KR20100107080A - 고주파 무선 네트워크에서의 조합된 전방향성 및 지향성 통신 - Google Patents

고주파 무선 네트워크에서의 조합된 전방향성 및 지향성 통신 Download PDF

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Abstract

무선 통신 네트워크에서, 통신의 특정한 부분들은 지향성 송신과 전방향성 수신을 조합한다. 특히, 섹터 스윕을 통하여 섹터 레벨 지향성 송신이 확립될 수 있고, 그 후 더 많은 지향성을 위해 안테나 트레이닝이 수행된다. 일부 실시예들에서는, 상이한 네트워크 장치들이 상이한 서브 채널들 또는 상이한 시간 슬롯들을 이용하게 하는 것에 의해 교환 동안의 충돌들이 감소될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 각 네트워크가 그의 네트워크 통신을 인접한 네트워크들에 의해 이용되는 서브 채널들과 다른 단일 서버 채널로 제한할 수 있다.

Description

고주파 무선 네트워크에서의 조합된 전방향성 및 지향성 통신{COMBINED OMNI- AND DIRECTIONAL- COMMUNICATIONS IN HIGH-FREQUENCY WIRELESS NETWORKS}
현재 개발되고 있는 60 GHz 무선 개인 영역 네트워크에서와 같은, 고주파 무선 통신은 공기 중의 산소에 의한 신호들의 흡수의 레벨 때문에 단거리 통신(short-range communications)에 제한되는 경향이 있다. 이러한 및 다른 이유 때문에, 이 기술은 작은 영역 내에 서로 통신하는 다수의 디바이스들을 갖는 개인 영역 네트워크에 가장 적합하다. 많은 응용들에서, 이것은 인접해 있고 겹쳐 있는 다수의 그러한 네트워크들이 서로 간섭하기 쉬울, 밀집한 운영 환경을 초래할 것이다. 이러한 간섭의 레벨을 감소시키기 위해, 통신은 지향성이고 미리 스케줄되는 경향이 있다. 그러한 일부 통신들은, 그의 본질에 의해, 전방향성(omni-directional)이고 스케줄되지 않을 필요가 있다. 하나 또는 다른 하나를 선택하는 것은 통상적으로 각각의 이점들 및 불리점들을 트레이드 오프하는 것을 필요로 한다.
본 발명의 일부 실시예들은 본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 이용되는 다음의 설명 및 첨부 도면들을 참조하는 것에 의해 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 다수의 무선 네트워크들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 2개의 네트워크들 각각으로부터의 섹터화된 지향성 송신을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 프레임 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 섹터 스윕 디바이스 발견(sector sweep device discovery)의 콘텐츠를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 경합 기간의 콘텐츠를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 무선 네트워크 컨트롤러에 의해 지향성 통신을 달성하는 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 네트워크 내의 비-컨트롤러 무선 디바이스에 의해 지향성 통신을 달성하는 방법의 흐름도를 나타낸다.
다음의 설명에서는, 다수의 특정한 상세 설명이 제시된다. 본 발명의 실시예들이 이러한 상세 설명 없이 실시될 수 있다는 것은 말할 것도 없다. 다른 경우에, 잘 알려진 회로들, 구조들 및 기법들은 이 설명의 이해를 모호하게 하지 않기 위해 상세히 제시되지 않았다.
"하나의 실시예", "실시예", "예시 실시예", "다양한 실시예들" 등에 대한 언급들은 그렇게 설명된 발명의 그 실시예(들)가 특정한 특징들, 구조들, 또는 특성들을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 반드시 그 특정한 특징들, 구조들, 또는 특성들을 포함하는 것은 아니라는 것을 나타낸다. 또한, 일부 실시예들은 다른 실시예들에 대하여 설명된 특징들의 일부 또는 전부를 갖거나, 아무것도 갖지 않을 수 있다.
다음의 설명 및 청구항들에서는, 용어들 "연결된"(coupled) 및 "접속된"(connected)과 함께 그들의 파생어들이 이용될 수 있다. 이러한 용어들은 서로에 대한 동의어로서 의도되어 있지 않다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 특정한 실시예들에서, "접속된"은 2개 이상의 엘리먼트들이 서로 직접 물리적으로 또는 전기적으로 접촉하는 것을 나타내기 위해 이용된다. "연결된"은 2개 이상의 엘리먼트들이 서로 협력하거나 상호 작용하지만, 그것들이 직접 물리적으로 또는 전기적으로 접촉하거나 그렇지 않을 수 있다는 것을 나타내기 위해 이용된다.
청구항들에서 사용될 때, 다르게 상술되지 않는다면 공통의 엘리먼트를 설명하기 위해 순서를 나타내는 형용사들 "제1", "제2", "제3" 등을 사용하는 것은 단지 같은 엘리먼트들의 상이한 사례들이 언급되고 있는 것을 나타내고, 그렇게 설명된 엘리먼트들이 시간적으로, 공간적으로, 순위에서, 또는 임의의 다른 방식으로, 주어진 순서이어야 한다는 것을 암시하기 위해 의도되어 있지 않다.
본 발명의 다양한 실시예들은 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어 중 하나 또는 그의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명은 또한 여기에서 설명된 동작들의 수행을 가능하게 하기 위해 하나 이상의 프로세서들에 의해 판독되어 실행될 수 있는, 머신 판독 가능 매체에 또는 머신 판독 가능 매체 상에 포함된 명령어들로서 구현될 수 있다. 머신 판독 가능 매체는 머신(예를 들면, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장하고, 송신하고, 및/또는 수신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들면, 머신 판독 가능 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기 디스크 저장 매체; 광 저장 매체; 플래시 메모리 디바이스 등과 같은 실체적인 저장 매체를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 머신 판독 가능 매체는 또한 전자기, 광, 또는 음향 반송파 신호들과 같은, 그러나 이에 제안되지 않는, 명령어들을 인코딩하도록 변조된 전파 신호를 포함할 수 있다.
