KR20230081106A - 무선 데이터 통신 시스템 - Google Patents

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KR20230081106A
KR20230081106A KR1020210168845A KR20210168845A KR20230081106A KR 20230081106 A KR20230081106 A KR 20230081106A KR 1020210168845 A KR1020210168845 A KR 1020210168845A KR 20210168845 A KR20210168845 A KR 20210168845A KR 20230081106 A KR20230081106 A KR 20230081106A
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은기찬
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지앨에스 주식회사
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Abstract

본 발명은 무선 데이터 통신 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제1 디바이스와 제2 디바이스가 고주파 무선 통신을 통해 빠르고 용이하게 데이터의 송수신이 가능한 무선 데이터 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템은 제1 송수신 모듈과, 상기 제1 송수신 모듈과 무선 통신을 수행하는 제2 송수신 모듈을 포함하며, 데이터를 송수신하고자 하는 경우 상기 제1 송수신 모듈과 상기 제2 송수신 모듈이 서로 연동되어 무선으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 데이터 통신 시스템{Wireless data communication system}
본 발명은 무선 데이터 통신 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제1 디바이스와 제2 디바이스가 고주파 무선 통신을 통해 빠르고 용이하게 데이터의 송수신이 가능한 무선 데이터 통신 시스템에 관한 것이다.
데이터 저장 및 입출력 장치는 데이터를 저장하고 입력 및 출력하는 장치이며, USB 메모리, PC 등에 장착되는 하드디스크, 외장 하드디스크 등 다양한 종류의 데이터 저장장치와 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등 다양한 종류의 디바이스가 개발되어 상용되고 있다.
이러한 디바이스에서 USB 메모리, 외장 하드, 노트북 및 스마트폰 등이 이동성의 우수함으로 인하여 많이 사용되고 있으며, 특히 USB 메모리와 스마트폰은 크기가 작다는 장점으로 인하여 가장 대중적이고 많이 사용되는 포터블 디바이스로 활용되고 있다.
한편, 최근 디스플레이의 대형화 및 고해상도화에 따른 정보의 대용량화, 컴퓨터의 성능 증가 및 유동 데이터의 증가 등에 의한 데이터의 대용량화 등으로 인하여 대용량 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 전송속도 증가에 대한 수요가 기하급수적으로 증가하고 있다.
이러한 기술에 발전에 따라 각 디바이스의 용량 및 각 디바이스 간 전송 속도 또한 빠르게 증가하고 있으며, 빠른 전송속도 증가 요구에 대응하기 위하여 예를 들면, USB 규격은 최대 전송속도 12Mbps인 USB1.1에서 최근에는 최고 전송속도 10Gbps인 USB3.1까지 개발이 진행된 바 있으며, 아직 대중화되지는 않았으나 최대 전송속도 20Gbps인 USB 3.2에 대한 개발 소식 또한 전해지고 있는 실정이다.
이러한 각 디바이스(예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등)의 대용량 데이터를 다른 디바이스(예를 들면, 다른 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등)에 빠르게 전송하기 위해서는 초고속으로 데이터를 전송할 수 있는 수단이 필요한데, 현재는 USB-C 타입과 같은 유선 연결이 주로 사용되고 있다.
그런데, 이러한 초고속 데이터 통신은 전술한 바와 같이 USB-C 타입 케이블과 같은 유선 통신으로 이루어지는 것이 기술적으로 용이하나, 스마트폰의 등장 이후 점차 전자기기들이 모바일화 됨으로 인해 이러한 초고속 데이터 통신이 무선으로 이루어지는 것을 선호하는 경향이 크게 증가하고 있다.
이러한 추세는 이동통신에도 동일하게 적용되어 4G(4th-generation) 이동통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 차세대(예: 5G 또는 6G) 통신 시스템은 더욱 빠른 데이터 무선 데이터 통신속도를 달성코자 하는 노력이 이루어지고 있다. 이러한 노력의 일환으로, 차세대 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해서 극고주파 대역(Extreme High Frequency, EHF, 30 ~ 300 GHz)을 이용한 무선통신 구현이 이루어지고 있다.
