KR101238593B1 - 주변 기기와 게임 콘솔 사이의 통신 방법 - Google Patents

주변 기기와 게임 콘솔 사이의 통신 방법 Download PDF

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Abstract

프로토콜을 이용하는, 무선 주변기기와 게임 콘솔 사이의 무선 통신 방법이 제공된다. 프로토콜은 시분할 다중 액세스(TDMA) 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼(FHSS) 시스템에 이용되며, 복수의 무선 주변기기들과 게임 콘솔 사이의 음성 및 데이터의 동시 통신을 가능하게 한다. 프로토콜은 재전송 타임 슬롯뿐만 아니라 업스트림 및 다운스트림 전송을 위한 특정 타임 슬롯들을 제공하여 최소의 대기시간을 갖는 강인한 환경을 가능하게 한다.
업스트림 전송, 다운스트림 전송, 프로토콜, 무선 통신, 타임 슬롯

Description

주변 기기와 게임 콘솔 사이의 통신 방법{GAMING CONSOLE WIRELESS PROTOCOL FOR PERIPHERAL DEVICES}
본 발명은 일반적으로 게임 및 멀티미디어 장치 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 게임 장치와 무선 주변 기기 사이의 데이터 및 음성 정보를 통신하는 데 이용되는 무선 프로토콜에 관한 것이다.
게임 시스템에서는, 거실 바닥에 걸쳐 묶여져 있는 꽤 많은 케이블을 제거하기 위해서 무선 컨트롤러에 대한 강한 요구가 존재한다. 기존의 무선 컨트롤러는 고가이고, 간섭으로 인해 강인한 접속을 게임 장치에 항상 제공하는 것은 아니다. 대기시간(latency)은 게임자에게 또 하나의 중요한 고려사항인데, 왜냐하면 무선 컨트롤러가 유선 컨트롤러처럼 응답하는 것이 요망되기 때문이다. 또한, 미래의 게임 콘솔에서는 무선 링크가 지원해야 하는 특징이 있을 수 있다. 이들 제약사항을 충족시키는 무선 게임 컨트롤러를 개발함에 있어, 다수의 무선 장치가 게임 장치와 동시에 통신하면서, 또한 최소의 대기시간으로 에러 정정 및 검출을 제공할 수 있게 해주는 프로토콜이 매우 바람직할 수 있다. 또한, 이 프로토콜은 새로운 장치들 및 기능(functionality)들이 사용 가능하게 될 때, 그것들을 지원할 수 있어야 한다.
따라서, 종래의 이들 및 다른 제한사항을 극복하는 시스템이 필요하다. 또한, 비용 면에서 효율적이고 효과적인 시스템이 필요하다. 본 발명은 그러한 해법을 제공한다.
본 발명은, 호스트와 무선 주변기기가 타임 프레임(time frame)에 기초하여 송신 및 수신하는 경우, 무선 프로토콜을 이용하여 게임 콘솔과 무선 주변기기 사이에서 음성 및 데이터를 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 업스트림 서브 프레임(upstream sub frame) 내의 업스트림 데이터 패킷을 무선 주변기기에서 호스트로 전송하는 단계; 다운링크 서브 프레임(downlink sub frame) 내의 다운스트림 음성 패킷 및 다운스트림 데이터 패킷 중 적어도 하나를 호스트에서 무선 주변기기로 전송하는 단계; 및 재전송 서브 프레임 동안 업링크 재전송 패킷 및 다운링크 재전송 패킷을 전송하는 단계를 포함한다. 음성 데이터 및 무선 주변기기 데이터는 무선 프로토콜을 통해 동시에 통신된다.
본 발명의 특징에 따르면, 업스트림 데이터 패킷은 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 및 제1 업스트림 음성 서브 패킷을 포함한다. 본 방법은 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 및 제1 업스트림 음성 서브 패킷을 제1 타임 슬롯에 할당하는 단계; 후속 업스트림 데이터 서브 패킷 및 후속 업스트림 음성 서브 패킷을 포함하는 후속 업스트림 데이터 패킷을 후속 타임 슬롯에 할당하는 단계를 더 포함한다. 제1 무선 주변기기는 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 내의 무선 주변기기 데이터를 전송할 수 있고, 제2 음성 사용 가능(voice-enabled) 장치는 제1 업스트림 음성 서브 패킷 내의 음성 데이터를 전송할 수 있다.
다른 특징에 따르면, 업스트림 및 다운스트림 음성 및 데이터 패킷은 각각 RF 셋업(set up) 필드, 프리엠블(preamble) 필드, 싱크(sync) 필드, 헤더 필드, 데이터 필드, 및 에러 정정 필드를 포함한다. 다운스트림 음성 패킷 내의 음성 데이터는 복수의 음성 사용 가능 장치에 전달될 수 있다. 또한, 복수의 다운스트림 음성 패킷은 다운링크 서브 프레임 내에서 전달될 수 있다.
다른 특징에 따르면, 게임 콘솔은 다운스트림 데이터 패킷을 복수의 무선 주변기기에 브로드캐스트할 수 있다. 다운스트림 데이터 패킷은 복수의 무선 주변기기 각각에 대한 데이터를 포함하는 소정의 데이터 서브 필드를 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 확인 응답이 다운링크 서브 프레임 내에서 게임 콘솔로부터 수신되지 않은 경우에만, 업링크 재전송 패킷을 무선 주변기기로부터 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 다운링크 재전송 패킷은 복수의 무선 주변기기에 재차 브로드캐스트될 수 있다.
