KR20100111322A - 양방향 반복 빔 형성 - Google Patents

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Abstract

양방향 반복 빔 형성 기법들이 기술된다. 장치는 무선 네트워크를 위한 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안을 사용하는 빔 형성 동작들을 개시하도록 동작하는 안테나 제어 모듈을 갖는 무선 장치를 포함할 수 있는데, 상기 안테나 제어 모듈은 부분적으로 또는 완전히 형성된 고속 채널들을 사용하여 송수신기 및 위상 안테나 어레이(phased antenna array)를 통해 트레이닝 신호들 및 피드백 정보를 피어(peer) 장치와 통신하고, 상기 피어 장치로부터의 피드백 정보를 사용하여 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 반복적으로 결정한다. 다른 실시예들이 기술되고 청구된다.

Description

양방향 반복 빔 형성{BIDIRECTIONAL ITERATIVE BEAM FORMING}
무선 통신 시스템들은 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 스펙트럼의 하나 이상의 부분과 같은 공유 무선 통신 매체 상에서 정보를 통신한다. 60 기가헤르츠(GHz) 주파수 대역에서 동작하는 밀리미터파(Millimeter-Wave; mmWave) 통신에서의 최근의 혁신은 약 10 미터의 짧은 범위 내에서 몇 Gbps(Gigabits-per-second)를 보장한다. 큰 신호 감쇠와 한정된 송신 전력으로 인해, 많은 60 GHz 장치는 10 미터 커버리지(coverage)를 달성하기 위해 높은 지향성 이득을 갖는 안테나 어레이들에 의존할 것이다. 이러한 장치들은 수신기 안테나 어레이로의 최적 경로를 찾도록 송신기 안테나 어레이로부터의 "빔(beam)"을 장애물들 주위로 조향(steer)함으로써 안테나 이득의 대부분이 수신기 안테나 어레이를 향하게 하기 위한 기법들을 사용한다. 피어(peer) 장치들의 안테나 어레이들 사이의 에너지를 발견하고 지향시키기 위한 기법들은 전형적으로 "빔 형성(beam forming)" 또는 "빔 조향(beam steering)" 또는 "빔 검색(beam searching)"으로 일컬어진다. 빔 형성은 일반적으로 송신기에서 안테나 빔을 조향하도록 시도하면서 동시에 수신기 안테나를 송신기로부터의 인입 전력의 방향으로 집속시킨다. 그러나 종래의 빔 형성 프로토콜들은 전형적으로 최종 고속 통신 채널이 피어 장치들 간에 수립되기 전에 상당한 양의 트레이닝(training) 시간을 소요한다. 결과적으로, 트레이닝 시간과 연관된 오버헤드(overhead)를 감소시키도록 설계된 기법들이 바람직하다.
도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 2는 무선 네트워크의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 위상 안테나 어레이(phased antenna array)의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 4는 상태도의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 반복 트레이닝 방안의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 6a는 제1 메시지 흐름의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 6b는 제2 메시지 흐름의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 빔 형성 이득에 대한 그래프의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 8은 제3 메시지 흐름의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 9는 위상 안테나 어레이의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 10은 로직 흐름의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 11은 제조 물품의 일 실시예를 도시하는 도면.
다양한 실시예는 일반적으로 무선 통신 시스템들을 위한 양방향 반복 빔 형성 기법들과 관련된다. 일부 실시예들은 예컨대 60 GHz mmWave 무선 비디오 영역 네트워크(Wireless Video Area Network; WVAN) 또는 무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network; WPAN)와 같은 무선 네트워크 상에서 둘 이상의 무선 장치 사이의 양방향 통신 채널들을 동시에 생성하도록 설계되는 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜과 특히 관련된다. 이러한 네트워크들은 이들의 한정된 송신 범위와 참여 장치들로 인해 종종 "피코넷(piconet)"들로 일컬어진다. 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 지향성 안테나 송신을 위한 추가적인 안테나 이득을 생성함으로써, 트레이닝 및 피드백 정보가 보다 높은 데이터 속도로 통신되도록 하여, 두 무선 장치 사이의 양방향 통신 채널들을 설정함에 있어서 트레이닝 시간과 오버헤드를 감소시키는 결과를 낳는다.
