KR100957235B1 - 확장된 커버리지 범위를 가지는 무선 통신 네트워크 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 네트워크는 802.11b/g 및 802.11b/g에서 최저 데이터 레이트 미만의 적어도 하나의 데이터 레이트를 지원하는 범위 확장 모드를 지원한다. 송신국(액세스 포인트 또는 사용자 단말기가 될 수 있음)은 제 1 및 제 2 프로세서를 포함한다. 제 1 프로세서는 IEEE 802.11b/g에 의해 지원되는 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트(예를 들면, 1 및 2 Mbps)를 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행한다. 제 2 프로세서는 범위 확장 모드에 의해 지원되는 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트(예를 들면, 250, 500 및 1000 Kbps)에 대하여 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행한다. 송신국은 전송을 위해 요구되는 커버리지 범위에 따라 결정되는 범위 확장 모드 또는 802.11bg에 의해 지원되는 데이터 레이트로 전송을 전송할 수 있다. 수신국은 전송을 복원하기 위한 상호 보완적인 처리를 수행한다.

Description

확장된 커버리지 범위를 가지는 무선 통신 네트워크{WIRELESS COMMUNICATION NETWORK WITH EXTENDED COVERAGE RANGE}
본 개시물은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 특히 확장된 커버리지 범위를 가지는 무선 통신 네트워크에 관한 것이다.
무선 통신 네트워크들은 광범위하게 데이터, 음성, 비디오 등등과 같은 다양한 통신서비스들을 제공하기 위해 사용된다. 상기 네트워크들은 넓은 지리적인 영역들(예를 들면, 도시들)을 위한 통신 커버리지를 제공하는 무선 광대역 네트워크(WWANs), 중간-크기의 지리적인 영역들(예를 들면, 빌딩들 및 캠퍼스들)을 위한 통신 커버리지를 제공하는 무선 근거리 네트워크들(WLANs) 및 작은 지리적인 영역들(예를 들면, 집들)을 위한 통신 커버리지를 제공하는 무선 개인 영역 네트워크(WPANs)를 포함한다. 무선 네트워크는 일반적으로 하나 또는 그 이상의 사용자 단말기들(또는 무선 디바이스들)을 위한 통신을 지원하는 하나 또는 그 이상의 액세스 포인트들(또는 기지국들)을 포함한다.
IEEE 802.11은 WLANs을 위한 전기 전자 엔지니어 협회(IEEE)에 의해 개발된 표준들의 그룹이다. 상기 표준들은 액세스 포인트와 사용자 단말기 사이 또는 2개의 사용자 단말기들 사이에 무선 인터페이스를 특정한다. "Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications"라는 명칭의 IEEE Std 802.11, 1999 Edition은 주파수 홉핑 확산 스펙트럼(FHDD) 또는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSs)을 사용하여 2.4 기가 헤르츠(GHz) 주파수 대역 내에서 1 및 2 메가 비트/초(Mbps)의 데이터 레이트들을 지원한다.
IEEE Std 802.11a-1999(또는 간단히 "802.11a")는 802.11에 대한 보충(supplement)이며, FHSS 또는 DSSS 대신에 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM)을 사용하고, 5GHz 주파수 대역 내에서 54Mbps까지의 데이터 레이트들을 지원한다. IEE Std 802.11b-1999(또는 간단히 "802.11b")는 802.11에 대한 또다른 보충이며, 11Mbps까지의 데이터 레이트들을 지원하기 위해 DSSS를 사용한다. IEE Std 802.11g-2003(또는 간단히 "802.11g")는 802.11에 대한 또다른 보충이며, DSSS 및 OFDM을 사용하고, 2.4 GHz 대역 내에서 54Mbps까지의 데이터 레이트들을 지원한다. 상기 다양한 표준들은 공지되어 있고 공개적으로 사용가능하다.
802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g에 의해 지원되는 최저 데이터 레이트는 1Mbps이다. 802.11b 및 802.11g(또는 간단히, "802.11b/g")를 위해, 특정 DSSS 방식 및 특정 변조 방식이 1Mbps의 최저 데이터 레이트로 전송을 송신하기 위해 사용된다. 1Mbps를 위한 DSSS 및 변조 방식은 상기 전송의 신뢰성있는 수신을 위해 특정의 최저 신호-대-잡음-및-간섭비(SNR)를 요구한다. 전송 범위는 수신국이 요구되는 SNR 또는 그 이상을 달성할 수 있는 지리적인 영역에 의해 결정된다. 특정 경우들에서, 802.11b/g에 의해 지원되는 최저 데이터 레이트를 위한 범위보다 더 큰 범위에서 전송을 송신하는 것이 바람직하다.
따라서, 확장된 커버리지 범위를 가지는 무선 통신 네트워크들이 요구된다.
802.11b 및/또는 802.11g 뿐만 아니라 범위 확장 모드를 지원하는 무선 통신 네트워크가 본 명세서에 개시된다. 일 실시예에서, 범위 확장 모드는 802.11b/g에 의해 지원되는 최저 데이터 레이트 보다 낮은 적어도 하나의 데이터 레이트를 지원한다. 더 낮은 데이터 레이트(들)은 워키토키(walkie-talkie)와 같은 특정 애플리케이션들에 유리한 확장된 커버리지 범위에 사용될 수 있다.
청구항 제1항에 따른 일 실시예에서, 송신국(액세스 포인트 또는 사용자 단말기가 될 수 있음)은 제 1 및 제 2 프로세서를 포함한다. 제 1 프로세서는 IEEE 802.11b/g에 의해 지원되는 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트(예를 들면, 1 및 2 Mbps)를 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행한다. 제 2 프로세서는 범위 확장 모드에 의해 지원되는 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트(예를 들면, 250, 500 및 1000 Kbps)에 대하여 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행한다. 송신국은 전송을 위해 요구되는 커버리지 범위에 따라 범위 확장 모드 또는 802.11bg에 의해 지원되는 데이터 레이트로 전송을 전송할 수 있다.
한편, 청구항 제2항에 따른 실시예에서 상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 내의 최저 데이터 레이트 미만인 데이터 레이트를 포함할 수 있다.
또한, 청구항 제3항에 따른 실시예에서 상기 제 1 프로세서는 1 및 2 메가 비트/초(Mbps)의 데이터 레이트들에 대하여 IEEE 802.11b에 따라 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제4항에 따른 실시예에서 상기 제 2 프로세서는 1 메가 비트/초(Mbps) 미만의 데이터 레이트들에 대하여 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제5항에 따른 실시예에서 상기 제 2 프로세서는 250 및 500 킬로 비트/초(Kbps)의 데이터 레이트들에 대하여 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제6항에 따른 실시예에서 상기 제 2 프로세서는 컨벌루션 코드에 따라 트래픽 데이터에 FEC 인코딩을 수행하고, 상기 FEC 인코딩된 데이터를 변조 심볼들로 맵핑하고, 상기 변조 심볼들을 스펙트럼 확산하도록 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제7항에 따른 실시예에서 상기 제 2 프로세서는 상기 FEC 인코딩된 데이터를 인터리빙하고, 상기 인터리빙된 데이터를 변조 심볼들로 맵핑하도록 더 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제8항에 따른 실시예에서 상기 제 2 프로세서는 심볼 맵핑 이전에 차분 인코딩을 수행하도록 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제9항에 따른 실시예에서 상기 제 2 프로세서는 레이트 1/2 컨벌루션 코드에 따라 트래픽 데이터에 FEC 인코딩을 수행하고, 상기 FEC 인코딩된 데이터를 레이트 1/2 미만의 코드 레이트에 대하여 반복하도록 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제10항에 따른 실시예에서 전송을 위한 범위에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 프로세서를 선택하도록 동작하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 청구항 제11항에 따른 실시예에서 음성 데이터에 소스 인코딩을 수행하고, 상기 제 1 및 제 2 프로세서들을 위한 입력 데이터를 제공하도록 동작하는 인코더를 더 포함할 수 있다.
