KR20100108464A - 무선 네트워크에서의 접속성 복구의 방법 및 장치 - Google Patents

무선 네트워크에서의 접속성 복구의 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

적어도 2개의 스테이션들 사이에 제1 및 제2 통신 경로들을 발견하기 위해 안테나 트레이닝 프로세스를 동작시키고, 품질 기준에 따라서 안테나의 송신 및 수신 모드들을 랭킹하고, 상기 제1 및 제2 통신 경로들을 통하여 신호들을 송신하고 수신하기 위한 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 보고하고, 상기 송신 모드 및 상기 수신 모드의 품질에 기초하여 선택된 통신 경로 상에 통신 링크를 설정하는 무선 통신 장치 및 방법이 제공된다.

Description

무선 네트워크에서의 접속성 복구의 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF CONNECTIVITY RECOVERY IN A WIRELESS NETWORK}
개인 무선 영역 네트워크(personal wireless area network; WPAN)은 한 사람에 가까운 통신 장치들(예를 들면, 전화기 및 PDA(personal digital assistant)) 사이의 통신을 위해 이용되는 네트워크이다. 그 장치들은 문제의 사람의 소유이거나 그렇지 않을 수 있다. WPAN의 유효 범위(reach)는 몇 미터일 수 있다. WPAN들은 개인의 장치들 자체들 사이의 개인 내 통신(intrapersonal communication)을 위해, 또는 보다 상위 레벨 네트워크 및 인터넷으로 업링크를 통해 접속하기 위해 이용될 수 있다. 개인 영역 네트워크들은 USB(universal serial bus) 또는 파이어와이어(FireWire)와 같은 컴퓨터 버스들과 유선 연결될 수 있다.
IEEE 802.15.3 태스크 그룹 3c(TG3c)는 2005년 3월에 형성되었다. TG3c는 기존의 802.15.3 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 표준 802.15.3-2003에 대한 밀리미터파(millimeter-wave; mmWave) 기반 대안 물리 계층(PHY)을 개발하고 있다.
이 mmWave WPAN은 FCC 47 CFR 15.255에 의해 규정된 57-64 GHz 비허가 대역(unlicensed band)를 포함하는 대역에서 동작할 수 있다. 이 밀리미터파 WPAN은 802.15 패밀리의 WPAN들에서 모든 다른 마이크로파 시스템들과, 가까운 물리적 간격에서, 높은 공존을 허용할 수 있다.
또한, 밀리미터파 WPAN은 고속 인터넷 액세스, 스트리밍 콘텐트 다운로드(예를 들면, 비디오 온 디맨드, HDTV(high-definition television), 홈 시어터 등), 실시간 스트리밍 및 케이블 교체를 위한 무선 데이터와 같은 2 Gbit/s 이상의 높은 데이터 레이트 응용들을 허용할 수 있다. 3 Gbit/s를 초과하는 옵션의 데이터 레이트들이 제공될 수 있다.
그러나, mmWave 통신 링크는 산소 흡수 및 장애물들을 통한 높은 감쇠로 인해 보다 낮은 주파수들(예를 들면, 2.4GHz 및 5GHz 대역들)에서의 것들보다 상당히 덜 강건하다. 또한, mmWave 통신 링크는 통신 범위를 증가시키기 위해 지향성 안테나를 사용하기를 선호하고, 지향성 안테나의 사용은 링크를 이동성에 매우 민감하게 만든다. 예를 들면, 장치의 방위의 약간의 변화 또는 근처의 물체 및/또는 사람의 움직임은 링크를 두절(disrupt)시킬 수 있다. 그러므로, 최소의 서비스 두절로 지향성 통신 링크의 빠른 복구를 가능하게 하는 메커니즘을 설계할 필요가 있다.
본 발명으로서 간주되는 내용은 본 명세서의 결론 부분에서 특별히 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은, 구성 및 동작 방법에 관하여, 그의 목적들, 특징들 및 이점들과 함께, 다음의 상세한 설명을 참조하여 그것을 첨부된 도면들과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 무선 통신 네트워크의 개략 도해이다.
도 2는 본 발명의 어떤 실시예들에 따른, 프레임들을 주기적으로 모니터하고 업데이트하는 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 경로를 스위칭하는 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록도이다.
설명의 단순명료함을 위하여, 도면들에 나타내어진 엘리먼트들은 반드시 일정한 비례로 그려지지는 않았다. 예를 들면, 그 엘리먼트들 중 일부의 치수들은 명료함을 위하여 다른 엘리먼트들에 대해 상대적으로 과장될 수 있다. 더욱이, 적절하다고 생각되는 경우에, 대응하는 또는 유사한 엘리먼트들을 지시하기 위해 도면들 사이에서 참조 번호들이 반복될 수 있다.
다음의 상세한 설명에서는, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 상세 설명이 제시된다. 그러나, 이 기술의 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명이 이러한 상세 설명 없이 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 및 회로들은 본 논의를 모호하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다.
다음에 오는 상세한 설명의 어떤 부분들은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트들 또는 이진 디지털 신호들에 대한 연산들의 알고리즘들 및 기호 표현들에 의하여 제시된다. 이러한 알고리즘 설명들 및 표현들은 데이터 처리 기술의 숙련자들이 그들의 연구의 요지를 그 기술의 다른 숙련자들에게 전달하기 위해 사용하는 기법들일 수 있다.
