KR20130135450A - 데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 데이터 통신 시스템에서 보드 간 또는 보드 내에서 소자들 간의 데이터를 통신하는 데이터 송수신 장치에 관한 것으로, 데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치에 있어서, 보드의 내부 소자에 연결되고, 상기 내부 소자로부터의 송신 데이터를 상기 보드의 외부의 다른 보드 중 하나에 위치한 타 소자 또는 상기 보드의 내부에 위치한 타 소자로 무선으로 송신하고, 상기 타 소자로부터의 수신 데이터를 무선으로 수신하는 송수신부를 포함하고, 상기 송수신부는 밀리미터파 대역을 통해 상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터를 송수신한다.

Description

데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치{Apparatus for transmitting and receiving data of boards communication system}
본 발명은 데이터 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보드 간 또는 보드 내에서 소자들 간의 데이터를 통신하는 데이터 송수신 장치에 관한 것이다.
데이터를 처리하는 다양한 기기들에서 처리해야하는 데이터들이 증가함에 따라 내부에서 데이터를 처리하기 위한 처리 속도의 증가가 요구되고 있다. 상기 다양한 기기들은 일예로, 컴퓨터, 노트북, 휴대전화, 태블릿, 셋탑 박스, 포터블 미디어 플레이어(PMP), 게임기, 전자 가전 등의 다양한 기기들을 포함한다.
상기 컴퓨터를 예를 들어 설명하면, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 랜덤 액세스 메모리(RAM: Random Access Memory), 하드 디스크 드라이브(HDD: Hard Disk Drive), 및 비디오 카드(Video Card) 등의 소자들로 구성될 수 있다. 상기 소자들은 컴퓨터 성능의 증가와 더불어 소자들의 동작 속도는 급속히 증가하고 있다. 그럼에도 불구하고, 전체 시스템의 동작 속도는 소자들의 동작 속도를 따라가지 못함에 따라 성능 저하가 발생되는 경우가 있다.
이와 같이, 상기 전체 시스템의 성능 저하를 위한 중요한 요소들 중의 하나로 소자들 간의 인터페이스와 관련된 것이 있다. 예를 들면, 보드 상에서 소자들 간의 전송 선로 또는 병렬 케이블의 속도가 기가비트급 이상으로 증가함으로써 선로 상의 손실, 복잡한 케이블링, 크로스토크(crosstalk) 등의 다양한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 데이터 통신 시스템에서 보드의 소자들 간의 인터페이스로 인한 성능 저하를 방지할 수 있는 데이터 송수신 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 보드의 소자들 간의 데이터를 안정적으로 전송할 수 있는 데이터 송수신 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치에 있어서, 보드의 내부 소자에 연결되고, 상기 내부 소자로부터의 송신 데이터를 상기 보드의 외부의 다른 보드 중 하나에 위치한 타 소자 또는 상기 보드의 내부에 위치한 타 소자로 무선으로 송신하고, 상기 타 소자로부터의 수신 데이터를 무선으로 수신하는 송수신부를 포함하고, 상기 송수신부는 밀리미터파 대역을 통해 상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터를 송수신한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치에 있어서, 제 1 보드에 위치한 제 1 소자로부터 출력되는 송신 데이터를 무선으로 송신하는 송신부; 상기 제 1 소자로 수신되는 수신 데이터를 무선으로 수신하는 수신부; 상기 송신부와 상기 수신부는 상기 제 1 보드와 다른 제 2 보드에 위치한 제 2 소자와 상기 제 1 보드 내에 위치한 제 3 소자 중 하나와 서로 다른 주파수 대역으로 상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터를 송수신한다.
본 발명은 데이터 통신 시스템에서 소자들 간의 고속 데이터를 안정적으로 전송하기 위해서 보드 상에서 무선 전송 방식을 이용함으로써, 보드의 소자들 간의 인터페이스로 인한 성능 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 밀리미터파 대역과 같이 넓은 대역 이용하여 데이터를 송수신함에 따라 전송 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 송신과 수신의 주파수를 분리함으로써, 송수신 분리도를 향상시켜 보드의 소자들 간의 데이터를 안정적으로 전송할 수 있다.
도 1은 일반적인 보드 내 또는 보드 간의 데이터 이동을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들을 도시한 도면,
도 4는 도 3의 버스 통신 장치와 데이터 송수신 장치들 간에 사용되는 주파수 대역을 예시적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신 장치의 구조를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 데이터 송수신 장치들 간의 데이터 송수신을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들 간의 데이터 송수신을 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 유전체 도파관 대 전송 선로의 천이 구조에 따른 유전체 도파관의 폭을 설계하는 동작을 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 유전체 도파관 대 전송 선로의 천이 구조에 따른 유전체 도파관의 높이를 설계하는 동작을 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 유전체 도파관 대 전송 선로의 천이 구조에 따른 에스 파라미터를 도시한 그래프,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들 간의 데이터 송수신을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명은 보드의 소자들 간의 인터페이스로 인한 성능 저하를 방지하기 위한 데이터 송수신 장치를 제안한다. 상기 데이터 송수신 장치는 소자들 간에 직렬 데이터를 송수신한다. 상기 데이터 송수신 장치는 소자에 결합되어 소자로 입출력되는 데이터를 송수신한다. 그러므로 상기 데이터 송수신 장치는 하나의 보드 내에 위치한 소자들 간에 통신을 제공하거나, 두 개의 보드들 각각에 위치한 소자들 간의 통신을 제공한다.