또한, 청구항 제12항에 따른 실시예에서 상기 제 2 프로세서는 프리엠블, 헤더 및 데이터 필드로 구성된 프로토콜 데이터 유니트를 처리하도록 동작할 수 있다.
또한, 청구항 제13항에 따른 실시예에서 상기 프리엠블은 고정된 비트들의 시퀀스를 전달하는 SYNC 필드를 포함할 수 있다.
또한, 청구항 제14항에 따른 실시예에서 상기 프로토콜 데이터 유니트는 채널 추정을 위해 사용되는 고정된 비트 시퀀스를 전달하는 채널 추정 필드를 더 포함할 수 있다.
또한, 청구항 제15항에 따른 실시예에서 상기 헤더는 상기 데이터 필드를 위해 사용되는 데이터 레이트를 표시하는 레이트 필드 및 피드백을 위해 사용할 데이터 레이트를 표시하는 레이트 피드백 필드를 포함할 수 있다.
또한, 청구항 제16항에 따른 실시예에서 상기 헤더는 상기 데이터 필드의 지속기간을 표시하는 지속기간 필드를 포함할 수 있다.
청구항 제17항에 따른 일 실시예에서, 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법으로서, 전송을 위한 데이터 레이트를 선택하는 단계; 상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하는 단계; 및 상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하는 단계를 포함하는 방법이 제시된다.
청구항 제21항에 따른 일 실시예에서, 전송을 위한 데이터 레이트를 선택하는 수단; 상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하는 수단; 및 상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하는 수단을 포함하는 장치가 제시된다.
청구항 제25항에 따른 일 실시예에서, 수신국(액세스 포인트 또는 사용자 단말기가 될 수 있음)은 제 1 및 제 2 프로세서를 포함한다. 제 1 프로세서는 IEEE 802.11b/g에 의해 지원되는 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트를 스펙트럼 확산 및 차분 복조한다. 제 2 프로세서는 범위 확장 모드에 의해 지원되는 적어도 하나의 데이터 레이트(예를 들면, 250, 500 및 1000 Kbps)의 제 2 세트에 대하여 스펙트럼 역확산, 코히어런트 또는 차분 복조, 및 FEC 디코딩을 수행한다.
청구항 제37항에 따른 일 실시예에서, 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법으로서, 수신될 전송을 위한 데이터 레이트를 결정하는 단계; 상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우 상기 전송을 위해 스펙트럼 역확산 및 차분 복조를 수행하는 단계; 및 상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우 상기 전송을 위해 스펙트럼 역확산, 복조 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하는 단계를 포함하는 방법이 제시된다.
청구항 제40항에 따른 일 실시예에서, 수신될 전송을 위한 데이터 레이트를 결정하는 수단; 상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우 상기 전송을 위해 공간 확산 및 차분 복조를 수행하는 수단; 및 상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우 상기 전송을 위해 스펙트럼 역확산, 복조 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하는 수단을 포함하는 장치가 제시된다.
본 발명의 특징들 및 특성은 하기의 도면을 참조로 하여 상세히 설명된다.
도 1은 액세스 포인트와 사용자 단말기들을 가지는 무선 네트워크를 도시한다.
도 2는 송신국 및 수신국의 블럭 다이어그램이다.
도 3은 802.11b/g를 위한 DSSS 송신 프로세서를 도시한다.
도 4는 송신국에서 송신 프로세서를 도시한다.
도 5는 종래의 인코더를 도시한다.
도 6은 802.11b/g를 위한 PPDU 구조를 도시한다.
도 7은 범위 확장 모드를 위한 PPDU를 도시한다.
도 8은 수신국에서 수신 프로세서를 도시한다.
용어 "예시적인"은 본 명세서에서 "일 예, 경우 또는 설명으로 제공되는"을 의미하도록 사용된다. 본 명세서에 "예시적인" 것으로 개시된 임의의 실시예 또는 설계는 다른 실시예들 또는 설계들에서 유리하거나 바람직한 것으로 간주될 필요는 없다.
도 1은 액세스 포인트(110) 및 사용자 단말기들(120)을 가지는 무선 네트워크(100)를 도시한다. 액세스 포인트는 일반적으로 사용자 단말기들과 통신하는 고정국이며, 또한 기지국, 기지국 트랜시버 서브시스템(BTS), 또는 몇몇 다른 기술 용어로 불릴 수 있다. 사용자 단말기는 고정되거나 이동가능할 수 있고, 이동국, 무선 디바이스, 사용자 장비(UE), 또는 몇몇 다른 기술 용어로 불릴 수 있다. 사용자 단말기는 액세스 포인트와 통신할 수 있고, 상기 경우에 액세스 포인트와 사용자 단말기의 역할들이 설정된다. 사용자 단말기는 또다른 사용자 단말기와 피어-투-피어 통신할 수 있다. 집중형 네트워크 구조를 위해, 시스템 제어기(130)는 액세스 포인트들을 결합하고, 상기 액세스 포인트들에 대한 조정 및 제어를 제공한다.
액세스 포인트는 데이터 전송 및 수신을 위해 단일 안테나 또는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 사용자 단말기는 또한 데이터 전송 및 수신을 위해 단일 안테나 또는 다수의 안테나들을 구비할 수 있다. 도 1에서, 액세스 포인트(110)는 다수의(예를 들면, 2 또는 4개) 안테나들을 구비하고, 사용자 단말기들(120a 및 120d)은 각각 단일 안테나를 구비하며, 사용자 단말기들(120b 및 120c)은 각각 다수의 안테나들을 구비한다.
도 2는 무선 네트워크(100) 내의 송신국(210) 및 수신국(250)의 블럭 다이어그램을 도시한다. 송신국(210)은 단일 안테나를 구비하고, 액세스 포인트 또는 사용자 단말이 될 수 있다. 수신국(250)은 다수(예를 들면, R=2)의 안테나들을 구비하며, 액세스 포인트 또는 사용자 단말이 될 수 있다.
송신국(210)에서, 소스 인코더(220)는 소스 인코딩 방식에 기초하여 로우(raw) 데이터(예를 들면, 음성 또는 비디오 데이터)를 인코딩하고, 트래픽 데이터를 발생한다. 소스 인코딩 방식은 최종 애플리케이션에 따라 결정되며, 예를 들면, 음성용 개선된 가변 레이트 코덱(EVRC) 인코더, 비디오용 H.324 인코더 등등이 될 수 있다. 송신 프로세서(230)는 소스 인코더(220)로부터 트래픽 데이터를 수신하고, 전송을 위해 선택된 데이터 레이트에 따라 트래픽 데이터를 처리하며, 출력 칩들을 제공한다. 송신 프로세서(230)에 의한 처리가 하기에 설명된다. 송신기 유니트(TMTR;232)는 출력 칩들을 처리(예를 들면, 아날로그 변환, 증폭, 필터링 및 주파수 상향변환)하고, 변조된 신호를 생성하며, 상기 신호는 안테나(234)를 통해 전송된다.
수신국(250)에서, R개 안테나들(252a 내지 252r)은 전송된 신호를 수신하고, 각각의 안테나는 개별 수신기 유니트(RCVR;254)에 수신된 신호를 제공한다. 각각의 수신기 유니트(254)는 그 수신된 신호를 처리하여 수신 프로세서(260)에 입력 샘플들의 스트림을 제공한다. 수신 프로세서(260)는 송신 프로세서(230)에 의해 수행되는 처리와 상호보완적인 방식으로 모두 R개 수신기 유니트들(254a 내지 254r)로부터 입력 샘플들을 처리하며, 송신국(210)에 의해 전송된 트래픽 데이터의 추정치인 출력 데이터를 제공한다. 소스 디코더(270)는 소스 인코더(220)에 의해 수행된 처리와 상호보완적인 방식으로 출력 데이터를 처리하고, 디코딩된 데이터를 제공한다.