구체적으로 다르게 진술되지 않는다면, 다음의 설명들로부터 명백한 바와 같이, 본 명세서의 전체에 걸쳐서 "처리", "계산", "산출", "결정" 등과 같은 용어들을 이용하는 설명들은 컴퓨팅 시스템의 레지스터들 및/또는 메모리들 내의 전자(electronic)와 같은 물리적 양들로서 표현된 데이터를 조작하고 및/또는 컴퓨팅 시스템의 메모리들, 레지스터들, 또는 다른 그러한 정보 저장, 또는 전송 장치들 내의 물리적 양들로서 유사하게 표현된 다른 데이터로 변환하는, 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 액션 및/또는 프로세스들을 나타낸다는 것이 이해된다.
본 발명은 다양한 응용들에서 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 비록 본 발명은 이에 관하여 제한되는 것은 아니지만, 여기에 개시된 회로들 및 기법들은 라디오 시스템의 스테이션들과 같은 많은 장치들에서 이용될 수 있다. 본 발명의 범위 안에 포함되도록 의도된 스테이션들은, 단지 예로서, WLAN(wireless local area network) 스테이션, WPAN(wireless personal area network) 스테이션 등을 포함한다.
본 발명의 범위 안에 포함되도록 의도된 WPAN 스테이션들의 유형들은, 예를 들면, FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum), DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum), CCK(Complementary Code Keying), OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 등과 같은 확산 스펙트럼 신호들을 수신하고 송신하기 위한 이동국(mobile station), 액세스 포인트(access point), 스테이션을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
우선 도 1을 보면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 무선 통신 네트워크(100)의 개략 도해가 도시되어 있다. 무선 통신 네트워크(100)는 WPAN일 수 있다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, WPAN(100)은 IEEE 802.15.3 태스크 그룹 3c(TG3c)에 의해 개발중인 표준에 따라서 동작할 수 있다. TG3c는 기존의 802.15.3 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 표준 802.15.3-2003에 대한 밀리미터파(mmWave) 기반 대안 물리 계층(PHY)을 개발하고 있다.
본 발명의 어떤 예시적인 실시예에 따르면, WPAN(100)은 피코넷 코디네이터(piconet coordinator; PNC)(110), 스테이션(120) 및 스테이션(130)을 포함할 수 있다. 비록 본 발명의 범위는 이에 관하여 제한되는 것은 아니지만, PNC(110)는 노트북 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등일 수 있다. 스테이션들(120 및 130)은 카메라, 마우스, 이어폰, 스피커, 디스플레이, 모바일 퍼스널 장치(mobile personal device) 등을 포함할 수 있다.
비록 본 발명의 범위는 이에 관하여 제한되는 것은 아니지만, WPAN(100)은 IEEE 802.15.3 WPAN에 대한 가능한 토폴로지들 중 하나인 피코넷을 포함할 수 있다. 예를 들면 본 발명의 실시예들 중 하나에 따르면 피코넷은 PNC(110) 및 PNC(110)의 송신 범위 내의 몇 개의 슬레이브 장치들, 예를 들면 스테이션들(120 및 130)을 포함할 수 있다. 스테이션들(120 및 130) 중 어느 하나는, 원한다면, PNC로서 기능할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 피코넷에서의 채널 시간은 슈퍼프레임에 기초하고, 슈퍼프레임은 3개의 주요 부분들, 즉, 비컨(beacon), CAP(Contention Access Period) 및 CTAP(Channel Time Allocation Period)를 포함할 수 있다. PNC는 비컨 패킷들을 브로드캐스트하는 것에 의해 피코넷에 대한 기본 타이밍을 제공할 수 있다. 비컨들은 피코넷에 대한 타이밍 할당 및 관리 정보를 설정하기 위해 이용될 수 있다. 스테이션들(120 및 130)은 비컨을 수신하는 것에 의해 그들 자신을 PNC(110)와 동기화할 수 있다. CAP는 비동기 데이터 또는 통신 명령들을 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, CAP 동안의 매체 액세스 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)일 수 있다. CTAP는 CTA(Channel Time Allocation)들 및 MCTA(management CTA)들을 포함한다. CTA들은 명령들, 등시성 스트림들(isochronous streams), 및 비동기 데이터를 위해 이용될 수 있고 매체 액세스는 TDMA에 기초한다. CTA들에서는 충돌 없는(collision-free) 송신들이 보장된다.
이제 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 2개의 장치들, 예를 들면, 스테이션들(120 및 130)에 대한 제1 경로(primary path)(140) 및 제2 경로(secondary path)(150)를 발견하고 보고하기 위한 방법이 설명될 것이다.
이 예에 따르면 적어도 2개의 경로, 제1 경로(140) 및 제2 경로(150)의 존재가 가정된다. 제1 경로(140)는 소스 스테이션(S), 예를 들면, 스테이션(120)과 데스티네이션 스테이션(D), 예를 들면, 스테이션(130) 사이의 직접 경로일 수 있고, 제2 경로(150)는, 예를 들면, 벽(160) 또는 스테이션들의 가까운 부근에 있는 임의의 다른 장치 또는 아이템으로부터 반사될 수 있는, S로부터 D로의 간접 경로일 수 있다.
