KR101125988B1 - 무선 통신 네트워크에서 빔포밍 프로파일들을 생성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

무선 통신 네트워크에서 빔포밍 프로파일들을 생성하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 통신 네트워크는 신호 품질뿐 아니라 송신 성능들 및 간섭의 감소를 증가시키도록 빔포밍 프로세스를 이용한다. 개선된 고레이 시퀀스는 또한 상기 무선 통신 네트워크에 사용된다. 일 양상에서, 상기 프로세스들은 상기 시스템이 OFDM 모드 또는 단일 반송파 모드에 있는지 여부에 관계없이 통신하도록 사용될 수 있다.

Description

무선 통신 네트워크에서 빔포밍 프로파일들을 생성하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CREATING BEAMFORMING PROFILES IN A WIRELESS COMMUNICATION NETWORK}
본 출원은 2007년 11월 6일에 출원된 "빔포밍 및 데이터 패킷들을 위한 OFDM 프리앰블들"이란 명칭의 미국 가특허출원 No. 60/985,957에 대해 35 U.S.C 119(e) 규정하의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템들 그리고, 더 구체적으로, 무선 통신 시스템에서의 무선 데이터 송신에 관한 것이다.
관련 기술의 일 양상으로, 단일 반송파 또는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 변조 모드들을 지원하는 물리(PHY) 계층을 갖는 장치들이 802.15.3c 표준에서 Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)에 의해 규정되는 바와 같은 세부사항들에 따르는 네트워크에서와 같이, 밀리미터 파 통신들에 이용될 수 있다. 본 예시에서, PHY 계층은 57 기가헤르츠(GHz) 내지 66 GHz의 스펙트럼에서의 밀리미터파 통신들을 위해 구성될 수 있으며 특히, 지역에 따라, PHY 계층은 미국에서 57 GHz 내지 64 GHz 그리고 일본에서 59 GHz 내지 66 GHz의 범위에서의 통신을 위해 구성될 수 있다.
OFDM 또는 단일-반송파 모드들을 지원하는 장치들 또는 네트워크들 간의 상호운용성을 허용하기 위해, 양측 모드들은 공통 모드를 더 지원한다. 특히, 상기 공통 모드는 상이한 장치들 및 상이한 네트워크들 간의 공존과 상호운용성을 용이하게 하기 위해 OFDM 및 단일-반송파 송수신기들 모두에 의해 채택되는 단일-반송파 기본-레이트(base-rate) 모드이다. 상기 공통 모드가 채택되어 비컨들, 송신 제어 및 커맨드 정보를 제공하며, 데이터 패킷들에 대한 기본 레이트로서 이용될 수 있다.
802.15.3c 네트워크에서의 단일-반송파 송수신기는 전형적으로 적어도 하나의 코드 생성기를 채택하여 Marcel J.E. Golay에 의해 처음 소개된 형태의 확산 (고레이(Golay) 코드들로서 지칭됨)을, 송신되는 데이터 프레임의 일부 또는 모든 필드들에 제공하며 수신된 고레이-코딩된 신호의 정합-필터링을 수행한다. 상보적인 고레이 코드들은 하나의 시퀀스에서 임의의 주어진 이격(separation)을 갖는 동일한 엘리먼트들의 쌍들의 개수가 다른 시퀀스들에서 동일한 이격을 갖는 비유사(unlike) 엘리먼트들의 쌍들의 개수와 동일하도록 동일한 길이의 유한 시퀀스들의 세트이다. 여기서 참조로서 통합되는, 1991년, 1월 31일자, Electronic Letters, 27, no. 3, pp. 219-220의, S.Z. Budisin, "고레이 상보 시퀀스들을 위한 효율적인 펄스 압축기(Efficient Pulse Compressor for Golay Complementary Sequences)"는, 고레이 정합 필터와 더불어 고레이 상보 코드들을 발생시키기 위한 송신기를 제시한다.
저-전력 장치들에 대해, 전력 증폭기들이 필터링된 신호의 스펙트럼에 영향을 미치지 않고 최대 출력 전력으로 동작될 수 있도록 상기 공통 모드는 불변(constant) 포락선을 갖는 연속 위상 변조(Continuous Phase Modulated, CPM) 신호를 채택하는 것이 유리하다. 가우스 최소 편이 변조(GMSK)는 가우스 필터에서 적절한 대역폭 시간 곱(bandwidth time product, BT) 파라미터를 선택함으로써 간략한 스펙트럼 점유를 갖는 연속 위상 변조의 형태이다. 상기 불변 포락선은 비-불변 포락선 신호들에 관련되는 수반 스펙트럼 재성장(concomitant spectral regrowth) 없이 GMSK가 비선형 전력 증폭기 동작과 호환가능하게 한다.
다양한 기술들이 구현되어 GMSK 펄스 형태들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 선형화된 GMSK 펄스를 이용한 π/2-이진 위상 편이 키(BPSK) 변조(또는 π/2-차동 BPSK)가, 상기 공통 모드에 대해, 여기서 참조로서 통합되는, I. Lakkis, J. Su, & S. Kato, "A Simple Coherent GMSK Demodulator", IEEE Personal, Indoor and Mobile radio Communications (PIMRC) 2001에서 제시되는 바와 같이, 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 양상들은 IEEE802.15.3c 프로토콜에 의해 정의되는 바와 같은 밀리미터-파 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)들을 채택하는 시스템들에 유리할 수 있다. 그러나, 본 개시사항은, 다른 애플리케이션들이 유사한 이점들로부터 유리해질 수 있음에 따라, 그러한 시스템들로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 통신 방법이 제공된다. 더 구체적으로, 상기 방법은 확장된 고레이 코드들의 세트로부터 선택된 확장 고레이 코드를 획득하는 단계; 상기 확장된 고레이 코드를 수정하는 단계; 상기 수정된 확장 고레이 코드를 이용하여 프리앰블을 생성하는 단계; 및 상기 프리앰블을 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 통신 장치가 제공된다. 상기 통신 장치는 확장된 고레이 코드들의 세트로부터 선택된 확장 고레이 코드를 획득하기 위한 수단; 상기 확장된 고레이 코드를 수정하기 위한 수단; 상기 수정된 확장 고레이 코드를 이용하여 프리앰블을 생성하기 위한 수단; 및 상기 프리앰블을 송신하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신을 위한 장치가 제공된다. 상기 통신 장치는 확장된 고레이 코드의 세트로부터 선택된 확장 고레이 코드를 획득하고; 상기 확장된 고레이 코드를 수정하고; 상기 수정된 확장 고레이 코드를 이용하여 프리앰블을 생성하며; 및 상기 프리앰블을 송신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 무선 통신을 위한 컴퓨터-프로그램 물건이 제공된다. 상기 컴퓨터-프로그램 물건은 확장된 고레이 코드들의 세트로부터 선택된 확장 고레이 코드를 획득하고; 상기 확장된 고레이 코드를 수정하고; 상기 수정된 확장 고레이 코드를 이용하여 프리앰블을 생성하며; 상기 프리앰블을 송신하도록 실행가능한 명령들로 인코딩된 기계-판독가능한 매체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 피코넷(piconet) 조정기가 제공된다. 상기 피코넷 조정기는 안테나; 및 확장된 고레이 코드들의 세트로부터 선택된 확장 고레이 코드를 획득하고; 상기 확장된 고레이 코드를 수정하고; 상기 수정된 확장 고레이 코드를 이용하여 프리앰블을 생성하며; 그리고 상기 안테나를 통해 상기 프리앰블을 송신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신 방법이 제공된다. 더 구체적으로, 상기 방법은 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니(quasi-omni) 패킷들을 송신하는 단계?각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신됨?; 및 상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신하는 단계?각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨?를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신 장치가 제공되며, 상기 통신 장치는 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하기 위한 수단?각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신됨?; 및 상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신하기 위한 수단?각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨?을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신을 위한 장치가 제공된다. 상기 통신 장치는 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하고?각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신됨?; 그리고 상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신?각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨?하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 무선 통신을 위한 컴퓨터-프로그램 물건이 제공된다. 상기 컴퓨터-프로그램 물건은 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하고?각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신됨?; 그리고 상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신?각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨?하도록 실행가능한 명령들로 인코딩된 기계-판독가능한 매체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 피코넷 조정기가 제공된다. 상기 피코넷 조정기는 안테나; 및 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하고?각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신됨?; 그리고 상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신?각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨?하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신 방법이 제공된다. 더 구체적으로, 상기 방법은 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하는 단계; 상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하는 단계; 유사-옴니 패턴 및 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하는 단계; 및 상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신 장치가 제공된다. 상기 통신 장치는 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하기 위한 수단; 상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하기 위한 수단; 유사-옴니 패턴 및 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하기 위한 수단; 및 상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신을 위한 장치가 제공된다. 상기 통신 장치는 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하고; 상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하고; 유사-옴니 패턴 및 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하며; 상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 무선 통신을 위한 컴퓨터-프로그램 물건이 제공된다. 상기 컴퓨터-프로그램 물건은 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하고; 상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하고; 유사-옴니 패턴 및 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하며; 상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하도록 실행가능한 명령들로 인코딩된 기계-판독가능한 매체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 통신 장치가 제공된다. 상기 통신 장치는 안테나; 및 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하고; 상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하고; 유사-옴니 패턴 및 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하며; 상기 안테나를 이용하여, 상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함한다.
비록 특정 양상들이 본 명세서에 설명되지만, 이들 양상들의 다양한 변형들 및 변환들은 본 발명의 범위내에 있다. 바람직한 양상들의 일부 이점들 및 장점들이 설명되는 반면, 본 발명의 범위는 특정 이점들, 용도들 또는 목적들로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 양상들은 그 중 일부가 도면들 및 다음의 상세한 설명에 예시의 방식으로 설명되는 다른 무선 기술들, 시스템 구성들, 네트워크들 및 송신 프로토콜들에 널리 적용가능하도록 의도된다. 상세한 설명 및 도면은 제한하기보다는 본 발명을 단순히 예시하는 것이며, 본 발명의 사상은 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해서 정의된다.
본 발명에 따른 양상들은 다음 도면들을 참조로 이해된다.