용어 "무선" 및 그의 파생어들은 무형의 매체(non-solid medium)를 통하여 변조된 전자기 방사를 이용하여 데이터를 통신하는 회로, 디바이스, 시스템, 방법, 기법, 통신 채널 등을 설명하기 위해 이용될 수 있다. 그 용어는 관련된 디바이스들이 어떤 와이어도 포함하지 않는 것을 암시하지 않지만, 일부 실시예들에서는 그것들이 어떤 와이어도 포함하지 않을 수 있다. 각 무선 네트워크 디바이스는 적어도 무선 송신기, 무선 수신기, 및 프로세서를 포함할 것이다.
다양한 실시예들에서, 지향성 송신은 높은 이득을 달성하고 다른 디바이스들과의 간섭을 감소시키기 위해 디바이스 발견 동안에 및 대역폭 요청 동안에 전방향성 수신과 조합될 수 있다. 이 문서의 목적을 위해, 전방향성 수신은 안테나의 위치에서의 유사한 강도의 신호들이 안테나의 360도 커버리지 영역(coverage area)의 임의의 부분으로부터 유사한 명백한 강도로 수신될 안테나로 신호를 수신하는 것을 나타낸다. 지향성 송신은 송신된 신호들이 다른 방향들에서보다 특정한 방향에서 더 강할 안테나 시스템을 나타낸다. 일부 실시예들에서는, 멀티 네트워크 환경 내의 각 네트워크가 네트워크들 사이의 간섭을 더욱 감소시키기 위해 이 방법을 인접한 네트워크들에 의해 이용되는 서브 채널(sub-channel)과는 다른 좁은 서브 채널을 이용하는 것과 조합할 것이다. 다른 실시예들에서는, 경합 기간 동안에 충돌의 가능성을 감소시키기 위해 그 기간 동안에 네트워크 내의 개별 이동 디바이스들에 의해 상이한 서브 채널들 도는 상이한 시간 슬롯들이 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 다수의 무선 네트워크들을 나타낸다. 이 문서의 문맥 내에서, 모든 무선 네트워크는 무선 네트워크 컨트롤러 및 그 컨트롤러와 관련되어 있고 대개 그 컨트롤러에 의해 그의 통신들이 스케줄될 수 있는 하나 이상의 다른 무선 디바이스들을 포함한다고 생각된다. 이 문서 내의 참조의 편의를 위하여, 각 네트워크는 (일반적으로 60 GHz 대역에서 또는 그 근방에서 동작할 수 있는) 피코넷으로 불릴 수 있고, 각 네트워크 컨트롤러는 PNC로 불릴 수 있고, 다른 네트워크 디바이스들 각각은 DEV로 불릴 수 있는 데, 그 이유는 그 용어법은 피코넷 기술에서 이미 일반적이기 때문이다. 그러나, 이 문서에서 그 용어들의 사용은, 그러한 제한이 구체적으로 청구되지 않는다면, 본 발명의 실시예들을 피코넷으로, 또는 PNC 또는 DEV로 불리는 디바이스들로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
설명된 예에서, 제1 네트워크는 피코넷 컨트롤러 PNC1, 및 PNC1과 관련된 4개의 DEV들 A, B, C, 및 D를 포함한다. 제2 네트워크는 피코넷 컨트롤러 PNC2, 및 PNC2와 관련된 3개의 DEV들 F, G, 및 H를 포함한다. 다른 DEV E는 현재 어느 쪽의 PNC와도 관련되어 있지 않지만, 추정컨대 그것이 양쪽 PNC들에 근접해 있기 때문에 어느 한쪽의 PNC와 관련될 수 있을 것이다.
무선 디바이스들 PNC1, PNC2, 및 A-H 중 임의의 것 또는 전부는 그 디바이스에 동작 전력을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 무선 디바이스들 PNC1, PNC2, 및 A-H 중 임의의 것 또는 전부는 지향성 통신을 위한 다수의 안테나들을 가질 수 있다. 그러한 지향성은 다수의 안테나들을 위상 배열 안테나 시스템(phased array antenna system)으로 결합시키는 것에 의해 달성될 수 있고, 여기서 각 안테나는 그 자체로는 실질적으로 전방향성이지만, 전체적인 안테나 어레이에 대한 지향성을 달성하는 방식으로 각 안테나로의 또는 각 안테나로부터의 개별 신호들을 처리하는 것에 의해 지향성이 달성될 수 있다. 위상 배열 안테나 시스템에 의한 전방향성 통신을 위하여, 송신을 위해 또는 수신을 위해 단일 안테나가 선택될 수 있는 반면, 어레이 내의 다른 안테나들은 오프 되거나 또는 다른 방법으로 그 목적을 위해 사용되지 않을 수 있다.