다른 특징에 따르면, 패킷 각각은 시분할 다중 액세스(TDMA; Time Division Multiple Access) 타임 슬롯과 연관된 상이한 주파수 상에서의 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼(FHSS; frequency hopping spread spectrum) 시스템의 무선 프로토콜 내에서 전송될 수 있다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 계속되는 예시적인 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.
상기의 요약뿐만 아니라 하기의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 판독될 때 보다 잘 이해된다. 본 발명을 설명하기 위해, 본 발명의 예시적인 구조가 도면에 도시되어 있지만, 본 발명은 개시된 특정 방법 및 수단에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 양상이 구현될 수 있는 게임 콘솔을 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 콘솔 및 무선 서브 시스템을 예시한다.
도 3은 본 발명에 따른 프로토콜의 전체 프레임워크를 예시한다.
도 4는 시간 영역에서의 도 3의 프로토콜의 프레임 구조를 예시한다.
도 5는 데이터 및 음성 패킷의 포맷을 예시한다.
도 6은 업스트림 데이터 패킷을 예시한다.
도 7은 다운링크 데이터 패킷을 예시한다.
도 8은 다운링크 음성 패킷을 예시한다.
도 9 및 도 10은 업링크 재전송 패킷을 예시한다.
도 1은 본 발명의 특정 양상이 구현될 수 있는 멀티미디어 콘솔(100)의 기능적 컴포넌트를 예시한다. 멀티미디어 콘솔(100)은 레벨 1 캐시(102), 레벨 2 캐시(104), 및 플래시 ROM(Read Only Memory)(106)를 갖는 중앙 처리 장치(101;CPU)를 포함한다. 레벨 1 캐시(102) 및 레벨 2 캐시(104)는 일시적으로 데이터를 저장하여 메모리 액세스 사이클 수를 감소시키고, 따라서, 처리 속도 및 처리량을 향상시킨다. CPU(101)는 둘 이상의 코어, 및 이에 따른 추가적 레벨 1 캐시 및 레벨 2 캐시(102 및 104)를 갖도록 제공될 수 있다. 플래시 ROM(106)은, 멀티미디어 콘솔(100)의 전원이 켜질 때, 부트 프로세스의 초기 단계 동안 로드되는 실행가능 코드를 저장할 수 있다.
그래픽 처리 장치(GPU; graphic processing unit)(108) 및 비디오 인코더/비디오 코덱(코더/디코더)(114)은 고속 및 고해상도 그래픽 처리를 위한 비디오 처리 파이프라인을 형성한다. 데이터는 그래픽 처리 장치(108)에서 비디오 인코더/비디오 코덱(114)으로 버스를 통해 전달된다. 비디오 처리 파이프라인은 텔레비전 또는 다른 디스플레이로 전송할 데이터를 A/V(오디오/비디오) 포트(140)에 출력한다. 메모리 컨트롤러(110)는 RAM(Random Access Memory)(하지만, 이에만 제한되는 것은 아님)와 같은 다양한 유형의 메모리(112)에의 프로세서 액세스를 용이하게 하기 위해 GPU(108)에 연결된다.
멀티미디어 콘솔(100)은 바람직하게는 모듈(118) 상에 구현되는 I/O 컨트롤러(120), 시스템 관리 컨트롤러(122), 오디오 처리 장치(123), 네트워크 인터페이스 컨트롤러(124), 제1 USB 호스트 컨트롤러(126), 제2 USB 컨트롤러(128), 및 프론트 패널 I/O 서브어셈블리(130)를 포함한다. USB 컨트롤러(126 및 128)는 주변 컨트롤러(142(1) 및 142(2)), 무선 어댑터(148), 및 외부 메모리 장치(146)(예컨대, 플래시 메모리, 외부 CD/DVD ROM 드라이브, 이동식 매체 등)에 대하여 호스트로서 기능한다. 네트워크 인터페이스 컨트롤러(124) 및/또는 무선 어댑터(148)는 네트워크(예컨대, 인터넷, 홈 네트워크 등)에 대한 액세스를 제공하고, 이더넷 카드, 모뎀, 블루투스 모듈, 케이블 모뎀 등을 포함하여 상당히 다양한 각종 유선 또 는 무선 어댑터 컴포넌트 중 어느 것이라도 될 수 있다.
시스템 메모리(143)는 부트 프로세스 동안 로드되는 애플리케이션 데이터를 저장하도록 제공된다. 매체 드라이브(144)가 제공되는데, 이는 DVD/CD 드라이브, 하드 드라이브 또는 다른 이동식 매체 드라이브 등을 포함할 수 있다. 매체 드라이브(144)는 멀티미디어 콘솔(100)에 내장 또는 외장될 수 있다. 애플리케이션 데이터는 멀티미디어 콘솔(100)에 의해 예컨대, 실행, 재생 등이 이루어지도록 매체 드라이브(144)를 통해 액세스될 수 있다. 매체 드라이브(144)는 직렬 ATA 버스와 같은 버스 또는 다른 고속 연결(예컨대, IEEE 1394)을 통해 I/O 컨트롤러(120)에 접속된다.
