KR101110418B1 - 다중-대역 ｏｆｄｍ 시스템에 있어서 데이터 톤들의 가드톤들상으로의 맵핑 - Google Patents

다중-대역 ｏｆｄｍ 시스템에 있어서 데이터 톤들의 가드톤들상으로의 맵핑 Download PDF

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Abstract

무선 통신을 위한 디바이스가 제공된다. 이 디바이스는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 송신하도록 동작가능한 송신기(200)를 포함한다. 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호는, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 인접해 있는 제1 세트의 카피 톤들, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 인접해 있는 제2 세트의 카피 톤들, 및 제1 및 제2 세트의 카피 톤들 간에 제공되는 복수의 데이터 톤들을 갖는다. 제1 및 제2 세트의 카피 톤들은 복수의 데이터 톤들 중 적어도 일부의 카피들을 포함한다.
직교 주파수 분할 멀티플렉스, 카피 톤, 데이터 톤, 파일럿 톤, 가드 톤, 공백 톤, 가드 빈

Description

다중-대역 ＯＦＤＭ 시스템에 있어서 데이터 톤들의 가드 톤들상으로의 맵핑{MAPPING DATA TONES ONTO GUARD TONES FOR A MULTI-BAND OFDM SYSTEM}
본 발명은 무선 통신, 특히 직교 주파수 분할 멀티플렉스 시스템(orthogonal frequency division multiplex system)에 있어서 데이터 톤들을 가드 톤(guard tone)들로 맵핑하는 방법에 관한 것이다.
네트워크는 네트워크 컴포넌트들 간의 통신을 제공한다. 무선 네트워크는 비접속형 통신(connectionless communication)을 허용한다. 무선랜(wireless local area networks)은 일반적으로 컴퓨터에 의해 용도가 맞추어져(tailored) 있으며, 통신을 촉진시키기 위해 정교한 프로토콜들을 채용할 수 있다. 약 10m의 범위를 갖는 무선 사설망(wirelss personal area networks)은 성장을 위한 준비를 갖추었으며, 증가하는 기술 개발의 노력은 무선 사설망을 지원하는 프로토콜 개발에 맞추어져 있다.
제한된 범위로 인해, 무선 사설망은 소수의 회원들을 보유할 수도 있으며, 무선랜보다 저전력을 필요로 한다. IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 IEEE 802.15.3a 무선 사설망 표준을 개발하고 있다. "피코넷(piconet)"이라는 용어는 통신 장치들을 포함하는 애드혹(ad hoc) 토폴로지 를 갖는 무선 사설망을 지칭한다. 피코넷은 피코넷 코디네이터(PNC)에 의해 조정될 수 있다. 피코넷은 각종 무선 장치들이 상호 근접하고 이격됨에 따라 자발적으로 형성, 재형성, 그리고 배제될 수 있다. 피코넷은 자신의 제한된 시간적 및 공간적 범위에 의해 특징지어질 수 있다. 물리적으로 인접한 무선 장치들은, 동시에 운영되는 다수의 피코넷들로 자신들을 그룹화할 수 있다.
IEEE 802.15.3a 태스크 그룹에 대한 일 제안은, 3.1GHz에서 10.6GHz까지의 7.5GHz 울트라 광대역폭(UWB)을, 각 대역이 528MHz의 폭을 갖는 14개의 대역들로 분할한다. 이들 14개의 대역들은, 각 그룹이 3개의 528MHz의 대역들을 갖는 4개의 대역 그룹들과 2개의 528MHz 대역들을 갖는 1개의 대역 그룹으로 조직화된다. 일례로서의 피코넷은 대역 그룹 중 제1 주파수 대역 내의 제1의 312.5 nS 지속 시간 간격의 제1 다중-대역 직교 주파수 분할 멀티플렉스(MB-OFDM) 부호, 대역 그룹 중 제2 주파수 대역 내의 제2의 312.5 nS 지속 시간 간격의 제2 MB-OFDM 부호, 및 대역 그룹 중 제3 주파수 대역 내의 제3의 312.5 nS 지속 시간 간격의 제3 MB-OFDM 부호를 송신할 수 있다. 다른 피코넷들도, 상이한 시간-주파수 코드들 및 구별되는 프리엠블 시퀀스(preamble sequence)를 이용하여 자신들을 구별하면서, 동일한 대역 그룹을 이용하여 동시에 송신할 수 있다. 피코넷들이 대역 그룹 중 3개의 528MHz 대역 주파수들 각각에서 송신함으로써 대역 그룹을 공유하는 이러한 방법은 시간 주파수 코딩 또는 시간 주파수 인터리빙(time frequency interleaving; TFI)으로서 언급되기도 한다. 대안적으로, 피코넷들은 고정 주파수 인터리빙(fixed frequency interleaving; FFI)으로 언급되기도 하는 대역 그룹 중 일 주파수 대역 상에서 독점적으로 송신될 수도 있다. 고정 주파수 인터리빙을 이용하는 피코넷들은, 구별되는 프리엠블 시퀀스를 이용함으로써, 시간 주파수 인터리빙을 이용하는 다른 피코넷들로부터 자신들을 구별할 수 있다. 실제적으로, 시간 주파수 인터리빙 식별의 목적으로 4개의 구별되는 프리엠블 시퀀스가 할당될 수 있으며, 고정 주파수 인터리빙에 대하여 1개의 구별되는 프리엠블 시퀀스가 할당되었다. 서로 다른 피코넷들에는 서로 다른 시간-주파수 코드들이 이용될 수 있다. 또한, 서로 다른 피코넷들은 서로 다른 프리엠블 시퀀스들을 이용할 수 있다.