정밀하지 않은 지향성(coarse directionality)을 위하여, 전방향성 통신의 통상의 360도 커버리지는 주어진 수의 인접한 섹터들로 나누어질 수 있다. 각 송신은 주어진 섹터에서는 비교적 강할 수 있는 반면, 모든 다른 섹터들에서는 비교적 약할 수 있다. 그러한 정밀하지 않은, 섹터 레벨 지향성을 위한 처리 파라미터들은 디바이스 내에 미리 프로그램될 수 있다. 그의 결과로서의 더 높은 이득과 함께, 미세한 지향성(fine directionality)을 위하여, 2개의 디바이스들 사이의 차후의 안테나 트레이닝 세션이 요구될 수 있다. 참조의 편의를 위하여, 각 섹터는 송신을 하고 있는 디바이스에 관하여 설명될 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러 섹터들은 네트워크 컨트롤러로부터의 송신을 위해 네트워크 컨트롤러에 의해 정의된 섹터들이고, DEV 섹터들은 DEV로부터의 송신을 위해 DEV에 의해 정의된 섹터들이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 2개의 네트워크들 각각으로부터의 섹터화된 지향성 송신을 나타낸다. 이 예는 PNC 1로부터의 송신을 위한 8개의 섹터들(1-8로 표시됨), 및 DEV A로부터의 송신을 위한 6개의 섹터들(그것들을 PNC의 섹터들과 구별하기 위해 A1 - A6로 표시됨)을 나타내지만, 어느 쪽의 디바이스에서든 다른 양들이 사용될 수도 있다. 섹터화된 송신들의 예로서, PNC 1의 섹터 3(도 2에 도시됨) 내에 있는 DEV A는 PNC가 섹터 3에서 송신하고 있는 동안에는 강한 신호를 수신할 수 있을 것이지만, PNC가 임의의 다른 섹터에서 송신하고 있는 동안에는 비교적 약한, 또는 탐지조차 할 수 없는 신호를 수신할 수 있다. 유사하게, 만약 PNC 1이 DEV A의 섹터 A5(도 2에 도시됨) 내에 있다면, PNC 1은 DEV A가 섹터 A5에서 송신하고 있는 동안에는 강한 신호를 수신할 수 있을 것이지만, DEV A가 임의의 다른 섹터에서 송신하고 있는 동안에는 비교적 약한, 또는 탐지조차 할 수 없는 신호를 수신할 수 있다. 만약 수신하는 디바이스가 송신하는 디바이스의 2개의 인접한 섹터들 사이의 경계 가까이에 위치한다면, 그것은 어느 쪽의 섹터로부터든 사용 가능한 신호를 수신할 수 있을 것이지만, 하나가 아마도 다른 하나보다 더 강할 것이다.
섹터 스윕 송신(sector sweep transmission)은 동일한 기본 정보가 모든 섹터들에서 송신될 때까지, 개별적인 시간들에서 각 개별 섹터에서 그 기본 정보가 송신되는 기법이다. 섹터들은 일반적으로, 시계 방향으로 또는 시계 반대 방향으로, 순차적인 순서로 선택될 수 있지만, 다른 선택 순서들이 이용될 수도 있다. 비록 섹터 스윕 동안에 각 섹터에서 동일한 기본 정보가 송신되지만, 그 정보에 작은 차이들이 있을 수 있다. 예를 들면, 송신은 현재 사용되고 있는 섹터의 아이덴티피케이션(identification)을 포함하여, 수신하는 디바이스들이 송신기의 섹터들 중 어느 섹터가 그들에게 최선의 신호를 제공하는지를 알게 할 수 있다. 각각이 상이한 시간에 송신되기 때문에, 타이밍 정보(만약 포함된다면)도 각 섹터에 대하여 상이할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 프레임 구조를 나타낸다. 비록 프레임의 특정한 부분들이 특정한 순서로 제시되어 있지만, 다른 실시예들은 더 많은, 더 적은, 및/또는 상이한 부분들을 포함할 수 있고, 순서가 상이할 수 있다. 제시된 부분들은 사실상 일반적이고, 헤더, 정보 엘리먼트, 프레임간 공간(interframe spaces) 등과 같은, 제시되지 않은 추가적인 세목을 포함할 수 있다. 도 3의 도시된 예에서는, 프레임의 처음 근처에서 하나 이상의 지향성 비컨들이 PNC에 의해 송신될 수 있다. 이 비컨은 이미 PNC와 관련되어 있는 디바이스들에 어드레싱될 수 있다. 이들 디바이스들과의 지향성 통신은 이미 이전의 프레임들에서 설정되었기 때문에, 비컨들은 섹터 지향성 또는 미세한 지향성을 이용하여 지향성으로 송신될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 동일한 지향성 송신에 의해 다수의 수신 디바이스들에 도달할 수 있다면 멀티캐스트 어드레싱 포맷이 이용될 수 있다.
다음으로, 이 네트워크에 참가하기를 원하는 새로운 디바이스들을 발견하기 위한 디바이스 발견 프로세스가 구현될 수 있다. PNC는 이러한 잠재적인 네트워크 디바이스들이 어느 방향에 위치할 수 있는지를 모르기 때문에, 발견 비컨(들)은 모든 수평 방향으로 송신되어야 한다. 단일 전방향성 송신으로서 발견 비컨을 송신하기보다는, 이것은 섹터 스윕으로, 각 섹터에 대하여 개별적인 시간에서 발견 비컨을 송신하는 것에 의해, 달성될 수 있다. 이러한 개별적인 송신들 각각은 그 송신이 커버하는 섹터의 아이덴티피케이션을 포함할 수 있다. 네트워크에 대한 새로운 디바이스들을 식별하는 것에 더하여, 디바이스 발견 기간은 또한 이 새로운 디바이스들로/로부터의 차후의 송신들이 지향성일 수 있도록 이 새로운 디바이스들의 방향에 관한 정보를 수집하기 위해 이용될 수 있다. 섹터 스윕 디바이스 발견 부분의 콘텐츠에 대한 더 상세한 설명은 뒤에 제시된다.