도 1은 일반적인 보드 내 또는 보드 간의 데이터 이동을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기기는 세 개의 보드들(110,120,130)을 포함한다. 제 1 보드(110)에 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit)(111)와 램(RAM: Random Access Memory)(112)이 위치한다. 제 2 보드(120)에 하드 디스크 드라이브(HDD: Hard Disk Drive)(121)가 위치한다. 그리고 제 3 보드(130)에 비디오 카드(Video Card)(131)가 위치한다.
상기 중앙 처리 장치(111)가 위치한 상기 제 1 보드(110) 내에 상기 램(112)이 위치한다. 상기 중앙 처리 장치(111)와 상기 램(112)은 보드 상의 전송선로(10)를 이용하여 데이터를 송수신한다.
상기 제 1 보드(110)와 다른 상기 제 2 보드(120)에 상기 하드 디스크 드라이브(121)가 위치한다. 상기 중앙 처리 장치(111)와 상기 하드 디스크 드라이브(121)는 제 1 병렬 케이블(20)을 통해 데이터를 송수신한다.
또한, 상기 제 1 보드(110)와 다른 상기 제 3 보드(130)에 상기 비디오 카드(131)가 위치한다. 상기 중앙 처리 장치(111)와 상기 비디오 카드(131)는 제 2 병렬 케이블(30)을 통해 데이터를 송수신한다.
이와 같이, 상기 보드들(110,120,130)은 상기 제 1 보드(110)와 같이 하나의 보드에 두 개 이상의 소자들이 위치할 수도 있고, 상기 제 2 보드(120)와 상기 제 3 보드(130)와 같이 하나의 보드에 하나의 소자가 위치할 수도 있다.
이때, 하나의 보드와 다른 보드 각각에 위치한 소자들 간의 데이터 통신을 보드 간 통신이라 정의하고, 하나의 보드 내의 소자들 간의 데이터 통신을 보드 내 통신이라 정의하기로 한다.
이와 같이, 상기 전송 선로(10)는 동일한 보드 상에 위치한 소자들 간의 데이터가 이동하고, 상기 병렬 케이블들(20,30)은 서로 다른 보드 상에 위치한 소자들 간의 데이터가 이동한다. 여기서, 상기 데이터의 이동에 높은 주파수를 사용하게 되면, 상기 전송 선로(10)와 상기 병렬 케이블들(20,30)에서 신호의 품질을 결정하기 위한 요소, 일예로 데이터 손실, 평탄도 등에 대한 특성이 저하된다.
예를 들어, 5Gbps급의 데이터를 전송하기 위해서는 직류(DC: Direct Current)에서 5GHz 이상까지 좋은 특성을 갖는 전송 선로 또는 병렬 케이블을 필요로 한다. 이를 위해, 주파수 특성이 좋은 보드를 사용하면 되지만, 주파수 특성이 좋은 보드는 높은 가격을 갖는다.
또한, 병렬의 전송 선로 또는 병렬 케이블은 데이터를 전송하는 전송 선로들 간에 길이가 정확히 맞추어야만 선로 간 지연이 발생하지 않는다. 하지만, 이와 같이 전송 선로들 간의 길이를 정확히 맞추는 것은 기술적으로 구현하기 어렵다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기기는 세 개의 보드들(210,220,230)을 포함한다. 제 1 보드(210)에 중앙 처리 장치(211)와 램(212)이 위치한다. 제 2 보드(220)에 하드 디스크 드라이브(221)가 위치한다. 그리고 제 3 보드(230)에 비디오 카드(231)가 위치한다.
상기 중앙 처리 장치(211)에 제 1 데이터 송수신 장치(311), 제 2 데이터 송수신 장치(312), 및 제 3 데이터 송수신 장치(313)가 연결된다.
상기 하드 디스크 드라이브(221)에 제 4 데이터 송수신 장치(321)가 연결된다.
상기 비디오 카드(231)에 제 5 데이터 송수신 장치(331)가 연결된다.
상기 램(212)에 제 6 데이터 송수신 장치(341)가 연결된다.
예를 들어, 상기 제 1 데이터 송수신 장치(311)는 상기 제 4 데이터 송수신 장치(321)와 통신한다. 상기 제 1 데이터 송수신 장치(311)는 밀리미터파 대역을 통해 데이터를 송수신한다. 이때, 상기 제 1 데이터 송수신 장치(311)는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 송신하고, 직렬 데이터를 수신하여 병렬 데이터로 변환한다. 한편, 상기 제 1 데이터 송수신 장치(311)는 데이터의 무선 송수신을 위한 송수신 안테나를 추가로 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 제 1 데이터 송수신 장치(311)와 상기 제 4 데이터 송수신 장치(321) 간의 통신에 의해 상기 중앙 처리 장치(211)와 상기 하드 디스크 드라이브(221) 간에 데이터 통신을 수행한다.