원한다면, 제1 및 제2 경로들(140 및 150)의 존재를 발견하고 스테이션들(120 및 130)에 보고하기 위해 안테나 트레이닝 프로세스가 이용될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시예에서는, 소망의 정보를 보고하기 위하여, 안테나 트레이닝 승인 메시지(antenna training acknowledge message) ATT ACK(아래 제시됨)의 흐름 예가 이용될 수 있다. 다른 메시지 포맷들 및 다른 메시지들이 이용될 수 있다. 이 예에서는, TX 모드에 대한 제1 경로 정보를 보고하기 위해 "제1 빔 인덱스"(Primary beam index)가 이용될 수 있고, TX 모드에 대한 제2 경로 정보를 보고하기 위해 "후보 빔 인덱스"(Candidate beam index)가 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서는 2개보다 많은 경로들이 이용될 수 있고 "number of paths reported"라는 필드가 ATT ACK 메시지에 추가될 수 있다. 이 메시지에서 "Element ID" 필드는 이 메시지의 유형을 식별하기 위한 ID이다. "Length" 필드는 메시지의 길이를 나타낸다. "Primary array vector" 필드는 빔을 형성하는 안테나 어레이 가중치 벡터(antenna array weight vector)를 나타낸다. "Candidate array vector" 필드는 빔을 형성하는 후보 안테나 어레이 가중치 벡터를 나타낸다.
ATT ACK 메시지의 예
Figure pct00001
안테나 트레이닝 프로세스 동안에 스테이션(120)은 다수의 가능한 모드/방향들, 예를 들면, 섹터 넘버 및/또는 어레이 가중치 벡터에 의해 나타내어질 수 있는, 예를 들면, 라인들(125) 또는 스테이션(130)에 대한 라인들(135)로부터 트레이닝 시퀀스들을 송신할 수 있다. 스테이션(130)은 각 모드/방향으로부터 이러한 트레이닝 시퀀스들을 수신할 수 있고, 원한다면, 스테이션(120)에 대한 추정된 최선의 송신 모드 및 스테이션(130)에 대한 추정된 최선의 수신 모드를 기록할 수 있다. 이 안테나 트레이닝 프로세스는 예를 들면 채용되는 트레이닝 알고리즘, 예를 들면, 안테나 트레이닝 암시적 모드 프로토콜(antenna training implicit mode protocol) 및 안테나 트레이닝 명시적 모드 프로토콜(antenna training explicit mode protocol)에 따라서 변할 수 있다. 경로들의 순서는, 예를 들면, 수신된 신호 품질과 같은 어떤 기준들(criteria)에 기초할 수 있다.
이 예에서, 스테이션(130)은 예시적인 표 1과 유사한 표에, 수신 모드 및 송신 모드에서의 제1 및 제2 경로들에 대한 소망의 안테나 모드들을 기록할 수 있고, 여기서 스테이션(120)으로부터 스테이션(130)으로의 제1 경로(140)를 통한 송신에서, 스테이션(120)은 모드 1을 사용하고 스테이션(130)은 수신에서 모드 4를 사용한다. 스테이션(120)으로부터 스테이션(130)으로의 제2 경로(150)를 통한 송신에서, 스테이션(120)은 모드 5를 사용하고, 스테이션(130)은 수신에서 모드 2를 사용하지만, 본 발명의 범위는 이 예에 제한되는 것은 아니다.
Figure pct00002
스테이션(130)은 경로 정보를 스테이션(120)에 피드백할 수 있다. 예를 들면, 스테이션(130)은 제1 및 제2 경로들(140 및 150)에 대한 스테이션(120)의 우선 송신 모드(preferred transmission mode)를 피드백할 수 있다. 본 발명의 어떤 실시예들에 따르면 경로들은 mmWave 링크들을 포함할 수 있고 비대칭일 수 있고, 따라서 (D로부터 S로의) 역방향 링크(reverse link)에 대해서도 트레이닝 프로세스가 수행된다. 유사하게, 스테이션(120)은 ATT ACK 프레임을 이용하여 2개의 경로들에 대한 정보를 발견하고 스테이션(130)에 보고할 수 있지만, 본 발명의 범위는 이 예에 제한되는 것은 아니다.
도 2를 보면, 본 발명의 어떤 실시예들에 따른, 프레임들을 주기적으로 모니터하고 업데이트하는 방법의 순서도가 도시되어 있다. 경로 정보의 새로움을 유지하기 위하여, 스테이션들(120 및 130)은 주기적으로 및/또는 요구가 있는 즉시(on-demand) 제1 경로(140) 및 제2 경로(150)를 테스트/추적할 필요가 있을 수 있다. 스테이션들(120 및 130)은 경로들 중 하나를 통하여 메시지들을 교환하는 것에 의해 주기성(periodicity) 및 제1 및 제2 경로들(140 및 150)을 테스트하는 순서를 협정(negotiate)할 수 있다(블록(210)). 예를 들면, 주기성은 100us, 1ms, 10ms일 수 있고 테스트하는 순서는 먼저 제1 경로(140)를 테스트하고 그 후 제2 경로(150)를 테스트하는 것 또는 그 반대일 수 있다.
