KR20160031311A

KR20160031311A - 트랜시버 및 그 동작 방법

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Publication number: KR20160031311A
Application number: KR1020140121225A
Authority: KR
Inventors: 김희중; 정형석; 김수용; 배정열; 이동한
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-03-22
Also published as: US9876591B2; KR102191511B1; US20160080096A1

Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 저전력 구조의 수신기를 포함하는 트랜시버 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 상기 트랜시버는, 제1 통신방식에 기반하여, 제1 신호를 수신하는 제1 통신모듈; 제2 통신방식에 기반하여, 제2 신호를 수신하는 제2 통신모듈; 상기 제1 통신모듈 및 상기 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역에서 신호를 검출하는 저전력 구조의 수신모듈; 및 상기 제3 수신모듈로부터 수신한 상기 검출 신호의 전력 값에 기반하여 상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈에 대해 채널을 설정하는 제어기를 포함할 수 있다. 다양한 실시예가 가능하다.

Description

트랜시버 및 그 동작 방법{TRANSCEIVER AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명의 다양한 실시예는 저전력 구조의 수신기를 포함하는 트랜시버 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

무선 인터넷 기능, 블루투스 이어폰 및 블루투스 핸즈프리 기능을 지원하기 위해, 대부분 스마트폰 같은 모바일 장치는 IEEE 802.11 Wireless LAN(혹은 WiFi) 통신방식의 모듈(이하 Wi-Fi 통신모듈이라 칭함)과 블루투스(bluetooth: BT)(혹은 IEEE 802.15.4, ZigBee) 통신방식의 모듈(BT 통신모듈이라 칭함)을 포함하고 있다. 더하여, 상기 모바일 장치는 GSM(Global System for Mobile communications), WCDMA(wideband code division multiple access), 혹은 LTE(Long Term Evolution) 통신방식 등의 이동통신 모뎀을 더 포함할 수 있다.

일반적으로, 이동통신 네트워크에서 모바일 장치가 소비하는 전력은 휴대용 배터리의 제약성으로 인하여 매우 중요하게 고려되는 사안이다. 이런 이유로 대부분의 이동통신 네트워크 규격에서는 모바일 장치가 소비하는 전력을 줄이기 위해 유휴모드(idle mode) 및 슬립모드(sleep mode)를 정의하고 있다.

한편, Wi-Fi 통신모듈 및 BT 통신모듈은 사용자 요청에 의해 수동으로 인에이블(enable)되거나 디스에이블(disable)되어 동작하므로, 효율적으로 전원 관리를 할 수 없다.

예컨대, 상기 Wi-Fi 통신모듈이 디스에이블되어 있는 상태에서, 사용자가 특정 지역 내에 AP(access point)가 광고 메시지를 방송한다는 것을 인지하지 못할 경우, 상기 특정 광고 메시지를 수신하지 못할 수 있다. 반면, 사용자 요청에 의해, 상기 모바일 장치가 Wi-Fi 통신모듈 또는 BT 통신모듈을 인에이블시켜 서비스를 사용자에게 제공한 후에, 상기 사용자에 의해 Wi-Fi 통신모듈 또는 BT 통신모듈이 디스에이블되지 않으면 Wi-Fi 통신모듈 또는 BT 통신모듈은 인에이블된 상태를 유지하며 배터리 전류를 소모할 수 있다.

또한, WiFi 통신모듈과 BT 통신모듈은 고전력 RF 구조를 기반으로 하고 있기 때문에 소모 전류를 줄이는데 한계가 있다.

한편, WiFi 통신방식 및 BT 통신방식은 ISM(industrial scientific medical) 대역(band)(예: 2.4~2.5GHz)을 이용하고 있으며, 상기 ISM 대역과 인접한 대역을 이용하는 다른 통신방식(예: 3GPP TDD(time division duplex), FDD(frequency division duplex))에 간섭을 줄 수도 있다. 그러므로, 다른 통신방식에 간섭을 최소화하도록 채널 설정(channel establishment)이 수행될 필요가 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 저전력 검출기(low power detector)를 이용하여 ISM 대역의 신호 전력을 모니터링(monitoring)하여, 상기 ISM 대역을 이용하는 Wi-Fi 통신방식 및 BT 통신방식의 수신모듈의 동작 on/off을 제어하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예는 저전력 검출기를 이용하여 ISM 대역의 신호 전력을 모니터링하여, 상기 ISM 대역을 이용하는 Wi-Fi 통신방식 및 BT 통신방식의 수신모듈의 채널 설정(channel establishment)을 제어하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