도 1은 본 발명의 양상에 따른 OFDM 통신 신호에 대한 프리앰블의 표현이다;
도 2A 및 2B는 본 발명의 다양한 양상에 따른 정규(regular) 고레이 시퀀스로부터 수정된 고레이 시퀀스를 발생시키기 위한 순서도들이다;
도 3A 및 3B는 본 발명의 일 양상에 따라 구성되는 시간-영역 필터의 플롯 및 수정된 고레이 시퀀스에 대한 결과적인 스펙트럼 플롯이다;
도 4는 본 발명의 다양한 양상에 따른 다양한 길이들을 갖는 프리앰블의 구조도이다;
도 5는 본 발명의 일 양상에 따라 구성되는 고레이-코드 회로의 블록도이다;
도 6은 본 발명의 일 양상에 따라 구성되는 바로서 사전적인(proactive) 빔포밍에 이용하기 위한 수퍼프레임 구조의 구조도이다;
도 7은 도 6의 수퍼프레임 구조와 유사한 각각의 복수의 수퍼프레임 구조들에서 이용될 복수의 비컨 구조들의 구조도이다;
도 8A 및 8B는 본 발명의 일 양상에 따라 구성되는 빔포밍 및 수퍼프레임 정보 엘리먼트들이다;
도 9A 및 9B는, 각각, 본 발명의 다양한 양상들에 따라 구성되는 전방향 수신 안테나를 갖는 장치 및 단일 방향 안테나 장치의 순서도들이다;
도 10A, 10B, 10C 및 10D는 본 발명의 양상에 따라 구성되는 장치에 대한 빔포밍 포착 프로세스의 순서도들이다;
도 11A 및 11B는 본 발명의 양상에 따라 구성되는 온-디맨드 빔포밍을 위한 프로세스에 관련된다;
도 12A 및 12B는 Q-옴니 프레임 송신의 일부로서 제 1 장치로부터 제 2 장치로 송신되는 Q-옴니 정보 엘리먼트 및 상기 제 2 장치로부터 다시 상기 제 1 장치로 송신되는 피드백 정보 엘리먼트에 관련된다;
도 13A 내지 13C는 본 발명의 양상에 따라 구성되는 온-디맨드 빔포밍의 방향 위상을 나타낸다;
도 14는 본 발명의 양상에 따라 구성되는 무선 네트워크의 도면이다.
도 15는 본 발명의 양상에 따라 구성되는 프리앰블 생성 장치의 블록도이다;
도 16은 본 발명의 양상에 따라 구성되는 유사-옴니 패킷 및 방향성 프리앰블 송신기 장치의 블록도이다;
도 17은 본 발명의 양상에 따라 구성되는 빔포밍 피드백 장치의 블록도이다.
공통적인 실시에 따라 도면들에 도시되는 다양한 특징들은 명확화를 위해 간소화될 수 있다. 따라서, 도면들은 주어진 장치(예컨대, 디바이스) 또는 방법의 컴포넌트들 모두를 나타내지는 않을 수 있다. 또한, 유사한 참조 번호들은 명세서 및 도면들을 통틀어 유사한 특징들을 나타내는데 이용될 수 있다.
본 발명의 다양한 양상들이 이하에 기재된다. 여기의 교시사항들이 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 여기에 개시되는 임의의 특정한 구조, 기능, 또는 양자가 단지 대표적인 것이라는 점은 명백하다. 여기의 교시사항들에 기초하여 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시되는 양상이 임의의 다른 양상들과 독립적으로 구현될 수 있다는 점과 이러한 양상들 중 둘 이상이 다양한 방식들로 결합될 수 있다는 점을 인정할 것이다. 예를 들어, 여기에 제시되는 임의의 개수의 양상들을 이용하여 장치가 구현되거나 방법이 실시될 수 있다. 또한, 여기에 제시되는 양상들 중 하나 이상 외의 또는 추가적인 다른 구조, 기능성, 또는 구조 및 기능성을 이용하여 그러한 장치가 구현될 수 있거나 그러한 방법이 실시될 수 있다.
다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 설명 목적들을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 본 발명의 총괄적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 여기에 도시 및 기재되는 특정 양상들이 임의의 특정 형태로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니라, 오히려, 본 발명은 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 수정들, 균등물들, 및 대체물들을 망라하는 것이다.
본 발명의 일 양상으로, 단일-반송파 변조 및 OFDM을 채택한 듀얼-모드 밀리미터 파 시스템이 단일-반송파 공통 시그널링과 함께 제시된다. OFDM 샘플링 주파수는 2592 MHz이고, 본 양상에서의 OFDM 송수신기들은 크기 512의 고속 푸리에 변환(FFT)을 수행하도록 구성되며, 여기서 512개의 부반송파들 중 단 352개만이 이용되어, 1782 MHz의 대역폭으로 귀결된다. 이용되는 부반송파들 중, 336개의 부반송파들은 데이터-베어링(data-bearing)이며 16개의 부반송파들은 파일럿들이다.
도 1은 본 발명의 양상에 따른 OFDM 통신 신호에 대한 프리앰블 구조(100)의 표현이다. 상기 프리앰블 구조(100)는 패킷 싱크 시퀀스 필드(110), 시작 프레임 디리미터(delimiter)(SFD) 필드(140), 및 채널-추정 시퀀스(CES) 필드(180)를 포함한다.
길이 N인 OFDM 심볼에 대해, 길이 M=N/L의 수정된 고레이 시퀀스와 길이 L의 커버 시퀀스와의 크로네커(Kronecker) (kron) 곱(product)이 길이 N의 베이스(base) 시퀀스 v로서 이용된다:
v = kron(c,u),
여기서 c는 길이 L의 커버 시퀀스이고, u는 길이 M의 수정된 고레이 시퀀스이다. 커버 시퀀스들 중 하나의 세트는 길이 L의 다음 시퀀스들의 서브셋이고:
IFFT([0 0 ... 0 1 0 ... 0]),
여기서 IFFT는 고속 푸리에 역변환 연산이며, 괄호 안의 시퀀스는 단지 하나의 비제로(nonzero) 원소를 갖는다. 상기 비제로 원소의 위치가 가변되어 커버 시퀀스들의 상이한 세트들을 획득할 수 있다. 본 발명의 다양한 양상들에 따라, 복수의 피코넷들 각각은 자신의 프리앰블에 대한 베이스 시퀀스들 중 하나 이상을 이용하도록 구성된다.
본 발명의 일 양상으로, 512의 FFT 크기(즉, M=512) 및 길이 128(즉, M=128)의 수정된 고레이 시퀀스에 대해, 다음의 길이-4 커버 코드들(즉, L=4)이 이용된다:
c(1)=IFFT([1 0 0 0])=[1 1 1 1];
c(2)=IFFT([0 1 0 0 ])=[1 j -1 -j];
c(3)=IFFT([0 0 1 0])=[1 -1 1 -1]; 및
c(4)=IFFT([0 0 0 1])=[1 -j -1 j].
제 1 피코넷 제어기(PNC)는 커버 코드 c1과 함께 고레이 시퀀스 a1을 이용하여 제 1 베이스 시퀀스를 형성한다:
v1=길이 512의 [+a1 +a1 +a1 +a1].
제 2 PNC는 커버 코드 c2과 함께 고레이 시퀀스 a2을 이용하여 제 2 베이스 시퀀스를 형성한다:
v2=길이 512의 [+a2 +j.a2 -a2 -ja2].
제 3 PNC는 커버 코드 c3과 함께 고레이 시퀀스 a3을 이용하여 제 3 베이스 시퀀스를 형성한다:
v3=길이 512의 [+a3 -a3 +a3 -a3].
제 4 PNC는 커버 코드 c4과 함께 고레이 시퀀스 a4을 이용하여 제 4 베이스 시퀀스를 형성한다:
v4=길이 512의 [+a4 -j.a4 -a4 +ja4].
상기 네 개의 베이스 시퀀스들의 FFT들, v1, v2, v3, 및 v4는, 그들이 주파수 영역에서 상이한 OFDM 부반송파 빈들을 점유함에 따라, 서로 직교한다. 예를 들어, v1은 빈들 0,4,8,...을 점유하고, v2는 빈들 1,5,9,...를 점유하고, v3는 빈들 2,6,10,...을 점유하며, 그리고 v4는 빈들 3,7,11...을 점유한다. 이는 4개의 피코넷들의 프리앰블들 간의 간섭을 완화시키는데 도움이 되며, 개선된 주파수 재사용 및 공간 재사용을 제공하는 것을 보조한다.
본 발명의 일 양상으로, 정규(regular) 고레이 시퀀스(예컨대, a1)이 이용되어 수정된 고레이 시퀀스, b1을 형성한다. b1이 단지 128개의 부-반송파 빈들(즉, 부반송파들 0,4,8,...)만을 점유할지라도, 전체 대역폭은 완전한 2592 MHz 채널 대역폭을 포함하는데 이는 보호 대역이 없기 때문이다. 크기-512 FFT에 대응하는 부반송파들은 -256 부터 255로 넘버링되며, 이는 2592 MHz의 대역폭에 대응한다. 부-반송파들 -176 내지 176은 데이터 및 파일럿에 채택되는 유용한 대역폭을 나타내는 반면, -176 내지 176 의 범위 외의 부반송파들은 보호 대역들로서 이용될 수 있다.
도 2A는 본 발명의 일 양상에 따라 정규 고레이 시퀀스 a로부터 수정된 고레이 시퀀스 u를 발생시키기 위한 수정된 고레이 시퀀스 생성 프로세스(200)를 나타낸다. 단계(202)에서, FFT 시프트 동작이 제공되어 벡터 S를 생산하며, 여기서:
S=fftshift(fft[a a a a]))
는 길이-512 벡터이고, 연산자 fftshift는 FFT를 중앙집중시킨다(즉, 이는 시퀀스 [0:511]를 중앙집중된(centered) 시퀀스[-256:255]로 매핑한다). 단계(204)에서, 미리 결정된 대역폭 외부의 S의 부반송파 값들은 영으로 세팅된다. 예를 들어, 범위 [-176:176] 외부의 부반송파들은 감쇠되거나 제로잉(zero)될 수 있다. 선택적 단계(206)에서, 범위 [-176:176] 내부의 S의 크기는 정규화될 수 있다. 단계(208)에서, S의 IFFT의 실수 값들이 이용되어 길이-512 벡터 s를 형성한다:
s=real(ifft(S)).
