KR102603268B1 - 무선 av 시스템에서 편극 안테나를 이용한 데이터 전송 장치 및 방법 - Google Patents

무선 av 시스템에서 편극 안테나를 이용한 데이터 전송 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 AV 시스템에서 편극 안테나를 이용한 데이터 전송 장치 및 방법, 그리고 데이터 수신 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 명세서는 상호성(reciprocity)에 기반하여 하향링크에 대한 편극 정렬을 수행하는 방법과, 상향링크에 대한 편극 정렬을 수행하는 방법, 그리고 하나의 데이터 전송장치 또는 하나의 데이터 수신장치가 다수의 DMG 안테나를 사용하는 경우, 각 DMG 안테나별 독립적으로 편극 정렬을 수행하는 방법을 제공한다. 무선 AV 시스템에서 데이터 전송장치와 데이터 수신장치의 다중 안테나들 간에 편극을 정렬함으로써 최적의 MIMO 성능이 보장될 수 있고, 상호성에 기반하여 하향링크 또는 상향링크에 대한 편극 정렬을 선택적으로 수행할 수 있으며, 각 DMG 안테나간에 독립적인 편극 정렬을 통해 편극의 왜곡을 줄일 수 있다.

Description

무선 AV 시스템에서 편극 안테나를 이용한 데이터 전송 장치 및 방법
본 발명은 무선 오디오/비디오(audio/video: AV) 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 AV 시스템에서 편극 안테나(polarization antenna)를 이용한 데이터 전송 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에는 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도 및 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도 및 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에, 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하는 경우 전송 비용이 증가할 수 있다.
한편, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11ad 표준은 60 GHz 이상의 대역에서 동작하는 초고속 무선 통신 규격이다. 신호의 도달 범위는 10 미터 정도이지만, 처리량(throughput)은 6Gbps 이상을 지원할 수 있다. IEEE 802.11ad 표준은 안테나 빔 정렬을 위한 빔포밍 훈련(beamforming training) 과정을 제공하고 있다. IEEE 802.11ay는 IEEE 802.11ad를 기반으로 20Gbps 이상의 처리량을 목표로 개발 중인 차세대 표준이다.
IEEE 802.11ad 또는 ay 계열과 같은 기성 표준의 경우 불특정 다수의 디바이스들간의 다중 접속 및 통신을 전제로 한다. 따라서, IEEE 802.11ad 또는 ay 계열의 MAC 계층(medium access control layer)이나 물리계층(physical layer)이 이용하는 데이터 포맷 또는 프레임 포맷은 다수 디바이스들의 자원과 동작을 제어하고 관리하기 위한 제어 정보 필드들을 다수 포함한다. 그런데 본 발명이 속하는 무선 AV 시스템의 어플리케이션은 대부분의 경우 피어 기기(peer device)들이 특정된 상황에서의 무선 통신을 전제로 한다(예를 들어 무선 셋톱 박스(wireless settop box)와 무선 TV 간의 통신).
무선 AV 시스템에서 데이터 전송장치 및/또는 데이터 수신장치는 다중 안테나를 구비할 수 있다. 특히, 데이터 전송장치 및/또는 데이터 수신장치가 편극 안테나(Polarization antenna)를 사용할 경우 안테나간 직교성(orthogonality)이 보장될 수 있다. 편극 안테나를 통한 MIMO(multiple input multiple output) 전송시, 스트림간 간섭(inter-stream interference: ISI)이 제거될 수 있기 때문에 최적의 MIMO 성능이 보장된다. 그러나 데이터 전송장치와 데이터 수신장치간에 편극이 정렬(alignment)되어 있지 않으면 성능보장은 불가능 하다. 따라서 데이터 전송장치와 데이터 수신장치 간에 편극을 정렬할 수 있는 장치 및 방법이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 무선 AV 시스템에서 편극 안테나(polarization antenna)를 이용한 데이터 전송 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 무선 AV 시스템에서 안테나의 편극을 정렬하는 데이터 전송장치 및 방법, 그리고 데이터 수신장치 및 방법를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선 AV 시스템에서 상호성(reciprocity)에 기반하여 하향링크에 대한 편극 정렬을 수행하는 방법과, 상향링크에 대한 편극 정렬을 수행하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 무선 AV 시스템에서 하나의 데이터 전송장치 또는 하나의 데이터 수신장치가 다수의 DMG 안테나를 사용하는 경우, 각 DMG 안테나별 독립적으로 편극 정렬을 수행하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 무선 AV(audio/video) 시스템에서 데이터 전송장치를 제공한다. 상기 장치는 서로 다른 2개의 극성(pole)으로 동작하는 복수의 이중 편극(dual polarization) 안테나들, 비콘 인터벌(beacon interval: BI) 내의 데이터 전송 인터벌(data transmission interval: DTI) 동안에 MIMO(multiple input multiple output) 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 서로 다른 직교 시퀀스들(orthogonal sequences)에 기반하여 생성되는 복수의 트레이닝 필드들(training fields: TRN) 각각을 그 대응되는 이중 편극 안테나를 통해 데이터 수신장치로 전송하며, 물리계층 프로토콜 데이터 유닛(Physical layer protocol data unit: PPDU) 프레임을 상기 MIMO 빔포밍에 기반하여 상기 데이터 수신장치로 전송하는 통신회로, 및 상기 통신회로와 연결되어, 상기 PPDU 프레임을 통해 전송될 AV 데이터를 생성하여 상기 통신회로로 제공하도록 구성된 프로세서를 포함한다.
일 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들에 기반하여 상기 복수의 이중 편극 안테나들에 대한 편극 정렬(polarization alignment)이 수행될 수 있다.
다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 비콘 프레임(beacon frame)에 포함되어 전송되며, 상기 편극 정렬은 섹터 레벨 스윕(sector level sweep: SLS) 단계에서 수행될 수 있다.
또 다른 측면에서, 편극에 대한 상호성(reciprocity)이 만족되는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크(link)에 대한 편극 정렬은 생략될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 편극에 대한 상호성이 만족되지 않는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크에 대한 편극 정렬은 A-BFT(Association Beamforming Training) 내에서 수행되되, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 SSW(sector sweep) 프레임에 포함되어 전송될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 전송되고, 상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS(receive sector sweep) 단계에서 수행될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 전송되고, 상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS 단계 이전에 구성된 편극 RXSS(polarization receive sector sweep) 단계에서 수행될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX 패킷을 최적 섹터 방향으로 전송할 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX/TX(beam refinement protocol-reception/transmission) 패킷에 포함되어 전송되고, 상기 편극 정렬은 MIMO BRP TXSS(transmit sector sweep) 단계에서 수행될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX/TX 패킷에 기반하여 상기 편극 정렬과 전송 섹터 스윕(TX sector sweep)을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 무선 AV(audio/video) 시스템에서 데이터 수신장치를 제공한다. 상기 장치는 서로 다른 2개의 극성(pole) 중 하나 이상으로 동작하는 복수의 이중 편극(dual polarization) 안테나들, 비콘 인터벌(beacon interval: BI) 내의 데이터 전송 인터벌(data transmission interval: DTI) 동안에 MIMO(multiple input multiple output) 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 서로 다른 직교 시퀀스들(orthogonal sequences)에 기반하여 생성되는 복수의 트레이닝 필드들(training fields: TRN) 각각을 그 대응되는 이중 편극 안테나를 통해 데이터 전송장치로부터 수신하며, 물리계층 프로토콜 데이터 유닛(Physical layer protocol data unit: PPDU) 프레임을 상기 MIMO 빔포밍에 기반하여 상기 데이터 전송장치로부터 수신하는 통신회로, 및 상기 통신회로와 연결되어, 상기 PPDU 프레임을 통해 전송된 AV 데이터를 복원하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.
일 측면에서, 상기 통신회로는 상기 복수의 트레이닝 필드들에 기반하여 상기 복수의 이중 편극 안테나들에 대한 편극 정렬(polarization alignment)을 수행하고, 각 이중 편극 안테나에 관한 편극 정렬 값을 산출할 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 비콘 프레임(beacon frame)에 포함되어 수신되며, 상기 편극 정렬은 섹터 레벨 스윕(sector level sweep: SLS) 단계에서 수행될 수 있다.
또 다른 측면에서, 편극에 대한 상호성(reciprocity)이 만족되는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크(link)에 대한 편극 정렬은 생략될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 편극에 대한 상호성이 만족되지 않는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크에 대한 편극 정렬은 A-BFT(Association Beamforming Training) 내에서 수행되되, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 SSW(sector sweep) 프레임에 포함되어 수신될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 수신되고, 상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS(receive sector sweep) 단계에서 수행될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 수신되고, 상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS 단계 이전에 구성된 편극 RXSS(polarization receive sector sweep) 단계에서 수행될 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX 패킷을 최적 섹터 방향에서 수신할 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX/TX(beam refinement protocol-reception/transmission) 패킷에 포함되어 수신되고, 상기 편극 정렬은 MIMO BRP TXSS(transmit sector sweep) 단계에서 수행되며, 상기 통신회로는 각 전송 섹터에 대한 편극 정렬 값을 산출할 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX/TX 패킷에 기반하여 상기 편극 정렬과 전송 섹터 스윕(TX sector sweep)을 동시에 수행할 수 있다.
무선 AV 시스템에서 데이터 전송장치와 데이터 수신장치의 다중 안테나들 간에 편극을 정렬함으로써 최적의 MIMO 성능이 보장될 수 있고, 상호성에 기반하여 하향링크 또는 상향링크에 대한 편극 정렬을 선택적으로 수행할 수 있으며, 각 DMG 안테나간에 독립적인 편극 정렬을 통해 편극의 왜곡을 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 디스플레이 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 데이터 송수신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 데이터 송수신 시스템이 IEEE 802.11 계열의 통신 프로토콜로 구현되는 경우의 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 비콘 간격의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 PPDU(PHY protocol data unit) 프레임의 구조를 간단히 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 하나의 RF 체인이 이중 편극 배열(dual polarization array)로 구성된 복수의 안테나를 도시한 것이다.
도 7은 일 실시예에 따른 빔포밍 훈련 과정을 나타낸다.
도 8은 일례에 따른 데이터 전송장치의 안테나와 데이터 수신장치의 안테나가 모두 단일 폴로서 동작하는 경우 편극 정렬을 수행하는 예시이다.
도 9는 다른 예에 따른 데이터 전송장치의 안테나와 데이터 수신장치의 안테나가 단일 폴 또는 이중 폴로서 동작하는 경우 편극 정렬을 수행하는 예시이다.
도 10은 일 측면에 따른 편극의 상호성이 보장되는 경우 초기 SLS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 다른 측면에 따른 편극의 상호성이 보장되지 않는 경우 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 일 측면에 따른 MIMO BRP RXSS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 일 측면에 따른 편극 RXSS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 14는 일 측면에 따른 MIMO BRP TXSS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
이하의 상세한 설명은, 본 발명에 따라 제공되는 무선 데이터 전송 장치 및 방법, 그리고 무선 데이터 수신 장치 및 방법의 실시예이며, 본 발명의 유일한 형태를 나타내는 것은 아니다. 본 발명의 특징들은 예시된 실시예들에 의해 기술된다. 그러나 본 명세서에서 기술된 예시적인 실시예들과 동일하거나 등가의 기능 및 구조는 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 또한 의도되는 다른 실시예에 의해 달성될 수 있다. 본 명세서에 걸쳐, 유사한 도면 부호는 유사한 부분 또는 특징을 나타낸다. 이하에서, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
최근 TV와 같은 디스플레이 장치의 디자인이 중요시되고 있고, OLED와 같은 디스플레이 패널 기술의 발전으로 디스플레이 패널이 점차 얇아지고 있다. 그런데 디스플레이 패널을 구동하는 구동 회로의 기본적인 두께로 인해 디스플레이 패널을 더욱 얇게 제작하고 설계하는데 한계가 있다. 따라서, 디스플레이 패널과 물리적, 전기적 연결이 필수불가결한 구성요소들을 제외한 나머지 다른 구성요소들은 디스플레이 패널로부터 분리하여 별도의 장치(이하 본체 장치라 함)에 구비하는 기술이 각광을 받고 있다. 이 경우, 본체 장치와 디스플레이 장치는 상호 간에 무선 통신을 기반으로 영상 신호와 오디오 신호를 교환하도록 구성될 수 있다. 본 발명은 이와 같이 본체 장치와 디스플레이 장치가 물리적 및/또는 전기적으로 독립된 형태로 구비되되, 상호간에 무선 통신을 기반으로 미디어를 재생하는 무선 AV 시스템 또는 무선 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선 AV 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 AV 시스템(10)은 본체 장치(100)와 디스플레이 장치(200), 그리고 원격 제어 장치(300)을 포함할 수 있다.