시스템 관리 컨트롤러(122)는 멀티미디어 콘솔(100)의 이용 가능성을 보장하는 것에 관련된 다양한 서비스 기능을 제공한다. 오디오 처리 장치(123), 및 오디오 코덱(132)이 고 충실도 및 스테레오 처리를 갖는 대응하는 오디오 처리 파이프라인을 형성한다. 오디오 데이터는 오디오 처리 장치(123)와 오디오 코덱(132) 사이의 통신 링크를 통해 전달된다. 오디오 처리 파이프라인은 데이터를 오디오 성능(capability)을 갖는 장치 또는 외부 오디오 재생기에 의해 재생되도록 A/V 포트(140)에 출력한다.
프론트 패널 I/O 서브 어셈블리(130)는 멀티미디어 콘솔(100)의 외부면에 노출되는 LED(발광 다이오드) 또는 다른 지시자의 기능뿐만 아니라 전원 버튼(150) 및 꺼냄 버튼(152)의 기능을 지원한다. 시스템 전력 공급 모듈(136)은 멀티미디어 콘솔(100)의 컴포넌트에 전력을 공급한다. 팬(138)은 멀티미디어 콘솔(100) 내의 회로를 식혀준다.
CPU(101), GPU(108), 메모리 컨트롤러(110), 및 멀티미디어 콘솔(100) 내의 기타 다양한 컴포넌트는 각종 버스 아키텍처 중 임의의 것을 이용하는 프로세서 또는 로컬 버스, 주변 장치 버스, 메모리 버스, 및 직렬 및 병렬 버스들을 포함하는 하나 이상의 버스를 통해 상호 연결된다. 예로서, 이런 아키텍처는 PCI(peripheral component interconnect) 버스, PCI-Express 버스 등을 포함할 수 있다.
멀티미디어 콘솔(100)의 전원이 켜지면, 애플리케이션 데이터는 시스템 메모리(143)에서 메모리(112) 및/또는 캐시(102, 104) 내로 로드될 수 있고, CPU(101) 상에서 실행될 수 있다. 애플리케이션은 멀티미디어 콘솔(100) 상에서 이용가능한 상이한 미디어 유형을 탐색할 때 일관성 있는 사용자 경험을 제공하는 그래픽 사용자 인터페이스를 제시할 수 있다. 동작 시에, 멀티미디어 콘솔(100)에 추가 기능을 제공하도록, 매체 드라이브(144) 내에 포함된 애플리케이션 및/또는 다른 미디어가 매체 드라이브(144)로부터 시작 또는 재생될 수 있다.
멀티미디어 콘솔(100)은 텔레비전 또는 다른 디스플레이에 단순히 연결됨으로써, 단독 시스템으로 동작될 수 있다. 이런 단독 모드에서, 멀티미디어 콘솔(100)은 한 명 이상의 사용자가 시스템과 대화하거나, 영화를 관람하거나, 음악을 듣도록 허용한다. 하지만, 네트워크 인터페이스(124) 또는 무선 어댑터(148)를 통해 이용 가능하게 된 광대역 연결의 통합에 따라, 멀티미디어 콘솔(100)은 또한 보다 넓은 네트워크 커뮤니티에서 참여자로서 동작될 수 있다.
멀티미디어 콘솔(100)의 전원이 켜지고, 한 세트 분량의 하드웨어 리소스가 멀티미디어 콘솔 운영 체제에 의해 시스템에 이용되도록 예약된다. 이들 리소스는 메모리(예컨대, 16MB) 예약, CPU 및 GPU 사이클(예컨대, 5%), 네트워킹 대역폭(예컨대, 8kbps 등)을 포함할 수 있다. 이들 리소스는 시스템 부트 시에 예약되기 때문에, 예약된 리소스는 애플리케이션에게는 관측(view)되지 않는다.
특히, 메모리 예약은 시작 커널, 동시 실행 시스템 애플리케이션들 및 드라이버들을 포함하기에 충분히 큰 것이 바람직하다. CPU 예약은, 예약된 CPU 사용이 시스템 애플리케이션들에 의해 이용되지 않을 경우, 유휴(idle) 쓰레드가 사용되지 않는 임의의 사이클을 소비하도록 일정한 것이 바람직하다.
GPU 예약에 관하여, 시스템 애플리케이션에 의해 생성된 경량의 메시지(예컨대, 팝업(popup))는 팝업이 오버레이되도록 렌더링하도록 스케줄 코드에 대한 GPU 인터럽트를 이용하여 디스플레이된다. 오버레이에 요구되는 메모리 양은 오버레이 영역 크기에 의존하고, 오버레이는 바람직하게는 스크린 해상도에 따라 스케일링된다. 풀(full) 사용자 인터페이스가 동시 실행 시스템 애플리케이션에 의해 이용되는 경우, 애플리케이션 해상도와는 독립적으로 해상도를 이용하는 것이 바람직하다. 스케일러가 주파수를 변경하고 TV 리싱크(resynch)를 야기할 필요가 없도록 이런 해상도를 설정하는 데 이용될 수 있다.