제어기들(240 및 280)은 각각 송신국(210) 및 수신국(250)에서 처리 유니트들의 동작을 관리한다. 메모리 유니트들(242 및 282)은 각각 제어기들(240 및 280)에 의해 사용되는 데이터 및/또는 프로그램 코드를 저장한다.
스테이션들(210 및 250)은 802.11b 또는 802.11g를 지원할 수 있다. 802.11g는 802.11b와 역 호환가능하며, 802.11b에 의해 정의되는 모든 동작 모드들을 지원한다. 테이블 1은 802.11b 및 802.11g에 의해 지원되는 2개의 최저 데이터 레이트들 및 각각의 데이터 레이트에 대한 처리를 열거한다. 차분 2진 위상 쉬프트 키잉(DBPSK)은 1Mbps를 위해 사용되고, 차분 4진 위상 쉬프트 키잉(DQPSK)는 2Mbps를 위해 사용된다.
테이블 1
데이터 레이트 FEC 인코딩 스펙트럼 확산 변조
1 Mbps 없음 DSSS DBPSK
2 Mbps 없음 DSSS DQPSK
명확함을 위해, 하기의 설명에서, 용어 "비트"는 송신국에서 변조(또는 심볼 맵핑) 이전의 양을 지칭하고, 용어 "심볼"은 심볼 맵핑 이후의 양을 지칭하며, 용어 "칩"은 스펙트럼 확산 이후의 양을 지칭한다.
삭제
도 3은 802.11b/g에서 2개의 최저 데이터 레이트들에 대한 DSSS 송신 프로세서(310)를 도시한다. DSSS 송신 프로세서(310)는 도 2의 송신국(210)에서 송신 프로세서(230)를 위해 사용될 수 있다. DSS 송신 프로세서(310)는 데이터 비트들을 변조 심볼들로 맵핑하는 차분 변조기(320) 및 변조 심볼들을 스펙트럼 확산하여 출력 칩들을 제공하는 확산기(330)를 포함한다.
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차분 변조기(320) 내에서, 차분 인코더(322)는 트래픽 데이터를 위한 데이터 비트들을 수신하고, DBPSK 또는 DQPSK를 위해 데이터 비트들에 차분 인코딩을 수행하며, 차분 인코딩된 비트들을 제공한다. DBPSK를 위해, '0'의 데이터 비트는 0°의 위상 변화를 발생하고, '1'의 데이터 비트는 180° 또는 π의 위상 변화를 발생한다. DQPSK를 위해, '00'의 데이터 비트쌍은 0°의 위상 변화를 발생하고, '01'의 데이터 비트쌍은 +90°또는 π/2의 위상 변화를 발생하며, '11'의 데이터 비트쌍은 180° 또는 π의 위상 변화를 발생하고, '10'의 데이터 비트 쌍은 +270 또는 3π/2의 위상 변화를 발생한다. 심볼 맵퍼(324)는 1 Mbps 데이터 레이트에 대해 BPSK 및 2 Mbps 데이터 레이트에 대해 QPSK에 기초하여 차분 인코딩된 비트들을 변조 심볼들로 맵핑한다.
심볼 맵핑은 (1) B-비트 이진 값들을 형성하기 위해 B개 비트들의 세트들을 그룹화하고(상기 BPSK에 대하여 B=1, QPSK에 대하여 B=2), (2) 선택된 변조 방식을 위한 신호 배열 내의 한 포인트로 각각의 B-비트 이진 값을 맵핑함으로써 달성된다. 각각의 맵핑된 신호 포인트는 복소 값이며, 변조 심볼에 상응한다. 심볼 맵퍼(324)는 1 Mbps 데이터 레이트에 대하여 1 메가 심볼들/초(Msps)의 레이트로 BPSK 변조 심볼들을 제공하고, 2Mbps 데이터 레이트에 대하여 1 Msps의 레이트로 QPSK 변조 심볼들을 제공한다.
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확산기(330) 내에서, 의사-난수(PN) 코드 발생기(334)는 바커(Barker) 시퀀스라 불리는 PN 코드 시퀀스를 발생한다. 바커 시퀀스는 11칩 길이이며, 11 메가 칩들/초(Mcps)의 레이트를 가지고, 다음과 같은 11개 칩 시퀀스 {+1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1}로 구성된다. 곱셈기(332)는 심볼 맵퍼(324)로부터 1Msps의 레이트로 변조 심볼들 및 PN 코드 발생기(334)로부터 바커 시퀀스를 수신하고, 각각의 변조 심볼을 바커 시퀀스의 전체 11개 칩들과 곱하여 상기 변조 심볼에 대한 11개의 출력 칩들을 발생하며, 출력 칩들의 시퀀스를 제공한다. 출력 칩 레이트는 변조 심볼 레이트의 11배이거나 11Mcps이다. 각각의 출력 칩은 하나의 칩 주기 내에 전송될 복소 값이며, 대략 90.9 나노초(ns)이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 데이터 비트들은 FEC 인코딩되는 것이 아니라 바커 시퀀스로 스펙트럼 확산된다. 스펙트럼 확산은 약 10.4데시벨(dB)의 처리 이득을 제공한다.
무선 네트워크(100)는 확장된 범위를 가지는 동작 모드를 지원하도록 설계될 수 있다. 상기 범위 확장 모드는 추가의 링크 마진(예를 들면, 802.11b/g에서 1 Mbps 데이터 레이트 보다 10dB 큰 링크 마진)을 제공하며, 다양한 애플리케이션들을 위해 사용될 수 있다.
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예를 들어, 범위 확장 모드는 사용자 단말기가 더 긴 범위에 걸쳐 또다른 사용자 단말기와 피어-투-피어 통신하고, 현재 450MHz 워키-토키(WT) 기술과 호환되도록 설계될 수 있다. 범위 확장 모드는 가능하면 현재의 802.11b/g 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어의 다수를 사용하도록 설계되며, 따라서 범위 확장 모드를 지원하는데 증가하는 비용이 가능하면 적게 될 수 있다. 또한, 범위 확장 모드는 음성 신호를 인코딩 및 디코딩하는데 사용된 EVRC 음성 코더/디코더(코덱)과 같이 다른 무선 네트워크들에서 공통으로 사용되는 기능들을 사용할 수 있다.
도 4는 도 2의 송신국(210)에서 송신 프로세서(230)의 일 실시예를 도시한다. 송신 프로세서(230)는 802.11b/g용 1 및 2 Mbps 데이터 레이트들 뿐만 아니라 범위 확장 모드를 위해 새로운 데이터 레이트들을 지원한다. 송신 프로세서(230)는 (1) 802.11b/g를 위해 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하는 DSSS 송신 프로세서(310), (2) 범위 확산 모드를 위해 FEC 인코딩, 심볼 맵핑, 및 스펙트럼 확산을 수행하는 DSSS 송신 프로세서(410) 및 (3) 멀티플렉서(Mux;430)를 포함한다. DSSS 송신 프로세서(310)는 도 3에 도시된 것과 같이 실행된다.
DSSS 송신 프로세서(410) 내에서, FEC 인코더(412)는 소스 인코더(220)로부터 트래픽 데이터를 위한 데이터 비트들을 수신하고, 상기 데이터 비트들을 FEC 코딩 방식에 따라 인코딩하며, 코드 비트들을 제공한다. FEC 인코더(412)는 컨벌루션 코드, 터보 코드, 저밀도 패리티 검사(LDPC) 코드, 블럭 코드, 몇몇 다른 코드 또는 이들의 조합을 구현할 수 있다. 일 예로서, FEC 인코더(412)는 각각의 데이터 비트에 대하여 2개의 코드 비트들을 생성하는 레이트 1/2, 제한 길이 K=7인 이진 컨벌루션 인코더가 될 수 있다. FEC 인코딩은 전송의 신뢰도를 증가시키며, 채널 인코딩이라 불린다.