이 예에 따르면, 예를 들면, 트레이닝 시퀀스가 첨부된 또는 첨부되지 않은 "path-Req/Res" 메시지를 이용하여 주기적인 테스트 신호가 송신될 수 있다(블록(220)). 원한다면, "path Req/Res" 메시지를 송신하기 위하여 스테이션들(120 및 130)에 대하여 반전된 채널 시간 내에 테스트 시간, 예를 들면, 100us가 삽입될 수 있다. 예를 들면, "path-Req/Res" 메시지는 요구가 있는 즉시 송신될 수 있고, 그 후, 원한다면, 어느 경로가 테스트되어야 할지에 관한 정보가 통상의 패킷에 피기백(piggyback)되거나 추가될 수 있다. 만약 제1 및/또는 제2 경로들(140 및 150) 중 적어도 하나가, 예를 들면, 무 응답 메시지, 낮은 신호 대 잡음비(SNR) 등과 같은 특정한 기준들로 인해 무효로서 테스트된다면(다이아몬드(230)), 테스트된 경로는 무효로 간주될 수 있고 그 후 원한다면, 경로를 다시 발견하기 위해 안테나 트레이닝 및 추적 절차가 호출될 수 있다(블록(240)).
만약 경로가 무효라면 피기백 요청을 수신하는 즉시, 수신기는 테스트될 경로와 매치하도록 그의 수신 모드를 조정할 수 있다. 피기백은 테스트될 경로, 예를 들면, 제1 경로(140) 또는 제2 경로(150)를 나타내기 위해 하나의 추가 비트를 이용할 수 있다(블록(250)). 예를 들면, 스테이션(120)이 제2 경로(150)를 테스트하도록 요청하면, 스테이션(130)은, 표 1에 나타내어진 바와 같이, 그의 수신 모드를 모드 5로 조정할 필요가 있을 수 있다.
본 발명의 실시예의 다른 예에서는, path-Req/Res 메시지들 대신에 테스트되는 경로를 통하여 때때로 데이터/ACK 패킷이 송신될 수 있지만, 본 발명의 범위는 이 실시예에 제한되는 것은 아니다.
도 3을 보면, 본 발명의 실시예에 따른, 경로를 스위칭하는 방법의 순서도가 도시되어 있다. 비록 본 발명의 범위는 이 요청에 제한되는 것은 아니지만, 도 1에 도시된 피코넷 통신 채널들은 아래 설명되는 경로 스위칭 방법을 이용하여 스위칭될 수 있다. 이 방법은 경로 품질 기준들을 테스트하는 것(블록(310))에서 시작될 수 있다. 예를 들면, 송신기(예를 들면, 스테이션(120)의 송신기) 및 수신기(예를 들면, 스테이션(130)의 수신기) 양쪽 모두는 측정된 SINR을 통하여 및/또는 오류들 및/또는 다른 적절한 메트릭들(metrics)을 수신하는 것을 통하여 현재 이용되는 경로의 열화(degradation)를 식별할 수 있다. 게다가, 송신기는 또한 승인(ACK) 메시지의 부재로부터 링크 문제를 식별할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 수신기가 분실 패킷을 식별하기 위하여, 트래픽이, 수신기에 대하여 송신/수신을 예측 가능하게 하는, 고정된 스케줄로 설정될 수 있다. 그 결과, 송신기 및 수신기 양쪽 모두는 원한다면 경로 스위칭을 트리거하기 위해 분실된 패킷/ACK의 수를 이용할 수 있다. 그러므로, 일단 패킷 품질 기준들이 (송신기 및 수신기 양쪽 모두에 적용 가능한) 임계치(threshold)를 초과하거나 또는 분실 ACK의 수가 (송신기에만 적용 가능한) 임계치를 초과한다면, 스테이션(예를 들면, 스테이션(120) 또는 스테이션(130))은 대응하는 송신기/수신기에게 상이한 경로로 스위칭하도록 명령을 발행할 수 있다. 그러한 명령은, 예를 들면, 현재의 패킷에, 피기백되는 1 비트 표시를 통하여 명시적 매체 액세스 제어(Medium Access Control; MAC) 메시지일 수 있다. 만약 스테이션이 특정한 기준들이 만족되는 것을 알아챈다면(다이아몬드(320)), 경로 스위칭이 트리거될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 경로를 스위칭하기 위한 적어도 2개의 절차들이 있을 수 있다. 제1 절차(블록들(355-385))는 PNC(예를 들면, PNC(110)) 개입이 있는 것이고(다이아몬드(330)) 제2 절차(블록들(340-350))는 PNC 개입이 없는 것이다(다이아몬드(330)).
