(57)【要約】  本発明はクロック及びデータ復元（ＣＤＲ）回路を用いてＴＤＤ方式の通信装置の送信及び受信時の動作クロック信号を提供することによって、クリスタルオシレータなしで動作安定化を具現し、電力消耗量を減少させることができるＴＤＤ方式の通信装置及びその動作方法に関する。送信時間間隔では前記ＣＤＲ回路から発生した基準周波数のクロック信号を用いて送信フレームの処理を行い、受信時間間隔では前記ＣＤＲ回路により受信フレームから復元されたクロック信号によって前記受信フレームを処理するように具現される。
2010539747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割を用いてフレームの送信と受信を交互に行うＴＤＤ方式の通信装置であって、
送信フレームを外部に出力し、外部から受信フレームの入力を受け、かつクロックデータ復元回路を通じて受信信号のクロック及びデータを復元するアナログフロントエンド部と、
送信時間間隔で、前記クロックデータ復元回路から発生した基準周波数のクロック信号を用いて動作して、前記送信フレームを発生させる送信部と、
受信時間間隔で、前記クロックデータ復元回路により受信フレームから復元されたクロック信号を用いて動作して、前記アナログフロントエンド部で復元されたデータを処理する受信部と、を含むＴＤＤ方式の通信装置。
【請求項２】
前記送信時間間隔では前記クロックデータ復元回路が前記基準周波数のクロック信号を出力するようにし、前記受信時間間隔では前記クロックデータ復元回路が受信フレームから復元されたクロック信号を出力するように制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＴＤＤ方式の通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記受信時間間隔で、外部から入力された受信フレームがない場合、前記クロックデータ復元回路が前記基準周波数のクロック信号を出力するように制御することを特徴とする請求項２に記載のＴＤＤ方式の通信装置。
【請求項４】
前記クロックデータ復元回路は、
前記制御部の制御に従って既に設定された基準周波数の信号を発生し、かつ入力された制御電圧に対応する可変周波数の信号を発生する電圧制御発振器と、
受信フレームと前記電圧制御発振器から出力された信号の位相差を検出する位相検出器と、
前記位相検出器で検出された位相差によって、前記制御電圧を発生させるローパスフィルタと、を含むことを特徴とする請求項３に記載のＴＤＤ方式の通信装置。
【請求項５】
前記基準周波数は、データ伝送速度に対応することを特徴とする請求項３に記載のＴＤＤ方式の通信装置。
【請求項６】
前記送信フレーム及び受信フレームは、
データの損失を減らすために、有効データより時間的に先に伝送される一定のパターンの信号からなるロックタイム区間を含むことを特徴とする請求項３に記載のＴＤＤ方式の通信装置。
【請求項７】
クロックデータ復元回路を具備したＴＤＤ方式の通信装置の動作方法であって、
送信時間間隔の間に、前記クロックデータ復元回路から発生した基準周波数のクロック信号を用いて送信フレームを生成し送信するステップと、
受信時間間隔の間に、受信フレームのクロック及びデータを前記クロックデータ復元回路を通じて復元し、前記クロックデータ復元回路で復元されたクロックを基準として前記データを復調するステップと、を含むＴＤＤ方式の通信装置の動作方法。
【請求項８】
前記送信フレーム及び受信フレームは、
データの損失を減らすために、有効データより時間的に先に伝送される、一定のパターンの信号からなるロックタイム区間を含むことを特徴とする請求項７に記載のＴＤＤ方式の通信装置の動作方法。
【請求項９】
前記クロックデータ復元回路は、送信時間間隔ではデータ伝送速度によって既に設定された基準周波数のクロック信号を発生させ、受信時間間隔では受信フレームから復元されたクロック信号を出力するように制御されることを特徴とする請求項８に記載のＴＤＤ方式の通信装置の動作方法。
【請求項１０】
前記クロックデータ復元回路は、受信時間間隔で、受信フレームがない場合は前記基準周波数のクロック信号を発生するように制御されることを特徴とする請求項９に記載のＴＤＤ方式の通信装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）方式でフレームを送受信する通信装置において、受信フレームのクロック及びデータ復元のために使用されるクロック及びデータ復元（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ＆Ｄａｔａ  