단계(210)에서, 수정된 고레이 시퀀스 u가 s의 첫 128개의 샘플들로부터 생성된다:
u=s(1:128).
도 2B는 본 발명의 양상에 따라 제 2 수정된 고레이 시퀀스 u를 발생시키기 위한 제 2 수정된 고레이 시퀀스 생성 프로세스(250)를 나타낸다. 이러한 방안에서, 수정된 고레이 시퀀스의 생성은 상기 수정된 고레이 시퀀스가 정규 고레이 시퀀스와 쇼트(short) 시간-영역 필터 g 간의 순환 컨벌루션(convolution)인 것에 기초한다. 시간-영역 필터 g는 그 결과적인 시퀀스의 대역폭을 데이터 송신에 이용되는 실제 대역폭으로 제한하도록 구성된다.
단계(252)에서, 일례로 1782 MHz의 대역폭인, 선택된 대역폭과 동일한 대역폭을 갖는 길이 Lg의 시간 영역 필터 g가 제공된다. 시간 영역 필터 g의 예는 도 3A에서 플롯(300)에 의해 표현된다. 채널 대역폭의 3-dB 대역폭은 이용되는 대역폭을 결정하고, 그리고 결과적으로 임의의 다양한 필터들을 산출하기 위한 많은 설계 파라미터들 중 하나이다. 단계(254)에서, 수정된 고레이 시퀀스 u가 g와 정규 고레이 코드 a의 순환 컨벌루션으로부터 생성된다. 단계(256)에서, 결과적인 다중-레벨, 비-이진 시퀀스가 송신 또는 저장될 수 있다. 수정된 고레이 시퀀스 u의 스펙트럼 플롯(350)이 도 3B에 도시된다.
본 발명의 방법 및 장치 양상들에 따라 구성되는 수신기들이 필터 g에 대한 정합 필터링을 위해 제공될 수 있다. 일 양상으로, 수신기는 정규 고레이 코드에 정합되는 필터가 뒤따르는, g에 정합되는 필터를 포함할 수 있다. 본 발명의 양상들에 따라 채택되는 수신기들은 병렬 수신 구조를 이용하여 제공될 수 있다.
본 발명의 일 양상으로, 각 베이스 시퀀스의 부반송파들이 주파수에서 인터리빙되어, 각각의 베이스 시퀀스는 이용되는 채널 대역폭의 1/4(quarter)을 점유한다. 그러나, 시간 및 주파수 동기화의 부재시, 인터리빙된 부반송파들을 채택하는 피코넷들 간에 간섭이 일어날 수 있다. 예를 들어, PNC 1에 속하는 부반송파 4는, 각각, PNC 4와 PNC 2에 속하는 인접한 부반송파들 3 및 5를 가질 수 있다. 시간 및/또는 주파수 동기화의 부재시, 부반송파들 3과 5는 부반송파 4로 누설될 수 있어서, 간섭을 야기한다.
누설에 의해 야기되는 간섭을 해결하는 한 가지 방안으로, 상이한 커버 시퀀스들이 채택될 수 있다. 예를 들어, 4개의 커버 시퀀스들(각각 길이 8의)이 다음과 같이 제공될 수 있다:
C1 = ifft([1 0 0 0 0 0 0 0]) = [+1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1],
C2 = ifft([0 0 1 0 0 0 0 0]) = [+1 +j -1 -j +1 +j -1 -j],
C3 = ifft([0 0 0 0 1 0 0 0]) = [+1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1], 및
C4 = ifft([0 0 0 0 0 0 1 0]) = [+1 -j -1 +j +1 -j -1 +j].
이러한 커버 시퀀스들은 길이 64의 수정된 고레이 시퀀스와 결합되어 길이 512의 네 개의 베이스 시퀀스들을 발생시킬 수 있으며, 여기서 각각의 하나는 이용되는 주파수 대역 중 단지 1/8만을 점유한다. 따라서, 각각의 활성 부반송파는 2개의 비활성 (또는 널(null)) 부반송파들에 의해 둘러싸이며, 따라서 간섭을 감소시킨다. 본 발명의 대안적인 양상들이 다른 커버-시퀀스 길이들에 대해 구성될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 채널 추정 시퀀스(CES)(180)는 두 개의 길이-512 상보적 고레이 시퀀스들 a와 b로부터 생성되는 상보적인 수정된 고레이 시퀀스들 va(182-1)과 vb(182-2)의 쌍을 포함한다. 상기 수정된 고레이 시퀀스들 va(182-1)과 vb(182-2)의 쌍 각각에, 각각, 싸이클릭 프리픽스(CP)(184-1)와 CP(184-2)가 선행한다. 커버 시퀀스들은 상기 수정된 고레이 시퀀스들 va(182-1)과 vb(182-2)의 쌍을 생성하는데 이용되지 않는다. 상기 수정된 고레이 시퀀스들 va(182-1)과 vb(182-2)의 쌍은 상보적이며, 이는 시간 영역 또는 주파수 영역에서의 완벽한 채널 추정을 허용한다. 대안적인 방안으로, 두 개의 길이-128 상보적 고레이 시퀀스들 a와 b, 및 두 개의 길이-4 커버 시퀀스들이 이용되어 길이-512 상보적인 수정된 고레이 시퀀스들 va(182-1)과 vb(182-2)의 쌍을 생성할 수 있다. 상기 수정된 고레이 시퀀스들 va(182-1)과 vb(182-2)는 길이 128에 걸쳐 상보적이며, 따라서 여전히 시간 또는 주파수 영역들에서의 완벽한 채널 시간 추정을 허용한다. 시간 영역에서, 채널 추정은 길이 128 고레이 시퀀스에 걸쳐 제공된다. 주파수 영역에서, 단지 부반송파들 중 1/4만이 채워지기 때문에; 채널 추정은 보간(interpolation)의 이용을 요구할 것이다.
일 양상으로, CES(180)가 주기적으로 반복되어 채널 추적을 용이하게 할 수 있다. 이 경우, CES(180)는 파일럿 CES(PCES)로 지칭된다. 3개의 기간들이 제공되며, 이들은 1, 3, 및 6ms의 레이트들에 대응한다.
도 4는 본 발명의 양상들에 따른 프리앰블(400)을 나타낸다. 3개의 프리앰블들이 다음과 같이 정의된다:
롱 프리앰블: 8개의 싱크 심볼들, 1개의 SFD 심볼, 2개의 CES 심볼들
미디엄 프리앰블: 4개의 싱크 심볼들, 1개의 SFD 심볼, 2개의 CES 심볼들
쇼트 프리앰블: 2개의 싱크 심볼들, 1개의 SFD 심볼, 1개의 CES 심볼
비컨 기간 동안, 유사-옴니 패턴들, 즉 "Q-옴니" 비컨들로 지칭되는, 관심 공간의 영역의 광역을 커버하는 패턴들을 갖는 비컨들이 먼저 송신된다. 방향성 비컨들-즉, 일부 방향(들)에서 일부 안테나 이득을 이용하여 송신되는 비컨들이 상기 비컨 기간 동안 또는 두 개의 장치들 간의 CTAP에서 추가로 송신될 수 있다.
고유 프리앰블 시퀀스 세트가, 주파수 및 공간 재사용을 개선하기 위해서와 같이, 동일한 주파수 채널 내부의 각 피코넷에 할당될 수 있다. 본 발명의 일 양상으로, 4개의 프리앰블 시퀀스 세트들(파라미터 m으로 라벨링됨)이 주파수/공간 재사용을 위해 제공된다. 프리앰블 시퀀스 세트는 길이-512 베이스 시퀀스 s 512 ,m와 두 개의 길이-512 CES 시퀀스들 u 512 ,m 및 v 512 ,m를 포함한다. 상기 베이스 시퀀스 s 512 ,m은 길이-4 커버 시퀀스, c 4 ,m와 길이-128 수정된 고레이 시퀀스 u 128 ,m의 Kronecker 곱이다:
s 512 ,m[n]=c 4 ,m[floor(n/128)]×u 128 ,m[n mod 128] n=0:511
베이스 시퀀스들 s 512 ,m은 4개의 비-중첩 주파수-빈 세트들을 점유하며, 그러므로, 시간과 주파수 모두에서 직교한다. 제 m 베이스 시퀀스는 주파수 빈들 m, m+4, m+8, m+12...를 점유한다. 본 발명의 일 양상으로, 수정된 고레이 시퀀스들은, 정규 고레이 상보적 시퀀스들과 같은, 다른 고레이 시퀀스들로부터, 시간- 또는 주파수-영역 필터링을 이용하여 생성되어 전체 512개의 부반송파들보다는 이용되는 부반송파들만이 채워질(populate) 것을 보장한다.
여기서 이용되는 바로서, 그리고 a와 b에 의해 표시되는, 용어 "정규 고레이 상보적 시퀀스들"은 다음의 파라미터들을 이용하여 생성될 수 있다:
1. m=0:M-1이고 세트 2m으로부터의 별도 원소들을 갖는 길이 M의 지연 벡터 D; 및
2. QPSK 성상도(constellation)(±1, ±j)로부터의 원소들을 갖는 길이 M의 시드(seed) 벡터 W.
도 5는 본 발명의 일부 양상들에서 고레이 코드 생성기 또는 정합 필터로서 채택될 수 있는 고레이-코드 회로(500)를 나타낸다. 고레이-코드 회로(500)는 고정된 지연들의 결정된 세트 D = [D(0), D(1),...,D(M-1)]를 제 1 입력 신호로 제공하도록 구성되는 지연 엘리먼트들(502-1 내지 502-M)의 시퀀스를 포함한다. 지연 엘리먼트들(502-1 내지 502-M)에 의해 제공되는 지연 프로파일은, 고레이-코드 회로(500)가 다수의 고레이 상보적 코드 쌍들을 생성하도록 구성될 때조차, 고정적일 수 있다. 또한 고레이-코드 회로(500)는 복수의 시드(seed) 신호들을 발생시키기 위해 제 2 입력 신호를 복수의 상이한 시드 벡터들 W i = [W(0), W(1),...,W(M-1)] 중 적어도 하나와 곱하도록 구성되는 적응적 시드 벡터 삽입 엘리먼트들(530-1 내지 530-M)의 시퀀스를 포함한다. 상기 적응적 시드 벡터 삽입 엘리먼트들(530-1 내지 530-M)의 시퀀스 각각으로부터의 출력은 각각의 상기 지연 엘리먼트들(502-1 내지 502-M)의 각각의 출력과 결합될 결합기들(510-1 내지 510-M)의 제 1 세트에 공급된다. 도 5에 도시된 바와 같은 고레이-코드 회로(500)의 구현에서, 각 시드 벡터 삽입 엘리먼트(530-1 내지 530-M)의 출력은 그 결과들이 다음 스테이지에 공급되기 전에 상기 결합기들(510-1 내지 510-M)의 제 1 세트의 각각의 하나에 의해 자신의 각각의 지연 엘리먼트들(502-1 내지 502-M)의 출력에 가산된다. 결합기들(520-1 내지 520-M)의 제 2 세트는 상기 시드 벡터에 의해 곱해지는 신호들과 상기 지연 엘리먼트들(502-1 내지 502-M)로부터의 지연된 신호들을 결합하기 위해 구성되며, 여기서 상기 시드 신호들은 고레이-코드 회로(500)의 지연 신호들로부터 차감된다.