상기 제 2 데이터 송수신 장치(312) 내지 상기 제 6 데이터 송수신 장치(341)는 상기 제 1 데이터 송수신 장치(311)와 유사한 구조를 가질 수 있으며, 밀리미터파 대역을 통해 데이터를 송수신할 수 있다.
이를 통해, 상기 제 2 데이터 송수신 장치(312)와 상기 제 5 데이터 송수신 장치(331) 간의 통신에 의해 상기 중앙 처리 장치(211)와 상기 비디오 카드(231) 간에 데이터 통신을 수행한다.
또한, 상기 제 3 데이터 송수신 장치(313)와 상기 제 6 데이터 송수신 장치(341) 간의 통신에 의해 상기 중앙 처리 장치(211)와 상기 램(212) 간에 데이터 통신을 수행한다. 여기서, 상기 제 3 데이터 송수신 장치(313)와 상기 제 6 데이터 송수신 장치(341) 간의 통신은 보드 내 통신으로, 무선 통신을 하거나 유전체를 이용한 유전체 통신을 수행할 수 있다.
첫 번째로, 보드 간 또는 보드 내 통신에서 상기 데이터 송수신 장치들(311,312,313,321,331,341)은 데이터를 송수신하는 각각의 링크마다 서로 다른 주파수 대역을 할당하는 주파수 분할 방식을 이용할 수 있다. 이때, 상기 데이터 송수신 장치들(311,312,313,321,331,341)은 자신이 사용하는 주파수 대역을 필터링하기 위한 필터를 사용할 수 있다.
두 번째로, 상기 데이터 송수신 장치들(311,312,313,321,331,341)은 데이터 송신에서 미리 결정된 코드를 부여하고, 데이터 수신에서 상기 미리 결정된 코드를 이용하여 분리하는 코드 분할 방식을 이용할 수 있다. 이때, 상기 데이터 송수신 장치들(311,312,313,321,331,341)에서 사용되는 코드는 길이에 따라 대역폭이 제한될 수 있으므로 데이터 전송률을 고려하여 적절한 길이로 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 기기는 세 개의 보드들(210,220,230)을 포함한다. 제 1 보드(210)에 중앙 처리 장치(211)와 램(212)이 위치한다. 제 2 보드(220)에 하드 디스크 드라이브(221)가 위치한다. 그리고 제 3 보드(230)에 비디오 카드(231)가 위치한다.
상기 중앙 처리 장치(211)에 제 1 데이터 송수신 장치(411)가 연결된다.
상기 하드 디스크 드라이브(221)에 제 2 데이터 송수신 장치(421)가 연결된다.
상기 비디오 카드(231)에 제 3 데이터 송수신 장치(431)가 연결된다.
상기 램(212)에 제 4 데이터 송수신 장치(441)가 연결된다.
상기 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441)은 하나의 소자에 하나가 연결된 구조이며, 도 2와 같이 소자들 각각 간의 통신만을 수행하지 않는다. 상기 데이터 송수신 장치들은(411,421,431,441) 다른 소자에 연결된 다수의 무선 통신 장치들과 통신할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 데이터 송수신 장치(411)는 상기 제 2 데이터 송수신 장치(421) 내지 상기 제 4 데이터 송수신 장치(441) 각각과 통신할 수 있다.
또한, 상기 기기는 상기 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441)을 제어하기 위한 무선 버스 제어부(400)를 포함한다.
여기서, 무선 버스 제어부(400)에 상기 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441)과 통신하기 위한 버스 통신 장치(401)가 연결된다. 무선 버스 제어부(400)는 버스 통신 장치(401)를 이용하여 상기 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441)과 통신할 때 미리 결정된 공통 채널(common channel)을 통해 통신할 수 있다.
상기 무선 버스 제어부(400)는 상기 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441)을 통해 수신된 사용 대역폭, 전송 데이터량, 소자 간 거리 등의 정보를 고려하여 무선 환경을 분석한다. 상기 무선 버스 제어부(400)는 분석된 무선 환경에 근거하여 상기 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441) 각각에서 사용되는 링크에 데이터 통신을 위한 주파수 대역을 할당할 수 있다.
본 발명의 제 1 데이터 송수신 장치(411)와 제 4 데이터 송수신 장치(441)는 유선을 통해 연결될 때에도 무선 연결과 동일한 인터페이스를 사용한다.
상기 무선 버스 제어부(400)는 보드 내 소자들 간의 통신이 유선을 통해 연결될 때에도 무선 연결과 동일한 인터페이스를 사용할 수 있다.
도 4는 도 3의 버스 통신 장치와 데이터 송수신 장치들 간에 사용되는 주파수 대역을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 주파수를 기준으로 복수 개의 대역폭들이 도시되어 있다. 공통 채널은 버스 통신 장치(401)와 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441) 간의 통신에 사용되는 주파수 대역을 포함한 채널이다.