멀티미디어 콘솔(100)이 부팅되고, 시스템 리소스가 예약된 이후에, 동시 실행 시스템 애플리케이션이 시스템 기능을 제공하도록 실행된다. 시스템 기능은 전술된 예약된 시스템 리소스 내에서 실행되는 한 세트의 시스템 애플리케이션에 캡 슐화된다. 운영 체제 커널은 시스템 애플리케이션 쓰레드인지 게임 애플리케이션 쓰레드인지에 대해 쓰레드를 식별한다. 시스템 애플리케이션은 바람직하게는 지속적인 시스템 리소스 관측을 애플리케이션에 제공하도록 소정의 시간 및 간격으로 CPU(101) 상에서 실행되도록 스케줄링된다. 스케줄링은 콘솔 상에서 실행되는 게임 애플리케이션을 위해 캐시 중단(disruption)을 최소화하는 것이다.
동시 실행 시스템 애플리케이션이 오디오를 필요로 할 때, 오디오 처리는 시간 민감성으로 인해 게임 애플리케이션에 비동기식으로 스케줄링된다. 멀티미디어 콘솔 애플리케이션 관리자(후술됨)는 시스템 애플리케이션이 활성화될 때 게임 애플리케이션 오디오 레벨(예컨대, 묵음, 감쇄)을 제어한다.
입력 장치(예컨대, 컨트롤러(142)(1) 및 (142)(2))는 게임 애플리케이션 및 시스템 애플리케이션에 의해 공유된다. 입력 장치는 예약된 리소스는 아니지만, 각각이 장치에 포커스를 맞출 수 있도록 시스템 애플리케이션과 게임 애플리케이션 간에 전환된다. 애플리케이션 관리자는 바람직하게는 게임 애플리케이션의 지식에 대해 알지 못한 채 입력 스트림의 전환을 제어하고, 드라이버는 포커스 전환에 관한 상태 정보를 유지한다.
도 2를 참조해 보면, 콘솔(100)은 2개의 상이한 무선 서브시스템을 갖도록 구성될 수 있다. 제1 무선 시스템은 네트워크 인터페이스(124) 내의 802.11b/g 표준 호환형 모듈(WiFi)이고, 이는 액세스 포인트(156)를 통해 무선 홈 네트워크 접속에 이용된다. 이는 표준 이더넷 연결 대신에 인터넷 또는 원격 PC를 액세스하는 무선 네트워킹 기능을 추가하는 데 이용된다. 제2 무선 시스템은 FHSS(frequency- hopping spread spectrum)이고, 무선 어댑터(148) 내의 저 전송 전력 시스템으로서, ISM(Industry-Scientific-Medical) 2.4 GHz 주파수 대역 내에서 동작한다. 무선 어댑터(148)는 게임을 동작시키는 데 이용될 수 있는 다양한 주변 기기(예컨대, 무선 주변기기(154)) 및 장치에 무선 접속을 제공한다.
무선 프로토콜의 예시적인 실시예
도 3 및 도 4를 참조해 보면, 본 발명의 무선 프레임워크가 도시되어 있다. 도 3은 프로토콜의 전체 프레임워크를 도시한다. 프로토콜(200)은 TDMA 시스템이고, 이를 통해 호스트(예컨대, 콘솔(100))와 장치(예컨대, 주변기기(154))는 Tframe으로 도시된 고정된 시간 간격에 기초하여 송신 및 수신 간에 전환한다. 후술된 바와 같이, 프로토콜(200)은 콘솔(100)과 동시에 통신하게끔 8개의 주변기기(4개는 데이터, 4개는 음성)까지 사용 가능하게 할 수 있다. 또한, 프로토콜(200)은 최소 대기 시간으로 강인한 통신을 제공하도록 에러 정정 및 주파수 호핑 기술의 이용에 대한 혼합법을 제공한다. 프로토콜(200)은 업스트림 데이터 패킷(202-208), 다운스트림 데이터 패킷(210-214), 및 재전송 패킷(216-218)인 3개의 서브 프레임으로 분할된다. 각각은 하기에 보다 상세히 기술될 것이다.
도 4를 이제 참조해 보면, 시간 영역에서 프로토콜(200)의 프레임 구조가 예시된다. 각 프레임 내에는, 9개의 슬롯이 존재하고, 각 슬롯에 대한 주파수 할당은 이하의 표 1에 도시되어 있다. 표 1에서, n은 FHSS 시퀀스에서 현재 프레임의 입력(entry)을 나타내고, F(n)은 이런 입력 n에 매핑되는 채널, 따라서 프레임에 대해 선택된 채널이다. F(n+1)+20은 채널 F(n+1)로부터 20 채널 떨어져 있는 채널을 나타낸다.
슬롯 번호(#) 슬롯 설명 채널
0 주변기기 1 데이터 및 음성 1 Tx F(n+1)
1 주변기기 2 데이터 및 음성 2 Tx F(n+1)
2 주변기기 3 데이터 및 음성 3 Tx F(n+2)
3 주변기기 4 데이터 및 음성 4 Tx F(n+2)
4 음성 1 및 2 다운스트림 F(n+1)
5 브로드캐스트 F(n+1)
6 음성 3 및 4 다운스트림 F(n+2)
7 컨트롤러 재전송 F(n)
8 브로드캐스트 재전송 F(n+1)+20
당업자에게는 각각의 주변기기 및/또는 음성 사용 가능 장치가 유사한 방식으로, 하지만 프로토콜(200)의 TDMA 구조에 따라 적절한 타임 슬롯에서, 패킷을 수신 및 송신하는 것임이 자명할 것이다. 이와 같이, 하기의 설명은 주변기기 1을 참조하여 행해질 것이지만, 이는 도 4의 도시된 주변기기 2-4 각각에 적용된다. 타임 슬롯 F(n+1)에서, 주변기기 1은 데이터 및 음성 서브 패킷(222 및 224)을 전송할 수 있다. 선택적으로, 주변기기 1은 데이터 서브 패킷 내의 데이터를 송신할 수 있고, 분리된 음성 사용 가능 장치는 타임 슬롯에서 음성 서브 패킷 내의 음성을 송신할 수 있다. 주변기기 1(또는 음성 사용 가능 장치)은 타임 슬롯 F(n+1)에서 음성 데이터 패킷(226)을 수신할 것이다.