비록 본 발명의 범위는 이에 관하여 제한되는 것은 아니지만, PNC 개입 없이 경로를 스위칭하는 절차에서, 송신기/수신기, 예를 들면, 스테이션(120)은 품질 기준들이 만족될 때 경로를 스위칭할 의도를 나타내는 "경로 스위칭 명령"(path-switching command)을 수신기/송신기(예를 들면, 스테이션(130))에 송신할 수 있다(블록(340)). 스테이션(130)은 승인 메시지를 송신할 수 있고(블록(345)) 스테이션들(120 및 130)은 다른 경로로 스위칭할 수 있다(블록(350)). 본 발명의 실시예들에서, 예를 들면, 스테이션들 사이의 실제 데이터 통신 전에 송신기 및 수신기는 여전히, 예를 들면, 복수의 패킷들(예를 들면, 널(null) 패킷들)을 교환하는 것에 의해 경로의 유효성을 검사할 필요가 있을 수 있다.
PNC 개입 없이 경로를 스위칭하는 절차(블록들(340-350))는 현존하는 경로가 손상될 때 빠른 링크 복구를 제공할 수 있다. 그러나, 경로 스위칭은 PNC 허가가 필요하지 않을 수 있기 때문에, 그것은 어떤 현존하는 링크(들)에 간섭을 일으킬 수 있다. 가능한 간섭을 줄이기 위하여, 장치는 그것이 처음에 채널 예약을 요청할 때 양쪽 경로들을 이용할 의도를 PNC에 나타낼 수 있고 PNC는 가능한 간섭을 줄이기 위해 이 링크와 동시의 링크들을 스케줄링하는 것을 피할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 송신기 또는 수신기는 링크가 손상되기 전에 "경로 스위칭 명령"을 교환할 수 없을 수 있고, 따라서 통신이 불가능해질 수 있다. 이 경우에, 경로 스위칭은 PNC로부터의 촉진(facilitation)을 필요로 하거나 또는 타임아웃 기반(timeout based)일 수 있다.
비록 본 발명의 범위는 이 예에 제한되는 것은 아니지만, PNC 개입이 있는 경로 스위칭의 절차는 코디네이트된 방식(coordinated fashion)으로 PNC에 의해 촉진되고 허가될 수 있다. 예를 들면, PNC가 스위칭 프로세스를 코디네이트하게 하기 위해, 스테이션들(120 및 130)과 PNC(110) 사이의 통신을 위한 하나 이상의 전용 시간들이 수용될 필요가 있을 수 있다(블록(355)). 이것은 예를 들면 전통적인 CAP 기간 동안에 및/또는 스테이션들(120 및 130) 사이의 실제 채널 예약 내에 예약된 슬롯들 동안에 행해질 수 있다.
하나의 실시예에서는, 채널 스위칭 요청/응답을 송신하기 위해 송신기(Tx), 수신기(Rx) 또는 PNC(110)에 의해 이용될 단일 시간 기간이 전통적인 CAP 기간 동안에 예약될 수 있다. 다른 실시예에서는, Tx-PNC 및 Rx-PNC 통신들을 위하여 각각 개별 예약들이 할당될 수 있다. 단일 예약에서는, 원한다면 Tx 및 Rx 양쪽 모두로부터의 동시의 요청을 피하기 위해 송신기(Tx) 또는 수신기(Rx)에 의해 지연된 요청이 이용될 수 있다. 만약 지연된 요청이 Rx/Tx에 의해 이용된다면, 그것은 스테이션이 링크 손상을 검출한 후에 및 스테이션이 원한다면 PNC(110)에 채널 스위칭 요청을 송신하기 전에 미리 정해진 시간 동안 대기할 필요가 있을 수 있다.
이 스위칭 절차에 따르면, 송신기(예를 들면, 스테이션(120)) 및 수신기(예를 들면, 스테이션(130))는 예약된 시간 슬롯들 동안에 PNC(110)에 귀를 기울일 수 있다(블록(360)). PNC(110)는 스테이션들 중 하나가 스위칭 프로세스를 촉진하도록 PNC(110)에 요청할 수 있는 경우를 고려하여 이 예약된 시간 동안에 수신 모드로 스위칭할 수 있다.
예를 들면, 스테이션(120)은 예약된 시간 슬롯들 동안에 PNC(110)에 "경로 스위칭 요청"(path-switching Req)을 송신하는 것에 의해 스위칭 프로세스를 트리거할 수 있다(블록(365)). PNC(110)는 예약된 시간 동안에 "경로 스위칭 요청"에 관하여 스테이션(130)에 통지할 수 있다(블록(375)). 경로 스위칭 명령은 양쪽 방향들(예를 들면, 스테이션(120)으로부터 스테이션(130)으로 및 그 반대로)에 대한 실제 스위칭 시간 및 스위칭 경로 넘버를 포함할 수 있다. 예를 들면, 장치 스테이션(120)은 그것이 스테이션(120)으로부터 스테이션(130)으로의 방향으로 제1 경로(140) 및 스테이션(130)으로부터 스테이션(120)으로의 방향으로 제2 경로(150)를 이용하려고 한다는 것을 PNC(110)에 나타낼 수 있다. 스테이션(130)은 스위칭을 승인(acknowledge)하기 위해 PNC(110)에 응답할 수 있고, PNC(110)는 스위칭 절차를 확인하는 응답을 스테이션(120)에 송신할 수 있다(블록(380)). PNC(110)는, 예를 들면, 다른 링크들에의 가능한 간섭 등과 같은 특정한 기준들에 기초하여 스위칭 프로세스를 거부할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 예를 들면, 스테이션들 사이의 실제 데이터 통신 전에 송신기 및 수신기는 여전히, 예를 들면, 복수의 패킷들(예를 들면, 널 패킷들)을 교환하는 것에 의해 경로의 유효성을 검사할 필요가 있을 수 있다. 만약 경로가 유효라면 스테이션(120 및 130)은 경로를 스위칭할 수 있다(블록(385)).
