KR101409916B1

KR101409916B1 - 지향성 안테나를 이용한 무선 통신 시스템 내에서의 빔포밍 트레이닝

Info

Publication number: KR101409916B1
Application number: KR1020120113114A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 한센; 매튜 피셔
Original assignee: 브로드콤 코포레이션
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-06-19
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: CN103052085A; EP2582068A2; TW201322714A; KR20130039313A; US20130089000A1

Abstract

스테이션(station)이 지향성 안테나를 트레이닝함에 있어서 이용하기 위한 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있음을 식별하기 위한 기술. PHY-BRP 패킷이 송신되도록 요청될 때, 출발지 및 목적지 정보를 PHY-BRP 패킷에 연관시키기 위하여 PHY-BRP 패킷을 BRP-응답에 첨부함으로써, PHY-BRP 패킷이 송신된다.

Description

지향성 안테나를 이용한 무선 통신 시스템 내에서의 빔포밍 트레이닝{BEAMFORMING TRAINING WITHIN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM UTILIZING A DIRECTIONAL ANTENNA}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2011년 10월 11일자로 출원된 미국 특허 가출원 제61/545,941호에 대한 35 U.S.C. 119(e) 하에서의 우선권의 이익을 주장하며, 상기 미국 특허 가출원은 모든 목적들을 위하여 그 전체가 참조를 위해 본 명세서에 병합된다.

기술분야

발명의 실시예들은 무선 통신들에 관한 것이고, 더욱 구체적으로, 밀리미터파 대역(millimeter-wave band)들에서 2개의 디바이스들을 링크(link)하는 것에 관한 것이다.

현재, 직접적으로든지 또는 네트워크를 통하든지, 디바이스들 사이에서 통신 링크들을 제공하기 위한 다양한 무선 통신 시스템들이 알려져 있다. 이러한 통신 시스템들은 그 범위가 국내 및/또는 국제 셀룰러 전화 시스템들, 인터넷(Internet), 점-대-점 댁내 시스템(point-to-point in-home system)들 뿐만 아니라 다른 시스템들에 이른다. 통신 시스템들은 전형적으로 하나 이상의 통신 표준들 또는 프로토콜들에 따라 동작한다. 예를 들어, 무선 통신 시스템들은 IEEE 802.11, Bluetooth™, AMPS(advanced mobile phone services), 디지털 AMPS, GSM(global system for mobile communications), 코드 분할 다중 접속(CDMA : code division multiple access), 국지적 다지점 분배 시스템(LMDS : local multi-point distribution system)들, 다채널 다지점 분배 시스템(MMDS : multi-channel-multi-point distribution system)들 뿐만 아니라, 그 외의 것들과 같은 프로토콜들을 이용하여 동작할 수 있다.

각각의 무선 통신 디바이스가 무선 통신들에 참여하기 위하여, 이 디바이스는 일반적으로 내장형 라디오 트랜시버(transceiver)(즉, 송신기 및 수신기)를 포함하거나, 연관된 라디오 트랜시버(예를 들어, 댁내(in-home) 및/또는 빌딩내(in-building) 무선 통신 네트워크들, 모뎀, 등을 위한 스테이션(station))에 결합된다. 전형적으로, 트랜시버는 기저대역 처리 스테이지(baseband processing stage) 및 라디오 주파수(RF) 스테이지(radio frequency stage)를 포함한다. 기저대역 처리는 특정한 무선 통신 프로토콜에 따라, 송신을 위한 데이터로부터 기저대역 신호들로의 변환과, 수신을 위한 기저대역 신호들로부터 데이터로의 변환을 제공한다. 기저대역 처리 스테이지는 기저대역 신호들 및 RF 신호들 사이의 변환을 제공하는 RF 스테이지(송신기 부분 및 수신기 부분)에 결합된다. RF 스테이지는 기저대역 및 RF 사이에서 직접 변환하는 직접 변환 트랜시버(direct conversion transceiver)일 수 있거나, 하나 이상의 중간 주파수 스테이지(들)를 포함할 수 있다.

또한, 무선 디바이스들은 전형적으로, 관리 기관(regulatory agency)들에 의해 수립되고 하나 이상의 통신 표준들 또는 프로토콜들에 의해 사용되는 어떤 라디오 주파수 범위들 또는 대역들 내에서 동작한다. 안정된 WiFi 및 Bluetooth™ 프로토콜들을 망라하는 2.4 GHz 대역은 제한된 용량과, 이에 따라, 제한된 데이터 스루풋(throughput)을 가진다. 더욱 최근에는, 훨씬 더 높은 스루풋에 대한 요구를 따르기 위하여, 밀리미터파 범위에서의 더 높은 주파수들이 더 새로운 60 GHz 표준들에 의해 사용되고 있다. 60 GHz 대역 기술을 이용하면, 실시간 비압축(uncompressed)/압축(compressed) 고해상도(HD : high-definition) 비디오 및 오디오 스트림들과 같은 높은 데이터 레이트 전송들이 2개의 디바이스들 사이에서 무선으로 전송될 수 있다. 타겟(target)으로 된 애플리케이션(application)들을 위한 고유의 실시간 요건으로 인해, 새로 등장한 60 GHz 표준들은 디바이스들 사이의 높은 스루풋을 충족시키기 위하여 트래픽 스트림들에 대한 서비스 품질(QoS : Quality of Service) 요건을 명확하게 정의한다.

60 GHz 대역을 이용하여 개발되고 있는 프로토콜들/표준들 중의 하나는 IEEE 802.11ad 표준이다. IEEE 802.11ad 표준에 의해 D-대역(또는 D 대역)이라고도 지칭되는 60 GHz 대역에서 동작하는 디바이스들은 이 더 높은 주파수들에서 경험되는 극심한 경로 손실(path loss)을 극복하기 위하여 (2.4 및 5 GHz 대역들에서와 같은) 신호들의 무지향성 전파(omni-directional propagation) 대신에, 지향성 통신들을 이용한다. 60 GHz 확장된 D-대역 TSPEC는 60 GHz D-대역에서 동작하는 개인 기본 서비스 세트(PBSS : personal basic service set) 또는 기반구조 기본 서비스 세트(IBSS : infrastructure basic service set)와 같은 네트워크 내부에 존재하는 트래픽 스트림(TS : traffic stream)의 타이밍(timing) 및 트래픽 요건들을 설명한다. 무선 기가비트 연합(wireless gigabit alliance)(WGA 또는 WiGig)에 의해 특정된 바와 같은 60 GHz D-대역은 D 대역 디바이스들이 송신되는 스펙트럼 에너지를 지향하기 위하여 지향성 안테나들을 이용한다고 특정하고 있다. 이 개발 중인 60 GHz 표준들은 프로토콜들/표준들에 호환성 있어야 하는 디바이스들에 대하여 어떤 요건들을 초래한다. 지향성 신호 전파를 위한 하나의 가능하게 하는 기술은 빔포밍(beamforming)이고, 이 빔포밍에서는, D-대역(및 다른 밀리미터파) 디바이스들이 지향성 안테나 또는 안테나 어레이로부터 전파 에너지(propagation energy)를 방사한다.