60 GHz 대역에서의 경로 손실이 상대적으로 높고 60 GHz에서의 전력 증폭기들(예컨대 CMOS 전력 증폭기들)의 효율이 상대적으로 낮으므로, 원하는 커버리지 영역(예컨대 약 10 미터)을 달성하기 위해 지향성 송신이 필요하다. 즉, 신뢰성 있는 데이터 통신을 위한 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio; SNR)를 획득하기 위해 송신 및 수신 빔 형성 모두로부터의 안테나 어레이 이득이 필요하다. 빔 형성 프로토콜은 전형적으로 수신기 SNR, 수신 전력 또는 다른 기준을 최대화하는 최적 위상 값들을 찾는 데 사용된다.
현재, 지향성 송신 기법들을 구현하기 위한 몇 개의 상이한 유형의 빔 형성 프로토콜들이 존재한다. 제1 지향성 송신 기법은 섹터 스캔(sector scan)으로 일컬어진다. 이는 미리 정의된 가중치들을 사용하여 몇 개의 지향성 빔을 형성한다. 그러나, 필요한 빔들을 형성하기 위해 교정(calibration)이 필요하다. 다른 기법은 전형적으로 교정을 필요로 하지 않는 특이값 분해(Singular Value Decomposition; SVD)에 기초한다. SVD는 안테나 패턴들에 대한 특이 벡터들(singular vectors)을 사용함으로써 선택된 특이값들에 걸친 송신을 가능하게 한다. 특히, 가장 큰 고유값(Eigen value)과 연관된 특이 벡터가 잘 작용한다. 그러나, 특이값들과 특이 벡터들을 선택하기 위해 장치는 전형적으로 전체 MIMO 채널, 예컨대 송신기에 있는 모든 안테나 요소로부터 수신기 말단에 있는 모든 안테나 요소로의 채널의 추정치를 가져야 함에 주목할 가치가 있다. SVD 기법이 향상된 성능을 제공하는 반면, 이는 채널 가역성의 부족으로 인해 피드백 정보를 필요로 한다. 이는 잠재적으로 SVD 지향성 송신 기법에 채널 지연을 초래한다.
피코넷은 전형적으로 통신 송신의 두 가지 일반적인 유형을 구현하는데, 이들 각각은 상이한 송신 포락선(envelope) 또는 특성을 갖는다. 예컨대, 제1 유형의 송신은 지향성 송신일 수 있고 제2 유형의 송신은 무지향성 송신일 수 있다. 상이한 유형의 송신은 상이한 송신 속도로 일어날 수 있다. 예컨대, 지향성 송신은 더 높은 속도의 채널을 사용하여 수행될 수 있고, 제2 유형의 송신은 더 낮은 속도의 채널을 사용하여 수행될 수 있다. WirelessHD 네트워크에서, 예컨대 지향성 송신은 고속 물리(High Rate Physical; HRP) 채널을 사용하여 수행될 수 있고, 제2 유형의 송신은 저속 물리(Low Rate Physical; LRP) 채널을 사용하여 수행될 수 있다. HRP 채널은 부분적으로 보다 많은 양의 대역폭의 활용을 통해 LRP 채널보다 높은 속도를 달성할 수 있다.
초기화 중에 한 쌍의 장치의 위치는 알려지지 않으므로, 종래의 기법들은 전형적으로 빔 형성 동작들을 위해 LRP 채널들과 HRP 채널들의 조합을 활용한다. 예컨대, 하나의 종래의 기법은 반복 트레이닝 방안(iterative training scheme)에 기초하는 위상 어레이 안테나들을 위한 빔 형성 프로토콜을 활용한다. 일 실시예에서, 예컨대 반복 트레이닝 방안은 전력 반복 방안을 포함할 수 있다. HRP 채널 상에서의 일방향 고속 데이터 송신을 위해 설계된 이러한 빔 형성 프로토콜에서는 역방향 링크가 LRP 채널 상에서 저속 데이터 송신을 경험한다. 반복 검색 프로세스에 대한 피드백 정보가 LRP 채널 상에서 송신되는데, 이는 빔 형성 동작들을 현저히 느리게 한다. 이는 미디어 소스(media source)로부터 미디어 싱크(media sink)로의 비디오 트래픽과 같이 고속 데이터 송신이 일방향으로만 필요한 애플리케이션들에 대해 용인될 수 있다. 그러나, 컴퓨팅 중심 애플리케이션들과 같이 고속 데이터 통신이 양방향으로 필요한 애플리케이션들의 경우, 이는 빔 형성 동작들에 부적절한 지연을 초래한다.