이러한 추세를 반영하여 각 디바이스 간 데이터를 무선으로 초고속으로 송수신하기 위한 기술들이 개발중에 있으나, 현재 개발중인 각 디바이스 간의 초고속 무선 통신 기술은 USB IP(예를 들면, Cypress사의 Fx3)를 가진 칩셋을 사용함으로써 전력소모가 큰 문제, 주파수 간섭 문제 및 USB 3.0의 Full 데이터 전송속도인 5Gbps의 전송률을 만족시키지 못하는 한계 등 여러가지 해결해야 할 과제가 있는 실정이다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유선 케이블을 사용하지 않고 극고주파 대역(Extreme High Frequency, EHF, 30 ~ 300 GHz)을 이용하여 제1 디바이스와 제2 디바이스 간 무선 통신을 수행함으로써 무선으로 초고속 데이터 송수신이 가능한 무선 데이터 통신 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, USB IP를 갖는 칩셋을 사용하지 않고 하나의 칩을 통해 데이터를 고주파 무선 통신이 가능하도록 함으로써, 별도의 USB IP 사용에 따른 전력 소모를 줄이고 전체 통신 유닛의 사이즈를 감소시켜 모바일 기기에 최적화된 무선 데이터 통신 시스템을 제공함에 목적이 있다.
또한, 제1 디바이스 또는 제2 디바이스 간 전 이중(Full duplex) 방식으로 무선 통신함으로써, 전송률의 속도 저하 없이 무선 통신이 가능한 무선 데이터 통신 시스템을 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템은제1 디바이스에 장착되거나 내장되며 무선통신을 수행하는 제1 송수신 모듈과, 제2 디바이스에 장착되거나 내장되며, 상기 제1 송수신 모듈과 무선 통신을 수행하는 제2 송수신 모듈을 포함하며, 상기 제1 및 제2 송수신 모듈은 각각 Gbps급 데이터를 전송할 수 있는 EHF(Extreme High Frequency)칩을 포함하며, 상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스가 데이터를 송수신하고자 하는 경우 상기 제1 송수신 모듈과 상기 제2 송수신 모듈이 서로 연동되어 무선으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 제1 송수신 모듈 및 제2 송수신 모듈은 각각, 데이터링크계층(Data-Link Layer) 데이터를 물리계층(Physical Layer) 데이터로 변환하여 무선으로 송신하는 송신(Tx) 경로 및 무선 통신을 통해 전송되는 물리계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크 계층(Data-Link Layer) 데이터로 변환하여 전달하는 수신(Rx) 경로를 포함한다.
또한, 상기 송신경로에는, 상기 제1 디바이스 또는 제2 디바이스에 연결되며, 데이터링크계층(Data-link Layer) 데이터를 무선 통신을 위한 물리계층(Physical Layer) 데이터로 변환시키는 데이터 변환부 및 상기 물리계층(Physical Layer) 데이터를 주파수에 융합하여 무선 신호로 변환시키는 RF부가 포함될 수 있다.
또한, 상기 수신경로에는, 상기 제1 디바이스 또는 제2 디바이스로부터 전송되는 무선 신호에서 주파수를 분리하여 물리계층(Physical Layer) 데이터를 추출하는 RF부 및 상기 제1 디바이스 또는 제2 디바이스에 연결되며, 상기 물리계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크계층(Data-link Layer) 데이터로 변환시키는 데이터 변환부가 포함될 수 있다.
또한, 상기 제1 송수신 모듈 및 제2 송수신 모듈은 각각, 무선 통신을 위한 안테나를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터 변환부는, 데이터링크 계층(Data-link Layer) 데이터를 무선 통신을 위한 물리 계층(Physical Layer) 데이터로 변환시 전송 타이밍 동기화를 위해 실제 전송 데이터(페이로드)에 프리앰블을 부가할 수 있다.
또한, 상기 데이터 변환부는, 상기 실제 전송 데이터(페이로드)의 각 전송 구간별 종류, 형태, 에러 정정, 에러 검출을 위한 헤더를 더 부가할 수 있다.