본체 장치(100)는 오디오(audio), 비디오(video), 영상(picture), 이미지(image), 멀티미디어(multimedia) 또는 이들의 적어도 하나의 조합에 관련된 유/무선 형태의 외부 신호를 수신하고, 수신된 외부 신호를 다양한 방법으로 처리하여 데이터 스트림(data stream) 또는 비트스트림(bit stream)을 생성하여 무선 인터페이스를 통해 디스플레이 장치(200)로 전송하는 동작을 수행할 수 있다.
이러한 동작을 수행하기 위해, 본체 장치(100)는 외부 신호 수신부(110), 외부장치 인터페이스부(115), 저장부(120), 본체 제어부(130), 무선 통신회로(140), 전원공급부(150)를 포함할 수 있다.
외부 신호 수신부(110)는 튜너(111), 복조부(112) 및 네트워크 인터페이스부(113)를 포함할 수 있다.
튜너(111)는 오디오, 비디오, 영상, 이미지, 멀티미디어 또는 이들의 적어도 하나의 조합에 관련된 유/무선 형태의 외부 신호를 수신한다. 예를 들어, 튜너(111)는 채널 선국 명령에 따라 특정 방송 채널을 선국하고, 선국된 특정 방송 채널에 대한 방송 신호를 수신할 수 있다.
복조부(112)는 수신된 외부 신호를 비디오 신호, 이미지 신호, 영상 신호, 오디오 신호, 방송 프로그램과 관련된 데이터 신호 등으로 분리할 수 있고, 분리된 비디오 신호, 이미지 신호, 영상 신호, 오디오 신호, 방송 프로그램과 관련된 데이터 신호 등을 출력이 가능한 형태로 복원할 수 있다.
외부장치 인터페이스부(115)는 인접하는 외부 장치 내의 애플리케이션 또는 애플리케이션 목록을 수신하여, 본체 제어부(130) 또는 저장부(120)로 전달할 수 있다.
외부장치 인터페이스부(115)는 본체 장치(100)와 외부 장치 간의 연결 경로를 제공할 수 있다. 외부장치 인터페이스부(115)는 본체 장치(100)에 무선 또는 유선으로 연결된 외부장치로부터 출력된 오디오, 비디오, 영상, 이미지, 멀티미디어 또는 이들의 적어도 하나의 조합 중 하나 이상을 수신하여, 본체 제어부(130)로 전달할 수 있다. 외부장치 인터페이스부(115)는 복수의 외부 입력 단자들을 포함할 수 있다. 복수의 외부 입력 단자들은 RGB 단자, 하나 이상의 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 단자, 컴포넌트(Component) 단자를 포함할 수 있다.
외부장치 인터페이스부(115)에 연결 가능한 외부 장치는 셋톱박스, 블루레이 플레이어, DVD 플레이어, 게임기, 사운드 바, 스마트폰, PC, USB 메모리, 홈 씨어터 중 어느 하나일 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
네트워크 인터페이스부(113)는 본체 장치(100)를 인터넷망을 포함하는 유/무선 네트워크와 연결하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 네트워크 인터페이스부(113)는 접속된 네트워크 또는 접속된 네트워크에 링크된 다른 네트워크를 통해, 다른 사용자 또는 다른 전자 기기와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
또한, 본체 장치(100)에 미리 등록된 다른 사용자 또는 다른 전자 기기 중 선택된 사용자 또는 선택된 전자기기에, 본체 장치(100)에 저장된 일부의 컨텐츠 데이터를 송신할 수 있다.
네트워크 인터페이스부(113)는 접속된 네트워크 또는 접속된 네트워크에 링크된 다른 네트워크를 통해, 소정 웹 페이지에 접속할 수 있다. 즉, 네트워크를 통해 소정 웹 페이지에 접속하여, 해당 서버와 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다.
그리고, 네트워크 인터페이스부(113)는 컨텐츠 제공자 또는 네트워크 운영자가 제공하는 컨텐츠 또는 데이터들을 수신할 수 있다. 즉, 네트워크 인터페이스부(113)는 네트워크를 통하여 컨텐츠 제공자 또는 네트워크 제공자로부터 제공되는 영화, 광고, 게임, VOD, 방송 신호 등의 컨텐츠 및 그와 관련된 정보를 수신할 수 있다.
또한, 네트워크 인터페이스부(113)는 네트워크 운영자가 제공하는 펌웨어의 업데이트 정보 및 업데이트 파일을 수신할 수 있으며, 인터넷 또는 컨텐츠 제공자 또는 네트워크 운영자에게 데이터들을 송신할 수 있다.
네트워크 인터페이스부(113)는 네트워크를 통해, 공중에 공개(open)된 애플리케이션들 중 원하는 애플리케이션을 선택하여 수신할 수 있다.
저장부(120)는 본체 제어부(130) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장하고, 신호 처리된 영상, 음성 또는 데이터 신호를 저장할 수 있다.
또한, 저장부(120)는 외부장치 인터페이스부(115) 또는 네트워크 인터페이스부(113)로부터 입력되는 영상, 음성, 또는 데이터 신호의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있으며, 채널 기억 기능을 통하여 소정 이미지에 관한 정보를 저장할 수도 있다.
저장부(120)는 외부장치 인터페이스부(115) 또는 네트워크 인터페이스부(113)로부터 입력되는 애플리케이션 또는 애플리케이션 목록을 저장할 수 있다.
본체 제어부(130)는 원격 제어 장치(300)를 통하여 입력된 사용자 명령 또는 내부 프로그램에 의하여 본체 장치(100)를 제어할 수 있으며, 네트워크에 접속하여 사용자가 원하는 애플리케이션 또는 애플리케이션 목록을 본체 장치(100) 내로 다운받도록 할 수 있다.
본체 제어부(130)는 사용자가 선택한 채널 정보 등이 처리한 영상 또는 음성신호와 함께 디스플레이 장치(200) 또는 오디오 출력부(250)를 통하여 출력될 수 있도록 한다.
또한, 본체 제어부(130)는 원격 제어 장치(300)를 통하여 수신한 외부장치 영상 재생 명령에 따라, 외부장치 인터페이스부(115)를 통하여 입력되는 외부 장치, 예를 들어, 카메라 또는 캠코더로부터의, 영상 신호 또는 음성 신호가 디스플레이 장치(200) 또는 오디오 출력부(250)를 통해 출력될 수 있도록 한다.
또한, 본체 제어부(130)는 저장부(120) 내에 내에 저장된 컨텐츠, 또는 수신된 방송 컨텐츠, 외부로 부터 입력되는 외부 입력 컨텐츠가 재생되도록 제어할 수 있으며, 상기 컨텐츠는 방송 영상, 외부 입력 영상, 오디오 파일, 정지 영상, 접속된 웹 화면, 및 문서 파일 등 다양한 형태일 수 있다.
본체 제어부(130)는 복조부(112) 또는 외부장치 인터페이스부(115) 또는 저장부(120)를 통해 입력되는 비디오, 이미지, 영상, 오디오, 방송 프로그램과 관련된 데이터 등을 복호화하고, 복호화된 데이터를 다시 디스플레이 장치(200)가 지원하는 부/복호화 방식에 맞게 부호화하며, 부호화된 데이터를 무선 채널을 통해 전송하기 위해 압축, 부호화와 같은 다양한 영상/음성 처리 기법으로 처리하여 데이터 스트림 또는 비트스트림을 생성하고, 생성된 데이터 스트림 또는 비트 스트림을 무선 통신회로(140)를 통해 디스플레이 장치(200)로 전송하는 동작을 수행할 수 있다. 실시예에 따라서는 본체 제어부(130)는 상기 복호화된 데이터를 다시 디스플레이 장치(200)가 지원하는 부/복호화 방식에 맞게 부호화함이 없이, 상기 복호화된 데이터를 바이패스(bypass)하여 무선 통신회로(140)를 통해 바로 디스플레이 장치(200)로 전송할 수도 있다.
또한, 본체 제어부(130)는 본 명세서의 각 실시예에서 설명된 무선 데이터 전송장치(1100)의 프로세서(1130)의 기능, 절차 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1130)에서 구현될 수 있다.
무선 통신회로(140)는 본체 제어부(130)와 동작 가능하게 결합되어 본체 제어부(130)로부터 데이터 스트림 또는 비트 스트림을 받고, 상기 데이터 스트림 또는 비트 스트림을 무선 채널로 전송하기 위한 형태로 부호화 및/또는 변조함으로써 무선 스트림을 생성하여 디스플레이 장치(200)로 전송한다. 무선 통신회로(140)는 무선 링크를 형성하고, 본체 장치(100)와 디스플레이 장치(200)는 무선 링크에 의해 연결된다. 무선 통신회로(140)는 WI-FI, 블루투스, NFC, RFID와 같은 근거리 무선 통신 또는 이동통신 네트워크 (예컨대, 3G, 4G, 5G 셀룰러 네트워크 등)) 등 다양한 무선 통신 방식에 기반하여 구현될 수 있다. 예를 들어 무선 통신회로(140)는 IEEE 802.11 계열의 표준과 같은 통신 프로토콜을 이용하여 통신할 수도 있다.
전원 공급부(150)는 외부 신호 수신부(110), 외부장치 인터페이스부(115), 저장부(120), 본체 제어부(130), 무선 통신회로(140)로 전원을 공급한다. 전원 공급부(150)가 외부로부터 전력을 수신하는 방식은 단자 방식과 무선 방식을 포함할 수 있다. 전원 공급부(150)가 무선 방식으로 전력을 수신하는 경우, 전원 공급부(150)는 무선으로 전력을 수신하기 위한 별도의 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(150)는 외부의 무선전력 전송장치와 자기 커플링(magnetic coupling)되어 무선 전력을 수신하도록 구성된 전력 픽업 유닛(power pick-up unit)과, 무선 전력을 수신하기 위해 상기 무선전력 전송장치와 통신을 수행하고 무선전력의 송수신을 제어하도록 구성된 별도의 통신 및 제어 유닛(communication and control unit)을 포함할 수 있다.
무선 통신회로(140)는 원격 제어 장치(300)와도 무선으로 연결되어, 사용자가 입력한 신호를 본체 제어부(130)로 전달하거나, 본체 제어부(130)로부터의 신호를 사용자에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신회로(140)는 블루투스(Bluetooth), WB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 방식, RF(Radio Frequency) 통신 방식 또는 적외선(IR) 통신 방식 등 다양한 통신 방식에 따라, 원격제어장치(300)로부터 본체 장치(100)의 전원 온/오프, 화면 설정 등의 제어 신호를 수신하여 처리하거나, 본체 제어부(130)로부터의 제어 신호를 원격제어장치(300)로 송신하도록 처리할 수 있다.
또한, 무선 통신회로(140)는, 전원키, 볼륨키, 설정치 등의 로컬키(미도시)에서 입력되는 제어 신호를 본체 제어부(130)에 전달할 수 있다.
다음으로, 디스플레이 장치(200)는 무선 인터페이스를 통해 본체 장치(100)로부터 수신된 무선 스트림을 본체 장치(100)에 의한 신호 처리의 역과정으로 처리한 뒤 디스플레이 또는 오디오 출력하는 동작을 수행할 수 있다. 이러한 동작을 수행하기 위해, 디스플레이 장치(200)는 무선 통신회로(210), 사용자 입력 인터페이스부(220), 패널 제어부(230), 디스플레이부(240), 오디오 출력부(250) 및 전원 공급부(260)를 포함할 수 있다.
무선 통신회로(210)는 본체 장치(100)의 무선 통신회로(140)와 무선 링크로 연결되어, 본체 장치(100)의 무선 통신회로(140)와 무선 통신을 수행한다. 구체적으로, 무선 통신회로(210)는 본체 장치(100)의 무선 통신회로(140)로부터 무선 스트림을 수신하고, 복조하여 패널 제어부(230)로 보낸다. 무선 통신회로(210)는 WI-FI, 블루투스, NFC, RFID와 같은 근거리 무선 통신 또는 이동통신 네트워크 (예컨대, 3G, 4G, 5G 셀룰러 네트워크 등)) 등 다양한 무선 통신 방식에 기반하여 구현될 수 있다. 예를 들어 무선 통신회로(210)는 IEEE 802.11ay등 IEEE 802.11 계열의 표준과 같은 통신 프로토콜을 이용하여 통신할 수도 있다.