이러한 문제들과 다른 문제들을 해결하기 위해, 다양한 실시예는 양방향 빔 형성 동작들을 수행하기 위한 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜을 구현하여 빔 형성 동작들 중에 트레이닝 오버헤드 및 링크 대기 시간(latency)을 감소시킨다. 일부 실시예들은 양방향 송신(또는 수신) 빔 형성 가중치들이 트레이닝될 때까지 피드백 정보를 지연시키고, 이후 보다 높은 속도를 갖는 빔 형성된 링크(예컨대 HRP 채널) 상에서 피드백을 발송한다. 이는 빔 형성 동작들을 위해 LRP 채널을 사용할 필요를 감소 또는 제거시킬 수 있다. 그에 부가하여 또는 그 대신, 일부 실시예들은 송신 및 수신 빔 형성 동작들을 인터리빙(interleave)하여 부분적으로 트레이닝된 링크들의 사용이 보다 높은 데이터 속도로 피드백 정보를 통신할 수 있게 한다. 이는 빔 형성 동작들 중에 LRP 채널을 사용할 필요를 감소시킨다.
일 실시예에서, 예컨대 무선 장치는 송수신기에 통신 가능하게 연결된 위상 안테나 어레이를 포함할 수 있다. 무선 장치는 송수신기 및 위상 안테나 어레이에 통신 가능하게 연결된 안테나 제어 모듈을 더 포함할 수 있다. 안테나 제어 모듈은 무선 장치와 피어 장치 사이에 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안을 사용하여 빔 형성 동작들을 수행하도록 배열될 수 있다. 예컨대, 안테나 제어 모듈은 송수신기와 위상 안테나 어레이를 통해 트레이닝 신호들과 피드백 정보를 피어 장치와 통신하도록 배열될 수 있다. 상기 정보는 거의 배타적으로 고속 채널들을 사용하여 통신되거나, 또는 고속 채널들의 설정을 부트스트랩(bootstrap)하도록 저속 채널들을 부분적으로 사용하여 통신된다. 이는 장치들에 대한 트레이닝 시간을 감소시킨다. 안테나 제어 모듈은 피어 장치로부터의 피드백 정보를 사용하여 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터(Antenna Array Weight Vector; AWV)들을 반복적으로 결정한다. 트레이닝되면 무선 장치들은 고속 양방향 데이터 통신을 위해 사용될 수 있다.
그에 부가하여 또는 그 대신, 무선 장치의 안테나 제어 모듈은 무선 네트워크를 위한 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위해 반복 트레이닝 방안을 사용하는 양방향 빔 형성 동작들을 개시할 수 있다. 안테나 제어 모듈은 제1 무선 장치 및 제2 무선 장치를 위한 송신 및 수신 빔 형성 동작들을 인터리빙하여 제1 무선 장치에 의해 제2 무선 장치로부터 수신된 피드백 정보가 보다 높은 데이터 속도 채널(예컨대 HRP 채널) 상에서 통신되도록 배열될 수 있다.
본 명세서에 기술된 무선 장치들은 서로 간에 동작들을 조정할 수 있다. 이러한 조정은 정보의 단방향 또는 양방향 교환을 수반할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 정보는 신호들로서 구현될 수 있다. 예컨대, 트레이닝 정보는 트레이닝 신호들 또는 시퀀스(sequence)들을 포함할 수 있다. 그러나, 추가적인 실시예들은 그 대신 데이터 메시지들을 이용할 수 있다. "트레이닝 정보" 및 "피드백 정보"라는 용어들은 주어진 구현예에 따라 신호들과 데이터 메시지들 모두를 포함하는 의미를 갖는다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
개선된 양방향 빔 형성 프로토콜의 실시예들은 종래의 빔 형성 기법들에 비해 몇 가지 장점을 제공한다. 예컨대, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 통신 링크의 양 방향을 트레이닝시켜 PC 환경에서와 같이 보다 대칭적인 양방향 동작에 앞서 보다 구조화된 프로세스를 가능하게 한다. 이는 역방향 링크의 트레이닝을 필요로 하지 않을 수 있는 저속 전용 물리 계층(PHY)에서 고속 송신의 수신기가 회신(예컨대 ACK 등)하도록 하는 종래의 빔 형성 프로토콜에 비해 더 나은 성능을 제공한다. 다른 일례에서, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 자원을 보다 효율적으로 이용한다. 각각의 반복 중에 제공되는 피드백은 부분적으로 트레이닝된 안테나 어레이들에 기초한다. 또 다른 일례에서, 외부 청취 장치(external listening device)는 링크의 양단으로부터의 송신을 식별할 수 있다. 이러한 상황은 독립 스테이션(station)이 고려되는 링크로부터 자신이 경험할 간섭의 양을 평가하고자 하는 경우에 유리하다. 그러나 링크의 한쪽만이 송신을 하는 경우, 스테이션은 역방향 링크가 아닌 순방향 링크에 관해서만 간섭에 관한 지식을 갖는다. 이들은 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 의해 제공되는 장점들의 몇 가지 예일 뿐이며, 많은 다른 장점이 또한 존재함을 이해할 수 있다.