Ｒｅｔｉｍｉｎｇ）回路を用いて上記送信フレーム及び受信フレームを処理するためのクロック信号を生成することによって、迅速な安定化が可能で、使用される素子数及び電力消耗量を減少させることができる装置及び動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＤＤ方式は、同一の周波数帯域で時間的にアップリンク（ｕｐｌｉｎｋ）、ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）を交互に割り当てる両方向送信方式であって、理論的に、アップリンクとダウンリンクにそれぞれ異なる周波数を割り当てるＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ）方式より送信効率が高く、タイムスロットの動的割り当てにより非対称（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ）やバースト性（ｂｕｒｓｔｙ）アプリケーションの伝送に適した通信方式である。このような長所により、上記ＴＤＤ方式は２．３ＧＨｚ帯域の携帯インターネット等の多くの通信分野に適用されている。
【０００３】
上記ＴＤＤ方式を適用した通信分野としては、最近研究されている人体通信を挙げることができる。
【０００４】
人体通信とは、人体に電気が通じる原理を用いて電子製品の「線」を無くし、人体を媒質として電気エネルギーの変化により信号を伝達する技術である。最近、個人携帯用電子装置が多様化され、上記電子装置間のデータ送受信を簡単に具現できるという点で上記人体通信技術が注目されている。また、上記人体通信は、人の健康状態を測定するための各種機器の測定結果をコンピュータといったその他の装置への伝送等にも用いられており、その応用分野は非常に多い。
【０００５】
一方、クロック及びデータ復元（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ＆Ｄａｔａ  Ｒｅｔｉｍｉｎｇ）回路は、入力されるデータ信号からデータ信号に同期されるクロック信号を発生させ、上記クロック信号を通じて送信途中で歪みの生じたデータ信号を復元する装置である。
【０００６】
上記ＣＤＲ回路は、人体通信を含む多くの通信分野及びディスクドライブ等の広い範囲で使用される。
【０００７】
上記ＣＤＲ回路は、一般的に位相同期ループ（ＰＬＬ：Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）を通じて具現されるが、制御信号入力によって発振周波数が可変される可変発振器の出力周波数と入力されたデータ信号の位相差を位相検出器を通じて検出した後、上記位相差が減少するように上記可変発振器を制御することによって、上記可変発振器で入力されたデータ信号に同期された周波数を有するクロック信号を生成するように具現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国特許公開公報許2007-0044556号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ＴＤＤ方式によって両方向人体通信を具現する従来の通信装置の場合、送信するデータに対するプリアンブル、ヘッダの生成、変調、スクランブリング等の処理を行う送信部と、受信したデータに対する復調、デスクランブリング、誤り訂正等の処理を行う受信部の動作クロックをデータ伝送速度に同期させるために、別途のクリスタルオシレータを使用する。この場合、クリスタルオシレータの追加使用により費用が増加し、かつ電力消耗量も増加するという問題点がある。
【００１０】
また、従来の人体通信装置は、上記ＣＤＲ回路を用いて受信信号のクロック及びデータを復元していたが、これをクロック及びデータ復元のみに利用するだけで、これを利用したクロックの安定化については全く考慮していない。
【００１１】
このため、本発明では、上記ＣＤＲ回路を利用することによって、クリスタルオシレータなしでＴＤＤ方式の通信装置のクロックを安定化させようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するための手段として、本発明の一実施形態によると、時分割を用いてフレームの送信と受信を交互に行うＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信装置は、送信フレームを外部に出力し、外部から受信フレームの入力を受け、かつクロックデータ復元回路（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ＆Ｄａｔａ  Ｒｅｔｉｍｉｎｇ）を通じて受信信号のクロック及びデータを復元するアナログフロントエンド部と、送信時間間隔で、上記ＣＤＲから発生した基準周波数のクロック信号を用いて動作して、上記送信フレームを発生させる送信部と、受信時間間隔で、上記ＣＤＲにより受信フレームから復元されたクロック信号を用いて動作して、上記アナログフロントエンド部で復元されたデータを処理する受信部と、を含む。