프레임의 섹터 스윕 디바이스 발견 부분의 다음에 경합 기간(contention period)이 올 수 있다. 이 경합 기간 동안에, DEV들은 그렇게 하도록 미리 스케줄됨이 없이, 단순히 채널이 유휴(idle)인 것 같을 때 송신하는 것에 의해 PNC에 송신할 수 있다. 그러나, 하나보다 많은 DEV가 동시에 송신하고 있다면, 충돌이 일어나서, 한쪽 또는 양쪽 신호가 PNC에 의해 부정확하게 수신도게 할 수 있다. 이 방법으로부터 생길 수 있는 충돌들을 감소시키거나, 및/또는 그 충돌들로부터 복구되기 위해 다양한 기법들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 각 디바이스는 다수의 이용 가능한 서브 채널들 중 하나를 이용할 수 있다. 상이한 서브 채널들을 이용하는 것에 의해, 각 디바이스의 송신은 간섭 없이 PNC에 의해 동시에 수신될 수 있다. 다른 예에서, 경합 기간은 다수의 미리 정의된 시간 슬롯들로 나누어질 수 있고, 각 디바이스는 그의 송신을 위해 특정한 시간 슬롯을 이용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스는 송신을 위해 그것이 이용할 서브 채널 또는 시간 슬롯을 임의로 선택할 수 있다. 서브 채널 또는 시간 슬롯 기법을 이용해도, 양쪽 디바이스들이 동일한 서브 채널, 또는 시간 슬롯을 이용하고, 간섭이 여전히 발생할 가능성이 여전히 있다. 그러나 그러한 간섭의 기회들은 이 기법들 중 어느 한쪽에 의해 크게 감소된다. 물론, 충돌이 일어나서, 한쪽 또는 양쪽 송신들의 부정확한 수신을 초래한다면, 정보를 재송신하기 위해 다양한 기법들 중 임의의 것이 이용될 수 있다.
경합 기간 동안에, PNC 및 DEV들은 그들 사이의 차후의 통신의 지향성을 개선할 수 있는 추가적인 정보를 교환할 수 있다. 예를 들면, 디바이스들은 이 기간 동안에 미세한 지향성을 달성하기 위해 안테나 트레이닝을 수행할 수 있다. 이동 디바이스들은 또한 각각 프레임의 데이터 통신 부분 동안에 PNC와의 통신을 위한 하나 이상의 차후의 시간 기간들을 예약하기 위해 이 기간 동안에 대역폭 요청들을 수행할 수 있다.
경합 기간에 이어서, (이전의 프레임들에서의 전술한 대역폭 요청들에 적어도 부분적으로 기초할 수 있는) PNC에 의해 발행된 스케줄을 따라, PNC와 그와 관련되어 있는 다양한 DEV들 사이에 데이터가 교환될 수 있다. 이 기간들은 도면에서 데이터 통신(Data Comm)으로 표시되어 있다. 먼저 결정된 지향성에 관한 정보 때문에, 이 스케줄된 통신의 전부 또는 대부분은, PNC에 의한 및 DEV들에 의한, 지향성 송신들 및 지향성 또는 전방향성 수신들을 이용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 섹터 스윕 디바이스 발견의 콘텐츠를 나타낸다. 도시된 실시예는 3개의 부분들을 포함하지만, 다른 실시예들은 3개보다 많거나 적은 것을 포함할 수 있다. 제1 부분은 섹터 스윕 기법을 이용하여 PNC에 의해 송신되는 발견 비컨(discovery beacon)을 포함한다. 예를 들면, PNC는 섹터 1에 지향성으로 발견 비컨을 송신하고, 그 후 섹터 2에 지향성으로 발견 비컨을 송신하고, 그 후 섹터 3 등에, 모든 섹터들이 커버될 때까지, 지향성으로 발견 비컨을 송신할 수 있다. 각 발견 비컨은 또한 그 시간에 커버되고 있는 특정한 섹터의 아이덴티티(identity)와 같은 다른 정보를 포함할 수 있다. 이 부분 동안에, PNC는 각 섹터에 대하여 지향성 송신을 이용할 수 있다. 발견 비컨을 찾고 있는 임의의 DEV들은, 어느 방향으로부터 비컨이 올 것인지를 미리 알지 못하기 때문에, 전방향성 수신을 이용할 수 있다.
제1 부분에 이어서, 제2 부분은 DEV들에게 비컨에 응답할 기회를 주기 위해 이용될 수 있다. 단일 DEV A의 응답이 제시되어 있다. 종래의 시스템에서, 응답은 DEV에 의해 전방향성으로 송신될 것이다. 그러나, 우리는 차후의 통신에서 이용하기 위한 방향성 정보를 획득하기를 원하기 때문에, 응답은 섹터 스윕 방법을 이용할 수 있다. DEV는 섹터 A1에 지향성으로 응답을 송신하고, 그 후 섹터 A2에 지향성으로 응답을 송신하고, 그 후 섹터 A3 등에, 모든 섹터들이 커버될 때까지, 지향성으로 응답을 송신할 수 있다. 이동 디바이스 A의 섹터들은 PNC에 의해 이용되는 섹터 1 내지 N과 구별하기 위해 각각 섹터 넘버 앞에 "A" 접두사로 식별된다(A1 내지 An). PNC에 의해 이용되는 섹터들의 수는 DEV에 의해 이용되는 섹터들의 수와 동일하거나 그렇지 않을 수 있다.
