KR20070053786A - 무선 통신 방법 및 수신기 - Google Patents

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KR20070053786A
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위펭 장
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명에 따른 시스템 및 방법은 무선국이 통신하는 특정 채널 및/또는 시스템에 기초하여 중간 주파수를 변경시키는 무선 통신 방법 및 장치를 제공한다. 이런식으로 중간 주파수를 적절히 선택함으로써, 헤테로다인 프로세싱에 의해 생성되는 이미지와 연관된 신호 에너지를 쉽게 제거할 수 있다.

Description

무선 통신 방법 및 수신기{METHODS AND APPARATUSES FOR INTRASYSTEM AND INTERSYSTEM SLIDING INTERMEDIATE FREQUENCY TRANSCEPTION}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 IEEE 802.11a/b/g 무선 근거리망(WLAN) 시스템에 관한 것이다.
정보 통신과 연관된 기술은 지난 몇 십 년에 걸쳐 급속도로 발전해왔다. 예를 들어, 지난 20년에 걸쳐, 무선 통신 기술의 변천은 처음에는 새로운 물건으로서 여겨졌던 물건을 제공하는 것으로부터 이동 통신의 근본 수단이 되는 제품을 제공하는 것으로 이어졌다. 아마도, 이들 무선 기술이 가장 영향력을 미치는 것은 무선 전화 시스템 및 제품이었을 것이다. 셀룰러 기술이 개발되어 기존의 유선 통신 시스템에 이동성 확장을 제공함으로써, 종래의 회로-스위치형 무선 경로를 사용하여 유비쿼터스 커버리지를 사용자에게 제공하게 되었다. 그러나, 보다 최근에는, 무선 통신 기술이 거의 모든 통신 영역에서 유선 접속을 대체하기 시작했다. WLAN은 가정 및 사무실 모두에 있어서 종래의 유선 네트워크의 대안으로서 급속도로 인기를 얻고 있다.
오늘날의 다수의 WLAN 시스템은 IEEE 802.11b 표준에 따라 동작한다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, IEEE 802.11b는, WLAN 장치가 두 개의 확산 스펙트럼 액세스 방법, 구체적으로 주파수 호핑 방법 또는 코드 확산 방법 중 하나를 사용할 것을 지정한다. 주파수 호핑 시스템에 있어서, 두 개의 WLAN 장치 간의 무선 접속은 사전정의된 홉 시퀀스(hop sequence)에 따라 주파수를 주기적으로 달리할 것이다. 코드 확산(또한, "직접 시퀀스 확산으로 지칭되기도 함)에 있어서, 무선 데이터 신호는 예를 들어 PN(pseudorandom noise) 시퀀스와의 곱에 의해 비교적 광대역의 채널에 걸쳐 확산된다. 다른 WLAN은 IEEE 802.11a 또는 802.11g 표준에 따라 설계된다. 이들 표준은 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)을 사용하는 신호의 전송을 제공한다. OFDM 시스템에 있어서, 신호는 몇 개의 협대역 채널로 분리되며 각 채널의 신호는 상이한 주파수로 전송된다. 수신측에서, 협대역 채널은 예를 들어 호모다인 또는 헤테로다인 수신기를 사용하여 복원되고, 그런 다음 다양한 협대역 채널로부터의 데이터를 결합함으로써 원하는 신호가 재생된다.
직접 변환 또는 제로-IF 수신기로도 알려져 있는 호모다인 수신기는 수신되는 신호를 취하여 그 수신 신호를 무선 반송파 주파수에서 기저대역 주파수로 변환하는데, 이 기저대역 주파수에서 수신 신호는 프로세서에 의해 조작되어 그의 페이로드 정보가 디코딩된다. 호모다인 수신기의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 호모다인 수신기에서, 신호는 안테나(10)에 의해 수신되고, 예를 들어 대역통과 필터(12)를 통해 필터링되어 관심 대역만을 획득하며, 예를 들어 저잡음 증폭기(LNA)(14)에 의해 증폭된다. 증폭된 신호는 혼합기(16,18) 내에서 국부 발진 기(17) 및 위상 시프터(19)를 사용하여 기저대역 주파수로 하향변환되어 I 및 Q 신호를 생성한다. 그런 다음, I 및 Q 신호는 필요에 따라 LFP(20,22)에 의해 저역통과 필터링되어 원하는 협대역 채널(들)을 추출할 수 있다. 결과적인 기저대역 신호는 더 처리되어 유닛(24)으로 표시된 곳에서 수신된 정보를 디코딩한다. 그러나, 호모다인 수신기는 DC 오프셋 및 I/Q 불균형 문제를 겪는다.
