KR20240010366A - 반송파 주파수 오류 추정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 개시에 따른 장치의 동작 방법은 복수의 베이스라인 주파수를 식별하는 단계, 신호에 대한 복수의 주파수 오프셋을 추정하는 단계, 여기서, 상기 복수의 주파수 오프셋 각각은 상기 복수의 베이스라인 주파수의 베이스라인 주파수에 대응하고, 상기 복수의 주파수 오프셋으로부터 주파수 오프셋을 선택하는 단계 및 상기 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 상기 신호를 복조하는 단계를 포함한다.

Description

반송파 주파수 오류 추정 방법 및 장치 {Method and apparatus for estimating carrier frequency error}

다음은 일반적으로 무선 통신에 관한 것으로, 보다 구체적으로 제한된 획득 범위를 갖는 추정기들의 뱅크(bank of estimators)를 사용하는 블루투스 반송파 주파수 오류 추정(Bluetooth carrier frequency error estimation)에 관한 것이다.

통신 시스템(예를 들어, 무선 통신 시스템)은 데이터 서비스, 비디오 서비스, 오디오 서비스, 메시징 서비스, 통신 서비스, 방송 서비스 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 사용된다. 또한, 통신 시스템은 장치 간의 통신을 지원하기 위해 특정 프로토콜에 따라 다음과 같은 다양한 기술을 사용할 수 있다. (예를 들어, 통신 시스템은 서로 다른 장치 간에 통신을 호환 가능하게 하거나, 사용 가능한 시스템 리소스를 효율적으로 공유할 수 있다.)

통신 장치는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성요소를 사용하여 통신 기술을 구현할 수 있으며, 일부 예에서는 수정 발진기(crystal oscillator)의 사용을 포함할 수 있다. 수정 발진기는 일반적으로 증폭기와 수정을 사용하여 고정된 주파수 신호(예를 들어, 압전 수정 공진기(piezoelectric crystal resonator)의 고유 주파수(intrinsic frequency)에 기반하여)를 생성하는 장치이다. 수정(crystal)은 원하는 (고유) 주파수에서 물리적으로 공진하는 모양을 가진 작은 압전 재료(piezoelectric material) 조각으로 만들어지며, 수정은 고유 주파수(natural frequency) 주위에 대역통과를 갖는 필터처럼 작동한다. 고유 주파수는 프로세스 유형 및 수정의 크기의 함수입니다. 수정 발진기의 고정된 주파수 신호는 수정의 고유 주파수와 수정에 연결된 주파수 튜닝 회로(tuning circuitry)에 따라 가변적입니다. 따라서 수정 발진기는 수정의 고유 주파수에서 또는 수정의 고유 주파수 근처에서 공진하는 회로 내의 수정 조합에 의해 형성된다.

그러나, 상이한 통신 장치들(예를 들어, 상이한 컴포넌트, 능력 등을 갖는 송신 장치 및 수신 장치)는 특정 장치의 국부 발진기에 기초하여 상이한 수정 기준(crystal references)을 가질 수 있다. 일부 예에서, 특정 장치는 통신에 참여하기 위해 다른 장치에서 가정하는 일반적인 범위를 벗어난 수정 기준을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 지역의 장치, 저렴한 발진기를 포함한 저렴한 부품을 사용하여 제조된 장치에는 특정 통신 표준이나 다른 장치의 작동 가정을 준수하지 않을 수 있는 수정 참조가 있을 수 있다. 이는 장치 비호환성, 감소된 통신 스루풋, 패킷 손실 등과 같은 다양한 복잡성을 초래할 수 있다. 따라서, 이러한 과제(뿐만 아니라 다른 과제)를 극복하기 위해 무선 통신 시스템의 추가 개선이 당업계에 필요하다.

본 개시의 기술적 사상은, 전술된 문제들 및 단점들을 해소하기 위한 장치, 방법 및 시스템을 제공한다.

반송파 주파수 오류 추정(예를 들어, 제한된 획득 범위를 갖는 추정기 뱅크를 사용하는 블루투스 캐리어 주파수 오류 추정)을 위한 방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체, 및 캐리어 주파수 오류 추정(예를 들어, 제한된 획득 범위를 갖는 추정기들의 뱅크를 사용하는 블루투스 캐리어 주파수 오류 추정)을 위한 시스템이 설명된다. 방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 하나 이상의 양태는 복수의 베이스라인 주파수를 식별하는 단계, 신호에 대한 복수의 주파수 오프셋을 추정하는 단계, 여기서, 복수의 주파수 오프셋 각각은 복수의 베이스라인 주파수의 베이스라인 주파수에 대응하고, 복수의 주파수 오프셋으로부터 주파수 오프셋을 선택하는 단계 및 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 신호를 복조하는 단계를 포함한다.

반송파 주파수 오류 추정(예를 들어, 제한된 획득 범위를 갖는 추정기 뱅크를 사용하는 블루투스 캐리어 주파수 오류 추정)을 위한 방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템이 설명된다. 방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 하나 이상의 양태는 복수의 베이스라인 주파수를 식별하는 단계, 신호로부터 복수의 샘플 세트를 선택하는 단계, 각각의 샘플 세트는 복수의 베이스라인 주파수 중 하나에 대응하고, 대응하는 샘플 세트에 기초하여 복수의 베이스라인 주파수 각각에 대응하는 제로 크로싱 포인트를 검출하는 단계, 대응하는 제로 크로싱 포인트에 기초하여 복수의 베이스라인 주파수 각각에 대한 주파수 오프셋을 추정하는 단계 및 신호를 복조하기 위해 가장 높은 상관 값에 대응하는 주파수 오프셋을 선택하는 단계를 포함한다.

반송파 주파수 오류 추정(예를 들어, 제한된 획득 범위를 갖는 추정기 뱅크를 사용하는 블루투스 캐리어 주파수 오류 추정)을 위한 장치, 시스템 및 방법이 설명된다. 장치, 시스템, 및 방법의 하나 이상의 양태는 신호를 수신하도록 구성된 수신기, 신호에 대한 복수의 주파수 오프셋을 추정하도록 구성된 복수의 주파수 오프셋 추정 회로, 복수의 주파수 오프셋 추정 회로 각각은 복수의 베이스라인 주파수와 상이한 베이스라인 주파수에 기초하여 동작하고, 및 상기 복수의 주파수 오프셋들로부터 주파수 오프셋을 선택하도록 구성된 오프셋 선택 회로를 포함한다.

도 1는 본 개시의 양태에 따른 통신 시스템의 예를 도시한다.
도 2는 본 개시의 양태에 따른 통신 장치의 예를 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 양태에 따른 처리 아키텍처의 예들을 도시한다.
도 5 및 도 6은 본 개시의 양태에 따른 통신 방법의 예를 도시한다.
도 7은 본 개시의 양태에 따른 주파수 추정 및 프리앰블 상관관계를 위한 예시적인 과정을 도시한다.
도 8은 본 개시의 일 측면에 따른 액세스 주소 상관관계를 위한 예시적인 과정을 도시한다.

통신 시스템(예를 들어, 무선 통신 시스템)은 데이터 서비스, 비디오 서비스, 오디오 서비스, 메시징 서비스, 통신 서비스, 방송 서비스 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 사용된다. 통신 시스템은 장치 간의 통신을 지원하기 위해 특정 프로토콜에 따라 다음과 같은 다양한 기술을 사용할 수 있다. (예를 들어, 통신 시스템은 서로 다른 장치 간에 통신을 호환 가능하게 하거나, 사용 가능한 시스템 리소스를 효율적으로 공유할 수 있다.) 예를 들어, 블루투스 무선 패킷 형식(Bluetooth radio packet formats)(예를 들어, 표준 블루투스 및 블루투스 저에너지(Bluetooth low-energy, BLE) 패킷 형식)은 장치의 액세스 주소(예를 들어, BLE) 또는 장치의 동기 워드(Sync Word)(예를 들어, 기본 속도(Basic Rate, BR)/향상된 데이터 속도(Enhanced Data Rate, EDR))가 뒤따르는 짧은 프리앰블(preamble)을 포함할 수 있다. 액세스 주소 또는 동기 워드(예를 들어, BR/EDR이 설명되지 않는 한, 둘 다 일반적으로 본 개시에서 액세스 주소로 지칭될 수 있다.)는 일반적으로 들어오는 패킷에 대한 정보를 설정하는데 사용된다. 예를 들어, 액세스 주소 또는 동기 워드는 송신 장치로부터 들어오는 심볼 타이밍, 반송파 주파수 오류(또는 오프셋), 수신 장치에 대한 식별 정보(즉, 올바른 액세스 주소를 가지고 있다.)를 포함하는 패킷의 정보를 수신 장치가 설정하기 위해 사용될 수 있다.

액세스 주소의 확인은 심볼 타이밍과 반송파 주파수 오류(carrier frequency error)에 대한 정확한 지식에 의존한다. 그러나 심볼 타이밍 또는 반송파 주파수 오류 중 하나를 추정하는 것은 다른 하나를 알지 못하는 한 어려울 수 있다. 따라서 액세스 주소에서 추출되는 정보는 상당하며 효과적인 결합 검출(joint detection) 방법이 필요할 수 있다. 이는 예를 들어 BLE 시스템과 같은 특정 시스템에서 특히 중요할 수 있다. 예를 들어, BLE 통신은 오류에 민감할 수 있다(예를 들어, 액세스 주소가 다른 블루투스 시스템의 64비트에서 감소한 32비트를 포함할 수 있다.) 일부 실시 예에서, 액세스 주소의 모든 32비트가 정확하게 복조되어야 한다. (예를 들어, 액세스 주소는 다른 장치의 주소와 1비트만 다를 수 있다.) 따라서 반송파 주파수 오류 추정의 부정확성은 디코딩 오류, 패킷 손실 등을 초래할 수 있다. (예를 들어, 심볼 타이밍과 반송파 주파수 오류에 대한 지식이 부족하여 액세스 주소의 한 비트가 잘못 복조된 경우에도 디코딩 오류, 패킷 손실 등을 초래할 수 있다.)