다중-대역 OFDM SIG 물리층 사양에 따른 메시지 패키지의 구조는 프리엠블 필드, 헤더 필드, 및 페이로드(payload) 필드를 포함한다. 프리엠블 필드는 별개의 프리엠블 시퀀스의 다수의 인스턴스를 포함할 수 있다. 프리엠블 필드는 패킷 및 프레임 검출 시퀀스와 채널 평가 시퀀스로 서브분할될 수 있다. 채널 평가 시퀀스는, 불리한 채널 조건들을 효과적으로 보상하도록 무선 통신 채널의 특성들을 평가하기 위해 수신기에 의해 이용될 수 있는 공지의 시퀀스이다. 프리엠블 필드, 헤더 필드, 및 페이로드 필드는 각각 복수의 DFDM 부호들로 서브분할될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 통신을 위한 디바이스가 제공된다. 이 디바이스는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 송신하도록 동작가능한 송신기를 포함한다. 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호는, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부(first end)에 인접해 있는 제1 세트의 카피 톤(copied tone)들, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 인접해 있는 제2 세트의 카피 톤들, 및 제1 및 제2 세트의 카피 톤들 간에 제공되는 복수의 데이터 톤들을 갖는다. 제1 및 제2 세트의 카피 톤들은 복수의 데이터 톤들 중 적어도 일부의 카피들을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 무선 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 통신을 위한 디바이스가 제공된다. 이 디바이스는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 적어도 일부 데이터 톤들을 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 가드 톤(guard tone)들 상으로 맵핑하도록 동작가능한 트랜시버를 포함한다. 이 가드 톤들은 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 데이터 톤들의 인접하는 단부들 상에 제공된다.
일 실시예에 있어서, 무선 통신의 방법이 제공된다. 이 방법은, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 인접해 있는 제1 세트의 가드 빈(guard bin)들, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 인접해 있는 제2 세트의 가드 빈들, 및 제1 및 제2 세트의 가드 빈들 간에 제공되는 데이터를 유지하기 위한 복수의 데이터 빈들을 포함하는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 생성하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 제1 및 제2 세트의 가드 빈들이 복수의 데이터 빈들에 제공되는 동일한 데이터의 적어도 일부의 카피들을 유지하도록 데이터를 복제하는 단계를 포함한다.
이들 및 그외 특징이나 장점들은 첨부 도면들 및 클레임과 함께 이하 설명하는 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들을 구현하기 위한 예시적인 무선 피코넷을 나타내 는 도면.
도 2는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 메시지 포맷의 주파수 빈들 또는 캐리어 주파수들의 세트의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기와 통신하는 송신기를 나타내는 블록도.
도 4A는 이상적인 기저-대역(base-band), 로우패스(low-pass) 필터의 주파수 응답을 나타내는 도면.
도 4B는 본 발명의 실시예들을 구현하기 위한 실제의 기저-대역, 로우패스 필터의 예시적인 주파수 응답을 나타내는 도면.
도 5A는 다른 직교 주파수 분할 멀티플렉스 메시지 포맷의 주파수 빈들 또는 캐리어 주파수들의 세트의 일례를 나타내는 도면.
도 5B는 또 다른 직교 주파수 분할 멀티플렉스 메시지 포맷의 주파수 빈들 또는 캐리어 주파수들의 세트의 일례를 나타내는 도면.
도 5C는 또 다른 직교 주파수 분할 멀티플렉스 메시지 포맷의 주파수 빈들 또는 캐리어 주파수들의 세트의 일례를 나타내는 도면.
도 5D는 또 다른 직교 주파수 분할 멀티플렉스 메시지 포맷의 주파수 빈들 또는 캐리어 주파수들의 세트의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들을 구현하기 위해 적합한 무선 트랜시버 카드를 구비하는 범용 컴퓨터 시스템의 일례를 나타내는 도면.
본 발명은 데이터 빈들의 일 부분을 복제하기 위한 가드 톤들로서 사전에 할당되는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 주파수 빈들의 적절성을 교시한다. 일 실시예에 있어서, 가드 톤들로서 사전에 할당되는 주파수 빈들상으로 복제 또는 맵핑하기 위해 선택되는 데이터 빈들은 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 2개의 주파수 극단에 최인접해 있는 것들이며, 이 때문에 필터의 낮은 차수 또는 저렴한 가격으로 인해 통과대역(passband)의 에지들 근처에서 가장 쉽게 인접 채널 간섭 또는 감쇠를 겪게 된다. 데이터 빈들의 복제는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 수신을 향상시키면서, 이들 데이터 빈들의 신호대 잡음 비를 증대시킨다.