한편, 헤테로다인 수신기는 먼저 무선 반송 주파수를 기저대역으로 변환하기 전에 중간 주파수(IF)로 변환한다. 헤테로다인의 예가 도 2에 도시되어 있으며, 도 2에서는, 도 1의 호모다인 수신기에서 도시된 것과 유사한 소자는 동일한 참조 번호를 사용하여 참조되며 상술한 바와 같이 기능을 한다. 헤테로다인 수신기는 도 1의 호모다인 수신기에 비해 가외의 섹션(26)을 구비하고 있음을 알 수 있다. 이미지 제거 필터(28)는 RF 신호와 연관된 이미지 대역을 제거한다. 혼합기(30)는 클록 소스/국부 발진기(32)를 사용하여 무선 주파수 신호를 중간 주파수(IF)로 하향 변환한다. 결과적인 IF 신호는 예를 들어 가변 이득 증폭기(VGA)(34)를 사용하여 증폭되고 이 IF 신호는 도 1의 호모다인 수신기에서 설명한 것과 유사한 방식으로 기저대역으로 변환된다. 예를 들어 비교적 낮은 IF를 갖는 수신기 또는 비교적 높은 IF를 갖는 수신기와 같은 다양한 헤테로다인 설계가 사용될 수 있다. 높은 IF 수신기는 이미지 제거 필터(28)에서 사용되는 다루기 힘든 표면 탄성파(SAW) 필터와 관련된 높은 비용을 겪게 된다. 낮은 IF 수신기는 802.11 a/b/g 시스템에서 이미지 제거에 대해 매우 엄격한 요건을 갖는다.
따라서, 종래 기술의 문제점을 피하는 트랜시버를 제공하는 기술 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 시스템 및 방법은 무선국이 통신하게 되는 특정 채널 및/또는 시스템에 기초하여 중간 주파수를 달리하는 무선 통신 방법 및 이와 연관된 장치를 제공함으로써 상술한 종래의 문제점 및 그 밖의 문제점을 해결한다. 이런식으로 중간 주파수를 적절히 선택함으로써, 헤테로다인 프로세싱에 의해 생성되는 이미지와 연관된 신호 에너지를 용이하게 제거할 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 무선 통신 방법은 통신용으로 사용될 채널에 기초하여 다수의 사전결정된 중간 주파수 중 하나를 선택하는 단계와, 채널 상에서 신호를 수신하는 단계와, 다수의 사전결정된 중간 주파수 중 선택된 하나의 중간 주파수를 사용하여 신호를 하향 변환하여 하향변환된 신호를 생성하는 단계와, 하향 변환된 신호를 복조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 수신기는 신호를 수신하는 안테나와, 다수의 상이한 중간 주파수 중 하나를 사용하여 신호를 하향변환하는 적어도 하나의 혼합기- 상기 다수의 상이한 중간 주파수 중 하나는 신호가 수신되는 채널에 기초하여 선택됨 -와, 하향변환된 신호를 처리하여 출력 데이터를 생성하는 프로세서를 포함한다.
첨부한 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 예시한다.
도 1은 예시적인 호모다인 수신기 아키텍쳐를 나타내는 도면,
도 2는 예시적인 헤테로다인 수신기 아키텍쳐를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명이 구현될 수 있는 예시적인 WLAN 시스템을 도시하는 도면,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 선택된 중간 주파수를 사용하는 신호 프로세싱을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 예시적인 무선 통신 방법을 나타내는 흐름도,
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예 따른 예시적인 수신기 아키텍쳐를 나타내는 도면.
본 발명에 대한 후속하는 상세한 설명은 첨부한 도면을 참조한다. 서로 다른 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 또는 유사한 소자를 나타낸다. 또한, 후속하는 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않는다. 그 대신, 본 발명의 범주는 첨부된 청구항에 의해 정의된다.
