1차적 진보를 뛰어 넘는 3G 단말기의 기능 통합

핸드셋의 아키텍처는 SDH(Software-Defined Handset)와 공통점이 있을 정도까지 재구성될 수 있다. SDR이 모든 무선 인터페이스를 지원할 수도있기 때문에, SDH는 SDR 뿐만 아니라 예측되고 있는 3G 다중 무선(Multiradio), 다중 애플리케이션(Multi-application) 시나리오에 만족하기 위해 필요한 모든 애플리케이션 프로세싱 요소들을 지원할 것이다.

글 │Rick Wietfeldt, 텍사스 인스트루먼트

 최근 스마트폰을 비롯해 멀티미디어 모바일 기기에 블루투스, Wi-Fi,A-GPS(Assisted-GPS) 기술이 통합되고 있다는 사실은 분명하다. 여기서한 단계 더 나아가 3G 핸드셋 제품들은 FM 라디오, 디지털 TV 수신, 초광대역통신(UWB) 등을 포함해 다양한 새로운 접속 기술들과 애플리케이션들을 통합하고 있다.

이러한 새로운 접속 기술의 통합 과정이 기본적인 산술 방식과 유사하다고 가정하면, 이 통합과정이 단순히 기술 하나를 더 추가하는 차원으로 생각할 수도 있다. 하지만 이것은 그렇게 간단한 차원의 문제가 아니며 순차적차원의 덧셈방식도 아니다. 이것은 미적분학에 더 가까우며 동시에 미분 방

정식을 계산하는 것과 유사하다. 문제를 복잡하게 만드는 것은 예상되는 사용 패턴들이다.

멀티태스팅과 동시실행 문제

중요한 점은 멀티태스팅의 가능성과 애플리케이션들이 동시에 동작할 수 있다는 것이다. 동시실행(Concurrency)이 다양한 기술이나 애플리케이션들을 동시에 실행시킨다는 것으로 정의된다고 가정하면, 단일 3G 핸드셋은 여러 가지 해결해야 할 과제를 제시한다. 게다가 동시실행은 SDR(Software Defined Radio)이나 지능형 무선(Cognitive Radio)이 3G폰, 멀티미디어 핸드셋 및 그 이상의 기기에서 필요한 다기능 DSP 및 RF 프로세싱을 수행할 수 있는지에 대한 문제를 야기한다.

동시실행의 문제점을 해결하는 핵심은 음성과 데이터 통신을 동시에 실행하면서 다른 애플리케이션에 특화된 작업을 처리할 수 있는 능력의 유무이다. 이를 구현하기 위해서는 플랫폼의 기본적인 키텍처는 2G와 2.5G 핸드셋에서 사용되는 아키텍처와는 다를 것이다. 2G와 2.5G 핸드셋에서 사용된 아키텍처들은 단일형 및 때로는 듀얼 프로세서 칩셋을 기반으로 했으며, 일반적으로 프로세싱 집약형 애플리케이션과 멀티태스킹 지원이 제한적이었고 뿐만 아니라 동시 프로세싱 지원은 매우 한적이거나 실질적으로 존재하지 않기도 했다.

다중 프로세싱 요소를 갖춘 다기능 아키텍처를 기반으로 하고 있는 3G 폰의 출현으로, 소비자들이 자신들의 휴대형 기기에서 확장된 기능성을 인식하게 됨에 따라 사용 패턴은 다양하게 변화될 것이다. 또한 다양한 애플리케이션들이 이러한 디바이스들에 추가적으로 탑재될 것이다. 소비자들은 다중애플리케이션을 동시에 동작시키는데 빠르게 적응할 것이기 때문에 동시 프로세싱을 요구할 것이다. 그러면서도 소비자들은 사용의 편리성과 서비스의 품질이 저하되지 않으면서 사용할 수 있기를 기대할 것이다. 3G 아키텍처들은 다중의 독립적인프로세싱 엔진을 갖추게 될 것이다. 이

들 중 모두는 동시에 실행되면서 실행 애플리케이션의 프로세싱 요구에 따라 서로 다른 레벨로 각각 연결될 것이다.

다기능 아키텍처 유형에서, 하나의 프로세싱 요소는 마스터 프로세싱 부품으로 작동하며 동시에 발생하는 음성 및 데이터 프로세싱을 포함해 다중의 동시 작업 실행과 고해상도 그래픽, 스트리밍 비디오 및 스테레오 오디오와 같은 멀티미디어 기능 실행들을 관리한다.

패러다임의 변화?