도 1을 참조하면, 협력하는 수많은 전자 장치들에 의해 형성되는 피코넷(100)이 개시되어 있다. 제1 트랜시버(102)는 피코넷(100)용 피코넷 컨트롤러로서 동작한다. 제2 트랜시버(104), 제3 트랜시버(106), 및 제4 트랜시버(108)는 피코넷(100)의 컴포넌트로서 동작한다. 트랜시버들(102, 104, 106, 및/또는 108)은 피코넷(100)의 피코넷 컨트롤러로서 동작할 수도 있지만, 그 역할을 수행하는 것으로 나타나 있지는 않다. 제1 트랜시버(102)는 피코넷(100)의 컴포넌트들 간의 통신을 증진시키기 위하여, 비콘(beacon)이라고 약칭되기도 하는 비콘 메시지들을 브로드캐스트할 수 있다. 비콘 메시지들의 유효 범위, 그에 따른 피코넷(100)의 유효 경계는 도 1의 점선으로 도시되어 있다. 제1 트랜시버(102)는 공중 교환 전화망(public switched telephone network)(110) 또는 공중 교환 데이터망(public switched data network)(112)에 접속될 수 있으며, 이에 의해 피코넷(100)의 컴포넌트들, 예컨대 트랜시버들(102, 104, 106, 108)은 인터넷 또는 상호접속된 통신 장치들의 다른 네트워크와 통신할 수 있다. 트랜시버들(102, 104, 106, 108)은 IEEE 802.15.3a 무선 사설망 프로토콜에 따라 무선 통신을 행할 수 있다. 피코넷(100) 내에서의 무선 통신은 직교 주파수 분할 멀티플렉스(OFDM) 부호들의 시퀀스로서 송수신된다.
도 2를 참조하면, 피코넷(100)에서의 통신을 위해 OFDM 부호들을 생성하는 데 적합한, 주파수 빈이라 명명되는 주파수 범위들의 예시적인 세트가 도시되어 있다. 각 주파수 빈은 톤(tone)으로서 언급되기도 한다. 주파수 빈들의 완전한 세트는 도 2에 도시된 3개의 세트들의 각각인 세트 1, 세트 2, 및 세트 3을 결합(join)함으로써 형성된다. 세트 1의 주파수 빈들은 세트 2 주파수 빈들보다 주파수가 앞서고, 세트 2 주파수 빈들은 세트 3 주파수 빈들보다 주파수가 앞선다. 주파수 빈들은 n1 내지 n5로 표시되는 5개의 공백 톤들(null tones), g1 내지 g10로 표시되는 10개의 가드 톤들(guard tones), p1 내지 p12로 표시되는 12개의 파일럿 톤들(pilot tones), 및 c1 내지 c100로 표시되는 100개의 데이터 톤들(data tones)을 포함한다.
파일럿 톤들은 공지의 값들을 포함하며, OFDM 부호들의 동기 복조(coherent demodulation)를 증진시키기 위해 제공된다. 공백 톤들은 0값들을 포함하며, 528 MHz 주파수 대역들 간의 주파수 버퍼를 제공하고 DC 오프셋 문제들을 감소시키기 위해 제공된다. 가드 톤들은 넌-데이터 넌 제로(non-data non-zero) 값들을 포함하여, 528 MHz 주파수 대역들 간의 주파수 버퍼를 더 제공한다. 데이터 톤들은 통 신 패킷들의 정보 컨텐트 - 프리엠블들, 헤더들, 또는 데이터 필드들의 컨텐트 - 를 포함한다. 데이터 톤들은 다양한 변조 스킴, 예컨대 직교 위상 편이 변조(quadrature phase shift keying; QPSK)에 따른 정보의 다중 비트들을 암호화할 수 있다.
도 3을 참조하면, 무선 수신기(202)와 통신하는 무선 송신기(200)가 도시되어 있다. 무선 송신기(200)는 본 발명의 실시예들에 따라 포맷된 OFDM 부호들을 송신하는 데 적합하며, 무선 수신기(202)는 본 발명의 실시예들에 따라 포맷된 OFDM 부호들을 수신하기에 적합하다. 신호원(204)은 변조기(206)에 송신될 데이터를 제공한다. 변조기(206)는 복수의 데이터 톤들에 따라 데이터를 세그먼트분할하고, 적절한 변조 기술에 따라 각 데이터 톤의 값을 인코딩한다. 또한, 변조기(206)는 가드 톤들 및 파일럿 톤들에 대한 값들을 인코딩한다. 변조기(206)는, 데이터의 주파수 도메인 표현을 동일 데이터의 시간 도메인 표현으로 변형하는 역 고속 푸리에 변환기(inverse fast Fourier transformer) 컴포넌트(108)에 상기 톤들을 제공한다.
역 고속 푸리에 변환기 컴포넌트(208)는, 신호의 디지털 표현을 아날로그 형태로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(210)에 신호의 시간 도메인 표현을 제공한다. 아날로그 형태의 이 신호는 528 MHz 폭의 기저대역 신호이다. 디지털-아날로그 컨버터(210)는 송신을 위해 528 MHz 폭의 기저대역 신호를 적절한 주파수 대역으로 주파수 편이시키는 업 컨버터(212)에 528 MHz 폭의 기저대역 신호를 제공한다. 업 컨버터(212)는 무선 송신을 위해 신호 강도를 증대시키는 증폭기(214)에 업 컨버트(up converted)된 528 MHz 폭의 신호를 제공한다. 증폭기(214)는, 업 컨버트되고 증폭된 528 MHz 폭의 신호를, MB-OFDM 신호의 바람직한 3개의 대역 외측에 놓이는 업 컨버트된 신호의 어떠한 스퓨리어스(spurious) 주파수의 내용이라도 감쇠시키는, 전형적으로 1584 MHz의 대역폭을 갖는 대역-선택 필터(216)에 공급한다. 대역-선택 필터(216)는, 업 컨버트되고 증폭되고 대역-선택 필터링이 행해진 528 MHz 폭 신호를 무선으로 송신하는 송신 안테나(218)를 공급한다.