제 1 대역 내지 제 5 대역이 예시적으로 도시되어 있으며, 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441) 간의 통신에 사용되는 링크들 각각에 할당되어 사용될 수 있다. 이때, 상기 무선 버스 제어부(400)는 하나의 데이터 송수신 장치가 다른 데이터 송수신 장치와 데이터를 송신하는 링크와 데이터를 수신하는 링크 각각에 서로 다른 주파수 대역을 할당한다. 이때, 상기 무선 버스 제어부(400)는 상기 데이터 송수신 장치들(411,421,431,441)간에 데이터를 송신하는 링크들과 데이터를 수신하는 링크들에서 주파수 대역이 겹치지 않도록 주파수 대역을 할당한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 데이터 송수신 장치는 송신부(510), 수신부(520), 및 국부 발진부(LO: Local Oscillator)(530)를 포함한다. 또한, 데이터 송수신 장치는 병렬/직렬 변환기(Parallel to Serial Converter)(540)와 직렬/병렬 변환기(Serial to Parallel Converter)(550)를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 국부 발진부(530)는 데이터의 송수신 링크 각각에 사용되는 주파수 대역의 신호 생성을 위한 국부 발진 신호들을 생성한다.
상기 송신부(510)는 변조기(modulator)(511), 전처리 증폭기(pre-amplifier)(512), 후처리 증폭기(post-amplifier)(513), 및 송신 안테나(transmission antenna)(514)를 포함한다.
상기 변조기(511)는 상기 국부 발진부(530)로부터 출력되는 국부 발진 신호를 수신한다. 상기 변조기(511)는 병/직렬 변환기(540)로부터 출력되는 직렬 데이터를 상기 국부 발진 신호를 이용하여 변조한다. 상기 변조기(511)는 변조된 신호를 상기 전처리 증폭기(512)로 출력한다.
상기 전처리 증폭기(512)는 변조된 신호를 증폭하고, 전처리 증폭된 신호를 후처리 증폭기(513)로 출력한다.
상기 후처리 증폭기(513)는 상기 전처리 증폭된 신호를 증폭하고, 후처리 증폭된 신호를 상기 송신 안테나(514)로 출력한다.
상기 송신 안테나(514)는 후처리 증폭된 신호를 전송한다.
상기 수신부(520)는 수신 안테나(reception antenna)(521), 필터(filter)(522), 저잡음 증폭기(LNA: Low Noise Amplifier)(523), 및 복조기(demodulator)(524)를 포함한다.
상기 수신 안테나(521)는 신호를 수신하고, 수신된 신호를 상기 필터(522)로 출력한다.
상기 필터(522)는 상기 수신 안테나(521)를 통해 수신된 신호로부터 미리 설정된 주파수 대역의 신호만을 필터링한다. 상기 필터(522)는 필터링된 신호를 상기 저잡음 증폭기(523)로 출력한다.
상기 저잡음 증폭기(523)는 상기 필터로부터 수신된 신호를 저잡음 증폭시킨다. 여기서, 상기 저잡음 증폭기(523)는 수신된 신호 중에서도 수신을 원하는 주파수 대역의 신호를 증폭시킨다. 상기 저잡음 증폭기(523)는 저잡음 증폭된 신호를 상기 복조기(524)로 출력한다.
상기 복조기(524)는 상기 국부 발진부(530)로부터 출력되는 국부 발진 신호를 수신한다. 상기 복조기(524)는 상기 저잡음 증폭된 신호를 상기 국부 발진 신호를 이용하여 복조한다. 상기 복조기(524)는 복조된 수신 데이터를 상기 직렬/병렬 변환기(550)로 출력한다.
한편, 상기 병렬/직렬 변환기(540)는 소자에서 출력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하고, 상기 직렬/병렬 변환기(550)는 상기 소자로 입력되는 직렬 데이터를 병렬로 변환한다. 따라서 상기 병렬/직렬 변환기(540)와 상기 직렬/병렬 변환기(550)는 소자로 입/출력되는 병렬 데이터를 처리하기 위한 것으로, 상기 데이터 송수신 장치에 포함될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 데이터 통신 장치는 무선으로 데이터를 송수신하는 송수신기를 포함한 구조를 가짐으로써, 고속의 데이터를 안정적으로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 데이터 송수신 장치들 간의 데이터 송수신을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제 1 소자에 연결된 제 1 데이터 송수신 장치와 제 2 소자에 연결된 제 2 데이터 송수신 장치가 도시되어 있다. 제 1 데이터 송수신 장치는 제 2 데이터 송수신 장치로 송신 데이터를 송신하고, 상기 2 데이터 송수신 장치로부터 수신 데이터를 수신한다.
제 1 데이터 송수신 장치는 제 1 송신부(510), 제 2 수신부(520), 및 제 1 국부 발진부(530)를 포함한다. 상기 제 1 송신부(510)는 제 1 변조기(511), 제 1 전처리 증폭기(512), 제 1 후처리 증폭기(513), 및 제 1 송신 안테나(514)를 포함한다. 그리고 상기 제 1 수신부(520)는 제 1 수신 안테나(521), 제 1 필터(522), 제 1 저잡음 증폭기(523), 및 제 1 복조기(524)를 포함한다.
또한, 상기 제 2 데이터 송수신 장치는 제 2 송신부(610), 제 2 수신부(620), 및 제 2 국부 발진부(630)를 포함한다. 상기 제 2 송신부(610)는 제 2 변조기(611), 제 2 전처리 증폭기(612), 제 2 후처리 증폭기(613), 및 제 2 송신 안테나(614)를 포함한다. 그리고 상기 제 2 수신부(620)는 제 2 수신 안테나(621), 제 2 필터(622), 제 2 저잡음 증폭기(623), 및 제 2 복조기(624)를 포함한다.