본 발명의 특정 양상들에 따라 구현되는 수신기들은 유사한 고레이-코드 생성기들을 채택하여 수신된 신호들의 정합 필터링을 수행하여 패킷 또는 프레임 검출로서 그러한 기능성을 제공할 수 있다.
일 양상으로, 고레이 코드들 (a1, a2, a3, 및 a4)은 다음 테이블에 제시되는 바와 같이, 지연 벡터들(D1, D2, D3, 및 D3)과 대응하는 시드 벡터들(W1, W2, W3, 및 W4)의 조합들에 의해 발생될 수 있다:
Figure 112010035970290-pct00001
고레이 시퀀스들 a1 , a2 , a3 & a4 에 대한 지연 및 시드 벡터들
제 1, 제 2, 및 제 4 시퀀스들은 타입 a인 반면, 제 3 시퀀스는 타입 b이다. 선호되는 시퀀스들은 최소 상호-상관과 더불어 최소 사이드로브(sidelobe) 레벨들을 갖도록 최적화된다.
본 발명의 일부 양상들에서, 피코넷, 빔포밍, 및 다른 제어 기능들에 관련시키는, 제어 프레임들 및 커맨드 프레임들을 교환하는데 이용되는 OFDM 시그널링 동작들에 기본 레이트(base rate)가 채택될 수 있다. 상기 기본 레이트는 최적 범위를 달성하기 위해 채택된다. 일 양상으로, 심볼 당 336개의 데이터 부반송파들이 주파수-영역 확산과 함께 채택되어 기본 데이터 레이트를 달성할 수 있다. 상기 336개의 부반송파들(부반송파들 -176 내지 176)은, 프리앰블에 관련하여 기재된 바와 같이, 4개의 비-중첩 주파수 빈들로 분할될 수 있고, 각 세트는 동일 주파수 대역에서 동작하는 복수의 PNC들 중 하나에 할당될 수 있다. 예를 들어, 제 1 PNC는 부반송파들 -176, -172, -168, ..., 176 등을 할당받을 수 있다. 제 2 PNC는 부반송파들 -175, -171, -167, ..., 173 등을 할당받을 수 있다. 또한, 각 PNC는 다수의 부반송파들에 걸쳐 분산시키기 위해 상기 데이터를 스크램블링하도록 구성될 수 있다.
IEEE 802.15.3에서, 피코넷 타이밍은, 이하에 추가로 설명될 바와 같이, 관리(MCTA) 및 정규 CTA들에 이용되는, 채널 시간 할당 기간(CTAP)과, CSMA/CA 프로토콜에 기초하는 경합 액세스 기간(CAP), PNC가 비컨 프레임들을 송신하는 비컨 기간을 포함하는 수퍼프레임에 기초한다.
비컨 기간 동안, 유사-옴니, 또는 "Q-옴니" 비컨들로 지칭되는, 거의 전방향성 안테나 패턴들을 갖는 비컨들이 먼저 송신된다. 방향성 비컨들-즉, 일부 방향(들)에서 어떠한 안테나 이득을 이용하여 송신되는 비컨들이 두 개의 장치들 간의 CTAP에서 또는 비컨 기간 동안 추가로 송신될 수 있다.
방향성 비컨들을 송신할 때 오버헤드를 감소시키기 위해, 프리앰블은 더 높은 안테나 이득들을 위해 축소될 수 있다(예컨대, 반복들의 개수가 감소될 수 있다). 예를 들어, 0-3 dB의 안테나 이득이 제공될 때, 상기 비컨들은 길이 512의 8개의 수정된 고레이 코드들과 두 개의 CES 심볼들을 포함하는 디폴트 프리앰블을 이용하여 송신된다. 3-6 dB의 안테나 이득을 위해, 상기 비컨들은 동일한 수정된 고레이 코드와 두 개의 CES 심볼들의 4개의 반복들의 단축된 프리앰블을 채택한다. 6-9 dB의 안테나 이득을 위해, 상기 비컨들은 동일한 수정된 고레이 코드와 1 또는 2개의 CES 심볼들의 2 개의 반복들의 단축된 프리앰블을 송신한다. 9dB 이상의 안테나 이득들을 위해, 상기 비컨 프리앰블은 동일한 고레이 코드와 1개의 CES 심볼의 단 한 번의 반복을 채택한다. 헤더/비컨이 데이터 패킷들에 대해 또는 비커닝동안 이용된다면, 헤더-데이터 확산 인자가 안테나 이득과 정합될 수 있다.
본 발명의 다양한 양상들은 다양한 범위의 안테나 구성들, 빔포밍 동작들, 및 이용 모델들을 지원하는 통합된 메시징 프로토콜에 대해 제공한다. 예를 들어, 안테나 구성들은 전방향 또는 유사-옴니 안테나들, 단일 안테나의 방향성 안테나 패턴들, 다이버시티-스위치드(diversity-switched) 안테나들, 섹터화된(sectored) 안테나들, 빔포밍 안테나들, 그리고 다른 안테나 구성들을 포함할 수 있다. 빔포밍 동작들은, PNC와 장치 간에 수행되는, 사전(proactive) 빔포밍, 및 두 장치들 간에 수행되는, 온-디맨드 빔포밍을 포함할 수 있다. 사전 빔포밍과 온-디맨드 빔포밍 모두에 대한 상이한 이용 모델들은 PNC로부터 다수의 장치들로의 그리고 적어도 하나의 장치로부터 PNC로의 패킷-당(per-packet) 빔포밍, PNC로부터 단 하나의 장치로의 송신들, 장치들 간의 통신들뿐 아니라 다른 이용 모델들을 포함한다. 사전 빔포밍은 PNC가 다수의 장치들에 대한 데이터 소스일 때 유용하며, 상기 PNC는 상이한 물리적 방향들에서 패킷들을 송신하기 위해 구성되고, 이들 각각은 패킷들이 착신되는 하나 이상의 장치들의 위치에 대응한다.
일부 양상들에서, 통합된(SC/OFDM) 메시징 프로토콜은 무선망(1400)의 장치들에서 이용되는 안테나 구성 및 빔포밍 알고리즘과 독립적이다. 이는 채택되는 실제 빔포밍 알고리즘들에 있어서의 유연성을 허용한다. 그러나, 빔포밍을 가능하게 하는 툴들이 정의되어야 한다. 이러한 툴들은 감소된 지연시간, 감소된 오버헤드, 및 고속 빔포밍을 가능하게 하면서 모든 시나리오들을 지원하여야 한다.
다음 테이블은 본 발명의 양상들에 의해 채택될 수 있는 단일-반송파 빔포밍 패킷들의 4가지 타입들을 제시한다.
패킷 타입 프리앰블 길이
(# 128 칩들)		 헤더 레이트
(Mbps)		 데이터 레이트
(Mbps)		 요구조건
(M)의무적/
(O)선택적
I 36 50 50 M
II 20 100 100 O
III 12 200 200 O
IV 8 400 400 O
이들이 공통 모드를 이용하여 송신되는 단일-반송파 패킷들이기 때문에, 이들은 단일-반송파 및 OFDM 장치들 모두에 의해 디코딩될 수 있다. 송신되는 패킷들 중 다수는 본체(body)를 갖지 않을 수 있다-단지 프리앰블을 가질 수 있다.
코딩 이득과 안테나 이득 모두를 고려하여, 송신들의 총 이득을 실질적으로 등화시키기 위한 방식에서 상이한 타입의 패킷들이 상이한 안테나 이득들에 대해 채택될 수 있다. 예를 들어, 0~3dB 안테나 이득을 갖는 Q-옴니 송신은 타입 I 패킷들을 채택할 수 있다. 3~6dB 안테나 이득을 갖는 방향성 송신은 타입 II 패킷들을 이용할 수 있다. 6~9 dB 안테나 이득을 갖는 방향성 송신은 타입 III 패킷들을 이용할 수 있으며, 9~12 dB 안테나 이득을 갖는 방향성 송신은 타입 IV 패킷들을 이용할 수 있다.
도 6은 사전 빔포밍을 수행하기 위해 본 발명의 다양한 양상들에 의해 채택될 수 있는 수퍼프레임 구조(600)를 나타낸다. PNC와 장치 간의 다중경로 채널 환경은 가역적인 것으로 가정된다, 즉, PNC로부터 장치로의 채널은 장치로부터 PNC로의 채널과 동일하다. 상기 수퍼프레임 구조(600)는 관리(MTCA)와 정규 CTA들에 이용되는, 채널 시간 할당 기간(CTAP)(680), 비컨 부분(650), 및 CSMA/CA 프로토콜에 기초하는 경합 액세스 기간(CAP)(660)을 포함한다. 상기 비컨 부분(650)은 Q-옴니 섹션과 방향성 섹션을 포함한다. Q-옴니 섹션은 수퍼프레임 구조(600)에서 L개의 송신들을 포함하며, 이는 Q-옴니 비컨들(610-1 내지 610-L)로 표현되는, 복수의 Q-옴니 비컨들이고, 이들 각각은 복수의 MIFS(보호 시간인 최소 프레임간 이격, Minimum InterFrame Spacing)(620-1 내지 620-L)에 의해 표현되는, 각각의 MIFS 만큼 분리된다.