무선 신호는 수신 안테나(220)에 의해 수신된다. 수신 안테나(220)는, 자신이 수신할 수 있는 전체 대역폭으로부터 MB-OFDM의 3개의 모든 대역들을 선택하는, 전형적으로 1584 MHz의 대역폭을 갖는 수신 대역-선택 필터(222)에 상기 신호를 공급한다. 수신 대역-선택 필터(222)는 MB-OFDM 신호를 528 MHz 기저대역 신호로 주파수 편이시키는 다운 컨버터(224)에 상기 선택된 MB-OFDM 신호를 공급한다. 다운 컨버터(224)는 전형적으로 528 MHz 대역폭을 갖는 기저대역, 로우패스 필터(225)에 상기 528 MHz 기저대역 신호를 공급한다. 기저대역, 로우패스 필터(225)는 필터링된 528 MHz 기저대역 신호를 디지털화하는 아날로그-디지털 컨버터(226)에 상기 필터링된 528 MHz 기저대역 신호를 공급한다. 아날로그-디지털 컨버터(226)는 디지털화된 528 MHz 기저대역 신호를 100개의 데이터 톤들, 12개의 파일럿 톤들, 10개의 가드 톤들, 5개의 공백 톤들, 및 1개의 직류 톤을 포함하는 128개의 구별되는 톤들로 분리하면서, 528 MHz 기저대역 신호를 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 변환하는 고속 푸리에 변환기(228)에 상기 디지털화된 528 MHz 기저대역 신호를 공급한다. 고속 푸리에 변환기(228)는 100개의 데이터 톤들을 데이터의 스트림 으로 복조하는 복조기 컴포넌트(230)에 상기 주파수 도메인 톤들을 공급한다. 복조기 컴포넌트(230)는 12개의 파일럿 톤들 및 10개의 가드 톤들에 포함된 정보를 이용하여, 100개의 데이터 톤들로부터 정보 내용을 복원시킨다. 복조기 컴포넌트(230)는 데이터의 스트림을 해석하고 이용하는 MAC(medium access control) 컴포넌트(232)에 상기 데이터의 스트림을 제공한다.
몇몇 실시예에 있어서 전술한 무선 송신기(200) 및 무선 수신기(202) 구성들은, 예컨대 도 1을 참조하여 전술한 트랜시버들(102, 104, 106, 108) 등의 트랜시버로서 언급되는 단일 디바이스 내에 결합될 수 있다. 송신 대역통과 필터(216) 및 증폭기(214)가 분리된 컴포넌트들로서 기술되었지만, 몇몇 실시예에 있어서 이들 기능들은 하나의 컴포넌트 내에 통합될 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에 있어서 업 컨버트된 528 MHz 대역폭 신호는, 증폭기(214)에 의해 증폭되기 전에 송신 대역통과 필터(216)에 의해 대역통과 필터링될 수도 있다. 당업자에게 용이하게 제안될 수 있고 본 발명의 사상 및 범위 내라면 상기 목적을 위한 그외 시스템들, 컴포넌트들, 및 기술들이 구현될 수 있다.
도 4A를 참조하면, 528 MHz의 대역폭을 갖는 이상적인 기저대역, 로우패스 필터의 주파수 응답이 도시되어 있다. 528 MHz 폭 통과대역 내에서 필터는 감쇠 현상을 보이지 않는다. 528 MHz 폭 통과대역의 바로 외측에서 필터는 상당한 감쇠 를 나타낸다.
도 4B를 참조하면, 거의 528 MHz의 대역폭을 갖는 물리적으로 이상적인 기저대역, 로우패스 필터의 주파수 응답이 도시되어 있다. 528 MHz 대역폭의 중심 영 역 내에서 기저대역, 로우패스 필터는 본질적으로 감쇠 현상을 보이지 않는다. 528 MHz 대역폭 통과대역의 상당히 떨어진 외측에서 기저대역 로우패스 필터는 상당량의 감쇠를 나타낸다. 그러나, 이상적인 기저대역 로우패스 필터와는 달리, 기저대역, 로우패스 필터가 중간의 불완전한 감쇠를 나타내는 밴드폭의 양측에는 천이 구역(transition zone)이 존재한다. 필터가 감쇠없는 상태로부터 상당한 감쇠를 보이는 상태로 천이하는 속도는, 예컨대 복잡성(complexity)과 필터 비용(cost)의 함수일 수 있다. 필터의 복잡성은 필터의 차수와 연관될 수 있다: 차수가 높은 필터는 더 복잡한 필터이며, 차수가 낮은 필터는 덜 복잡한 필터이다. 더 가파르고 더 빠른 천이, 즉 필터 롤-오프(roll-off)를 이루기 위해서는, 예컨대 더 큰 필터 회로 복잡성이 요구된다.
도 2를 다시 참조하면, 10개의 가드 톤들, 즉 OFDM 부호의 528 MHz 대역폭의 양쪽 단부의 5개의 가드 톤들은 대역-선택 필터(216) 및/또는 기저대역, 로우패스 필터(225)의 감쇠 천이 구역 내에 속할 수 있다. 또한, 최초의 소량 데이터 톤들 및 최후의 소량 데이터 톤들이 대역-선택 필터(216) 및/또는 기저대역, 로우패스 필터(225)의 감쇠 천이 구역 내에 존재하여, 최초의 소량 데이터 톤들 및 최후의 소량 데이터 톤들의 신호대 잡음비를 감소시킬 수 있다.