예를 들어, 수신 장치는 송신 장치의 주파수 기준(frequency reference)에 대해 다른 수정(crystal)을 가지고 있기 때문에 반송파 주파수 오류가 존재할 수 있다. 수정 발진기는 일반적으로 증폭기와 수정을 사용하여 고정된 주파수 신호(예를 들어, 압전 수정 공진기(piezoelectric crystal resonator)의 고유 주파수(intrinsic frequency) 기반한)를 생성하는 장치다. 따라서 주파수 기준을 위해 서로 다른 수정을 사용하기 때문에 두 통신 장치 사이(예를 들어, 수신 장치와 전송 장치 사이)의 국부 발진기 주파수(local oscillator frequency)가 일치하지 않을 수 있다. 따라서 일부 수신기(예를 들어, 일부 블루투스 수신기)는 특히 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio, SNR)가 낮은 패킷의 경우 큰 반송파 주파수 오류의 패킷을 수신하는 데 어려움을 겪을 수 있다. 블루투스 RF(radio frequency) 사양(specifications)은 감도가 저하될 수 있는 큰 주파수 오류가 있는 패킷을 사용하는 테스트를 요구할 수 있다. 또한, 일부 수신기는 심지어 매우 완화된 BLE 사양(예를 들어, 통신 장치 간의 동기화 문제, 성능 저하 등)을 준수하지 않을 수 있는 특정 장치(예를 들어, 저렴하게 제조된 블루투스 장치)와 인터페이스하는 데 문제가 있을 수 있다.

결합 검출 문제(joint detection problem)에 대한 해결책은 액세스 주소의 복조 및 심볼 타이밍의 추정을 용이하게 하기 위해 반송파 주파수 오류의 양호한 추정을 하는 것에 의존한다. 이러한 추정을 수행하는 것은 비용이 많이 들거나(게이트 측면에서) 낮은 신호 대 잡음비(SNR)에 대해 부정확하거나 둘 다일 수 있다. 반송파 주파수 오차의 추정은 액세스 주소에 선행하는 프리앰블에 대해 수행될 수 있다. 캡처 범위가 큰 주파수 추정 구조를 구현하는 것은 비용이 많이 들 수 있다. (예를 들어, BLE 통신 프로토콜과 연관될 수 있는 제한되거나 단축된 프리앰블 때문에 캡처 범위가 큰 주파수 추정 구조를 구현하는 것은 비용이 많이 들 수 있다.)

[0018] 본 개시에 기술된 시스템 및 기술에 따르면, 효율적인 주파수 추정 구조(예를 들어, 제로 크로싱 최소/최대(최소/최대) 구조(zero crossing minimum/maximum (min/max) structure))가 구현될 수 있으며, 여기서 캡처 범위(예를 들어, 반송파 주파수 오프셋 오류 결정의 캡처 범위)는 각 스트림이 다른(큰) 주파수 오류를 시도하는 제한된 캡처 범위 구조의 뱅크를 실행하여 확장될 수 있다. 일부 양태들에서, 주파수 오프셋 추정 회로들의 세트 및 상관 회로들(correlation circuits)의 세트(예를 들어, 1-비트 상관기들)가 병렬 스트림들 상에서 이용되어 수신된 비트 스트림의 각각의 브랜치에 대해 상관 연산들을 수행하고 알려진 프리앰블 패턴들과의 상관들을 결정할 수 있다. (예를 들어, 큰 반송파 주파수 오프셋 오류를 정확하게 추정하기 위해). 그러한 기술은 구현하기가 비교적 쉽고 저렴할 수 있다(예를 들어, 구현이 게이트 카운트 등에서 상대적으로 작을 수 있기 때문에). 더욱이, 설명된 기술은 따라서 심볼 타이밍의 추정을 효과적으로 용이하게 하고 복조(예를 들어, 액세스 주소의 복조)를 개선할 수 있으며, 이는 더 성공적인 동기화 절차, 장치 간의 더 안정적인 통신 등을 초래할 수 있다.

도 1은 본 개시의 양태들에 따른 통신 시스템(100)의 예를 도시한다. 일 양상에서, 통신 시스템(100)은 통신 장치들(105) 및 통신 링크(110)를 포함한다. 일부 양태들에서, 통신 장치(105-a)는 수신 장치, 수신기 등을 포함하거나 지칭할 수 있고, 통신 장치(105-b)는 송신 장치, 송신기 등을 포함하거나 지칭할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 예에서. 도 1에 도시된 바와 같이, 장치(105-a)는 신호(예를 들어, BLE 신호와 같은 프리앰블 및 액세스 주소를 포함하는 신호)를 수신하고 본 개시에서 더 상세히 설명되는 기술에 따라 심볼 타이밍 및 반송파 주파수 오류를 결정할 수 있다. 심볼 타이밍 및 반송파 주파수 오류는 장치(105-b)와의 동기화를 위해(예를 들어, 심볼 타이밍, 반송파 오류, 식별(identification) 또는 올바른 액세스 주소를 포함하는 송신 장치(105-b)로부터 들어오는 패킷의 정보를 설정하기 위해) 장치(105-a)에 의해 결정될 수 있다.

일부 양태에서, 통신 장치(105-a)는 도 2를 참 조하여 설명된 해당 통신 장치의 일 예이거나, 또는 그 일 양태들을 포함한다. 더욱이, 일부 예에서, 통신 장치(105-b)는 특정 프로토콜과 규격(예: BLE 주파수 오류 규격)을 느슨하게 고수(adhere)하거나 고수하지 않는 장치를 포함할 수 있다. 다시 말해, 통신 장치(105-b)는 통신에 관여하기 위해 통신 장치(105-a)에 의해 가정된 전형적인 범위를 벗어나는 수정 기준(crystal reference)을 갖는 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 예에서, 통신 장치(105-b)는 BLE 주파수 오류 사양(specification)을 준수하지 않는 저비용 발진기와 같은 저비용 구성 요소를 포함하는 저렴하게 또는 형편없이 제조된 장치일 수 있다. 일부 실시 예에서, 통신 장치(105-b)는 특정 특성을 갖는 수정 발진기(crysytal oscillator) 재료를 이용한 특정 지리적 영역 출신이거나, 이러한 특정 지리적 영역에서 제조될 수도 있으며, 값싼 발진기 등을 포함한 값싼 부품을 이용하여 제조될 수도 있다.

본 개시에 보다 상세히 설명된 기술들 및 시스템들은 장치들 간의 통신(예를 들어, 통신 장치(105-a)와 통신 장치(105-b) 사이의 통신)을 향상시키기 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(105-a)는 기술된 주파수 추정 구조(frequency estimation structure) 및 기술의 하나 이상의 측면, 예를 들어, 서로 다른 큰 주파수 오류를 시험하는 제한된 캡처 범위 구조의 뱅크(예를 들어, 세트)로 제로 크로싱 최소/최대 구조(zero crossing min/max structure)를 구현할 수 있다. 일부 실시 예에서, 상관 회로(correlation circuits)(예를 들어, 1 비트 상관기(correlators))의 세트는 수신된 비트 스트림의 각 브랜치(branch)에 대한 상관 연산을 수행하여 알려진 프리앰블 패턴과의 상관 관계를 결정하는데 사용될 수 있다. (예를 들어, 통신 장치(105-b)와 연관될 수 있는 큰 주파수 오류를 정확하게 추정하기 위해, 통신 장치(105-b)와 동기화를 효율적으로 설정하기 위해, 일반적으로 통신 시스템(100)의 처리량 및 신뢰성을 개선하기 위해 등).

일반적으로, 통신 시스템(100)(예를 들어, 무선 통신 시스템 100)은 데이터 서비스, 비디오 서비스, 오디오 서비스, 메시징 서비스, 통신 서비스, 방송 서비스 등과 같은 통신 장치들(105) 간의 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 배치될 수 있다. 통신 장치들(105)는 일반적으로 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 팜탑 컴퓨터, 개인 비서, 모바일 장치, 웨어러블 장치, 스피커, 마이크, 사물인터넷(IoT) 장치 또는 기타 적절한 프로세스 장치와 같은 통신 작업을 수행하는 데 적합한 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.

베이스밴드 신호는 신호가 생성된 주파수 대역의 신호를 의미할 수 있다. 일부 실시 예에서, 통신 장치들(105)은 하나의 주파수(예를 들어 비교적 낮은 주파수)에서 신호를 생성한 후 다른 주파수(예를 들어 비교적 높은 주파수)에서 신호를 송수신할 수 있다. 신호가 생성되는(또는 수신기에 의해 처리되는) 주파수는 때때로 베이스밴드 주파수라고 알려진 반면, 송신 주파수(또는 수신 주파수)는 무선 주파수(예: 무선 주파수(RF)-밴드 신호)로 알려져 있다. 일부 실시 예에서, 수신된 주파수를 다른 신호와 결합하여 그 결과를 필터링함으로써, 하나의 주파수(예를 들어, 송신 주파수)의 신호를 다른 주파수(예: 베이스밴드 주파수)로 변환할 수 있다. 더 나아가, 하나의 주파수(예: 수신 주파수)에서 수신된 신호는 수신 동작을 위해 다른 주파수(예: 베이스밴드 주파수)로 변환될 수 있다. 일부 실시 예에서, 본 개시에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 큰 주파수 오류(large frequency errors)는 수신 주파수와 연관될 수 있다(예를 들어, 통신 장치(105-a)와 잠재적으로 호환되지 않거나(potentially non-compliant) 느슨하게 호환(loosely compliant)되는 통신 장치 105-b 사이의 로컬 수정 발진기 기준들(local crystal oscillator references)의 차이로 인해).

전송 동작 동안(예를 들어 변조 방식(modulation scheme)의 구현 중), 변조될 비트 스트림은 n비트 시퀀스로 분할될 수 있으며, 각각의 n비트 시퀀스는 n비트 시퀀스의 바이너리 코드에 매핑된 특정 위상 시프트로 표현될 수 있다. 예를 들어, 2ⁿ PSK(phase shift keying) 방식은 n비트 코드를 2ⁿ 위상 편이에 매핑할 수 있다. 예를 들어, 8PSK 시스템에서 8개의 3비트 시퀀스는 각각 다른 위상 시프트에 매핑된다(예: 000, 001 . . 110, 111의 시퀀스는 0, pi/4 . . pi., -3pi/4의 위상 시프트로 표시될 수 있다). 각 위상 편이(phase shift)는 I-Q(In-phase-Quadrature) 평면에서 좌표로 표현될 수 있으며, 여기서 I는 가로 좌표이고 Q는 IQ 평면의 세로 좌표이다. 한편, PSK 변조에 사용되는 품질 지표는 오류 벡터 크기(ERM)로, 실제 IQ 성상도(constellation)가 이상적인 위치에서 얼마나 멀리 벗어나 있는지를 측정하는 척도이다. 일부 양태들에서, 이러한 PSK 기법들은 송신 페이로드들(예를 들어, EDR 페이로드들)에 대해 채용될 수 있고, 가우시안 주파수 시프트 키잉(Gaussian frequency-shift keying, GFSK)과 같은 다른 시프트 키잉(shift keying) 기법들이 프리앰블 및 액세스 주소에 대해 채용될 수 있다.