지향성 통신 링크를 수립하기 위하여, 전형적인 접근법은 개시 D-대역 디바이스(initiating D-Band device)가 무지향성(또는 준 무지향성(quasi omni-directional)) 영역을 커버(cover)하기 위하여 복수의 송신 섹터들(빔 전파 섹터들)의 스윕(sweep)에 걸쳐 송신들의 시퀀스(sequence)를 개시하고, 그 후, 또 다른 D-대역 디바이스가 그 송신 섹터들의 스윕에 걸쳐 송신들의 시퀀스를 응답할 뿐만 아니라, 개시자(initiator)의 어느 송신 섹터가 응답자(responder)와 통신하기 위한 최적의 섹터인지를 개시 디바이스에 통지하는 것이다. 응답자가 그 섹터 스윕을 완료한 후, 개시자는 응답자 섹터의 어느 것이 개시자와 통신하기에 최적으로 적합한지를 나타내기 위하여 피드백 신호(feedback signal)를 다시 송신한다.

빔포밍은 한 쌍의 스테이션(STA : station)들 또는 액세스 포인트(AP : access point) 및 STA가 서로 통신하기 위한 최적의 무선 접속을 얻기 위하여 그 지향성 안테나들을 트레인(train)하고 그 방위를 정하도록 한다. 빔포밍은 2개의 디바이스들이 위에서 언급된 바와 같이 성공적인 트레이닝 시퀀스(training sequence)를 완수한 후에 수립된다. 빔포밍의 하나의 특징은 빔 세분화(beam refinement)이다. 빔 세분화는 STA가 송신 및/또는 수신을 위하여 그 안테나 구성(또는 안테나 가중치(weight) 및 벡터(vector))을 향상시킬 수 있는 처리이다. 빔 세분화 프로토콜 절차에서, 빔 세분화 프로토콜(BRP : beam refinement protocol) 패킷들은 수신기를 트레인하기 위하여 이용된다.

BRP 패킷의 하나의 특수한 유형은 물리 계층(PHY : physical layer) BRP 패킷, 또는 PHY-BRP 패킷으로서 알려져 있다. PHY-BRP 패킷은 일부 디바이스들에서 이용될 수 있는 선택적인 BRP 패킷이거나, 또는 그렇지 않을 수 있다. 일부 디바이스들은 PHY-BRP 패킷 성능(PHY-BRP packet capability)을 가지지 않을 수 있으므로, 그것은 선택적이다. PHY-BRP 패킷은 수신기 안테나 가중치 및 벡터 트레이닝을 단순화하기 위하여 도입되었다. PHY-BRP 패킷은 그 지속기간이 짧으므로, 트레이닝을 위한 전체 시간은 감소된다. 적어도 하나의 표준의 사양들에서 현재 특정된 바와 같이, PHY-BRP 패킷은 60 GHz 및 다른 밀리미터파 디바이스들의 성능에 영향을 주는 적어도 2개의 단점들을 가진다. 첫째, 모든 디바이스가 PHY-BRP 패킷을 이용하지는 않으므로, 특정한 디바이스가 언제 PHY-BRP 패킷 성능을 가지는지를 구별하기 위한 방법이 있을 필요가 있다. 둘째, PHY-BRP 패킷은 PHY 또는 MAC(media access control) 헤더를 가지지 않으므로, 송신된 PHY-BRP 패킷의 출발지(source) 및 의도된 목적지(destination)에 대한 모호함이 있을 수 있다.

따라서, PHY-BRP 패킷의 이 2개의 단점들을 해결하기 위한 해결책을 발견할 필요성이 존재한다.

본 발명은 스테이션(station)이 지향성 안테나를 트레이닝함에 있어서 이용하기 위한 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있음을 식별하기 위한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 측면에 따르면, 방법은,

지향성 안테나를 트레인(train)하여 디바이스를 향해 방위를 정하기 위하여 상기 디바이스가 트레이닝 패킷(training packet)을 송신할 수 있다는 표시를 송신하는 단계로서, 상기 트레이닝 패킷은 상기 트레이닝 패킷을 송신하는 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하지 않는, 상기 송신하는 단계;

요청자의 지향성 안테나를 트레인하기 위하여, 상기 트레이닝 패킷을 상기 요청자에게 송신하기 위한 요청을 상기 요청자로부터 수신하는 단계;

상기 디바이스로부터의 응답을 송신함으로써 상기 요청에 응답하는 단계로서, 상기 응답은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 트레이닝 패킷이 상기 응답에 첨부된다는 표시를 포함하고, 상기 응답은 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하는, 상기 응답하는 단계; 및

상기 트레이닝 패킷을 상기 응답에 첨부하고 상기 응답을 갖는 첨부된 트레이닝 패킷을 송신하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 트레이닝 패킷은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 선택적인 패킷이다.

바람직하게는, 상기 트레이닝 패킷은 선택적인 빔 세분화 프로토콜(BRP : beam refinement protocol) 패킷이다.

바람직하게는, 상기 응답에서의 선택된 비트의 값은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 트레이닝 패킷이 상기 응답에 첨부된다는 표시로서 이용된다.

바람직하게는, 상기 응답 및 상기 첨부된 트레이닝 패킷 사이에 지연 기간이 도입된다.

바람직하게는, 상기 트레이닝 패킷은 밀리미터파 송신(millimeter wave transmission)을 위한 상기 지향성 안테나를 트레인하고 방위를 정하기 위해 이용된다.

바람직하게는, 상기 트레이닝 패킷은 60 GHz 대역 송신을 위한 상기 지향성 안테나들을 트레인하고 방위를 정하기 위해 이용된다.

일 측면에 따르면, 방법은,

지향성 안테나를 트레인하여 디바이스를 향해 방위를 정하기 위하여 상기 디바이스가 물리-빔 세분화 프로토콜(PHY-BRP : Physical-Beam Refinement Protocol) 패킷을 송신할 수 있다는 표시를 송신하는 단계로서, 상기 PHY-BRP 패킷은 상기 PHY-BRP 패킷을 송신하는 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하지 않고, 상기 PHY-BRP 패킷의 구조는 통신 프로토콜에 의해 특정되는, 상기 송신하는 단계;

요청자의 지향성 안테나를 트레인하기 위하여, 상기 PHY-BRP 패킷을 상기 요청자에게 송신하기 위한 BRP-요청을 상기 요청자로부터 수신하는 단계;

상기 디바이스로부터의 BRP-응답을 송신함으로써 상기 요청에 응답하는 단계로서, 상기 BRP-응답은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 PHY-BRP 패킷이 상기 BRP-응답에 첨부된다는 표시를 포함하고, 상기 BRP-응답은 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하는, 상기 응답하는 단계; 및

상기 PHY-BRP 패킷을 상기 BRP-응답에 첨부하고 상기 BRP-응답을 갖는 첨부된 PHY-BRP 패킷을 송신하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 PHY-BRP 패킷은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 선택적인 BRP 패킷이다.

바람직하게는, 상기 BRP-응답에서의 선택된 비트의 값은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 PHY-BRP 패킷이 상기 BRP-응답에 첨부된다는 표시로서 이용된다.

바람직하게는, 상기 지향성 안테나를 트레인하기 위하여 상기 디바이스가 상기 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있다는 표시는 상기 디바이스의 성능들을 식별하기 위하여 상기 디바이스에 의해 송신되는 성능 정보 필드(capability information field) 내에 포함된다.

바람직하게는, 상기 성능 정보 필드에서의 선택된 비트의 값은 상기 지향성 안테나를 트레인하기 위하여 상기 디바이스가 상기 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있다는 표시로서 이용된다.

바람직하게는, 상기 BRP-응답 및 상기 첨부된 PHY-BRP 패킷 사이에 지연 기간이 도입된다.

바람직하게는, 상기 PHY-BRP 패킷은 밀리미터파 송신(millimeter wave transmission)을 위한 상기 지향성 안테나를 트레인하고 방위를 정하기 위해 이용된다.