【００１３】
さらに、上記ＴＤＤ方式の通信装置は、上記送信時間間隔では上記ＣＤＲ回路が上記基準周波数のクロック信号を出力するようにし、上記受信時間間隔では上記ＣＤＲ回路が受信フレームから復元されたクロック信号を出力するように制御する制御部をさらに含むことができる。
【００１４】
上記制御部は、上記受信時間間隔に、外部から入力された受信フレームがない場合、上記ＣＤＲ回路が上記基準周波数のクロック信号を出力するように制御することができる。
【００１５】
さらに、上記ＣＤＲ回路は、上記制御部の制御に従って既に設定された基準周波数の信号を発生し、かつ入力された制御電圧に対応する可変周波数の信号を発生する電圧制御発振器と、受信フレームと上記電圧制御発振器から出力された信号の位相差を検出する位相検出器と、上記位相検出器で検出された位相差によって、上記制御電圧を発生させるローパスフィルタと、を含むことができる。
【００１６】
また、本発明の他の実施形態によると、クロックデータ復元回路（ＣＤＲ：Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ＆Ｄａｔａ  Ｒｅｔｉｍｉｎｇ）を具備したＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）方式の通信装置の動作方法は、送信時間間隔の間に、上記ＣＤＲ回路から発生した基準周波数のクロック信号を用いて送信フレームを生成し送信するステップと、受信時間間隔の間に、受信フレームのクロック及びデータを上記ＣＤＲ回路を通じて復元し、上記ＣＤＲで復元されたクロックを基準として上記データを復調するステップと、を含む。
【００１７】
上記動作方法において、上記ＣＤＲ回路は送信時間間隔ではデータ伝送速度によって既に設定された基準周波数のクロック信号を発生させ、受信時間間隔では受信フレームから復元されたクロック信号を出力するように制御されることができ、また、上記受信時間間隔で、受信フレームがない場合は上記基準周波数のクロック信号を発生するように制御されることができる。
【００１８】
さらに、上記ＴＤＤ方式の通信装置及びその動作方法において、上記基準周波数は上記ＴＤＤ方式の通信装置におけるデータ伝送速度に対応し、上記送信フレーム及び受信フレームはデータの損失を減らすために、有効データより時間的に先に伝送される一定のパターンの信号からなるロックタイム区間を含むことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一実施形態によると、上記ＴＤＤ方式の通信装置は、別途のクリスタルオシレータを具備することなく、受信フレームのクロック及びデータ復元に利用されるＣＤＲ回路を用い、送信部及び受信部の動作クロックを発生させて安定した通信を可能とし、さらに、クリスタルオシレータを除去することによって、電力消耗量及び費用を減らすことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるＴＤＤ方式の通信装置の動作方法によるデータ送受信の流れ及びフレームの構造を示した図面である。
【図２】本発明によるＴＤＤ方式の通信装置の一実施形態を示したブロック図である。
【図３】本発明に適用されるＣＤＲ回路の構成例を示すブロック図である。
【図４】図３のＣＤＲ回路の動作を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、添付した図面を参照して、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる好ましい実施例を詳しく説明する。但し、本発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳しく説明するに当たって、関連の公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の旨を不明確にする虞があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
また、図面全体にかけて類似した機能及び作用をする部分に対しては同一の図面符号を与える。
【００２３】
なお、明細書全般において、ある部分が他の部分と「連結」されているというのは、「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を介して「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある構成要素を「含む」というのは、反対の記載が特に無ければ、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施例によるＴＤＤ方式の通信装置の動作方法を説明するためのデータ送受信の流れ及びフレームの構造を示した図面で、これを参照し、本発明の基本概念を説明する。