CAP(660)는 복수의 부-CAP(S-CAP)들로 분할되며, 이는 S-CAP들(662-1 내지 662-L)로 표현되며, 각각은 보호 시간(GT)들(664-1 내지 664-L)로 표현되는, 각각의 GT가 뒤따른다. 방향성 섹션(630-1 내지 630-x)은 복수의 방향성 프리앰블들을 포함한다.
도 7에서, 도 6의 수퍼프레임 구조(600)와 유사한, 수퍼프레임 구조(700)의 제 1 L개의 송신들은, 함께, 비컨 송신의 전방향성 패턴을 제공하는, Q-옴니 비컨들을 이용한다. 전방향성 커버리지가 가능한 PNC, 즉, 전방향-타입 안테나를 갖는 PNC에 대해, L=1이다. 섹터화된 안테나들을 갖는 PNC에 대해, L은 PNC가 지원할 수 있는 섹터들의 개수를 나타낼 것이다. 유사하게, PNC에 스위칭 송신 다이버시티 안테나가 제공되었을 때, L은 PNC의 송신 안테나들의 개수를 나타낼 것이다.
또한, 도 7에 도시된 본 발명의 양상에서, PNC는 J = NxM 방향들에서 빔포밍하도록 구성된다. 특히, PNC는 빔포밍 프로세스의 일부로서 결정된 개수의 방향들로 방향성 비컨들을 송신할 수 있다. 일 양상으로, 각각의 방향성 비컨은 헤더나 데이터 없이 프리앰블 만으로 구성된다. 이러한 방향성 비컨들은 방향성 프리앰블들로서 지칭된다. PNC는 수퍼프레임 비컨 #1(702-1)에 대한 방향성 프리앰블들(730-1-1 내지 730-1-N) 내지 수퍼프레임 비컨 #M(702-M)에 대한 방향성 프리앰블들(730-M-1 내지 730-M-N)로써 표현되는 바와 같이, J개의 방향들로 방향성 프리앰블들을 송신할 수 있으며, 하나의 방향은 하나 이상의 빔들을 포함할 수 있다. 상기 방향성 프리앰블은, 수퍼프레임 당 N개의 방향성 프리앰블로써, 수퍼프레임들(702-1 내지 702-M)으로 도시되는 바와 같이, M개의 수퍼프레임들에 걸쳐 분배되며, 상기 구조는 M개의 수퍼프레임들의 기간에 관하여 주기적이다.
CAP는 L개의 Q-옴니 비컨들에 대응하는 L개의 부-CAP 기간들로 분할된다. 제 1 S-CAP 동안, PNC 안테나는 제 1 Q-옴니 비컨을 송신하는데 이용한 동일한 방향으로 송신한다. 이 경우는 채널이 가역적임을 전제한다.
제 1 L개의 비컨들은 임의의 패킷 타입일 수 있다. 일 양상으로, 전방향성 비컨들은 롱 프리앰블을 갖는 타입 I 패킷들을 이용한다; 3-6 dB 이득을 갖는 섹터화된 안테나들 또는 안테나 어레이들을 이용하여 송신되는 Q-옴니 비컨들은 타입 I 또는 타입 II 패킷들을 이용한다; 그리고 6-9 dB 이득을 갖는 섹터화된 안테나들 또는 안테나 어레이들을 이용하는 Q-옴니 비컨들은 타입 I, 타입 II, 또는 타입 III 패킷들을 이용할 수 있다. 일 양상으로, 상기 이용되는 패킷 타입은 SFD의 다른 장치들로 통신된다. 따라서, SFD의 성공적인 검출시, 장치는 상기 패킷의 이후 부분에 대한 헤더 및 데이터 레이트들을 알게 될 것이며 이러한 인지를 이용하여 상기 패킷을 성공적으로 디코딩할 수 있다.
각각의 Q-옴니 비컨은 도 8A에 도시된 바와 같은, 빔포밍 정보 엘리먼트(840)를 캐리(carry)하여, 빔포밍 비컨들의 구조를 PNC를 청취하는 모든 장치들로 전달할 수 있다. 장치가 임의의 수퍼프레임 동안 Q-옴니 비컨들 중 임의의 하나를 디코딩하면, 전체 빔포밍 사이클을 알 수 있다. 일 양상으로, 빔포밍 정보 엘리먼트(840)는 방향성 패킷 타입 필드(842)(예컨대, 타입 I, II, III 또는 IV), 현재의 방향성 비컨 식별자(ID) 필드(844), 빔포밍 사이클 당 수퍼프레임들의 개수(예컨대, 도 7의 프레임 구조(700)로부터의 값 M) 필드(846), 수퍼프레임 당 방향성 프리앰블들의 개수(예컨대, 도 7의 프레임 구조(700)로부터의 값 N) 필드(848), 현재의 Q-옴니 비컨 ID 필드(850), Q-옴니 비컨들의 개수(예컨대, 도 7의 프레임 구조(700)로부터의 값 L) 필드(852), 정보 엘리먼트에서의 옥텟들의 개수를 포함하는 길이 필드(854), 및 엘리먼트 ID 필드(856)를 포함하며, 이는 상기 정보 엘리먼트의 식별자이다. 현재의 Q-옴니 비컨 ID 필드(850)는 수퍼프레임의 Q-옴니 비컨 필드(852)의 번호와 관련하여 현재의 수퍼프레임에서 송신되는 현재의 Q-옴니 비컨의 번호/위치를 식별하는 번호를 포함한다. 현재의 Q-옴니 비컨 ID 필드(850)에 포함된 번호를 이용하여, 장치는 비컨을 청취한 Q-옴니 방향을 알 것이다.
도 8B는 빔포밍 정보 엘리먼트(840)를 이용하여 송신되고, PNC 어드레스 필드(862), PNC 응답 필드(864), 피코넷 모드(866), 최대 송신 전력 레벨(868), S-CAP 듀레이션 필드(870), S-CAP 기간들의 개수 필드(872), CAP 종료 시간 필드(874), 수퍼프레임 듀레이션 필드(876) 및 시간 토큰(878)을 포함하는 수퍼프레임 정보 엘리먼트(860)를 도시한다.
도 9A 및 9B는 본 발명의 다양한 양상들에 따라 장치들에 의한 빔포밍 동작을 위한 두 가지 방안들을 나타낸다. 도 9A는 전방향성 수신 능력들을 갖는 장치의 빔포밍 프로세스(900)에 대한 것이다. 단계(902)에서 전방향성 장치는 단지 하나의 수퍼프레임의 Q-옴니 비컨들을 검출하면 된다. 상기 장치가 전방향성이 아니라면, 상기 장치들은 예를 들어 비컨을 검출하기 위해 각각의 수신 방향에 대해 하나의 수퍼프레임을 청취함으로써 모든 수신된 방향들에 대해 스윕핑(sweep)할 필요가 있다. Q-옴니 비컨들의 검출시, 상기 장치들은 각각의 Q-옴니 비컨들에 대해 단계(904)에서 링크-품질 인자(LQF)를 저장한다. 그리고 나서, 단계(906)에서, 상기 장치는 L개의 LQF들, [LQF(1), ..., LQF(L)]을 정렬하고, 최고 LQF에 대응하는 최적 PNC 방향 1을 식별한다:
1 = arg{max[LQF(i)]}
i=1:L
일 양상에서, 상기 LQF는 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 신호 대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나에 기초한다. 또 다른 양상에서, 상기 LQF는 또한 상술한 인자들의 임의의 조합에 기초될 수 있다.
단계(908)에서, 상기 장치는 현재의 수퍼프레임의 제 1 CAP 동안 자신을 PNC와 관련시키고, 단계(910)에서 모든 추후의 통신들은 그것의 제 1 Q-옴니 방향을 이용하여 상기 PNC와 발생하여야 함을 PNC에게 통지한다. 상기 장치는 매 Q개의 수퍼프레임들마다 대응하는 S-옴니 비컨들을 모니터링함으로써 L개의 최적 방향들의 세트를 여전히 추적할 수 있다. 더 나은 LQF를 갖는 방향(예컨대, 제 r S-옴니 방향)이 발견되면, 상기 장치는 PHY 헤더의 "NEXT DIRECTION(다음 방향)" 필드에서 다음 패킷을 인코딩함으로써 상기 제 r S-옴니 방향을 이용하여 다음 패킷을 송신하도록 PNC에게 통보할 수 있다.
도 9B는 본 발명의 일 양상에 따른 단일 방향성 안테나를 갖는 장치에 의해 수행된 빔포밍 프로세스(920)를 도시한다. 단계(922)에서, 상기 장치는 M 수퍼프레임들의 전체 사이클을 수신할 수 있으며, 상기 장치가 Q-옴니 비컨들 중 하나를 검출할 때, m번째 수퍼프레임을 수신하는 것을 학습할 것이며, 수퍼프레임들(m, m+1, ..., m+M-1)을 청취할 것이다.
M 수퍼프레임들의 사이클 동안, 상기 장치는 상기 J 방향성 PNC 방향들에 대응하여 단계(924)에서 J개의 LQF들을 측정하고, 저장하며 정렬시킨다. 동일한 사이클 동안, 상기 장치는 단계(926)에서 상기 L S-옴니 PNC 방향들에 대응하는 L LQF들을 측정한다. 그 후에, 단계(928)에서, 상기 장치는 최상 방향성 방향, j 및 최상 Q-옴니 방향, 1을 결정한다. 상기 장치는 (m+M-1)번째 수퍼프레임의 제 1 CAP 동안 상기 PNC와 관련되며, 단계(930)에서 모든 추가적인 통신들은 j번째 방향성 방향을 이용하여 상기 PNC와 함께 이루어져야 함을 상기 PNC에 통지한다. 임의선택적으로, 상기 장치는 Q x M 수퍼프레임들마다 상기 대응하는 방향성 비컨들을 모니터링함으로써 J 방향들의 세트를 계속해서 추적할 수 있다. 방향 r이 더 우수한 LQF로 발견되면, 상기 장치는 상기 PHY 헤더의 "NEXT DIRECTION" 필드에 방향 r을 인코딩함으로써 상기 장치에 대한 방향성 빔 패턴을 업데이트하도록 상기 PNC에 지시할 수 있다.