본 발명에 대한 설명에 대한 몇몇 배경을 제공하기 위해, 먼저 도 3에 대해 예시적인 WLAN 시스템이 설명될 것이다. 그러나, 당업자라면, 본 발명은 WLAN 시스템에서의 구현에 제한되지 않음을 알 것이다. 유선 네트워크(40)(예를 들어, 이더넷 네트워크)는 파일 서버(42) 및 이 서버에 접속된 워크스테이션(44)을 구비한 다. 당업자라면, 전형적인 유선 네트워크는 다수의 고정 워크스테이션(44)을 취급할 것이지만, 간단히 하기 위해 도 3에서는 하나의 워크스테이션만이 도시되어 있다. 유선 네트워크(40)는 또한 라우터(48)를 통해 WLAN(46)에 접속된다. 라우터(48)는 WLAN(46)의 액세스 포인트(AP)를 유선 네트워크와 상호접속시키며, 이러한 접속을 통해 액세스 포인트는 예를 들어 파일 서버(42)와 통신할 수 있게 된다. 도 1의 예시적인 WLAN 시스템에 있어서, 제각기의 AP를 갖는 세 개의 셀(50,52,53)(기본 서비스 세트(BBS) 또는 기본 서비스 영역(BAS)으로도 지칭됨)이 도시되어 있지만, 당업자라면 WLAN(46)에 보다 많은 또는 보다 작은 셀이 제공될 수 있음을 알 것이다. 각 셀 내에서, 제각기의 AP는 무선 접속을 통해 다수의 무선국(W)을 취급한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, AP와 제각기의 무선국(W) 사이의 신호 전송은 OFDM 신호를 사용하여, 예를 들어 IEEE 802.11a 또는 802.11b/g에 따라 수행된다. 특히, 한편으로는 IEEE 802.11b/g(2.4GHz 대역) 또는 IEEE 802.11a(5.0 GHz 대역)를 사용하여 통신할 수 있으며, 다른 한편으로는 낮은 IF의 헤테로다인 구조를 사용하여 엄격한 이미지 제거 요건을 처리할 수 있는 트랜시버를 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치 및 방법은 이러한 OFDM 신호를 가변 중간 주파수를 사용하여 수신하며 이미지 제거 문제를 인접 채널 간섭 문제로 바꾸는 효과를 갖는 기술을 제공한다. 인접 채널 간섭을 줄이기 위한 대역통과 필터의 설계는 이미지 제거를 위한 SAW 필터의 설계보다 복잡도가 상당히 적으며, 따라서 802.11a 또는 802.11b/g 주파수 대역에서 동작할 수 있는 트랜시버 설계는 비용 효율적이게 된다.
도 4a 내지 도 4d는 무선국(W)과 통신하는데 사용되는 특정 시스템 및/또는 채널에 기초하여 특정 IF를 선택 및 사용한 후의 결과적인 주파수 도메인 신호를 나타낸다. 도 4a에서, 802.11b/g 시스템(2.4GHz 대역)의 채널(1)은 무선국(W)과 통신하는데 사용된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 무선국(W)은 이 시스템/채널 통신에 대해 25 MHz의 IF를 선택한다. 헤테로다인 수신기에 사용되는 특정 IF를 선택하는 하나의 예시적인 기법은 이하에서 자세히 설명된다. 도 4a에서, 원하는 신호(채널(1))는 국부 발진기(LO) 주파수로부터 25 MHz의 오프셋에서 도시되어 있고, 802.11b/g 시스템 내의 다른 두 개의 채널은 각각 50 및 75 MHz 오프셋에서 도시되어 있다. 이 경우, 채널(1)과 연관된 이미지는 도 4(a)에서 2387MHz에 위치해 있고, 이 부분의 스펙트럼은 현재 사용되지 않는다. 이것은, 이미지와 연관된 신호 에너지가 그다지 강하지 않으며 이미지 제거 필터(예를 들어, 다위상 필터 등)에 의해 억압될 수 있다는 것을 의미한다. 이와 달리, 2.4GHz 인밴드 간섭 제거는 이미 제거 기법을 사용하는 대신 필터링을 통해 달성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 무선국(W)은 802.11b/g 시스템에서 통신을 위해 채널(6)이 사용되는 경우 25 MHz의 IF를 선택할 것이다. 또 다시, 이러한 IF의 선택의 선택을 통해 이미지 신호 에너지는, 전송용으로 사용될 수 없는 것으로 정의되며 완화된 이미지 제거 필터에 의해 쉽게 억압될 수 있는 스펙트럼 부분으로 이동하게 된다. 그러나, 802.11b/g 시스템의 채널(11)이 무선국(W)과의 통신을 위해 사용되는 경우, 무선국(W)은 신호의 하향변환을 위한 IF로서 -25 MHz의 IF를 선택한다. 이렇게 채널(11)에 대해 다른 IF를 선택하게 되면 도 4c에 도시되어 있는 하향변환된 주파수 스펙트럼을 얻게 된다. 채널(11)에서의 원하는 신호는 -25 MHz의 IF에 중심을 두고 있는 반면, 채널(1,6)은 각각 -75 및 -50MH에서의 신호 에너지를 갖는다. 이 경우, 적절한 IF를 선택함으로써, 채널(11)의 이미지와 연관된 신호 에너지는 LO 주파수의 우측으로 이동되어 바람직한 전송 신호 에너지가 그다지 강하지 않아 이미지 제거 구조를 사용하여 제거가 가능한 주파수 영역으로 또 다시 들어간다.