데카르트(cartesian) 변조기에서, IQ 쌍의 개별 I 및 Q 신호가 생성되어 개별 믹서에 인가된다. 수신기에서 I 및 Q 신호가 복구되어 n비트 시퀀스(예를 들어, 전송 장치에 의해 생성된 원래 n비트 비트 스트림)를 얻는 데 사용된다.

일부 실시 예에서, IQ 궤적이 IQ 좌표계의 원점을 통과하는(또는 매우 근접한) IQ 공간에서 "제로 크로싱(zero-crossing)" 이벤트가 발생할 수 있다(예를 들어, 수신 측에서 더 높은 비트 오류가 발생할 수 있다). 일부 무선 프로토콜에는 넓은 FM 변조를 허용하기 어려운 좁은 채널이 있다. 예를 들어, 블루투스가 그러한 예이다. 구체적으로, Bluetooth EDR(Enhanced Data Rate) 3 패킷이 8PSK 변조를 사용할 수 있고 채널 폭이 1MHz이다.

일부 실시 예에서, 기본 FM 복조기(demodulator)는 신호의 위상을 구별하여 주파수를 얻을 수 있다(예를 들어, 주파수는 신호의 비트 패턴을 따르기 위해 위아래로 벗어날 수 있다). 일부 양태들에서, Lo가 정렬되면 이 주파수는 0을 교차할 것입니다(예를 들어, 이는 제로 크로싱(zero-crossing)으로 지칭될 수 있다). 예를 들어, 여기서 일 수 있다.

반송파 신호(carrier signal)는 반송파 주파수(carrier frequency)를 포함하는 대역에 걸쳐 스펙트럼 에너지를 포함하는 대역 제한 신호인 변조된 반송파이다. 본 개시에 기술된 바와 같이, 액세스 주소의 확인(예를 들어, BLE와 같은 통신 장치들(105) 간의 동기화 동작들을 위한)은 심볼 타이밍 및 반송파 주파수 오류의 정확한 지식에 의존한다. 수신 장치가 송신 장치의 주파수 기준에 대해 다른 수정(crystal)을 갖기 때문에 반송파 주파수 오류(예를 들어, 반송파 주파수 오류 추정의 부정확성)가 존재할 수 있다. 따라서, 2개의 통신 장치 사이(예를 들어, 수신 장치와 송신 장치 사이)의 국부 발진기 주파수(local oscillator frequencies)는 일치하지 않을 수 있다. 모든 수정(crystal)은 주파수 정확도에 대한 허용 오차를 가질 수 있다(예를 들어, 일반적으로 저렴한 수정의 경우 더 큰 허용 오차를 가질 수 있다). 블루투스 장치(예를 들어, 비교적 저렴하게 구현되도록 설계된 BLE 장치)의 경우 통신 시스템(예를 들어, BLE 표준)은 예를 들어 ±50ppm의 수정(crystal) 정확도를 허용할 수 있다. 이러한 예에서 ±50ppm의 수정 정확도는 장치에서 ±150kHz의 반송파 주파수 오류와 같다. 수신 장치의 수정도 반대 부호의 주파수 오류를 가질 수 있다. 예를 들어, ~250kHz의 반송파 주파수 오류가 예상될 수 있다. 10101010 시퀀스의 가우스 펄스 성형(Gaussian pulse shaping)은 ±220kHz의 편차(deviation)를 가질 수 있다(예를 들어, GFSK 주파수 편차의 상당한 부분(substantial fraction)인 반송파 주파수 오류가 발생할 수 있다). 이는 디코딩 오류, 패킷 손실 등을 초래할 수 있다(예를 들어, 심볼 타이밍과 반송파 주파수 오류에 대한 지식이 부족하여 액세스 주소의 한 비트가 잘못 복조될 수 있다).

일부 경우에, 본 개시의 일부 예에서 사용된 바와 같이, 액세스 코드는 프리앰블 및 동기 워드의 결합된 구조(예를 들어, BR/EDR에서)를 지칭할 수 있다. 일부 양태들에서, 액세스 코드는, 예를 들어, 4비트 프리앰블, 64비트 동기 워드, 및 4비트 트레일러를 포함하는 72비트를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, BLE의 경우, 예를 들어, 신호는 32비트의 액세스 주소가 뒤따르는 프리앰블(예를 들어, 8비트 프리앰블 또는 16비트 프리앰블)을 포함할 수 있다.

도 2는 본 개시의 양태들에 따른 통신 장치(200)의 예를 도시한다. 통신 장치(200)는 도 2를 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태를 포함한다. 일 양상에서, 통신 장치(200)는 프로세서(Processor, 205), 메모리(Memory, 210), 수신기(Receiver, 215), 주파수 추정기(Frequency Estimator, 220), 및 복조기(Demodulator, 240)를 포함한다. 일 양상에서, 주파수 추정기(220)는 주파수 오프셋 추정 회로들(Offset Estimation Circuits, 225), 오프셋 선택 회로(Offset Selection Circuits, 230), 및 상관 회로들(Correlation Circuits, 235)을 포함한다.

통신 장치(200)는 다른 통신 장치로부터 신호를 수신하고 다른 통신 장치와 통신할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 장치들 사이의 신호들(예를 들어, 동기화 절차 이전에 또는 그 일부로서 교환된 신호들)은 미래의 수신 신호들에 대한 정보를 설정하기 위한 정보(예를 들어, 블루투스에서, 동기화 주소 또는 동기화 단어가 뒤따르는 프리앰블)를 포함할 수 있다. 본 개시에 설명된 바와 같이, 심볼 타이밍 및 반송파 주파수 오프셋 오류의 정확한 추정은 통신 장치(200)가 통신 시스템에서 다른 통신 디바이스와 성공적으로 동기화하고 통신할 수 있는지 여부에 중요한 역할을 할 수 있다.

이에 따라, 제한된 획득 범위(limited acquisition range)를 갖는 추정기 뱅크(bank of estimators)를 사용하여 반송파 주파수 오류 추정을 위한 장치 및 시스템이 설명된다. 본 개시에 따른 장치 및/또는 시스템은 수신기(215) 및 주파수 추정기(220)(예를 들어, 적어도 복수의 주파수 오프셋 추정 회로(225) 및 오프셋 선택 회로(230)를 포함하는 주파수 추정기(220))를 포함할 수 있다. 수신기(215)는 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 복수의 주파수 오프셋 추정 회로(225)는 신호에 대한 복수의 주파수 오프셋을 추정하도록 구성될 수 있다. 일부 양태들에서, 복수의 주파수 오프셋 추정 회로들(225) 각각은 복수의 베이스라인 주파수들과 상이한 베이스라인 주파수에 기초하여 동작할 수 있다. 오프셋 선택 회로(230)는 복수의 주파수 오프셋들로부터 베이스라인 주파수 및 주파수 오프셋을 선택하도록 구성될 수 있다.

일부 실시 예들에서, 통신 장치(200)는 선택된 주파수 오프셋에 기초하여 신호를 복조하도록 구성된 복조기(240)를 더 포함한다. 일부 예들에서, 통신 장치(200)(예를 들어, 주파수 추정기(220))는 신호에 대해 상관 연산을 수행하도록 구성된 복수의 상관 회로들(235)을 더 포함한다. 일부 양태들에서, 복수의 상관 회로들(235) 각각은 복수의 주파수 오프셋들의 대응하는 주파수 오프셋에 대한 상관 값을 획득할 수 있다.

일부 실시 예들에서, 복수의 주파수 오프셋 추정 회로들(225)은 대응하는 복수의 베이스라인 주파수들의 베이스라인 주파수에 기초하여 신호(예를 들어, 수신된 신호)에 대해 제로-크로싱 최소/최대 연산을 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 제로 크로싱 최소-최대 동작들의 하나 이상의 양태들이 본 개시(예를 들어, 도 3)에서 더 상세히 설명된다.

송수신기(transceiver)는 전술한 바와 같이 안테나, 유선 또는 무선 링크를 통해 양방향으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 송수신기는 무선 송수신기를 나타낼 수 있고 다른 무선 송수신기와 양방향으로 통신할 수 있다. 송수신기는 또한 패킷을 변조하고 변조된 패킷을 전송을 위해 제공하고 수신된 패킷을 복조하기 위해 모뎀을 포함하거나 모뎀에 연결될 수 있다. 일부 실시 예에서 송수신기는 지정된 주파수에서 작동하도록 튜닝될 수 있다. 예를 들어 모뎀은 모뎀이 사용하는 통신 프로토콜을 기반으로 지정된 주파수 및 전력 수준에서 작동하도록 송수신기를 구성할 수 있다.

수신기(215)는 패킷, 사용자 데이터, 또는 다양한 정보 채널(예를 들어, 제어 채널, 데이터 채널 등)과 연관된 제어 정보와 같은 정보를 수신할 수 있다. 수신기(215)에서 수신된 정보는 통신 프로세서(205)와 같은 장치의 다른 구성요소로 전달될 수 있다. 일부 실시 예에서, 수신기(215)는 트랜시버의 양태의 일 예일 수 있다. 다양한 예들에서, 수신기(215)는 단일 안테나 또는 복수의 안테나들을 이용할 수 있다.

프로세서(205)는 지능형 하드웨어 장치(예를 들어, 범용 처리 구성요소(general-purpose processing component), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 마이크로컨트롤러(microcontroller), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array), 프로그램 가능 논리 장치(programmable logic device), 이산 게이트(discrete gate) 또는 트랜지스터 논리 구성요소(transistor logic component), 이산 하드웨어 구성요소(discrete hardware component) 또는 이들의 조합)이다. 일부 실시 예에서, 프로세서(205)는 메모리(210) 컨트롤러를 사용하여 메모리(210) 어레이를 동작하도록 구성된다. 다른 실시 예에서, 메모리(210) 콘트롤러는 프로세서(205)에 통합된다. 일부 실시 예에서, 프로세서(205)는 다양한 기능을 수행하기 위해 메모리(210)에 저장된 컴퓨터 판독가능 명령을 실행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 프로세서(205)는 모뎀 처리, 기저대역 처리, 디지털 신호 처리, 또는 전송 처리를 위한 특수 목적 컴포넌트를 포함한다.

메모리(210) 장치의 예는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM), 읽기 전용 메모리(read-only memory, ROM), 또는 하드 디스크를 포함한다. 일부 실시 예에서, 메모리(210)는 실행될 때 프로세서(205)가 여기에 설명된 다양한 기능을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독가능, 컴퓨터 실행가능 소프트웨어를 저장하는 데 사용된다. 일부 실시 예에서, 메모리(210)는 무엇보다도 주변 구성요소 또는 장치와의 상호작용과 같은 기본 하드웨어 또는 소프트웨어 동작을 제어하는 기본 입/출력 시스템(BIOS)을 포함한다. 일부 실시 예에서, 메모리 컨트롤러가 메모리 셀을 작동합니다. 예를 들어, 메모리 컨트롤러는 행 디코더, 열 디코더, 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 메모리(210) 내의 메모리 셀은 논리 상태의 형태로 정보를 저장한다.