패널 제어부(230)는 무선 통신회로(210)에 의해 복조된 신호를 복호화하여 비트 스트림 또는 데이터 스트림을 복원한다. 이때, 비트 스트림 또는 데이터 스트림이 압축된 것일 경우, 패널 제어부(230)는 비트 스트림 또는 데이터 스트림의 압축을 해제 또는 복원하는 동작을 수행한 뒤 비디오 신호, 이미지 신호, 영상 신호, 오디오 신호, 방송 프로그램과 관련된 데이터 신호 등으로 출력하여 각각 디스플레이부(240), 오디오 출력부(250) 및 사용자 입력 인터페이스부(220)로 보낼 수 있다.
비디오 신호, 영상 신호, 이미지 신호 등은 디스플레이부(240)로 입력되어 해당 영상 신호에 대응하는 영상으로 표시될 수 있다. 또한, 패널 제어부(230)에서 처리된 영상 신호는 다시 무선 통신회로(210)를 통해 본체 장치(100)로 전송되어, 본체 장치(100)의 외부장치 인터페이스부(115)를 통하여 외부 출력장치로 입력될 수 있다.
패널 제어부(230)에서 처리된 음성 신호는 오디오 출력부(250)로 오디오 출력될 수 있다. 또한, 패널 제어부(230)에서 처리된 음성 신호는 다시 무선 통신회로(210)를 통해 본체 장치(100)로 전송되어, 본체 장치(100)의 외부장치 인터페이스부(115)를 통하여 외부 출력장치로 입력될 수 있다.
한편, 패널 제어부(230)는 영상을 표시하도록 디스플레이부(240)를 제어할 수 있으며, 예를 들어 튜너(111)를 통해 입력되는 방송 영상, 또는 외부장치 인터페이스부(115)를 통해 입력되는 외부 입력 영상, 또는 네트워크 인터페이스부를 통해 입력되는 영상, 또는 저장부(120)에 저장된 영상이 디스플레이부(240)에서 표시되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(240)에 표시되는 영상은 정지 영상 또는 동영상일 수 있으며, 2D 영상 또는 3D 영상일 수 있다.
패널 제어부(230)는 본 명세서의 각 실시예에서 설명된 무선 데이터 수신장치(1200)의 프로세서(1230)의 기능, 절차 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 또한 프로세서(1230)는 본 명세서의 각 실시예에서 설명된 무선 데이터 수신장치(1200)의 기능, 절차 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.
사용자입력 인터페이스부(220)는 사용자가 입력한 신호를 패널 제어부(230)로 전달하거나, 패널 제어부(230)로부터의 신호를 사용자에게 전달할 수 있다. 예를 들어, 사용자입력 인터페이스부(220)는 블루투스(Bluetooth), WB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 방식, RF(Radio Frequency) 통신 방식 또는 적외선(IR) 통신 방식 등 다양한 통신 방식에 따라, 원격제어장치(300)로부터 디스플레이 장치(200)의 전원 온/오프, 화면 설정 등의 제어 신호를 수신하여 처리하거나, 패널 제어부(230)로부터의 제어 신호를 원격제어장치(300)로 송신하도록 처리할 수 있다.
또한, 사용자입력 인터페이스부(220)는, 전원키, 볼륨키, 설정치 등의 로컬키(미도시)에서 입력되는 제어 신호를 패널 제어부(230)에 전달할 수 있다.
전원 공급부(260)는 무선 통신회로(210), 사용자 입력 인터페이스부(220), 패널 제어부(230), 디스플레이부(240), 오디오 출력부(250)로 전원을 공급한다. 전원 공급부(260)가 외부로부터 전력을 수신하는 방식은 단자 방식과 무선 방식을 포함할 수 있다. 전원 공급부(260)가 무선 방식으로 전력을 수신하는 경우, 전원 공급부(260)는 무선으로 전력을 수신하기 위한 별도의 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(260)는 외부의 무선전력 전송장치와 자기 커플링(magnetic coupling)되어 무선 전력을 수신하도록 구성된 전력 픽업 유닛(power pick-up unit)과, 무선 전력을 수신하기 위해 상기 무선전력 전송장치와 통신을 수행하고 무선전력의 송수신을 제어하도록 구성된 별도의 통신 및 제어 유닛(communication and control unit)을 포함할 수 있다.
원격 제어 장치(300)는 본체 장치(100) 및/또는 디스플레이 장치(200)이 전원 온오프, 채널 선택, 화면 설정 등을 원격으로 제어하는 동작을 수행하며 리모컨이라 불릴 수도 있다.
한편, 도 1에 도시된 본체 장치(100)와 디스플레이 장치(200)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로. 도시된 구성요소들 중 일부는 실제 구현되는 본체 장치(100)와 디스플레이 장치(200)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본체 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 달리, 튜너(111)와 복조부(112)를 구비하지 않고 네트워크 인터페이스부(113) 또는 외부장치 인터페이스부(115)를 통해서 영상을 수신하여 재생할 수도 있다.
예를 들어, 본체 장치(100)는 방송 신호 또는 다양한 네트워크 서비스에 따른 컨텐츠들을 수신하기 위한 등과 같은 셋탑 박스 등과 같은 영상 처리 장치와 상기 영상 처리 장치로부터 입력되는 컨텐츠를 재생하는 컨텐츠 재생 장치로 분리되어 구현될 수 있다.
이 경우, 이하에서 설명할 본 발명의 실시예에 따른 무선 AV 시스템(10)의 동작 방법은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 본체 장치(100)와 디스플레이 장치(200)뿐 아니라, 상기 분리된 셋탑 박스 등과 같은 영상 처리 장치 또는 오디오출력부(250)를 구비하는 컨텐츠 재생 장치 중 어느 하나에 의해 수행될 수도 있다.
시스템 입출력 관점에서 보면, 본체 장치(100)는 무선으로 소스를 제공하는 무선 소스 디바이스(wireless source device)라 불릴 수 있고, 디스플레이 장치(200)는 무선으로 소스를 제공받는 무선 싱크 디바이스(wireless sink device)라 불릴 수 있다. 무선 소스 디바이스 및 무선 싱크 디바이스는 Wireless HD, WHDI (Wireless Home Digital Interface), WiGig, 무선 USB 및 WFD(Wi-Fi Display) (미라캐스트(Miracast)로서도 알려짐) 등의 표준들과 호환되는 무선 디스플레이 (WD) 통신 기술들을 구현할 수도 있다.
어플리케이션 관점에서 보면, 본체 장치(100)는 무선 셋톱 박스, 무선 게이밍 콘솔, 무선 디지털 비디오 디스크 (DVD) 플레이어, 무선 라우터의 일부를 구성하는 형태로 통합될 수 있다. 이 경우 본체 장치(100)는 무선 통신 모듈 또는 칩 형태로 구비될 수 있다. 또한 디스플레이 장치(200)는 이미지 및 비디오를 디스플레이하는 디스플레이 패널을 갖는 사용자 디바이스 또는 전자 장치(예를 들어, 무선 TV, 무선 모니터, 무선 프로젝터, 무선 프린터, 무선 차량 대시보드 디스플레이, 웨어러블 디바이스, 증강 현실(AR) 헤드셋 또는 가상 현실(VR) 헤드셋 등)의 일부를 구성하는 형태로 통합될 수 있다. 이 경우 디스플레이 장치(200)는 무선 통신 모듈 또는 칩 형태로 구비될 수 있다.
본체 장치(100) 및 디스플레이 장치(200)는 모바일 디바이스의 일부를 구성하는 형태로 통합될 수 있다. 예를 들어, 본체 장치(100) 및 디스플레이 장치(200)는 스마트폰, 스마트패드 또는 태블릿들, 또는 다른 유형들의 무선 통신 디바이스들을 포함하는 모바일 단말기, 무선 통신 카드들을 갖는 휴대용 컴퓨터들, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대용 미디어 플레이어, 카메라 또는 캠코더와 같은 디지털 이미지 캡처링 디바이스, 또는 무선 통신 능력들을 갖는 기타 플래시 메모리 디바이스에 통합될 수 있다. 이 경우 본체 장치(100) 및 디스플레이 장치(200)는 무선 통신 모듈 또는 칩 형태로 구비될 수 있다.
스마트폰 사용자는 더 높은 해상도 디스플레이 또는 그 외에 향상된 사용자 경험을 제공할 수도 있는, 텔레비전 또는 프로젝터와 같은 다른 디바이스에, 사용자의 스마트폰, 태블릿, 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 의해 출력된 비디오 및 오디오를 스트리밍 또는 미러링할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본체 장치(100)는 오디오, 비디오, 영상, 이미지, 멀티미디어 또는 이들의 적어도 하나의 조합에 관련된 유/무선 형태의 외부 신호를 수신하고, 수신된 외부 신호를 다양한 방법으로 처리하여 데이터 스트림 또는 비트스트림을 생성하여 무선 인터페이스를 통해 디스플레이 장치(200)로 전송하는 동작을 수행할 수 있다.
이하에서, 무선 인터페이스를 통해 전송되는 영상/비디오/오디오 데이터를 통칭하여 무선 데이터라 부르기로 한다. 즉, 본체 장치(100)는 디스플레이 장치(200)와 무선으로 통신을 수행하며 무선 데이터를 전송할 수 있다. 따라서 무선 데이터 송수신 시스템(1000)의 관점에서 보면 본체 장치(100)는 무선 데이터 전송장치(1100)라 불릴 수 있고, 디스플레이 장치(200)는 무선 데이터 수신장치(1200)라 불릴 수 있다. 이하에서는 무선 데이터 송수신 시스템(1000)의 관점에서 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 먼저, 무선 데이터 송수신 시스템(1000)의 상세한 블록도를 개시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선 데이터 송수신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 무선 데이터 송수신 시스템(wireless data stream transceiving system, 1000)은 데이터 스트림을 무선으로 전송하고 수신하는 시스템을 의미하며, 무선 데이터 전송장치(1100)와 적어도 하나의 무선 데이터 수신장치(1200)를 포함한다. 무선 데이터 전송장치(1100)는 적어도 하나의 무선 데이터 수신장치(1200)에 통신 가능하게 커플링된다.
무선 통신 시스템(i.e. 무선랜, wifi)의 관점에서, 무선 데이터 전송장치(1100)는 AP 또는 PCP(personal basic service set control point) 스테이션이라 불릴 수 있고, 무선 데이터 수신장치(1200)는 STA 또는 non-PCP(non- personal basic service set control point) 스테이션이라 불릴 수 있다.
데이터 스트림의 입출력 관점에서 보면, 무선 데이터 전송장치(1100)는 무선으로 소스를 제공하는 무선 소스 디바이스(wireless source device)라 불릴 수 있고, 무선 데이터 수신장치(1200)는 무선으로 소스를 제공받는 무선 싱크 디바이스(wireless sink device)라 불릴 수 있다. 무선 소스 디바이스 및 무선 싱크 디바이스는 Wireless HD, WHDI (Wireless Home Digital Interface), WiGig, 무선 USB 및 WFD(Wi-Fi Display) (미라캐스트(Miracast)로서도 알려짐) 등의 표준들과 호환되는 무선 디스플레이 (WD) 통신 기술들을 구현할 수도 있다.
어플리케이션 관점에서 보면, 무선 데이터 전송장치(1100)는 무선 셋톱 박스, 무선 게이밍 콘솔, 무선 디지털 비디오 디스크 (DVD) 플레이어, 무선 라이터의 일부를 구성하는 형태로 통합될 수 있다. 이 경우 무선 데이터 전송장치(1100)는 무선 통신 모듈 또는 칩 형태로 구비될 수 있다. 또한 무선 데이터 수신장치(1200)는 이미지 및 비디오를 디스플레이하는 디스플레이 패널을 갖는 사용자 디바이스 또는 전자 장치(예를 들어, 무선 TV, 무선 모니터, 무선 프로젝터, 무선 프린터, 무선 차량 대시보드 디스플레이, 웨어러블 디바이스, 증강 현실(AR) 헤드셋 또는 가상 현실(VR) 헤드셋 등)의 일부를 구성하는 형태로 통합될 수 있다. 이 경우 무선 데이터 수신장치(1200)는 무선 통신 모듈 또는 칩 형태로 구비될 수 있다.