상기 제 1 데이터 송수신 장치의 구조에 대한 설명은 도 5에서 상세히 설명하였으므로 도 5의 설명을 참조하기로 한다. 또한, 상기 제 2 데이터 송수신 장치의 구조에 대한 설명은 상기 제 1 데이터 송수신 장치의 구조와 유사하므로 상기 제 1 데이터 송수신 장치의 구조에 대한 설명을 참조하기로 한다.
상기 제 1 송신부(510)와 상기 제 2 송신부(610)에 각각 직류(DC: Direct Current)~5기가헤르쯔(5GHz)의 데이터가 수신된다. 이때, 상기 제 1 송신부(510)는 상기 제 2 수신부(620)와 60GHz 대역의 주파수를 이용하여 통신하고, 상기 제 2 송신부(610)는 상기 제 1 수신부(520)와 75GHz 대역의 주파수를 이용하여 통신한다.
이를 위해, 상기 제 1 데이터 송수신 장치는 60GHz 대역의 국부 발진 신호를 발생하는 제 1 국부 발진부(530)를 포함하고, 상기 제 2 데이터 송수신 장치는 75GHz 대역의 국부 발진 신호를 발생하는 제 2 국부 발진부(630)를 포함한다.
상기 제 1 송신부(510)로부터 상기 제 2 수신부(620)로 데이터를 송신하는 동작은 하기에서 설명된다.
상기 제 1 변조기(511)는 60GHz 대역의 국부 발진 신호를 수신한다. 일예로, 상기 제 1 변조기(511)는 상기 60GHz 대역의 국부 발진 신호를 이용하여 이진 위상 편이(ASK: Amplitude Shift Keying) 변조를 한다. 이를 통해, 상기 제 1 변조기(511)는 60GHz의 중심 주파수를 갖고, 대역폭이 10GHz인 신호를 생성한다. 상기 제 1 변조기(511)는 이진 위상 편이 변조된 신호를 상기 제 1 전처리 증폭기(512)로 출력한다.
상기 제 1 전처리 증폭기(512)는 변조된 신호를 전처리 증폭하고, 상기 제 1 후처리 증폭기(513)로 출력한다.
상기 후처리 증폭기(513)는 전처리 증폭된 신호를 후처리 증폭하고, 후처리 증폭을 통한 밀리미터파 대역의 신호를 상기 제 1 송신 안테나(514)로 출력한다.
상기 제 1 송신 안테나(514)는 밀리미터파 대역의 신호를 송신한다.
상기 제 2 수신 안테나(621)는 수신되는 신호를 상기 제 2 필터(622)로 출력한다.
상기 제 2 필터(622)는 상기 제 1 송신 안테나(514)를 통해 송신된 밀리미터파 대역의 신호를 필터링한다. 상기 제 2 필터(622)는 필터링된 신호를 상기 제 2 저잡음 증폭기(623)로 출력한다.
상기 제 2 저잡음 증폭기(323)는 필터링된 신호를 저잡음 증폭한다. 상기 제 2 저잡음 증폭기(323)는 저잡음 증폭된 신호를 제 2 복조기(624)로 출력한다.
상기 제 2 복조기(624)는 상기 75GHz 대역의 국부 발진 신호를 수신한다. 일예로, 상기 제 2 복조기(624)는 상기 제 1 변조기(511)에 대응되는 이진 위상 편이 복조를 수행한다. 이때, 상기 제 2 복조기(624)는 상기 75GHz 대역의 국부 발진 신호를 이용하여 이진 위상 편이 복조를 수행하여 데이터를 수신한다. 이를 통해, 상기 제 2 복조기(624)는 상기 제 1 무선 송신기(510)로부터 송신된 데이터를 수신할 수 있다.
이와 반대로, 상기 제 2 무선 송신기(610)는 상기 제 1 무선 수신기(520)로 75GHz 대역의 신호를 송신한다. 상기 제 2 무선 송신기(610)로부터 상기 제 1 무선 수신기(520)로의 신호 수신 동작은 전송에 사용되는 주파수 대역을 제외하고 유사한 동작을 수행한다. 따라서 상기 제 2 무선 송신기(610)와 상기 제 1 무선 수신기(520)간의 데이터 송수신 동작은 상기 제 1 송신부(510)와 상기 제 2 수신부(620)의 동작을 참조한다.
상기 제 1 데이터 송수신 장치와 상기 제 2 데이터 송수신 장치는 각각 이진 위상 편이 변조 방식을 이용하여 데이터를 송수신함에 따라 중심 주파수가 각각 60GHz, 75GHz이고, 대역폭이 각각 10GHz인 밀리미터파 신호로 변조되고 상향 변환된다. 이때, 각 데이터 송수신 장치들은 하나의 국부 발진부를 이용하여 데이터를 이용하여 변조기와 복조기 내부의 믹서를 동작시킨다. 따라서 본 발명에서 제안된 데이터 송수신 장치는 간단한 구조를 가질 수 있다.