도 1은 통신 시스템(100)의 일 실시예의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 복수의 노드를 포함할 수 있다. 노드는 일반적으로 통신 시스템(100)에서 정보를 통신하기 위한 임의의 물리적 또는 논리적 개체(entity)를 포함할 수 있고, 설계 파라미터들 또는 성능 제약들의 주어진 집합에 대해 원하는 바에 따라 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 임의의 조합으로서 구현될 수 있다. 도 1이 예를 들어 한정된 개수의 노드를 도시하지만, 주어진 구현예를 위해 더 많거나 적은 노드가 이용될 수 있음을 이해할 수 있다.
다양한 실시예에서, 통신 시스템(100)은 유선 통신 시스템, 무선 통신 시스템, 또는 이들의 조합을 포함하거나 그 일부를 형성할 수 있다. 예컨대, 통신 시스템(100)은 하나 이상의 유형의 유선 통신 링크들 상에서 정보를 통신하도록 배열된 하나 이상의 노드를 포함할 수 있다. 유선 통신 링크의 예들은 유선, 케이블, 버스(bus), PCB(Printed Circuit Board), 이더넷 접속, P2P(Peer-To-Peer) 접속, 백플레인(backplane), 스위치 패브릭(switch fabric), 반도체 재료, 트위스트 페어 와이어(twisted-pair wire), 동축 케이블 및 광섬유 접속 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 통신 시스템(100)은 또한 하나 이상의 유형의 무선 통신 링크들 상에서 정보를 통신하도록 배열되는 하나 이상의 노드를 포함할 수 있다. 무선 통신 링크의 예들은 라디오 채널, 적외선 채널, 무선 주파수(RF) 채널, 와이파이(Wireless Fidelity; WiFi) 채널, RF 스펙트럼의 일부 및/또는 하나 이상의 허가 또는 비허가 주파수 대역을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
통신 시스템(100)은 표준 기구에 의해 공표되는 바와 같은 하나 이상의 표준에 따라 정보를 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대 통신 시스템(100)의 일부를 포함하는 다양한 장치는 WirelessHD, LLC에 의해 공표된 바와 같은 WirelessHD 사양 1.0d7 판(2007년 12월 1일) 및 이것의 후속판과 같은 WirelessHDTM 사양, 표준 또는 변형(집합적으로 "WirelessHD 사양"이라고 일컬어짐) 중 하나 이상에 따라 동작하도록 배열될 수 있다. WirelessHD 사양은 소비자 전자 제품들을 위한 차세대 무선 디지털 네트워크 인터페이스를 정의한다. 구체적으로, WirelessHD 사양은 소스 장치 및 고해상도 디스플레이들과 같은 다양한 무선 장치 사이에서 고해상도 컨텐트를 스트리밍(streaming)하기 위한 무선 접속을 가능하게 한다. WirelessHD 사양은 WVAN의 생성을 가능하게 하는 무선 프로토콜을 정의한다. WirelessHD 사양의 현재 실례에 있어서, 전형적으로 적어도 10 미터의 범위에서 24 비트 색상을 갖는 60 헤르츠(Hz)의 1080p까지의 형식으로 된 비압축 고해상도 오디오 및 비디오의 무선 전달을 지원하도록 MAC과 PHY가 정의된다. 또한, 압축 오디오/비주얼(AV) 스트림들 및 데이터의 전달이 또한 유사한 범위에서 지원된다. 적응 하위 계층(adaptation sub-layer)은 인증, 고급 장치 및 접속 제어를 지원함으로써 네트워크 및 서비스 설정을 가능하게 한다.