본 발명의 다른 실시예에서는, PNC 개입을 갖는 다른 스위칭 경로 절차가 채용될 수 있는데, 예를 들면, 위에 설명된 절차에 대한 수정이 거의 없거나 전혀 없이 CAP 동안에 스테이션들(120, 130)과 PNC(110) 사이의 프로토콜 메시지들이 교환될 수 있다. CAP 동안에 또는 예약 시간 동안에 경로 스위칭을 이용할지 여부의 결정은 경로 스위칭 대기 시간(path switching latency), 경로 스위칭의 복잡성 및 경로 스위칭의 능률에 기초할 수 있지만, 본 발명의 범위는 이 예에 제한되는 것은 아니다.
도 4를 보면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선 통신 장치(400)의 블록도의 개략 도해가 도시되어 있다. 비록 본 발명의 범위는 이 실시예에 제한되는 것은 아니지만, 무선 통신 장치(400)는 WPAN 클라이언트로서 및/또는 PNC로서 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 통신 장치(400)는 안테나(410), 수신기(RX)(420), 송신기(TX)(430), 측정 모듈(440), 컨트롤러(450), 예를 들면 모드 테이블(465)(및/또는 다른 데이터)을 저장할 수 있는 메모리(460) 및 스위칭 모듈(470)을 포함할 수 있다.
무선 통신 장치(400)는 원한다면 60 GHz의 주파수 대역에서 및 IEEE 802.11.15c 표준에 따라서 mmWave 통신을 채용할 수 있는 무선 개인 네트워크(WPAN)(100)의 스테이션들(120 및 130) 중 어느 하나일 수 있다. WPAN(100)은 또한 원한다면 피코넷을 포함할 수 있다. 어떤 다른 실시예들에 따르면, 무선 통신 장치(400)는 PNC를 포함할 수 있다.
본 발명의 어떤 실시예들에 따르면 안테나(410)는 지향성 안테나, 예를 들면, 고정된 안테나, 적응성 빔포밍 안테나(adaptive beamforming antenna), 섹터화된 안테나(sectorized antenna) 등을 포함할 수 있다. 안테나(410)는 mmWave 통신 링크를 생성하는 데에 이용될 수 있다.
안테나(410)는 WPAN(100)의 하나 이상의 스테이션들(예를 들면, 스테이션들(120 및 130))로부터 신호를 수신할 수 있다. 수신기(RX)(420)는 2개 이상의 수신된 트레이닝 시퀀스 신호들을 복조할 수 있고 품질 기준, 예를 들면, SNR에 따라서 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들에 기초하여 제1 경로 및 제2 경로의 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 결정할 수 있다.
측정 모듈(440)은 컨트롤러(450)의 소프트웨어 모듈일 수 있고 통신 링크 품질 파라미터 예를 들면 SNR, 무 응답 메시지 등을 측정할 수 있다. 측정 모듈(440)은 제1 경로 및 제2 경로의 측정들을 메모리(460)에 저장된 모드 테이블(465)(예를 들면, 표 1)에 기록되도록 컨트롤러(450)에 전송할 수 있다.
비록 본 발명의 범위는 이에 관하여 제한되는 것은 아니지만, 측정들은 제1 경로 정보 및 제2 경로 정보를 포함할 수 있다. 제1 경로 정보는 제1 경로의 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 포함할 수 있고 제2 경로 정보는 제2 경로의 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 컨트롤러(450)는 매체 액세스 컨트롤러(medium access controller; MAC)를 포함할 수 있고, 제1 경로 정보 및 제2 경로 정보를 포함하는 WPAN의 스테이션들에의 보고서를 생성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(450)는 제1 경로 및 제2 경로를 발견하기 위해 안테나 트레이닝 프로세스를 동작시킬 수 있다. 컨트롤러(450)는 품질 기준에 따라서 안테나(410)의 송신 및 수신 모드들/방향들을 랭킹할 수 있다. 컨트롤러(450)는 최선의 송신 모드 및 수신 모드를 보고할 수 있고 상기 송신 모드 및 상기 수신 모드의 품질 기준에 기초하여, 제1 경로 및 제2 경로로부터 선택된 통신 경로 상에 통신 링크를 설정할 수 있다. 송신 및 수신 모드들은 또한 본 발명의 실시예들에 따라서, 안테나가 송신 모드 및 수신 모드에 각각 있는 동안에 지향성 안테나(410)의 안테나 방향으로서 언급될 수 있다.