바람직하게는, 상기 PHY-BRP 패킷은 60 GHz 대역 송신을 위한 상기 지향성 안테나를 트레인하고 방위를 정하기 위해 이용된다.

바람직하게는, 상기 통신 프로토콜은 IEEE 802.11ad 사양에 기초한다.

일 측면에 따르면, 장치는,

라디오 주파수(RF : radio frequency) 신호들을 송신하기 위한 송신기;

RF 신호들을 수신하기 위한 수신기; 및

프로세서를 포함하고 상기 송신기 및 상기 수신기에 결합되는 기저대역 프로세서 모듈을 포함하고,

상기 기저대역 프로세서 모듈은,

지향성 안테나를 트레인하여 디바이스를 향해 방위를 정하기 위하여 상기 디바이스가 트레이닝 패킷을 송신할 수 있다는 표시를 송신하고, 상기 트레이닝 패킷은 상기 트레이닝 패킷을 송신하는 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하지 않도록 하고;

요청자의 지향성 안테나를 트레인하기 위하여, 상기 트레이닝 패킷을 상기 요청자에게 송신하기 위한 요청을 상기 요청자로부터 수신하고;

상기 디바이스로부터의 응답을 송신함으로써 상기 요청에 응답하고, 상기 응답은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 트레이닝 패킷이 상기 응답에 첨부된다는 표시를 포함하고, 상기 응답은 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하도록 하고;

상기 트레이닝 패킷을 상기 응답에 첨부하고 상기 응답을 갖는 첨부된 트레이닝 패킷을 송신하기 위하여,

통신 프로토콜에 의해 특정되는 패킷들의 처리를 제공한다.

바람직하게는, 상기 트레이닝 패킷은 선택적인 빔 세분화 프로토콜(BRP) 패킷이다.

바람직하게는, 상기 트레이닝 패킷은 PHY-BRP 패킷이다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 스테이션(station)이 지향성 안테나를 트레이닝함에 있어서 이용하기 위한 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있음을 식별하기 위한 기술을 구현할 수 있다.

도 1은 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 특정한 스테이션이 또 다른 스테이션 및/또는 네트워크 제어 또는 액세스 포인트와 통신하는 네트워크에서 다수의 스테이션(STA : station)들이 존재하는 네트워크의 도면이다.
도 2는 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 도 1에 도시된 다양한 디바이스들 사이의 지향성 안테나들을 이용한 지향성 신호 전파를 도시하는 도면이다.
도 3은 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 무선 통신 디바이스의 실시예를 도시하는 하드웨어 개략 블록도이다.
도 4는 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 이용되는 프로토콜 또는 표준에 적용되는 바와 같이, WGA 사양에서 특정되는 바와 같은 D-대역을 위한 BRP 패킷 구조를 도시한다.
도 5는 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 이용되는 프로토콜 또는 표준에 적용되는 바와 같이, WGA 사양에서 D-대역에 대해 특정되는 바와 같은 선택적인 PHY-BRP 패킷 구조를 도시한다.
도 6은 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 적용가능한 현존하는 D-대역 STA 성능 정보 필드 프레임 구조를 도시한다.
도 7은 특정한 STA가 PHY-BRP 성능을 가지는 것을 지시하기 위해 PHY-BRP 성능 비트가 이용되는 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 개정된 D-대역 STA 성능 정보 필드 프레임 구조를 도시한다.
도 8은 PHY-BRP가 BRP-응답을 따르는 것을 지시하기 위해 PHY-BRP 순응 비트(PHY-BRP Follows bit)가 이용되는 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 개정된 D-대역 BRP-응답 프레임 구조를 도시한다.
도 9는 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 따라 PHY-BRP 패킷의 BRP-응답으로의 첨부를 도시한다.

본 발명의 실시예들은 무선 환경 또는 네트워크에서 동작하는 다양한 무선 통신 디바이스들에서 실시될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 예들은 D-대역이라고 지칭되는 대략 60 GHz 대역 내에서 동작하는 디바이스들에 속한다. 60 GHz에서, 주파수 파장(frequency wavelength)은 밀리미터(millimeter)이고, 이에 따라, 밀리미터파 대역(millimeter-wave band)이라고 식별된다. 그러나, 발명은 60 GHz 대역으로 제한될 필요가 없다. 지향성 신호 전파를 이용하는 다른 밀리미터파 대역들이 발명을 구현할 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 예들은 WGA 사양들 및/또는 IEEE 802.11ad 사양에 기초한 발명의 애플리케이션과 같은, 특정한 표준들, 프로토콜들, 사양들 등을 참조한다. 따라서, 특정한 프레임 포맷 및 구조는 이 사양들을 참조하여 설명된다. 그러나, 발명은 본 명세서에서 언급된 특정한 지시들에 한정되지 않는다. 발명은 지향성 빔포밍 신호들이 이용되고 2개의 무선 디바이스들 사이에 통신 링크를 수립하기 위한 안테나 방향을 결정하기 위해 트레이닝을 필요로 하는 다른 이용들을 위해 용이하게 개조될 수 있다.

또한, 실시예들은 2개의 무선 스테이션(STA)들 사이에 통신 링크를 수립하는 것으로서 설명된다. 그러나, 무선 링크는 마찬가지로 제어 포인트(또는 액세스 포인트) 및 스테이션 사이, 또는 다른 무선 디바이스들 사이일 수 있다. 용어 STA는 무선으로 통신하는 2개의 디바이스들로서, 통신 링크를 수립하기 위하여 2개의 STA들에 대한 안테나 또는 안테나 어레이를 지향함에 있어서 트레이닝을 제공하기 위하여 트레이닝 필드들이 이용되는 상기 2개의 디바이스들을 설명하기 위해 본 명세서에서 이용된다. 따라서, 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, STA는 스테이션 디바이스 역할로 작동하든지, 액세스 포인트 역할로 작동하든지, 제어 포인트 역할로 작동하든지, 또는 임의의 다른 무선 통신 역할로 작동하든지, 임의의 무선 디바이스에 속한다.

위에서 언급된 바와 같이, WGA(또는 WiGig) 사양들에 따라 또는 IEEE 802.11ad 사양에 따라 60 GHz 대역(예를 들어, D-대역 또는 D 대역)에서 동작하는 디바이스들은 밀리미터파 주파수들에서 경험되는 극심한 경로 손실을 극복하기 위하여 지향성 통신들을 이용한다. WGA(또는 WiGig)에 의해 특정되는 바와 같은 60 GHz D-대역 동작들은, 송신되는 스펙트럼 에너지(spectrum energy)를 지향하기 위하여 D-대역 디바이스들이 지향성 안테나들을 이용한다고 특정하고 있다. 60 GHz 대역을 이용하여 개발 중인 프로토콜들/표준들 중의 하나는 IEEE 802.11ad 표준이다. 이 개발 중인 표준들은 프로토콜들/표준들과 호환성 있어야 하는 디바이스들에 대한 어떤 요건들을 초래한다. 지향성 신호 전파를 위한 하나의 가능하게 하는 기술은 빔포밍이고, 이 빔포밍에서는, D-대역(및 다른 밀리미터파) 디바이스들이 지향성 안테나 또는 안테나 어레이로부터의 전파 에너지(propagation energy)를 지향하거나 그 방위를 정한다. 따라서, 빔포밍은 한 쌍의 STA들이 서로 통신하기 위한 최적의 무선 링크를 얻기 위하여 그 송신(TX) 및 수신(RX) 안테나들을 트레이닝하도록 한다. 빔포밍은 2개의 STA들이 성공적인 트레이닝 시퀀스를 완수한 후에 수립된다.