도 5A를 참조하면, 주파수 범위들의 대안의 예시 세트가 도시되어 있다. 데이터 톤들 C1 내지 C5 및 C96 내지 C100 은 도 2의 가드 톤들에 대해 할당된 주파수 빈들상으로 카피된다. 이로써, C'1은 C1의 카피, C'2은 C2의 카피 등이고, C'100은 C100의 카피이다. C'n 톤은 카피 톤(copy tone) 또는 맵핑 톤(mapped tone)으로 명명될 수도 있다. 수신기가 도 5A의 주파수 범위들의 세트에 따라 송신된 OFDM 부호를 복조하는 경우, 복조기(230)는, 예컨대 최대비 결합 기술(maximal ratio combining technique), 동이득 결합 기술(equal gain combining technique) , 또는 그외 기술들을 이용하여 C'1 과 C1 , C'2 과 C2 , 등 및, C'100 과 C100 를 결합한다. 이 기술은 수신기에서 데이터 톤들 C1 내지 C5 및 C96 내지 C100 의 신호대 잡음비를 증가시킬 수 있다.
이제 도 5B를 참조하면, 주파수 범위들의 대안의 예시 세트가 도시되어 있다. 도 5A의 주파수 범위들의 세트와 도 5B의 주파수 범위들의 세트 간의 차이점은, 주파수 빈들이 528 MHz 대역폭의 중앙에 더 근접해 있어, 필터 감쇠 및 간섭에 영향을 덜 받기 때문에, 528 MHz 대역폭의 더 외측의 에지에 인접한 주파수 빈들에 카피된다는 것이다. 이 기술은 인접 채널의 간섭 및 필터 감쇠의 최대 위험이 일반적으로 주파수 범위들의 에지들에 존재할 수 있기 때문에, 데이터 톤들 C1 내지 C5 및 C96 내지 C100 의 신호대 잡음비를 증가시킬 수 있다. 이 시스템은, 예컨대 C1 및 C100 등 더 취약한 데이터 톤들에 대해서는 비례적으로 더 강한 보호를 제공한다.
이제 도 5C를 참조하면, 주파수 범위들의 대안의 예시 세트가 도시되어 있다. 도 5A의 주파수 범위들의 세트와 도 5C의 주파수 범위들의 세트 간의 차이점 은, 528 MHz 대역폭의 하단의 주파수 빈들은 528 MHz 대역폭의 상단에 카피되며, 528 MHz 대역폭의 상단의 주파수 빈들은 528 MHz 대역폭의 하단에 카피된다는 것이다. 만약, 528 MHz 대역폭의 한쪽 극단 또는 다른쪽 극단에 강한 간섭의 영향이 미치게 되는 경우, 이 에지에 위치한 주파수 빈들을 인접한 주파수 빈들에 카피하는 것은 강한 간섭을 그다지 제거할 수 없지만, 528 MHz 대역폭의 반대쪽 단에 카피하는 것은, 강한 간섭으로부터 자유로울 수 있기 때문에, 더 효과적인 것으로 판명될 수 있다.
이제 도 5D를 참조하면, 주파수 범위들의 대안의 예시 세트가 도시되어 있다. 도 5C의 주파수 범위들의 세트와 도 5D의 주파수 범위들의 세트 간의 차이점은, 카피된 주파수 빈들의 순서가 역으로 되어 있어, 몇몇 실시예들의 이점을 제공할 수 있다는 것이다.
10개의 데이터 톤들, C1 내지 C5 및 C96 내지 C100 이 OFDM 부호의 528 MHz 대역폭의 두 극단의 최인접한 곳에 위치해 있어, 필터 감쇠 및/또는 인접 채널 간섭에 가장 영향받기 쉽다는 것에 유념하자. 데이터 톤들을 카피하는 것은, 노이즈 환경에서의 통신을 촉진하거나 또는 대안적으로 더 높은 데이터 송신율을 촉진하는 수신기(202)에 의해 처리되는 신호의 신호대 잡음비(SNR)를 증가시킬 수 있다. 또한, 이들 10개의 데이터 톤들을 카피하는 것은 이들 10개의 데이터 톤들에 대한 주파수 다양성을 제공하며, 임의의 채널 공백 또는 간섭 스파이크에 영향을 덜 받게 한다. 이들 10개의 데이터 톤들을 카피하는 것은 도 2A, 도 2B, 및 도 2C에 도시 된 주파수 빈 구성에 대하여 유용 송신 에너지를 상승시켜, 528 MHz 대역폭의 이용을 더 효과적으로 만든다. 이들 10개의 데이터 톤들을 카피하는 것은 대역통과 필터(216)에 대한 요구조건을 더 완화시킬 수 있으며, 예컨대 트랜시버들(202, 204, 206, 208)의 제조 또는 구매의 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있다. 본 발명에 의해 주파수 범위들의 다른 구성들이 고려되어진다. 또한, 일 실시예에 따르면 단일 데이터 톤을 다수의 가드 톤들상으로 카피할 수 있다. 데이터 톤들을 전술한 10개의 가드 톤들상으로 맵핑하는 실시예는, 10개의 가드 톤들보다 더 적거나 또는 더 많은 임의의 수의 가드 톤들로 쉽게 확장될 수 있다는 것을 충분히 이해할 것이다.