콘솔(100)은 타임 슬롯 F(n+1)에서 모든 장치들에 데이터 패킷(228)을 브로드캐스트할 것이다. 데이터 패킷은 타임 슬롯 F(n+1)+20에서 데이터 패킷(232)으로서 재차 브로드캐스트될 것이다. 타임 슬롯 F(n)에서, 주변기기 1은 그것의 데이터 서브 패킷을 데이터 서브 패킷(230)으로서 재차 브로드캐스트할 수 있다. 이는 바람직하게는 데이터 서브 패킷(222)이 데이터 브로드캐스트 패킷(228)에서 콘솔(100)에 의해 확인 응답되지 않은 경우에만 행해진다.
도 5를 참조해 보면, 본 발명에 따른 데이터 패킷(222) 및 음성 패킷(224)을 위한 기본 패킷 포맷이 예시되어 있다. 선택적인 RF 셋업 필드(234)는 호스트/장치 송수신기(transceiver)를 사용 가능하여 한쪽 모드(송신/수신)에서 다른 한쪽 모드(수신/송신)로 전환하게끔 하거나, 주파수 호핑을 위해 송수신기 주파수를 변경하게끔 해준다. 프리엠블 필드(236) 및 싱크 필드(238;Synchronization field)는 무선 링크의 클록 및 패킷 동기화를 위해 주변기기 내의 수신기에 의해 이용된다. 예를 들어, 32 비트 길이의 긴 프리엠블 전송이 수신 단에 구현된 프리엠블 전환된 안테나 인스턴트 수신기 선택 다이버시티 알고리즘(preamble switched antenna instant receiver selection diversity algorithm)과 함께 이용될 수 있다. 이 알고리즘은 수신기가 프리엠블의 제1 부분 동안 제1 링크 품질 평가를 하나의 안테나를 이용하여 행하고, 제2 부분 동안 다른 안테나를 이용하여 제2 평가를 행하고, 그런 후 패킷의 나머지에 대해, 최고 품질 평가를 제시하는 안테나를 선택한다.
싱크 필드(238)는 송신 주파수 및 위상에 동기화되기 위해 수신 장치에 의해 이용된다. 헤더 필드(240)는 헤더 다음에 있는 데이터 페이로드 필드에 필요로 되는 정보를 포함한다. 데이터 페이로드 필드(242)는 무선 인터페이스를 통해 송신되는 정보를 포함한다. 이 필드의 길이는 패킷의 타입에 의해 결정된다. 데이터 패킷은 에러 정정 필드(244)를 이용하여 패킷 타입에 기초하여 에러 검출가능하거나 에러 정정가능한 것 중 어느 하나이다. 예를 들어, CRC(cyclic redundancy code)는 음성 패킷에 대한 패킷 에러를 검출하는데 이용될 수 있으며, 반면에 FEC(forward error correction)는 데이터 전송에 이용될 수 있다. 리드 솔로몬(Reed-Solomon) FEC 알고리즘도 본 명세서에서 이용될 수 있다. 리드 솔로몬 인코더는 원래의 데이터를 취하고, 여분의 "리던던트(redundant)" 비트를 추가한다. 에러는 무선 전송 동안 일어난다. 리드 솔로몬 디코더는 수신된 데이터를 처리하고, 에러를 정정하고, 원래의 데이터를 복구하려고 시도한다. 정정될 수 있는 에러 수 및 타입은 리드 솔로몬 코드의 특징에 따른다.
상기 언급된 바와 같이, 무선 시스템은 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼을 이용한다. 의사 랜덤(Pseudo-Random) 호핑 시퀀스가 본 시스템에 이용될 수 있다. 시퀀스 생성은 ML-LFSR(Maximum-Length Linear Feedback Shift Register)에 기초할 수 있다. 2개 채널 할당 방식이 무선 프로토콜(200)에 이용될 수 있다. 제1 방식은 프레임 기반의 할당이고, 제2 방식은 슬롯 기반의 채널 할당이다. 프레임 기반의 채널 할당의 경우, M-시퀀스의 19 비트 중 7 LSb는 프레임에 대한 RF 채널을 선택하는 데 이용된다. 먼저, 시스템은 7LSb/41 중 나머지를 계산하고, 그 후 나머지는 프레임의 채널 수로 이용된다. 예를 들어, 홉(hop) 입력 중 7LSB가 1011001이면, 이 입력의 RF 채널에 대한 표 입력은:
1011001 MOD(41) = 89 MOD 41 = 7 이다.
따라서, 채널 7이 선택된다.