그러나, 무선국(W)이 802.11a(5GHz) 시스템과 통신하는 경우, 이 무선국은 도 4d에 도시되어 있는 제 3의 IF를 사용할 것이다. 구체적으로, 본 발명의 이러한 예시적인 실시예에 따르면, 무선국은 10 MHz의 IF를 선택한다. 이 경우, 이미지 신호는 LO 주파수로부터 -10MHz 오프셋에서 위치한다. 그러나, 802.11b/g 시스템과의 통신에 사용되는 25 또는 -25 MHz 보다 10MHz의 IF를 선택하게 되면 이미지 제거 요건이 완화되는데, 그 이유는 802.11a 시스템의 인접 채널 제거 요건은 꽤 완화되고, 성능 요구치를 만족시키는데 35 dB 이미지 제거가 충분하기 때문이다.
상술한 설명에 기초하여, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 일반적인 무선 통신 방법이 도 5의 흐름도에 도시되어 있다. 단계(40)에서, 무선국은 통신을 수립하기 위해 어느 채널(및 시스템)을 사용할 것인지를 결정한다. 이것은 다양한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 무선국(W)은 현 위치에서 이용가능한 시스템을 검색하여 이들 시스템 중에서 선택할 수 있다. 이와 달리, 무선국(W)은 특정 시스템 및 채널을 선택하도록 프로그래밍될 수 있다. 또 다른 기법은 무선국에 채 널 할당을 전송하는 시스템을 포함할 수 있다.
채널/시스템 할당이 어떻게 이루지는 지와는 상관없이, 무선국(W)은 그 특정 채널 및/또는 시스템을 사용하여 통신하는데 사용될 IF를 결정한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 단계(42)에서, 무선국(W)은 통신용으로 식별된 채널이 예를 들어 2.4GHz 대역의 채널(1-6)인지, 2.4GHz 대역의 채널(7-11)인지 또는 5GHz 대역의 임의의 채널인지에 따라, 상이한 IF, 예를 들어 25MHz,-25MHz 및 10MHz 중에서 제각각 선택할 것이다. 그런 다음, 수신기는 단계(44)에서 선택된 IF를 사용하여 수신된 RF 신호를 하향변환하고 단계(46)에서 하향변환된 신호를 복조/디코딩할 것이다.
다양한 수신기 아키텍쳐가 사용되어 본 발명을 구현할 수 있다. 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 일반화된 슬라이딩 IF 수신기가 도 6에 도시되어 있다. 안테나(60)는 신호를 수신하며 이 신호는 대역통과 필터(62)에 의해 원하는 대역으로 필터링되고 LNA(64)에 의해 증폭된다. 이 예에서 다양한 중심 주파수를 갖는 다위상 필터인 필터(66)는 입력 신호에 대해 필터링 또는 이미지 제거를 수행한다. 필터(66)의 중심 주파수는 현재 수신용인 채널에 기초하여 프로세서(68)에 의해 제어된다. 다위상 필터(66)의 중심 주파수는 다위상 필터(66)의 자이레이터 회로(gyrator circuitry)에서 저항의 저항 스위칭(도시되어 있지 않음)을 통해 조절될 수 있다. 혼합기(70)는 무선 주파수 신호를, 예를 들어 도 4a 내지 도 4d와 관련하여 상술한 바와 같이 세 개의 상이한 중간 주파수 중 하나로 변환한다. 특정 IF의 선택은 예를 들어 프로그램가능한 LO(72)와 연계하여 통신에 사용되는 현재의 채널 및/또는 시스템에 기초하여 프로세서(68)에 의해 이루어진다. 결과적인 IF 신호는 예를 들어 가변 이득 증폭기(VGA)(74)를 사용하여 증폭되고 이 IF 신호는 소자(76-84)를 통해 기저대역으로 변환된다.