일부 실시예들은 WirelessHD 사양을 예로서 참조하여 기술될 수 있지만, 본 명세서에 기술된 기법들은 ITU(International Telecommunications Union), ISO(International Organization for Standardization), IEC(International Electrotechnical Commission), 정보 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 및 IETF(Internet Engineering Task Force) 등과 같은 다른 표준 기구들에 의해 또한 공표되는 바와 같은 다른 무선 표준들에 대해 구현될 수도 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대 통신 시스템(100)은 WLAN(Wireless Local Area Network)들을 위한 하나 이상의 IEEE 802.11 표준, 예컨대 정보 IEEE 802.11 표준{1999년 판, "Information Technology Telecommunications and Information Exchange Between Systems - Local and Metropolitan Area Networks - Specific Requirements, Part 11: WLAN Medium Access Control (MAC) and Physical (PHY) Layer Specifications"}, 이것의 후속판 및 부록(예컨대 802.11a, b, g/h, j, n, VHT SG 및 변형들); IEEE 802.15.3 및 변형들; WMAN을 위한 IEEE 802.16 표준들(802.16-2004, 802.16.2-2004, 802.16e-2005, 802.16f 및 변형들과 같은 IEEE 802.16 표준을 포함함); 차세대 WirelessHD(NGmS) 후속판 및 변형들; ECMA(European Computer Manufacturers Association) TG20 후속판 및 변형들; 및 다른 무선 네트워킹 표준들에 따라 정보를 통신할 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
통신 시스템(100)은 하나 이상의 프로토콜에 따라 정보를 통신, 관리, 또는 처리할 수 있다. 프로토콜은 노드들 사이의 통신을 관리하기 위한 미리 정의된 규칙들 또는 명령어들의 집합을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예컨대 통신 시스템(100)은 하나 이상의 프로토콜, 예컨대 빔 형성 프로토콜, MAC(Medium Access Control) 프로토콜, PLCP(Physical Layer Convergence Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), ATM(Asynchronous Transfer Mode) 프로토콜, 프레임 중계 프로토콜, SNA(Systems Network Architecture) 프로토콜, TCP(Transport Control Protocol), IP(Internet Protocol), TCP/IP, X.25, HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 및 UDP(User Datagram Protocol) 등을 이용할 수 있다.
통신 시스템(100)은 또한 미디어 처리를 위한 표준들 및/또는 프로토콜들에 따라 동작하도록 배열될 수 있다. 미디어 처리 표준들의 예들은 ITU-R(ITU Radiocommunication Sector)에 의해 정의되는 바와 같은 HDTV(High Definition Television) 표준들(예컨대 2002년 4월에 공표된 권고안 BT.709-5, "Parameter Values for the HDTV Standards For Production and International Programme Exchange"), DVB-T(Digital Video Broadcasting Terrestrial) 방송 표준, ITU/IEC H.263 표준, 낮은 비트 속도(bitrate) 통신을 위한 비디오 코딩, 2000년 11월에 공표된 ITU-T 권고안 H.263v3 및/또는 ITU/IEC H.264 표준, 매우 낮은 비트 속도 통신을 위한 비디오 코딩, 2003년 5월에 공표된 ITU-T 권고안 H.264, MPEG(Motion Picture Experts Group) 표준들(예컨대 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4) 및/또는 HiperLAN(High performance radio Local Area Network) 표준들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 미디어 처리 프로토콜들의 예들은 SDP(Session Description Protocol), RTSP(Real Time Streaming Protocol), RTP(Real-time Transport Protocol), SMIL(Synchronized Multimedia Integration Language) 프로토콜 및/또는 ISMA(Internet Streaming Media Alliance) 프로토콜을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바처럼, 통신 시스템(100)은 복수의 수신기 노드(104-1 내지 n)(n은 임의의 양의 정수값을 나타낼 수 있음)에 연결된 송신기 노드(102)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 송신기 노드(102) 및 복수의 수신기 노드(104-1 내지 n)는 다양한 유형의 무선 장치들로서 구현될 수 있다. 