FCC 요건에 충분히 따르도록, 채널 각각은 동등하게 액세스되어야 한다. 이는 호핑(hopping) 입력의 7LSb가 122 보다 크다면, 이 입력은 스킵되고(skipped), 다음의 입력이 이용될 것임을 의미한다. 슬롯 기반의 채널 선택의 경우, 각 프레임에 대한 채널을 선택하고 난 후, 각 프레임 내에는, 9개 슬롯이 있다. 각 슬롯에 대한 주파수 할당은 상기 표 1에 따라 행해진다.
업스트림 서브 프레임(200A)
도 3 및 도 6을 참조해 보면, 업스트림 데이터 패킷은 주변기기 및 장치에 의해 콘솔(100)에 송신된 데이터 패킷이고, 주변기기 데이터 패킷(202, 204, 206, 및 208)을 포함한다. 프로토콜(200)은 4개의 업스트림 데이터 패킷까지 지원한다. 각 데이터 패킷은 사전 규정된 타임 슬롯(도 4)에서 송신되고, 음성 데이터 뿐만 아니라 장치 특정의 데이터 둘 다를 포함한다.
도 6을 참조해 보면, 업스트림 데이터 패킷(204)(또는, 202, 206, 및 208)이 보다 상세히 예시되어 있다. 예시된 바와 같이, 각 패킷 내에는 데이터를 위한 서브 패킷(246-258)과 음성을 위한 서브 패킷(260-272)인, 2개 서브 패킷이 있다. 이들은 예컨대, 도 4의 데이터 서브 패킷(222) 및 음성 서브 패킷(224)에 대응한다. 총 8개 장치인 경우 4개 주변기기 및 4개 음성 장치까지를 위해 4개까지의 업스트림 데이터 패킷이 지원된다.
업스트림 데이터 서브 패킷(246-258) 각각은 3개 필드(헤더(252), 데이터 부(254), 및 FEC 필드(256))를 포함한다. 헤더 필드(252)는 주변기기 데이터 필드에 대한 정보, 동적 전력 관리 및 서비스 품질(QoS)을 포함한다. 데이터 필드(254) 포맷은 헤더의 패킷 타입 필드에 지정될 수 있고, 도 5의 것일 수 있다. 업스트림 데이터 필드는 주변기기(154) 및 플러그-인 모듈(PMD)(즉, 그 특징을 증강하기 위해 주변기기(154)에 접속될 수 있는 플러그-인)을 위한 데이터를 포함한다. FEC 필드(256)는 리드 솔로몬 패리티 바이트를 포함할 수 있다. 패리티 바이트는 업스트림 게임 컨트롤러 서브 패킷의 데이터 필드 및 헤더 필드 둘 다를 커버한다.
업스트림 음성 서브 패킷(260-272)은 3개 필드(헤더 필드(266), 음성 데이터 필드(268), 및 CRC 필드(270))를 포함한다. 헤더 필드(266)는 음성 데이터 패킷의 타입 및 속성을 지시한다. 음성 데이터 필드(268)는 인코드된 음성 데이터 및 링크 제어 데이터를 포함하고, 도 5에 도시된 바와 같이 구조화될 수 있다. CRC 필드(270)는 음성 헤더 필드 및 음성 데이터 필드 모두를 커버한다.
다운스트림 서브 프레임(200B)
도 3, 도 7, 및 도 8을 참조해 보면, 다운스트림 서브 프레임이 3개 패킷(음성 다운스트림 패킷(210), 다운링크 데이터 패킷(212), 및 음성 다운스트림 패킷(214))을 포함한다. 도 7을 참조해 보면, 다운링크 데이터 패킷(212)이 예시되어 있다. 이 패킷(212)은 시스템 제어 정보를 포함하고, 부착된 장치들 및 주변기기들 모두에 브로드캐스트된다. 이 패킷(212)의 헤더 필드(280)는 브로드캐스트될 시스템 제어 정보를 포함한다. 데이터 필드(282)는 데이터 패킷(212)에서 처리될 장치 각각에 대한 제어 정보를 포함한다. 따라서, 4개의 주변기기가 처리되는 경우, 데이터 필드(282)는 4개의 서브 필드로 분할되고, 각 서브 필드는 장치 각각을 위한 데이터를 포함한다. 제어 정보는 주변기기(154) 상에서 LED의 플래싱, 모터 제어, 피드백 제어 등에 대한 상세를 포함할 수 있다. 브로드캐스트 패킷은 FEC 필드(284)에 의해 보호되고, 매 프레임마다 자동으로 반복된다. 슬라이딩 필드(286)는 다운스트림 브로드캐스트의 마지막에 추가될 수 있다. 비트 패턴은 프리엠블 필드와의 최소한의 상관성을 가지며, 여기에 패턴 0xC3C3이 이용될 수 있다. 주변기기 수신기는 수신된 모든 브로드캐스트 패킷 내의 슬라이딩 필드(286)를 체크하고, 패킷 슬라이딩 위치를 테스트한다. 주변기기 수신기가 슬라이딩을 검출하는 경우, QoS에 비트를 세팅하고, 이를 호스트에 알릴 것이다. 일단 슬라이딩이 검출되면, 검출 측이, 다음 프레임이 동기화되지 않도록 현재의 FHSS 입력 상에 남아 있을 필요가 있다.