도 1은 무선 네트워크의 임의의 유형일 수 있는 무선 네트워크(100)를 도시한다. 하나의 실시예에서, 네트워크(100)는 기본 서비스 세트(BSS : basic service set)일 수 있다. 하나의 실시예에서, 네트워크(100)는 개인 네트워크(personal network)를 구성하는 개인 기본 서비스 세트(PBSS : personal basic service set)일 수 있고, 및/또는 개인 기본 서비스 세트를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 네트워크(100)는 훨씬 더 큰 기반구조 네트워크(infrastructure network)를 구성하는 기반구조 기본 서비스 세트일 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 네트워크는 다른 무선 환경들에서 동작할 수 있다.

도시된 실시예에서, 도 1의 예시적 네트워크(100)는 제어 포인트(control point)(104) 및 복수의 스테이션(STA)들(101, 102, 103)(또한, 각각 STA_A, STA_B 및 STA_C로 언급됨)로 구성되고, 하나 이상의 STA들은 제어 포인트(104)의 제어 하에 있을 수 있다. 3개의 STA들만 도시되어 있지만, 네트워크(100)는 도시된 것보다 더 적은 STA들 또는 더 많은 STA들로 구성될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 제어 포인트는 기지국(BS : base station), 액세스 포인트(AP : access point), 개인 BSS 제어 포인트(PCP : personal BSS control point) 또는 일부 다른 디바이스일 수 있다. 이후의 설명에서는, 제어 포인트가 PCP(104)라고 지칭된다. STA들(101-103)은 정지형(stationary) 또는 이동형(mobile) 디바이스들일 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, PCP(104)는 스테이션 디바이스일 수도 있고, 이 경우, 다양한 STA들이 피어-투-피어(peer-to-peer) 통신으로 통신한다.

도시된 예에서, STA들(101 및 103)은 PCP(104)와 통신하지만, STA(102)는 STA(101)와 직접 통신한다. 다양한 무선 디바이스들이 STA들(101-103)에 의해 나타내어질 수 있지만, 특정한 예에서, STA(101)는 개인 컴퓨팅 디바이스(personal computing device)이고, STA(103)는 (이동 전화 또는 핸드헬드 멀티미디어 플레이어(handheld multimedia player)와 같은) 핸드헬드 이동 디바이스(handheld mobile device)이고, STA(102)는 STA(101)와 동작하는 무선 헤드셋(headset)이다. 일례로서, 하나의 실시예에서, 무선 헤드셋은 STA(101)에 결합된 Bluetooth™ 디바이스일 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, STA(102)는 STA(101)와 동작하기 위한 무선 디스플레이 디바이스일 수 있다. 또한, STA(102)는 일부 다른 디바이스일 수 있다. 도 1의 하나의 의도는 다른 디바이스가 제어 포인트든지 또는 스테이션 디바이스든지, 하나의 디바이스가 또 다른 디바이스와 무선으로 통신할 수 있다는 것을 예시하기 위한 것이다. 이하의 설명은 설명의 간략함을 위하여 2개의 STA들 사이의 무선 통신을 설명한다. 그러나, 하나 또는 두 디바이스들은 위에서 언급된 바와 같은 제어 포인트와 같이, 다른 역할들을 가질 수 있다는 것을 주목해야 한다.

2개의 STA들 사이에서 통신하기 위하여, STA들은 무선 링크를 제공하기 위하여 특정한 통신 프로토콜 또는 표준을 채용한다. 특정한 프로토콜이 네트워크 내의 디바이스들에 적용될 수 있거나, 한 쌍의 디바이스들 사이에만 적용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 네트워크는 WGA에 의해 특정되는 바와 같이 60 GHz D-대역 내에서 동작한다. 다른 실시예들에서, 네트워크는 다른 대역들 또는 주파수 범위들에서 동작할 수 있다. 60 GHz D-대역 또는 다른 더 높은 대역들에서 동작할 때, 디바이스들은 송신되는 빔을 지향하기 위하여 지향성 안테나들을 이용한다.

전형적인 60 GHz 통신 절차에서, 빔포밍 기술들은 2개의 디바이스들 사이에서 통신하기 위하여 어떤 빔폭(beamwidth)을 갖는 어떤 방향으로 에너지를 방사(radiate)하기 위하여 이용된다. 2개의 통신 디바이스들 사이의 채널에서의 상당한 에너지 손실을 보상하기 위하여, 지향된 전파는 송신되는 에너지를 타겟 디바이스를 향해 집중시킨다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, PCP(104)는 지향된 빔(111)을 STA(101)를 향해 전파하고, PCP(104) 및 STA(101) 사이의 지향성 통신 링크를 위하여, STA(101)는 지향된 빔(114)을 PCP(104)를 향해 전파한다. 마찬가지로, PCP(104) 및 STA(103)가 서로 통신하기를 원할 때, PCP(104)는 지향된 빔(112)을 STA(103)를 향해 전파하고, 2개의 디바이스들 사이의 지향성 통신 링크를 위하여, STA(103)는 지향된 빔(113)을 PCP(104)를 향해 전파한다. 지향된 송신은 무지향성 전파에서의 동일한 송신되는 에너지를 이용하는 것에 비해, 밀리미터파 통신의 범위를 연장한다.

마찬가지로, STA(101) 및 STA(102)가 통신할 때, 각각의 지향된 빔들(115, 116)은 서로를 향해 지향된다. 도 2의 예시는 디바이스로부터 발산되는 복수의 지향된 에너지 로브(energy lobe)들을 도시하고, 이 에너지 로브들에서, 특정한 방위(orientation)의 지향된 에너지를 표시하기 위하여 하나의 로브는 다른 것보다 더 크다. 전형적인 빔포밍 절차에 있어서, 특정한 디바이스는 복수의 전파 섹터(propagation sector)들을 가짐으로써 동작하는 것을 주목해야 한다. 최적의 섹터가 검출되거나 결정될 때, 디바이스는 최적의 섹터에서 동작하기 위하여 안테나(또는 안테나 어레이)의 방위를 정한다. 일반적으로, 안테나의 방위를 정하기 위한 최적의 방향을 결정하기 위하여 트레이닝 시퀀스들이 이용된다. 따라서, 도 2에서, 더 큰 로브들은 서로 최적으로 통신하기 위한 2개의 무선 디바이스들을 위한 지향성 안테나들의 방위 설정을 나타낸다.

도 3은 송신기(TX)(201), 수신기(RX)(202), 국부 발진기(LO)(207), 및 기저대역 모듈(205)을 포함하는 무선 통신 디바이스(200)의 일부를 예시하는 개략적인 블록도이다. 기저대역 모듈(205)은 기저대역 처리 동작들을 제공하기 위한 프로세서(processor)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 기저대역 모듈(205)은 디지털 신호 프로세서(DSP : digital-signal-processor)이거나 디지털 신호 프로세서를 포함한다. 기저대역 모듈(205)은 전형적으로, 호스트 유닛(host unit), 애플리케이션 프로세서, 또는 디바이스 및/또는 사용자와의 인터페이스를 위한 동작 처리를 제공하는 다른 유닛(들)에 결합된다.