【００２５】
本発明は、クロック及びデータ復元のために使用されるＣＤＲ回路を具備したＴＤＤ方式の通信装置において、上記ＣＤＲ回路を用いて送信フレーム及び受信フレームの処理のための基準クロックを提供することによって、クロックの安定化を図り、かつ電力消耗量を減少させるようにする。
【００２６】
この際、上記ＣＤＲ回路は様々な形態に具現できるが、以下では位相検出器と、ローパスフィルタと、電圧制御発振器とからなるＰＬＬ構造として具現された、最も基本的な構成を例として説明する。また、以下にＴＤＤ方式の通信装置の例として、人体通信装置について説明するが、必ずしもこれに限定されるわけではない。
【００２７】
一般的に、ＴＤＤ通信方式の場合は時間軸で送信と受信が交互に行われるが、人体通信装置の場合はマスターで送信が行われると、スレーブでは受信が行われ、スレーブで送信が行われると、マスターでは受信が行われる。ここで、上記マスターとスレーブは、人体に接触または近接した状態でデータを送受信する人体通信装置であって、通信の主体が何かによってマスターとスレーブに区分する。
【００２８】
図１を参照すると、ＴＤＤ方式の人体通信は、一定の時間の間隔でフレームを送受信し、各フレーム送受信周期内でマスターとスレーブが交互に送信と受信を行う。この際、上記マスターとスレーブは、送信時には、自身に具備されたＣＤＲ回路から発生した基準周波数のクロック信号に合わせて上記フレームを発生させて送信し、受信時には、受信されたフレームから復元されたクロックに従って上記受信フレームを処理してデータを復調する。
【００２９】
即ち、図１において、マスターが送信モード（Ｍａｓｔｅｒ  ＴＸ）で、スレーブが受信モード（Ｓｌａｖｅ  ＲＸ）である時、マスターのクロック周波数はマスターに具備されたＣＤＲ回路の中心周波数であるｆ１となり、スレーブのクロック周波数は上記ｆ１に同期して伝送された受信フレームから復元されるクロック周波数であるｆ１’（ｔ）となる。これに対し、マスターが受信モード（Ｍａｓｔｅｒ  ＲＸ）で、スレーブが送信モード（Ｓｌａｖｅ  ＴＸ）である場合、スレーブのクロック周波数はスレーブに具備されたＣＤＲ回路の中心周波数ｆ２となり、マスターのクロック周波数は上記周波数ｆ２に同期して送信された受信フレームから復元されるクロック周波数ｆ２’（ｔ）となる。
【００３０】
この際、上記マスターとスレーブ間に送信及び受信されるフレームは、Ｌｏｃｋ  ｔｉｍｅ（Ｌ）区間、Ｐｒｅａｂｌｅ（Ｐ）区間、Ｈｅａｄｅｒ（Ｈ）区間、Ｄａｔａ（Ｄ）区間を含む。上記Ｌ区間は、受信側で当該フレームを受信する時、受信フレームのクロック周波数に同期できるよう、一定のパターン（例えば、１０１０１０．．．）からなる意味のないデータからなり、受信側では、上記Ｌ区間の信号によりクロック周波数がある程度安定化された後に実際に有効データが受信されることで、データの損失を最小化することができる。実際の人体通信の場合、外部から誘起される雑音が多いため、交換される信号がない状態では動作周波数がノイズに合わせられ、正確な動作周波数でない他の周波数帯域にあり得る。また、受信側でノイズに合わせて動作している途中、急に信号が受信されると、最初のうちは同期が一致しておらず、このとき受信されたデータを失う場合がある。しかし、上記Ｌ区間が含まれることによって、上述した問題が防止できるようになる。
【００３１】
なお、上記Ｐ区間は、マスターとスレーブの間の送信タイミングを同期化させるための区間であって、スレーブが受信したデータを正確に復元するための情報を提供する。Ｈ区間は、当該データフレームを受信するスレーブの識別情報を含む部分であって、フレームの目的地を知らせる。Ｄ区間は、マスターとスレーブが互いに伝達しようとする実際のデータを伝送する。
【００３２】
図２は、本発明によるＴＤＤ方式の通信装置の一実施例で、人体通信装置の構成を概略的に示したブロック図である。
【００３３】
図２を参照すると、上記人体通信装置は、人体に接触または近接して信号を人体で伝達したり人体から信号が誘起される電極部２０と、上記電極部２０を通じて送信フレームを外部に出力したり、外部から受信フレームの入力を受けてＣＤＲ回路を通じて受信フレームのクロック及びデータを復元するアナログフロントエンド部２１と、送信時間間隔で、上記ＣＤＲから発生した基準周波数のクロック信号を用いて動作して、上記送信フレームを発生させる送信部２２と、受信時間間隔で、上記ＣＤＲ回路から受信フレームから復元されたクロックを用いて動作して、上記受信フレームを復調する受信部２３と、上記送信時間間隔では上記ＣＤＲ回路が上記基準周波数のクロック信号を出力するようにし、上記受信時間間隔では上記ＣＤＲ回路が受信フレームから復元されたクロックを出力するように上記ＣＤＲ回路を制御する制御部２４と、を含んでなる。