도 8을 참조해 보면, 다운링크 음성 패킷(210 및 214)의 예시적인 포맷이 예시되어 있다. 이들 2개의 패킷(210 및 214)은 4개의 음성 사용 가능 장치를 위한 다운스트림 음성 데이터를 전달한다. 다운링크 음성 패킷(210)은 장치(1 및 2)를 위한 음성 샘플들을 포함한다. 다운링크 음성 패킷(214)은 장치(3 및 4)를 위한 샘플들을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 음성 다운스트림 데이터 필드(292 및 296)가 존재하며, 가드 필드(294 및 298)에 의해 분리된다. 데이터 필드(292 및 296) 각각의 구조는 도 5에 상술된다.
재전송 서브 프레임(200C)
도 9 및 도 10을 참조해 보면, 업링크 재전송 패킷(216)이 예시되어 있다. 이 패킷은 브로드캐스트 패킷(212) 내의 ACK 비트가 특정 주변기기에 대해 셋팅되지 않은 경우에만 주변기기 데이터를 단지 재전송한다. 이는 주변기기의 전력 소비를 감소시키면서 강인한 환경을 달성한다. 상기 조건이 존재하면, 주변기기는 재전송 패킷(216) 내의 그것의 데이터 및 PMD 데이터를 재송신한다. 이 패킷의 업스트림 음성 데이터는 재전송되지 않는다. 브로드캐스트 재전송 패킷 내의 ACK 비트가 세팅되지 않았으므로, 이용가능한 새로운 데이터가 없는 경우, 동일한 주변기기 패킷이 다음 프레임 동안 다시 재전송될 것이다. 새로운 주변기기 데이터가 이용가능한 경우, 주변기기가 대신 새로운 데이터 패킷을 송신할 것이다.
브로드캐스트 재전송 패킷(218)은 브로드캐스트 패킷(212)의 반복이다. 하지만, 이는 다른 캐리어 주파수 상으로(도 4를 참조), 브로드캐스트 패킷에서와 동일한 정보를 전송한다. 브로드캐스트 재전송 패킷에서, 헤더 내의 재전송 비트는 1로 세팅되어 이 패킷이 브로드캐스트 재전송 패킷임을 나타낸다. 브로드캐스트 재전송 패킷 내의 ACK 비트가 세팅되지 않거나, 업스트림 재전송 패킷의 수신에 기초하여 클리어된다. 콘솔(100)은 브로드캐스트 재전송 패킷을 항상 재전송하는 것이 바람직하다. 이는 간섭에 대하여 브로드캐스트 패킷 내성(immunity)을 강화할 것이며, 그 이유는 브로드캐스트 패킷 내의 제어 데이터가 무선 인터페이스 데이터 교환에 매우 중요하기 때문이다. 하지만, 주변기기가 제1 브로드캐스트 패킷의 성공적인 수신에 기초하여 재전송 패킷을 수신하지 않을 것을 선택할 수 있다. 이는 주변기기의 총 전력 소비를 감소시키는 데 도움이 된다.
상기의 내용 외에, 본 발명의 프로토콜은 공지 및 비공지된 장치가 사용 가능하게 되어 무선 링크를 통해 통신하게 되는 유연한 환경을 제공한다.
본 발명이 다양한 도면들의 바람직한 실시예에 관련하여 기술되었지만, 다른 유사한 환경이 이용될 수 있거나, 수정 및 추가가 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 동일한 기능을 수행하도록 설명된 실시예에 행해질 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기(wireless accessory)로부터 게임 콘솔(gaming console)과 통신하는 방법으로서,
    상기 무선 주변기기로부터 상기 게임 콘솔로 업스트림 서브 프레임(upstream sub frame) 내의 업스트림 데이터 패킷을 송신하는 단계 - 음성 데이터 및 무선 주변기기 데이터가 동일한 타임 슬롯에서 상기 업스트림 데이터 패킷으로 동시에 통신되도록, 상기 업스트림 데이터 패킷은 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 및 제1 업스트림 음성 서브 패킷을 포함함 - ; 및
    상기 게임 콘솔로부터 다운링크 서브 프레임 내의 다운스트림 음성 패킷 및 다운스트림 데이터 패킷 중 적어도 하나를 수신하는 단계;
    를 포함하고,
    각각의 패킷은 시분할 다중 액세스(Time Division Multiple Access; TDMA) 구조에 따른 상이한 주파수 상에서의 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼 시스템(frequency hopping spread spectrum system)에서 송신되는,
    무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 및 상기 제1 업스트림 음성 서브 패킷을 제1 타임 슬롯에 할당하는 단계; 및
    후속 데이터 서브 패킷 및 후속 업스트림 음성 서브 패킷을 포함하는 후속 업스트림 데이터 패킷을 후속 타임 슬롯에 할당하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 내의, 제1 무선 주변기기로부터의 무선 주변기기 데이터를 송신하는 단계; 및
    상기 제1 업스트림 음성 서브 패킷 내의, 음성 사용 가능 장치(voice-enabled device)로부터의 음성 데이터를 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 업스트림 및 다운스트림 음성 및 데이터 패킷 각각은 RF 셋업 필드(RF setup field), 프리엠블 필드(preamble field), 싱크 필드(sync field), 헤더 필드, 데이터 필드 및 에러 정정 필드를 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다운스트림 음성 패킷 내의 상기 음성 데이터를 복수의 음성 사용 가능 장치에 통신하는 단계를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다운링크 서브 프레임 내의 복수의 다운스트림 음성 패킷을 통신하는 단계를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 게임 콘솔로부터의 브로드캐스트 내의 상기 다운스트림 데이터 패킷을 수신하는 단계 - 상기 다운스트림 데이터 패킷은 복수의 무선 주변기기로 브로드캐스트되도록 구성되고, 상기 다운스트림 데이터 패킷은 상기 복수의 무선 주변기기 각각에 대한 데이터를 포함하는 소정의 데이터 서브 필드들을 포함함 -
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다운링크 서브 프레임 내에서 상기 게임 콘솔로부터 확인 응답(acknowledgement)이 수신되지 않은 경우에만, 상기 무선 주변기기로부터 업링크 재전송 패킷(uplink retransmission packet)을 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    다운링크 재전송 패킷을 복수의 무선 주변기기로 브로드캐스트하는 단계를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기로부터 게임 콘솔과 통신하는 방법.