또한, 상기 송신 경로상의 RF부는, 일정 동작 주파수를 생성하는 위상동기회로(PLL)와, 상기 위상동기회로(PLL)에서 생성된 신호를 기초로 상기 데이터 변환부로부터 전달되는 신호를 변조하는 변조기(Modulator) 및 상기 변조기로부터 전달되는 신호를 증폭시키는 증폭기(PA)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신 경로상의 RF부는, 상기 제1 송수신 모듈 및 제2 송수신 모듈로부터 전송되는 일정 동작 주파수 신호를 수신하고 증폭하여 잡음을 최소화시키는 저잡음증폭기(LNA)와, 상기 저잡음증폭기(LNA)로부터 전달되는 신호를 복조하는 복조기(Detector) 및 상기 잡음을 제거하는 제한기(Limitor)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 송수신 모듈과 제2 송수신 모듈은 전이중(Full Duplex) 방식을 통해 상기 무선 통신을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유선 케이블을 사용하지 않고 극고주파 대역(Extreme High Frequency, EHF, 30 ~ 300 GHz)을 이용하여 제1 디바이스와 제2 디바이스 간 무선 통신을 수행함으로써 무선으로 초고속 데이터 송수신이 가능하다.
또한, 별도의 USB IP를 갖는 칩셋을 사용하지 않고 하나의 칩으로 데이터를 고주파 무선 통신이 가능하도록 함으로써, 별도의 USB IP 사용에 따른 전력 소모가 감소될 수 있으며, 전체 통신 유닛의 사이즈가 감소될 수 있다.
또한, 디바이스와 제1 또는 제2 송수신 모듈 간 전이중(Full Duplex) 방식으로 무선 통신함으로써, 전송 속도저하 없는 무선 통신이 가능하다.
또한, RF 스위치를 통해 스위칭 통신 방식을 적용함으로써, 전송 속도 저하 없이 하나의 안테나를 통해서 고주파 무선 통신이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템의 요부 구성도.
도 3은 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템의 RF부의 구성도.
도 4는 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템의 RF부의 신호 흐름도.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템에서 9Gbps RF 특성을 나타내는 도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템의 요부 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템의 RF부의 구성도이며, 도 4는 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템의 RF부의 신호 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 무선 데이터 통신 시스템에서 9Gbps RF 특성을 나타내는 도이다.
이를 참조하여 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템을 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템은 제1 송수신 모듈(10) 및 제2 송수신 모듈(20)을 포함한다.
제1 송수신 모듈(10)은 제1 디바이스(도시되지 않음)에 장착되거나 또는 내장된다.
한편, 제2 송수신 모듈(20)은 제2 디바이스(도시되지 않음)에 장착되거나 또는 내장된다.
상기 제1 송수신 모듈(10) 및 제2 송수신 모듈(20)은 상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스가 서로 데이터를 송수신하고자 하는 경우, 서로 연동되어 안테나(300)를 통해 무선으로 데이터를 송수신한다.
제1 송수신 모듈(10)과 제2 송수신 모듈(20)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 동일한 구조를 가지며, 각각 데이터 변환부(100)와 RF부(200)를 포함하며, 안테나(300)를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 제1 및 제2 송수신 모듈(10, 20)은 각각 Gbps급 데이터를 전송할 수 있는 EHF(Extreme High Frequency)칩을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 데이터 변환부(100)와 RF부(200)는 하나의 EHF칩 내에서 구현될 수 있으며, 한편, 제1 송수신 모듈(10) 또는 제2 송수신 모듈(20)은 디바이스들과의 연결을 위한 물리적 인터페이스를 제외하면 실질적으로 상기 데이터 변환부(100)와 RF부(200)가 구현된 하나의 EHF 칩일 수 있다.
이때 안테나(300)는 각 송수신 모듈(10, 20)에 내장되는 내장 안테나일 수 있으며, 송수신 모듈의 외부에 노출된 외장 안테나일 수도 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
데이터 변환부(100)는, 데이터링크계층(Data-Link Layer) 데이터를 물리계층(Physical Layer) 데이터로 변환하거나 또는 물리계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크계층(Data-Link Layer) 데이터로 변환하며, 이때 데이터 전송 경로를 보면, 송신시에는 데이터 변환부(100)에서 RF부(200)로 신호가 전송되며, 수신시에는 RF부(200)에서 데이터 변환부(100)로 신호가 전송된다.