도 10A는 적어도 하나의 Q-옴니 방향 및 I 방향성 방향들로 송신 및 수신할 수 있는 방향성 장치로 수행될 수 있는 발명의 일 양상에 따른 빔포밍 프로세스(1000)의 개관을 도시한다. 단계(1010)에서, 상기 장치는 Q-옴니 비컨 검출을 수행할 수 있다. 일단 비컨이 발견되면, 단계(1020)에서 상기 장치는 방향성 프리앰블들 및 그에 관한 LQF들에 대한 검출을 수행할 것이다. 단계(1030)에서, 상기 장치는 방향성 프리앰블들의 선호되는 세트에 대해 임의선택적으로 리스캔(rescan)할 수 있다. 상기 리스캔은 상기 장치가 선택된 Q-옴니 방향들이 선호되는지를 검증하도록 허용할 것이다. 마지막으로, 단계(1040)에서 상기 장치는 상기 선호되는 LQF에 기초하여 상기 PNC와 자신을 관련시킬 것이다.
도 10B는 단계(1010-1)로 시작하여 상기 장치가 타임아웃을 설정하고 Q-옴니 방향들 중 하나에서 비컨을 검색하기 시작하는 비컨 검출 프로세스(1010)를 상세하게 설명한다. 상기 장치는 시간이 단계(1010-2)에서 만료되지 않는 한 Q-옴니 비컨을 검색할 것이다. 단계(1010-3)에서 결정된 바와 같이 상기 검출이 성공하면, 상기 장치는 상기 비컨 정보를 판독하고 수퍼프레임 뿐 아니라 Q-옴니 송신의 모든 타이밍 파라미터들을 획득할 것이다. 상기 장치가 상기 m번째 수퍼프레임 동안 청취를 시작하면, Q-옴니 비컨(예를 들어, Q-옴니 비컨 번호 1)의 검출 시에 상기 m번째 수퍼프레임 동안 청취하는 것을 발견한다. 상기 장치는 자신의 방향성 패턴을 상기 비컨의 방향으로 설정할 수 있다. 상기 장치가 Q-옴니 비컨을 검출하지 않으면, 동작은 단계(1010-4)로 계속하며, 여기서 상기 장치는 자신의 피코넷을 시작하거나 또는 대안적으로, 슬립(sleep) 모드로 진행할 수 있다.
도 10C는 일 양상에서, 단계들(1020-1 내지 1020-5)에 상세된 바와 같이 아래와 같은 상기 장치가 자신의 I 방향들의 각각에 대한 J개 수퍼프레임들, IxJ 수퍼프레임들을 청취할 수 있는 방향성 프리앰블 획득 및 LQF 결정 프로세스(1020)를 상세히 설명한다. 상기 장치는 자신의 방향성 방향을 번호 1로 설정하고, 단계들(1020-2, 1020-3 및 1020-1)에 도시된 바와 같이, M개 수퍼프레임들(m, m+1, ..., m+M-1)을 청취하고 대응하는 J개 LQF들, LQF(1,1), ..., LQF(1,J)를 저장하며, 여기서 제 1 인덱스는 장치의 방향을 지칭하는 반면, 제 2 인덱스는 PNC의 방향을 지칭한다. 단계(1020-3)에서, 상기 장치는 자신의 방향성 방향을 번호 2로 설정하고, 다음의 수퍼프레임을 청취하며, 단계(1020-1)에서의 J개 LQF들: LQF(2,1), ..., LQF(2,J)를 저장한다. 이들 단계들은 결정된 횟수(예를 들어, M)만큼 반복된다. 최종 반복시에, 상기 장치는 자신의 방향성 방향을 번호 I로 설정하고, 다음의 M개 수퍼프레임들을 청취하며, J개 LQF들: LQF(I,1), ... LQF(I,J)를 저장한다.
도 10D는 최상의 방향성 결정 프로세스(1030)를 상세히 설명하며, 단계(1030-1)에서, 상기 장치는 자신의 i번째 방향성 방향을 이용하는 장치 및 자신의 j번째 방향성 방향을 이용하는 PNC를 지칭하는 최상의 방향성 조합(i,j)을 찾는다. 단계(1030-2)에서 상기 대응하는 J개 LQF들, LQF(1,1), ..., LQF(1,J)를 정렬하며, 상기 장치는 또한 상기 최상의 방향성 방향의 검증을 위해 또 다른 IxM개 수퍼프레임들을 청취할 수 있다.
도 10E는 상기 PNC와 상기 장치 관련 프로세스(1040)를 상세히 설명하며, 단계(1040-1)에서 상기 장치는 자신의 방향성 패턴을 #1로 설정하고 상기 수퍼프레임 카운터를 0으로 리셋한다. 그 후에, 단계들(1040-2 내지 1040-5)에서, 상기 장치는 상기 기지국과 관련시키고 상기 PNC에 선호되는 방향 정보를 전달하려 시도할 것이다. 일 양상에서, 상기 장치는 제 1 S-CAP 기간 동안 상기 PNC에 정보를 송신하며 그때의 최상의 방향을 상기 PNC에 통지한다. 단계(1040-4)에서 상기 연관이 성공하면, 동작은 단계(10-6)로 계속하며, 여기서 상기 장치는 성공적인 획득을 선언하고 자신의 방향성 패턴을 최상의 방향으로 스위칭한다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 상기 장치는 또한 현재 수퍼프레임 동안 자신의 방향성 방향을 번호 1로 설정하고 N 방향성 비컨들을 청취하는 반복적인 프로세스를 수행할 수 있다. 적합한 LQF를 갖는 PNC의 방향성 방향에 대응하는 방향 j가 발견되면, 상기 장치는 제 1 S-CAP 기간 동안 상기 PNC에 관련될 것이며, 상기 PNC에 데이터 통신을 위해 j번째 방향을 이용하도록 통지할 것이다. 상기 장치는 또한 더 우수한 방향들을 스캔하도록 선택할 수 있으며, 하나가 발견되면 상기 PHY 헤더에 필드 "NEXT DIRECTION"을 인코딩함으로써 상기 PNC에 새로운 방향으로 스위칭할 것을 통지한다. 적합한 방향이 발견되지 않으면, 상기 장치는 방향 1에 직교인 또 다른 방향(예를 들어, 방향 r)으로 스위칭하며 다음 수퍼프레임을 청취한다. 상기 프로세스는 적합한 방향이 발견될 때까지 반복될 수 있다.
두 개의 장치들 사이에, 또는 PNC와 하나의 장치 사이에 온-디맨드 빔포밍이 수행될 수 있다. 본 발명의 일 양상에서, 2개의 장치들 사이의 링크에 할당된 CTA에 온-디맨드 빔포밍이 수행된다. 장치가 다수 장치들과 통신할 때, 사전 빔포밍 메시징 프로토콜로서 동일한 메시징 프로토콜이 이용된다. 이 경우에, 상기 CTA는 상기 빔포밍 단계 동안 상기 비컨 기간의 역할을 수행할 것이며, 그 후의 데이터 통신을 위해 이용될 것이다. 두 개의 장치들만이 통신하는 경우에, 상기 CTA가 두 장치들 사이의 직접 링크이기 때문에, 더 공동적이고 상호작용하는 온-디맨드 빔포밍 메시징 프로토콜을 이용할 수 있다.
Q-옴니 단계에서, 제 1 장치는 도 11에 도시된 바와 같이, Q-옴니 청취 기간들에 대응하는 L1에 후속하여 L1 Q-옴니 패킷들로 자신의 제 1 송신을 시작한다. 제 1 장치는 제 2 장치가 응답을 리턴할 때까지 상기 섹션을 계속 반복한다. 각 Q-옴니 트레이닝 패킷은 도 12A에 도시된 바와 같이, 상기 Q-옴니 트레이닝 패킷 IE를 포함한다. Q-옴니 트레이닝 응답 패킷 IE는 도 12B에 도시되어 있다.
L2 Q-옴니 방향들이 가능할 수 있는 제 2 장치는 자신의 수신 방향을 상기 L2 방향들 중 하나로 설정하고 장치 1의 제 1 L1 송신들을 청취하며 L1 LQF들을 저장한다. 장치 2는 새로운 방향으로 이동하며 L1 송신들의 장치 1의 제 2 기간을 청취한다. 상기 프로세스는 적합한 LQF가 발견될 때까지 반복될 수 있다. 대안적으로, 장치 2는 모든 L2 방향들을 이용하여 청취하도록 선택할 수 있으며, 그 후에 최상의 LQF를 발견할 수 있다. 상기 단계의 종료시에, 양쪽 장치들은 데이터 교환을 위해 이용하도록 Q-옴니 방향들의 최상의 조합을 알게 된다.
장치 2는 자신의 Q-옴니 성능들(즉, L2 뿐만 아니라 모든 메시징을 위해 이용할 자신의 최상의 제 1 방향 및 제 2 방향)을 장치 1에 통지하도록 상기 Q-옴니 트레이닝 응답 패킷 IE을 이용할 수 있다. 더욱이, 장치 2는 상기 L1 방향으로부터 발견한 최상의 제 1 및 제 2 방향들을 장치 1에 통지할 수 있다. 장치 1의 최상의 Q-옴니 방향은 l1으로 라벨링되며, 장치 2의 최상의 Q-옴니 방향은 l2로 라벨링된다. 유사하게, 장치 2는 자신의 방향성 성능을 장치 1에 통지할 수 있다.
도 13A 내지 13C는 온-디맨드 빔포밍의 방향성 단계에 관한 것이다. 상기 제 1 장치는 빔포밍을 수행하도록 R 사이클들을 이용한다. 상기 R 사이클들은 하나의 CTA 내에 발생할 수 있거나 M개 수퍼프레임들에 걸쳐 분산될 수 있다. 각 사이클은 K개 서브-사이클들을 포함하며, 여기서 N 및 K는 하나의 사이클로부터 다른 사이클로 변화할 수 있다. 이는 랜덤 및 이진 검색과 같은 서로 다른 검색 알고리즘들을 허용할 것이다. 이에 의해, 획득과 추적 사이의 구별이 가능해진다. 각 사이클은 현재 사이클의 구조의 윤곽을 나타내는 Q-옴니 송신만큼 선행된다. 각 서브-사이클은 Q-옴니 청취 기간에 후속하는 N개의 방향성 프리앰블들을 포함한다. 도 13B는 상기 Q-옴니 비컨에 송신된 IE를 도시하며, 상기 응답의 형태는 도 13C에 도시된다.
