KR20110069477A - 무선통신시스템에서 저 전력 수신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저 전력으로 동작하는 수신 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 무선 통신시스템에서 동작하는 저 전력 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 부가적인 아날로그 디지털 변환부가 필요 없으며, 시스템의 유연성을 제공할 수 있고, 전력소모를 줄일 수 있는 수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치는, 무선통신 시스템의 단말에서 전원을 절약하기 위한 수신 장치에 있어서, 단말의 동작에 따라 캐리어를 검출하고 모드를 결정하는 캐리어 검출 및 상태천이부와, 상기 결정된 모드에 의해서 클록을 선택하는 클록 선택부와, 상기 선택된 클록을 제공받아 상기 선택된 클록의 속도에 의하여 아날로그/디지털 변환을 수행하는 아날로그/디지털 변환부를 포함한다.
저 전력, idle 모드, active 모드, 수신 장치

Description

무선통신시스템에서 저 전력 수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF LOW POWER RECEIVING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 저 전력으로 동작하는 수신 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 무선 통신시스템에서 동작하는 저 전력 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
"본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 2006-S-014-03, 과제명: 200Mbps급 IEEE 802.11n 모뎀 및 RF 칩셋 개발]."
무선 전송기술의 발달로 데이터 서비스를 지원할 수 있는 이동 단말이 급격하게 증가하고 있다. 이러한 이동 단말은 인간의 이동성을 지원하면서 음성 및 데이터 서비스를 이용할 수 있다. 그러나 이동 단말은 고정된 단말과는 달리 안정적인 전력공급이 지속적으로 이루어 지지 않는 단점이 있다. 그리하여 일반적인 이동 단말은 현재 자신의 상태를 기초로 하여 다양한 모드를 이용하여 전력소비를 줄이 고 있다.
도 1은 간략화한 무선랜 수신 장치의 구성도이다.
도 1의 무선랜 수신 장치는 RF부(110), 아날로그/디지털 변환부(Analog to Digital Converter : 이하 "ADC"라 칭함)(120), 캐리어 검출기(Carrier Sense Detector)(130), 수신기 유한상태머신(Receiver FSM)(140), 자동 이득 제어부(AGC)(150), 수신단(Receiver)(160), 클록 생성기(Clock Generator)(170)로 구성된다. 여기서 유한상태머신(FSM)은 Finite State Machine의 약어로 유한개의 상태를 가지며 각각으로 천이가 가능한 디지털 시스템을 의미하여 무선랜에서는 각각의 모드를 변화시키기 위하여 사용된다. 이하에서는 FSM이라 칭하기로 한다.
도 1을 참고하여 간략화한 무선랜 수신 장치의 동작과정에 관하여 설명하기로 한다. RF부(110)는 송신단에서 전송되어 오는 정보를 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환한다. 아날로그/디지털 변환부(120)는 RF부에서 전달받은 아날로그 신호인 기저대역(Baseband) 신호를 디지털 신호로 변환한다. 아날로그/디지털 변환부(120)에서 변환된 디지털 기저대역 신호는 캐리어 검출기(130), 자동 이득 제어부(150) 및 수신단(160)으로 입력된다. 캐리어 검출기(130)는 기저대역 디지털 신호를 모니터하여 입력되는 신호가 있는지 검출하여 수신단 FSM(140)에 전달한다. 신호가 검출되었을 경우 수신단 FSM(140)은 휴지(idle) 모드에서 활성 수신(active RX) 모드로 변경된다. 수신단 FSM(140)는 입력되는 신호로부터 패킷을 성공적으로 디코딩(decoding) 하거나 비정상적으로 디코딩이 종료되면 수신단(160)에 알린다. 이 때 수신단의 FSM은 활성(active)에서 휴 지(idle) 모드로 변경된다. 수신단(160)은 수신 장치의 구성 중 캐리어 센싱 이후에 일어나는 일반적인 수신기의 동작을 모두 포함한다. 클록 생성기(170)는 ADC(120)의 입력 클록을 생성한다. 자동 이득 제어부(150)는 아날로그/디지털 변환부(120)에서 전달받은 신호를 분석하여 이득을 조절할 수 있는 정보를 RF부(110)로 전달한다.