무선 데이터 전송장치(1100) 및 무선 데이터 수신장치(1200)는 모바일 디바이스의 일부를 구성하는 형태로 통합될 수 있다. 예를 들어, 무선 데이터 전송장치(1100) 및 무선 데이터 수신장치(1200)는 스마트폰, 스마트패드 또는 태블릿들, 또는 다른 유형들의 무선 통신 디바이스들을 포함하는 모바일 단말기, 무선 통신 카드들을 갖는 휴대용 컴퓨터들, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대용 미디어 플레이어, 카메라 또는 캠코더와 같은 디지털 이미지 캡처링 디바이스, 또는 무선 통신 능력들을 갖는 기타 플래시 메모리 디바이스에 통합될 수 있다. 이 경우 무선 데이터 전송장치(1100) 및 무선 데이터 수신장치(1200)는 무선 통신 모듈 또는 칩 형태로 구비될 수 있다.
스마트폰 사용자는 더 높은 해상도 디스플레이 또는 그 외에 향상된 사용자 경험을 제공할 수도 있는, 텔레비전 또는 프로젝터와 같은 다른 디바이스에, 사용자의 스마트폰, 태블릿, 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 의해 출력된 비디오 및 오디오를 스트리밍 또는 미러링할 수 있다.
일 측면에서, 데이터는 오디오(audio), 비디오(video), 영상(picture), 이미지(image), 그 밖에 멀티미디어(multimedia)를 포함하거나 이들의 적어도 하나의 조합으로 구성될 수 있다.
다른 측면에서, 데이터는 오디오가 압축된 형태의 비트 스트림(bit stream), 비디오가 압축된 형태의 비트 스트림, 영상이 압축된 형태의 비트 스트림, 멀티미디어가 압축된 형태의 비트 스트림을 포함하거나 이들의 적어도 하나의 조합을 포함할 수도 있다. 이 경우 무선 데이터 송수신 시스템(1000)은 무선 압축 데이터 스트림 송수신 시스템이라 불릴 수도 있다. 또한, 무선 압축 데이터 스트림 송수신 시스템(1000)은 데이터의 압축을 위한 기능적 또는 물리적 유닛(unit)을 더 포함할 수 있다.
각 장치의 세부 구성을 살펴보면, 무선 데이터 전송장치(1100)는 메모리(1120), 프로세서(1130), 통신회로(1140) 및 복수의 안테나(1150-1, 1150-2,…,1150-NTx)를 포함하고, 무선 데이터 수신장치(1200)는 통신회로(1210), 메모리(1220), 프로세서(1230) 및 복수의 안테나(1250-1, 1250-2,…,1250-NRx)를 포함한다.
메모리(1120, 1220)는 프로세서(1130, 1230)와 동작 가능하게 결합되고, 프로세서(1130, 1230)를 동작시키기 위한 다양한 정보를 저장한다. 메모리(1120, 1220)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.
프로세서(1130)는 본 명세서의 각 실시예에서 설명된 무선 데이터 전송장치(1100)의 기능, 절차 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 또한 프로세서(1230)는 본 명세서의 각 실시예에서 설명된 무선 데이터 수신장치(1200)의 기능, 절차 및/또는 방법을 구현하도록 구성될 수 있다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(1130, 1230)에서 구현될 수 있다.
도 1의 디스플레이 시스템 관점에서 보면, 프로세서(1130)는 본체 제어부(130)의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1130)는 복조부(112) 또는 외부장치 인터페이스부(115) 또는 저장부(120)를 통해 입력되는 비디오, 이미지, 영상, 오디오, 방송 프로그램과 관련된 데이터 등을 복호화하고, 복호화된 데이터를 다시 무선 채널로 전송하기 위해 압축, 부호화와 같은 다양한 영상/음성 처리 기법으로 처리하여 데이터 스트림 또는 비트스트림을 생성하고, 생성된 데이터 스트림 또는 비트 스트림을 통신회로(1140)를 통해 디스플레이 장치(200)로 전송하는 동작을 수행할 수 있다.
프로세서(1130, 1230)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다.
실시예가 소프트웨어로 구현되는 경우, 본 명세서에서 설명된 기술들은 본 명세서에서 설명된 기능을 수행하는 모듈(예컨대, 절차, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1120, 1220)에 저장될 수 있고 프로세서(1130, 1230)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1120, 1220)는 프로세서(1130, 1230) 내부에 구현될 수 있다. 또는, 메모리(1120, 1220)는 프로세서(1130, 1230) 외부에 구현될 수 있으며, 기술 분야에서 공지된 다양한 수단을 통해 프로세서(1130, 1230)에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
통신회로(1140, 1210)는 무선 주파수 신호를 처리하기 위한 기저 대역 회로를 포함할 수 있다. 통신회로(1140, 1210)는 프로세서(1130, 1230)와 동작 가능하게 결합되고, 데이터를 무선으로 송신 및/또는 수신한다. 통신회로(1140, 1210)에 의해 형성되는 통신 채널은 네트워크 통신 채널일 수도 있다. 이 경우 통신회로(1140, 1210)는 네트워크 혼잡을 회피 또는 감소시키기 위해 터널링된 다이렉트 링크 셋업 (tunneled direct link setup; TDLS)을 확립할 수도 있다. Wi-Fi 다이렉트 및 TDLS 는 비교적 단거리 통신 세션들을 셋업하기 위한 것이다. 무선 링크(11)를 형성하는 통신 채널은 비교적 짧은 범위의 통신 채널일 수도 있고, 2.4 GHz, 3.6 GHz, 5 GHz, 60 GHz, 또는 울트라와이드밴드 (UWB) 등 다양한 주파수를 사용하는 Wi-Fi, 블루투스 등과 같은 물리적 채널 구조를 이용하여 구현되는 통신 채널일 수도 있다.
본 명세서에서 개시되는 기술들은 주로 IEEE 802.11 계열의 표준과 같은 통신 프로토콜과 관련하여 설명될 수도 있지만, 이들 기술들의 양태들은 또한 다른 통신 프로토콜들과 호환가능할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어 통신회로(1140, 1210)는 WI-FI, 블루투스, NFC, RFID와 같은 근거리 무선 통신 또는 이동통신 네트워크 (예컨대, 3G, 4G, 5G 셀룰러 네트워크 등)) 등 다양한 무선 통신 방식에 기반하여 구현될 수 있고, IEEE 802.11 계열의 표준과 같은 통신 프로토콜을 이용하여 통신할 수도 있다. 예시적으로 그리고 비제한적으로, 통신회로(1140, 1210) 사이의 무선 통신은 직교 주파수 분할 멀티플렉싱 (OFDM) 기법들을 이용할 수도 있다. 시간분할 다중 액세스 (TDMA), 주파수 분할 다중 액세스 (FDMA), 코드 분할 다중 액세스 (CDMA), 또는 OFDM, FDMA, TDMA 및/또는 CDMA 의 임의의 조합을 비제한적으로 포함하는 다양한 다른 무선 통신 기법들이 또한 사용될 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 데이터 송수신 시스템이 IEEE 802.11 계열의 통신 프로토콜로 구현되는 경우의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 도 3 (A)의 무선 데이터 송수신 시스템(20)은 적어도 하나의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, 이하 'BSS', 21, 25)를 포함할 수 있다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 액세스 포인트(access point, 이하 'AP') 및 스테이션(station, 이하 'STA')의 집합으로서, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다.
예를 들어, 제1 BSS(21)는 제 1 AP(22) 및 하나의 제1 STA(21-1)을 포함할 수 있다. 제2 BSS(25)는 제2 AP(26) 및 하나 이상의 STA들(25-1, 25-2)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 AP(22)는 도 2의 통신회로(1140)에 해당하고, 하나 이상의 STA들(25-1, 25-2)은 도 2의 통신회로(1210)에 해당할 수 있다.
인프라스트럭쳐 BSS(21, 25)는 적어도 하나의 STA, 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(22, 26) 그리고 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, 27)을 포함할 수 있다.
분산 시스템(27)은 복수의 BSS(22, 26)를 연결하여 확장된 서비스 세트인 확장 서비스 세트(28, extended service set, 이하, 'ESS')를 구현할 수 있다. ESS(28)는 적어도 하나의 AP(22, 26)가 분산 시스템(27)을 통해 연결된 하나의 네트워크를 지시하는 용어로 사용될 수 있다. 하나의 ESS(28)에 포함되는 적어도 하나의 AP는 동일한 서비스 세트 식별자(service set identification, 이하 'SSID')를 가질 수 있다.
포탈(portal, 29)은 무선랜 네트워크(IEEE 802.11)와 다른 네트워크(예를 들어, 802.X)와의 연결을 수행하는 브리지 역할을 수행할 수 있다.
도 3의 (A)와 같은 구조의 무선랜에서 AP(22, 26) 사이의 네트워크 및 AP(22, 26)와 STA(21-1, 25-1, 25-2) 사이의 네트워크가 구현될 수 있다.
한편, 도 3의 (B)의 무선 데이터 송수신 시스템(30)은 도 3의 (A)와 달리 AP(22, 26)가 없이도 STA 사이에서 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 것이 가능할 수 있다. AP(22, 26)가 없이 STA 사이에서도 네트워크를 설정하여 통신을 수행하는 네트워크를 애드-혹 네트워크(Ad-Hoc network) 또는 독립 BSS(independent basic service set, 이하 'IBSS')라고 정의한다.
도 3의 (B)를 참조하면, 무선 데이터 송수신 시스템(30)은 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 BSS, 즉 IBSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)가 없다. 따라서, 무선 데이터 송수신 시스템(30)에서, STA(31-1, 31-2, 31-3, 32-4, 32-5)들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. 여기서, STA(31-1, 31-2, 31-3, 32-4, 32-5)들은 도 2의 통신회로(1140) 또는 통신회로(1210)에 해당할 수 있다.
IBSS의 모든 STA(31-1, 31-2, 31-3, 32-4, 32-5)은 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, 분산 시스템으로의 접속이 허용되지 않는다. IBSS의 모든 STA은 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
본 명세서에서 언급되는 STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, 이하 'MAC')와 무선 매체에 대한 물리계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비-AP STA(Non-AP Station)을 모두 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 유저(user) 등의 다양한 명칭으로도 불릴 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 비콘 간격의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, EDMG(enhanced directional multi-gigabit) 시스템에서 매체의 시간은 비콘(beacon) 간격들로 나누어질 수 있다. 비콘 간격 내의 하위 구간들은 접속 구간(Access Period)로 지칭될 수 있다. 하나의 비콘 간격 내의 서로 다른 접속 구간은 상이한 접속 규칙을 가질 수 있다. 이와 같은 접속 구간에 대한 정보는 AP 또는 PCP (Personal basic service set Control Point)에 의해 non-AP STA 또는 non-PCP에게 전송될 수 있다.
하나의 비콘 간격은 하나의 BHI(Beacon Header Interval)과 하나의 DTI (Data Transfer Interval)을 포함할 수 있다. BHI는 도 4에 도시된 바와 같이 BTI(Beacon Transmission Interval), A-BFT(Association Beamforming Training) 및 ATI(Announcement Transmission Interval)를 포함할 수 있다.
BTI는 하나 이상의 EDMG 비콘 프레임이 전송될 수 있는 구간을 의미한다. A-BFT는 선행하는 BTI 동안 EDMG 비콘 프레임을 전송한 STA에 의한 빔포밍 훈련이 수행되는 구간을 의미한다. ATI는 PCP/AP와 non-PCP/non-AP STA 사이에 요청-응답 기반의 관리 접속 구간을 의미한다.
한편, DTI(Data Transfer Interval)는 STA들 사이의 프레임 교환이 이루어지는 구간으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 하나 이상의 CBAP(Contention Based Access Period) 및 하나 이상의 SP(Service Period)가 할당될 수 있다. 도 4에서는 2개의 CBAP과 2개의 SP가 할당되는 예를 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서 이에 한정될 필요는 없다.
이하에서는 본 발명이 적용될 무선 AV 시스템에서 데이터 통신을 위한 물리계층 구성에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 5는 일 실시예에 따른 PPDU(PHY protocol data unit) 프레임의 구조를 간단히 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, PPDU 프레임은 L-STF(legacy-short training field), L-CEF(legacy-channel estimation field), L-헤더(legacy-header), EDMG-헤더A(enhanced directional multi-gigabit-header A), EDMG-STF, EDMG-CEF, EDMG-헤더B, 데이터, TRN을 포함할 수 있으며, 이 필드들은 PPDU의 형태(예를 들어 SU PPDU, MU PPDU 등)에 따라 선택적으로 포함될 수 있다. L-STF는 훈련 신호를 포함한다. L-헤더는 제1 레가시 스테이션(예를 들어 IEEE802.11ad를 지원하는 스테이션)을 위한 제어정보를 포함하고, EDMG-헤더는 제2 레가시 스테이션(예를 들어 IEEE802.11ay를 지원하는 스테이션)을 위한 제어정보를 포함하며, EDMG-STF는 제2 레가시 스테이션을 위한 훈련 신호를 포함할 수 있다.