무선 네트워크(1400)의 여러 양상들이 도 14를 참조하여 나타나며, 상기 네트워크는 본 명세서에서 피코넷이라 지칭되는 IEEE 802.15.3c 개인 영역 네트워크(PAN) 표준과 호환가능한 방식으로 형성된 네트워크이다. 상기 네트워크(1400)는 복수의 데이터 장치들(DEVs)(1420)과 같은 다수의 독립 데이터 장치들이 서로 통신하게 하는 무선 애드 혹 통신 시스템이다. 상기 네트워크(1400)와 유사한 기능성을 갖는 네트워크들은 또한 상기 통신이 한 쌍의 장치들 사이에 이루어지는 경우 기본 서비스 세트(BSS) 또는 독립 기본 서비스(IBSS)라 지칭된다.
상기 복수의 DEV들(1420)의 각 DEV는 상기 네트워크(1400)의 무선 매체에 MAC 및 PHY 인터페이스를 실행하는 장치이다. 상기 복수의 DEV들(1420)에서의 장치들과 유사한 기능성을 갖는 장치는 액세스 단말, 사용자 단말, 이동국, 가입자국, 스테이션, 무선 장치, 단말, 노드 또는 일부 다른 적합한 용어라 지칭될 수 있다. 본 발명을 통해 설명된 다양한 개념들은 그들의 특정 명명법에 관계없이 모두 적합한 무선 노드들에 적용하기 위한 것이다.
IEEE 802.15.3c 하에서, 하나의 DEV는 상기 피코넷의 조정자 역할을 맡을 것이다. 상기 조정 DEV는 피코넷 조정기(PicoNet Coordinator: PNC)라 지칭되며 PNC(1410)로서 도 14에 도시되어 있다. 따라서, 상기 PNC는 상기 복수의 다른 장치들의 동일한 장치 기능성을 포함하지만, 상기 네트워크에 대한 조정을 제공한다. 예를 들어, 상기 PNC(1410)는 비컨을 이용하는 네트워크(1400)에 대한 기본 타이밍과 같은 서비스들 및 서비스 품질(QoS) 요건들, 전력-절감 모드들 및 네트워크 액세스 제어의 관리를 제공한다. 다른 시스템들에서의 PNC(1410)에 대해 설명된 바와 같은 유사한 기능성을 갖는 장치는 액세스 포인트, 기지국, 베이스 송수신국, 스테이션, 단말, 노드, 액세스 포인트로서 동작하는 액세스 단말 또는 일부 다른 적합한 용어로 지칭될 수 있다. 상기 PNC(1410)는 수퍼프레임이라 지칭되는 구조를 이용하여 상기 네트워크(1400)에서의 다양한 장치들 사이의 통신을 조정한다. 각 수퍼프레임은 비컨 기간들 단위의 시간에 기초하여 묶인다.
PNC(1410)는 또한 다른 네트워크들 또는 다른 PNC들과 통신하도록 시스템 제어기(1430)에 결합될 수 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 양상들에 이용될 수 있는 프리앰블 생성 장치(1500)를 도시하며, 상기 프리앰블 생성 장치(1500)는 확장된 고레이 코드들의 세트로부터 선택된 확장 고레이 코드를 획득하기 위한 확장된 고레이 코드 선택 모듈(1502); 상기 확장된 고레이 코드 선택 모듈(1502)로부터 상기 확장된 고레이 코드를 수정하는 확장된 고레이 코드 수정 모듈(1504); 및 상기 확장된 고레이 코드 수정 모듈(1504)로부터 상기 수정된 확장 고레이 코드를 이용하여 프리앰블을 생성하는 프리앰블 생성기(1506)를 포함한다. 그 후에, 프리앰블 송신기(1508)는 상기 프리앰블을 송신한다.
도 16은 본 발명의 다양한 양상들에 이용될 수 있는 유사-옴니 패킷 및 방향성 프리앰블 송신기 장치(1600)를 도시하며, 상기 유사-옴니 패킷 및 방향성 프리앰블 송신기 장치(1600)는 각각이 특정 유사-옴니 패턴으로 송신되는 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하는 유사-옴니 패킷 송신기 모듈(1602); 및 각각이 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되는 상기 제 1 장치로부터의 복수의 프리앰블들을 송신하는 방향성 프리앰블 송신기 모듈(1604)을 포함한다.
도 17은 본 발명의 다양한 양상들에 이용될 수 있는 빔포밍 피드백 장치(1700)를 도시하며, 상기 빔포밍 피드백 장치(1700)는 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 유사-옴니 패킷을 검출하는 유사-옴니 패킷 검출 모듈(1702); 상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하는 프리앰블 검출 모듈(1704); 유사-옴니 패턴 및 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하는 선호되는 패턴 결정 모듈(1706); 및 상기 선호되는 패턴을 포함하는 상기 제 1 장치에 피드백을 송신하는 피드백 송신기 모듈(1708)을 포함한다.
또한, 여기서 제시된 다양한 양상들 또는 특징들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터 판독가능한 장치, 캐리어 또는 매체로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램을 망라하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 컴퓨터 판독가능한 매체는 자기 저장 장치들, 광학 디스크들, 디지털 다기능 디스크(digital versatile disk), 스마트 카드들 및 플래시 메모리 장치들을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 상기 바람직한 양상들로 제한되도록 의도되지 않는다. 더욱이, 당업자는 본 명세서에 설명된 방법 및 장치 양상들이 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 다양한 조합으로의 구현을 포함하는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 그와 같은 하드웨어의 예들은 ASICs, 필드 프로그램어블 게이트 어레이들(FPGAs), 범용-목적 프로세서들, DSP들 및/또는 다른 회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 소프트웨어 및/또는 펌웨어 구현들은 자바, C, C++, MatlabTM, Verilog, VHDL 및/또는 프로세서 특정 머신 및 어셈블리 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어들의 임의의 조합을 통해 구현될 수 있다.
당업자는 본 명세서에 설명된 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어(예를 들어, 디지털 구현, 아날로그 구현 또는 소스 코딩 또는 일부 다른 기술을 이용하여 설명될 수 있는 이들의 조합), 명령들을 통합하는 프로그램 또는 설계 코드의 다양한 형태들(본 명세서에서는 편의를 위해, "소프트웨어" 또는 "소프트웨어 모듈"로서 지칭될 수 있음) 또는 둘 다의 조합들로서 구현될 수 있음을 더 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환성을 명확하게 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 그 기능성의 관점에서 일반적으로 상술되었다. 그와 같은 기능성은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 전체 시스템에 부과된 특정 애플리케이션 및 설계 제약들에 따른다. 당업자는 각 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있지만, 그와 같은 구현 결정들은 본 발명의 범위를 이탈하지 않아야 한다.
본 명세서에 설명된 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들이 집적 회로("IC"), 액세스 단말 또는 액세스 포인트 내에 구현되거나 이들에 의해 수행될 수 있다. 상기 IC는 범용 프로세서, 디지털 신호 처리기(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램어블 논리 장치, 이산 게이트 또는 트랜지스터 논리, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 전자 컴포넌트들, 광학 컴포넌트들, 기계적 컴포넌트들 또는 본 명세서에 설명된 기능들을 구현하도록 설계된 것들의 조합을 포함할 수 있으며, 상기 IC 내에 상주하거나, 상기 IC 외부에 상주하거나 또는 둘 다인 코드들 또는 명령들을 실행할 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로 프로세서 일 수 있지만; 대안적 실시예에서, 이러한 프로세서는 임의의 기존 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 예를 들어, DSP 및 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로 프로세서, 또는 이러한 구성들의 조합과 같이 계산 장치들의 조합으로서 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법 및 시스템 양상들은 본 발명의 특정 양상들을 도시할 뿐이다. 이해되는 바와 같이, 당업자는 본 명세서에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않더라도, 상기 발명의 원리들을 구체화하고 그 범위 내에 포함되는 다양한 방식들을 고안할 수 있을 것이다. 더욱이, 본 명세서에 인용된 모든 예들 및 조건적 언어는 본 발명의 원리들을 이해하도록 돕는 교시 목적을 위한 것으로 의도된다. 본 발명 및 관련 참조들은 그와 같이 구체적으로 인용된 예들 및 조건들로 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 본 발명의 원리들, 양상들 및 그 특정 예들을 인용하는 모든 설명들은 구조적 및 기능적 등가물들 둘 다를 포괄하는 것으로 의도된다. 또한, 그와 같은 등가물들은 현재 알려진 등가물들뿐 아니라 장래에 개발되는 등가물들, 즉 구조에 관계없이 동일한 기능을 수행하도록 개발된 임의의 엘리먼트들을 포함하는 것으로 의도된다.
당업자는 본 명세서의 블록도들이 본 발명의 원리들을 구체화하는 예시적인 회로, 알고리즘들 및 기능적 단계들의 개념적 도시들을 나타냄을 이해할 것이다. 유사하게, 임의의 플로우 차트들, 흐름도들, 신호도들, 시스템도들, 코드들 등은 컴퓨터-판독가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고, 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되든지 그렇지 않든지 간에 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행될 수 있는 다양한 프로세스들을 나타내는 것을 이해할 것이다.