무선랜 시스템에서는 휴지 모드와 활성 모드를 동일한 경로와 주파수를 사용하지 않아도 되지만 현재의 무선랜 시스템에서 휴지(idle) 모드나 활성(active) 모드에서 동일한 경로 및 동일한 주파수를 이용하여 ADC를 동작시킨다. 그러므로 대부분의 시간을 휴지(idle) 모드가 점유하고 있는 무선랜 시스템에서 휴지 모드일 경우 전력 소모를 줄일 수 있는 연구가 필요하다.
따라서 본 발명에서는 부가적인 아날로그 디지털 변환부가 필요없는 수신 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 시스템의 유연성을 제공할 수 있는 수신 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명에서는 전력소모를 줄일 수 있는 수신 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치는, 무선통신 시스템의 단말에서 전원을 절약하기 위한 수신 장치에 있어서, 단말의 동작에 따라 캐리어를 검출하고 모드를 결정하는 캐리어 검출 및 상태천이부와, 상기 결정된 모드에 의해서 클록을 선택하는 클록 선택부와, 상기 선택된 클록을 제공받아 상기 선택된 클록의 속도에 의하여 아날로그/디지털 변환을 수행하는 아날로그/디지털 변환부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 방법은, 무선통신 시스템의 단말에서 전원을 절약하기 위한 수신 방법에 있어서, 외부로부터 수신된 신호를 수신하고 현재 단말의 모드를 결정하는 과정과, 상기 결정된 단말의 모드에 따라 미리 정해진 속도의 제 1 클록과 미리 정해진 속도의 제 2 클록 중 하나를 선택하는 과정과, 상기 결정된 클록을 제공받아 아날로그 디지털 변환을 수행하는 과정을 포함한다.
본 발명의 저전력 수신 장치는 부가적인 아날로그 디지털 변환부가 필요없으며, 시스템의 유연성을 제공할 수 있고, 전력소모를 줄일 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실 시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 휴지(idle) 모드에서의 전력소모를 개선한 무선랜 수신 장치의 구성도이다.
도 2의 구성을 살펴보면 RF부(210), 고 해상도 아날로그/디지털 변환부(high resolution Analog to Digital Converter)(220), 저 해상도 아날로그/디지털 변환부(low resolution Analog to Digital Converter)(230), 캐리어 검출기(Carrier Sense Detector)(240), 선택부(Selector : S )(250) 수신단(Receiver)(260), 수신기 유한상태머신(Receiver FSM)(270), 자동 이득 제어부(AGC)(280)로 구성된다. 도 2는 도 1의 무선랜 수신장치에서 휴지(idle) 모드에서의 전력 소모를 개선하기 위해 2개의 ADC(220, 230)들을 포함하는 무선랜 수신 시스템의 구성이다.