DEV A의 응답은, 1) PNC와 관련될 요청, 2) 응답하는 DEV의 아이덴티티, 3) 이 특정한 응답이 송신되고 있는 DEV의 섹터 넘버(각 섹터에 대하여 개별적인 응답이 송신된다는 것을 상기하자), 4) 이 DEV가 응답하고 있는 비컨에 포함된 PNC 섹터 넘버, 5) 기타 등등과 같은 몇 개의 정보를 포함할 수 있다. 만약 DEV가 하나보다 많은 PNC 섹터에서 발견 비컨을 수신할 수 있다면, DEV는 그 PNC 섹터들 중 그것이 선호하는 PNC 섹터(비록 다른 조건들이 이용될 수 있지만, 일반적으로 신호 강도 및 신호 대 잡음비에 의해 결정되는, 최선의 품질 신호를 포함한 섹터)를 지정할 수 있다.
도면에서 관리 정보로 표시된, 디바이스 발견 기간의 제3 부분에서, PNC는 DEV에 추가적인 정보를 전달할 수 있다. DEV는 DEV에의 송신을 위해 어느 PNC 섹터가 이용되어야 하는지에 관하여 제2 부분 동안에 PNC에 통지하였기 때문에, 제3 부분 동안의 DEV에의 모든 송신들은 지시된 PNC 섹터를 이용한 지향성 송신들일 수 있다. 제3 부분 동안에 DEV에 전달되는 정보는 DEV가 그 후에 PNC에 송신할 때 이용해야 하는 DEV 섹터 넘버를 포함할 수 있다. 만약 PNC가 하나의 섹터에서만 응답을 수신한다면, 이것은 지정되어야 하는 섹터이다. 만약 PNC가 DEV로부터 2개 이상의 섹터에서 응답을 수신한다면, 그것은, 이전의 단락에서 설명된 것과 유사한 조건들을 이용하여, DEV가 이용할 최선의 섹터를 선택할 수 있다.
섹터 넘버에 관한 이 정보를 수신한 후에, DEV는 그 후에 PNC에의 지향성 송신을 위해 그 섹터를 이용할 수 있다. PNC 및 DEV는 또한 제3 기간 동안에 다른 정보를 교환할 수 있고, 양쪽 모두 제3 기간의 나머지 동안에 지향성 송신들을 이용할 수 있다. 이 지향성 송신들은 또한, 디바이스 발견 기간 동안에 지정된 섹터 넘버들을 이용하여, 이 2개의 디바이스들 사이의 차후의 통신을 위해 이용될 수 있다. 그러나, 미세한 지향성을 달성하기 위해 나중에 안테나 트레이닝이 수행된 후에는, 정밀하지 않은 섹터 레벨 지향성을 위한 파라미터들 대신에 미세한 지향성을 위한 파라미터들이 이용될 수 있다.
일부 네트워크 디바이스들은 때때로 동작 중에 이동되어, 섹터들의 최적의 선택을 변경할 수 있기 때문에, 비록 디바이스 발견 프로세스가 호출되고 있지 않을지라도, 섹터 결정을 위한 프로세스는 때때로 반복될 필요가 있을 수 있다. 이 경우, 디바이스 발견 단계와 무관한 섹터 스윕들이 수행될 수 있다. 이러한 섹터들의 재선택은, 1) 섹터 선택이 미리 정해진 간격으로 반복될 수 있는 경우, 2) 신호 품질이 미리 정해진 시간 기간 동안 특정한 임계치보다 아래로 떨어지는 경우, 3) 통신이 완전히 중단되는(interrupted) 경우, 4) 미리 정해진 외부 이벤트가 발생하는 경우, 5) 기타 등등과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 몇몇 이벤트들 중 임의의 이벤트에 의해 유발될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 도 3의 경합 기간의 콘텐츠를 나타낸다. 도시된 실시예는 2개의 부분들을 포함하지만, 다른 실시예들은 상이한 양의 부분들을 포함할 수 있다. 제1 부분은 양지향성(bi-directional) 안테나 트레이닝 시퀀스들을 포함한다. 경합 기간의 처음까지는, 네트워크 내의 각각의 새로이 관련된 DEV는 이미 PNC와 섹터 정보를 교환하였고, 따라서 단일 섹터의 입도(granularity) 내에서 정밀하지 않은 지향성 통신이 가능하다. 그러나, 보다 높은 이득 및 잠재적으로 보다 높은 데이터 레이트를 위해, 미세한 지향성(즉, 보다 좁은 빔)이 필요할 수 있다. 이것을 달성하기 위해, 각 디바이스가 미리 정해진 데이터 패턴들을 다른 디바이스에 송신하는, 안테나 트레이닝이 요구될 수 있다. 다양한 신호 처리 기법들을 이용하여, 각 디바이스는 원하는 소망의 좁은 빔 결과들을 달성하기 위해, 송신을 위해, 및 수신을 위해 어느 파라미터들을 이용할지를 추론할 수 있다. 이 2개의 디바이스들은 그 후 이 파라미터들을 차후의 통신에서 이용할 수 있다. 만약 한쪽 또는 양쪽 디바이스들이 이동되면, 새로운 파라미터들을 결정하기 위해 새로운 안테나 트레이닝이 요구될 수 있다. 다양한 안테나 트레이닝 기법들이 공지되어 있으므로, 여기에서 더 상세히 설명되지 않는다.