도 3에서, 호스트 유닛(210)이 도시되어 있다. 예를 들어, 노트북(notebook) 또는 랩톱(laptop) 컴퓨터에서, 호스트(210)는 컴퓨터의 컴퓨팅 부분을 나타낼 수 있는 반면, 디바이스(200)는 컴퓨터 및 액세스 포인트 사이 및/또는 컴퓨터 및 블루투스 디바이스(Bluetooth device) 사이에서 무선으로 통신하기 위한 WiFi 및/또는 블루투스 부품들을 제공하기 위해 이용된다. 이와 유사하게, 핸드헬드 오디오 또는 비디오 디바이스에 대하여, 호스트(210)는 핸드헬드 디바이스의 애플리케이션 부분을 나타낼 수 있는 반면, 디바이스(200)는 핸드헬드 디바이스 및 액세스 포인트 사이 및/또는 핸드헬드 디바이스 및 블루투스 디바이스 사이에서 무선으로 통신하기 위한 WiFi 및/또는 블루투스 부품들을 제공하기 위하여 이용된다. 대안적으로, 셀룰러 전화(cellular phone)와 같은 이동 전화에 대하여, 디바이스(200)는 전화의 라디오 주파수(RF : radio frequency) 및 기저대역 부분들을 나타낼 수 있고, 호스트(210)는 전화의 사용자 애플리케이션/인터페이스 부분을 제공할 수 있다. 또한, 호스트(210) 뿐만 아니라 디바이스(200)도 도 1의 무선 통신 디바이스들 중의 하나 이상에 통합될 수 있다.

메모리(206)는 기저대역 모듈(205)에 결합되는 것으로 도시되어 있고, 메모리(206)는 데이터뿐만 아니라, 기저대역 모듈(205) 상에서 동작하는 프로그램 명령들을 저장하기 위해 이용될 수 있다. 메모리 디바이스들의 다양한 유형들은 메모리(206)를 위해 이용될 수 있다. 메모리(206)는 디바이스(200) 내의 어느 곳에서나 위치될 수 있고, 하나의 사례에서, 그것은 기저대역 모듈(205)의 일부일 수도 있음을 주목해야 한다.

송신기(201) 및 수신기(202)는 송신/수신(T/R) 스위치 모듈(203)을 통해 안테나 어셈블리(204)에 결합된다. T/R 스위치 모듈(203)은 동작의 모드에 따라 송신기 및 수신기 사이에서 안테나를 스위칭한다. 다른 실시예들에서는, 별개의 안테나들이 각각 송신기(201) 및 수신기(202)를 위해 이용될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서는, 안테나 다이버시티(antenna diversity) 또는 MIMO(multiple input and/or multiple output)와 같은 다중 입력 및/또는 다중 출력 성능들을 제공하기 위하여, 다수의 안테나들 또는 안테나 어레이들이 디바이스(200)와 함께 이용될 수 있다. 상기 빔포밍에 속하는 바와 같이, 안테나(204)는 라디오 주파수 신호들을 송신 및/또는 수신하기 위한 특정한 방향으로 안테나(204)의 방위를 정하기 위한 지향성 안테나(들) 또는 지향성 안테나 어레이일 수 있다.

더 낮은 기가헤르쯔(gigahertz) 범위의 주파수들에서, 무지향성 안테나들은 무선 디바이스들 사이에서 통신하기 위한 적절한 커버리지(coverage)를 제공한다. 따라서, 약 2.4 내지 5 GHz 주파수들에서, 하나 이상의 무지향성 안테나(들)은 송신 및 수신을 위하여 전형적으로 이용가능하다. 그러나, 더 높은 주파수들에서는, 신호의 제한된 범위로 인해, 빔을 지향하여 송신되는 에너지를 집중하기 위해 빔포밍 성능들을 갖는 지향성 안테나들이 이용된다. 이 사례들에서, 지향성 안테나들 및 안테나 어레이들은 빔을 특정한 방향으로 지향하는 것을 허용한다. 무선 기가비트 연합(WGA 또는 WiGig)에 의해 특정되는 바와 같은 60 GHz D-대역은 송신되는 스펙트럼 에너지를 지향하기 위하여 D-대역 디바이스들이 지향성 안테나들을 이용한다고 특정하고 있다. 본 사례에서의 디바이스(200)는 60 GHz 대역을 포함하는 밀리미터파 범위에서 송신 및 수신할 수 있다. 따라서, 안테나 어셈블리(204)는 지향성 안테나 또는 안테나 어레이이다.

호스트 유닛(210)으로부터의 송신을 위한 아웃바운드(outbound) 데이터는 기저대역 모듈(205)에 결합되고 기저대역 신호들로 변환된 다음, 송신기(201)에 결합된다. 송신기(201)는 안테나 어셈블리(204)를 통한 디바이스(200)로부터의 송신을 위하여 기저대역 신호들을 아웃바운드 라디오 주파수(RF) 신호들로 변환한다. 송신기(201)는 아웃바운드 기저대역 신호들을 아웃바운드 RF 신호로 변환하기 위하여 다양한 상향 변환(up-conversion) 또는 변조(modulation) 기술들 중의 하나를 이용할 수 있다. 일반적으로, 변환 처리는 이용되는 특정한 통신 표준 또는 프로토콜에 종속적이다.

유사한 방식으로, 인바운드(inbound) RF 신호들은 안테나 어셈블리(204)에 의해 수신되고 수신기(202)에 결합된다. 그 다음으로, 수신기(202)는 인바운드 RF 신호들을 인바운드 기저대역 신호들로 변환하고, 이 인바운드 기저대역 신호들은 그 후에 기저대역 모듈(205)에 결합된다. 수신기(202)는 인바운드 RF 신호들을 인바운드 기저대역 신호들로 변환하기 위하여 다양한 하향 변환(down-conversion) 또는 복조(demodulation) 기술들 중의 하나를 이용할 수 있다. 인바운드 기저대역 신호들은 기저대역 모듈(205)에 의해 처리되고, 인바운드 데이터는 기저대역 모듈(205)로부터 호스트 유닛(210)으로 출력된다.

기저대역 모듈(205)은 일반적으로 하나 이상의 통신 프로토콜들을 이용하여 동작하고, 필요한 패킷화(packetization)를 제공하고(또는 패킷화를 제공하는 다른 부품들과 함께 동작함), 수신된 신호들 및 송신될 신호들에 대한 다른 데이터 처리 동작들을 제공한다. 따라서, 기저대역 모듈(205)은 본 명세서에서 설명된 발명을 참조하여 설명된 데이터(예를 들어, 패킷) 처리를 또한 제공한다. 다른 실시예들에서, 다른 부품들은 특정한 통신 프로토콜에 기초하여 설명된 데이터 동작들 및 패킷 작성법(packet formulation)을 제공할 수 있다.

LO(207)는 상향 변환을 위해 송신기(201)에 의해 그리고 하향 변환을 위해 수신기(202)에 의해 이용하기 위한 국부 발진 신호들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 별개의 LO들이 송신기(201) 및 수신기(202)를 위해 이용될 수 있다. 다양한 LO 회로가 이용될 수 있지만, 일부 실시예들에서, PLL은 LO를 고정하여 선택된 채널 주파수에 기초하여 주파수 안정적인 LO 신호를 출력하기 위해 이용된다.