도 2을 참조하여 휴지모드에서 전력소모를 개선한 무선랜 수신 장치의 동작과정에 관하여 살펴보기로 한다. RF부(210)는 송신단에서 전송되어 오는 정보를 RF(Radio Frequency)신호를 기저대역(baseband) 신호로 변환하여 고 해상도 아날로그/디지털 변환부(high resolution Analog to Digital Converter)(220)와 저 해상도 아날로그/디지털 변환부(low resolution Analog to Digital Converter)(230)로 전달한다. 고 해상도 아날로그/디지털 변환부(220)와 저 해상도 아날로그/디지털 변환부(220)는 각각의 용도에 따라 RF부에서 전달받은 아날로그 신호인 기저대역(Baseband) 신호를 디지털 신호로 변환한다. 즉 패킷 수신 및 디코딩(decoding)을 수행할 경우에는 패킷 수신 및 디코딩에 필요한 해상도(resolution)를 가지는 고 해상도 아날로그/디지털 변환부(220)를 이용한다. 그리고 캐리어 센스 (carrier sense) 검출을 수행할 경우에는 캐리어 센스 검출에 필요한 해상도(resolution)를 가진 저 해상도 아날로그/디지털 변환부 (230)를 이용한다. 선택부(250)는 현재 상태에 따라 ADC를 선택하여 수신단(260)에 전달한다. 도 2에서는 수신단 FSM(270)의 운영 모드에 즉, 휴지 모드인지 활성모드인지에 따라서 고 해상도ADC(220)를 사용/사용불가 (enable/disable)하여 저 전력을 구현한다. 다시 말해 평소 캐리어 센싱만을 수행할 경우 고행상도 ADC(220)를 사용불가로 설정하여 저 해상도 ADC(230)만을 수행하여 패킷 수신과 디코딩같은 역할을 수행할 경우 고 해상도 ADC(220)를 사용으로 설정하여 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴지(idle) 모드에서의 전력소모를 개선하면서 부가적인 ADC가 필요하지 않은 수신 장치의 구성도이다.
도 3의 수신 장치 구성을 살펴보면 RF부(310), 아날로그/디지털 변환부(ADC)(320), 클록 선택부(330), 캐리어 검출 및 상태 천이부(340), 자동 이득 제어부(AGC)(350), 수신단(Receiver)(360)으로 구성된다. 클록 선택부(330)는 선택부(S)(331)와 클록 생성기(Clock Generator)(342)로 구성된다. 캐리어 검출 및 상태 천이부(340)는 캐리어 센스 검출기(Carrier Sense Detector)(341)와 수신기 유한상태장치(Receiver FSM)(342)로 구성된다.
도 3을 참고하여 휴지(idle) 모드에서의 전력소모를 개선하면서 부가적인 ADC가 필요하지 않은 수신 장치의 동작과정에 관하여 설명하기로 한다. 본 발명은 휴지(idle) 모드에서의 전력 소모를 개선하기 위해 ADC(320)의 구동을 클록 선택부(330)의 클록 발생기(341)에서 발생하는 클록을 이용하여 모드별 ADC(320) 동작 을 상이하게 수행할 수 있다. 즉캐리어 검출 및 상태 천이부(340)의 수신단 FSM(342)는 현재 수신 장치의 모드를 선택하여 클록 선택부(330)의 선택부(330)에게 전달한다. 선택부(330)는 수신단 FSM(360)에서 전달받은 모드에 대응하는 클록(빠른 클록(fast clock) 또는 느린 클록(slow clock))을 결정하여 ADC(320)으로 전달한다. 모드가 단순히 케리어 센싱만이 이루어지는 휴지 모드에서는 느린 클럭(Slow clock)을 선택부(330)에서 선택하여 ADC(320)에게 제공하고 패킷을 수신하거나 디코딩을 하는 활성(Active) 모드에서는 빠른 클럭(Fast clock)을 선택부(330)가 선택하여 ADC(320)에게 전달한다. 그러므로 동일한 ADC를 이용하여 클럭의 속도를 조절함으로써 항상 동일한 주파수와 경로를 인한 불필요한 전력낭비를 줄일 수 있다. 도 3에서 나머지 구성은 상술했던 도 1의 구성의 역할과 동일함으로 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 간략화 된 수신단의 FSM의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 4의 FSM에서는 수신 중단(Rx OFF) 모드(420), 휴지(idle) 모드(440), 활성 수신(Active RX) 모드(460)가 존재한다. 전원이 공급되면(power on reset)(410)되면 FSM은 수신 중단(Rx OFF) 모드(420)로 동작한다. 수신단이 사용(enable)(430)으로 설정되면 수신 중단(Rx OFF) 모드(420)에서 휴지(idle) 모드(440)로 변경된다. 패킷송신 등의 이유로 수신단이 사용불가(disable)(480)로 설정되면 휴지(idle) 모드(440)에서 수신 중단(Rx OFF) 모드(420)가 된다. 휴지(idle) 모드(440)에서 캐리어 센스(carrier sense)가 검출(450)되면 활성 수신(active RX) 모드(460)가 된다. 활성 수신(Active RX) 모드(460)에서 패킷 수신이 성공적으로 완료되거나 비정상적으로 끝나면(470) 휴지(idle) 모드(440)가 된다.