RF부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 위상동기회로(PLL, 210), 변조기(Modulator, 220), 증폭기(PA, 230), 저잡음증폭기(LNA, 240), 복조기(Detector, 250) 및 제한기(LA, 260)을 포함하며, RF스위치(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.
이때, 데이터 전송 경로를 보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 송신시에는 위상동기회로(210)에서 변조기(220), 증폭기(230)의 순서대로 신호가 전송되며, 수신시에는 저잡음증폭기(240)에서 복조기(250), 제한기(260)의 순서대로 신호가 전송된다.
이를 정리하면, 제1 송수신 모듈(10) 및 제2 송수신 모듈(20) 각각은 동일한 구성을 가지며, 송신시에는 제1 디바이스 또는 제2 디바이스로부터 데이터 변환부(100)가 데이터를 전달받아 RF부(200)를 통해 무선으로 송신하고, 수신시에는 RF부(200)를 통해 무선으로 신호를 전달받아 데이터 변환부(100)를 거쳐 제1 디바이스 또는 제2 디바이스로 수신된다.
이때, 송신을 위한 경로를 송신(Tx) 경로라 하고, 수신을 위한 경로를 수신(Rx)경로라 한다.
송신(Tx) 경로에서는 데이터링크계층(Data-Link Layer) 데이터를 물리계층(Physical Layer) 데이터로 변환하여 무선으로 송신하는 작업이 수행되며, 수신(Rx) 경로에서는 무선 통신을 통해 전송되는 물리계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크계층(Data-Link Layer) 데이터로 변환하여 전달하는 작업이 수행된다.
이를 위해, 송신(Tx) 경로에는 데이터 변환부(100) 및 RF부(200)가 순서대로 포함되며, 수신(Rx) 경로에는 송신(Tx)경로의 순서와는 반대로 RF부(200) 및 데이터 변환부(100)가 순서대로 포함된다.
각 구성이 수행하는 작업을 간략히 얘기하면, 송신 경로 상의 데이터 변환부(100)는 데이터링크계층(Data-Link Layer) 데이터를 물리계층(Physical Layer) 데이터로 변환하고, RF부(200)는 상기 물리계층(Physical Layer) 데이터를 주파수에 융합하여 무선 신호로 변환시킨다.
한편, 수신 경로상의 RF부(200)는 전송되는 무선 신호를 전송받아 무선신호에서 주파수를 분리하여 물리계층(Physical Layer) 데이터를 추출하며, 데이터 변환부(100)는 상기 물리계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크계층(Data-link Layer) 데이터로 변환시킨다.
이를 좀 더 자세히 설명하면, 송신 경로는 순서대로 데이터 변환부(100)를 거쳐 RF부(200)의 위상동기회로(210), 변조기(220), 증폭기(230)를 포함하여 구성되며, 수신 경로는 순서대로 RF부(200)의 저잡음증폭기(240), 복조기(250), 제한기(260)를 거쳐 데이터 변환부(100)를 포함하여 구성된다.
이제부터, 데이터 변환부(100) 및 RF부(200)의 구성, 동작 및 수행 작업에 대하여 설명한다.
데이터 변환부(100)는 제1 디바이스 또는 제2 디바이스와 연결되며, 송신시에는 디바이스로부터 전달되는 데이터링크 계층(Data-link Layer) 데이터를 무선 통신을 위한 물리 계층(Physical Layer) 데이터로 변환하여 RF부(200)로 전송하며, 수신시에는 RF부(200)로부터 전송되는 무선 통신을 위한 물리 계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크 계층(Data-link Layer) 데이터로 변환하여 연결된 디바이스로 전송한다.
이때, 데이터 변환부(100)는 데이터링크 계층(Data-link Layer) 데이터를 무선 통신을 위한 물리 계층(Physical Layer) 데이터로 변환시(즉, 송신 경로로서 작동시) 전송 타이밍 동기화를 위해 실제 전송 데이터(페이로드)에 프리앰블을 부가할 수 있다.
또한, 상기 프리앰블에 더하여 상기 실제 전송 데이터(페이로드)의 각 전송 구간별 종류, 형태, 에러 정정, 에러 검출 등을 위한 헤더를 더 부가할 수 있다.
이 밖에도 각 데이터의 패키징 등 복수의 작업을 수행할 수 있다.