반복/펑처링 유니트(414)는 원하는 코드 레이트를 획득하기 위해 코드 비트들 중 몇몇 또는 전부를 반복 또는 펑처링(즉, 삭제)할 수 있다. 예를 들어, 만약 FEC 인코더(412)가 레이트 1/2 컨벌루션 인코더이면, 1/4의 코드 레이트는 각각의 코드 비트를 한번 반복하여 획득될 수 있고, 1/2 이상의 코드 레이트는 코드 비트들 중 몇몇을 삭제하여 획득될 수 있다. 인터리버(416)는 인터리빙 방식에 기초하여 반복/펑처링 유니트(414)로부터 코드 비트들을 인터리빙 또는 재정렬한다. 인터리빙은 코드 비트들에 대한 시간, 주파수 및/또는 공간 다이버시티를 제공한다. 인터리빙은 특정 전송들, 예를 들면 특정 데이터 레이트들 및/또는 특정 PPDU 사이즈들을 위해 선택적으로 수행될 수 있다. 인터리빙은 또한 생략될 수 있다.
일 실시예에서, 차분 변조가 범위 확장 모드를 위해 사용된다. 상기 실시예에서, 차분 인코더(418)는 인터리빙된 비트들에 예를 들어, DBPSK 또는 DQPSK를 위해 차분 인코딩을 수행하며, 차분 인코딩된 비트들을 제공한다. 심볼 맵퍼(420)는 차분 인코딩된 비트들을 변조 방식, 예컨데 BPSK 또는 QPSK에 기초하여 변조 심볼들로 맵핑한다. 차분 인코더(418) 및 심볼 맵퍼(420)는 802.11b/g에서 사용되고 전술된 동일한 DBPSK 또는 DQPSK를 실행할 수 있다.
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확산기(422)는 심볼 맵퍼(420)로부터 변조 심볼들을 스펙트럼 확산한다. 확산기(422)는 도 3의 확산기(330)와 동일한 방식으로 구현될 수 있고, 변조 심볼을 위한 11개 출력 칩들을 발생하기 위해 11개 칩 바커 시퀀스로 각각의 변조 심볼을 확산할 수 있다. 도 4에 도시되지 않은 또다른 실시예에서, 정규 변조가 범위 확장 모드를 위해 사용된다. 상기 실시예를 위해, 차분 인코더(418)는 생략되고, 심볼 맵퍼(420)는 인터리빙된 비트들을 변조 심볼들로 맵핑한다. 차분 변조를 위한 차분 인코딩은 위상 복원 회로 내의 슬립(slip)이 전체 패킷 대신에 몇몇 비트들을 손실할 수 있기 때문에 수신국의 성능을 개선할 수 있다.
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멀티플렉서(430)는 DSSS 송신 프로세서들(310 및 410)로부터 출력 칩들 및 802.11b/g 또는 범위 확장 모드를 위한 데이터 레이트가 선택되는지의 여부를 표시하는 제어를 수신한다. 멀티플렉서(430)는 802.11b/g를 위한 데이터 레이트가 선택되는 경우에 DSSS 송신 프로세서(310)로부터의 출력 칩들을 제공하고, 범위 확장 모드를 위한 데이터 레이트가 선택되는 경우에 DSSS 송신 프로세서(410)로부터의 출력 칩들을 제공한다.
범위 확장 모드는 다양한 데이터 레이트들을 지원할 수 있다. 테이블 2는 범위 확장 모드에 의해 지원되는 3가지 예시적인 데이터 레이트들 및 각각의 데이터 레이트에 대한 코딩 및 변조를 열거한다. 각각의 데이터 레이트에 대한 효율은 데이터 비트들/변조 심볼(bit/sym)의 단위로 주어진다.
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테이블 2
데이터 레이트 코드 레이트 변조 확산 효율
1 Mbps 1/2 QPSK DSSS 1 bit/sym
500 Kbps 1/2 BPSK DSSS 0.5 bit/sym
250 Kbps 1/4 BPSK DSSS 0.25 bit/sym
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테이블 2는 범위 확장 모드를 위한 예시적인 설계를 도시한다. 다른 데이터 레이트들, 코드 레이트들 및 변조 방식들이 또한 범위 확장 모드에 의해 지원될 수 있고, 이들은 본 발명의 사상 내에 있다.
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도 5는 도 4의 DSSS 송신 프로세서(410) 내의 FEC 인코더(412)의 일 실시예인 컨벌루션 인코더(412a)를 도시한다. 상기 실시예를 위해, 인코더(412a)는 각각의 데이터 비트 x에 대한 2개의 코드 비트들 y0 및 y1을 제공하는 레이트 1/2 이진 컨벌루션 인코더이다.
컨벌루션 인코더(412a)는 하기의 생성자 행렬을 구현한다:
G(D)=[g0(D), g1(D)],
상기 g0(D)=D6+D5+D3+D2+1 및 g1(D)=D6+D3+D2+D+1이다. 다른 생성기 행렬들이 또한 사용될 수 있다.
컨벌루션 인코더(412a)는 6개의 직렬 접속된 지연 엘리먼트들(512a-512f), 생성기 다항식 g0(D)을 위한 4개의 모듈로-2 합산기들(514a 내지 514d), 및 생성기 다항식 g1(D)을 위한 4개의 모듈로-2 합산기들(516a-516d)을 포함한다. 먼저, 지연 엘리먼트들(512a 내지 512f)은 0들로 세팅된다. 데이터 비트들은 제 1 지연 엘리먼트(512a)에 제공된다.
각각의 데이터 비트에 대하여, 합산기(514a)는 입력 데이터 비트를 지연 유니트(512b)로부터의 비트와 합산하고, 합산기(514b)는 합산기(514a)로부터의 비트를 지연 유니트(512c)로부터의 비트와 합산하며, 합산(514c)는 합산기(514b)로부터의 비트를 지연 유니트(512e)로부터의 비트와 합산하며, 합산기(514d)는 합산기(514c)로부터의 비트를 지연 유니트(512f)로부터의 비트와 합산하여 제 1 코드 비트 y0를 제공한다. 각각의 데이터 비트에 대하여, 합산기(516a)는 입력 데이터 비트를 지연 유니트(512a)로부터의 비트와 합산하고, 합산기(516b)는 합산기(516a)로부터의 비트를 지연 유니트(512b)로부터의 비트와 합산하며, 합산(516c)는 합산기(516b)로부터의 비트를 지연 유니트(516c)로부터의 비트와 합산하며, 합산기(516d)는 합산기(516c)로부터의 비트를 지연 유니트(512f)로부터의 비트와 합산하여 제 2 코드 비트 y1를 제공한다. 합산기들(514a 내지 514d) 및 합산기들(516a 내지 516d)은 모듈로-2 합산 연산들을 수행한다.
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IEEE 802.11을 위해, 데이터는 매체 액세스 제어(MAC) 계층에 의해 MAC 프로토콜 데이터 유니트들(MPDUs)로 처리된다. 각각의 MPDU는 물리 계층 집중 프로토콜(PLCP)에 의해 처리되고, PLCP 프로토콜 데이터 유니트(PPDU) 내에 캡슐화된다. 각각의 PPDU는 물리 계층에 의해 처리되고, 무선 채널을 통해 전송된다.