여기서, 데이터의 전단에 부가되는 물리계층의 제어 정보 필드들(L-STF, L-CEF, L-헤더, EDMG헤더A, EDMG-STF, EDMG-CEF, EDMG-헤더B)을 통틀어 프리앰블(preamble)이라 명명할 수 있다. 또한 L-STF, L-CEF, L-header 필드를 포함하는 부분은 비 EDMG 영역 (Non-EDMG portion)이라 명명할 수 있고, 나머지 부분은 EDMG 영역이라 명명할 수 있다. 또한, L-STF, L-CEF, L-Header, EDMG-Header-A 필드들은 pre-EDMG modulated fields라 명명될 수 있고, 나머지 부분은 EDMG modulated fields라 명명될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 복수의 안테나(1150-1, 1150-2,…,1150-NTx)와 복수의 안테나(1250-1, 1250-2,…,1250-NRx)간에 MIMO 채널(11)이 형성될 수 있고, MIMO 채널(11)을 통해 데이터가 송수신될 수 있다. 여기서, 각 안테나는 DMG 안테나 또는 EDMG 안테나라 명명될 수 있다.
이하 본 발명의 구현을 위해, 몇 가지 가정이 전제될 수 있다. 일례로서, 각 안테나는 개별 RF 체인(chain)과 연결되어 동작할 수 있다. 다른 예로서, 안테나간 상호성(reciprocity)이 고려될 수 있다
통신회로(1140, 1210)는 MIMO 채널(11)을 형성하고, 무선 데이터 전송장치(1100)와 무선 데이터 수신장치(1200)는 MIMO 채널(11)을 통해 데이터를 송수신한다. 통신회로(1140, 1210)는 복수의 안테나(1150-1, 1150-2,…,1150-NTx, 1250-1, 1250-2,…,1250-NRx)를 기반으로 MIMO에 관한 빔포밍(beamforming: BF) 또는 빔포밍 훈련을 수행할 수 있다. 빔포밍 훈련은 섹터 스윕(sector sweep)을 사용한 BF 훈련 프레임의 전송과 적절한 안테나 시스템 셋팅을 결정하기 위해 각 STA에게 필요한 시그널링을 제공하는 것이다.
복수의 안테나(1150-1, 1150-2,…,1150-NTx, 1250-1, 1250-2,…,1250-NRx)는 편극 정렬을 수행할 수 있는 타입일 수 있으며, 예를 들어 도 6과 같은 구성을 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 하나의 RF 체인이 이중 편극 배열(dual polarization array)로 구성된 복수의 안테나를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 예를 들어 복수의 안테나(600)는 2개의 RF 체인(610, 620) 및 각 RF 체인과 연결된 이중 편극 배열(611-1, 611-2,… 611-6, 621-1, 612-2, …, 612-6)을 포함한다. 하나의 RF 체인과 그에 결합된 이중 편극 배열을 합하여 DMG 안테나 또는 단순히 안테나라 부를 수 있다. 즉, 제1 RF 체인(610) 및 이에 연결된 이중 편극 배열(611-1, 611-2,… 611-6)이 제1 DMG 안테나이고, 제2 RF 체인(620) 및 이에 연결된 이중 편극 배열(621-1, 621-2,… 621-6)이 제2 DMG 안테나일 수 있다.
이중 편극 배열은 복수의 이중 편극 요소(polarization element)들을 포함하며, 이중 편극 요소는 이중 편극 안테나라 불릴 수도 있다. 일례로서, 선형 편극(linear polarization)에서 이중 편극 요소는 수평적 폴(horizontal pole)과 수직적 폴(vertical pole) 이렇게 2 방향의 폴을 이용하여 편극 정렬을 수행할 수 있다. 하나의 이중 편극 요소 내에서, 수평적 폴을 통해 신호가 전송되면 수직적 폴에서는 신호가 전송되지 않고, 반대로 수직적 폴을 통해 신호가 전송되면 수평적 폴에서는 신호가 전송되지 않을 수 있다. 다른 예로서, 순환 편극(circular polarization)에서 이중 편극 요소는 우측 순환 편극(right-hand circular polarization)과 좌측 순환 편극(left-hand circular polarization) 이렇게 2 방향의 편극을 이용하여 편극 정렬을 수행할 수 있다. 하나의 이중 편극 요소 내에서, 우측 순환 편극을 통해 신호가 전송되면 좌측 순환 편극에서는 신호가 전송되지 않고, 반대로 좌측 순환 편극을 통해 신호가 전송되면 우측 순환 편극에서는 신호가 전송되지 않을 수 있다.
각각의 이중 편극 요소는 편극 합성 제어기(polarization synthesis controller)와 연결되고, 편극 합성 제어기는 이중 편극 요소의 편극 정렬을 제어할 수 있다. 또한 각 편극 합성 제어기는 빔포밍 제어기(beamforming controller)와 연결되고, 빔포밍 제어기는 이중 편극 요소의 빔포밍을 제어할 수 있다. 즉 매 이중 편극 요소마다 개별적인 편극 합성 제어기 및 빔포밍 제어기가 연결될 수 있다. 편극 합성 제어기와 빔포밍 제어기는 통합된 하나의 제어기 또는 모듈로 구성될 수도 있다.
본 실시예는 RF 체인의 수를 2개로 한정하고, 이중 편극 배열에 포함된 이중 편극 요소들의 수를 6개로 한정하였지만, 이는 예시일 뿐이며 RF 체인의 수는 1개 또는 2개 이상일 수 있고, 이중 편극 배열에 포함된 요소들의 개수 또한 6개보다 작거나 클 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 빔포밍 훈련 과정을 나타낸다. 이는 통신회로(1140, 1210)의 동작에 해당한다. 이하에서는, 빔포밍 동작을 통해 데이터를 전송하고자 하는 STA은 개시자(initiator)라 명명하고, 상기 개시자로부터 데이터를 전송 받는 STA은 응답자 (responder)라 명명한다. 또한 상기 개시자로부터 상기 응답자로의 링크(link)는 개시자 링크 (initiator link)라 명명하고, 상기 응답자로부터 상기 개시자로의 링크는 응답자 링크 (responder link)라 명명한다.
도 7을 참조하면, BF 훈련 과정은 섹터 단위로 대략적인 빔을 선택하는 섹터 레벨 스윕(Sector Level Sweep, SLS, 700) 과정과 세부 빔을 선택하는 빔 정제 프로토콜(Beam Refinement Protocol, BRP, 710, 720) 과정을 포함한다. 즉 BF 훈련은 개시자로부터의 SLS와 함께 시작한다.
SLS 단계(700)의 목적은 제어 PHY 레이트 또는 상위 MCS 에서 두 STA들 사이의 통신을 가능하게 하는 것이다. 특히, SLS 단계(700)는 오직 BF 훈련을 전송하는 것만을 제공한다. SLS 단계(700)에서는 상대적으로 넓은 빔을 이용하여 대략의 송신 방향이 결정된다. 이 단계에서는 상대적으로 적은 안테나 요소가 사용될 수 있다. 여기서, 송신단은 빔포밍 모드(지향성 안테나 모드)로 동작하고, 수신단은 의사 등방(Quasi-omni) 안테나 모드로 동작할 수 있다. 수신단은 송신단이 빔을 스위핑하면서 전송하는 특정 신호(예; 프리앰블(preamble))를 수신하여, 송신단의 송신 빔을 추정할 수 있다. 따라서 데이터를 송수신하고자 하는 STA들은 SLS 단계(700)를 통해 개시자 및 응답자에 대한 전송 또는 수신 베스트 섹터 (best sector)를 서로 알 수 있다.
이때, SLS 단계(700)는 본 발명이 적용 가능한 무선 AV 시스템에서 링크 감지(link detection)를 수행하는 프로토콜로서, 네트워크 노드들이 빔의 방향만을 변경하면서 수신 채널 링크의 성능정보를 포함하는 프레임을 연속적으로 송수신하고, 성공적으로 수신된 프레임들 중 최적의 프레임을 나타내는 지표(예: SNR(Signal to Ratio), RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등)가 가장 좋은 빔 방향을 선택하는 빔 훈련 방식일 수 있다.
SLS 단계(700)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 SLS 단계(700)는 개시자 링크를 훈련하기 위한 I-TXSS(Initiator TX Sector Sweep), 응답자 링크를 훈련하기 위한 R-TXSS(Responder TX Sector Sweep), SSW 피드백(FBCK) 및 SSW ACK를 포함할 수 있다.
이때, 개시자는 I-TXSS의 프레임(들)을 전송함으로써 SLS 단계(700)를 시작할 수 있다. 응답자는 I-TXSS가 성공적으로 완료되기 전에 R-TXSS의 프레임(들)의 전송을 시작하지 않는다. 다만, I-TXSS가 BTI 내에서 발생하는 경우에는 예외일 수 있다. 개시자는 R-TXSS 단계(phase)가 성공적으로 완료되기 전에 SSW 피드백을 시작하지 않을 수 있다. 다만, 상기 R-TXSS가 A-BFT 내에서 발생하는 경우에는 예외일 수 있다. 응답자는 A-BFT 내에서 개시자의 SSW ACK을 시작하지 않는다. 응답자는 개시자의 SSW 피드백의 성공적인 완료 이후에 즉시 상기 개시자의 SSW ACK을 시작할 수 있다.
SLS 단계(700) 동안 개시자가 전송하는 BF 프레임은 (EDMG) 비콘 프레임, SSW 프레임 및 SSW 피드백 프레임을 포함할 수 있다. 상기 SLS 과정 동안, 응답자가 전송하는 BF 프레임은 SSW 프레임 및 SSW-ACK 프레임을 포함할 수 있다.
SLS 단계(700) 동안 개시자 및 응답자가 각각 TXSS을 실시하게 되면, 상기 SLS 단계(700)의 끝에 상기 개시자 및 응답자는 그들 자신의 전송 섹터를 보유(possess)하게 된다. 만약 I-TXSS 또는 R-TXSS가 수신 섹터 스윕(receive sector sweep)을 사용하면(employ), 응답자 또는 개시자 각각은 그들 자신의 수신 섹터를 보유하게 된다. STA은 섹터 스윕 동안 전송 전력을 변경하지 않는다.
이때, 일 예로, 상술한 SLS 단계(700)에서 개시자 및 응답자는 Short SSW 프레임을 사용할 수 있으며, 이를 위한 SSW 피드백 프레임 및 SSW ACK 프레임의 정의가 필요할 수 있다.
개시자 또는 응답자의 요청이 있으면 상기 SLS 단계(700)에 이어 BRP (Beam Refinement Protocol 또는 Beam Refinement Phase) 단계가 수행될 수 있다.
BRP 단계의 목적은 수신 훈련을 가능케 하고 모든 STA들에서 모든 송신기 및 수신기의 AWV (Antenna Weight Vector)의 반복적인 정제(iterative refinement)를 가능케 하는 것이다. 만약 빔 훈련에 참여하는 STA들 중 하나가 단 하나의 전송 안테나 패턴을 이용하기로 선택하면, 수신 훈련은 SLS 단계(700)의 일부로 수행될 수 있다.
BRP 단계에서는 상대적으로 좁은 빔을 이용하여 정밀하게 송신/수신 빔 조합이 결정된다. BRP 단계는 SISO 단계(phase)와 MIMO 단계(phase)를 포함할 수 있다. BRP 단계는 SLS 단계(700)에 비해 상대적으로 많은 안테나 요소를 사용하고, 반복 수행을 통해 정밀도를 증대시킬 수 있다.
전술된 바와 같이 SISO 단계는 MIMO 단계의 부담을 줄이기 위해 선결 절차로서 수행될 수 있으며, 따라서 SISO 단계는 BRP 단계 내에서 선택적으로 포함될 수 있다. SISO 단계가 생략되는 경우, BRP 단계는 MIMO 단계와 동일시될 수 있으며, 이 경우 BRP 단계는 MIMO 단계라 불릴 수도 있다. BRP 단계에서는 제어 패킷, 비콘의 전송 등과 같이 최소한의 통신이 가능한 상태가 수립되고, 송신단 및 수신단 사이의 최적 빔이 결정된다.