일부 양태들에서, 통신 장치(200)는 모뎀을 포함할 수 있다. 모뎀은 통신 신호의 변조 및 복조와 관련된 기능을 수행할 수 있다.

일부 양태들에서, 통신 장치(200)는 송신기를 포함할 수 있다. 송신기는 다른 구성 요소에 의해 생성된 신호를 전송할 수 있다. 송신기에 의해 전송된 정보는 통신 프로세서(205)와 같은 장치의 다른 구성요소로부터 수신될 수 있다. 일부 실시 예에서, 송신기는 송수신기의 측면의 일 예일 수 있다. 다양한 예들에서, 송신기는 단일 안테나 또는 복수의 안테나들을 이용할 수도 있다.

일부 양태들에서, 통신 장치(200)는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일반적으로, 소프트웨어는 본 개시의 양상들을 구현하기 위한 코드를 포함할 수 있다. 소프트웨어는 시스템 메모리(210) 또는 다른 메모리(210)와 같은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 일부 실시 예에서, 소프트웨어는 프로세서(205)에 의해 직접 실행될 수 없으나 컴퓨터(예를 들어, 컴파일 및 실행될 때)가 본 개시에 기술된 기능을 수행하도록 할 수 있다.

일부 양태들에 따르면, 주파수 추정기(220)는 베이스라인 주파수들의 세트를 식별한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 추정기(220)는 수신기의 수정되지 않은(unmodified) 베이스라인 주파수에 대응하는 제1 베이스라인 주파수를 식별한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 추정기(220)는 제1 베이스라인 주파수보다 더 높은 제2 베이스라인 주파수를 식별한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 추정기(220)는 제1 베이스라인 주파수보다 낮은 제3 베이스라인 주파수를 식별하고, 베이스라인 주파수들의 세트는 제1 베이스라인 주파수, 제2 베이스라인 주파수 및 제3 베이스라인 주파수를 포함한다. 일부 양태들에서, 제1 베이스라인 주파수와 제2 베이스라인 주파수 사이의 절대 차이는 제1 베이스라인 주파수와 제3 베이스라인 주파수 사이의 절대 차이와 동일하다. 일부 실시 예들에서, 주파수 추정기(220)는 주파수 오프셋들의 이력 분포(historical distribution of frequency offsets)에 기초하여 베이스라인 주파수들의 세트를 선택한다. 일부 예들에서, 주파수 추정기(220)는 신호를 위상 표현으로 변환한다(예를 들어, 일부 양태들에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 위상 변환 컴포넌트(phase conversion component)는 신호를 위상 표현으로 변환할 수 있다). 일부 예들에서, 주파수 추정기(220)는 베이스라인 주파수들의 세트에 대응하는 위상 신호들의 세트를 획득하기 위해 신호의 위상차를 증가시킨다. 예를 들어, 일부 양태들에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 위상 대 주파수 성분(phase to frequency component)이 베이스라인 주파수 세트에 대응하는 위상 신호 세트를 획득하기 위해 신호의 위상차를 증가시킬 수 있다. 예를 들어 위상은 주파수의 적분(integral)일 수 있다. 따라서 적용된 위상 차이는 각 클록 주기를 증가시킬 수 있다(예를 들어, 위상 또는 위상 표현(phase representation)이 주파수를 얻고 주파수 오류를 적용하기 위해 미분될 수 있지만). 주파수 추정기(220)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명되는 해당 요소의 일례 또는 양태를 포함한다.

일부 양태들에 따르면, 주파수 오프셋 추정 회로들(225)은 신호에 대한 주파수 오프셋들의 세트를 추정하고, 여기서 주파수 오프셋들의 세트 각각은 세트 베이스라인 주파수들의 베이스라인 주파수에 대응한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 오프셋 추정 회로들(225)은 베이스라인 주파수들의 세트 각각에 기초하여 신호에 대해 제로-크로싱 최소-최대 동작을 수행하고, 여기서 주파수 오프셋들의 세트는 제로-크로싱 최소-최대 동작에 기초하여 추정된다. 주파수 오프셋 추정 회로(225)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례 또는 양태을 포함한다.

일부 양태들에 따르면, 오프셋 선택 회로(230)는 주파수 오프셋들의 세트로부터 주파수 오프셋을 선택한다. 일부 예들에서, 오프셋 선택 회로(230)는 주파수 오프셋들의 세트의 다른 주파수 오프셋들을 계산하기 전에 주파수 오프셋들의 세트 중에서 제1 주파수 오프셋을 먼저 계산하고, 여기서 주파수 오프셋은 제1 주파수 오프셋을 먼저 계산하는 것에 기초하여 선택된다. 일부 실시 예들에서, 오프셋 선택 회로(230)는 대기 시간(waiting time)을 식별한다. 일부 실시 예들에서, 오프셋 선택 회로(230)는 대기 시간에 기초하여 제1 주파수 오프셋을 수신한 후 제2 주파수 오프셋을 기다린다. 오프셋 선택 회로(230)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례이거나 그 양태를 포함한다.

일부 양태들에 따르면, 상관 회로들(235)은 주파수 오프셋들의 세트 각각에 대응하는 상관 값(correlation value)을 획득하기 위해 주파수 오프셋들의 세트 각각에 대한 신호에 대해 상관 연산(correlation operation)을 수행하고, 여기서 주파수 오프셋은 상관 값을 기반으로 선택된다. 일부 실시 예들에서, 상관 회로들(235)은 주파수 오프셋들의 세트에 대응하는 상관 값들 중에서 가장 높은 상관 값을 식별하고, 여기서 주파수 오프셋은 가장 높은 상관 값에 기초하여 선택된다. 일부 양태들에서, 상관 연산은 신호의 프리앰블에 대해 수행된다. 일부 실시 예들에서, 상관 연산은 (예를 들어, BR 블루투스의 경우) 동기 워드(Sync Word)의 일부 비트들(예를 들어, 처음 몇 비트들)에서 수행되도록 확장될 수 있다. 예를 들어, BR이 4비트 프리앰블을 가지기 때문에 구현될 수 있고, 일부 실시 예들에서 BR에 대한 동기 워드 간의 해밍 거리(hamming distance)가 몇 개의 비트 오류를 가질 수 있기 때문에 이러한 상관 연산이 가능할 수 있다. 일부 양태에서 상관 연산은 신호의 액세스 주소, 액세스 워드 또는 동기화 워드에 대해 수행된다. 상관 회로(235)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례이거나 해당 양태들을 포함한다.

일부 양태들에 따르면, 복조기(240)는 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 신호를 복조한다. 일부 양태들에서, 신호는 블루투스 저에너지(BLE) 신호를 포함한다. 복조기(240)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명되는 해당 요소의 일례 또는 양태들을 포함한다.

일부 양태들에 따르면, 주파수 추정기(220)는 베이스라인 주파수들의 세트를 식별한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 추정기(220)는 신호로부터 샘플 세트들의 세트를 선택하고, 여기서 샘플 세트들의 각각은 베이스라인 주파수들의 세트 중 하나에 대응한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 오프셋 추정 회로들(225)은 대응하는 샘플 세트에 기초하여 베이스라인 주파수들의 세트 각각에 대응하는 제로 크로싱 포인트를 검출한다. 일부 실시 예들에서, 주파수 오프셋 추정 회로들(225)은 대응하는 제로 크로싱 포인트에 기초하여 베이스라인 주파수들의 세트 각각에 대한 주파수 오프셋을 추정한다. 일부 실시 예들에서, 오프셋 선택 회로(230)는 신호를 복조하기 위해 가장 높은 상관 값에 대응하는 주파수 오프셋을 선택한다. 일부 실시 예들에서, 상관 회로들(235)은 상관 값을 획득하기 위해 주파수 오프셋에 기초하여 신호에 대해 상관 연산들을 수행한다. 일부 실시 예들에서, 복조기(240)는 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 신호를 복조한다.

도 3은 본 개시의 양태들에 따른 프로세싱 아키텍처의 예를 도시한다. 도시된 예는 LNA(300), 믹서(Mixer, 305), 발진기(Oscillator, 310), ADC(315), 저역 통과 필터(Low Pass Filter, 320), 주파수 추정기(Frequency Estimator, 325) 및 복조기(Modulator, 355)를 포함한다. 주파수 추정기(325)는 도 2 및 도 4를 참조하여 설명되는 해당 요소의 일례 또는 양태들을 포함한다. 일 양태에서, 주파수 추정기(325)는 위상 변환 구성요소(phase conversion component, 330), 위상 대 주파수 구성요소(phase to frequency component, 335), 주파수 오프셋 추정 회로(frequency offset estimation circuits, 340), 상관 회로(correlation circuits, 345), 및 오프셋 선택 회로(offset selection circuit, 350)를 포함한다.

일부 구현들에서, 반송파 주파수 추정기는 최소/최대 검출기(min/max detector)를 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 제로 주파수 크로싱(zero frequency crossing) 사용하여 최대값과 최소값을 분리할 수 있다(예를 들어, 이는 최소/최대 연산으로 지칭될 수 있다). 예를 들어, 고정된 수의 최대값 및 최소값은 하나 이상의 버퍼에 저장될 수 있고(즉, 4개의 최대값 및 4개의 최소값), 반송파 주파수 오류는 하나 이상의 버퍼에 대한 평균값에 기초하여 결정될 수 있다. 최대값과 최소값은 제로 크로싱 검출에 의해 결정될 수 있다. 일부 실시 예에서, 반송파 주파수 오류가 클 때, BLE 패킷의 프리앰블 및 액세스 주소의 FM 복조(추정기가 간단한 제로 크로싱 알고리즘을 사용하여 작동할 수 있다)는 존재해서는 안 되는 제로 크로싱을 생성하는 노이즈 또는 존재해야 하는 제로 크로싱을 제거하는 노이즈로 인해 문제가 발생할 수 있다.

일부 구현들에서, 최소/최대 추정기 기술은 (예를 들어, 다른 종래의 독립형 최소/최대 추정기 기술과 비교하여 반송파 주파수 추정을 개선할 수 있는) 상이한 주파수 오류를 시도하는 상관기의 뱅크를 사용함으로써 보완될 수 있다. 그러나 각 분기와 관련된 제한된 캡처 범위(limited capture ranges associated with each branch)로 인해 매우 높은 오프셋 사용의 경우(예를 들어, 사양 외 장치의 경우)에 필요한 반송파 주파수 추정 성능을 확장하기 위해 엄청난 수의 분기가 필요할 수 있다.