발명의 다양한 실시예는 저전력 검출기와 Wi-Fi 통신모듈 및 BT 통신모듈을 포함하는 수신장치의 크기를 줄이기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 트랜시버에 있어서, 제1 통신방식에 기반하여, 제1 신호를 수신하는 제1 통신모듈; 제2 통신방식에 기반하여, 제2 신호를 수신하는 제2 통신모듈; 상기 제1 통신모듈 및 상기 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역에서 신호를 검출하는 저전력 구조의 수신모듈; 및 상기 제3 수신모듈로부터 수신한 상기 검출 신호의 전력에 기반하여 상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈에 대해 채널을 설정하는 제어기를 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 트랜시버의 동작 방법에 있어서, 저전력 구조의 수신모듈을 통해, 제1 통신모듈 및 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역에서 신호를 검출하는 단계; 및 상기 제3 수신모듈로부터 수신한 상기 검출된 신호의 전력에 기반하여, 제어기가 상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈에 대해 채널을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 저전력 검출기를 이용하여 ISM 대역의 신호 전력을 모니터링으로써, 효율적으로 ISM 대역을 이용하는 통신모듈의 동작 on/off 및 채널 설정을 수행할 수 있다.

또한, ISM 대역의 신호 전력을 모니터링하여 상기 ISM 대역을 이용하는 통신방식의 수신 여부를 판단할 수 있기 때문에, 대기 중인 Wi-Fi 통신모듈의 소모 전력을 줄일 수 있다.

또한, BT 통신모듈(또는 WiFi 통신모듈)을 구성하는 발진기(oscillator)를 저전력 검출기와 공유하여 사용함으로, 통신모듈의 크기를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 다수의 통신모듈을 포함한 트랜시버를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 ISM 대역과 그 인접 대역의 할당 예를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜시버의 수신경로를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상기 도 3의 SRR(super regenerative receiver) 수신경로 및 BT 수신경로에서 공유된 VCO(voltage controlled oscillator)를 도시하고 있다.
도 5(a) 내지 도 5(b)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 ISM 대역에서 신호 검출을 위한 대역폭(BW) 및 간격(space)을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수신장치의 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수신장치의 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수신장치의 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 채널 설정을 위한 ISM 대역의 신호에 대한 전력 검출을 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 채널 설정을 위한 ISM 대역의 신호에 대한 전력 검출을 도시하고 있다.
도 11(a)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LTE(Long-Term Evolution) TDD(Time division duplex) 통신방식에서 ISM 대역의 BT 신호로 인한 간섭을 최소화하기 위한 시간정렬(timing alignment)을 도시하고 있다.
도 11(b)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LTE TDD 통신방식에서 5ms 및 10ms의 프레임을 도시하고 있다.
도 11(c)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LTE TDD 구성(configuration) 예를 도시한 표이다.

이하 본 발명의 다양한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예는 저전력 구조의 수신기를 포함하는 트랜시버 및 그 동작 방법에 관해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 트랜시버를 도시하고 있다.

상기 도 1을 참조하면, 트랜시버(100)는 FEM(front end module)(110), Wi-Fi 통신모듈(120), BT 통신모듈(130), SRR(super regenerative receiver) 모듈(140) 및 제어기(150)를 포함할 수 있다.

상기 FEM(110)는 안테나(160)와 RFIC단(예컨대, Wi-Fi 통신모듈(120), BT 통신모듈(130), SRR 모듈(140))을 연결해 ISM 대역의 Wi-Fi 및/또는 BT 송수신 신호를 분리하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 FEM(110)는 송수신을 전환하는 RF 스위치, 수신용 필터(예컨대, SAW(surface acoustic wave) 필터), 송신용 PA(power amplifier) 등을 집적화시킨 모듈로써, 필터링 및 증폭역할을 수행할 수 있다. 상기 FEM(110)는 수신신호 필터를 내장한 수신단 FEM, 송신신호를 증폭하는 전력증폭기(PA) 내장한 송신 FEM으로 구분될 수 있다.

다양한 실시예에서, 상기 FEM(110)는 저잡음 증폭기(low-noise amplifier: LNA)를 더 포함할 수 있다. 또는, LNA가 상기 FEM(110)과 RFIC 사이에 별도의 모듈로 존재할 수도 있다. 상기 LNA는 수신신호의 최소 잡음지수를 만족하도록 RF 신호를 증폭하는 역할을 수행한다.

상기 Wi-Fi 통신모듈(120)은 Wi-Fi 신호를 IF(intermediate frequency) 신호 또는 기저대역 신호로 하향변환하거나 IF 신호 또는 기저대역 신호를 상향변환하여 Wi-Fi 신호로 변환할 수 있다.

상기 BT 통신모듈(130)은 BT 신호를 IF 신호 또는 기저대역 신호로 하향변환하거나 IF 신호 또는 기저대역 신호를 BT 신호로 변환할 수 있다.