본 실시예는 SISO 단계가 생략된 BRP 단계 또는 MIMO 단계를 개시한다.
본 실시예에 따른 BRP TXSS는 MIMO BRP TXSS(710), MIMO BRP RXSS(720) 및 SU-MIMO 단계(730) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 BRP 단계 또는 MIMO 단계는 제1 서브단계(sub-phase)로서 MIMO BRP TXSS(710), 제2 서브단계로서 MIMO BRP RXSS(720) 및 제3 서브단계로서 SU-MIMO 단계(730) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MIMO BRP TXSS(710)는 무선 데이터 전송 장치(1100)가 복수의 전송 안테나들에 대한 모든 전송 섹터 조합에 대해 MIMO BRP TXSS(710)를 수행하지 않고, 각 전송 안테나별로 독립적이며 병렬적으로 섹터를 스윕 또는 전송함으로써 전송 섹터 훈련을 수행하는 것을 포함한다. 그리고 무선 데이터 전송 장치(1100)는 각 안테나별 전송 섹터 후보를 구한다. 이를 통하여 BRP TXSS의 (MIMO BF중 SISO 단계) 시간을 단축시킬 수 있다.
MIMO BRP RXSS(720)는 MIMO 단계를 수행할 수신 섹터 조합의 후보군을 선택할 정보를 제공할 수 있다. 그리고 이를 통하여 MIMO 단계의 시간이 단축될 수 있다. MIMO BRP RXSS(720)는 MIMO BPR TXSS(710)과 마찬가지로 수신 안테나별로 독립적이며 병렬적으로 수신 섹터 훈련을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 MIMO BRP RXSS(720)를 통해 각 안테나별 수신 섹터 후보가 도출될 수 있다.
SU-MIMO 단계(730)는 모든 전송-수신 섹터 조합들 중에서, 베스트 전송-수신 섹터 조합을 도출하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서, 상호성(reciprocity)은 편극의 관점에서 제1 링크에서의 편극 정렬이 성기 제1 링크와 반대되는 제2 링크에서도 동일하게 적용됨을 의미할 수 있다. 따라서 상호성이 보장됨은, 제1 링크에서 편극 정렬을 수행하면 제2 링크에서 편극 정렬을 수행하지 않아도 됨을 의미할 수 있다. 반대로 상호성이 보장되지 않음은, 제1 링크에서 편극 정렬을 수행하더라도 제2 링크에서 편극 정렬을 다시 수행해야 함을 의미할 수 있다. 편극 관점에서의 상호성의 보장여부는 단말의 구현방법에 의존할 수 있다. 따라서, 상호성의 보장 여부에 따라 편극 정렬 방법이 달라질 수 있다. 한편, 제1 링크가 하향링크(downlink)이면 제2 링크는 상향링크(uplink)이고, 제1 링크가 상향링크이면 제2 링크는 하향링크이다. 예를 들어 하향링크는 PCP(또는 AP)에서 non-PCP(또는 STA) 방향의 통신링크를 의미하고, 상향링크는 non-PCP(또는 STA)에서 PCP(또는 AP) 방향의 통신링크를 의미할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 하나의 데이터 전송장치 또는 수신장치가 여러 개의 DMG 안테나를 사용할 때, 각 DMG 안테나는 독립적으로 편극 정렬을 수행하는 것이 전제될 수 있다. 이는 구현의 제약조건을 완화할 수 있으며, 특히 각 DMG 안테나에서 전송하는 방향이 다를 경우 독립적인 편극의 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다.
본 실시예에 따른 편극 정렬은 도 7에서의 빔포밍 훈련 과정의 세부 단계 중 어느 하나의 단계에서 수행될 수 있다. 일례로서, 편극 정렬은 초기 SLS 단계(700)에서 수행될 수 있다. 다른 예로서, 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS 단계(720)에서 수행될 수 있다. 또 다른 예로서, 편극 정렬은 기존의 빔포밍 훈련 과정에서 수행되는 세부 단계 이외에, 편극 정렬을 위해 마련된 새로운 단계에서 수행될 수도 있다.
편극 정렬을 위해, 데이터 전송장치는 안테나간에 직교하는 데이터 필드를 생성하여 전송할 수 있다. 여기서, 데이터 필드는 수신 트레이닝 필드(TRN-R)을 포함할 수 있다. 편극 정렬은 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140) 및 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)에 의해 수행될 수 있다.
일례로서, 제1 안테나 및 제2 안테나를 구비한 데이터 전송장치는, 제1 안테나를 통해 제1 수신 트레이닝 필드를 전송하고, 제2 안테나를 통해 제2 수신 트레이닝 필드를 전송하되, 제1 및 제2 수신 트레이닝 필드는 서로 같은 타이밍에 전송되고, 제1 수신 트레이닝 필드와 제2 수신 트레이닝 필드는 서로 직교성을 가질 수 있다. 서로 다른 안테나에서 전송되는 수신 트레이닝 필드들 간의 직교성으로 인해, 수신 트레이닝 필드들이 수신단에서 서로 구별될 수 있다. 서로 직교하는 제1 수신 트레이닝 필드와 제2 수신 트레이닝 필드의 생성 및 전송은 통신회로(1140)에 의해 수행될 수 있다.
한편, 데이터 수신장치는, 서로 직교하는 제1 수신 트레이닝 필드와 제2 수신 트레이닝 필드를 데이터 전송장치로부터 수신하고, 제1 수신 트레이닝 필드와 제2 수신 트레이닝 필드를 기반으로 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나에 대한 직교 정렬 값을 산출할 수 있다. 서로 직교하는 제1 수신 트레이닝 필드와 제2 수신 트레이닝 필드의 수신 및 이들에 기반한 직교 정렬 값의 산출은 통신회로(1210)에 의해 수행될 수 있다.
위와 같은 직교 정렬 과정에서, 데이터 전송장치와 데이터 수신 장치는 이중 폴(dual pole) 또는 단일 폴(single pole) 중 어느 하나로 동작할 수 있다. 예를 들어, 데이터 전송장치와 데이터 수신장치는 도 8과 같이 각 안테나가 수평적 폴 또는 수직적 폴(또는 우측 순환 편극 또는 좌측 순환 편극) 중 선택적으로 어느 하나의 단일 폴로서 동작할 수도 있고, 도 9와 같이 각 안테나가 선택적 단일 폴 또는 이중 폴(수평적 폴과 수직적 폴이 동시에 동작하는 모드 또는 우측 순환 편극과 좌측 순환 편극이 동시에 동작하는 모드)로서 동작할 수도 있다.
도 8은 일례에 따른 데이터 전송장치의 안테나와 데이터 수신장치의 안테나가 모두 단일 폴로서 동작하는 경우 편극 정렬을 수행하는 예시이다.
도 8을 참조하면, (a)는 최적의 섹터 ID #k에서 수평적 폴(H)로 동작하는 제1 전송 안테나가 수평적 폴(H)로서 동작하는 제1 수신 안테나로 신호를 전송하고, 수직적 폴(V)로 동작하는 제2 전송 안테나가 수직적 폴(V)로 동작하는 제2 수신 안테나로 신호를 전송하는 경우이다. 이와 같이 편극 정렬이 최적으로 이루어지는 경우 안정적인 데이터의 전송이 가능해진다.
반면, (b)는 데이터 전송장치와 데이터 수신장치가 최적의 섹터 ID #k를 찾지 못하고, 수평적 폴(H)로 동작하는 제1 전송 안테나가 수직적 폴(V)로 동작하는 제1 수신 안테나로 신호를 전송하고, 수직적 폴(V)로 동작하는 제2 전송 안테나가 수평적 폴(H)로 동작하는 제2 수신 안테나로 신호를 전송하는 경우이다. 이 경우 제어 링크 설정(control link setup)에 문제가 발생할 수 있다.
또한 (c)는 수평적 폴(H)로 동작하는 제1 전송 안테나가 수평적 폴(H)로서 동작하는 제1 수신 안테나로 신호를 전송하고, 수직적 폴(V)로 동작하는 제2 전송 안테나가 수직적 폴(V)로 동작하는 제2 수신 안테나로 신호를 전송하는 경우이다. 그러나, 제1 전송 안테나의 신호가 반사체에 의해 반사되어 제1 수신 안테나로 입사되면서 결국 수직적 폴(V)로 변경되는 경우, 제1 수신 안테나는 신호를 수신하지 못하고 각 안테나에 대한 편극 정렬이 수행될 수 없다.
본 실시예는 이중 편극을 수평적 폴(H)과 수직적 폴(V)을 예시로서 설명하였으나, 예를 들어 수평적 폴은 우측 순환 편극(R)으로 대체되고, 수직적 폴은 좌측 순환 편극(L)으로 대체될 수도 있다.
도 9는 다른 예에 따른 데이터 전송장치의 안테나와 데이터 수신장치의 안테나가 단일 폴 또는 이중 폴로서 동작하는 경우 편극 정렬을 수행하는 예시이다.
도 9를 참조하면, (a)는 데이터 전송장치의 안테나가 이중 폴로서 동작하고 데이터 수신장치의 안테나가 단일 폴로서 동작하는 경우이다. (b)는 데이터 전송장치의 안테나가 단일 폴로서 동작하고 데이터 수신장치의 안테나가 이중 폴로서 동작하는 경우이다. (c)는 데이터 전송장치의 안테나와 데이터 수신장치의 안테나가 모두 이중 폴로서 동작하는 경우이다.
(a) 내지 (c)의 경우 모두 데이터 전송장치와 데이터 수신장치가 최적의 섹터 ID #k를 찾는데 문제가 없고, 따라서 제어 링크 설정에도 문제가 없다.
다만, 하나의 DMG 안테나에서 이중 폴(H+V)을 이용한 전송 및 수신은 편극 정렬 과정에서만 수행되고, 이후 데이터 전송 및 수신시에는 하나의 DMG 안테나가 단일 폴(H 또는 V)로서 동작함이 바람직하다. 이는 편극 안테나에 의한 이득을 얻기 위함이다. 이와 같은 전제하에서, (a) 및 (c)의 경우, 데이터 전송장치의 안테나가 이중 폴에서 단일 폴로 전환될 때 데이터 수신장치는 데이터 전송장치의 어느 안테나가 어느 폴을 사용하는지를 알 수가 없다. 따라서, (b)와 같이 데이터 전송장치의 안테나가 단일 폴로서 동작하고 데이터 수신장치의 안테나가 이중 폴로서 동작하는 경우가 편극 정렬에 적합할 수 있다. 본 실시예는 이중 편극을 수평적 폴(H)과 수직적 폴(V)을 예시로서 설명하였으나, 예를 들어 수평적 폴은 우측 순환 편극(R)으로 대체되고, 수직적 폴은 좌측 순환 편극(L)으로 대체될 수도 있다.
이하에서, 본 실시예에 따른 편극 정렬을 수행하는 데이터 전송장치 및 방법, 그리고 데이터 수신장치 및 방법에 관하여 개시된다.
초기 SLS 단계에서 편극 정렬 수행
데이터 전송장치 및/또는 데이터 수신장치는 초기 SLS 단계에서 편극 정렬을 수행할 수 있다. 여기서, 데이터 전송장치가 PCP(또는 AP)이고, 데이터 수신장치가 non-PCP(또는 STA)인 경우, PCP와 non-PCP는 초기 SLS 단계에서 편극 정렬을 수행할 수 있다.
도 10은 일 측면에 따른 편극의 상호성이 보장되는 경우 초기 SLS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 초기 SLS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 BTI 내에서 서로 직교하는 수신 트레이닝 필드들(TRN-R)을 서로 다른 안테나를 통해 데이터 수신장치(1200)로 전송한다.
예를 들어, 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 BTI 내에서 제1 안테나(안테나 #1)을 통해 비콘 프레임과 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)를 데이터 수신장치(1200)로 전송하고, 상기 동일한 BTI 내에서 제2 안테나(안테나 #2)를 통해 비콘 프레임과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 수신장치(1200)로 전송한다. 이러한 비콘 프레임과 수신 트레이닝 필드의 조합의 전송은 BTI 내에서 복수 회 반복될 수 있다. 비콘 프레임을 위해 EDMG PPDU가 사용되고, 수신 트레이닝 필드를 위해 EDMG TRN이 사용될 수 있다.