무선 장치들의 예들은 IEEE 802.15.3 PNC(piconet controller), 제어기, IEEE 802.11 PBSS(Private Basic Service Set) 제어 포인트(PBSS Control Point; PCP), 조정기(coordinator), 스테이션, 가입자 스테이션, 기지국, 무선 액세스 포인트(AP), 무선 클라이언트 장치, 무선 스테이션(STA), 랩톱(laptop) 컴퓨터, 울트라 랩톱(ultra-laptop) 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 개인용 컴퓨터(PC), 노트북 PC, 핸드헬드(handheld) 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러(cellular) 전화기, 셀룰러 전화기/PDA 조합, 스마트폰, 무선 호출기(pager), 메시징(messaging) 장치, 미디어 재생기, 디지털 음악 재생기, 셋톱박스(STB), 기기(appliance), 워크스테이션(workstation), 사용자 터미널, 이동 유닛, 소비자 전자 제품, 텔레비전, 디지털 텔레비전, 고해상도 텔레비전, 텔레비전 수신기 및 고해상도 텔레비전 수신기 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 실시예들에서, 송신기 노드(102) 및 수신기 노드들(104-1 내지 n)은 무선 통신을 위한 하나 이상의 무선 인터페이스 및/또는 구성 요소, 예컨대 하나 이상의 송신기, 수신기, 송수신기, 칩셋, 증폭기, 필터, 제어 로직, NIC(Network Interface Card), 안테나 및 안테나 어레이 등을 포함할 수 있다. 안테나의 예들은 내부 안테나, 무지향성 안테나, 단극 안테나, 쌍극 안테나, 엔드 페드(end fed) 안테나, 원편파(circularly polarized) 안테나, 마이크로 스트립(micro-strip) 안테나, 다이버시티(diversity) 안테나, 이중 안테나 및 안테나 어레이 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 소정의 장치들은 다양한 적응형 안테나 기법들 및 공간 다이버시티 기법들을 구현하기 위한 복수의 안테나의 안테나 어레이들을 포함할 수 있다. 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 대한 일부 실시예들이 위상 안테나 어레이들을 사용하는 맥락에서 논의된다. 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 피드백 정보에 대한 필요를 갖는 임의의 유형의 안테나와 함께 사용될 수 있고, 본 실시예들은 이러한 점에 한정되지 않는다. 예컨대, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜의 일부 태양들은 링크의 양단에서 위상 안테나 어레이를 가능하게 하도록 설계되지만, 스위칭된 섹터 안테나(예컨대 한 방향으로부터 다른 방향으로 스위칭할 수 있는 미리 정의된 몇 개의 방향을 갖는 안테나)는 여전히 이러한 프로토콜을 사용할 수 있다.
한정이 아닌 예시의 목적을 위해, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 대한 예들이 WirelessHD 네트워크들, 프로토콜들 및 장치들을 참조하여 주어질 수 있다. 그러나, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 다른 유형의 네트워크들, 프로토콜들 및 장치들로 구현될 수 있음을 이해할 수 있다. 예컨대, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 NGmS 네트워크, 프로토콜 또는 장치들에 대해 구현될 수 있고, 여전히 본 실시예들의 의도된 범위 내에 속할 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
다양한 실시예들에서, 송신기 노드(102) 및 수신기 노드들(104-1 내지 n)은 무선 네트워크(106)의 일부를 형성하거나 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대 무선 네트워크(106)는 WirelessHD 사양에 의해 정의되는 바와 같은 WVAN을 포함할 수 있다. WVAN의 맥락에서, 노드들(102, 104) 모두는 WirelessHD 호환 장치들로서 구현될 수 있다. WVAN에서, 송신기 노드(102)는 하나 이상의 수신기 노드(104-1 내지 n)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. WirelessHD 사양 및 명명법에 따르면, 노드들(102, 104) 중 하나 또는 둘 다는 조정기 또는 스테이션으로서 구현될 수 있다. 조정기는 항상 그러하지는 않으나 통상적으로 미디어 정보(예컨대 오디오 또는 비디오 데이터)에 대한 싱크인 장치이다. 조정기는 전형적으로 디스플레이를 포함하고, 일부 경우에는 PVR(Personal Video Recorder; PVR), 미디어 서버(media server) 또는 STB와 같은 미디어 저장 장치를 포함한다. 스테이션은, 잠재적으로 동시에 소싱(source) 또는 싱크할 수 있는 미디어 정보를 갖는 장치를 포함할 수 있다.
한정이 아닌 예시의 목적을 위해 WVAN 네트워크로서 구현된 무선 네트워크(106)와 함께 일부 실시예들이 기술될 수 있지만, 상기 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않음을 이해할 수 있다. 예컨대, 무선 네트워크(106)는 WPAN, WLAN(Wireless Local Area Network), WMAN(Wireless Metropolitan Area Network), WWAN(Wireless Wide Area Network), BWA(Broadband Wireless Access) 네트워크, 라디오 네트워크, 텔레비전 네트워크, DBS(Direct Broadcast Satellite) 네트워크와 같은 위성 네트워크 및/또는 기술된 실시예들에 따라 동작하도록 구성되는 임의의 다른 무선 통신 네트워크에 적합한 다양한 유형의 무선 네트워크들 및 연관된 프로토콜들을 포함하거나 이들로서 구현될 수 있다.