한편, 무선 센서 네트워크 및 근거리 통신망에서 설치되는 다양한 센서 디바이스들은 기본적으로 소형, 저전력, 저복잡도의 조건이 요구된다. 일반적인 고감도(super heterodyne) RF 구조는 고주파 대역에서 바로 기저대역으로 변환하지 않고 중간 주파수 대역을 활용하여 감도(sensitivity) 등과 같은 성능을 향상시킬 수 있다. 하지만, 이로 인해 복잡도(complexity), 비용(cost) 및 전력 소모 등을 증가시킬 수 있다.

특히, 고감도 RF 구조의 모뎀 기술은 RF 부분에서 디지털 베이스밴드(digital baseband) 부분에 비해 매우 높은 전력을 요구한다. 예를 들어 저전력 WPAN(IEEE 802.15.4)를 위한 모뎀 칩의 경우 디지털 신호를 처리하는 부분은 송신, 수신 모두 0.5 mW 정도이다. 반면에, 아날로그 신호를 처리하는 부분은 수신 모드에서 21mW, 송신 모드에서 30mW 정도로 디지털 신호를 처리하는 부분에 비해 상대적으로 높은 전력(약 40~60배)을 소모한다.

이러한 이유 때문에, 최근 적은 수의 능동 소자를 활용한 간단한 RF 구조를 가지는 SRR이 주목받고 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, 상기 SRR 모듈(140)은 Wi-Fi 통신방식 및 BT 통신방식이 이용하는 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(band) 및 그 인접 대역의 신호에 대한 포지티브 피드백(positive feedback) 구조를 활용하여 출력 신호를 증폭함으로써 신호를 검출할 수 있다.

또한, 저전력과 저복잡도를 위해서는 비동기식 변조(non-coherent modulation) 기술이 매우 유용할 수 있다. 예를 들어, 비동기식 OOK(non-coherent on-off keying) 이나 비동기식 FSK(frequency shift keying)과 같은 변조 방식은 포락선 검출기(envelope detector)를 활용하여 신호의 존재 유무를 판별할 수 있다.

이러한 비동기식 변복조 기술들은 동기식 변복조 기술에 비해 성능은 열화되지만, 반송파 위상(carrier phase) 값을 정확히 구해내는 고비용의 동기화(synchronization) 과정이 필요 없다.

또한, 비동기식 변복조 기술들은 동위상(in-phase)/직교 위상(quadrature-phase)(I/Q) 구조에서 요구되는 믹서(mixer)나 선형 증폭기(linear amplifier)와 같은 고전력을 요구하는 컴포넌트(component)들을 사용하지 않을 수 있다. 따라서, 비동기식 변복조 기술들은 전력을 절감하고, 구조 복잡도를 낮출 수 있다.

특히, 초저전력 송수신을 위한 RF 수신기에서는 비동기식 OOK와 같은 저전력 저복잡도 변조 기술을 도입할 수 있다.

상기 제어기(150)는 상기 SRR 모듈(140)에 의해 검출된 ISM 대역의 신호의 전력을 기반으로 상기 주파수 대역에서 검출된 신호의 전력에 기반하여, 상기 Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 상기 BT 통신모듈(130)의 동작을 on/off할지 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어기(150)는 상기 SRR 모듈(140)에 의해 검출된 ISM 대역의 신호의 전력을 기반으로 상기 Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 상기 BT 통신모듈(130) 통해 신호를 수신하기 위한 채널 설정을 결정할 수 있다.

더하여, 본 발명의 다양한 실시예에서는, Wi-Fi 통신모듈(120)과 상기 SRR 모듈(140)이 TDD 방식으로 동시에 동작하거나, 상기 BT 통신모듈(130)과 상기 SRR 모듈(140)이 TDD 방식으로 동시에 동작하거나, 상기 Wi-Fi 통신모듈(120), BT 통신모듈(130) 및 SRR 모듈(140)이 TDD 방식으로 동시에 동작할 수 있다. 또는 SRR 모듈(140)만 동작할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 ISM 대역과 그 인접 대역의 할당 예를 도시하고 있다.

상기 도 2를 참조하면, ISM 대역은 산업·과학·의료용 기기에서 사용허가 없이 사용할 수 있는 주파수 대역으로서. 현재 전 세계적으로 900MHz, 2.4GHz, 5.7GHz 대역에 공통 ISM 대역이 설정되어있다. 특히, 2400MHz-2483.5MHz 대역의 ISM 대역은 Wi-Fi 통신 및 BT 통신을 위해 할당되어 이용되고 있다. 2400MHz-2483.5MHz 대역 내에 Wi-Fi 통신채널은 14개의 채널로 구분되어 있고, BT 통신채널은 79개의 채널로 구분되어 있다.