한편, 데이터 변환부(100)는 수신 경로로서 작동시, 상기 헤더 및 프리앰블 정보를 이용하여 전송 타이밍 조절과 실제 전송 데이터(페이로드)의 데이터 패키징 구별, 에러 검출 및 정정 작업 등을 통해 실제 전송 데이터를 신뢰성있게 수신 및 전달할 수 있다.
한편, 각 디바이스와 제1 또는 제2 송수신 모듈(10/20) 간의 전송 속도를 떨어뜨리지 않고 무선으로 통신하기 위하여, 제1 송수신 모듈(10)과 제2 송수신 모듈(20)이 서로 무선 통신시 전이중(Full Duplex) 방식으로 극고주파(EHF) 무선 통신을 수행한다.
도 3을 참조하여 RF부를 설명하면, RF부(200)는 전술한 바와 같이, 위상동기회로(PLL, 210), 변조기(Modulator, 220), 증폭기(PA, 230), 저잡음증폭기(LNA, 240), 복조기(Detector, 250) 및 제한기(LA, 260)을 포함한다.
RF부(200)는 데이터 변환부(100)와 연결되며, 송신 경로에서 작업 수행시 데이터 변환부(100)로부터 전달되는 신호를 주파수에 융합하여 무선 신호로 변환하며, 수신 경로에서 작업 수행시 안테나(300)를 통해 전송되는 무선 신호에서 주파수를 분리한 후 상기 주파수로부터 분리된 신호를 상기 데이터 변환부(100)로 전달한다,
이러한 RF부(200)는 안테나와 연결되어 전기 신호를 무선 주파수 신호로 변조하거나 또는 주파수 신호로부터 전기 신호로 복조하는 역할을 하며, 이를 위해 RF부(200)는 위상동기회로(PLL, 210) , 변조기(Modulator, 220), 증폭기(PA, 230), 저잡음증폭기(LNA, 240), 복조기(Detector, 250), 제한기(LA, 260)를 포함할 수 있다.
위상동기회로(210)는 일정 동작 주파수를 생성하며, 여기서는 고주파 통신을 위한 30GHz 내지 300GHz 대역의 주파수를 포함할 수 있으며, 다만 이에 한정되지는 않는다.
변조기(220)는 상기 위상동기회로(210)에서 생성되는 신호를 기초로 상기 데이터 변환부(100)로부터 전달되는 신호를 변조한다. 이는, 상기 위상동기회로(210)에서 생성되는 주파수에 데이터 신호를 합성하여 주파수에 올리는 작업을 의미한다.
이때, 변조기(220)는 OOK(On-Off Keying) 변조를 수행할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
증폭기(230)는 이러한 데이터가 융합된 주파수 신호를 증폭시킨다.
이렇게 증폭된 신호는 안테나를 통해 무선으로 송수신되는데, 이때, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 특성을 보일 수 있다.
이렇게 증폭된 신호는 안테나를 통해 무선으로 송수신되는데, 이때 안테나는 는 데이터 변환부(100) 및 RF부(200)가 구현된 하나의 칩에 함께 내장될 수 있으며, 한편, 상기 하나의 칩의 입장에서는 외장안테나로서 상기 하나의 칩과는 별개로 상기 칩과 전기적으로 연결되도록 설치되는 형태의 안테나일 수 있다.
안테나는 전이중(Full Duplex) 방식 구현을 위해 복수가 마련되어 송신용 및 수신용이 별도로 존재할 수 있다.
다시말해, 무선 송신시에는 증폭기(230)가 송신용 안테나를 통해 송신용 안테나를 통해 무선 신호를 전송하며, 무선 수신시에는 저잡음증폭기(240)가 수신용 안테나를 통해 무선 신호를 수신한다.
저잡음증폭기(240)는 수신 경로상에서 작동하며, 안테나로부터 전송되는 일정 동작 주파수 신호를 수신하고 증폭하여 잡음을 최소화시킨다.