여기서, 국부 발진부들(530,630)의 발생 주파수 사이의 간격은 전송율의 2배 이상 분리되어야 한다. 그러므로 5Gbps의 전송율은 10GHz 이상이고, 10Gbps의 전송율은 20GHz이상 분리되어 있어야 한다. 결국, 본 발명에서는 제 1 데이터 송수신 장치와 제 2 데이터 송수신 장치는 상호 간에 단일 국부 발진 주파수를 사용함으로써 국부 발진 주파수의 차이만큼 송수신의 분리가 가능하다.
그러므로 안테나를 제외한 데이터 송수신 장치는 하나의 단일 칩으로 제작(일예로, CMOS 공정 등)이 가능하고, 대량생산 시에 가격을 저렴하게 공급할 수 있다.
안테나의 경우에도, 상기 제 1 데이터 송수신 장치와 상기 제 2 데이터 송수신 장치의 송신 안테나들(514, 614)과 수신 안테나들(521, 621)은 일반적인 송수신기들에 비해 짧은 거리의 전송만을 고려하기 때문에 전방향성을 가지는 안테나를 이용하여 간단히 구현할 수 있다.
도 6에 도시된 데이터 송수신 장치들은 보드 간 소자들의 통신 또는 보드 내 소자들의 통신에 사용될 수 있다. 한편, 보드 내 통신에서 송신 안테나와 수신 안테나도 밀리미터파에서 좋은 특성을 갖는 유전체 기판을 이용하여 제작할 수 있다.
도 7은 본 발명에 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들 간의 데이터 송수신을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제 3 소자에 연결된 제 3 데이터 송수신 장치와 제 4 소자에 연결된 제 4 데이터 송수신 장치가 도시되어 있다. 여기서, 제 3 소자와 제 4 소자는 하나의 보드 상에 위치하는 소자들일 수 있다. 제 3 데이터 송수신 장치는 제 4 데이터 송수신 장치로 데이터를 송신하고, 상기 4 데이터 송수신 장치로부터 데이터를 수신한다.
제 3 데이터 송수신 장치는 제 3 송신부(710), 제 3 수신부(720), 및 제 3 국부 발진부(730)를 포함한다. 상기 제 3 송신부(710)는 제 3 변조기(711), 제 3 전처리 증폭기(712), 및 제 3 후처리 증폭기(713)를 포함한다. 그리고 상기 제 3 수신부(720)는 제 3 필터(721), 제 3 저잡음 증폭기(722), 및 제 3 복조기(723)를 포함한다.
또한, 상기 제 4 데이터 송수신 장치는 제 4 송신부(810), 제 4 수신부(820), 및 제 4 국부 발진부(830)를 포함한다. 상기 제 4 송신부(810)는 제 4 변조기(811), 제 4 전처리 증폭기(812), 및 제 4 후처리 증폭기(813)를 포함한다. 그리고 상기 제 4 수신부(820)는 제 4 필터(821), 제 4 저잡음 증폭기(822), 및 제 4 복조기(823)를 포함한다.
도 7의 데이터 송수신 장치는 송신 안테나들과 수신 안테나들 대신에 유전체 도파관들(910, 920)을 이용하여 데이터를 송수신한다.
제 1 유전체 도파관(910)은 상기 제 3 송신부(710)로부터 상기 제 4 수신부(820)로 데이터를 송신하고, 제 2 유전체 도파관(920)은 상기 제 4 송신부(810)로부터 상기 제 3 수신부(720)로 데이터를 송신한다.
제 3 데이터 송수신 장치와 제 4 데이터 송수신 장치 간의 데이터 통신은 무선 안테나 대신에 유전체 도파관을 사용하는 점을 제외하면 전반적인 동작이 유사하므로 여기서는 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이때에는, 데이터 송수신 장치 간의 통신을 위해서는 유전체 도파관 대 전송 선로 간의 천이 구조를 필요로 한다.
도 8은 본 발명에 따른 유전체 도파관 대 전송 선로의 천이 구조에 따른 유전체 도파관의 폭을 설계하는 동작을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 유전체 도파관은 유전체 도파관을 구성하는 유전체의 유전율에 따라 유전체 도파관의 폭을 조절한다. 이를 통해, 주파수에 맞는 유전체 도파관을 데이터 송수신 장치들 간의 통신에 선택적으로 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 유전체 도파관 대 전송 선로의 천이 구조에 따른 유전체 도파관의 높이를 설계하는 동작을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 유전체 도파관은 높이를 갖는다. 이때, 유전체 도파관의 높이는 유전체 도파관의 전달 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 따라서 유전체 도파관 천이 구조의 성능이 가장 우수한 높이를 갖는 유전체 도파관을 데이터 송수신 장치들 간의 통신에 사용할 수 있다.
또한, 유전체 도파관의 벽은 비아 공정을 이용하여 촘촘히 배치하면 성능을 향상시킬 수 있다.
도 8과 도 9에서는 테이퍼(taper) 구조를 사용하여 임피던스를 매칭을 해결하는 예를 도시하고 있다. 이와 같이, 테이퍼의 폭과 길이를 조절하여 성능을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 유전체 도파관 대 전송 선로의 천이 구조에 따른 에스 파라미터를 도시한 그래프이다.