한편, ISM 대역과 인접한 대역, 예컨대, 2300MHz-2400MHz 또는 2500MHz-2690MHz은 WiMAX 또는3GPP TDD 또는 FDD 통신을 위해 할당되어 있다. 여기서, 2300MHz-2400MHz은 ISM 대역과 인접한 제1 대역이라 칭하고, 2500MHz-2690MHz은 ISM 대역과 인접한 제2 대역이라 칭한다.

일반적으로, 한 나라에서 ISM 대역과 인접한 제1 대역과 ISM 대역과 인접한 제2 대역이 동시에 이용되는 경우는 드물고, ISM 대역과 인접한 제1 대역을 사용하거나 ISM 대역과 인접한 제2 대역이 이용되고 있다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상기 도 1의 트랜시버(100)에서 수신경로를 도시하고 있다.

상기 도 3을 참조하면, WiFi 수신경로(120)는 수신신호의 최소 잡음지수를 만족하도록 신호를 증폭하는 LAN(300), RF 신호를 IF 신호 또는 기저대역 신호로 변환하는 Mixer(303), 입력에 인가되는 전압을 통해 제어되는 발진 주파수를 Mixer(303)로 출력하는 VCO(voltage controlled oscillator(301), LPF(304), VGA(Variable Gain Amplifier)(305)를 포함하고, BT 수신경로(130)는 LAN(300), Mixer(311), VCO(315), LPF(312), VGA(313)를 포함하고, SSR 수신경로(140)는 LAN(300), VCO(315), 퀀치 회로(320), 포락선 검출기(321), LPF(322)를 포함할 수 있다.

수신단의 크기를 줄이기 위해서, LNA(300)는 WiFi 수신경로(120), BT 수신경로(130) 및 SSR 수신경로(140)에 공유되어 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 수신경로 별로 각각 LAN가 구성될 수도 있다.

다양한 실시예에서, SSR 수신경로(140)에서 LAN(300)가 생략될 수 있다.

또한, 수신단의 크기를 줄이기 위해서, BT 수신경로(130)의 VCO(315)는 SSR 수신경로(140)와 공유되어 사용될 수 있다.

다양한 실시예에서, WiFi 수신경로(120)의 VCO(301)가 SSR 수신경로(140)와 공유되어 사용될 수 있다.

SSR 수신경로(140)의 동작을 보면, LNA(300)를 통과한 RF 신호는 VCO(315)를 거치게 된다. 이때, VCO(315)는 특정 주파수에 해당하는 RF 신호를 포지티브 피드백(positive feedback) 루프에 의해 증폭시킬 수 있다.

하지만, 계속 증폭을 시키면 발진하게 되므로 발진(oscillation)을 다시 멈추게 하는 동작이 필요하다. 따라서, 퀀치 회로(320)가 이러한 발진의 주기적인 생성과 소멸을 제어하게 된다.

예를 들어, 비동기식 OOK 변조 방식을 사용하는 경우, 송신단에서 송신 심볼 "1" 에 해당하는 신호를 보냈다면, VCO(315)는 이에 반응하여 퀀치 발진기(320)에 의해 조절되는 상대적으로 큰 발진 신호를 발생시킬 수 있다.

반면에, 송신단에서 송신 심볼 "0" 에 해당하는 신호를 보냈다면 VCO(315)는 이상적으로는 발진을 하지 않지만, 실제적으로는 노이즈(noise)에 의한 미약한 발진 신호를 발생시킬 수 있다.

이러한 발진 신호들은 포락선 검출기(envelope detector)(321)의 입력 신호로 제공되며, 포락선 검출기(321)를 통과하면 고주파로 발생한 발진 신호의 포락선이 출력으로 검출될 수 있다. 상기 LPF(322)는 상기 포락선에 대해 특정 대역을 통과시킨다.

다양한 실시예에서, 포락선 검출기(321)의 출력 신호는 매우 미약한 세기의 신호이므로 디지털 베이스밴드(digital baseband)에서 신호를 검출하기 위해서는 큰 증폭이 필요하다. 또한, 포락선 검출기(321)의 출력 신호는 송, 수신기 간의 거리에 따라 어느 정도 증폭의 세기를 조절해야 할 필요성이 있기 때문에,상기 LPF(322) 대신에 증폭의 세기를 조절하여 증폭하는 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier; VGA) 및 ADC(analog-to-digital converter)(도시하지 않음)로 대체될 수 있다.