몇몇 실시예에 있어서, 카피 톤들, 예컨대 C'1 내지 C'5 및 C'96 내지 C'100 은 예컨대 C1 내지 C5 및 C96 내지 C100 을 양수(positive number)인 계수로 승산함으로써, 그들이 카피되는 데이터 톤들과는 상이한 진폭으로 스케일링될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 카피 톤들은 동일한 비례 상수를 이용하여 모두 스케일링될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 비례 상수는, 공백(null) 톤들과 데이터 톤들 간의 램핑(ramping) 또는 천이 구역을 제공하기 위하여, 카피 톤들의 위치에 따라 변할 수 있다. 카피되는 주파수 빈들의 택일적 구성들에 대하여 적절한 스케일링이 쉽게 규정될 수 있다. 이 스케일링은 대역통과 필터(216)의 성능을 튜닝할 수 있다. 예를 들어, 좁은 천이 구역을 갖는 고품질 대역통과 필터(216)가 송신기(200)에 이용되는 경우, 데이터 톤들은 전체 진폭에서 카피되고 단일 전력으로 송신될 수 있다. 더 광폭의 천이 구역을 갖는 저품질 대역통과 필터(216)가 송신기에 이 용되는 경우, 데이터 톤들은 528 MHz 대역폭의 에지에 접근함에 따라 진폭을 롤링 오프(rolling off)하거나 또는 진폭을 상승(boosting)시키는 등, 증가함수적으로 스케일링될 수 있다. 단일 스케일링 이외의 것이 이용되는 경우, 수신기가 적절히 조정하여 스케일링된 데이터 톤들을 수신하도록, 패킷의 프리엠블의 채널 평가 시퀀스에는 동일한 스케일링 또는 파워 인벨롭(power envelope)이 적용되어야 한다.
전술한 트랜시버들(102, 104, 106, 108)은 단일 집적 회로 또는 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 결합된 복수의 집적 회로들을 포함하여, 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 트랜시버들(102, 104, 106, 108)은 인쇄된 회로 카드로서 구현된다.
도 6을 참조하면, 시스템(360)은 피코넷 구성 디바이스의 일례를 나타낸다. 트랜시버 카드(362)는 ASIC(application specific integrated circuit)(364) 또는 다른 형태의 디지털 프로세서, 디지털-아날로그 컨버터(210), 아날로그-디지털 컨버터(226), 증폭기(214), 수신기 증폭기(370), 스위치(368), 및 송/수신 안테나(366)를 포함한다. ASIC(364)은 도 3을 참조하여 전술한 변조/복조 및 고속 푸리에 변환기/역 고속 푸리에 변환기 기능들을 제공한다. 스위치(368)는, 안테나가 신호를 수신하고 그 신호를 수신기 증폭기(370)에 라우팅할지 또는 안테나가 증폭기(214)로부터 라우팅된 신호를 송신할지를 선택한다. ASIC(364)은 (중앙 처리부 즉 CPU라고도 지칭되기도 하는) 프로세서(382)에 결합된다. CPU(382)는 ASIC(364)에 통신 패킷을 제공하고, ASIC(364)으로부터 예컨대 데이터 링크층 패킷들 등의 통신 패킷들을 수신한다.
프로세서(382)는 2차 스토리지(384), ROM(read only memory)(386), RAM(random access memory)(388), I/O(입력/출력)(390) 장치, 및 네트워크 접속 장치들(392)을 포함는 메모리 장치들과 통신한다. 프로세서는 하나 이상의 CPU 칩들로서 구현될 수 있다.
2차 스토리지(384)는 전형적으로 하나 이상의 디스크 드라이브 또는 테이프 드라이브들을 포함하며, RAM(388)이 모든 작업 데이터를 보유할 만큼 크지 않은 경우 데이터의 비휘발성 스토리지용으로, 또한 오버-플로우 데이터 스토리지 장치로서 이용된다. 2차 스토리지(384)는, 실행을 위해 프로그램들이 선택되는 경우에 RAM(388)으로 로딩되는 프로그램들을 저장하는 데 이용될 수 있다. ROM(386)은 프로그램이 실행되는 동안 판독되는 명령어들 및 데이터를 저장하는 데 이용된다. ROM(386)은, 2차 스토리지의 큰 메모리 용량에 비해 전형적으로 작은 메모리 용량을 갖는 비휘발성 메모리 장치이다. RAM(388)은 휘발성 데이터 및 명령어들을 저장하는 데 이용된다. ROM(386) 및 RAM(388) 양자로의 액세스는 전형적으로 2차 스토리지(384)로의 액세스보다 빠르다.
I/O(390) 장치들은 프린터들, 비디오 모니터들, 액정표시장치(LCD)들, 터치 스크린 디스플레이들, 키보드들, 키패드들, 스위치들, 다이얼들, 마우스들, 트랙 볼들, 음성 인식기들, 카드 판독기들, 종이 테이프 판독기들, 또는 그외 공지된 입력 장치들을 포함할 수 있다. 네트워크 접속 장치들(392)은 모뎀들, 모뎀 뱅크들, 이더넷 카드들, USB 인터페이스 카드들, 시리얼 인터페이스들, 토큰 링 카드들, 파이버 산재 데이터 인터페이스(FDDI) 카드들, 무선랜(WLAN) 카드들, GSM(global system for mobile communications) 무선 트랜시버 카드들, 및 그외 공지된 네트워크 장치들의 형태를 취할 수 있다. 이들 네트워크 접속 장치들(392)은 프로세서(382)가 인터넷 또는 하나 이상의 인트라넷과 통신할 수 있게 할 수 있다. 이러한 네트워크 접속에 의해, 프로세서(382)는 네트워크로부터 정보를 수신하거나, 또는 전술한 방법의 단계들을 수행함으로써 네트워크에 정보를 출력할 수 있다는 것을 예상할 수 있다. 프로세서(382)를 이용하여 실행될 명령어들의 시퀀스로서 주로 표현되는 이러한 정보는, 예컨대 반송파에 포함되는 컴퓨터 데이터 신호의 형태로, 네트워크로부터 수신되고 또한 네트워크로 출력될 수 있다.