또한, 컨트롤러(450)는 원한다면 제1 및 제2 경로들을 주기적으로 모니터할 수 있고 양쪽 경로들의 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 업데이트할 수 있다. 컨트롤러(450)는 또한 제1 경로의 송신 모드에 제1 안테나 섹터 넘버를, 제1 경로의 수신 모드에 제2 안테나 섹터 넘버를, 제2 경로의 송신 모드에 제3 안테나 섹터 넘버를, 제2 경로의 수신 모드에 제4 안테나 섹터 넘버를 할당할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, WPAN의 다른 스테이션이 그의 최선의 수신 모드를 결정할 수 있게 하기 위하여, 송신기(TX)(430)는 제1 및 제2 경로들의 활성 경로의 송신 및 수신 모드들에 따라서 미리 정해진 방향으로 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들을 송신할 수 있다.
스위칭 모듈(470)은 통신 링크 품질 파라미터가 임계치를 만족시키는지 및/또는 활성 통신 경로가 손상되었는지 및/또는 활성 통신 링크가 두절되었는지를 테스트할 수 있고 다른 통신 경로 상에 통신 링크를 재설정하기 위하여 다른 통신 경로로 스위칭하도록 컨트롤러(450)에 명령할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(450)는 적어도 2개의 스테이션들에 대한 테스트 시간을 협정할 수 있다. 예를 들면, 테스트 시간에 대한 협정이 성립된 후에, 컨트롤러(450)는 그 테스트 시간을 스테이션들과의 통신을 위해 예약된 채널 시간 간격에 삽입할 수 있고, 예를 들면, "path-Req/Res" 메시지를 이용하여 주기적인 테스트 신호를 송신할 수 있다.
본 발명의 특정한 특징들이 여기에 도시되고 설명되었지만, 이제 이 기술의 숙련자들에게는 다수의 수정들, 대체들, 변경들, 및 동등물들이 머리에 떠오를 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항들은 본 발명의 참된 정신 내에 있는 모든 그러한 수정들 및 변경들을 포함하려고 의도되어 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (30)

  1. 무선 개인 영역 네트워크(wireless personal area network; WPAN)에서의 통신 방법으로서,
    적어도 2개의 스테이션들 사이에 제1 및 제2 통신 경로들을 발견하기 위해 안테나 트레이닝 프로세스를 동작시키는 단계;
    품질 기준(quality criterion)에 따라서 송신 및 수신 모드들을 랭킹하는 단계;
    상기 제1 및 제2 통신 경로들을 통하여 신호들을 송신하고 수신하기 위한 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 상기 적어도 2개의 스테이션들에 보고하는 단계; 및
    상기 송신 모드 및 상기 수신 모드의 품질에 기초하여 선택된 통신 경로 상에 상기 적어도 2개의 스테이션들 사이의 통신 링크를 설정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 통신 경로들을 주기적으로 모니터하는 단계; 및
    상기 적어도 2개의 스테이션들의 상기 제1 및 제2 통신 경로들 양쪽 모두의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드의 상태를 업데이트하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통신 링크가 두절(disrupt)될 때 다른 통신 경로로 스위칭하는 단계; 및
    상기 다른 통신 경로 상에 상기 통신 링크를 재설정하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 동작시키는 단계는,
    2개 이상의 송신 및 수신 모드들로부터 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들(training sequences)을 송신하는 단계; 및
    상기 2개 이상의 송신 및 수신 모드들에 안테나 섹터 넘버를 할당하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 보고하는 단계는,
    상기 적어도 2개 이상의 스테이션들 중 제1 스테이션에 의해 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들을 수신하는 단계;
    상기 품질 기준에 따라서 상기 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들에 기초하여 상기 제1 및 제2 경로들의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 제1 스테이션에서 제1 경로 정보 및 제2 경로 정보를 기록하는 단계 ― 상기 제1 경로 정보는 상기 제1 통신 경로의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드를 포함하고 상기 제2 경로 정보는 상기 제2 통신 경로의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드를 포함함 ― 를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 경로 정보 및 상기 제2 경로 정보를 제2 스테이션에 보고하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제2항에 있어서, 모니터하는 단계는,
    테스트 시간을 협정(negotiating)하는 단계;
    상기 테스트 시간을 상기 2개 이상의 스테이션들에 대하여 예약된 채널 시간 간격에 삽입하는 단계; 및
    메시지를 이용하여 주기적인 테스트 신호를 송신하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제3항에 있어서, 스위칭하는 단계는,
    통신 링크 품질 파라미터를 측정하는 단계; 및
    상기 통신 링크 품질 파라미터가 임계치 미만이면 상기 다른 통신 경로로 스위칭하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 무선 통신 장치로서,
    개인 영역 네트워크의 스테이션으로의 제1 및 제2 통신 경로들을 발견하기 위해 안테나 트레이닝 프로세스를 동작시키고, 품질 기준에 따라서 안테나의 송신 및 수신 모드들을 랭킹하고, 상기 제1 및 제2 통신 경로들을 통하여 신호들을 송신하고 수신하기 위한 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 보고하고, 상기 송신 모드 및 상기 수신 모드의 상기 품질 기준에 기초하여 선택된 통신 경로 상에 통신 링크를 설정하는 컨트롤러를 포함하는 무선 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 및 제2 통신 경로들을 주기적으로 모니터하고 상기 제1 및 제2 통신 경로들 양쪽 모두의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드의 상태를 업데이트하는 무선 통신 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 통신 링크가 두절될 때 다른 통신 경로로 스위칭하고 상기 다른 통신 경로 상에 상기 통신 링크를 재설정할 수 있는 무선 통신 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 경로들에 관련된 송신 및 수신 모드들을 저장하는 메모리; 및