지금부터 5년 후 사용 모델은 다중 애플리케이션의 동시 실행이 가능하게 될 수도 있다. 예를 들어, 애플리케이션은 블루투스를 통해 오디오 채널(배경음악 MP3 또는 FM)과 함께 음성(두사람이 통화) 기능을 실행할 뿐만 아니라 이미지(약속 장소 조정을 위해 GPS 지도 검색 및 전송) 및 데이터(인터넷

접속, 리스트 공유) 기능도 실행하게될 것이다. 이것은 FM 방송 수신기,블루투스/초광대역 기술, i-Fi, 3G셀룰러, A-GPS의 최소한 5개의 무선장치를 필요로 하며, 각각 무선 인터페이스와 중재형 중앙 컨트롤러가 이 모든 것을 연결시키는 작업이 필요하다.

핸드헬드 디바이스에서 다중 무선장치의 구성은 안테나 구현 및 상호 간섭과 관련해 중요한 RF 문제들을 야기한다. Wi-Fi 액세스 포인트 및 랩톱과 같은 기타 다른 유형의 시스템들은 복

잡도 및 비용의 대가를 치르더라도 2개의 안테나를 이용함으로써 RF 성능을 상당히 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다. 5개 또는 그 이상의 RF 서브시스템 이용이 가능하다고 할 때, 3G 폰

은 하나 이상의 안테나가 필요하며 복수의 무선 장치가 안테나를 공유하게 될 것이다. 이를 통해 단일형 또는 다중 안테나 간섭 제거(Interference Cancellation) 및 MIMO(Multiple-In/Multiple-Out) 안테나와 같은‘스마트 안테나’가 등장하게 되었으며, DSP 기술은 3G 핸드셋에서 이용될 것 이다.

다중 무선장치와 안테나의 복잡성

지금까지, RF 설계 및 통합 실행을 조심스럽게 관리하고 각 RF 서브시스템의 동작을 조정하는 결정적인 프로세싱 요소를 구현시킴으로써 상호 간섭 관점에서 이 문제를 어느 정도 성공

적으로 해결해 왔다. 그러나, 3G 폰에서는 다중 무선장치와 안테나의 복잡성 문제가 대두된다. 시간이 지날수록, 칩 레벨에서 RF 통합이 증가함에 따라 이러한 문제들은 실리콘 설계자들에게 부가된 과제로 남게 되며 시스템 설계자들의 부담은 감소될 것이다. 안테나설계 및 RF 관리가 직접적으로 관련이있기 때문에, 미래의‘스마트’RF 솔루션은 이 문제의 두 가지 측면을 모두 다루어야 할 것이다.

정교한 SDR 개발

무선 산업에서 오랫동안 전해지고 있는 믿음은 무선 기술의 핵심(Holy Grail)이 지능형 무선 기능과 관련된 정교한 SDR 개발이라는 것이다. 일부에서는 SDR이 3G가 활성화되는 시기에 표면화될 것으로 예측하고 있다. 이 패러다임의 개념은 재프로그래머블 아키텍처‘슈퍼-무선(Super-Radio)’이 핸드셋 환경에서 다중의 RF 무선 인터페이스를 인지하고 특정 시점에서 시간별 인터페이스가 요구되는 상의 접속형(ABC; Always Best Connected) 인터페이스로써 최적의 인터페이스로 변경 시킨다는 것이다.

무선 기술자들과 시스템 개발자들은 SDR 버전이 아키텍처를 단순화시키고 여러 개의 개별적인 무선 인터페이스를 지원할 아키텍처에 대해 핸드셋 비용을 감소시킬 것이기 때문에 계속 SDR 버전을 추구하고 있다. 하지만 안타깝게도, SDR 지지자들은(단일) ABC 인터페이스를 생성하기 위해 다양한 무선 인터페이스로 통합하는 데만 열중하고 있다. 지금, 무선 산업은 패러다임 전환을 겪고 있으며 따라서, 3G 핸드셋은 다중 동시 실행의 무선 동작을 필요로 할 것이다. 그렇게 되면, 하나의 ABC 무선 인터페이스로는 충분치 않다. 물론, 다중의 동시 실행 무선 인터페이스를 지원하지 않는 수정된 SDR을 계획할 수 있으나, 이것은 이미 복잡한 과정을 더 복잡하게 만든다.

SDH(Software-Defined Handset)

이러한 경향에 맞춰 SDR의 로직을 차세대 3G 핸드셋 전체로 확대시키는 것을 생각해볼 수 있다. 즉, 핸드셋의 아키텍처는 SDH(Software-Defined Handset)와 공통점이 있을 정도까지 재구성될 수 있다. 따라서 SDR이 모든 무선 인터페이스를 지원할 수도 있기 때문에, SDH는 SDR 뿐만 아니라 예측

되고 있는 3G 다중 무선(Multiradio), 다중 애플리케이션(Multiapplication) 시나리오에 만족하기 위해 필요한 모든 애플리케이션 프로세싱 요소들을 지원할 것이다. 그러나 이것은 흥미로운 개념이긴 하나 동시실행의 유사한 복잡성을 수반할 것이기 때문에, 그로인해 SDR 보다 더욱 정의하기 어려워질 수도 있다.

<자료제공: 월간 반도체네트워크 06년 03월호>