프로세서(382)를 이용하여 실행될 데이터 또는 명령어들을 포함할 수 있는 이러한 정보는, 예컨대 컴퓨터 데이터 기저대역 신호 또는 반송파에 실려진 신호의 형태로, 예를 들어 네트워크로부터 수신되고 또한 네트워크로 출력될 수 있다. 네트워크 접속 장치들(392)에 의해 생성되는 기저대역 신호 또는 반송파에 실려진 신호는, 전기 도전체 내부 또는 그 표면, 동축 케이블 내부, 도파관(waveguide) 내부, 광섬유 등의 광 매체 내부, 또는 대기 중이나 자유 공간으로 전파될 수 있다. 기저대역 신호 또는 반송파에 실려진 신호에 포함된 정보는, 그 정보를 처리 또는 생성하거나 그 정보를 송신 또는 수신하는 데 바람직할 수 있는 경우, 서로 다른 시퀀스들에 따라 정렬될 수 있다. 기저대역 신호 또는 반송파에 실려진 신호, 또는 현재 사용되거나 또는 이후 전개되는, 본 명세서에서 송신 매체로서 언급되는 그외 타입의 신호들은 당업자에게 공지된 몇가지 방법들에 따라 생성될 수 있다.
프로세서(382)는, 하드 디스크, 플로피 디스크, 광 디스크(이들 각종 디스크 기반 시스템들은 모두 2차 스토리지(384)로 고려될 수 있다), ROM(386), RAM(388), 또는 네트워크 접속 장치들(392)로부터 액세스하는 명령어들, 코드들, 컴퓨터 프로그램들, 스크립트들을 실행한다.
본 명세서에서는 몇몇 실시예들이 제공되었지만, 공개된 시스템들 및 방법들은, 본 발명의 사상 또는 범위 내에서 많은 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 예들은 단지 예시적인 것으로서 구속성을 갖지 않으며, 그 취지는 본 명세서에 주어진 상세들에 국한되지 않으며, 전체 범위의 균등물과 함께 첨부된 클레임의 범위 내에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 각종 소자들 또는 컴포넌트들은 다른 시스템 내에서 결합되거나 통합될 수 있으며, 또한 소정의 특징들은 생략되거나 구현되지 않을 수도 있다.
또한, 개별의 또는 분리된 각종 실시예들에 설명되고 예시된 기술들, 시스템들, 서브시스템들 및 방법들은 본 발명의 범위 내에서 다른 시스템들, 모듈들, 기술들, 또는 방법들과 결합되거나 통합될 수 있다. 상호 직접적으로 결합되거나 통신하는 것으로 도시되거나 논의된 다른 아이템들은 몇몇 인터페이스 또는 디바이스를 통해 결합될 수 있기 때문에, 이 아이템들은 상호 직접적으로 결합되는 것으로 고려되지 않을 수도 있지만, 상호간에 전기적으로, 기계적으로, 또는 그외 방식으로 여전히 간접적으로 결합되고 통신할 수 있다.

Claims (20)

  1. 통신용 디바이스에 있어서,
    직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호(orthogonal frequency division multiplex symbol)를 인코딩하도록 구성된 변조기; 및
    상기 인코딩된 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 송신하도록 구성된 안테나
    를 포함하며, 상기 변조기는,
    복수의 데이터 톤들의 제1 서브 세트를 카피하여 제1 세트의 카피 톤들(copied tones)을 생성하고 - 상기 제1 세트의 카피 톤들은 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 인접함 - ;
    상기 복수의 데이터 톤들의 제2 서브 세트를 카피하여 제2 세트의 카피 톤들을 생성하며 - 상기 제2 세트의 카피 톤들은 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 인접함 - ; 및
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 내의 상기 제1 세트의 카피 톤들과 상기 제2 세트의 카피 톤들 사이에 상기 복수의 데이터 톤들을 제공함으로써
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 인코딩하는 통신용 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세트의 카피 톤들과 상기 제2 세트의 카피 톤들 사이에 100개의 데이터 톤들이 존재하고, 상기 제1 세트의 카피 톤들에는 5개의 카피 톤들이 존재하고, 상기 제2 세트의 카피 톤들에는 5개의 카피 톤들이 존재하는 통신용 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호는,
    5개의 공백(null) 톤들 - 상기 공백 톤들 중 3개는 상기 제1 세트의 카피 톤들에 인접한 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 제공되며, 상기 공백 톤들 중 2개는 상기 제2 세트의 카피 톤들에 인접한 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 제공됨 - ;
    직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 실질적으로 중앙에 위치한 직류 톤(direct current tone); 및
    복수의 데이터 톤들 사이에 산재된(interspersed) 12개의 파일럿 톤들(pilot tones)
    을 포함하도록 더 규정되는 통신용 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    송신기는, 다중-대역 OFDM SIG 물리층 사양(Multi-band Orthogonal Frequency Division Multiplex Special Interest Group Physical Layer specification)에 따라 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 송신하는 통신용 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 세트의 카피 톤들 중의 각 카피 톤은, 그 카피 톤이 기반을 두는 적어도 하나의 데이터 톤에 기초하여 비례 상수로 스케일링되며, 상기 비례 상수 각각은 0 이상의 값인 통신용 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세트의 카피 톤들은 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 인접해 있는 제1 세트의 가드 톤들(guard tones)로서 더 규정되고,
    상기 제2 세트의 카피 톤들은 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 인접해 있는 제2 세트의 가드 톤들로서 더 규정되며,
    상기 제1 및 제2 세트의 가드 톤들은 복수의 데이터 톤들 중 적어도 일부의 카피들을 포함하는 통신용 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    송신기는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 패킷의 부분으로서 송신하고,
    상기 패킷은 프리엠블(preamble) 필드, 헤더 필드, 및 데이터 필드를 포함하며,
    상기 프리엠블은, 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호에 대해 규정되는 파워 인벨롭(power envelope)과 동일한 파워 인벨롭을 이용하는 채널 평가 시퀀스(channel estimation sequence)를 포함하는 통신용 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프리엠블은, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호에 대해 규정되는 파워 인벨롭과 동일한 파워 인벨롭을 이용하는 패킷 및 프레임 검출 시퀀스를 더 포함하 는 통신용 디바이스.