도 1은 간략화한 무선랜 수신 장치의 구성도,
도 2는 휴지(idle) 모드에서의 전력소모를 개선한 무선랜 수신 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴지(idle) 모드에서의 전력소모를 개선하면서 부가적인 ADC가 필요하지 않은 수신 장치의 구성도,
도 4는 간략화된 수신단의 FSM의 동작을 설명하는 흐름도.

Claims (10)

  1. 무선통신 시스템의 단말에서 전원을 절약하기 위한 수신 장치에 있어서,
    단말의 동작에 따라 캐리어를 검출하고 모드를 결정하는 캐리어 검출 및 상태천이부와,
    상기 결정된 모드에 의해서 클록을 선택하는 클록 선택부와,
    상기 선택된 클록을 제공받아 상기 선택된 클록의 속도에 의하여 아날로그/디지털 변환을 수행하는 아날로그/디지털 변환부를 포함하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 캐리어 검출 및 상태 천이부는,
    상기 아날로그/디지털 변환부에서 변환된 신호에서 데이터를 가지는 신호가 존재할 때 캐리어를 검출하는 캐리어 검출부와,
    상기 검출된 캐리어를 근거하여 모드를 변화하는 수신단 유한상태장치를 포함하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 클록 선택부는,
    미리 정해진 속도의 제 1 클록과 미리 정해진 속도의 제 2클록을 발생하는 클록 생성부와,
    상기 캐리어 검출 및 상태 천이부에 의해서 결정된 모드에 의해 상기 클럭 생성부에서 발생하는 상기 제 1 클록과 상기 제 2 클록 중 하나를 선택하는 선택부를 포함하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 모드는,
    상기 캐리어의 검출만을 위한 휴지(idle) 모드와,
    상기 캐리어를 검출하여 데이터를 수신하고 디코딩을 수행하는 활성(Active)모드를 포함하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 클록은,
    상기 휴지(idle) 모드에서 상기 아날로그 디지털 변환부를 동작시키는 클록임을 특징으로 하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제 2 클록은,
    상기 활성(Active) 모드에서 상기 아날로그 디지털 변환부를 동작시키는 클록임을 특징으로 하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 장치.
  7. 무선통신 시스템의 단말에서 전원을 절약하기 위한 수신 방법에 있어서,
    외부로부터 수신된 신호를 수신하고 현재 단말의 모드를 결정하는 과정과,
    상기 결정된 단말의 모드에 따라 미리 정해진 속도의 제 1 클록과 미리 정해진 속도의 제 2 클록 중 하나를 선택하는 과정과,
    상기 결정된 클록을 제공받아 아날로그 디지털 변환을 수행하는 과정을 포함하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 모드는,
    상기 캐리어의 검출만을 위한 휴지(idle) 모드와,
    상기 캐리어를 검출하여 데이터를 수신하고 디코딩을 수행하는 활성(Active)모드를 포함하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 클록은,
    상기 휴지(idle) 모드에서 상기 아날로그 디지털 변환을 수행하는 클록임을 특징으로 하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 제 2 클록은,
    상기 활성(Active) 모드에서 상기 아날로그 디지털 변환을 수행하는 클록임을 특징으로 하는 단말에서 전원 절약을 위한 수신 방법.
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