    상기 제1 및 제2 경로들의 활성 경로의 상기 송신 및 수신 모드들에 따라서 미리 정해진 방향으로 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들을 송신하는 송신기를 포함하는 무선 통신 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 2개 이상의 송신 및 수신 모드들에 안테나 섹터 넘버를 할당하는 무선 통신 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    2개 이상의 트레이닝 시퀀스들을 수신하는 수신기를 포함하고;
    상기 컨트롤러는 상기 품질 기준에 따라서 상기 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들에 기초하여 상기 제1 및 제2 경로들의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드를 결정하고 제1 경로 정보 및 제2 경로 정보를 메모리에 기록하고, 상기 제1 경로 정보는 상기 제1 통신 경로의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드를 포함하고 상기 제2 경로 정보는 상기 제2 통신 경로의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드를 포함하는 무선 통신 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 경로 정보 및 상기 제2 경로 정보를 상기 스테이션에 보고하는 무선 통신 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 테스트 시간을 협정하고, 상기 테스트 시간을 상기 스테이션과의 통신을 위해 예약된 채널 시간 간격에 삽입하고, 메시지를 이용하여 주기적인 테스트 신호를 송신하는 무선 통신 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    통신 링크 품질 파라미터를 측정하는 측정 모듈; 및
    상기 통신 링크 품질 파라미터가 임계치를 만족시키면 상기 다른 통신 경로로 스위칭하는 스위칭 모듈을 포함하는 무선 통신 장치.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 매체 액세스 컨트롤러(medium access controller; MAC)를 포함하는 무선 통신 장치.
  19. 제9항에 있어서, 상기 장치는 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)의 스테이션을 포함하는 무선 통신 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 무선 개인 영역 네트워크는 피코넷(piconet)을 포함하고 상기 무선 통신 장치는 피코넷 코디네이터(piconet coordinator; PNC)를 포함하는 무선 통신 장치.
  21. 무선 통신 장치로서,
    개인 영역 네트워크의 스테이션으로의 제1 및 제2 통신 경로들을 발견하기 위해 안테나 트레이닝 프로세스를 동작시키고, 품질 기준에 따라서 안테나의 송신 및 수신 모드들을 랭킹하고, 상기 제1 및 제2 통신 경로들을 통하여 신호들을 송신하고 수신하기 위한 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 보고하고, 상기 송신 모드 및 상기 수신 모드의 상기 품질 기준에 기초하여 선택된 통신 경로 상에 통신 링크를 설정하는 컨트롤러; 및
    밀리미터파(mmWave) 통신 링크를 통하여 송신하는 적응성 빔포밍 안테나(adaptive beamforming antenna)
    를 포함하는 무선 통신 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 및 제2 통신 경로들을 주기적으로 모니터하고 상기 제1 및 제2 통신 경로들 양쪽 모두의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드의 상태를 업데이트하는 무선 통신 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 통신 링크가 두절될 때 다른 통신 경로로 스위칭하고 상기 다른 통신 경로 상에 상기 통신 링크를 재설정하는 무선 통신 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 경로들에 관련된 송신 및 수신 모드들을 저장하는 메모리; 및
    상기 제1 및 제2 경로들의 활성 경로의 상기 송신 및 수신 모드들에 따라서 미리 정해진 방향으로 2개 이상의 트레이닝 시퀀스들을 송신하는 송신기를 포함하는 무선 통신 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 2개 이상의 송신 및 수신 모드들에 안테나 섹터 넘버를 할당하는 무선 통신 장치.
  26. 무선 통신 시스템으로서,
    개인 영역 네트워크의 스테이션으로의 제1 및 제2 통신 경로들을 발견하기 위해 안테나 트레이닝 프로세스를 동작시키고, 품질 기준에 따라서 안테나의 송신 및 수신 모드들을 랭킹하고, 상기 제1 및 제2 통신 경로들을 통하여 신호들을 송신하고 수신하기 위한 최선의 송신 모드 및 최선의 수신 모드를 보고하고, 상기 송신 모드 및 상기 수신 모드의 상기 품질 기준에 기초하여 선택된 통신 경로 상에 통신 링크를 설정하는 컨트롤러를 적어도 포함하는 무선 통신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 및 제2 통신 경로들을 주기적으로 모니터하고 상기 제1 및 제2 통신 경로들 양쪽 모두의 상기 최선의 송신 모드 및 상기 최선의 수신 모드의 상태를 업데이트하는 무선 통신 시스템.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 통신 링크가 두절될 때 다른 통신 경로로 스위칭하고 상기 다른 통신 경로 상에 상기 통신 링크를 재설정하는 무선 통신 시스템.
  29. 제26항에 있어서, 무선 개인 영역 네트워크(WPAN)를 포함하는 무선 통신 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 피코넷을 포함하고 상기 무선 통신 장치는 피코넷 코디네이터(PNC)를 포함하는 무선 통신 시스템.
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