  9. 무선 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 통신용 디바이스로서,
    데이터를 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호로서 인코딩하도록 구성된 변조기;
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 송신 및 수신하도록 구성된 안테나; 및
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 데이터의 스트림으로 디코딩하도록 구성된 복조기
    를 포함하며,
    상기 변조기는 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 적어도 일부의 데이터 톤들을 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 가드 톤들상으로 맵핑함으로써 인코딩하고 - 상기 가드 톤들은 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 데이터 톤들의 인접 단부들 상에 제공됨 - ,
    상기 가드 톤들은, 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부 상의 제1 세트의 5개의 가드 톤들, 및 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부 상의 제2 세트의 5개의 가드 톤들로서 더 규정되며, 상기 제1 및 제2 세트의 가드 톤들 중의 가드 톤들에는 10개의 데이터 톤들의 카피들이 제공되는, 무선 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 통신용 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 세트의 가드 톤들에는, 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 인접해 있는 5개의 데이터 톤들 및 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 인접해 있는 5개의 데이터 톤들의 카피들이 제공되는, 무선 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 통신용 디바이스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 무선 통신 디바이스는, 다중-대역 OFDM SIG 물리층 사양(Multi-band Orthogonal Frequency Division Multiplex Special Interest Group Physical Layer specification)에 따라 통신하는, 무선 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 통신용 디바이스.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 선택된 데이터 톤의 선택된 가드 톤으로의 각 맵핑은, 맵핑된 가드 톤을 결정하기 위하여 선택된 데이터 톤을 비례 상수로 승산함으로써 얻어지며, 상기 비례 상수는 0 이상인, 무선 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호 통신용 디바이스.
  13. 무선 통신 방법에 있어서,
    직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 인접해 있는 제1 세트의 가드 빈(guard bin)들, 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 인접해 있는 제2 세트의 가드 빈들, 및 상기 제1 및 제2 세트의 가드 빈들 간에 제공되는 데이터를 유지하기 위한 복수의 데이터 빈들을 갖는 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 생성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 세트의 가드 빈들이 상기 복수의 데이터 빈들에 제공된 동일한 데이터의 적어도 일부의 카피들을 유지하도록 데이터를 복제하는 단계;
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 무선으로 송신하는 단계;
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호를 무선으로 수신하는 단계;
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호로부터 복제된 톤들 및 데이터 톤들을 추출하는 단계; 및
    상기 복제된 톤들을 이용하여 상기 복제된 데이터를 해석하는 단계
    를 더 포함하는 무선 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복제된 톤들을 이용하여 상기 복제된 데이터를 해석하는 단계는, 동이득 결합 기술(equal gain combining technique), 및 최대비 결합 기술(maximal ratio combining technique)을 포함하는 그룹으로부터 선택된 한 방법을 이용하여, 상기 복제된 톤들을 상기 데이터 톤들 중 적어도 일부와 결합시키는 단계를 포함하는 무선 통신 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    5개의 공백 톤들을 인코딩하는 단계 - 상기 5개의 공백 톤들 중 2개는 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제1 단부에 위치하며, 상기 5개의 공백 톤들 중 3개는 상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 제2 단부에 위치함 - ;
    상기 직교 주파수 분할 멀티플렉스 부호의 중앙에 위치한 직류 톤을 인코딩하는 단계; 및
    상기 데이터 톤들 사이에 산재되어 있는 12개의 파일럿 톤들을 인코딩하는 단계
    를 더 포함하는 무선 통신 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 무선으로 송신하는 단계 및 상기 무선으로 수신하는 단계는, 다중-대역 OFDM SIG 물리층 사양(Multi-band Orthogonal Frequency Division Multiplex Special Interest Group Physical Layer specification)에 따라 수행되는 무선 통신 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 복제된 데이터는, 맵핑된 톤을 결정하기 위하여 데이터 빈의 데이터를 비례 상수로 승산함으로써 얻어진 복수의 데이터 빈들 중 하나의 데이터 빈의 데이터에 기초하며, 상기 비례 상수는 0 이상인 무선 통신 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 데이터는, 그 데이터가 상기 데이터 빈들 및 가드 빈들에 제공되기 전에 복제되는 무선 통신 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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