또 다른 실시예에서, SSR 수신경로(140)는 포락선 검출기(321) 및 LPF(322) 대신에 정류기(rectifier), 비교기(comparator), DAC(Digital Analog Converter)로 대체될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 상기 도 3의 VCO(315)를 도시하고 있다.

상기 도 4를 참조하면, VCO(315)는 LC소자와 n-MOS 두 개를 서로 대칭되도록 구성된 negative gm-cell로 구성될 수 있다. LC소자에 의한 공진으로 발진주파수가 출력되며, 발진주파수는 capacitor bank(capacitor + switch)의해 조절될 수 있다. 예컨대, capacitor bank의 스위치 on/off 상태에 의해 커패시턴스 값이 변경됨으로써 발진주파수가 조절될 수 있다. LC소자에 기생하는 저항성분으로 인해, 발진주파수의 진폭이 작아지므로 사익 기생저항 성분을 제거하기 위해, negative gm-cell에서 발진에 필요한 에너지를 공급한다. 상기 negative gm-cell은 두 개의 n-MOS가 대칭구조로 연결되어 있다.

본 발명의 다양한 실시예에서, SSR와 BT 수신기가 VCO를 공유하기 위해서, BT 수신기를 위한 capacitor bank 뿐만 아니라 SRR를 위한 capacitor bank(400)가 더 추가될 수 있다. 또한, quench control circuit(410)(상기 도 3의 quench circuit(320)과 동일함)는 negative gm-cell과 결합할 수 있다.

VCO의 출력은 각각의 버퍼(SSR, BT)를 거쳐서 SRR 수신경로와 BT 수신경로로 제공될 수 있다. 버퍼에 의해 VCO의 출력을 바로 BT 수신경로나 SRR 수신경로에서 사용하기에는 신호 크기가 작기 때문에 신호의 크기를 증폭하기 사용될 수 있다.

도 5(a) 내지 도 5(b)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 ISM 대역에서 신호 검출을 위한 대역폭(BW) 및 간격(space)을 나타내는 도면이다.

도 5(a)는, ISM 대역에서 Wi-Fi 또는 BT 신호검출을 위해 채널 대역폭 간격이 좁고 채널 대역폭이 넓은 경우이고, 도 5(b)는, ISM 대역에서 Wi-Fi 또는 BT 신호검출을 위해 채널 대역폭 간격이 넓고 채널 대역폭이 좁은 경우이다.

일반적으로, 채널 대역폭 간격과 채널 대역폭이 좁을수록 정확도가 높지만 채널 스캔 시간이 길어지고, 채널 대역폭 간격과 채널 대역폭이 넓을수록 정확도가 낮지만 채널 스캔 시간은 빨라질 수 있다. 예컨대, 채널 대역폭 간격이 좁고 채널 대역폭도 좁은 경우, 정확도는 높지만 채널 스캔 시간이 매우 길어지고, 채널 대역폭 간격이 좁고 채널 대역폭이 넓은 경우 또는 채널 대역폭 간격이 넓고 채널 대역폭이 좁은 경우, 정확도는 중간 정도이고 채널 스캔 시간이 길어지고, 그리고 채널 대역폭 간격이 넓고 채널 대역폭이 넓은 경우, 정확도는 매우 낮지만 채널 스캔 시간이 빠르다.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수신장치의 동작 흐름도이다.

상기 도 6을 참조하면, SSR 모듈(140)은 600단계에서 수신경로(예: LNA(300)-VCO(315)-퀀치회로(320)-포락선 검출기(321)-LPF(322))를 통해 ISM 대역 및 인접 대역에서 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 도 5(a) 내지 도 5(b)에서 언급한 기정의된 채널 대역폭 및 채널 대역폭 간격에 따라 연속적으로 채널대역의 전력을 각각 검출할 수 있다.

제어기(150)는 602단계에서 검출된 ISM 대역의 신호를 기반으로, Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 BT 통신모듈(130)을 작동(eanble)시킬 수 있다.

예컨대, ISM 대역에서 14개의 Wi-Fi 채널 중 적어도 하나의 채널에서 신호가 검출될 시 Wi-Fi 통신모듈(120)을 활성화하여, 제어기(150)는 해당 채널을 통해 AP(access point)에 연결되도록 제어할 수 있다.

또는, ISM 대역에서 BT 광고 채널을 통해 신호가 검출될 시, BT 통신모듈(130)을 활성화하여, 제어기(150)는 해당 광고 채널을 통해 신호를 수신할 수 있다(하기 도 10 참조).