하나의 실시예에서, 기저대역 모듈(205), LO(207), 송신기(201) 및 수신기(202)는 동일한 집적 회로(IC : integrated circuit) 칩 상에서 집적된다는 것을 주목해야 한다. 송신기(201) 및 수신기(202)는 전형적으로 RF 프론트-엔드(front-end)라고 지칭된다. 다른 실시예들에서, 이 부품들 중의 하나 이상은 별개의 IC 칩들 상에 있을 수 있다. 이와 유사하게, 도 3에 도시된 다른 부품들은 기저대역 모듈(205), LO(207), 송신기(201) 및 수신기(202)와 함께, 동일한 IC 칩 상에 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 안테나(204)는 동일한 IC 칩 상에 마찬가지로 통합될 수도 있다. 또한, 시스템-온-칩(SOC : system-on-chip) 집적의 출현과 함께, 호스트 유닛(210)과 같은, 호스트 디바이스들, 애플리케이션 프로세서들 및/또는 사용자 인터페이스들은 기저대역 모듈(205), 송신기(201) 및 수신기(202)와 함께 동일한 IC 칩 상에 집적될 수 있다.

또한, 하나의 송신기(201) 및 하나의 수신기(202)가 도시되어 있지만, 다른 실시예들은 다수의 LO들 뿐만 아니라 다수의 송신기 유닛들 및 수신기 유닛들을 이용할 수 있음을 주목해야 한다. 예를 들어, 다이버시티 통신 및/또는, 다중-입력-다중-출력(MIMO : multiple-input-multiple-output) 통신과 같은 다중 입력 및/또는 다중 출력 통신들은 RF 프론트-엔드의 일부로서 다수의 송신기들(201) 및/또는 수신기들(202)을 이용할 수 있다. 또한, 도 3은 송신 및 수신을 위한 기본적인 부품들을 도시하고 있고 실제적인 디바이스들은 도시된 것들 이외의 다른 부품들을 통합할 수 있음을 주목해야 한다.

위에서 언급된 바와 같이, 지향성 안테나들 및/또는 어레이들을 이용한 빔포밍은 밀리미터파 대역들에서의 RF 신호들의 지향성 송신 및/또는 수신을 제공하기 위한 하나의 기술이다. 빔포밍의 하나의 특징은 빔 세분화(beam refinement)이다. 빔 세분화는 STA가 송신 및/또는 수신을 위하여 그 안테나 구성(또는 안테나 가중치(weight) 및 벡터(vector))을 향상시킬 수 있는 처리이다. 빔 세분화 프로토콜 절차에서, 빔 세분화 프로토콜(BRP : beam refinement protocol) 패킷들은 수신기를 트레인(train)하기 위하여 이용된다.

BRP는 반복 절차를 이용하여 그 안테나 구성을 향상시키기 위하여 STA가 그 수신 및 송신 안테나들(또는 어레이들)을 트레인하는 처리이다. BRP는 STA에 의해 지원되는 안테나 구성에 관계없이 이용될 수 있다. BRP 패킷은 BRP-REQUEST(BRP-요청)에 응답하여 송신되고, 그 요청은 지향성 안테나들을 트레인하기 위하여 BRP 통신을 희망하는 디바이스에 의해 송신된다. BRP-요청을 수신할 때, 수신 디바이스는 BRP 패킷을 포함하는 BRP-응답을 다시 송신한다. 도 4는 단기 트레이닝 필드(STF : short training field), 채널 추정 필드(CE : channel estimation field), 헤더, 데이터, AGC 서브필드(subfield)들 및 TRN-R/T(트레인 수신기/송신기) 서브필드들로 구성되는 전형적인 BRP 패킷(300) 구조를 도시한다. BRP 패킷(300)은 BRP 패킷(들)의 출발지 및 의도된 목적지에 대한 식별을 제공하는 헤더(301)(예를 들어, PHY 또는 MAC 헤더)를 포함한다.

BRP 패킷의 하나의 특수한 유형은 물리 계층(PHY) BRP 패킷, 또는 PHY-BRP 패킷(본 명세서에서는 단수형이 이용되지만, 복수의 "패킷들"이 "패킷"의 모든 용도들에 대해 마찬가지로 적용될 수 있음)으로서 알려져 있다. PHY-BRP 패킷은 일부 디바이스들에서 이용될 수 있는 선택적인 BRP 패킷이거나, 그렇지 않을 수 있다. 일부 디바이스들은 PHY-BRP 패킷 성능을 가지지 않을 수 있으므로, 그것은 선택적이다. PHY-BRP 패킷은 BRP 패킷(300)의 구조에 걸친 지향성(directionality)을 위해 트레이닝하는 수신기 안테나 가중치 및 벡터를 단순화하기 위하여 도입되었다. 도 5는 STF 필드(311) 및 복수의 CE 필드들(312)로 구성되는 전형적인 PHY-BRP 패킷(310) 구조를 도시한다. STF(311)는 제어 PHY 단기 트레이닝 시퀀스이고 CE(312)는 채널 추정 시퀀스이다. CE는 8x(L-RX+1) 횟수만큼 반복되고, L-RX는 L-RX 필드의 값이다. L-RX 필드는 빔 세분화 절차의 일부로서 송신 STA에 의해 요청되는 수신 트레이닝(TRN-R) 서브필드들의 압축된 횟수를 나타낸다. STA는 BRP-요청에 응답하기 위하여 BRP 패킷(300) 또는 PHY-BRP 패킷(310) 중의 어느 하나를 이용할 수 있음을 주목해야 한다. 물론, STA에서 선택적인 PHY_BRP(310)가 가능하지 않으면, STA는 BRP-요청에 대해 BRP(300)를 응답할 것이다. IEEE 802.11ad에 대한 D-대역 사양들은 BRP 패킷(300) 및 PHY-BRP(310) 구조들 모두를 채용할 수 있음을 주목해야 한다.

위에서 언급된 바와 같이, PHY-BRP 패킷 구조(310)의 현재의 포맷에 있어서 적어도 2개의 단점들이 잠재적으로 존재한다. 첫째, 모든 STA가 선택적인 PHY-BRP 패킷을 이용하지는 않으므로, STA가 PHY-BRP 패킷 성능을 언제 가지는지를 구별하기 위한 방법이 있을 필요가 있다. 둘째, PHY-BRP 패킷이 (도 4의 BRP 패킷(300)에서의 헤더(301)와 같은) PHY 또는 MAC(media access control) 헤더를 가지지 않으므로, 송신되는 PHY-BRP 패킷의 출발지 및 의도된 목적지에 대한 모호성이 있을 수 있다. 예를 들어, BRP-요청 신호에 대한 응답자(responder)가 BRP-응답 신호의 일부로서 PHY-BRP 패킷을 송출하는 경우, 요청자가 중간기(interim)에 상이한 STA로부터 또 다른 PHY-BRP 패킷을 수신할 수 있을 가능성이 존재한다. 이러한 일이 발생하면, 단지 PHY-BRP 패킷의 출발지 및/또는 의도된 목적지를 식별하기 위한 방법이 없기 때문에, 요청자는 의도된 STA 대신에, 안테나를 잘못된 STA에 트레인할 수 있다. 이하에서 설명된 발명의 실시예들은 이러한 우려들 또는 단점들을 해결한다.