도 6은 802.11b/g에 의해 정의된 PPDU 구조(600)를 도시한다. PPDU(600) 구조에서, PPDU(610)는 PLCP 프리엠블(620), PLCP 헤더(640) 및 MPDU(660)를 포함한다. MPDU(660)는 PPDU(610)를 위한 데이터를 운반하고, 길이가 가변한다. PLCP 프리엠블(620)은 PLCP 동기(SYNC) 필드(622) 및 시작 프레임 구분문자(SFD) 필드(624)를 포함한다. SYNC 필드(622)는 신호 검출 및 동기화를 위해 수신국에 의해 사용될 수 있는 고정된 128-비트 시퀀스를 운반한다. SFD 필드(624)는 PLCP 헤더의 시작을 표시하는 고정된 16-비트 시퀀스를 운반한다.
PLCP 헤더(640)는 SIGNAL 필드(642), SERVICE 필드(644), LENGTH 필드(646)및 순환 주기적 검사(CRC) 필드(648)를 포함한다. SIGNAL 필드(642)는 MPDU를 위한 데이터 레이트를 표시하며, 100Kbps의 단위로 주어진다. 예를 들어, 10 및 20(십진법)의 SIGNAL 필드 값들은 각각 1 및 2 Mbps의 데이터 레이트들을 표시한다. SERVICE 필드(644)는 향후 사용을 위해 예비되지만, 0의 SERVICE 필드 값은 IEEE 802.11과의 호환을 의미한다. LENGTH 필드(646)는 MPDU(660)를 전송하는데 요구되는 시간량(마이크로초 단위)을 표시한다. CRC 필드(648)는 SIGNAL, SERVICE, LENGTH 필드들에 기초하여 발생된 CRC 값을 운반한다. CRC 값은 PLCP 헤더(640)가 정확히 수신되는지 아니면 에러로 수신되는지를 결정하기 위해 수신국에 의해 사용될 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, PLCP 프리엠블(620) 및 PLCP 헤더(640)는 DBPSK를 사용하여 1Mbps로 전송될 수 있다. PLCP 프리엠블(620)을 위한 오버헤드는 144 비트이고, PLCP 헤더(640)를 위한 오버헤드는 48 비트이며, PPDU(610)를 위한 전체 오버헤드는 192 비트이다. 192 비트는 192 심볼 주기 내에 전송되는 192개 BPSK 변조 심볼들을 발생하도록 처리된다. 각각의 심볼 주기는 1 마이크로초(㎲)의 지속기간을 갖는다. MPDU(660)는 SIGNAL 필드(642)에 의해 표시되는 데이터 레이트로 전송된다.
도 7은 범위 확장 모드를 위해 사용될 수 있는 예시적인 PPDU 구조(700)를 도시한다. PPDU 구조(700)에서해, PPDU(710)는 PLCP 프리엠블(720), 채널 추정치(CHANEST) 필드(730), PLCP 헤더(7400), 및 MPDU(760)를 포함한다.
MPDU(760)는 PPDU(710)를 위한 데이터를 운반하고, 길이가 가변한다. PLCP 프리엠블(720)은 고정된 128-비트 시퀀스를 운반하는 SYNC 필드(722)를 포함한다. CHANEST 필드(730)는 수신국에 의한 채널 추정을 위해 사용될 수 있는 고정된 비트 시퀀스를 운반한다. CHANEST 필드(730)를 위한 고정된 비트 시퀀스는 PLCP 프리엠블을 위한 고정된 128-비트 시퀀스와 유사한 방식으로 발생된 PN 시퀀스가 될 수 있다. CHANEST 필드(730)는 고정된 길이(예를 들면, 도 7에 도시된 실시예에서 32 비트)를 가질 수 있거나, 가변길이(예를 들어 0 내지 64비트)를 가질 수 있다. CHANEST 필드(730)의 길이는 MPDU를 수신하기 전에 주파수 포착, 채널 추정 등등을 수행하기에 충분한 시간을 수신국에 제공하도록 선택될 수 있다.
일 실시예에서, PLCP 헤더(740)는 레이트 필드(742), 레이트 피드백 필드(744), 지속기간 필드(746), 예비된 필드(748), CRC 필드(750) 및 테일 필드(752)를 포함한다.
레이트 필드(742)는 순방향에서 데이터 전송을 위해 사용되는 데이터 레이트를 표시한다. 레이트 피드백 필드(744)는 역방향에서 전송되는 피드백을 위해 사용할 데이터 레이트를 표시한다. 지속기간 필드(746)는 MPDU(760)의 지속기간을 표시한다. 예비된 필드(748)는 향후 사용을 위해 예비된다. CEC 필드(750)는 레이트, 레이트 피드백, 지속기간 및 예비된 필드들에 기초하여 발생된 CRC 값을 운반한다. 테일 필드(752)는 PLCP 헤더(740)의 종단부에서 제한된 길이의 K 컨벌루션 인코더를 공지된 상태로 리셋하도록 사용되는 K-1개 테일 비트들('0'의 값을 가짐)을 운반한다.
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테이블 3은 PLCP 헤더(740)에서 필드들의 예시적인 실시예를 도시한다. 상기 실시예를 위해, 레이트 및 레이트 피드백 필드들은 테이블 3에 도시된 것과 같이 정의된다. 지속기간 필드는 250 마이크로초(㎲) 단위로 주어지며, 예를 들어 '0000'은 250㎲를 표시하고, '1111'은 4ms를 표시한다. 다른 단위들, 시간 또는 비트수 단위들이 지속기간 필드를 위해 사용될 수 있다.
테이블 3
필드 비트수 설명
레이트 2 '00'= 250Kbps; '01'= 500Kbps; '10'= 1Mbps; '11'= 예비됨
레이트 피드백 2 '00'= 250Kbps; '01'= 500Kbps; '10'= 1Mbps; '11'= 6Mbps에서 802.11n
지속기간 4 250 마이크로초 단위의 16개의 고정된 지속기간들
예비 2 향후 사용을 위해 예비됨
CRC 8 레이트, 레이트 피드백, 지속기간 및 예비 필드들에 기초하여 생성된 CRC값
테일 6 제로 비트들
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IEEE 802.11n은 802.11의 보충 부분이고, 더 높은 데이터 레이트들을 지원하며, 제안되고 있다.
도 7에 도시된 실시예를 위해, PLCP 프리엠블(720)은 DBPSK를 사용하여 1Mbps로 전송되고, CHANEST 필드(730)는 BPSK를 사용하여 1Mbps로 전송되고, PLCP 헤더(740)는 BPSK를 사용하여 250Kbps로 전송된다. PLCP 헤더(740)를 위한 24비트들은 96개 코드 비트들을 생성하기 위해 레이트 1/4로 인코딩된다. 상기 96 코드 비트들은 96 심볼 주기들에서 전송되는 96 BPSK 변조 심볼들로 맵핑된다. MPDU(760)는 레이트 필드(742)에 의해 표시된 데이터 레이트로 전송된다.
도 7 및 테이블 3은 범위 확장 모드를 위한 PLCP 헤더(740)의 특정 실시예를 도시한다. 일반적으로, PPDU(710)는 임의의 타입의 시그널링 및 데이터를 위해 임의의 개수의 필드들을 포함할 수 있고, 각각의 필드는 임의의 개수의 비트들을 포함할 수 있고, 각각의 필드를 위한 값들은 다양한 방식들로 정의될 수 있다. 예를 들어, PLCP 프리엠블(720)은 16-비트 SFD 필드를 포함할 수 있고, 도 6의 PLCP 프리엠블(620)과 동일할 수 있다.
또다른 예로서, CRC 필드(750)는 4개 비트들로 감소될 수 있고, 예비 필드(748)는 PLCP 헤더(740)를 위한 동일한 전체 비트 수를 유지하기 위해 6개 비트들로 증가될 수 있다.
하기의 설명에서, 도 6의 PPDU(610)는 레거시(legacy) PPDU로 지칭되고, PLCP 헤더(640)는 레거시 PLCP 헤더로 지칭된다. 도 7의 PPDU(710)는 신규 PPDU로 지칭되고, PLCP 헤더(740)는 신규 PLCP 헤더로 지칭된다. 신규 스테이션은 802.11b/g 및 범위 확장 모드 모두를 지원하는 스테이션이다. 레거시 스테이션은 802.11b/g는 지원하지만 범위 확장 모드는 지원하지 않는 스테이션이다. 스테이션은 액세스 포인트 또는 사용자 단말기가 될 수 있다.