도 1의 실시예에 도시된 바처럼, 송신기 노드(102)는 무선 통신 링크들(108-n)에 의해 수신기 노드들(104-1 내지 n)에 연결될 수 있다. 특정한 무선 통신 링크{예컨대 무선 통신 링크(108-1)}는 송신기 노드(102)와 특정한 수신기 노드{예컨대 수신기 노드(104-1)} 사이에 하나 이상의 공통 또는 전용 접속을 수립하도록 배열될 수 있다. 다양한 실시예에서, 특정한 무선 통신 링크{예컨대 무선 통신 링크(108-1)}는 복수의 가상 채널을 포함할 수 있고, 가상 채널들 각각은 송신기 노드(102)로부터 특정한 수신기 노드{예컨대 수신기 노드(104-1)}로의 포인트 대 포인트(point-to-point) 논리적 접속을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 복수의 가상 채널은 물리적 링크를 공유할 수 있고, 각각의 가상 채널은 물리적 링크의 전용 자원 또는 대역폭을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 노드들(102, 104)은 고속 PHY(HRP)와 같은 물리 계층 구성 요소(PHY)를 사용하여 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대 HRP는 적응형 안테나 기술을 통해 약 10 미터의 거리에서 다중 Gb/s의 처리량(throughput)을 지원한다. 이로 인해, HRP를 위해 사용되는 안테나 패턴은 고도로 지향성이다. HRP는 비압축 고해상도 비디오의 전달에 최적화되지만, 다른 데이터가 HRP를 사용하여 통신될 수 있다. 복수의 비디오 해상도를 지원하기 위해, HRP는 하나보다 많은 데이터 속도가 정의되도록 한다. HRP는 오디오 및 비디오, 비동기 데이터, MAC 명령들, 안테나 빔 형성 정보 및 A/V 장치들에 대한 상위 계층 제어 데이터와 같은 등시성(isochronous) 데이터를 운반한다. HRP와 LRP를 사용하는 것은 WirelessHD 장치들을 위한 것이고, 다른 유형의 PHY들이 다른 유형의 장치들을 위해 사용될 수 있음을 이해할 수 있다. NGmS 프로토콜과 관련하여, 예컨대 고속 PHY는 변조 유형에 따라 OFDM PHY 또는 SC PHY로 일컬어질 수 있고, 저속 PHY는 CONTROL PHY 또는 SC PHY의 MCS로 불린다. 후자의 경우, 저속 송신은 송신을 보다 강건(robust)하게 만드는 상당한 처리 이득을 갖는 넓은 대역폭에 기초할 것이다. 다른 유형의 고속 및 저속 PHY들은 상이한 유형의 장치들을 위해 사용될 수 있고, 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
다양한 실시예에서, 노드들(102, 104)은 또한 저속 PHY(LRP)를 사용하여 통신할 수 있다. LRP는 상대적으로 짧은 범위(예컨대 10 미터)를 또한 제공하는 다중 Mb/s 양방향 링크이다. 하나 이상의 데이터 속도가 LRP를 위해 정의되고, 더 낮은 데이터 속도들은 거의 무지향성인 커버리지를 갖는 반면 가장 높은 데이터 속도는 지향성이지만, 반드시 이에 구속되지는 않는다. 예컨대, 일부 배열들은 거의 무지향성인 송신에서 LRP의 보다 높은 데이터 속도들을 사용할 수 있다. LRP가 거의 무지향성의 모드들을 갖기 때문에, 이는 유니캐스트(unicast) 및 방송(broadcast) 접속들 모두를 위해 사용될 수 있다. 또한, 모든 스테이션들이 LRP를 지원하므로, 이는 WirelessHD 장치들을 위한 스테이션 대 스테이션 링크들을 위해 사용될 수 있지만, 이는 NGmS 장치들에 대해서는 불가능할 수 있다. LRP는 지향성 모드들을 포함하는 복수의 데이터 속도를 지원하고, 오디오, 저속 비동기 데이터, 비컨(beacon)을 포함하는 MAC 명령들, HRP 패킷들에 대한 승인들(acknowledgements), 안테나 빔 형성 정보, 용량 정보 및 A/V 장치들에 대한 상위 계층 제어 데이터와 같은 저속 등시성 데이터를 운반하는 데 사용된다.