도 6은 IEEE 802.11ad 표준의 사향에 대해 특정된 바와 같은 현존하는 D-대역 성능 정보 필드에 대한 패킷 구조(320)를 도시한다. D-대역 STA 성능 정보 필드는 STA의 역할에 관계없이 송신하는 STA의 성능들을 나타낸다. 도 6의 도면은 각각의 필드 명칭을 식별하고, 각각의 필드에 대한 비트 정렬(bit alignment)은 각각의 박스(box) 위에 도시되어 있다. 박스들 아래의 숫자들은 각각의 필드 내의 비트들의 수를 지시한다. 전체적으로, D-대역 STA 성능 정보 필드(320)에 대해 64 비트들이 이용된다. 비트들의 수(예를 들어, B58-B63)는 현재 예비되어 있고, 이에 따라, 이용되지 않는다. 패킷(320)은 디바이스가 선택적인 PHY-BRP 성능을 가지고 있음(또는 가지지 않음)을 표시하지 않는 것을 주목해야 한다. 따라서, D-대역 성능 정보 필드(320)를 송신하는 디바이스는 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있는지를 식별하지 않으며, D-대역 성능 정보 필드의 수신자는 송신자가 PHY-BRP 성능을 가지는지를 알지 못할 것이다.

따라서, 발명의 하나의 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 예비된 비트들 중의 하나는 패킷 구조(340)에 대한 PHY-BRP 가능 비트(341)(예에서의 비트 B58)로서 이용된다. 이 비트(341)가 ("1"의 비트 값으로와 같이) 설정되면, D-대역 STA 성능 정보 필드를 송신하는 STA는 D-대역 STA 성능 정보 필드(320)의 송신자가 선택적인 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있음을 수신자에게 식별한다. 따라서, D-대역 STA 성능 정보 필드(320)의 수신자는 송신자가 PHY-BRP 가능이며 추후에, BRP-응답의 일부로서 PHY-BRP 패킷(들)을 요청하는 BRP-요청을 송신할 수 있음을 안다. PHY-BRP 가능 비트(341)의 이용은 디바이스가 PHY-BRP 성능을 가지는지를 결정하는 것을 시도하는 추측을 제거한다. 자신을 PHY-BRP 가능 디바이스로서 식별하는 특정한 STA는 BRP-요청 신호를 수신할 경우에 그렇게 행하도록 요청되면, PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있다.

어느 STA들이 PHY-BRP 패킷들을 송신하기 위한 성능을 가지는지를 식별하기 위한 방법이 현재 존재한다는 점에서, PHY-BRP 가능 비트의 이용은 위에서 언급된 첫 번째 단점을 해결한다. 상기 예에서, 비트 B58이 이용되었음을 주목해야 한다. 임의의 다른 예비된 비트 또는 비트들이 다른 실시예에서 이용될 수 있음을 인식해야 한다.

위에서 언급된 두 번째 단점을 해결하기 위하여, PHY-BRP 패킷을 갖는 PHY 및/또는 MAC 헤더가 존재하지 않는다는 점에서, 도 8 및 도 9는 이 문제가 하나의 실시예에서 어떻게 해결되는지를 예시한다. PHY-BRP 가능 STA가 또 다른 STA로부터 BRP-요청을 수신할 때, PHY-BRP 가능 STA는 선택적인 PHY-BRP 패킷을 갖거나 갖지 않는 BRP-응답을 송신하는 능력을 가진다. STA가 PHY-BRP 패킷을 송신하지 않거나 송신할 수 없는 경우, STA는 도 4에 도시된 포맷과 같은 PHY-BRP 패킷을 송신하지 않는 STA들에 대해 이용되는 통상적인 응답을 이용할 수 있다. 그러나, BRP-요청이 PHY-BRP 패킷을 요청하는 경우, STA는 PHY-BRP 패킷을 송신함으로써 응답할 수 있다. BRP-요청의 개시자는 비트(341) 세트를 갖는 D 대역 STA 성능 정보 필드를 송신하는 STA로 인해 STA가 PHY-BRP 패킷 성능을 가진다는 것을 알고 있음을 주목해야 한다.

도 8은 BRP-응답(400)을 위한 패킷 구조를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, STA가 임의의 종류의 수신기 트레이닝 응답을 BRP-요청에 송신하는 경우, RX-트레인-응답 비트(RX-train-response bit)(401)(이 예에서 비트(B18))는 STA로부터의 BRP-응답을 동반하는 트레이닝 응답이 존재하는 것을 식별하도록 ("1"의 비트 값으로와 같이) 설정된다. 그러나, STA가 BRP-요청에 응답하여 PHY-BRP 패킷을 송신하도록 결정하는 경우, 또 다른 비트(402), 즉, 지시된 PHY-BRP 순응 비트(PHY-BRP Follows bit)는 PHY-BRP 패킷이 BRP-응답을 순응하고 있음을 수신자에게 통지하도록 ("1"의 비트 값으로와 같이) 설정된다. 특정한 예에서, 예비된 비트 위치들(비트 B53) 중의 하나는 PHY-BRP 순응 비트(402)를 위해 이용된다. 임의의 다른 예비된 비트 또는 비트들은 다른 실시예에서 이용될 수 있음을 인식해야 한다. BRP-응답(400)에서의 비트(402)의 설정은 PHY-BRP 패킷(들)이 BRP-응답을 순응할 것임을 BRP-요청의 송신자에게 표시한다.

PHY-BRP 패킷에 대한 요청을 갖는 BRP-요청을 송신하는 개시자(initiator)와, 첨부된 PHY-BRP 패킷을 갖는 BRP-응답을 응답하는 응답자의 시퀀스(sequence)가 도 9에 도시되어 있다. "PHY-BRP 순응"에 대한 비트(402)의 이용은 도 9에 도시된 바와 같이, PHY-BRP 패킷(310)이 BRP-응답(400)에 첨부되어 있음을 BRP-요청(420)의 개시자에게 경고하는 표시이다. BRP-응답(400)의 비트들(401 및 402)이 설정될 것이다. PHY-BRP 패킷(310)이 BRP-응답(400)에 첨부되므로, 개시자는 첨부된 PHY-BRP 패킷에 대한 것뿐만 아니라, BRP-응답에 대한 출발지 및 목적지 정보를 얻기 위하여 BRP-응답(400)에서 존재하는 PHY 및/또는 MAC 식별자(identity)를 이용할 수 있다. 따라서, 현재 송신되는 PHY-BRP 패킷은 이 사례에서 BRP-응답에서의 정보인 출발지 및 목적지와 연관된다.

다른 스테이션들로부터의 간섭(interference)으로부터 PHY-BRP 패킷을 보호하기 위하여, 네트워크의 네트워크 할당 벡터(NAV : network allocation vector)는 첨부된 PHY-BRP 패킷과 연관된 시간 기간(time period)을 포함하기 위하여 BRP 응답(400)에서의 지속기간 필드(Duration field)로 설정된다. 도 9에 도시된 바와 같이, BRP-응답(400) 및 PHY-BRP 패킷(310) 사이에는 지연(431)(SIFS로서 도시됨)이 존재한다. NAV는 적어도 (SIFS)+(PHY-BRP)의 지속기간의 기간 동안에, STA가 송신할 것이라는 것을 네트워크에 경고하도록 설정된다. 하나의 실시예에서, 지속기간은 간섭없이 송신하기에 충분한 시간을 보장하기 위하여 (SIFS)+(PHY-BRP)로서 설정된다. 다른 지속기간들이 다른 실시예들에서 이용될 수 있음을 주목해야 한다. 도 9에서, 시간 기간 BRPIFS는 응답자로부터의 BRP-응답을 가능하게 하기 위하여 BRP-요청의 개시자에 의해 허용되는 지연 기간(430)을 표시한다. 하나의 실시예에서, BRPIFS는 대략 3-40 마이크로초(microsecond)이다. 또한, 하나의 실시예에서, SIFS는 대략 3 마이크로초이다.