신규 PPDU는 레거시 스테이션들의 동작에 악영향을 주지 않고 신규 스테이션들을 위한 범위 확장 모드를 지원한다. 새로운 PPDU는 신규 및 레거시 스테이션들 모두에서 검출될 수 있는 동일한 SYNC 필드를 사용한다. 레거시 스테이션은 신규 PPDU 내의 SYNC 필드를 검출하지만, SFD 필드를 검출할 수 없고, CRC 검사에 실패한다. 레거시 스테이션은 SFD 및 CRC 실패들로 인해 무선 채널을 감지하는 상태로 복귀할 것이다. 따라서, 레거시 스테이션이 무선 채널을 통해 전송하지 않아야함을 레거시 스테이션이 표시하기 위한 네트워크 할당 벡터(NAV)를 세팅해야할 필요는 없다.
신규 스테이션은 신규 PPDU에서 SYNC 필드를 검출하고, SFD 필드를 검출하지 않을 것이다. SFD 필드의 부재는 802.11b/g를 위한 레거시 PPDU와 범위 확장 모드를 위한 신규 PPDU 사이를 구별하도록 사용될 수 있다. 신규 PPDU를 검출하면, 신규 스테이션은 도 7의 PPDU 구조(700)에 따라 신규 PPDU의 나머지 부분을 처리할 것이다. 신규 PPDU에 대한 신규 스테이션에 의한 처리는 하기에 설명된다.
범위 확장 모드가 음성, 비디오, 데이터 등등과 같은 다양한 애플리케이션들을 위해 사용될 수 있다. 음성을 위해, EVRC 인코더는 음성 데이터를 인코딩하고, 예컨대 매 20 밀리초(ms) 당 하나의 EVRC 패킷과 같은 주기적인 간격들로 EVRC 패킷들을 생성하기 위해 도 2의 소스 인코더(220)로서 사용될 수 있다. EVRC 인코더는 몇몇 지원되는 코덱 레이트들 중 하나로 EVRC 패킷들을 제공할 수 있다.
테이블 4는 CHANEST 필드가 생략된 1, 2, 4, 8Kbps의 4개의 서로 다른 코덱 레이트들에서의 EVRC 패킷들에 대한 신규 PPDU 사이즈들을 도시한다. 상기 경우에, 신규 PPDU에 대한 오버헤드는 224개의 전체 심볼들 또는 SYNC 필드에 대한 128개 심볼들과 신규 PLCP 헤더를 위한 96개 심볼들의 합을 포함한다. EVRC 패킷들은 각각 1, 2, 4, 8 Kbps에 대하여 24, 48, 96, 192 데이터 비트들을 포함한다. 24, 48, 96, 192 데이터 비트들은 FEC 코딩되고, 테이블 4에 도시된 심볼들의 개수로 맵핑된다.
PPDU 기간은 페이로드를 위한 심볼들의 개수와 오버헤드를 위한 심볼들의 개수의 합과 동일하다. 각각의 심볼이 1㎲ 내에 전송되기 때문에, 테이블 4은 시간(㎲) 및 전체 심볼 개수 모두의 단위로 4개의 코덱 레이트들에 대한 PPDU 기간들을 도시한다.
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테이블 4-PPDU 사이즈(CHANEST=0비트들)
심볼들의 수/패킷 PPDU 기간(㎲)
코덱 레이트 오버헤드 패킷 페이로드 250Kbps 500Kbps 1Mbps 250Kbps 500Kbps 1Mbps
1Kbps 224 24 96 48 24 320 272 248
2Kbps 224 48 192 96 48 416 320 272
4Kbps 224 96 384 192 96 608 416 320
8Kbps 224 192 768 384 192 992 608 416

테이블 5는 64비트를 포함하는 CHANEST 필드를 가지는 1, 2, 4, 8Kbps의 4개의 서로 다른 코덱 레이트들에서의 EVRC 패킷들에 대한 신규 PPDU 사이즈들을 도시한다. 상기 경우에, 신규 PPDU에 대한 오버헤드는 288개의 전체 심볼들 또는 SYNC 필드에 대한 128개 심볼들과 CHANEST 필드에 대한 64개 심볼들과 신규 PLCP 헤더를 위한 96개 심볼들의 합을 포함한다. EVRC 패킷당 심볼 들의 개수는 테이블 4에서와 동일하다. 4개의 코덱 레이트들에 대한 PPDU 기간은 CHANEST 필드로 인해 64 ㎲ 만큼 증가된다.
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테이블 5-PPDU 사이즈(CHANEST=64비트들)
심볼들의 수/패킷 PPDU 기간(㎲)
코덱 레이트 오버헤드 패킷 페이로드 250Kbps 500Kbps 1Mbps 250Kbps 500Kbps 1Mbps
1Kbps 288 24 96 48 24 384 336 312
2Kbps 288 48 192 96 48 480 384 336
4Kbps 288 96 384 192 96 672 480 384
8Kbps 288 192 768 384 192 1056 672 480

도 8은 도 2의 수신국(250)에서 수신 프로세서(260)의 일 실시예를 도시한다. 수신 프로세서(260)는 (1) 802.11b/g에 대한 스펙트럼 역확산 및 차분 복조를 수행하는 DSSS 수신 프로세서(820), (2) 범위 확장 모드에 대한 스펙트럼 역확산, 코히어런트 복조 및 FEC 디코딩을 수행하는 DSSS 수신 프로세서(830), 및 (3) 다른 처리 유니트들을 포함한다. 수신 프로세서(260)는 각각의 수신기 유니트(254)로부터 입력 샘플들의 스트림을 (예컨대, 11Mcps의 칩 레이트로) 수신한다.
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신호 검출(det) 및 타이밍 동기 포착 유니트(810)는 PPDU 프리엠블의 SYNC 필드에서 128-비트 시퀀스를 검출하며, 검출된 128-비트 시퀀스의 타이밍을 결정한다. 유니트(810)는 각각의 칩 주기 내에서 바커(Barker) 시퀀스로 입력 샘플들을 역확산하여 역확산된 심볼들을 칩 레이트로 생성한다. 유니트(810)는 서로 다른 칩 주기들 동안 128-비트 시퀀스와 역확산된 심볼들을 상관하고, 각각의 칩 주기 동안 신호 에너지를 계산하고, 신호 에너지가 미리 결정된 임계치를 초과하는 경우에 신호 검출을 선언한다. 신호 피크의 타이밍은 수신된 신호의 타이밍으로서 사용될 수 있다.
주파수 동기 포착 회로(812)는 입력 샘플들 내의 주파수 에러를 추정한다. 유니트(812)는 SYNC 필드를 위해 사용된 고정된 128-비트 시퀀스 내의 비트들과 역확산된 심볼들을 곱하고, 그 결과 심볼들에 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하며, FFT로부터의 출력들에 기초하여 각각의 서브 밴드의 에너지를 계산하고, 주파수 에러를 최대 에너지를 가진 서브 밴드로서 추정한다.
채널 추정 회로(814)는 SYNC 필드 및 CHANEST 필드(전송되는 경우에)를 위한 입력 샘플들에 기초하여 무선 채널의 응답을 추정한다. 유니트(814)는 바커 시퀀스의 각각의 칩 인덱스에 대한 채널 이득 추정치를 유도하여 무선 단말기에 대한 11-탭 채널 임펄스 응답 추정치를 획득할 수 있다. 유니트(814)는 각각의 심볼 주기의 각각의 칩 주기에 대한 임펄스 응답을 상기 칩 주기에 대한 PN 코드 값 및 상기 심볼 주기에 대한 SYNC 비트 값과 곱할 수 있다. 유니트(814)는 상기 칩 인덱스에 대한 채널 이득 추정치를 획득하기 위해 바커 시퀀스에 대한 11개 칩 인덱스들의 각각에 대한 결과 샘플들을 누산할 수 있다.