상술한 예시적인 실시예는 본 발명의 모든 측면에 있어서 제한적이기 보다는 예시적일 뿐이다. 따라서, 당업자라면, 상술한 상세한 설명으로부터 본 발명의 상세한 실시예에 대한 다수의 변형을 수행할 수 있다. 이러한 모든 변형 및 수정은 후속하는 청구항에서 정의되는 본 발명의 범주 및 사상 내에서 고려된다. 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 소자, 동작 및 인스트럭션은 명시적으로 언급하지 않으면 본 발명에서 중요하거나 또는 필수적인 것으로 여겨져서는 안된다. 또한, 본 명세서의 단수는 하나 또는 그 이상의 개수를 포함하려 한다.

Claims (12)

  1. 무선 통신 방법에 있어서,
    통신용으로 사용될 채널에 기초하여 다수의 사전결정된 중간 주파수 중 하나를 선택하는 단계(42)와,
    상기 채널 상에서 신호를 수신하는 단계와,
    상기 다수의 사전결정된 중간 주파수 중 선택된 하나의 중간 주파수를 사용하여 상기 신호를 하향 변환하여 하향변환된 신호를 생성하는 단계(44)와,
    상기 하향 변환된 신호를 복조하는 단계(46)를
    포함하는 무선 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 신호 및 상보형 코드 키잉(CCK) 신호 중 하나인 무선 통신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 단계는 상기 채널이 제 1 범위의 채널 내에 있는 경우 제 1 중간 주파수를 선택하고 상기 채널이 제 2 범위의 채널 내에 있는 경우 제 2 중간 주파 수를 선택하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 통신은 802.11b/g 시스템에서 이루어지며, 상기 제 1 범위의 채널은 채널(1-6)이고, 상기 제 2 범위의 채널은 채널(7-11)이며, 상기 제 1 중간 주파수는 +25MHz이고 상기 제 2 중간 주파수는 -25MHz인 무선 통신 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 통신은 802.11b/g 시스템 및 802.11a 시스템 중 하나에서 이루어지며, 상기 제 1 범위의 채널은 상기 802.11b/g 시스템의 채널(1-11)이고, 상기 제 2 범위의 채널은 상기 802.11a 시스템 내의 모든 채널을 포함하며, 상기 제 1 중간 주파수는 +/- 25MHz이고 상기 제 2 중간 주파수는 10MHz인 무선 통신 방법.
  6. 수신기에 있어서,
    신호를 수신하는 안테나(60)와,
    다수의 상이한 중간 주파수 중 하나를 사용하여 신호를 하향변환하는 적어도 하나의 혼합기(70)- 상기 다수의 상이한 중간 주파수 중 하나는 상기 신호가 수신 되는 채널에 기초하여 선택됨 -와,
    상기 하향변환된 신호를 처리하여 출력 데이터를 생성하는 프로세서(68)를
    포함하는 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 신호 및 상보형 코드 키잉(CCK) 신호 중 하나인 수신기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 채널이 제 1 범위의 채널 내에 있는 경우 제 1 중간 주파수를 선택하고 상기 채널이 제 2 범위의 채널 내에 있는 경우 제 2 중간 주파수를 선택하는 수신기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호는 802.11b/g 시스템에서 수신되고, 상기 제 1 범위의 채널은 채널(1-6)이고, 상기 제 2 범위의 채널은 채널(7-11)이며, 상기 제 1 중간 주파수는 +25MHz이고 상기 제 2 중간 주파수는 -25MHz인 수신기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호는 802.11b/g 시스템 및 802.11a 시스템 중 하나에서 전송되고, 상기 제 1 범위의 채널은 상기 802.11b/g 시스템의 채널(1-11)이고, 상기 제 2 범위의 채널은 상기 802.11a 시스템 내의 모든 채널을 포함하며, 상기 제 1 중간 주파수는 +/- 25MHz이고 상기 제 2 중간 주파수는 10MHz인 수신기.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 혼합기가 상기 신호를 하향변환하기 전에 상기 수신된 신호를 필터링하는 가변 중심 주파수를 갖는 필터(66)를 더 포함하는 수신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서(68)는 상기 신호가 수신되는 상기 채널에 기초하여 상기 가변 중심 주파수를 선택하는 수신기.
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