도시된 경합 기간의 제2 부분은 대역폭 요청을 위해 이용될 수 있다. 대역폭 요청에서, DEV는 DEV가 PNC와 통신할 시간의 부분이 예약될 것을 요청한다. PNC는 그 후 그러한 통신을 위한 특정한 시간 기간을 스케줄하여, 그것이 다른 DEV들에 대하여 스케줄된 다른 시간 기간들과 충돌하지 않도록 하고, 이 스케줄을 DEV에 송신한다. 이 스케줄된 기간은 도 3의 데이터 토인 부분 내에 있을 수 있다. 통신의 전용 기간들을 스케줄하기 위한 다양한 기법들이 공지되어 있으므로 여기에서 더 상세히 설명되지 않는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 무선 네트워크 컨트롤러에 의해 지향성 통신을 달성하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 도시된 흐름도(600)의 실시예에서는, 610에서 PNC는 다수의 섹터들 각각에서 개별적인 시간들에서 비컨을 지향성으로 송신하기 위해 전술한 섹터 스윕 기법들을 이용하여 발견 비컨을 송신한다. PNC에 의해 섹터 넘버들이 정의되기 때문에, 각 섹터에의 비컨은 그 섹터의 섹터 넘버를 포함할 것이다. 주: 여기에서 사용되는, 용어 "섹터 넘버"(sector number)는 임의의 유형의 섹터 식별자를 포함하고, 그 식별자가 실제 수이든 아니든 상관없다.
섹터 스윕을 수행한 후에, 620에서 PNC는 네트워크에 참가(또는 재참가)하기를 원하는 DEV로부터의 발견 비컨에 대한 응답을 모니터하기 위해 전방향성 수신으로 진행할 수 있다. 만약 규정된 양의 시간 내에 응답이 수신되지 않는다면, PNC는 630에서 이 흐름도를 종료하고, 그것이 통상적으로 수행할 동작들을 계속 수행하고, 그 동작들은 여기에서 더 설명되지 않는다. 그러나, 만약 응답이 수신된다면, PNC는 640에서 응답의 콘텐츠를 판독할 수 있고, 그 콘텐츠는 응답자 섹터 넘버(responder sector number)(즉, 응답하는 DEV가 이 응답을 송신할 때 그것이 송신하고 있던 섹터) 및 컨트롤러 섹터 넘버(즉, 이 응답이 응답하고 있는 발견 비컨에서 식별된 섹터 넘버)를 포함한다. 네트워크 컨트롤러는 그 후 이 DEV에의 차후의 지향성 송신을 위해 이 컨트롤러 섹터 넘버를 이용할 수 있다.
응답하는 DEV가 네트워크 컨트롤러와 제휴하는 것을 허용하기 위해, 650에서 PNC는 DEV에 다양한 제휴 정보(association information)를 송신할 수 있다. 이 정보의 많은 것의 본질은 확립되어 있으므로 여기에서 더 설명되지 않는다. 그러나, 종래의 시스템들과 달리, PNC는 또한 응답으로부터 판독된 응답자 섹터 넘버를 송신할 수 있다. 이 섹터의 아이덴티티를 송신하는 것에 의해, PNC는 응답하는 DEV에게 PNC에의 차후의 지향성 송신을 위해 어느 섹터를 이용할지를 말하고 있다. 제휴 정보 및 응답자 섹터 넘버는, 응답으로부터 판독된 컨트롤러 섹터 넘버를 이용하여, 지향성으로 송신될 수 있다.
이때, 네트워크 컨트롤러 및 DEV 양쪽 모두는 그들 각각의 섹터들 중 어느 섹터를 서로에의 지향성 송신을 위해 이용할지를 안다. 그러나, 섹터보다 좁은 지향성을 달성하기 위해 추가적인 안테나 트레이닝이 필요할 수 있다. PNC 및 DEV는 660에서 이 안테나 트레이닝을 수행할 수 있다. 그 후 670에서, 안테나 트레이닝 동안에 설정된 미세한 지향성 파라미터들을 이용하여, 좁은 빔으로 그들 사이의 추가적인 통신이 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 네트워크 내의 비-컨트롤러 무선 디바이스에 의해 지향성 통신을 달성하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 도시된 흐름도(700)의 실시예에서는, 710에서 DEV가 PNC로부터 발견 비컨을 수신하기 위해 전방향성 수신 기법들을 이용할 수 있다. DEV는 그 후 720에서 수신된 비컨으로부터 컨트롤러 섹터 넘버를 판독할 수 있다. DEV는 그 후 730에서 다수의 섹터들 각각에서 개별적인 시간들에서 응답을 지향성으로 송신하기 위해 전술한 섹터 스윕 기법들을 이용하여, PNC와 제휴하기 위한 요청을 송신하는 것에 의해 비컨에 응답할 수 있다. DEV 내에 섹터 넘버들이 정의되기 때문에, 각 섹터에의 송신은 그 섹터의 DEV 섹터 넘버를 포함할 것이다. 그 후, 전방향성 수신 기법들을 이용하여, 740에서 DEV는 PNC에의 차후의 송신에서 이용할 DEV 섹터 넘버와 함께, PNC와 제휴하는 것에 관한 정보를 PNC로부터 수신할 수 있다.
이때, DEV 및 PNC 양쪽 모두는 서로 통신할 때 섹터 레벨에서 정밀하지 않은 지향성 송신을 수행하기 위해 필요한 정보를 갖는다. 그러나, 미세한 지향성 송신 및 미세한 지향성 수신을 달성할 수 있기 위하여, 750에서 2개의 디바이스들 사이에 안테나 트레이닝이 수행될 수 있다. 그러한 트레이닝 후에, 760에서 나타내어진 바와 같이, 2개의 디바이스들 사이의 차후의 통신은 미세한 지향성 통신을 위한 파라미터들을 이용할 수 있다.