다양한 실시예에서, ISM 대역 내에서 Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 BT 통신모듈(130)의 작동을 지시하는 OOK 변조 신호가 수신될 시, 제어기(150)는 Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 BT 통신모듈(130)을 작동(eanble)시킬 수 있다. 또는, ISM 대역 내에서 Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 BT 통신모듈(130)의 작동을 중지(disable)하는 OOK 변조 신호가 수신될 시, 제어기(150)는 Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 BT 통신모듈(130)을 중지(disable)시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수신장치의 동작 흐름도이다.

상기 도 7을 참조하면, SSR 모듈(140)은 700단계에서 수신경로(예: LNA(300)-VCO(315)-퀀치회로(320)-포락선 검출기(321)-LPF(322))를 통해 ISM 대역 및 인접 대역에서 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 도 5(a) 내지 도 5(b)에서 언급한 기정의된 채널 대역폭 및 채널 대역폭 간격에 따라 연속적으로 채널대역의 전력을 각각 검출할 수 있다.

제어기(150)는 702단계에서 검출된 ISM 대역의 신호를 기반으로, Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 BT 통신모듈(130)을 위한 채널을 설정할 수 있다.

예컨대, 상기 도 2의 대역할당 예에서처럼, band 40(예: 3GPP TDD, 2300MHz-2400MHz)에서 신호가 감지되는 경우, band 40과 인접한 Wi-Fi 채널들(예: CH1 내지 CH 5)의 사용을 제한하여 간섭을 최소화하도록 할 수 있다.

또는, 상기 도 2의 대역할당 예에서처럼, band 7, band 38(예: 2500MHz-2690MHz)에서 신호가 감지되는 경우, band 7 및 band 38과 인접한 Wi-Fi 채널들(예: CH11 내지 CH 14)의 사용을 제한하여 간섭을 최소화하도록 할 수 있다.

다양한 실시예에서, TDD configuration을 이용하여 Wi-Fi 통신모듈(120) 또는 BT 통신모듈(130)의 on/off 시간을 제한할 수도 있다(하기 도 11A-도 11c참조).

다양한 실시예에서, IMS 대역 내의 Wi-Fi 채널들 중 사용되지 않는 채널을 검색하여 할당할 수도 있다(하기 도 9 참조).

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 수신장치의 동작 흐름도이다.

상기 도 8을 참조하면, SSR 모듈(140)은 800단계에서 수신경로(예: LNA(300)-VCO(315)-퀀치회로(320)-포락선 검출기(321)-LPF(322))를 통해 ISM 대역 및 인접 대역에서 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 도 5(a) 내지 도 5(b)에서 언급한 기정의된 채널 대역폭 및 채널 대역폭 간격에 따라 연속적으로 채널대역의 전력을 각각 검출할 수 있다.

상기 제어기(150)는 802단계에서 상기 ISM 대역에서 Wi-Fi 신호(예: AP의비이콘 신호)가 검출될 시, 804단계에서 Wi-Fi 통신모듈(120)이 활성화되어(enable) 있는지를 판단할 수 있다.

만약, Wi-Fi 통신모듈(120)이 활성화되어 있지 않을 시, 806단계로 진행하여 Wi-Fi 통신모듈(120)을 활성화하고 808단계에서 검출된 ISM 대역의 신호를 기반으로, Wi-Fi 채널을 설정한다. 예컨대, 사용되지 않은 채널을 선택하거나 인접 대역과 간섭을 일으키는 채널의 사용을 제한할 수 있다.

반면, Wi-Fi 통신모듈(120)이 활성화되어 있을 시, 810단계로 진행하여 검출된 신호 특성을 기반으로 채널을 재설정한다. 예컨대, 현 채널보다 채널품질이 좋은 채널(예컨대, 신호대잡음비(signal-to-noise ratio: SNR)이 높은 채널)을 이용하여 Wi-Fi 연결을 재시도할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 채널 설정을 위한 ISM 대역의 신호에 대한 전력 검출을 도시하고 있다.

상기 도 9를 참조하면, 채널 변경이 가능한 p2p WiFi(예를 들면, WiFi direct 혹은 WiFi 테더링) 혹은 BT의 AFH(Adaptive Frequency Hopping)의 경우 ISM 대역 내의 채널품질을 일정 시간 동안 측정을 하여 사용중인 채널(이하, busy channel이라 칭함) 혹은 사용되지 않는 채널(이하 clean channel이라 칭함)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, clean channel의 경우 Wi-Fi의 비이콘 신호가 100msec의 정수 배로 검출될 것이고, busy channel의 경우 불규칙적인 신호 전력이 검출될 것이다.

그러므로, 상기 정보를 바탕으로 clean channel 위주로 채널 이용이 가능하다. 높은 SNR을 제공할 수 있는 clean channel을 통해 빠른 데이터 전송이 가능하다.

도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 채널 설정을 위한 ISM 대역의 신호에 대한 전력 검출을 도시하고 있다.