이와 같이, 지향성 안테나를 이용한 무선 통신 시스템 내에서의 빔포밍 트레이닝이 설명된다. 발명은 IEEE 802.11ad 사양에 속하는 특정 예들과 함께 설명되고 있지만, 발명은 이러한 용도로 한정되지 않는다. 마찬가지로, 발명은 60 GHz 및 D-대역에 속하는 것으로 논의되어 있지만, 발명은 지향성 안테나 또는 안테나 어레이를 이용하는 다른 주파수들 및 대역들로 용이하게 개조될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 어떤 성능들의 역량을 예시하는 기능적 구성 블록들의 도움으로 위에서 설명되었다. 이 기능적 구성 블록들의 경계들은 설명의 편의를 위하여 임의로 정의되었다. 어떤 기능들이 적절하게 수행되기만 하면, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 당업자는 기능적 구성 블록들과, 본 명세서에서의 다른 예시적인 블록들, 모듈들 및 부품들이 예시된 바와 같이, 또는 이산 부품(discrete component)들, 특정 응용 집적 회로(application specific integrated circuit)들, 적절한 소프트웨어 등을 실행하는 프로세서들, 또는 그 임의의 조합에 의해 구현될 수 있음을 인식할 수도 있다.

또한, 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 용어들 "처리 모듈", "처리 회로", 및/또는 "처리 유닛"은 단일 처리 디바이스 또는 복수의 처리 디바이스들일 수 있다. 이러한 처리 디바이스는 마이크로프로세서, 마이크로-컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 로직 디바이스, 상태 머신(state machine), 로직 회로(logic circuitry), 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로의 하드 코딩(hard coding) 및/또는 동작 명령들에 기초하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 처리하는 임의의 디바이스일 수 있다. 처리 모듈, 모듈, 처리 회로, 및/또는 처리 유닛은 단일 메모리 디바이스일 수 있는 집적된 메모리 소자 및/또는 메모리, 복수의 메모리 디바이스들, 및/또는 또 다른 처리 모듈, 모듈, 처리 회로, 및/또는 처리 유닛의 내장된 회로일 수 있거나, 이들을 더 포함할 수 있다. 이러한 메모리 디바이스는 판독-전용(read-only) 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 정적 메모리(static memory), 동적 메모리(dynamic memory), 플래시 메모리(flash memory), 캐시 메모리(cache memory), 및/또는 디지털 정보를 저장하는 임의의 디바이스일 수 있다.

Claims

지향성 안테나를 트레인(train)하여 디바이스를 향해 방위를 정하기 위하여 상기 디바이스가 트레이닝 패킷(training packet)을 송신할 수 있다는 표시를 송신하는 단계로서, 상기 트레이닝 패킷은 상기 트레이닝 패킷을 송신하는 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하지 않는, 상기 송신하는 단계;
요청자의 지향성 안테나를 트레인하기 위하여, 상기 트레이닝 패킷을 상기 요청자에게 송신하기 위한 요청을 상기 요청자로부터 수신하는 단계;
상기 디바이스로부터의 응답을 송신함으로써 상기 요청에 응답하는 단계로서, 상기 응답은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 트레이닝 패킷이 상기 응답에 첨부된다는 표시를 포함하고, 상기 응답은 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하는, 상기 응답하는 단계; 및
상기 트레이닝 패킷을 상기 응답에 첨부하고 상기 응답을 갖는 첨부된 트레이닝 패킷을 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 트레이닝 패킷은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 선택적인 패킷인, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 트레이닝 패킷은 선택적인 빔 세분화 프로토콜(BRP : beam refinement protocol) 패킷인, 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 트레이닝 패킷이 상기 응답에 첨부된다는 표시로서, 상기 응답을 구성하는 미리 정해진 비트의 값이 이용되는, 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 응답 및 상기 첨부된 트레이닝 패킷 사이에 지연 기간이 도입되는, 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 트레이닝 패킷은 밀리미터파 송신(millimeter wave transmission)을 위한 상기 지향성 안테나를 트레인하고 방위를 정하기 위해 이용되는, 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 트레이닝 패킷은 60 GHz 대역 송신을 위한 상기 지향성 안테나들을 트레인하고 방위를 정하기 위해 이용되는, 방법.
지향성 안테나를 트레인하여 디바이스를 향해 방위를 정하기 위하여 상기 디바이스가 물리-빔 세분화 프로토콜(PHY-BRP : Physical-Beam Refinement Protocol) 패킷을 송신할 수 있다는 표시를 송신하는 단계로서, 상기 PHY-BRP 패킷은 상기 PHY-BRP 패킷을 송신하는 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하지 않고, 상기 PHY-BRP 패킷의 구조는 통신 프로토콜에 의해 특정되는, 상기 송신하는 단계;
요청자의 지향성 안테나를 트레인하기 위하여, 상기 PHY-BRP 패킷을 상기 요청자에게 송신하기 위한 BRP-요청을 상기 요청자로부터 수신하는 단계;
상기 디바이스로부터의 BRP-응답을 송신함으로써 상기 요청에 응답하는 단계로서, 상기 BRP-응답은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 PHY-BRP 패킷이 상기 BRP-응답에 첨부된다는 표시를 포함하고, 상기 BRP-응답은 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하는, 상기 응답하는 단계; 및
상기 PHY-BRP 패킷을 상기 BRP-응답에 첨부하고 상기 BRP-응답을 갖는 첨부된 PHY-BRP 패킷을 송신하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 PHY-BRP 패킷은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 선택적인 BRP 패킷인, 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 PHY-BRP 패킷이 상기 BRP-응답에 첨부된다는 표시로서, 상기 BRP-응답을 구성하는 미리 정해진 비트의 값이 이용되는, 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 지향성 안테나를 트레인하기 위하여 상기 디바이스가 상기 PHY-BRP 패킷을 송신할 수 있다는 표시는 상기 디바이스의 성능들을 식별하기 위하여 상기 디바이스에 의해 송신되는 성능 정보 필드 내에 포함되는, 방법.
라디오 주파수(RF : radio frequency) 신호들을 송신하기 위한 송신기;
RF 신호들을 수신하기 위한 수신기; 및
프로세서를 포함하고 상기 송신기 및 상기 수신기에 결합되는 기저대역 프로세서 모듈을 포함하고,
상기 기저대역 프로세서 모듈은,
지향성 안테나를 트레인하여 디바이스를 향해 방위를 정하기 위하여 상기 디바이스가 트레이닝 패킷을 송신할 수 있다는 표시를 송신하고, 상기 트레이닝 패킷은 상기 트레이닝 패킷을 송신하는 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하지 않도록 하고;
요청자의 지향성 안테나를 트레인하기 위하여, 상기 트레이닝 패킷을 상기 요청자에게 송신하기 위한 요청을 상기 요청자로부터 수신하고;
상기 디바이스로부터의 응답을 송신함으로써 상기 요청에 응답하고, 상기 응답은 상기 지향성 안테나의 방위를 정하기 위한 상기 트레이닝 패킷이 상기 응답에 첨부된다는 표시를 포함하고, 상기 응답은 상기 디바이스와 연관된 어드레스를 포함하도록 하고;
상기 트레이닝 패킷을 상기 응답에 첨부하고 상기 응답을 갖는 첨부된 트레이닝 패킷을 송신하기 위하여,
통신 프로토콜에 의해 특정되는 패킷들의 처리를 제공하는, 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 트레이닝 패킷은 선택적인 빔 세분화 프로토콜(BRP) 패킷인, 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 트레이닝 패킷은 PHY-BRP 패킷인, 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 통신 프로토콜은 IEEE 802.11ad 사양에 기초하는, 장치.