본 개시에 설명된 시스템 및 기술에 따르면, 주파수 추정기(325)는 상이한 주파수 에러 후보를 정정한 후 최소/최대 추정기를 사용할 수 있으며, 이는 더 넓은 캡처 범위를 제공하면서 분기의 수를 상당히 감소시킬 수 있다.

도 3의 예는 패턴을 찾기 위해 서로 다른 주파수 오프셋으로 각각 설정되는 상관 회로가 뒤따르는 주파수 오프셋 추정 회로의 다중 분기를 구현하는 하나 이상의 양태들을 나타낸다. (예를 들어, 정확한 액세스 주소 결정을 위해, 통신 장치들 간의 향상된 동기화 작업을 위해 적어도 부분적으로 개선된 반송파 주파수 오프셋 오류 추정에 사용될 수 있는 프리앰블 비트 패턴을 검색하는 양태가 있다.) 예를 들어, 도 3의 예에서, 주파수 추정기(325)는 주파수 오프셋 추정 회로(340)에 이어 브랜치의 상관이 임계값을 초과하는 경우 후보를 선택하는 데 사용되는(예를 들어, 오프셋 선택 회로(350)를 통해) 상관 회로(correlation circuits, 345)를 포함한다. 또는 예를 들어, 주파수 추정기(325)는 다중 상관기 또는 다중 상관 회로가 동일한 값을 갖는 경우 중간 분기를 선택하는 데 사용되는 상관 회로(345)가 뒤따르는 주파수 오프셋 추정 회로(340)를 포함한다.

본 개시에서 서술된 하나 이상의 양태들에 따르면, 상관기(correlators)(예를 들어, 상관 회로(345))는 단일 비트 상관기(single bit correlators)를 포함할 수 있으며, 이는 이러한 주파수 오프셋 오류 추정 방식에 대해 구현하기에 비교적 저렴할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 다중 비트 상관기를 사용하는 다른 덜 효율적인 방식과 비교하여). 프리앰블의 비트 패턴이 특정 브랜치의 상관 회로(345)에 의해 매칭되면, 예를 들어, 그 상관기(예를 들어, 그 상관 회로(345))의 주파수 오류는 액세스 주소 검사를 위해 사용될 수 있다. 본 개시에 설명된 바와 같이, 이는 상이한 큰 주파수 오류를 시도하는 제한된 캡처 범위 구조의 뱅크의 실행을 통해 이러한 기술 및 시스템을 구현하는 통신 장치에 의해 확장된 주파수 오프셋 오류 캡처 범위를 가능하게 할 수 있다.

일부 양태들에서, 본 개시에 설명된 기술들은 신호의 프리앰블에 대한 상관(예를 들어, BLE 신호의 프리앰블에 대한 상관)을 수행한다. 일부 양태들에서, 설명된 기술들은 패킷 검출 또는 심볼 타이밍의 추정을 시도하지 않을 수 있다. 대신에, 설명된 시스템 및 기술은 다중 상관기를 통해(예를 들어, 일부 실시 예에서, 1비트 상관기를 포함할 수 있는 상관 회로(345)를 통해) 다중 주파수 오류 후보를 동시에 시험할 수 있다. 성공적인 일치(예를 들어, 임계값을 초과하는 상관 결과)는 주파수 오류 후보(예를 들어, 최상의 주파수 오류 후보)를 선택하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 상술한 상관 동작은 다른 예들 중에서 액세스 주소 또는 프리앰블에 대해 수행될 수 있다.

일부 양태에서, 도 3(예를 들어, 도 4 뿐만 아니라)은 하나 이상의 양태들을 구현할 수 있는 수신기 프로세싱 아키텍처(예를 들어, BLE 신호와 같은 신호를 수신하는 통신 장치에 의해 채용되는 프로세싱 아키텍처)의 하나 이상의 양태들을 예시할 수 있다. 일부 실시 예에서, 도 3 및 4는 직접 변환 수신기(direct conversion receiver)에 의해 구현된다. 그러나, 본 개시의 기술의 양태는 이에 제한되지 않으며, 설명된 기술의 양태를 구현하는 다른 아키텍처는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 유추에 의해 구현될 수 있다.

LNA(300)는 신호(예를 들어, 2.4-2.48GHz ISM 대역의 신호)를 수신할 수 있다. 신호는 LNA(300)을 통해 증폭되고 하향 변환될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 그리고 신호는 그 다음에 디지털화될 수 있고, 필터(예를 들어, 일부 예들에서, 1.3MHz 폭 필터와 같은 임의의 반송파 주파수 오프셋을 포함하는 신호를 허용하기에 충분히 넓은 필터)를 통해 저역 통과 필터링될 수 있다. 일부 실시 예에서, 수신된 신호는 명목상의 채널 주파수(nominal channel frequency) 전송(예를 들어, 송신 장치로부터의 송신 주파수의)에서 혼합된다(예를 들어, 믹서(305)를 통해). 일부 실시 예에서, 이는 예를 들어 2개의 믹싱 프로세스를 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 먼저 중간 주파수(intermediate frequency, IF) 프로세스를 거쳐 기저대역으로 하향 변환하고 디지털 도메인에서 잠재적으로 수행되는 다른 믹싱 프로세스가 뒤따를 수 있다.

주파수 추정기(325)를 통해 수행되는 동작의 하나 이상의 양태들이, 예를 들어, 도 7을 참조하여 본 개시에서 더 설명될 수 있다. 예를 들어, IQ 샘플은 위상(phase)으로 변환될 수 있다. 예를 들어, IQ 샘플은 위상 변환 구성요소(phase conversion component, 330)을 통해 상으로 변환될 수 있다. 이 위상은 주파수(FM 복조)를 제공하기 위해 위상 대 주파수 구성 요소(phase to frequency component, 335)를 통해 달라질 수 있다. 예를 들어, 주파수 추정기(325)는 (예를 들어, 도 3의 예에서) 3개의 반송파 주파수 오류 후보가 처리됨에 따라 병렬 처리를 구현할 수 있다. 각 스트림(또는 분기)에서 다른 주파수 오류가 추가될 수 있다. 도 3의 예에서는 120 kHz의 입도(granularity)를 사용하여 3개의 스트림을 제공한다(다른 구현체들은 유추에 의해 고려되지만, 본 개시의 범위를 벗어나지 않는다). 예를 들어, 추가적인 스트림(예를 들어, 미세한 해상도로) 또는 더 적은 스트림(예를 들어, 더 거친 해상도로) 등이 원하는 성능 의미에 기초하여 구현될 수 있다.

일부 양태들에서, FM 복조(FM demodulation)는 "최소/최대" 주파수 오프셋 추정기로 전달될 수 있다. "최소/최대" 추정기는 계산 작업 및 추정 작업을 통해 들어오는 신호의 최고점과 최저점을 캡처하려고 시도할 수 있다. 결과적인 주파수 오프셋은 식별된 최고점과 최저점 사이의 중간점으로 결정(예: 또는 추정)될 수 있다. 도 3의 예에서, 시스템(예를 들어, 주파수 추정기(325))은 3개의 서로 다른 주파수 오프셋에서 병렬로 앉아 있는 3개의 최소/최대 주파수 추정기(예를 들어, 3개의 주파수 오프셋 추정 회로)를 포함할 수 있으며, 각 추정기는 120KHz의 범위를 커버할 수 있다. 도 3은 예시적인 목적을 위한 예시적인 처리 시스템을 도시하며, 본 개시 내용의 범위와 관련하여 제한하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 다른 개수의 병렬 스트림/주파수 오프셋 추정 회로(340), 뿐만 아니라 각 스트림/주파수 오프셋 추정 회로(340)와 관련된 다른 커버 범위는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 유추에 의해 가능하다.

도 3의 예를 다시 참조하면, 각각의 추정기(예를 들어, 각 주파수 오프셋 추정 회로 340)는 각각 +180KHz 내지 +60KHz, +60KHz 내지 -60KHz 내지 -180KHz의 범위를 커버한다. 전체적으로, 상기 3개의 주파수 오프셋 추정 회로들(340)은, 예를 들어, +180KHz 내지 -180KHz의 총 범위를 커버할 수 있다. 몇몇 예에서, 각 주파수 오프셋 추정 회로(340)의 주파수 범위 커버리지는 120KHz보다 훨씬 클 수 있으며, 따라서 3개의 주파수 오프셋 추정 회로(340) 간에 범위가 상당히 중복될 수 있다. 결과적으로, 병렬로 동작하는 3개의 주파수 오프셋 추정 회로(340)의 실제 범위는 예를 들어 +200KHz 내지 -200KHz와 더 유사할 수 있다. 최소/최대 추정기 이후(예를 들어, 주파수 오프셋 추정 회로(340) 이후), 프로세싱은 상관 회로(345)로 계속될 수 있다(예를 들어, 알려진 프리앰블 패턴과의 상관을 결정하기 위해, 신호와 관련된 반송파 주파수 오프셋 오류를 정확하게 추정하기 위해).

일부 실시 예들에서, FM 복조는 비트들로 변환될 수 있다(예를 들어, 주파수 오프셋 추정 회로들(340)을 통한 프로세싱 후에). 어떤 실시 예에서, 주파수가 0보다 크면 1을 할당하고 주파수가 0보다 작으면 0을 할당하여 FM 복조를 비트로 변환할 수 있다. 이 데이터(예를 들어, 비트)는 그 다음 저장될 수 있다. 예를 들어, 선입선출(fisrt in first out, FIFO) 버퍼에 버퍼링되어 저장될 수 있다. 저장되고 10101 또는 01010 패턴에 대해 비교될 수 있다. 일부 양태들에서, 이 짧은 5비트 패턴은 설명된 기술들의 하나 이상의 양태들이 BR 또는 BLE에 대해 변경되지 않고 사용될 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들어 블루투스에는 4비트 프리앰블이 있지만 동기 워드의 첫 번째 비트는 프리앰블의 마지막 비트와 반대일 수 있으므로 이 5비트 패턴을 사용할 수 있다. 데이터(예를 들어, 이 예에서)는 16배 오버샘플링될 수 있으며, 그와 같이 매 16번째 샘플이 5비트 패턴에 대해 비교될 수 있다. 일부 양태들에서, 짧은 패턴에 대해 상관(correlation)이 오버샘플링될 수 있다(예를 들어, 잘못된 상관을 제공하는 노이즈에 대한 취약성을 줄이기 위해). 일부 실시 예에서, 샘플 레이트에 대해 상관 관계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 전체 액세스 주소에 대한 상관 관계가 있는 경우, 샘플 레이트에 대해 상관 관계가 수행될 수 있다.