【００３４】
上記アナログフロントエンド部２１は、図示されたように、電極部２０に誘起された受信信号を増幅する増幅器２１１と、上記増幅器２１１で増幅された受信信号の帯域外雑音を除去するフィルタ２１２と、上記フィルタ２１２を通過した受信信号で受信フレームに同期されたクロックを復元し、上記クロックを基に受信フレームのデータを復元するＣＤＲ２１３を含んでなり、上記送信部２２から出力された送信フレームを増幅する増幅手段等、他の構成をさらに含むか、または変更することができる。
【００３５】
そして、上記送信部２２は、上記図１で説明したＬ区間を含む、送信するフレームを生成して出力するものであり、例えば、プリアンブル生成器、ヘッダ生成器、データ生成器、マルチプレクサ、増幅器等を含むことができ、その外、通信特性及び保安特性を向上させるために、スクランブラー、変調器等をさらに含むことができるが、本発明では上記送信部２２の詳細な構成は特定されない。
【００３６】
同様に、上記受信部２３は、上記Ｌ区間を含むフレームを受信して元のデータを復調するものであり、例えば、デマルチプレクサー、プリアンブル処理器、ヘッダ処理器、フレーム同期部を含むことができ、その外、必要に応じてデスクランブラー、復調器等を含むことができるが、本発明ではその詳細な構成は特定されない。
【００３７】
但し、本発明による通信装置に具備される、上記送信部２２及び受信部２３は、動作クロック信号を発生させるための別途のクリスタルオシレータを具備しない代りに、上記アナログフロントエンド部２１に具備されたＣＤＲ回路２１３から発生したクロック信号の入力を受け、上記クロック周波数を基準として動作するように具現される。
【００３８】
この際、上記ＣＤＲ回路２１３は制御部２４により制御され、該当の通信装置が送信動作する場合は、既に設定された基準周波数のクロック信号、即ち、上記ＣＤＲ回路２１３に具備された可変発振器の中心周波数を有するクロック信号を出力し、受信動作する場合は、電極部２０から入力される受信フレームでクロックを復元した後、上記復元されたクロック信号を出力する。この際、受信時間間隔で入力された受信フレームがない場合、外部のノイズにより他の周波数のクロックが発生する虞があるため、上記制御部２４が上記受信時間間隔で、外部から入力された受信信号がない場合、上記ＣＤＲ回路２１３で既に設定された基準周波数のクロック信号を出力するように制御することができる。これによると、上記基準周波数をデータ速度に合わせて設定することで、受信フレームからクロック周波数を復元して安定化させる時間をさらに減らすことができる。
【００３９】
図３は、上記ＣＤＲ回路２１３の構成例を示したブロック図である。
【００４０】
図３を参照すると、上記ＣＤＲ回路２１３は、電圧制御信号に応じて発振周波数が可変する電圧制御発振器３１と、入力信号と上記電圧制御発振器３１の出力周波数の位相差を検出する位相検出器３２と、上記位相検出器３２で検出された位相差によって上記電圧制御信号を発生させるローパスフィルタ３３を通じて、入力信号（Ｖｉｎ）のクロックに対応する周波数信号を電圧制御発振器３１から出力する。さらに、上記ＣＤＲ回路２１３は、データ復元器３４を通じて上記電圧制御発振器３１から出力されたクロックと、上記位相検出器３２でラッチされたデータの入力を受けて上記データを復元する。
【００４１】
図４は、上記ＣＤＲ回路２１３の一般的な動作特性を示したタイミング図であり、図示されたように、動作周波数に歪みの生じた信号（Ｖｉｎ）が入力されると、電圧制御発振器３１の出力信号（Ｖｏｕｔ）と比べてその位相差が減少する方向に上記電圧制御発振器３１の制御電圧（Ｖｃｏｎｔ）が調整される。
【００４２】
このようなＣＤＲ回路２１３において、上記電圧制御発振器３１は、制御信号（ＣＤＲ＿ＣＴＲＬ）によって既に設定された基準周波数信号を発生させ、またはローパスフィルタ３３から入力された制御電圧による発振周波数を発生する。通常、上記電圧制御発振器３１の中心周波数はデータ速度に合わせられているため、上記基準周波数信号は上記電圧制御発振器３１の中心周波数となる。
【００４３】
本発明は、上述した実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内において様々な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野において通常の知識を有する者には自明である。
【図１】
2010539747.tif 000003
【図２】
2010539747.tif 000004
【図３】
2010539747.tif 000005
【図４】
2010539747.tif 000006
【国際調査報告】
2010539747.tif 000007
2010539747.tif 000008