Claims (55)

  1. 통신 방법으로서,
    제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니(quasi-omni) 패킷들을 송신하는 단계 ? 각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신되며, 상기 특정 유사-옴니 패턴은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?; 및
    상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신하는 단계?각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨?를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 방향성 패턴들은 하나의 특정 유사-옴니 패턴에 기초하는, 통신 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나의 특정 유사-옴니 패턴은 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 수신한 제 2 장치에 의해 식별되는, 통신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패턴은 각 방향성 패턴의 커버리지보다 넓은 커버리지를 갖는, 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패턴은 적어도 복수의 섹터들 중 하나, 복수의 방향들 중 하나 및 복수의 스위칭 안테나 어레이의 패턴들 중 하나를 포함하는, 통신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나는 비컨을 포함하는, 통신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    요청된 패턴을 포함하는 관련 요청을 제 2 장치로부터 수신하는 단계 ? 상기 요청된 패턴은 선택된 유사-옴니 패턴 및 선택된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함함 ?; 및
    상기 제 2 장치에 대한 모든 장래의 통신을 상기 요청된 패턴에 기초하여 송신하는 단계를 포함하는, 통신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 요청된 패턴은 상기 제 2 장치에 의해 식별된 링크 품질 인자(factor)에 기초하여 선택되는, 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 링크 품질 인자는 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 신호 대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나에 기초하는, 통신 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 장치로 복수의 방향들로부터 프리앰블을 모니터링하는 단계;
    상기 프리앰블에 기초하여 상기 복수의 방향들 각각에 대한 링크 품질 인자를 결정하는 단계;
    상기 링크 품질 인자에 기초하여 상기 복수의 방향들로부터 선호되는 방향을 식별하는 단계; 및
    상기 선호되는 방향을 포함하는 피드백을 송신하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 피드백은 상기 선호되는 방향에 대응하는 링크 품질 인자를 더 포함하는, 통신 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 링크 품질 인자는 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 신호 대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나에 기초하는, 통신 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패킷은 유사-옴니 패킷, 다수의 유사-옴니 패킷들 및 유사-옴니 방향들의 총수 중 적어도 하나를 포함하는, 통신 방법.
  14. 통신을 위한 방법으로서,
    제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하는 단계 ? 상기 유사-옴니 패턴들 각각은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?;
    상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하는 단계;
    검출된 유사-옴니 패턴 및 검출된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하는 단계; 및
    상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하는 단계를 포함하는, 통신을 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패킷은 비컨을 포함하는, 통신을 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 검출 단계는 제 2 장치의 복수의 유사-옴니 패턴들을 스위핑(sweeping)하는 단계를 포함하는, 통신을 위한 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 검출 단계는 제 2 장치의 복수의 방향성 패턴들을 스위핑하는 단계를 포함하는, 통신을 위한 방법.
  18. 통신 장치로서,
    제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하기 위한 수단 ? 각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신되며, 상기 특정 유사-옴니 패턴은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?; 및
    상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신하기 위한 수단?각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨?을 포함하는, 통신 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 방향성 패턴은 하나의 특정 유사-옴니 패턴에 기초하는, 통신 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 하나의 특정 유사-옴니 패턴은 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 수신한 제 2 장치에 의해 식별되는, 통신 장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패턴은 각 방향성 패턴의 커버리지보다 넓은 커버리지를 갖는, 통신 장치.
  22. 제 18 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패턴은, 적어도 복수의 섹터들 중 하나, 복수의 방향들 중 하나 및 복수의 스위칭 안테나 어레이 패턴 중 하나를 포함하는, 통신 장치.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나는 비컨을 포함하는, 통신 장치.
  24. 제 18 항에 있어서,
    요청된 패턴을 포함하는 관련 요청을 제 2 장치로부터 수신하기 위한 수단 ?상기 요청된 패턴은 선택된 유사-옴니 패턴 및 선택된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함함 ?; 및
    상기 제 2 장치에 대한 모든 장래의 통신을 상기 요청된 패턴에 기초하여 송신하기 위한 수단을 더 포함하는, 통신 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 요청된 패턴은 상기 제 2 장치에 의해 식별된 링크 품질 인자에 기초하여 선택되는, 통신 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 링크 품질 인자는 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 신호 대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나에 기초하는, 통신 장치.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 장치로 복수의 방향들로부터 프리앰블을 모니터링하기 위한 수단;
    상기 프리앰블에 기초하여 상기 복수의 방향들 각각에 대한 링크 품질 인자를 결정하기 위한 수단;
    상기 링크 품질 인자에 기초하여 상기 복수의 방향들로부터 선호하는 방향을 식별하기 위한 수단; 및
    상기 선호하는 방향을 포함하는 피드백을 송신하기 위한 수단을 더 포함하는, 통신 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 피드백은 상기 선호하는 방향에 대응하는 링크 품질 인자를 더 포함하는, 통신 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 링크 품질 인자는 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 신호 대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나에 기초하는, 통신 장치.
  30. 제 18 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패킷은 유사-옴니 패킷, 다수의 유사-옴니 패킷들 및 유사-옴니 방향들의 총수 중 적어도 하나를 포함하는, 통신 장치.
  31. 통신을 위한 통신 장치로서,
    제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하기 위한 수단 ? 상기 유사-옴니 패턴들 각각은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?;
    상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하기 위한 수단;
    검출된 유사-옴니 패턴 및 검출된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하기 위한 수단; 및
    상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하기 위한 수단을 포함하는, 통신을 위한 통신 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패킷은 비컨을 포함하는, 통신을 위한 통신 장치.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 검출 수단은 제 2 장치의 복수의 유사-옴니 패턴들을 스위핑하기 위한 수단을 포함하는, 통신을 위한 통신 장치.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 검출 수단은 제 2 장치의 복수의 방향성 패턴들을 스위핑하기 위한 수단을 포함하는, 통신을 위한 통신 장치.
  35. 통신 장치로서,
    제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하고 ? 각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신되며, 상기 특정 유사-옴니 패턴은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?; 및
    상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신 ? 각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨 ? 하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함하는, 통신 장치.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 복수의 방향성 패턴들은 하나의 특정 유사-옴니 패턴에 기초하는, 통신 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 하나의 특정 유사-옴니 패턴은 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 수신한 제 2 장치에 의해 식별되는, 통신 장치.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 유사-옴니 패턴은 각 방향성 패턴의 커버리지보다 넓은 커버리지를 갖는, 통신 장치.
  39. 제 35 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패턴은, 적어도 복수의 섹터들 중 하나, 복수의 방향들 중 하나 및 복수의 스위칭 안테나 어레이 패턴 중 하나를 포함하는, 통신 장치.
  40. 제 35 항에 있어서,
    상기 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나는 비컨을 포함하는, 통신 장치.
  41. 제 35 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은:
    요청된 패턴을 포함하는 관련 요청을 제 2 장치로부터 수신하고 ? 상기 요청된 패턴은 선택된 유사-옴니 패턴 및 선택된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함함 ?; 및
    상기 제 2 장치에 대한 모든 장래의 통신을 상기 요청된 패턴에 기초하여 송신하도록 더 구성되는, 통신 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 요청된 패턴은 상기 제 2 장치에 의해 식별된 링크 품질 인자에 기초하여 선택되는, 통신 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 링크 품질 인자는 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 신호 대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나에 기초하는, 통신 장치.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은:
    상기 제 1 장치로 복수의 방향들로부터 프리앰블을 모니터하고;
    상기 프리앰블에 기초하여 상기 복수의 방향들 각각에 대한 링크 품질 인자를 결정하고;
    상기 링크 품질 인자에 기초하여 상기 복수의 방향들로부터 선호하는 방향을 식별하고; 그리고
    상기 선호하는 방향을 포함하는 피드백을 송신하도록 더 구성되는, 통신 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 피드백은 상기 선호하는 방향에 대응하는 링크 품질 인자를 더 포함하는, 통신 장치.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 링크 품질 인자는 신호 강도, 신호 대 잡음비 및 신호 대 잡음 및 간섭비 중 적어도 하나에 기초하는, 통신 장치.
  47. 제 35 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패킷은 유사-옴니 패킷, 다수의 유사-옴니 패킷들 및 유사-옴니 방향들의 총수 중 적어도 하나를 포함하는, 통신 장치.
  48. 통신을 위한 통신 장치로서,
    제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하고 ? 상기 유사-옴니 패턴들 각각은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?;
    상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하고;
    검출된 유사-옴니 패턴 및 검출된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하고; 그리고
    상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함하는, 통신을 위한 통신 장치.
  49. 제 48 항에 있어서,
    각 유사-옴니 패킷은 비컨을 포함하는, 통신을 위한 통신 장치.
  50. 제 48 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 제 2 장치의 복수의 유사-옴니 패턴들을 스위핑하도록 더 구성되는, 통신을 위한 통신 장치.
  51. 제 48 항에 있어서,
    상기 프로세싱 시스템은 제 2 장치의 복수의 방향성 패턴들을 스위핑하도록 더 구성되는, 통신을 위한 통신 장치.
  52. 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하고 ? 각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신되며, 상기 특정 유사-옴니 패턴은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?; 및
    상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신 ? 각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들이 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨 ?하도록 실행가능한 명령들로 인코딩되는, 컴퓨터-판독가능 매체.
  53. 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하고 ? 상기 유사-옴니 패턴들 각각은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?;
    상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하고;
    검출된 유사-옴니 패턴 및 검출된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하고; 그리고
    상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하도록 실행가능한 명령들로 인코딩되는, 컴퓨터-판독가능 매체.
  54. 피코넷 조정기로서,
    안테나; 및
    상기 안테나를 이용하여, 제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패킷들을 송신하고 ? 각 유사-옴니 패킷은 특정 유사-옴니 패턴으로 송신되며, 상기 특정 유사-옴니 패턴은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?; 그리고
    상기 안테나를 이용하여, 상기 제 1 장치로부터 복수의 프리앰블들을 송신 ? 각 프리앰블은 복수의 방향성 패턴들 중 하나로 송신되며, 상기 복수의 유사-옴니 패킷들 및 상기 복수의 프리앰블들은 빔포밍 프로파일을 결정하도록 이용됨 ? 하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함하는, 피코넷 조정기.
  55. 통신 장치로서,
    안테나; 및
    제 1 장치로부터 복수의 유사-옴니 패턴들로 송신된 복수의 유사-옴니 패킷들 중 적어도 하나의 유사-옴니 패킷을 검출하고 ? 상기 유사-옴니 패턴들 각각은 거의 전방향성 방사 패턴에 대응함 ?;
    상기 제 1 장치로부터 방향성 패턴으로 송신된 프리앰블을 검출하고;
    검출된 유사-옴니 패턴 및 검출된 방향성 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 선호되는 패턴을 결정하고; 그리고
    상기 안테나를 이용하여 상기 선호되는 패턴을 포함하는 피드백을 상기 제 1 장치에 송신하도록 구성된 프로세싱 시스템을 포함하는, 통신 장치.
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