제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)는 서로 직교한다. 예를 들어 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)의 생성시에 각각 서로 직교 시퀀스(orthogonal sequence)가 사용될 수 있다. 따라서, 초기 SLS 단계에서 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 서로 직교하는 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)으로부터 수신하고, 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)에 기반하여 제1 안테나(안테나 #1)와 제2 안테나(안테나 #2)에 대한 편극 정렬 값(polarization alignment value)을 산출할 수 있다. 구체적으로, 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 제1 안테나에서의 폴과 제2 안테나에서의 폴을 개별적으로 튜닝하면서 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)와 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 가장 잘 수신하는 각 안테나의 편극 정렬 값을 찾을 수 있다. 이로써 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 하향링크에 대한 편극 정렬을 완료할 수 있다. 편극 정렬 값은 편극 정렬 틸팅(tilting) 값 또는 편극 틸팅 값이라 불릴 수도 있다.
한편 본 실시예에서는 편극의 상호성이 보장되기 때문에, 하향링크에서의 편극 정렬이 수행되면 상향링크에서 편극 정렬이 생략(skip)될 수 있다. 즉, 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 상향링크에 관한 편극 정렬을 생략할 수 있다.
도 11은 다른 측면에 따른 편극의 상호성이 보장되지 않는 경우 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 초기 SLS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 BTI 내에서 서로 직교하는 수신 트레이닝 필드들을 서로 다른 안테나를 통해 데이터 수신장치(1200)로 전송한다.
예를 들어, 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 BTI 내에서 제1 안테나(안테나 #1)을 통해 비콘 프레임과 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)를 데이터 수신장치(1200)로 전송하고, 상기 동일한 BTI 내에서 제2 안테나(안테나 #2)를 통해 비콘 프레임과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 수신장치(1200)로 전송한다. 이러한 비콘 프레임과 수신 트레이닝 필드의 조합의 전송은 BTI 내에서 복수 회 반복될 수 있다. 비콘 프레임을 위해 EDMG PPDU가 사용되고, 수신 트레이닝 필드를 위해 EDMG TRN이 사용될 수 있다.
제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)는 서로 직교한다. 따라서, 초기 SLS 단계에서 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 서로 직교하는 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)으로부터 수신하고, 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)에 기반하여 제1 안테나(안테나 #1)와 제2 안테나(안테나 #2)에 대한 편극 정렬 값을 산출할 수 있다. 구체적으로, 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 제1 안테나에서의 폴과 제2 안테나에서의 폴을 개별적으로 튜닝하면서 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)와 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 가장 잘 수신하는(예를 들어 각 안테나에서의 코릴레이션(correlation)이 최대가 되는) 각 안테나의 편극 정렬 값을 찾을 수 있다. 이로써 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 하향링크에 대한 편극 정렬을 완료할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 편극의 상호성이 보장되지 않기 때문에, 하향링크에서의 편극 정렬이 수행되더라도 상향링크에서 편극 정렬이 수행되어야 한다.
이를 위해, 초기 SLS 단계에서 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 A-BFT 내에서 서로 직교하는 수신 트레이닝 필드들을 서로 다른 안테나를 통해 데이터 전송장치(1100)로 전송한다.
예를 들어, 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 A-BFT 내에서 제1 안테나(안테나 #1)을 통해 SSW 프레임과 제3 수신 트레이닝 필드(TRN-R #3)를 데이터 전송장치(1100)로 전송하고, 상기 동일한 A-BFT 내에서 제2 안테나(안테나 #2)를 통해 SSW 프레임과 제4 수신 트레이닝 필드(TRN-R #4)를 데이터 전송장치(1100)로 전송한다. 이러한 SSW 프레임과 수신 트레이닝 필드의 조합의 전송은 A-BFT 내에서 복수 회 반복될 수 있다. SSW 프레임을 위해 EDMG PPDU가 사용되고, 수신 트레이닝 필드를 위해 EDMG TRN이 사용될 수 있다.
제3 수신 트레이닝 필드(TRN-R #3)과 제4 수신 트레이닝 필드(TRN-R #4)는 서로 직교한다. 따라서, 초기 SLS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 서로 직교하는 제3 수신 트레이닝 필드(TRN-R #3)과 제4 수신 트레이닝 필드(TRN-R #4)를 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)으로부터 수신하고, 제3 수신 트레이닝 필드(TRN-R #3)과 제4 수신 트레이닝 필드(TRN-R #4)에 기반하여 제1 안테나(안테나 #1)와 제2 안테나(안테나 #2)에 대한 편극 정렬 값을 산출할 수 있다. 구체적으로, 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 제1 안테나에서의 폴과 제2 안테나에서의 폴을 개별적으로 튜닝하면서 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)와 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 가장 잘 수신하는 각 안테나의 편극 정렬 값을 찾을 수 있다. 이로써 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 상향링크에 대한 편극 정렬을 완료할 수 있다.
본 실시예에 따른 편극 정렬 방법은 초기 SLS 단계에서 수행되는 만큼, 편극 정렬이 완료된 이후 ATI / DTI에서 전송될 프레임들에 관한 링크 품질이 보장되지 않을 수 있다.
본 실시예에 따르면 비콘 프레임과 SSW 프레임을 위해 EDMG PPDU가 사용되고, 수신 트레이닝 필드를 위해 EDMG TRN이 사용될 수 있는데, 이 경우 레거시(legacy) 장치(AP 또는 STA)들은 비콘 정보를 인지할 수 없다.
본 실시예에서, BTI에서 섹터의 개수가 N이고 편극 정렬에 필요한 TRN서브필드의 개수가 M일 경우 필요한 총 TRN 서브필드의 개수는 N x M만큼 늘어날 수 있다.
MIMO BRP RXSS 단계에서 편극 정렬 수행
데이터 전송장치 및/또는 데이터 수신장치는 MIMO BRP RXSS 단계에서 편극 정렬을 수행할 수 있다. 여기서, 데이터 전송장치가 PCP(또는 AP)이고, 데이터 수신장치가 non-PCP(또는 STA)인 경우, PCP와 non-PCP는 MIMO BRP RXSS 단계에서 편극 정렬을 수행할 수 있다. 따라서 본 실시예에서의 편극 정렬은 각 수신 섹터마다 개별적으로 수행된다. 다시 말해, 편극 정렬은 각 수신 섹터마다 서로 다를 수 있다.
도 12는 일 측면에 따른 MIMO BRP RXSS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, MIMO BRP RXSS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 EDMG BRP-RX 패킷 내에서 서로 직교하는 수신 트레이닝 필드들(TRN-R)을 서로 다른 안테나를 통해 데이터 수신장치(1200)로 전송한다.
예를 들어, 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 MIMO BRP RXSS 단계에서 제1 안테나(안테나 #1)을 통해 EDMG BRP-RX 패킷과 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)를 데이터 수신장치(1200)로 전송하고, 상기 동일한 MIMO BRP RXSS 단계에서 내에서 제2 안테나(안테나 #2)를 통해 EDMG BRP-RX 패킷과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 수신장치(1200)로 전송한다. 이러한 EDMG BRP-RX 패킷과 수신 트레이닝 필드의 조합의 전송은 MIMO BRP RXSS 단계 내에서 복수 회 반복될 수 있다.
제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)는 서로 직교한다. 예를 들어 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)의 생성시에 각각 서로 직교 시퀀스(orthogonal sequence)가 사용될 수 있다. MIMO 빔포밍만을 위해서는 MIMO BRP RXSS에서 직교 시퀀스가 고려되지 않아도 되지만, 본 실시예와 같은 편극 정렬을 위해서는 직교 시퀀스가 고려된다.
따라서, MIMO BRP RXSS 단계에서 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 서로 직교하는 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)으로부터 수신하고, 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)에 기반하여 제1 안테나(안테나 #1)와 제2 안테나(안테나 #2)에 대한 편극 정렬 값을 산출할 수 있다. 이로써 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 하향링크(또는 상향링크)에 대한 편극 정렬을 수행한다. 즉 MIMO BRP RXSS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 수신 섹터 스윕(receive sector sweep)과 편극 정렬을 동시에 수행한다.
한편 본 실시예에서는 편극의 상호성의 보장 여부에 따라, 개시자의 BRP RXSS 또는 응답자의 BRP RXSS 중 어느 하나만이 수행될 수 있다. 예를 들어 개시자의 BRP RXSS와 함께 편극 정렬이 수행되면 응답자의 BRP RXSS 및 편극 정렬은 생략(skip)될 수 있다. 수신 섹터 스윕을 위해 필요한 TRN 서브필드의 개수가 N이고, 편극 정렬에 필요한 TRN 서브필드의 개수가 M인 경우, BRP RXSS 단계에서 필요한 총 TRN 서브필드의 개수는 NxM이 된다.
편극 RXSS 단계에서 편극 정렬 수행
데이터 전송장치 및/또는 데이터 수신장치는 기존의 빔포밍 훈련 과정에서 수행되는 세부 단계(sub-phase) 이외에, 편극 정렬을 위해 구성된(또는 할당된) 새로운 단계, 즉 편극 RXSS(polarization RXSS) 단계에서 편극 정렬을 수행할 수 있다. 즉, DTI 내에 편극 정렬을 위한 별도의 단계가 추가된다. 여기서, 데이터 전송장치가 PCP(또는 AP)이고, 데이터 수신장치가 non-PCP(또는 STA)인 경우, PCP와 non-PCP는 편극 RXSS 단계에서 편극 정렬을 수행할 수 있다.
도 13은 일 측면에 따른 편극 RXSS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 13을 참조하면, 편극 RXSS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 EDMG BRP-RX 패킷 내에서 서로 직교하는 수신 트레이닝 필드들(TRN-R)을 서로 다른 안테나를 통해 데이터 수신장치(1200)로 전송한다. 여기서, 편극 RXSS 단계는 BRP 단계에 포함되며, 예를 들어 MIMO BRP TXSS 단계 이전에 수행될 수 있다.
예를 들어, 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 편극 RXSS 단계에서 제1 안테나(안테나 #1)을 통해 EDMG BRP-RX 패킷과 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)를 데이터 수신장치(1200)로 전송하고, 상기 동일한 편극 RXSS 단계에서 내에서 제2 안테나(안테나 #2)를 통해 EDMG BRP-RX 패킷과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 수신장치(1200)로 전송한다. 이러한 EDMG BRP-RX 패킷과 수신 트레이닝 필드의 조합의 전송은 편극 RXSS 단계 내에서 복수 회 반복될 수 있다. 또한, 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 SLS 단계를 통해 산출된 최적 섹터 방향으로(또는, 빔포밍에 의해) EDMG BRP-RX 패킷과 TRN-R을 전송할 수 있다. 왜냐하면 TRN-R이 빔포밍이 아닐 경우 안테나 이득을 얻지 못하여 데이터 수신장치가 TRN-R을 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있기 때문이다. 다만, 편극 정렬을 위한 것이 아닌 기존의 TRN-R은 반의사 전방향(quasi-omni)으로 전송된다. 한편, 편극 RXSS는 수신 섹터 스윕이 아니기 때문에, 응답자(responder)는 반의사 전방향으로 수신할 수 있다.
제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)는 서로 직교한다. 예를 들어 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)의 생성시에 각각 서로 직교 시퀀스(orthogonal sequence)가 사용될 수 있다. 따라서, 편극 RXSS 단계에서 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 서로 직교하는 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)를 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)으로부터 수신하고, 제1 수신 트레이닝 필드(TRN-R #1)과 제2 수신 트레이닝 필드(TRN-R #2)에 기반하여 제1 안테나(안테나 #1)와 제2 안테나(안테나 #2)에 대한 편극 정렬 값을 산출할 수 있다. 이로써 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 하향링크(또는 상향링크)에 대한 편극 정렬을 수행한다. 즉 편극 RXSS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 수신 섹터 스윕(receive sector sweep)과 편극 정렬을 동시에 수행한다.
한편 본 실시예에서는 편극의 상호성의 보장 여부에 따라, 개시자의 편극 RXSS 또는 응답자의 편극 RXSS 중 어느 하나만이 수행될 수 있다. 예를 들어 개시자의 편극 RXSS와 함께 편극 정렬이 수행되면 응답자의 편극 RXSS 및 편극 정렬은 생략(skip)될 수 있다. 편극 정렬에 필요한 TRN 서브필드의 개수가 M인 경우, 편극 RXSS 단계에서 필요한 총 TRN 서브필드의 개수는 M이 된다.