상관(correlation) 또는 매치(match)를 결정하기 위해, 매치는 임계값을 초과하는 것으로 결정될 수 있다(예를 들어, 상이한 병렬 스트림에 대응하는 상관 회로(345)를 통해 결정될 수 있다). 스트림 상관기 중 하나 이상이(예를 들어, 특정 스트림의 상관 회로(345)) 임계값이 초과되었다고 결정하면, 그 주파수 오류가 선택된다. 이 결정된 반송파 주파수 오프셋 오류는 임계값을 초과하는 다른 일치가 발견될 때까지 사용될 수 있다. 모든 정확한 일치에 대한 이러한 주파수 오류 업데이트는 반송파 주파수 오프셋 추정치가 잘못된 값에 고정되지 않을 수 있는 특성을 가진다(예를 들어, RF 신호가 도착하기 전에 최소/최대 방식에서 발생할 수 있다. 일부 양태들에서, 액세스 주소 또는 동기 워드에서 비트 패턴이 다시 발생하면, 반송파 주파수 오프셋 추정치는 액세스 주소 또는 동기 워드의 복조 동안 다시 업데이트될 수 있다. 상관기(예를 들어, 상관 회로(345))가 액세스 주소 검사가 영향을 받지 않을 수 있도록 두 번째 비트 패턴 일치(match)로부터 동일한 반송파 주파수 오프셋 오류(또는 근접한)를 추정할 수 있으므로 문제가 발생하지 않을 수 있다. 다수의 상관기가 일치를 초과하는 경우(예를 들어, 둘 이상의 상관 회로(345)가 알려진 패턴과의 상관을 결정하는 경우) 반송파 주파수 에러의 관점에서 중간 상관기(middle correlator)(예를 들어, 중간 상관 회로(middle correlation circuit, 345))가 선택될 수 있다. 결과를 달성하는 상관기 수가 짝수인 경우, 중간 쌍(middle pair)의 가장 낮은 반송파 주파수 오프셋을 선택할 수 있다.

일부 양태들에서, LNA(300)는 도 4를 참조하여 설명된 해당 구성의 일례이거나, 또는 그 양태들을 포함한다. 믹서(305)는 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례이거나 그 양태들을 포함한다. 발진기(310)은 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례 또는 그 양태들을 포함한다. ADC(315)는 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례 또는 그 양태들을 포함한다. 저역 통과 필터(320)는 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례이거나 그 양태들을 포함한다.

추가적으로(예를 들어, 주파수 추정기(325)와 관련하여), 위상 변환 구성요소(330)은 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례 또는 그 양태들을 포함한다. 위상 대 주파수 성분(335)는 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례 또는 그 양태들을 포함한다. 주파수 오프셋 추정 회로(340)는 도 2 및 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례이거나 그 양태들을 포함한다. 상관 회로(345)는 도 2 및 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례 또는 그 양태들을 포함한다. 오프셋 선택 회로(350)은 도 2 및 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례이거나 그 양태들을 포함한다.

더욱이, 복조기(355)는 도 2 및 도 4를 참조하여 설명된 해당 요소의 일례이거나, 그 양태들을 포함한다.

도 4에는 본 발명의 양상들에 따른 처리 아키텍처의 예가 도시되어 있다. 표시된 예에는 LNA(400), 믹서(mixers, 405), 발진기(oscillator, 410), ADC(415), 저역 통과 필터(low pass filters, 420), 주파수 추정기(frequency estimator, 425) 및 복조기(demodulator, 455)가 포함된다. 주파수 추정기(425)는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명되는 해당 요소의 일례 또는 양태들을 포함한다. 하나의 실시 예에서, 주파수 추정기(425)는 위상 변환 구성요소(phase conversion component, 430), 위상 대 주파수 성분(phase to frequency component, 435), 주파수 오프셋 추정 회로(440), 상관 회로(445) 및 오프셋 선택 회로(450)을 포함한다.

도 4의 예는 패턴을 검색하기 위해 각각 다른 주파수 오프셋으로 설정된 상관 회로(445)에 이어 주파수 오프셋 추정 회로(440)의 복수 분기를 구현하는 하나 이상의 양태들을 나타낸다(예를 들어, 통신 장치 간의 동기화 작업 개선 등을 위해, 정확한 액세스 주소 결정을 위해, 적어도 부분적으로 향상된 반송파 주파수 오프셋 오류 추정에 사용될 수 있는 프리앰블 비트 패턴을 검색하는 등의 양태들을 나타낸다). 예를 들어, 도 4의 예에서, 브랜치의 상관이 임계값을 초과하는 경우, 주파수 추정기(425)는 주파수 오프셋 추정 회로(440)를 포함하고, 주파수 오프셋 추정 회로에는 후보를 선택(예를 들어, 오프셋 선택 회로(450)를 통해)하는데 사용되는 상관 회로(445)가 뒤따른다(예를 들어, 다중 상관기 또는 다중 상관 회로가 동일한 값을 갖는 경우 중간 분기를 선택하기 위해).

본 개시에 설명된 하나 이상의 양태들에 따르면, 상관기(예를 들어, 상관 회로(445))는 단일 비트 상관기를 포함할 수 있으며, 이는 이러한 주파수 오프셋 오류 추정 방식을 구현하는 데 비교적 저렴할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 다중 비트 상관기를 사용하는 다른 덜 효율적인 방식과 비교하여). 프리앰블의 비트 패턴이 특정 분기의 상관 회로(445)에 의해 일치할 경우, 예를 들어, 액세스 주소 검사 및/또는 액세스 워드 동기(Access Word sync)에 대해 상관기의(예를 들어, 해당 상관 회로(445)의) 주파수 오류가 사용될 수 있다. 본 개시에 설명된 바와 같이, 이는 상이한 큰 주파수 오류를 시도하는 뱅크 제한된 캡처 범위 구조의 실행을 통해 이러한 기술 및 시스템을 구현하는 통신 장치에 의해 확장된 주파수 오프셋 오류 캡처 범위를 가능하게 할 수 있다.

일부 실시 예에서, 도 4의 처리 시스템은, 예를 들어, 심볼당 16개의 샘플을 사용할 수 있다. 이 수에 대한 많은 선택이 있으며, 심볼당 샘플 수는 예를 들어, 심볼당 8개 또는 4개 샘플과 같은 다른 수에서 효율적으로 구현될 수 있다. 본 개시에 기술된 바와 같이, 상관 회로(445)의 수 및 상관 회로(445)의 주파수 입도 (granularity)에 대해 다른 선택이 가능하다.

본 개시에 기술된 기술의 하나 이상의 양태들은 전체 액세스 주소를 확인하도록(예를 들어, BR의 경우 전체 동기 워드를 확인하도록) 확장될 수 있다. 이러한 기술은 성능을 보다 강력하게 만들 수 있다(예: 더 큰 상관 관계 구현을 통해). 예를 들어, 액세스 워드를 확인하는 하나 이상의 양태들이 도 4 및 도 8에 도시되어 있다. 그러한 예들에서, 분기는 주파수 추정을 제공할 수 있을 뿐만 아니라(예를 들어, 주파수 오프셋 추정 회로(440)를 통해), 분기는 액세스 주소 또는 동기 워드에 대한 상관도 수행할 수 있다(예를 들어, 상관 회로(445)를 통해). 따라서(예를 들어, 도 4의 예에서) 3개의 주파수 오프셋 추정 회로(440)는 3개의 고유한 주파수 오프셋을 생성할 수 있으며, 여기서 각각의 주파수 오프셋은 전용 동기화 블록(Synchronizer block)으로 전달될 수 있다. 동기화 블록은 액세스 주소 또는 동기 워드 검색을 담당할 수 있다. 동기가 검출되면(예를 들어, 하나 이상의 상관 회로(445)를 통해), 그러한 검출은 주파수 오프셋 추정이 대략적으로 정확함을 나타낼 수 있다. 여러 동기화 블록이 동기화를 감지하면 액세스 주소와 가장 가까운 상관기가 일치하는 동기화 블록이 선택될 수 있다. 최종 주파수 추정은 체인의 시작 부분에서 도입된 오류를 빼서 계산할 수 있다.

본 개시의 이러한 실시 예들은 상관의 크기를 증가시킬 수 있다. 상관 관계의 길이를 확장함으로써, 처리 이득 및 이에 따른 성능이 낮은 SNR에서 개선될 수 있다. 추가적으로, 상관 관계가 훨씬 길어질수록, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 유추에 의해 많은 가능한 선택이 가능하지만, 상관 회로 (445)를 심볼당 샘플 수(예를 들면, 도 8의 예시의 4)로 구동하는 것이 가능하다.

LNA(400)는 도 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예 또는 그 양태들을 포함한다. 믹서(405)는 도 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다. 발진기(410)는 도 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다. ADC(415)는 도 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예 또는 그 양태들을 포함한다. 저역 통과 필터(420)는 도 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예 또는 그 양태들을 포함한다.

위상 변환 구성요소(430)는 도 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다. 위상 대 주파수 구성요소(435)는 도 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다. 주파수 오프셋 추정 회로(440)는 도 2 및 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다. 상관 회로(445)는 도 2 및 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다. 오프셋 선택 회로(450)는 도 2 및 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다.

복조기(455) 는 도 2 및 3을 참조하여 설명된 대응하는 요소의 일 예이거나 그 양태들을 포함한다.

도 5는 본 개시의 양태들에 따른 무선 통신을 위한 방법(500)의 예를 도시한다. 일부 예에서, 이러한 동작은 장치의 기능 요소를 제어하기 위해 코드 세트를 실행하는 프로세서를 포함하는 시스템에 의해 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 특정 프로세스는 특수 목적 하드웨어를 사용하여 수행된다. 일반적으로, 이러한 동작은 본 개시의 양태에 따라 설명된 방법 및 프로세스에 따라 수행된다. 일부 실시 예에서 본 개시에 설명된 작업이 다양한 하위 단계로 구성되거나 다른 작업과 함께 수행된다.

본 개시에 설명된 기술은 주파수 추정이 다중 분기(예를 들어, 병렬 스트림) 처리 시스템의 일부로서 수행되도록 구현될 수 있다. 이러한 기술은 느리게 변화하는 동적 주파수 오류(예: 페이로드 및 액세스 주소 전반에 걸쳐 느리게 변화하는 동적 주파수 오류)가 있는 시나리오를 관리할 수 있다. 본 개시에 더 상세히 설명된 바와 같이, 이는 반송파 주파수 오프셋 오류 검출 캡처 범위를 극적으로 확장할 수 있다(예를 들어, 더 작은 주파수 편차를 갖고 그렇지 않으면 주파수 오류에 덜 강건한 블루투스 시스템에서 사용될 수 있다).