이렇게 수신되어 증폭된 신호는 복조기(250)로 전달되며, 복조기(250)는 이러한 신호를 전달받아 주파수 신호와 데이터 신호를 분리하는 복조 작업을 수행한다. 여기서 복조시에도 변조기(220)에서와 같이 OOK(On-Off Keying) 복조가 수행될 수 있으며, 만약 변조기(220)에서 다른 방식의 변조가 수행되는 경우 상기 복조기(250)에서도 변조기(220)와 동일한 방식의 복조가 수행됨을 당연하다.
제한기(260)는 복조기(250)로부터 전달되는 신호의 잡음을 제거하는 역할을 하며, 이렇게 제거된 신호를 데이터 변환부(100)로 전달한다.
데이터 변환부(100)로 전달되는 신호는 다시 제1 디바이스 또는 제2 디바이스로 전달됨으로써 통신이 마무리된다.
이상으로 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템에 관하여 설명하였으며, 다음으로 제1 디바이스에서 제2 디바이스로 데이터가 전송되는 경우를 상정하여 송신 경로 및 수신 경로에 관하여 순서대로 설명한다.
이 경우에, 제1 송수신 모듈(10)은 송신 경로로 동작하며, 제2 송수신 모듈은 수신 경로로 동작한다.
송신 경로를 먼저 살펴보면, 제1 디바이스에서 제2 디바이스로 데이터를 전송시키고자 하는 경우에, 제1 디바이스로부터 상기 제1 디바이스에 연결 또는 내장된 제1 송수신 모듈(10)로 데이터가 전송된다.
이때, 제1 송수신 모듈(10)의 데이터 변환부(100)로 데이터가 전송되며, 상기 데이터 변환부(100)는 데이터 링크 계층 데이터를 물리 계층 데이터로 변환하여 RF부(200)로 전달한다. 이때, 전술한 바와 같이 데이터 변환시 프리앰블 및 헤드 등이 부가될 수 있으며, 다양한 작업이 수행될 수 있다.
RF부(200)의 변조기(220)는 위상동기회로(210)에서 생성되는 주파수 신호를 기초로 상기 주파수에 상기 데이터 변환부(100)로부터 전달되는 신호를 OOK방식 또는 사용자가 설정한 다른 방식을 통해 변조한다.
변조된 신호는 증폭기(230)를 통해 송신용 안테나로 전달되고, 송신용 안테나는 무신 신호를 송신한다.
이때, 전술한 바와 같이 전이중(Full Duplex) 방식으로 무선 신호가 전송될 수 있다.
무선으로 전송되는 신호는 제2 디바이스에 연결되거나 내장된 제2 송수신 모듈(20)로 전송된다.
이때부터 수신 경로에 해당한다.
수신용 안테나를 통해 수신된 무선신호는 상기 저잡음증폭기(240)를 거치면서 증폭 및 잡음 최소화를 거친 후 복조기(250)로 전달된다.
복조기(250)는 전달되는 신호에서 고주파 신호와 데이터 신호를 상기 변조기(220)의 변조방식과 동일한 방식(예를들면 OOK방식)으로 분리(복조)하며, 이렇게 분리된 신호를 제한기(260)로 전달한다.
제한기(260)는 전달되는 신호에서 잡음을 제거한 후 데이터 변환부(100)로 전달하며, 상기 데이터 변환부(100)를 통해 변환된 신호는 제2 디바이스로 전달됨으로써 데이터 전송이 끝나게 된다.
한편, 제2 디바이스에서 제1 디바이스로 데이터 및 신호가 전달되는 경우에는 전술한 제2 디바이스에서 제1 디바이스로 데이터가 전송되는 과정에서 제2 디바이스와 제1 디바이스의 위치만 바뀔 뿐 모든 동작은 대동소이하므로, 더 이상의 생략은 설명한다.
이상으로 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템에 관하여 설명하였으며, 따라서 사용자는 본 발명에 따른 USB 통신 유닛을 사용함으로써 유선 케이블을 사용하지 않고 극고주파 대역(Extreme High Frequency, EHF, 30 ~ 300 GHz)을 이용하여 제1 디바이스와 제2 디바이스 간 무선 통신을 수행함으로써 무선으로 초고속 데이터 송수신이 가능하다.