본 실시예에 따르면, 데이터 전송장치와 데이터 수신장치(또는 개시자와 응답자)는 하나의 전송 섹터(TX sector)에 대하여 편극 정렬을 수행한다. 그러나, MIMO 빔포밍 이후에 실제 데이터 전송장치와 데이터 수신장치(또는 개시자와 응답자)가 사용할 전송 섹터 또는 전송 섹터 조합은 편극 정렬이 수행된 전송 섹터와 다를 수 있다. 예를 들어 SLS 단계 또는 편극 RXSS 단계에서 전송되는 섹터는 LOS(line of sight) 경로이고, MIMO 빔포밍 이후 데이터의 전송시 사용되는 섹터는 non-LOS 경로일 경우, 편극이 일치하지 않을 수 있다. 즉 편극 회전이나 왜곡이 발생할 수 있다. 이 경우에 추가적인 편극 정렬 훈련이 수행되어야 하며, 시스템에 오버헤드로 작용할 수 있다.
MIMO BRP TXSS 단계에서 편극 정렬 수행
전술된 바와 같이, 사용할 전송 섹터 또는 전송 섹터 조합은 편극 정렬이 수행된 전송 섹터와 다를 수 있으므로, 이를 개선하기 위해 MIMO BRP TXSS 단계에서 편극 정렬이 수행될 수 있다.
구체적으로, 데이터 전송장치와 데이터 수신장치는 각 전송 섹터에 대한 편극 정렬을 수행하고, 데이터 수신장치는 각 전송 섹터에 대한 편극 정렬 값을 저장할 수 있다. 그리고 데이터 전송장치와 데이터 수신장치는 MIMO 단계에서의 빔포밍 훈련시 각 전송 섹터 조합에 대한 편극 정렬 값을 기반으로 전송-수신 쌍의 섹터 조합 훈련(TX-RX pair sector combination training)을 수행할 수 있다. 여기서, 데이터 전송장치가 PCP(또는 AP)이고, 데이터 수신장치가 non-PCP(또는 STA)인 경우, PCP와 non-PCP는 MIMO BRP TXSS 단계에서 편극 정렬을 수행할 수 있다.
도 14는 일 측면에 따른 MIMO BRP TXSS 단계에서 편극 정렬을 수행하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 14를 참조하면, MIMO BRP TXSS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 서로 직교하는 수신/전송 트레이닝 필드들(TRN-R/T)을 포함하는 EDMG BRP-RX/TX 패킷을 서로 다른 안테나를 통해 데이터 수신장치(1200)로 전송한다.
MIMO 빔포밍만을 위해서는 MIMO BRP TXSS에서 EDMG BRP TX 패킷이 사용되나, 본 실시예에 따른 편극 정렬을 위해서는 MIMO BRP TXSS에서 EDMG BRP-RX/TX 패킷이 사용되도록 구성된다. MIMO BRP TXSS에서 EDMG BRP-RX/TX 패킷이 사용됨은, EDMG BRP 요청 요소(request element)에 의해 미리 지시될 수 있다. 보다 구체적으로, MIMO BRP TXSS에서 EDMG BRP-RX/TX 패킷이 사용됨은, EDMG BRP 요청 요소에 포함된 L-TX-RX 필드에 의해 지시될 수 있다. 여기서, TRN-R/T는 수신 섹터 스윕와 편극 정렬 모두를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 TRN-R/T 내의 수신 섹터 스윕을 위해 동일한 AWV(antenna weight vector)를 갖는 TRN 서브필드들은 수신 섹터 스윕이 아닌 편극 정렬을 위해 사용될 수 있다.
데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)는 MIMO BRP TXSS 단계에서 제1 안테나(안테나 #1)을 통해 EDMG BRP-RX/TX 패킷과 제1 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #1)를 데이터 수신장치(1200)로 전송하고, 상기 동일한 MIMO BRP TXSS 단계에서 내에서 제2 안테나(안테나 #2)를 통해 EDMG BRP-RX/TX 패킷과 제2 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #2)를 데이터 수신장치(1200)로 전송한다. 이러한 EDMG BRP-RX/TX 패킷과 수신/전송 트레이닝 필드의 조합의 전송은 MIMO BRP TXSS 단계 내에서 복수 회 반복될 수 있다.
제1 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #1)과 제2 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #2)는 서로 직교한다. 예를 들어 제1 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #1)과 제2 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #2)의 생성시에 각각 서로 직교 시퀀스(orthogonal sequence)가 사용될 수 있다.
한편 MIMO BRP TXSS 단계에서 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 서로 직교하는 제1 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #1)과 제2 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #2)를 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)으로부터 수신하고, 제1 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #1)과 제2 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T #2)에 기반하여 제1 안테나(안테나 #1)와 제2 안테나(안테나 #2)에 대한 편극 정렬 값을 산출할 수 있다.
데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 TRN-R/T 내의 수신 섹터 스윕을 위해 동일한 AWV를 갖는 TRN 서브필드들을 수신 섹터 스윕이 아닌 편극 정렬을 위해 사용할 수 있다. 이로써 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 하향링크(또는 상향링크)에 대한 편극 정렬을 수행한다. 즉 MIMO BRP TXSS 단계에서 데이터 전송장치(1100)의 통신회로(1140)와 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 전송 섹터 스윕(transmit sector sweep)과 편극 정렬을 동시에 수행한다.
한편, 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210)는 MIMO BRP TXSS 동안 각 전송 섹터에 대한 편극 정렬 값을 저장할 수 있다. 그리고 데이터 수신장치(1200)의 통신회로(1210) MIMO 단계에서의 빔포밍 훈련시 각 전송 섹터 조합에 대한 편극 정렬 값을 기반으로 전송-수신 쌍의 섹터 조합 훈련(TX-RX pair sector combination training)을 수행할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 편극의 상호성의 보장 여부에 따라, 개시자의 BRP TXSS 또는 응답자의 BRP TXSS 중 어느 하나만이 수행될 수 있다. 예를 들어 개시자의 BRP TXSS와 함께 편극 정렬이 수행되면 응답자의 BRP TXSS 및 편극 정렬은 생략(skip)될 수 있다. 전송 섹터 스윕을 위해 필요한 TRN 서브필드의 개수가 N이고, 편극 정렬에 필요한 TRN 서브필드의 개수가 M인 경우, BRP TXSS 단계에서 필요한 총 TRN 서브필드의 개수는 NxM이 된다.
상술한 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 수신장치 및 방법, 또는 전송 장치 및 방법은 모든 구성요소 또는 단계가 필수적인 것은 아니므로, 무선 데이터 수신장치 및 방법, 또는 전송 장치 및 방법은 상술한 구성요소 또는 단계의 일부 또는 전부를 포함하여 수행될 수 있다. 또 상술한 무선 데이터 수신장치 및 방법, 또는 전송 장치 및 방법의 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다. 또 상술한 각 구성요소 또는 단계들은 반드시 설명한 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 무선 AV(audio/video) 시스템에서 데이터 전송장치로서,
    서로 다른 2개의 극성(pole)으로 동작하는 복수의 이중 편극(dual polarization) 안테나들;
    비콘 인터벌(beacon interval: BI) 내의 데이터 전송 인터벌(data transmission interval: DTI) 동안에 MIMO(multiple input multiple output) 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 서로 다른 직교 시퀀스들(orthogonal sequences)에 기반하여 생성되는 복수의 트레이닝 필드들(training fields: TRN) 각각을 그 대응되는 이중 편극 안테나를 통해 데이터 수신장치로 전송하며, 물리계층 프로토콜 데이터 유닛(Physical layer protocol data unit: PPDU) 프레임을 상기 MIMO 빔포밍에 기반하여 상기 데이터 수신장치로 전송하는 통신회로; 및
    상기 통신회로와 연결되어, 상기 PPDU 프레임을 통해 전송될 AV 데이터를 생성하여 상기 통신회로로 제공하도록 구성된 프로세서를 포함하되,
    상기 복수의 트레이닝 필드들에 기반하여 상기 복수의 이중 편극 안테나들에 대한 편극 정렬(polarization alignment)이 수행되고,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 전송되고,
    상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS(receive sector sweep) 단계에서 수행됨되되,
    편극에 대한 상호성(reciprocity)이 만족되는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크(link)에 대한 편극 정렬은 생략됨을 특징으로 하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 비콘 프레임(beacon frame)에 포함되어 전송되며,
    상기 편극 정렬은 섹터 레벨 스윕(sector level sweep: SLS) 단계에서 수행됨을 특징으로 하는, 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편극에 대한 상호성이 만족되지 않는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크에 대한 편극 정렬은 A-BFT(Association Beamforming Training) 내에서 수행되되,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 SSW(sector sweep) 프레임에 포함되어 전송됨을 특징으로 하는, 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 전송되고,
    상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS 단계 이전에 구성된 편극 RXSS(polarization receive sector sweep) 단계에서 수행됨을 특징으로 하는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX 패킷을 최적 섹터 방향으로 전송함을 특징으로 하는, 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX/TX(beam refinement protocol-reception/transmission) 패킷에 포함되어 전송되고,
    상기 편극 정렬은 MIMO BRP TXSS(transmit sector sweep) 단계에서 수행됨을 특징으로 하는, 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX/TX 패킷에 기반하여 상기 편극 정렬과 전송 섹터 스윕(TX sector sweep)을 동시에 수행함을 특징으로 하는, 장치.
  11. 무선 AV(audio/video) 시스템에서 데이터 수신장치로서,
    서로 다른 2개의 극성(pole) 중 하나 이상으로 동작하는 복수의 이중 편극(dual polarization) 안테나들;
    비콘 인터벌(beacon interval: BI) 내의 데이터 전송 인터벌(data transmission interval: DTI) 동안에 MIMO(multiple input multiple output) 빔포밍(beamforming)을 수행하고, 서로 다른 직교 시퀀스들(orthogonal sequences)에 기반하여 생성되는 복수의 트레이닝 필드들(training fields: TRN) 각각을 그 대응되는 이중 편극 안테나를 통해 데이터 전송장치로부터 수신하며, 물리계층 프로토콜 데이터 유닛(Physical layer protocol data unit: PPDU) 프레임을 상기 MIMO 빔포밍에 기반하여 상기 데이터 전송장치로부터 수신하는 통신회로; 및
    상기 통신회로와 연결되어, 상기 PPDU 프레임을 통해 전송된 AV 데이터를 복원하도록 구성된 프로세서를 포함하되,
    상기 통신회로는 상기 복수의 트레이닝 필드들에 기반하여 상기 복수의 이중 편극 안테나들에 대한 편극 정렬(polarization alignment)을 수행하고, 각 이중 편극 안테나에 관한 편극 정렬 값을 산출하고,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 수신되고,
    상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS(receive sector sweep) 단계에서 수행됨되되,
    편극에 대한 상호성(reciprocity)이 만족되는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크(link)에 대한 편극 정렬은 생략됨을 특징으로 하는 장치.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 비콘 프레임(beacon frame)에 포함되어 수신되며,
    상기 편극 정렬은 섹터 레벨 스윕(sector level sweep: SLS) 단계에서 수행됨을 특징으로 하는, 장치.
  14. 삭제
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 편극에 대한 상호성이 만족되지 않는 경우, 상기 데이터 수신장치에서 상기 데이터 전송장치 방향으로의 링크에 대한 편극 정렬은 A-BFT(Association Beamforming Training) 내에서 수행되되,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 SSW(sector sweep) 프레임에 포함되어 수신됨을 특징으로 하는, 장치.
  16. 삭제
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신 트레이닝 필드(TRN-R)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX(beam refinement protocol-reception) 패킷에 포함되어 수신되고,
    상기 편극 정렬은 MIMO BRP RXSS 단계 이전에 구성된 편극 RXSS(polarization receive sector sweep) 단계에서 수행됨을 특징으로 하는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX 패킷을 최적 섹터 방향에서 수신함을 특징으로 하는, 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 트레이닝 필드들은 수신/전송 트레이닝 필드(TRN-R/T)로서 EDMG(enhanced directional multi-gigabit) BRP-RX/TX(beam refinement protocol-reception/transmission) 패킷에 포함되어 수신되고,
    상기 편극 정렬은 MIMO BRP TXSS(transmit sector sweep) 단계에서 수행되며,
    상기 통신회로는 각 전송 섹터에 대한 편극 정렬 값을 산출함을 특징으로 하는, 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 통신회로는 상기 EDMG BRP-RX/TX 패킷에 기반하여 상기 편극 정렬과 전송 섹터 스윕(TX sector sweep)을 동시에 수행함을 특징으로 하는, 장치.
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