동작 505에서 시스템은 베이스라인 주파수 집합을 식별한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 510에서 시스템은 신호에 대한 주파수 오프셋 세트를 추정하며, 여기서 주파수 오프셋 세트 각각은 설정된 베이스라인 주파수의 베이스라인 주파수에 대응한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 오프셋 추정 회로를 지칭하거나 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 515에서 시스템은 주파수 오프셋 집합에서 기준 주파수 및 주파수 오프셋을 선택한다(예를 들어, 시스템은 기준 주파수/주파수 오프셋 조합을 선택한다). 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 선택 회로를 지칭하거나 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 520에서 시스템은 선택한 주파수 오프셋을 사용하여 신호를 복조한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같은 복조기를 지칭하거나 그에 의해 수행될 수 있다.

반송파 주파수 오류 추정을 위한 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템이 또한 설명된다(예를 들어, 제한된 획득 범위를 갖는 추정기 뱅크를 사용한다). 설명된 방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 하나 이상의 양태들은 복수의 베이스라인 주파수를 식별하는 단계, 신호에 대한 복수의 주파수 오프셋을 추정하는 단계, 여기서, 복수의 주파수 오프셋 각각은 복수의 베이스라인 주파수의 베이스라인 주파수에 대응하고, 복수의 주파수 오프셋으로부터 주파수 오프셋을 선택하는 단계 및 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 신호를 복조하는 단계를 포함한다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 일부 예는 신호의 수정되지 않은 베이스라인 주파수에 대응하는 제1 베이스라인 주파수를 식별하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예는 제1 베이스라인 주파수보다 높은 제2 베이스라인 주파수를 식별하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예는 제1 베이스라인 주파수보다 낮은 제3 베이스라인 주파수를 식별하는 단계를 더 포함하고, 여기서 복수의 베이스라인 주파수는 제1 베이스라인 주파수, 제2 베이스라인 주파수 및 제3 베이스라인 주파수를 포함한다.

일부 양태들에서, 제 1 베이스라인 주파수와 제 2 베이스라인 주파수 사이의 절대 차는 제 1 베이스라인 주파수와 제 3 베이스라인 주파수 사이의 절대 차이와 동일하다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 일부 실시 예는 주파수 오프셋의 이력 분포(historical distribution)에 기초하여 복수의 베이스라인 주파수를 선택하는 단계를 더 포함한다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 일부 예는 복수의 베이스라인 주파수 각각에 기초하여 신호에 대해 제로 크로싱 최소-최대 연산을 수행하는 단계를 더 포함하고, 여기서 복수의 주파수 오프셋은 제로 크로싱 최소-최대 연산을 기반으로 추정된다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체, 및 시스템의 일부 실시 예는 복수의 주파수 오프셋 각각에 대한 신호에 대해 상관 연산을 수행하여 복수의 주파수 각각에 대응하는 상관 값을 획득하는 단계를 더 포함한다. 여기서, 주파수 오프셋은 상관 값에 기초하여 선택된다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체, 및 시스템의 일부 실시 예는 복수의 주파수 오프셋에 대응하는 상관 값 중에서 가장 높은 상관 값을 식별하는 단계를 더 포함한다. 여기서, 주파수 오프셋은 가장 높은 상관 값에 기초하여 선택된다. 일부 양태들에서, 상관 연산은 신호의 프리앰블에 대해 수행된다. 일부 양태들에서, 상관 동작은 신호의 액세스 주소, 액세스 워드, 또는 동기 워드에 대해 수행된다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 일부 실시 예는 복수의 주파수 오프셋의 다른 주파수 오프셋을 계산하기 전에 복수의 주파수 오프셋 중에서 먼저 제1 주파수 오프셋을 계산하는 단계를 더 포함하며, 여기서 주파수는 오프셋은 제1 주파수 오프셋을 먼저 계산하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 선택된다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 일부 실시 예는 대기 시간(waiting time)을 식별하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예는 대기 시간에 기초하여 제1 주파수 오프셋을 수신한 후 제2 주파수 오프셋을 기다리는 것을 더 포함한다. 일부 양태들에서, 신호는 BLE(Bluetooth Low Energy) 신호를 포함한다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 일부 실시 예는 신호를 위상 표현(phase representation)으로 변환하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시 예는 복수의 베이스라인 주파수에 대응하는 복수의 위상 신호를 획득하기 위해 신호의 위상 차(phase difference of the signal)를 증가시키는 것(예를 들어, 신호로부터 증가하는 위상을 더하거나 빼는 것)을 더 포함한다.

도 6은 본 개시의 양태들에 따른 무선 통신들을 위한 방법(600)의 예를 도시한다. 일부 실시 예에서, 이러한 동작은 장치의 기능 요소를 제어하기 위해 코드 세트를 실행하는 프로세서를 포함하는 시스템에 의해 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 특정 프로세스는 특수 목적 하드웨어를 사용하여 수행된다. 일반적으로, 이러한 동작은 본 개시의 양태에 따라 설명된 방법 및 프로세스에 따라 수행된다. 일부 실시 예에서 여기에 설명된 작업이 다양한 하위 단계로 구성되거나 다른 작업과 함께 수행된다.

동작 605에서, 시스템은 베이스라인 주파수 세트를 식별한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 610에서, 시스템은 신호에서 샘플 세트들의 세트를 선택하고, 여기서, 샘플 세트들 각각은 베이스라인 주파수들의 세트 중 하나에 대응한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 615에서, 시스템은 대응하는 샘플 세트에 기초하여 베이스라인 주파수 세트 각각에 대응하는 제로 크로싱 포인트를 검출한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 오프셋 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 620에서, 시스템은 대응하는 제로 크로싱 포인트를 기반으로 베이스라인 주파수 세트 각각에 대한 주파수 오프셋을 추정한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 오프셋 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 625에서, 시스템은 신호를 복조하기 위해 가장 높은 상관 값에 해당하는 주파수 오프셋을 선택한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 선택 회로를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

반송파 주파수 오류 추정을 위한 장치, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 및 시스템(예를 들어, 제한된 획득 범위를 갖는 추정기 뱅크를 사용함)이 또한 설명된다. 설명된 방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 하나 이상의 양태는 복수의 베이스라인 주파수를 식별하는 단계, 신호로부터 복수의 샘플 세트를 선택하는 단계, 여기서, 각각의 샘플 세트는 복수의 베이스라인 주파수 중 하나에 대응하고, 대응하는 샘플 세트에 기초하여 복수의 베이스라인 주파수 각각에 대응하는 제로 크로싱 포인트를 검출하는 단계, 대응하는 제로 크로싱 포인트에 기초하여 복수의 베이스라인 주파수 각각에 대한 주파수 오프셋을 추정하는 단계, 및 신호를 복조하기 위해 가장 높은 상관 값에 대응하는 주파수 오프셋을 선택하는 단계를 포함한다.

방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 및 시스템의 일부 실시 예는 상관 값을 획득하기 위해 주파수 오프셋에 기초하여 신호에 대해 상관 연산을 수행하는 단계를 더 포함한다. 방법, 장치, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체 및 시스템의 일부 예는 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 신호를 복조하는 단계를 더 포함한다.

도 7은 본 개시의 양태들에 따른 주파수 추정 및 프리앰블 상관을 위한 방법(700)의 예를 도시한다. 일부 실시 예에서, 이러한 동작은 장치의 기능 요소를 제어하기 위해 코드 세트를 실행하는 프로세서를 포함하는 시스템에 의해 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 특정 프로세스는 특수 목적 하드웨어를 사용하여 수행된다. 일반적으로, 이러한 동작은 본 개시의 양태에 따라 설명된 방법 및 프로세스에 따라 수행된다. 어떤 경우에는 여기에 설명된 작업이 다양한 하위 단계로 구성되거나 다른 작업과 함께 수행된다.

동작 705에서, 시스템이 입력 데이터를 식별한다. 예를 들어, 시스템이 IQ 샘플을 식별한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 저역 통과 필터에 의해 수행될 수도 있다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 710에서, 시스템은 입력 데이터를 위상으로 변환한다. 예를 들어, 시스템이 IQ 샘플을 위상 정보로 변환한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 위상 변환 구성요소를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 715에서, 시스템이 주파수로 변환합니다(예를 들어, FM 복조와 같은 주파수를 제공하기 위해 위상이 다를 수 있다). 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 위상 대 주파수 구성요소를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 720에서, 시스템은 신호 처리를 다중 스트림으로 분할한다. 예를 들어, 주파수 정보는 병렬 처리를 위해 3개의 반송파 주파수 오류 후보로 분할될 수 있다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 추정기를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 725에서, 시스템은 각 스트림에 대해 서로 다른 주파수 오류를 추가한다. 예를 들어, 시스템은 각 스트림에 대해 서로 다른 주파수 오류(-120kHz, 0kHz, 120kHz에)를 추가한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 추정기를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 730에서, 시스템은 각 스트림을 주파수 추정기로 전달하고 추정치를 사용하여 주파수 오류를 보상합니다. 예를 들어, 시스템은 각 스트림을 최소/최대 주파수 추정기로 전달하고 추정치를 사용하여 주파수 오류를 보상한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 오프셋 추정 회로를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 735에서, 시스템은 각 스트림을 비트로 변환한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 추정기를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 740에서, 시스템은 비트들을 저장한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 추정기를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 745에서, 시스템은 모든 스트림에 대한 비트를 상관시킨다. 예를 들어, 시스템은 모든 스트림에 대해 5비트 프리앰블 패턴과 비트를 상관시킨다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 상관 회로를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 750에서, 시스템은 주파수 스트림을 선택한다. 예를 들어, 멀티플 상관기가 최적의 결과를 얻을 경우 시스템이 주파수 스트림 또는 중간 스트림을 선택한다. 예를 들어, 본 개시에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 복조에 사용할 주파수 오프셋 세트로부터 주파수 오프셋을 선택한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 오프셋 선택 회로를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

도 8은 본 개시의 양상들에 따른 액세스 주소 상관을 위한 방법(800)의 예를 도시한다. 일부 실시 예들에서, 이러한 동작들은 장치의 기능적 요소들을 제어하기 위해 코드들의 세트를 실행하는 프로세서를 포함하는 시스템에 의해 수행된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 특정 프로세스는 특수 목적 하드웨어를 사용하여 수행된다. 일반적으로, 이들 동작은 본 개시의 양태에 따라 설명된 방법 및 프로세스에 따라 수행된다. 어떤 경우에는 여기에 설명된 작업이 다양한 하위 단계로 구성되거나 다른 작업과 함께 수행된다.