또한,USB IP를 갖는 칩셋을 사용하지 않고 하나의 무선 통신칩으로 USB 데이터를 고주파 무선 통신이 가능하도록 함으로써, 별도의 USB IP 사용에 따른 전력 소모가 감소될 수 있으며, 전체 통신 유닛의 사이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 디바이스와 제1 또는 제2 송수신 모듈 간 전이중(Full Duplex) 방식으로 무선 통신함으로써, 전송 속도저하 없는 무선 통신이 가능하다.
또한, RF 스위치를 통해 스위칭 통신 방식을 적용함으로써, 전송 속도 저하 없이 하나의 안테나를 통해서 고주파 무선 통신이 가능하다.
이상으로 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 구성 및 동작에 관하여 설명하였으며, 앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 데이터 변환부
200 : RF부
210 : 위상동기회로
220 : 변조기
230 : 증폭기
240 : 저잡음증폭기
250 : 복조기
260 : 제한기

Claims (10)

  1. 제1 디바이스에 장착되거나 내장되며 무선통신을 수행할 수 있는 제1 송수신 모듈;
    제2 디바이스에 장착되거나 내장되며, 상기 제1 송수신 모듈과 무선 통신을 수행하는 제2 송수신 모듈;을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 송수신 모듈은 각각 Gbps급 데이터를 전송할 수 있는 EHF(Extreme High Frequency)칩을 포함하며,
    상기 제2 디바이스가 상기 제1 디바이스와 데이터를 송수신하고자 하는 경우 상기 제1 송수신 모듈과 상기 제2 송수신 모듈이 서로 연동되어 무선으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송수신 모듈 및 제2 송수신 모듈은 각각,
    데이터링크계층(Data-Link Layer) 데이터를 물리계층(Physical Layer) 데이터로 변환하여 무선으로 송신하는 송신(Tx) 경로; 및
    무선 통신을 통해 전송되는 물리계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크 계층(Data-Link Layer) 데이터로 변환하여 전달하는 수신(Rx) 경로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 송신경로에는,
    상기 제1 디바이스 또는 제2 디바이스에 연결되며, 데이터링크계층(Data-link Layer) 데이터를 무선 통신을 위한 물리계층(Physical Layer) 데이터로 변환시키는 데이터 변환부; 및
    상기 물리계층(Physical Layer) 데이터를 주파수에 융합하여 무선 신호로 변환시키는 RF부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수신경로에는,
    상기 제1 디바이스 또는 제2 디바이스로부터 전송되는 무선 신호에서 주파수를 분리하여 물리계층(Physical Layer) 데이터를 추출하는 RF부; 및
    상기 제1 디바이스 또는 제2 디바이스에 연결되며, 상기 물리계층(Physical Layer) 데이터를 데이터링크계층(Data-link Layer) 데이터로 변환시키는 데이터 변환부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 송수신 모듈 및 제2 송수신 모듈은 각각,
    무선 통신을 위한 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    데이터링크 계층(Data-link Layer) 데이터를 무선 통신을 위한 물리 계층(Physical Layer) 데이터로 변환시 전송 타이밍 동기화를 위해 실제 전송 데이터(페이로드)에 프리앰블을 부가하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 데이터 변환부는,
    상기 실제 전송 데이터(페이로드)의 각 전송 구간별 종류, 형태, 에러 정정, 에러 검출을 위한 헤더를 더 부가하는 것을 특징으로 하는 무선 데이트 통신 시스템.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 송신 경로상의 RF부는,
    일정 동작 주파수를 생성하는 위상동기회로(PLL);
    상기 위상동기회로(PLL)에서 생성된 신호를 기초로 상기 데이터 변환부로부터 전달되는 신호를 변조하는 변조기(Modulator); 및
    상기 변조기로부터 전달되는 신호를 증폭시키는 증폭기(PA);를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 수신 경로상의 RF부는,
    상기 제1 송수신 모듈 및 제2 송수신 모듈로부터 전송되는 일정 동작 주파수 신호를 수신하고 증폭하여 잡음을 최소화시키는 저잡음증폭기(LNA);
    상기 저잡음증폭기(LNA)로부터 전달되는 신호를 복조하는 복조기(Detector); 및
    상기 잡음을 제거하는 제한기(Limitor);를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송수신 모듈과 제2 송수신 모듈은 무선 통신시 전이중(Full duplex) 방식을 통해 상기 무선 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템.
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