도 10을 참조하면, 35GHz 대역부터 45GHz 대역까지의 주파수 대역에서 유전체 도파관의 사용에 따른 S-파라미터 특성을 도시한다. 이를 통해, 최적의 성능을 갖는 주파수 대역에서 상기 유전체 도파관을 이용하여 데이터를 송신하거나 수신할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 송수신 장치들 간의 데이터 송수신을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 제 5 소자에 연결된 제 5 데이터 송수신 장치와 제 6 소자에 연결된 제 6 데이터 송수신 장치가 도시되어 있다. 여기서, 제 5 소자와 제 6 소자는 하나의 보드 상에 위치하는 소자들일 수 있다. 제 5 데이터 송수신 장치는 제 6 데이터 송수신 장치로 데이터를 송신하고, 상기 6 데이터 송수신 장치로부터 데이터를 수신한다.
제 5 데이터 송수신 장치는 제 5 송신부(1010), 제 5 수신부(1020), 및 제 5 국부 발진부(1030)를 포함한다. 상기 제 5 송신부(1010)는 제 5 변조기(1011), 제 5 전처리 증폭기(1012), 및 제 5 후처리 증폭기(1013)를 포함한다. 그리고 상기 제 5 수신부(1020)는 제 5 필터(1021), 제 5 저잡음 증폭기(1022), 및 제 5 복조기(1023)를 포함한다.
또한, 상기 제 6 데이터 송수신 장치는 제 6 송신부(1110), 제 6 수신부(1120), 및 제 6 국부 발진부(1130)를 포함한다. 상기 제 6 송신부(1110)는 제 6 변조기(1111), 제 6 전처리 증폭기(1112), 및 제 6 후처리 증폭기(1113)를 포함한다. 그리고 상기 제 6 수신부(1120)는 제 6 필터(1121), 제 6 저잡음 증폭기(1122), 및 제 6 복조기(1123)를 포함한다.
도 11의 데이터 송수신 장치는 송신 안테나들과 수신 안테나들 대신에 유전체 안테나들(1210,1220,1230,1240)을 이용하여 데이터를 송수신한다.
상기 제 5 송신부(1010)에 연결된 제 1 유전체 안테나(1210)는 상기 제 5 송신부(1010)로부터의 데이터를 상기 제 6 수신부(1120)의 제 3 유전체 안테나(1230)로 송신한다. 또한, 상기 제 6 송신부(1110)에 연결된 제 4 유전체 안테나(1240)는 상기 제 6 송신부(1110)로부터의 데이터를 상기 제 5 수신부(1020)에 연결된 제 2 유전체 안테나(1220)로 송신한다.
제 5 데이터 송수신 장치와 제 6 데이터 송수신 장치 간의 데이터 통신은 무선 안테나들 대신에 유전체 안테나들(1210,1220,1230,1240)을 사용하는 점을 제외하면 전반적인 동작이 유사하므로 여기서는 상세한 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 유전체 안테나들(1210,1220,1230,1240)은 보드를 구성하는 기판을 통해 데이터를 송수신한다.
따라서 유전체 안테나들(1210,1220,1230,1240)은 제 5 데이터 송수신 장치와 제 6 데이터 송수신 장치 간의 통신을 위한 기판으로 연결된다. 도시된 유전체 안테나들(1210,1220,1230,1240)은 유전체로 전파가 전달될 수 있도록 설계된 특정한 안테나로서 기판의 유전체를 이용한 통신을 제공한다. 그러므로 유전체 손실값이 낮은 기판은 유전체 도파관을 사용하지 않고도 데이터 송수신 장치들 간에 통신을 제공할 수 있다. 이때, 데이터 송수신 장치들은 송신부와 수신부를 기판 상에서 통신이 가능한 어느 위치에서나 설치가 가능하다. 그렇기 때문에, 보드 상에서 소자의 배치에 유리한 이점을 갖는다. 유전체를 이용한 데이터 송수신 장치들은 유전체 자체의 전파 전달 특성을 이용하여 원하는 위치에 상대 송수신기가 위치하도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 보드 간 소자들 간의 통신 또는 보드 내 소자들 간의 통신을 제공하는 데이터 송수신 장치를 제안한다. 이를 위해, 소자들 간의 통신에 데이터 송수신 장치는 고속 데이터의 안정적 전송이 가능한 밀리미터파 대역의 넓은 주파수 대역을 이용함으로써, 소자들 간의 인터페이스로 인한 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한, 데이터 송수신 장치는 소자들 간의 데이터 송신과 수신에 서로 다른 주파수 대역을 사용함으로써 데이터 송수신 분리도를 높였다.
또한, 보드 내 소자들 간의 통신에 무선을 이용한 통신, 유전체 도파관을 이용한 통신, 또는 기판을 이용한 통신을 통해 데이터의 송수신 분리도를 높였다.
