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 피크 검출기(902)를 포함하는
    RF단.
  5. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력 신호는 상기 시퀀스를 갖는 데이터 프레임을 포함하고, 상기 시퀀스는 바커(Barker) 시퀀스를 포함하는
    RF단.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력 신호는 상기 시퀀스를 갖는 데이터 프레임을 포함하고, 상기 시퀀스는 OFDM 심볼 시퀀스를 포함하는
    RF단.
  7. 무선국(300)에 있어서,
    상기 무선국(300)이 신호를 수신하지 않는 경우, 저 전력 상태에 있는 기저대역단(304)과,
    상기 무선국(300)이 수신한 신호의 시퀀스를 검출하고, 상기 시퀀스를 검출함에 따라 활성화 신호 - 상기 활성화 신호는 상기 기저대역단(304)으로 전송되어 상기 기저대역단(304)을 저 전력 상태에서 액티브 전력 상태로 전이시킴 - 를 생성하는 RF단(302)을 포함하는
    무선국.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 RF단(302)은,
    상기 무선국(300)이 수신한 상기 신호의 시퀀스를 검출하고, 상기 시퀀스를 검출함에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 수신기(306)를 포함하는
    무선국.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 수신기(306)는,
    상기 신호의 시퀀스를 검출하고, 상기 시퀀스를 검출함에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 검출기(504)를 포함하는
    무선국.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출기(504)는,
    상기 신호 내에 사전결정된 시간 지연을 삽입하는 지연부(600)와,
    상기 신호와 상기 지연된 신호를 수신하고, 상관 신호를 생성하는 상관기(602)와,
    상기 상관 신호를 수신하고, 상기 시퀀스를 검출하되, 상기 시퀀스를 검출함에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 피크 검출기(604)를 포함하는
    무선국.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출기(504)는,
    상기 시퀀스에 의해 정의되는 계수를 가지며, 상기 시퀀스가 상기 신호 내에 포함되는 경우에 매치 신호를 생성하는 매칭된 필터(900)와,
    상기 매칭된 필터(900)로부터 상기 매치 신호를 수신하고, 상기 매칭된 필터(900)로부터 상기 매치 신호를 수신함에 따라 상기 활성화 신호를 생성하는 피크 검출기(902)를 포함하는
    무선국.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호는 상기 시퀀스를 갖는 데이터 프레임을 포함하고, 상기 시퀀스는 바커 시퀀스를 포함하는
    무선국.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호는 상기 시퀀스를 갖는 데이터 프레임을 포함하고, 상기 시퀀스는 OFDM 심볼 시퀀스를 포함하는
    무선국.
  14. 무선국(300)이 수신한 신호의 시퀀스를 검출하는 방법에 있어서,
    상기 무선국(300) 내의 RF단(302)에서 상기 시퀀스를 검출하는 단계와,
    상기 시퀀스를 검출함에 따라 활성화 신호를 생성하는 단계를 포함하는
    시퀀스 검출 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 활성화 신호를 상기 무선국(300) 내의 기저대역단(304)에 전송하여 상기 기저대역단(304)을 저 전력 상태에서 액티브 전력 상태로 전이시키는 단계를 더 포함하는
    시퀀스 검출 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 무선국(300) 내의 RF단(302)에서 상기 시퀀스를 검출하는 단계는,
    상기 무선국(300) 내의 상기 RF단(302)의 검출기(504)에서 상기 시퀀스를 검출하는 단계를 포함하는
    시퀀스 검출 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선국(300) 내의 상기 RF단(302)의 검출기(504)에서 상기 시퀀스를 검출하는 단계는,
    상기 신호 내에 사전결정된 시간 지연을 삽입하는 지연부(600)로 상기 신호를 입력하는 단계와,
    상관 신호를 생성하는 상관기(602)로 상기 신호와 상기 지연된 신호를 입력하는 단계와,
    상기 시퀀스를 검출하는 피크 검출기(604)로 상기 상관 신호를 입력하는 단계를 포함하는
    시퀀스 검출 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 무선국(300) 내의 상기 RF단(302)의 검출기(504)에서 상기 시퀀스를 검출하는 단계는,
    상기 시퀀스에 의해 정의되는 계수를 갖는 매칭된 필터(900)로 상기 신호를 입력하는 단계와,
    상기 시퀀스가 상기 신호 내에 포함되는 경우에 매치 신호를 생성하는 단계와,
    상기 매치 신호를 피크 검출기(902)로 입력하여, 피크 검출기가 상기 매칭된 필터(900)로부터 상기 매치 신호를 수신함에 따라 상기 활성화 신호를 생성하게 하는 단계를 포함하는
    시퀀스 검출 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 신호는 상기 시퀀스를 갖는 데이터 프레임을 포함하고, 상기 시퀀스는 바커 시퀀스를 포함하는
    시퀀스 검출 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 신호는 상기 시퀀스를 갖는 데이터 프레임을 포함하고, 상기 시퀀스는 OFDM 심볼 시퀀스를 포함하는
    시퀀스 검출 방법.
KR1020067004070A 2003-08-28 2004-08-28 Ｒｆ단, 무선국 및 시퀀스 검출 방법 KR20060121840A (ko)

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