상기 도 10을 참조하면, BT 통신모듈을 이용하여 BT 광고(advertising) 신호를 검출하는 것보다, 소모전류를 적은 SRR 모듈을 이용하여 BT 광고 신호를 검출할 수 있다. 즉, BT 광고 채널은 3개로 한정되어 있으며, BT 광고 신호의 간격이 0.625msec의 배수인 것을 이용하면, BT 광고 신호를 저전력으로 수신 가능하다.

예컨대, SRR 모듈(130)을 통해 ISM 대역 내에서 3개의 BT 광고 채널(1000, 1010, 1020)을 검출하여, BT 광고 채널(1000)에서 신호가 검출될 때, BT 통신모듈(130)을 동작시켜 BT 광고 채널(1000)을 통해 BT 광고 신호를 수신할 수 있다.

도 11(a)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LTE TDD 통신방식에서 ISM 대역의 BT 신호로 인한 간섭을 최소화하기 위한 시간정렬(timing alignment)을 도시하고 있다.

상기 도 11(a)을 참조하면, 종래의 경우, LTE 통신 중에 송신(UL)신호가 송출되는 경우, 큰 신호로 인해 BT/WiFi의 Rx신호가 수신 성능이 열화 되기 때문에 성능저하가 발생할 수 있다.

하지만, 실시간 전력 검출을 이용하면 LTE의 TDD configuration을 인지할 수 있고, 이 정보를 이용하여, LTE TDD 신호와 시간정렬(timing alignment)을 하고, 현재 LTE TDD configuration을 이용하여 BT/WiFi 신호의 수신 타이밍을 조절하여 수신성능의 열화를 최소화하는 것이 가능하다.

도 11(b)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LTE TDD 통신방식에서 5ms 및 10ms의 프레임을 도시하고 있다.

상기 도 11(b)을 참조하면, 10개의 서브프레임을 포함하는 5msec의 프레임에서, 서브프레임 #1 및 서브프레임 #6에서 주기적으로 스위칭이 일어나며, 서브프레임 #0 및 서브프레임 #5는 하향링크를 위한 서브프레임이고, 서브프레임 #2, 서브프레임 #2, 서브프레임 #3, 서브프레임 #4, 서브프레임 #7, 서브프레임 #8 및 서브프레임 #9는 상향링크를 위한 서브프레임이다(TDD configuration #0). 여기서, 서브프레임 #3, 서브프레임 #4 , 서브프레임 #8 및 서브프레임 #9 동안에 상향링크에서 하향링크 서브프레임으로 스위칭할 준비가 수행될 수 있다.

10개의 서브프레임을 포함하는 10msec의 프레임에서는 서브프레임 #1에서 주기적으로 스위칭이 일어나며, 서브프레임 #2는 상향링크를 위한 서브프레임이고, 서브프레임 #3 내지 서브프레임 #9는 하향링크를 위한 서브프레임이다(TDD configuration #5). 여기서, 서브프레임 #3, 서브프레임 #4 상향링크에서 하향링크 서브프레임으로 스위칭할 준비가 수행될 수 있다.

도 11(c)은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LTE TDD 구성(configuration) 예를 도시한 표이다.

상기 도 11(c)을 참조하면, 7개의 TDD configuration에 대응하는 프레임의 구조를 나타내고 있다. 'D'는 downlink이고 'S'는 switch이고 'U'는 uplink이다.

본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다.

소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금, 본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.

이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM, Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM, Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs, Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.

또한, 전자 장치에 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 전자 장치에 접속할 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 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 트랜시버, 110: FEM(front end module),
120: Wi-Fi 통신모듈, 130: BT 통신모듈,
140: SRR 모듈(140), 150: 제어기
300: LAN 303, 311: Mixer,
301, 315: VCO 304, 312: LPF,
305, 313: VGA 320: 퀀치 회로,
321: 포락선 검출기, 322: LPF.