이러한 데이터 송수신 장치는 소형화가 가능하다. 또한, 데이터 송수신 장치는 간단한 변조 방식과 송수신기 구조를 가짐에 따라 안정적이고, 저비용의 보드 통신을 제공할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 데이터 송수신 장치는 컴퓨터뿐만 아니라 일예로, 노트북, 휴대전화, 태블릿, 셋탑 박스, 포터블 미디어 플레이어(PMP), 게임기, 전자 가전 등의 다양한 기기들에서 보드 통신을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

  1. 데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치에 있어서,
    보드의 내부 소자에 연결되고, 상기 내부 소자로부터의 송신 데이터를 상기 보드의 외부의 다른 보드 중 하나에 위치한 타 소자 또는 상기 보드의 내부에 위치한 타 소자로 무선으로 송신하고, 상기 타 소자로부터의 수신 데이터를 무선으로 수신하는 송수신부를 포함하고,
    상기 송수신부는 밀리미터파 대역을 통해 상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터를 송수신하는, 데이터 송수신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송수신부로 상기 송신 데이터의 변조와 상기 수신 데이터의 복조를 위한 국부 발진 신호를 제공하는 국부 발진부
    를 더 포함하는 데이터 송수신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터는 직렬 데이터인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 데이터를 송신하는 링크와 상기 수신 데이터를 수신하는 링크는 서로 다른 주파수를 사용하는, 데이터 송수신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 데이터를 송신하는 링크와 상기 수신 데이터를 수신하는 링크는 다른 링크들과의 분리를 위해 서로 다른 코드를 사용하여 데이터를 송수신하는, 데이터 송수신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 소자와 상기 보드의 내부에 위치한 다른 내부 소자 간에 데이터를 송수신하기 위한 유전체 도파관
    을 더 포함하는 데이터 송수신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 소자와 상기 보드의 내부에 위치한 다른 내부 소자 간에 데이터를 송수신하기 위한 보드 기판상의 유전체
    를 더 포함하는 데이터 송수신 장치.
  8. 데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치에 있어서,
    보드의 내부 소자에 연결되고, 상기 내부 소자로부터의 송신 데이터를 상기 보드의 외부의 다른 보드 중 하나에 위치한 타 소자로 무선으로 송신하고, 상기 타 소자로부터의 수신 데이터를 무선으로 수신하는 송수신부; 및
    상기 내부 소자와 상기 보드의 내부에 위치한 다른 내부 소자 간에 데이터를 송수신하기 위한 유전체 통신수단을 포함하고,
    상기 송수신부는 밀리미터파 대역을 통해 상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터를 송수신하는, 데이터 송수신 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유전체 통신수단은,
    유전체 도파관 또는 보드 기판상의 유전체 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 장치.
  10. 데이터 통신 시스템에서 데이터 송수신 장치에 있어서,
    제 1 보드에 위치한 제 1 소자로부터 출력되는 송신 데이터를 무선으로 송신하는 송신부;
    상기 제 1 소자로 수신되는 수신 데이터를 무선으로 수신하는 수신부;
    상기 송신부와 상기 수신부는 상기 제 1 보드와 다른 제 2 보드에 위치한 제 2 소자와 상기 제 1 보드 내에 위치한 제 3 소자 중 하나와 서로 다른 주파수 대역으로 상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터를 송수신하는, 데이터 송수신 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 송신 데이터의 변조와 상기 수신 데이터의 복조를 위한 국부 발진 신호를 상기 송신부와 상기 수신부로 제공하는 국부 발진부
    를 더 포함하는 데이터 송수신 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 국부 발진 신호는 상기 송신부와 상기 수신부 간의 주파수 차이만큼 송수신 분리가 가능한 신호인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 서로 다른 주파수 대역들은 다른 송신 데이터와 다른 수신 데이터의 송수신에 사용되는 주파수 대역들과 상이한 주파수 대역인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 송신부와 상기 수신부는 밀리미터파 대역을 통해 상기 송신 데이터와 상기 수신 데이터를 송수신하는, 데이터 송수신 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 송신부와 상기 수신부는 상기 송신 데이터의 송신과 상기 수신 데이터의 수신에 서로 다른 코드들 각각을 이용하고,
    상기 서로 다른 코드들은 다른 송신 데이터와 다른 수신 데이터의 송수신에 사용되는 코드들과는 상이한 코드들인 것을 특징으로 하는 데이터 송수신 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 송신부와 상기 수신부는 공통 채널 주파수 대역을 통해 통신하는 외부의 무선 버스 제어부로부터 상기 제 2 소자와 상기 제 3 소자 중 하나와의 통신을 위한 주파수 대역을 할당받는, 데이터 송수신 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 국부 발진 신호를 수신하고, 상기 국부 발진 신호를 이용하여 이진 위상 편이 변조된 변조 신호를 생성하는 변조기;
    상기 변조 신호를 전처리 증폭하여 전처리 신호를 생성하는 전처리 증폭기;
    상기 전처리 신호를 후처리 증폭하여 후처리 신호를 생성하는 후처리 증폭기; 및
    상기 후처리 신호를 송신하는 송신 안테나
    를 포함하는 데이터 송수신 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 수신부는,
    신호를 수신하는 수신 안테나;
    상기 수신되는 신호로부터 미리 설정된 주파수 대역의 신호를 필터링하는 필터;
    상기 필터링된 신호를 저잡음 증폭하여 저잡음 증폭 신호를 생성하는 저잡음 증폭기; 및
    상기 국부 발진 신호를 수신하고, 이진 위상 편이 변조 방식을 사용하여 상기 저잡음 증폭 신호로부터 수신 데이터를 복조하는 복조기
    를 포함하는 데이터 송수신 장치.
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