앞의 설명은 제한적인 것이 아니고 설명적인 것으로 의도되어 있다. 이 기술의 숙련자들에게는 변형들이 머리에 떠오를 것이다. 그 변형들은, 다음의 청구항들의 정신 및 범위에 의해서만 제한되는, 본 발명의 다양한 실시예들에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (30)

  1. 제1 무선 네트워크 디바이스에서 동작들을 수행하는 것을 포함하는 방법으로서,
    상기 동작들은,
    제1 섹터 내에서, 상기 제1 섹터를 식별하는 제1 섹터 넘버를 포함하는 제1 발견 비컨(discovery beacon)을 지향성으로(directionally) 송신하는 동작;
    제2 섹터 내에서, 상기 제2 섹터를 식별하는 제2 섹터 넘버를 포함하는 제2 발견 비컨을 지향성으로 송신하는 동작;
    제2 무선 네트워크 디바이스로부터 상기 제1 및 제2 발견 비컨들 중 하나에 대한 응답 ― 상기 응답은 상기 제1 및 제2 섹터 넘버들 중 특정한 하나의 섹터 넘버를 포함하고, 상기 응답은 상기 응답을 송신하기 위해 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 의해 이용된 제3 섹터를 식별하는 제3 섹터 넘버를 더 포함함 ― 을 전방향성으로(omnidirectionally) 수신하는 동작; 및
    상기 제1 및 제2 섹터 넘버들 중 상기 특정한 하나의 섹터 넘버에 의해 식별된 섹터를 이용하여 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 정보 ― 상기 정보는 상기 제3 섹터 넘버를 포함함 ― 를 지향성으로 송신하는 동작
    을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동작들은 상기 제2 무선 네트워크 디바이스와 안테나 트레이닝을 수행하는 동작을 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 응답을 수신하는 상기 동작은 다수의 이용 가능한 서브 채널들(sub-channels) 중 하나의 서브 채널을 통하여 상기 응답을 수신하는 동작을 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 응답을 수신하는 상기 동작은 다수의 이용 가능한 시간 슬롯들(time slots) 중 하나의 시간 슬롯 동안에 상기 응답을 수신하는 동작을 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 동작들을 수행하는 것은 피코넷(piconet) 네트워크 내에서 상기 동작들을 수행하는 것을 포함하는 방법.
  6. 무선 송신기, 무선 수신기, 및 프로세서를 포함하는 제1 무선 네트워크 디바이스를 포함하는 장치로서,
    상기 제1 무선 네트워크 디바이스는,
    제1 섹터 내에서, 상기 제1 섹터를 식별하는 제1 섹터 넘버를 포함하는 제1 발견 비컨을 지향성으로 송신하고;
    제2 섹터 내에서, 상기 제2 섹터를 식별하는 제2 섹터 넘버를 포함하는 제2 발견 비컨을 지향성으로 송신하고;
    제2 무선 네트워크 디바이스로부터 상기 제1 및 제2 발견 비컨들 중 하나에 대한 응답 ― 상기 응답은 상기 제1 및 제2 섹터 넘버들 중 특정한 하나의 섹터 넘버를 포함하고, 상기 응답은 상기 응답을 송신하기 위해 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 의해 이용된 제3 섹터를 식별하는 제3 섹터 넘버를 더 포함함 ― 을 전방향성으로 수신하고;
    상기 제1 및 제2 섹터 넘버들 중 상기 특정한 하나의 섹터 넘버에 의해 식별된 섹터를 이용하여 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 정보 ― 상기 정보는 상기 제3 섹터 넘버를 포함함 ― 를 지향성으로 송신하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 상기 제2 무선 네트워크 디바이스와 안테나 트레이닝을 수행하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 다수의 이용 가능한 서브 채널들 중 하나의 서브 채널을 통하여 상기 응답을 수신하는 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 다수의 이용 가능한 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 동안에 상기 응답을 수신하는 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 네트워크 디바이스들은 피코넷 네트워크 내에서 동작하는 장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 위상 배열 안테나 시스템(phased array antenna system) 내의 다수의 안테나들을 포함하는 장치.
  12. 명령어들을 포함하는 실체적인 머신 판독 가능 매체를 포함하는 물품으로서, 상기 명령어들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때,
    제1 섹터 내에서, 상기 제1 섹터를 식별하는 제1 섹터 넘버를 포함하는 제1 발견 비컨을 지향성으로 송신하는 동작;
    제2 섹터 내에서, 상기 제2 섹터를 식별하는 제2 섹터 넘버를 포함하는 제2 발견 비컨을 지향성으로 송신하는 동작;
    제2 무선 네트워크 디바이스로부터 상기 제1 및 제2 발견 비컨들 중 하나에 대한 응답 ― 상기 응답은 상기 제1 및 제2 섹터 넘버들 중 특정한 하나의 섹터 넘버를 포함하고, 상기 응답은 상기 응답을 송신하기 위해 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 의해 이용된 제3 섹터를 식별하는 제3 섹터 넘버를 더 포함함 ― 을 전방향성으로 수신하는 동작; 및
    상기 제1 및 제2 섹터 넘버들 중 상기 특정한 하나의 섹터 넘버에 의해 식별된 섹터를 이용하여 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 정보 ― 상기 정보는 상기 제3 섹터 넘버를 포함함 ― 를 지향성으로 송신하는 동작
    을 포함하는 동작들을 수행하게 되는 물품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 동작들은 상기 제2 무선 네트워크 디바이스와 안테나 트레이닝을 수행하는 동작을 더 포함하는 물품.
  14. 제12항에 있어서, 상기 응답을 수신하는 상기 동작은 다수의 이용 가능한 서브 채널들 중 하나의 서브 채널을 통하여 상기 응답을 수신하는 동작을 포함하는 물품.
  15. 제12항에 있어서, 상기 응답을 수신하는 상기 동작은 상기 응답을 위해 이용 가능한 다수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 동안에 상기 응답을 수신하는 동작을 포함하는 물품.