모두 11개의 칩 인덱스들에 대한 채널 이득 추정치들의 에너지는 최종 신호 검출을 위해 계산되고 사용될 수 있다.
DSSS 수신 프로세서(820)는 유니트(810)가 수신된 PPDU가 레거시 PPDU임을 표시하는 경우에 수신된 PPDU를 처리한다. DSSS 수신 프로세서(820) 내에서, 역확산기/결합기(8222)는 바커 시퀀스를 사용하여 입력 샘플들의 역확산을 수행하고, 서로 다른 수신 안테나들에 대하여 역확산된 심볼들을 결합하며, 검출된 심볼들을 제공한다. 심볼 디맵퍼(824)는 전송을 위해 사용되는 변조 방식(예컨대 BPSK 또는 QPK)에 기초하여 검출된 심볼들을 디맵핑한다.
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차분 디코더(826)는 심볼 디맵퍼(824)로부터의 출력에 차분 디코딩을 수행하며, 송신국(210)에 의해 전송된 데이터 비트들의 추정치들인 출력 비트들을 제공한다. 일반적으로, DSSS 수신 프로세서(820)에 의한 처리는 송신국(210)에서 DSSS 송신 프로세서(310)에 의한 처리와 상호 보완적이다. 도 8은 간략함을 위해 도 8에 도시되지 않은 다른 처리 유니트들을 포함할 수 있는 DSSS 수신 프로세서(820)의 예시적인 설계를 도시한다.
DSSS 수신 프로세서(830)는 유니트(810)가 수신된 PPDU가 신규 PPDU임을 표시하는 경우에 수신된 PPDU를 처리한다. DSSS 수신 프로세서(830) 내에서, 필터(832)는 대역 외 잡음 및 간섭을 제거하기 위해 입력 샘플들을 필터링한다. 필터(832)는 또한 수신된 PPDU에서 타이밍 드리프트 및 샘플링 레이트로부터 칩 레이트로의 샘플 레이트 변환을 보상하기 위해 입력 샘플들을 재샘플링할 수 있다. 주파수 정정 유니트(834)는 상기 샘플들을 오프셋 주파수에서 회전하는 위상기를 사용하여 곱셈함으로써 필터(832)로부터의 샘플들 내의 주파수 오프셋을 제거한다.
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레이크 수신기/역확산기(836)는 유니트(834)로부터의 샘플들을 채널 이득 추정치들과 곱하고, 바커 시퀀스와의 역확산을 수행하며, 모두 R개 안테나들에 대한 역확산 결과들을 누산하며, 검출된 심볼들을 제공한다. 채널 이득 추정치들은 SYNC 필드 및 가능하면 수신된 PPDU의 CHANEST 필드에 기초하여 한번 유도되고, 전체 수신 PPDU를 위해 사용될 수 있다. 상기 경우에, 레이크 수신기(838)는 수신된 PPDU에서 무선 채널을 트래킹하지 못할 수도 있다. 코히어런트 복조기(Demod;838)는 잔여 주파수 에러에 의한 검출된 심볼들 내의 위상 에러를 제거하고, 송신국(210)에 의해 전송된 변조 심볼들의 추정치들인 복조된 심볼들을 제공한다. 코히어런트 복조기(838)는 각각의 검출된 심볼에 대한 위상 기준을 결정하고, 검출된 심볼의 위상과 상기 위상 기준을 비교하며, 위상 비교에 기초하여 검출된 심볼에 대한 복조된 심볼을 유도할 수 있다. 차분 디코더(840)는 코히어런트 복조기(838)로부터 복조된 심볼들에 차분 디코딩을 수행하여 출력 심볼들을 제공한다. 디인터리버(840)는 도 4의 인터리버(416)에 의해 수행된 인터리빙과 상호보완적인 방식으로 출력 심볼들을 디인터리빙한다. FEC 디코더(842)는 도 4의 FEC 인코더(412)에 의해 수행된 인코딩과 상호보완적인 방식으로 디인터리빙된 심볼들을 디코딩하여 출력 데이터를 제공한다.
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멀티플렉서(850)는 DSSS 수신 프로세서들(820, 830)로부터 출력 데이터를 수신하고, 수신된 PPDU가 레거시 PPDU인 경우에 DSSS 수신 프로세서(820)로부터 출력 데이터를 제공하며, 수신된 PPDU가 신규 PPDU인 경우에 DSSS 수신 프로세서(830)로부터 출력 데이터를 제공한다.
도 8은 802.11b/g 및 범위 확장 모드를 위한 수신 프로세서(260)의 특정 실시예를 도시한다. 수신 프로세서(260)는 다른 설계들로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 내에 있다.
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본 명세서에 설명된 데이터 전송 및 수신 기술들은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기술들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어서, 송신국에서 전송을 위해 데이터를 처리하도록 사용되는 처리 유니트들(예를 들면, 도 4의 DSSS 송신 프로세서들(310, 410))은 하나 이상의 애플리케이션 특정 집적 회로들(ASICs), 디지털 신호 처리기들(DSPs), 디지털 신호 처리 장치들(DSPDs), 프로그래밍가능한 로직 장치들(PLDs), 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이들(FPGAs), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-컨트롤러들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 여기에 설명된 기능들을 수행하기 위해 설계된 다른 전자 유니트들, 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다.
수신국에서 수신을 위해 사용된 처리 유니트들(예를 들면, 도 8의 DSSS 수신 프로세서들(820, 830))은 하나 또는 그 이상의 ASICs, DSPs, 프로세서들, 전자 디바이스들 등등 내에서 구현될 수 있다. 각각의 스테이션에서 프로세서들은 하드웨어 유니트들을 공유할 수 있다.
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소프트웨어 구현에 있어서, 데이터 전송 및 수신 기술들은 여기에 설명된 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 절차들, 기능들 등)을 통해 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유니트(예를 들면, 도 2의 메모리 유니트(242 또는 282))에 저장되고, 프로세서(예를 들면, 제어기(240 또는 280))에 의해 실행된다. 메모리 유니트는 프로세서의 내부 또는 외부에 구현될 수 있다.
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제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (42)

  1. IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트에 대하여 차분(differential) 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작하는 제 1 프로세서; 및
    적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트에 대하여 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작하는 제 2 프로세서를 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 내의 최저 데이터 레이트 미만인 데이터 레이트를 포함하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 프로세서는 1 및 2 메가 비트/초(Mbps)의 데이터 레이트들에 대하여 IEEE 802.11b에 따라 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 1 메가 비트/초(Mbps) 미만의 데이터 레이트들에 대하여 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 250 및 500 킬로 비트/초(Kbps)의 데이터 레이트들에 대하여 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하도록 동작하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 컨벌루션 코드에 따라 트래픽 데이터에 FEC 인코딩을 수행하고, 상기 FEC 인코딩된 데이터를 변조 심볼들로 맵핑하고, 상기 변조 심볼들을 스펙트럼 확산하도록 동작하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 상기 FEC 인코딩된 데이터를 인터리빙하고, 상기 인터리빙된 데이터를 변조 심볼들로 맵핑하도록 더 동작하는 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 심볼 맵핑 이전에 차분 인코딩을 수행하도록 더 동작하는 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 레이트 1/2 컨벌루션 코드에 따라 트래픽 데이터에 FEC 인코딩을 수행하고, 상기 FEC 인코딩된 데이터를 레이트 1/2 미만의 코드 레이트에 대하여 반복하도록 동작하는 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    전송을 위한 범위(range)에 기초하여 상기 제 1 또는 제 2 프로세서를 선택하도록 동작하는 제어기를 더 포함하는 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    음성 데이터에 소스 인코딩을 수행하고, 상기 제 1 및 제 2 프로세서들을 위한 입력 데이터를 제공하도록 동작하는 인코더를 더 포함하는 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 프리엠블, 헤더 및 데이터 필드로 구성된 프로토콜 데이터 유니트를 처리하도록 동작하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 프리엠블은 고정된 비트들의 시퀀스를 전달하는 SYNC 필드를 포함하는 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 프로토콜 데이터 유니트는 채널 추정을 위해 사용되는 고정된 비트 시퀀스를 전달하는 채널 추정 필드를 더 포함하는 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 헤더는 상기 데이터 필드를 위해 사용되는 데이터 레이트를 표시하는 레이트 필드 및 피드백을 위해 사용할 데이터 레이트를 표시하는 레이트 피드백 필드를 포함하는 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 헤더는 상기 데이터 필드의 지속기간(duration)을 표시하는 지속기간 필드를 포함하는 장치.