  10. 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법으로서,
    상기 무선 주변기기로부터 제1 타임 슬롯에서 업스트림 데이터 패킷을 송신하는 단계 - 음성 데이터 및 무선 주변기기 데이터가 상기 무선 프로토콜을 통해 상기 제1 타임 슬롯 내에서 함께 통신되도록, 상기 업스트림 데이터 패킷은 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 및 제1 업스트림 음성 서브 패킷을 포함함 -
    를 포함하고,
    업스트림 데이터 패킷 각각의 송신은 시분할 다중 액세스 타임 슬롯과 연관된 상이한 주파수 상에서의 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼 시스템의 상기 무선 프로토콜 내에서 이루어지는,
    무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    후속 데이터 서브 패킷 및 후속 업스트림 음성 서브 패킷을 포함하는 후속 업스트림 데이터 패킷을 후속 타임 슬롯에 할당하는 단계를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 내의 무선 주변기기 데이터를 상기 무선 주변기기로부터 송신하는 단계; 및
    상기 무선 주변기기가 음성 사용 가능하다면, 상기 제1 업스트림 음성 서브 패킷 내의 음성 데이터를 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 내의, 제1 무선 주변기기로부터의 무선 주변기기 데이터를 송신하는 단계; 및
    상기 제1 업스트림 음성 서브 패킷 내의, 음성 사용 가능한 제2 무선 주변기기로부터의 음성 데이터를 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 업스트림 및 다운스트림 음성 및 데이터 패킷 각각은 RF 셋업 필드, 프리엠블 필드, 싱크 필드, 헤더 필드, 데이터 필드 및 에러 정정 필드를 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 게임 콘솔로부터의 브로드캐스트 내의 다운스트림 데이터 패킷을 수신하는 단계 - 상기 다운스트림 데이터 패킷은 상기 무선 주변기기에 대한 데이터를 포함하는 소정의 데이터 서브 필드들을 포함함 -
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  16. 시분할 다중 액세스 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼 통신 시스템의 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법으로서,
    제1 업스트림 데이터 서브 패킷 및 제1 업스트림 음성 서브 패킷을 포함하는 업스트림 데이터 패킷을 제1 타임 슬롯에 할당하는 단계;
    상기 데이터 서브 패킷 및 음성 서브 패킷이 동일한 타임 슬롯 내에서 송신되도록, 제1 주파수를 이용하여 상기 무선 주변기기로부터 상기 제1 타임 슬롯의 업스트림 데이터 패킷을 송신하는 단계;
    상기 게임 콘솔로부터의 다운스트림 데이터 패킷을 상기 무선 주변기기에서 제2 주파수로 제2 타임 슬롯에 수신하는 단계;
    상기 다운스트림 데이터 패킷 내에서 확인 응답이 수신되지 않으면, 제3 주파수를 이용하여 제3 타임 슬롯 내에서 무선 주변기기 데이터를 포함하는 상기 업스트림 데이터 서브 패킷을 상기 무선 주변기기로부터 송신하는 단계
    를 포함하고,
    패킷 각각의 송신은 시분할 다중 액세스 타임 슬롯과 연관된 상이한 주파수 상에서의 주파수 호핑 스프레드 스펙트럼 시스템의 상기 무선 프로토콜 내에서 이루어지는,
    무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 업스트림 데이터 서브 패킷 내의 무선 주변기기 데이터를 상기 제1 타임 슬롯 내에서 상기 무선 주변기기로부터 송신하는 단계; 및
    상기 무선 주변기기가 음성 사용 가능하다면, 상기 제1 타임 슬롯에서 상기 제1 업스트림 음성 서브 패킷 내의 음성 데이터를 송신하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    후속 데이터 서브 패킷 및 후속 업스트림 음성 서브 패킷을 포함하는 후속 업스트림 데이터 패킷을 후속 타임 슬롯에 할당하는 단계를 더 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 다운스트림 데이터 패킷은 소정의 데이터 서브 필드들을 포함하고, 상기 데이터 서브 필드 중 하나는 상기 무선 주변기기에 대한 데이터를 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제3 타임 슬롯 내에서 상기 업스트림 데이터 패킷을 송신하는 단계는 오직 무선 주변기기 데이터를 포함하는 상기 업스트림 데이터 패킷만을 송신하는 단계를 포함하는, 무선 프로토콜을 이용하여 무선 주변기기 및 게임 콘솔 간에 정보를 통신하는 방법.
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