동작 805에서, 시스템이 입력 데이터를 식별한다. 예를 들어, 시스템이 IQ 샘플을 식별한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 저역 통과 필터에 의해 수행될 수도 있다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 810에서, 시스템은 입력 데이터를 위상으로 변환한다. 예를 들어, 시스템이 IQ 샘플을 위상 정보로 변환한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 위상 변환 구성요소를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 815에서, 시스템이 주파수로 변환합니다(예를 들어, FM 복조와 같은 주파수를 제공하기 위해 위상이 다를 수 있다). 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 위상 대 주파수 구성요소를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 820에서, 시스템이 다운 샘플을 한다. 예를 들어, 시스템이4MHz로 다운샘플을 한다(8 MHz BLE 2Mbps). 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 위상 대 주파수 구성요소를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작은 도 2-4를 참조하여 설명된 바와 같이 주파수 추정기를 참조하거나, 또는 주파수 추정기에 의해 수행될 수 있다.

동작 825에서, 시스템은 신호 처리를 다중 스트림으로 분할한다. 예를 들어, 주파수 정보는 병렬 처리를 위해 3개의 반송파 주파수 오류 후보로 분할될 수 있다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 추정기를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 830에서, 시스템은 각 스트림에 대해 서로 다른 주파수 오류를 추가한다. 예를 들어, 시스템은 각 스트림에 대해 서로 다른 주파수 오류(-120kHz, 0kHz, 120kHz에)를 추가한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 추정기를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 835에서, 시스템은 각 스트림을 주파수 추정기로 전달하고 추정치를 사용하여 주파수 오류를 보상한다. 예를 들어, 시스템은 각 스트림을 최소/최대 주파수 추정기로 전달하고 추정치를 사용하여 주파수 오류를 보상한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 오프셋 추정 회로를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 840에서, 시스템은 신호의 액세스 주소, 액세스 워드 또는 동기 워드를 검색한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 상관 회로를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

동작 845에서, 시스템은 최상의 동기화로 주파수 오프셋을 선택한다. 예를 들어, 시스템은 주파수 오프셋 세트에서 주파수 오프셋을 선택한다. 일부 실시 예에서, 본 단계의 동작들은, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같은 주파수 선택 회로를 참조하거나, 그에 의해 수행될 수 있다.

본 개시에 기재된 설명 및 도면은 예시적인 구성을 나타내고 청구범위의 범위 내의 모든 구현을 나타내는 것은 아니다. 예를 들어, 작업 및 단계는 재배열, 결합 또는 수정될 수 있다. 또한, 구조 및 장치는 구성 요소 간의 관계를 나타내고 설명된 개념을 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 블록도의 형태로 표시될 수 있다. 유사한 구성 요소 또는 기능은 동일한 이름을 가질 수 있지만 다른 그림에 해당하는 다른 참조 번호를 가질 수 있다.

본 개시 내용에 대한 일부 수정은 당업자에게 용이하게 명백할 수 있고, 본 개시에 정의된 원리는 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다른 변형에 적용될 수 있다. 따라서, 본 개시 내용은 본 명세서에 기재된 예시 및 설계에 제한되지 않고, 본 개시에 개시된 원리 및 신규 특징과 일치하는 가장 넓은 범위가 부여되어야 한다.

설명된 시스템 및 방법은 범용 프로세서, DSP(digital signal processor, 디지털 신호 프로세서), ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 또는 기타 장치를 포함하는 장치에 의해 구현되거나 수행될 수 있다. 프로그램 가능 논리 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 논리, 이산 하드웨어 구성 요소, 또는 이들의 조합. 범용 프로세서는 마이크로프로세서, 기존 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 장치의 조합(예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 다중 마이크로프로세서, DSP 코어와 함께 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 그러한 구성)으로서 구현될 수 있다. 따라서, 여기에 설명된 기능은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있고 프로세서, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 실행될 수 있다. 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어로 구현되는 경우, 그 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체에 명령어 또는 코드의 형태로 저장될 수 있다.

컴퓨터 판독가능 매체는 코드 또는 데이터의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 비일시적 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체 둘 다를 포함한다. 비일시적 저장 매체는 컴퓨터에서 액세스할 수 있는 모든 사용 가능한 매체일 수 있다. 예를 들어, 비임시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD(compact disk) 또는 기타 광 디스크 저장, 자기 디스크 저장 또는 데이터나 코드를 전달하거나 저장하기 위한 기타 비임시적 매체를 포함할 수 있다.

또한, 연결 구성요소는 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절하게 지칭될 수 있다. 예를 들어, 코드 또는 데이터가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어, DSL(디지털 가입자 회선) 또는 적외선, 라디오 또는 마이크로파 신호와 같은 무선 기술을 사용하여 웹사이트, 서버 또는 기타 원격 소스에서 전송되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL 또는 무선 기술이 매체의 정의에 포함된다. 매체의 조합도 컴퓨터 판독 가능한 매체의 범위에 포함된다.

본 개시 및 다음의 청구범위에서, 단어 "또는"은 예를 들어 X, Y 또는 Z의 목록이 X 또는 Y 또는 Z 또는 XY 또는 XZ 또는 YZ 또는 XYZ를 의미하도록 포함하는 목록을 나타낸다. 또한 "기반"이라는 문구는 닫힌 조건 집합을 나타내는 데 사용되지 않는다. 예를 들어, "조건 A에 기초하여"로 기술된 단계는 조건 A 및 조건 B 모두에 기초할 수 있다. 즉, "~에 기초한" 구는 "적어도 부분적으로 ~에 기초한"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 또한 "하나"라는 단어는 "적어도 하나"를 나타낸다.

Claims (20)

1. 복수의 베이스라인 주파수를 식별하는 단계;
   신호에 대한 복수의 주파수 오프셋을 추정하는 단계;
   여기서, 상기 복수의 주파수 오프셋 각각은 상기 복수의 베이스라인 주파수의 베이스라인 주파수에 대응하고,
   상기 복수의 주파수 오프셋으로부터 주파수 오프셋을 선택하는 단계; 및
   상기 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 상기 신호를 복조하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 신호의 수정되지 않은 베이스라인 주파수에 대응하는 제1 베이스라인 주파수를 식별하는 단계;
   상기 제1 베이스라인 주파수보다 높은 제2 베이스라인 주파수를 식별하는 단계; 및
   상기 제1 베이스라인 주파수보다 낮은 제3 베이스라인 주파수를 식별하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 베이스라인 주파수는 상기 제1 베이스라인 주파수, 상기 제2 베이스라인 주파수 및 상기 제3 베이스라인 주파수를 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 베이스라인 주파수와 상기 제2 베이스라인 주파수 사이의 절대 차이는 상기 제1 베이스라인 주파수와 상기 베이스라인 주파수 사이의 절대 차이와 동일한 방법.
4. 제1항에 있어서,
   주파수 오프셋의 이력 분포(historical distribution)에 기초하여 상기 복수의 베이스라인 주파수를 선택하는 단계를 더 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 베이스라인 주파수 각각에 기초하여 상기 신호에 대해 제로- 크로싱 최소-최대 연산(zero-crossing min-max operation)을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 복수의 주파수 오프셋은 상기 제로-크로싱 최소-최대 연산에 기초하여 추정되는 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 주파수 오프셋 각각에 대한 상기 신호에 대해 상관 연산(correlation operation)을 수행하여 상기 복수의 주파수 오프셋 각각에 대응하는 상관 값(correlation value)을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 주파수 오프셋은 상기 상관 값에 기초하여 선택되는 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 주파수 오프셋에 대응하는 상기 상관 값 중 가장 높은 상관 값을 식별하는 단계를 더 포함하고, 상기 주파수 오프셋은 가장 높은 상관 값을 기반으로 선택되는 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 상관 연산은 상기 신호의 프리앰블(preamble)에 대해 수행되는 방법.
9. 제6항에 있어서,
   상기 상관 연산은 상기 신호의 액세스 주소(Access Address), 액세스 워드(access word) 또는 동기 워드(sync word)에 대해 수행되는 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 오프셋의 다른 주파수 오프셋을 계산하기 전에 상기 복수의 주파수 오프셋 중에서 제1 주파수 오프셋을 먼저 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 주파수 오프셋은 상기 제1 주파수 오프셋을 먼저 계산하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 선택되는 방법.
11. 제1항에 있어서,
    대기 시간을 식별하는 단계; 및
    상기 대기 시간에 기초하여 상기 제1 주파수 오프셋을 수신한 후 제2 주파수 오프셋을 기다리는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 신호가 BLE(Bluetooth Low Energy) 신호를 포함하는 방법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 신호를 위상 표현(phase representation)으로 변환하는 단계; 및
    상기 복수의 베이스라인 주파수에 대응하는 복수의 위상 신호를 획득하기 위해 상기 신호의 위상 차를 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.
14. 복수의 베이스라인 주파수를 식별하는 단계;
    신호로부터 복수의 샘플 세트들을 선택하는 단계; 각각의 샘플 세트는 상기 복수의 베이스라인 주파수 중 하나에 대응하고,
    상기 대응하는 샘플 세트에 기초하여 상기 복수의 베이스라인 주파수 각각에 대응하는 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 검출하는 단계;
    상기 대응하는 제로 크로싱 포인트에 기초하여 상기 복수의 베이스라인 주파수 각각에 대한 주파수 오프셋을 추정하는 단계; 및
    상기 신호를 복조하기 위해 가장 높은 상관 값(correlation value)에 대응하는 주파수 오프셋을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 상관 값을 획득하기 위해 상기 주파수 오프셋에 기초하여 상기 신호에 대해 상관 연산(a correlation operation)을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 선택된 주파수 오프셋을 사용하여 상기 신호를 복조하는 단계를 더 포함하는 방법.
17. 신호를 수신하도록 구성된 수신기;
    상기 신호에 대한 복수의 주파수 오프셋을 추정하도록 구성된 복수의 주파수 오프셋 추정 회로(frequency offset estimation circuits); 여기서, 상기 복수의 주파수 오프셋 추정 회로 각각은 복수의 베이스라인 주파수로부터의 서로 상이한 베이스라인 주파수에 기초하여 동작하고, 및
    상기 복수의 주파수 오프셋으로부터 주파수 오프셋을 선택하도록 구성된 오프셋 선택 회로(offset selection circuit)를 포함하는 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 선택된 주파수 오프셋에 기초하여 상기 신호를 복조하도록 구성된 복조기(demodulator)를 더 포함하는 장치.
19. 제17항에 있어서,
    신호에 대해 상관 연산(correlation operation)을 수행하도록 구성된 복수의 상관 회로(correlation circuits)를 더 포함하고,
    상기 복수의 상관 회로 각각은 상기 복수의 주파수 오프셋의 대응하는 주파수 오프셋에 대한 상관 값을 획득하는 장치.
20. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 오프셋 추정 회로는 상기 복수의 베이스라인 주파수의 대응하는 베이스라인 주파수에 기초하여 상기 신호에 대해 제로-크로싱 최소-최대 연산(zero-crossing min-max operation)을 수행하도록 구성되는 장치.
    

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