  17. 무선 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 방법으로서,
    전송을 위한 데이터 레이트를 선택하는 단계;
    상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하는 단계; 및
    상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하는 단계는,
    상기 데이터 레이트가 1 메가 비트/초(Mbps) 미만인 경우에 상기 전송을 위해 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  19. 제 17항에 있어서, 상기 전송을 위해 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하는 단계는,
    컨벌루션 코드에 따라 상기 전송을 위한 데이터를 인코딩하는 단계,
    상기 인코딩된 데이터를 변조 심볼들로 맵핑하는 단계, 및
    상기 변조 심볼들을 스펙트럼 확산하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 전송을 위한 데이터 레이트를 선택하는 단계는,
    상기 전송을 위한 범위에 기초하여 상기 제 1 세트 또는 상기 제 2 세트로부터 상기 전송을 위한 데이터 레이트를 선택하는 단계를 포함하는 데이터 전송 방법.
  21. 전송을 위한 데이터 레이트를 선택하기 위한 수단;
    상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 차분 변조 및 스펙트럼 확산을 수행하기 위한 수단; 및
    상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우에 상기 전송을 위해 순방향 에러 정정(FEC) 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하기 위한 수단은,
    상기 데이터 레이트가 1 메가 비트/초(Mbps) 미만인 경우에 상기 전송을 위해 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 전송을 위해 FEC 인코딩, 심볼 맵핑 및 스펙트럼 확산을 수행하기 위한 수단은,
    컨벌루션 코드에 따라 상기 전송을 위한 데이터를 인코딩하기 위한 수단,
    상기 인코딩된 데이터를 변조 심볼들로 맵핑하기 위한 수단, 및
    상기 변조 심볼들을 스펙트럼 확산하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  24. 제 21항에 있어서, 상기 전송을 위한 데이터 레이트를 선택하기 위한 수단은,
    상기 전송을 위한 범위에 기초하여 상기 제 1 세트 또는 상기 제 2 세트로부터 상기 전송을 위한 데이터 레이트를 선택하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  25. IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트에 대하여 스펙트럼 역확산 및 차분 복조를 수행하도록 동작하는 제 1 프로세서; 및
    적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트에 대하여 스펙트럼 역확산, 복조 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하도록 동작하는 제 2 프로세서를 포함하는 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 세트는 상기 제 1 세트 내의 최저 데이터 레이트 미만인 데이터 레이트를 포함하는 장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1 프로세서는 IEEE 802.11b 내에서 1 및 2 메가 비트/초(Mbps)의 데이터 레이트들에 대하여 스펙트럼 역확산 및 차분 복조를 수행하도록 동작하는 장치.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 250 및 500 킬로 비트/초(Kbps)의 데이터 레이트들에 대하여 스펙트럼 역확산, 심볼 디맵핑 및 FEC 디코딩을 수행하도록 동작하는 장치.
  29. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 입력 심볼들을 역확산하고, 상기 역확산된 심볼들에 복조를 수행하고, 컨벌루션 코드에 따라 상기 복조된 심볼들에 FEC 디코딩을 수행하도록 동작하는 장치.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 상기 역확산된 심볼들에 코히어런트 복조를 수행하도록 동작하는 장치.
  31. 제 29항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 상기 복조된 심볼들에 차분 디코딩을 수행하고, 상기 차분 디코딩의 출력에 FEC 디코딩을 수행하도록 동작하는 장치.
  32. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 프로세서로부터의 출력에 소스 디코딩을 수행하고, 디코딩된 데이터를 제공하도록 동작하는 디코더를 더 포함하는 장치.
  33. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 전송용 프로토콜 데이터 유니트를 수신하고, 상기 프로토콜 데이터 유니트의 프리엠블을 처리하며, 상기 프리엠블에 기초하여 상기 전송이 상기 제 1 세트 내에 있는 데이터 레이트에 대한 것인지 상기 제 2 세트 내에 있는 데이터 레이트에 대한 것인지 결정하도록 동작하는 장치.
  34. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 수신된 프로토콜 데이터 유니트의 프리엠블 내에서 전송된 고정된 비트 시퀀스에 기초하여 신호 검출을 수행하도록 동작하는 장치.
  35. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 상기 수신된 프로토콜 데이터 유니트 내의 프리엠블 또는 채널 추정 필드, 또는 이들 둘 다에 기초하여 채널 추정치를 유도하도록 동작하는 장치.
  36. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 프로세서는 전송용 프로토콜 데이터 유니트를 수신하고, 상기 프로토콜 데이터 유니트의 헤더를 처리하고, 상기 프로토콜 데이터 유니트 내에서 전송된 데이터를 위해 사용된 데이터 레이트를 결정하며, 피드백을 전송하기 위해 사용할 데이터 레이트를 결정하도록 동작하는 장치.
  37. 무선 통신 시스템에서 데이터를 수신하는 방법으로서,
    수신되는 전송에 대한 데이터 레이트를 결정하는 단계;
    상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산 및 차분 복조를 수행하는 단계; 및
    상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산, 복조 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산, 코히어런트 복조 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하는 단계는,
    상기 데이터 레이트가 1 메가 비트/초(Mbps) 미만인 경우에 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산, 심볼 디맵핑 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  39. 제 37항에 있어서,
    전송용 프로토콜 데이터 유니트를 수신하는 단계;
    상기 프로토콜 데이터 유니트의 프리엠블을 처리하는 단계; 및
    상기 프리엠블에 기초하여 상기 전송이 상기 제 1 세트 내에 있는 데이터 레이트에 대한 것인지 상기 제 2 세트 내에 있는 데이터 레이트에 대한 것인지 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  40. 수신되는 전송을 위한 데이터 레이트를 결정하기 위한 수단;
    상기 데이터 레이트가 IEEE 802.11b에 대한 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 1 세트 내에 있는 경우 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산 및 차분 복조를 수행하기 위한 수단; 및
    상기 데이터 레이트가 적어도 하나의 데이터 레이트의 제 2 세트 내에 있는 경우 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산, 복조 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산, 코히어런트 복조 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하기 위한 수단은,
    상기 데이터 레이트가 1 메가 비트/초(Mbps) 미만인 경우에 상기 전송에 대해 스펙트럼 역확산, 심볼 디맵핑 및 순방향 에러 정정(FEC) 디코딩을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  42. 제 40항에 있어서,
    전송용 프로토콜 데이터 유니트를 수신하기 위한 수단;
    상기 프로토콜 데이터 유니트의 프리엠블을 처리하기 위한 수단; 및
    상기 프리엠블에 기초하여 상기 전송이 상기 제 1 세트 내에 있는 데이터 레이트에 대한 것인지 상기 제 2 세트 내에 있는 데이터 레이트에 대한 것인지 결정하기 위한 수단을 더 포함하는 장치.
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