Claims

트랜시버에 있어서,
제1 통신방식에 기반하여, 제1 신호를 수신하는 제1 통신모듈;
제2 통신방식에 기반하여, 제2 신호를 수신하는 제2 통신모듈;
상기 제1 통신모듈 및 상기 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역에서 신호를 검출하는 저전력 구조의 수신모듈; 및
상기 제3 수신모듈로부터 수신한 상기 검출 신호의 전력에 기반하여 상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈에 대해 채널을 설정하는 제어기를 포함하는 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 제1 통신모듈의 전압 조정 발진기(voltage controlled oscillator: VCO)를 상기 제3 수신모듈과 공유하는 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 수신모듈 초재생 수신기(super regenerative receiver: SRR)인 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 수신모듈이 검출한 신호가 상기 제1 통신모듈 및 상기 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역의 인접 대역의 신호인 경우,
상기 제어기는 상기 제1 통신 모듈의 이용가능한 주파수 대역 중 일부 대역의 사용을 제한하는 것을 특징으로 하는 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 전력 값에 기반하여 추가로 상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈을 동작 활성화하는 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 제1 통신방식은 WiFi(wireless-fidelity) 통신방식이고,
상기 제2 통신방식은 블루투스(bluetooth: BT) 통신방식인, 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역은, ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(band)인, 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 제2 통신모듈은,
제2 국부 발진 신호를 생성하는 제2 전압 조정 발진기(voltage controlled oscillator: VCO);
상기 제2 국부 발진 신호와 상기 제2 신호를 혼합하여 중간주파수(IF) 대역 또는 기저대역의 신호를 출력하는 상기 제2 믹서기(mixer);
상기 제2 믹서기의 출력신호의 특정대역을 필터링하는 제2 저역 통과 필터(low pass filter: LPF); 및
상기 제2 저역 통과 필터의 출력신호의 크기에 따라 결정되는 이득을 이용하여, 상기 제2 저역 통과 필터의 출력신호를 증폭하는 가변이득증폭기(variable gain amplifier: VGA)를 포함하는 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 수신모듈은,
상기 제2 통신모듈과 공유되어 사용되는 제2 전압 조정 발진기(voltage controlled oscillator: VCO);
상기 제2 전압 조정 발진기의 발진의 주기적 생성과 소멸을 제어하는 퀀치(quench) 회로;
상기 제2 전압 조정 발진기의 출력신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출기; 및
상기 포락선 검출기의 출력신호의 특정대역을 필터링하는 제3 저역통과필터(low pass filter: LPF)를 포함하는 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 제1 통신모듈은,
제1 국부 발진 신호를 생성하는 제1 전압 조정 발진기(voltage controlled oscillator: VCO);
상기 제1 국부 발진 신호와 상기 제1 신호를 혼합해서 중간주파수(IF) 대역 또는 기저대역의 신호를 출력하는 상기 제1 믹서기(mixer);
상기 제1 믹서기의 출력신호의 특정대역을 필터링하는 제1 저역통과필터(low pass filter: LPF); 및
상기 제1 저역 통과 필터의 출력신호의 크기에 따라 결정되는 이득을 이용하여, 상기 제1 저역 통과 필터의 출력신호를 증폭하는 가변이득증폭기(variable gain amplifier: VGA)를 포함하는 트랜시버.
제1항에 있어서,
상기 제1 통신모듈, 상기 제2 통신모듈 및 상기 제3 수신모듈 중 적어도 하나 이상과 전기적으로 결합하는 저잡음증폭기(low-noise amplifier: LNA)를 더 포함하는 트랜시버.
트랜시버의 동작 방법에 있어서,
저전력 구조의 수신모듈을 통해, 제1 통신모듈 및 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역에서 신호를 검출하는 단계; 및
상기 제3 수신모듈로부터 수신한 상기 검출된 신호의 전력에 기반하여, 제어기가 상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈에 대해 채널을 설정하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 통신모듈의 전압 조정 발진기(voltage controlled oscillator: VCO)를 상기 수신모듈과 공유하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 수신모듈 초재생 수신기(super regenerative receiver: SRR)인 방법.
제12항에 있어서,
상기 제어기가 상기 전력 값에 기반하여 추가로 상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈을 동작 활성화하는 단계를 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 통신방식은 WiFi(wireless-fidelity) 통신방식이고,
상기 제2 통신방식은 블루투스(bluetooth: BT) 통신방식인, 방법.
제12항에 있어서,
상기 제1 통신모듈 또는 상기 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역은, ISM(Industrial Scientific Medical) 대역(band)인, 방법.
제12항에 있어서,
상기 수신모듈이 검출한 신호가 상기 제1 통신모듈 및 상기 제2 통신모듈이 이용가능한 주파수 대역의 인접 대역의 신호인 경우,
상기 제어기가 상기 제1 통신 모듈의 이용가능한 주파수 대역 중 일부 대역의 사용을 제한하는 단계를 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 채널을 설정하는 단계는,
상기 제1 통신모듈의 적어도 하나의 채널이 사용중인지를 판단하는 단계;
상기 제1 통신모듈의 적어도 하나의 사용하지 않는 채널 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 채널을 설정하는 단계는,
상기 제2 통신모듈의 적어도 하나의 광고 채널에 신호가 검출될 시, 상기 제2 통신모듈을 활성화하는 단계;
상기 제2 통신모듈을 통해, 상기 검출된 광고 채널의 신호를 수신하는 단계를 포함하는 방법.