UWB 칩의 구성

현재 UWB칩은 3가지의 형태를 보인다. 물론 시험 상에서는 더 다양한 형태가 있겠지만 (예를 들면 MAC은 모뎀 상위단의 PC 서버 환경에서 돌린다던지 하는..) 대다수의 형태가 보통 3가지의 형태를 취한다.

첫번째. LNA+RF+MODEM

거의 초창기의 형태이다.

LNA는 Rx 신호를 받아들여서 낮은 노이즈 레벨에서 초기 증폭을 담당한다. 어차피 LNA를 아시는 분은 아시겠지만 무조건 일정한 정도로 증폭한다고 해서 좋은 것이 아니다. Rx 파워가 충분히 강하다면 신호 증폭 시 오히려 노이즈가 증가하게 된다. 일반적으로 LNA는 Low Gain, High Gain, Bypess의 3단계로 동작하고 이에 대한 설정은 RF Chip에서 주게 된다. AGC(Auto Gain Control)의 일부인 셈이다. Rx 신호 강도는 Modem Chip에서 신호 세기를 분석함으로써 이뤄지며 AGC를 하기 위한 VGA(Variable Gain Amplifier)는 Modem칩에서 관장하게 된다.

RF 칩은 클럭 생성 및 주파수 업샘플링을 위한 PLL, Tx를 위한 Power AMP, Rx VGA 그리고 주파수 업샘플링 등이 있다. RSSI 신호는 RF 칩에서 주는 경우도 있고 MAC칩에서 담당할 때도 있다. RF칩이 살아있나 죽어있나는 PLL칩에서 제대로 주파수를 받아서 체배를 하는지를 아니면 잘 받아서 바이패스 해주는지를 살펴보면 디버깅할 때 용이히다. RF칩은 일반적으로 BCC(바닥이 평평한 전극 타입)이기에 솔더링 시에 유의를 해야 한다. 수삽시에는 크게 문제를 일으키지는 않지만 수삽시에는 바닥에 있는 Ground Plaen에 모자라지도 넘치지도 않는 적절한 납을 통해서 PCB의 그라운드 판에 붙어야 한다. 이는 열전달 이외에도 RF노이즈와 관계가 있다.

Modem칩은 말 그대로 디지털 신호와 아날로그 신호의 변환이다. 물론 여러가지 복잡한 처리가 더 있지만 쉽게 생각하면 그렇다는 얘기. RF칩과 0에서 528MHz까지의 주파수를 사용해서 I,Q 채널에 대해서 Positive, Negative로 신호를 주고 받는다. 물론 그 신호는 정교한 성능의 오실로 스코프가 있고 프로토콜에 대한 이해가 있다면 오실로스코프로 측정하여 프리앰블, 페이로드 등을 확인할 수 있다. Simple MAC 혹은 Full MAC을 탑재하고 있고, UWB에서는 FFT, IFFT 즉 퓨리에 트랜스폼과 인버스 퓨리에 트랜스 폼을 사용하여 시간 축상의 데이터과 주파수 축 상의 데이터를 변환한다. 이경우는 물론 MBOA에 해당하는 이야기이다. 그 때 사용되는 주파수는 128개? 기억이 정확히 맞나 모르겠지만 그렇게 공급되어야 하는데 그걸 설계하는 PLL이 장난 아닌 모양이더군. 그 쪽은 잘 모르므로 패스한다. 이외에도 기타 디버그 포트와 MCU나 기타 칩과의 통신을 위한 외부 인터페이스, 콘트롤을 위한 인터페이스가 있다.

두번째. RF+MODEM

이경우는 LNA가 RF칩으로 통합된 경우이다. 그 외에는 크게 차이가 없다. 원칩으로 가는 중간 단계이다. 보통 이렇게 투칩으로 가는 이유는 RF칩의 제조 공정과 Modem칩의 제조공정이 SiGe(일반적으로 씨게, 시게라고 읽더군 - 실리콘 게르마늄) 공정과 CMOS 공정으로 각각 갈리기도 하고, 두 개의 개발 단계가 전혀 다르기 때문에 통합전에 시험을 위함이다. 개발이 어느정되 된 경우에는 Modem칩에 ARM코어와 플래쉬, RAM을 삽입한다.

세번째. One Chip

이제는 몽땅 합친 경우이다. 이 경우는 거의 코어가 필수적으로 들어가게 된다. 용량 문제로 Falsh나 RAM이 외부 인터페이스를 통해 밖에 빠져나오게 된다. 현재 One Chip이면서 완전히 완성되어 팔고 있는 UWB 칩은 없고 Wisair사가 현재 시험중에 있다. 궁극적으로는 모두 이 단계를 지향하게 될 것이다.

위의 내용은 내가 알고 있는 내용을 임의로 정리한 내용이므로 당연히 틀린 내용이 있을 수도 있다. 그럴때는 지적 바란다.

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