  16. 제1 무선 네트워크 디바이스에서 동작들을 수행하는 것을 포함하는 방법으로서,
    상기 동작들은,
    제1 섹터를 식별하는 제1 섹터 넘버를 포함하는 발견 비컨 ― 상기 발견 비컨은 상기 제1 섹터 내에서 제2 무선 네트워크 디바이스에 의해 송신되었음 ― 을 전방향성으로 수신하는 동작;
    제2 섹터 내에서, 상기 제2 섹터를 식별하는 제2 섹터 넘버를 포함하는 응답을 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 지향성으로 송신하는 동작;
    제3 섹터 내에서, 상기 제3 섹터를 식별하는 제3 섹터 넘버를 포함하는 상기 응답을 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 지향성으로 송신하는 동작;
    상기 제2 무선 네트워크 디바이스로부터, 상기 제2 및 제3 섹터 넘버들 중 특정한 하나의 섹터 넘버를 포함하는 정보를 전방향성으로 수신하는 동작; 및
    상기 제2 및 제3 섹터 넘버들 중 상기 특정한 하나의 섹터 넘버에 의해 식별된 섹터 내에서, 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 추가적인 정보를 지향성으로 송신하는 동작
    을 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 동작들은 상기 제2 무선 네트워크 디바이스와 안테나 트레이닝을 수행하는 동작을 더 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 추가적인 정보를 송신하는 상기 동작은 다수의 이용 가능한 서브 채널들 중 하나의 서브 채널을 통하여 송신하는 동작을 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 추가적인 정보를 송신하는 상기 동작은 다수의 이용 가능한 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 동안에 송신하는 동작을 포함하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 동작들을 수행하는 것은 피코넷 네트워크 내에서 상기 동작들을 수행하는 것을 포함하는 방법.
  21. 무선 송신기, 무선 수신기, 및 프로세서를 포함하는 제1 무선 네트워크 디바이스를 포함하는 장치로서,
    상기 제1 무선 네트워크 디바이스는,
    제1 섹터를 식별하는 제1 섹터 넘버를 포함하는 발견 비컨 ― 상기 발견 비컨은 상기 제1 섹터 내에서 제2 무선 네트워크 디바이스에 의해 송신되었음 ― 을 전방향성으로 수신하고;
    제2 섹터 내에서, 상기 제2 섹터를 식별하는 제2 섹터 넘버를 포함하는 응답을 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 지향성으로 송신하고;
    제3 섹터 내에서, 상기 제3 섹터를 식별하는 제3 섹터 넘버를 포함하는 상기 응답을 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 지향성으로 송신하고;
    상기 제2 무선 네트워크 디바이스로부터, 상기 제2 및 제3 섹터 넘버들 중 특정한 하나의 섹터 넘버를 포함하는 정보를 전방향성으로 수신하고;
    상기 제2 및 제3 섹터 넘버들 중 상기 특정한 하나의 섹터 넘버에 의해 식별된 섹터 내에서, 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 추가적인 정보를 지향성으로 송신하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 상기 제2 무선 네트워크 디바이스와 안테나 트레이닝을 수행하는 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 다수의 이용 가능한 서브 채널들 중 하나의 서브 채널을 통하여 상기 추가적인 정보를 송신하는 장치.
  24. 제21항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 다수의 이용 가능한 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 동안에 상기 추가적인 정보를 송신하는 장치.
  25. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제2 무선 네트워크 디바이스들은 피코넷 네트워크 내에서 동작하는 장치.
  26. 제21항에 있어서, 상기 제1 무선 네트워크 디바이스는 위상 배열 안테나 시스템 내의 다수의 안테나들을 포함하는 장치.
  27. 명령어들을 포함하는 실체적인 머신 판독 가능 매체를 포함하는 물품으로서, 상기 명령어들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때,
    제1 섹터를 식별하는 제1 섹터 넘버를 포함하는 발견 비컨 ― 상기 발견 비컨은 상기 제1 섹터 내에서 제2 무선 네트워크 디바이스에 의해 송신되었음 ― 을 전방향성으로 수신하는 동작;
    제2 섹터 내에서, 상기 제2 섹터를 식별하는 제2 섹터 넘버를 포함하는 응답을 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 지향성으로 송신하는 동작;
    제3 섹터 내에서, 상기 제3 섹터를 식별하는 제3 섹터 넘버를 포함하는 상기 응답을 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 지향성으로 송신하는 동작;
    상기 제2 무선 네트워크 디바이스로부터, 상기 제2 및 제3 섹터 넘버들 중 특정한 하나의 섹터 넘버를 포함하는 정보를 전방향성으로 수신하는 동작; 및
    상기 제2 및 제3 섹터 넘버들 중 상기 특정한 하나의 섹터 넘버에 의해 식별된 섹터 내에서, 상기 제2 무선 네트워크 디바이스에 추가적인 정보를 지향성으로 송신하는 동작
    을 포함하는 동작들을 수행하게 되는 물품.
  28. 제27항에 있어서, 상기 동작들은 상기 제2 무선 네트워크 디바이스와 안테나 트레이닝을 수행하는 동작을 더 포함하는 물품.
  29. 제27항에 있어서, 상기 추가적인 정보를 송신하는 상기 동작은 다수의 이용 가능한 서브 채널들 중 하나의 서브 채널을 통하여 송신하는 동작을 포함하는 물품.
  30. 제27항에 있어서, 상기 추가적인 정보를 송신하는 상기 동작은 상기 추가적인 정보를 위해 이용 가능한 다수의 시간 슬롯들 중 하나의 시간 슬롯 동안에 송신하는 동작을 포함하는 물품.
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