일부의(전부는 아님) 경우에는, HRP와 LRP가 중첩 주파수 대역들에서 동작할 수 있고, 따라서 이들은 MAC에 의해 조정된다. 미디어 액세스 방안은 TDMA(Time Division Multiple Access) 형식, FDMA(Frequency Division Multiple Access) 형식, TDMA/FDMA 형식, CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wide-band CDMA) 형식 및 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 형식 등을 포함할 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
WVAN은 전형적으로 두 유형의 장치들을 지원한다. 일 실시예에서, 예컨대 WVAN은 조정기 및 스테이션을 지원할 수 있다. 조정기는 피코넷에서의 타이밍을 제어하고, WVAN의 멤버들을 추적하며, LRP를 사용하여 송신 및 수신할 수 있고, HRP를 사용하여 데이터를 송신할 수 있으며, HRP를 사용하여 데이터를 수신할 수 있다. 스테이션은 LRP를 사용하여 송신 및 수신할 수 있고, 스트림 접속들을 개시할 수 있으며, HRP를 사용하여 데이터를 송신할 수 있고, HRP를 사용하여 데이터를 수신할 수 있다. 스테이션은 WVAN 내의 조정기로서 작용할 수 있다. 이러한 스테이션은 조정기 능력이 있는 것으로 일컬어진다.
조정기와 스테이션의 두 가지 MAC 특성에 부가하여, WirelessHD WVAN 내의 각 장치는 아래의 표 1에 도시된 바와 같이 네 개의 상이한 PHY 능력 중 하나를 가질 것이다.
Figure pct00001
모든 호환 WirelessHD 장치들은 LRP를 사용하여 송신 및 수신할 수 있다. HRP와 LRP 모두는 WirelessHD 사양에서 지정된 바처럼 복수의 데이터 속도를 제공할 수 있다.
다양한 실시예에서, 송신기 노드(102)와 수신기 노드(104-1 내지 n)는 복수의 통신 프레임 내의 다양한 유형의 미디어 정보를 통신하도록 배열될 수 있다. 다양한 유형의 미디어 정보는 이미지 정보, 오디오 정보, 비디오 정보, AV 정보 및/또는 미디어 소스(108)로부터 제공되는 다른 데이터를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 정보는 하나 이상의 이미지, 이미지 파일, 이미지 그룹, 화상, 디지털 사진, 음악 파일, 소리 파일, 음성 정보, 비디오, 비디오 클립, 비디오 파일, 비디오 시퀀스, 비디오 피드(feed), 비디오 스트림, 영화, 방송 프로그램, 텔레비전 신호, 웹 페이지, 사용자 인터페이스, 그래픽, 텍스트 정보(예컨대 암호화 키, 일련 번호, 이메일 메시지, 텍스트 메시지, 인스턴트 메시지, 연락처 목록, 전화번호, 작업 목록, 달력 항목, 하이퍼링크), 숫자 정보, 영숫자(alphanumeric) 정보 및 문자 기호 등과 연관될 수 있다. 상기 정보는 또한 명령 정보, 제어 정보, 라우팅(routing) 정보, 처리 정보, 시스템 파일 정보, 시스템 라이브러리 정보, 소프트웨어(예컨대 운영 체제 소프트웨어, 파일 시스템 소프트웨어, 애플리케이션 소프트웨어, 게임 소프트웨어), 펌웨어, 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(Application Programming Interface; API), 프로그램, 애플릿(applet), 서브루틴(subroutine), 명령어 집합, 명령어, 컴퓨팅 코드, 로직, 워드(word), 값 및 기호 등을 포함할 수 있다.
송신기 노드(102)는 수신기 노드(104-1 내지 n) 중 하나 이상에 유니캐스팅 및/또는 멀티캐스팅(multicast)될 미디어 소스 노드(110)로부터의 미디어 컨텐트를 수신하도록 배열될 수 있다. 다양한 실시예에서, 송신기 노드(102)는 소스 노드(110)로부터 미디어 컨텐트를 수신하도록 배열될 수 있다. 미디어 소스 노드(110)는 일반적으로 정적 또는 동적 미디어 컨텐트를 송신기 노드(102)에 전달할 수 있는 임의의 미디어 소스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대 미디어 소스(110)는 방송 또는 스트리밍 미디어 컨텐트를 송신기 노드(102)에 제공하도록 배열된 멀티미디어 서버를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 미디어 소스 노드(110)는 OTA(Over-The-Air) 방송 시스템, 라디오 방송 시스템, 텔레비전 방송 시스템 및 위성 방송 시스템 등과 같은 미디어 배포 시스템(Distribution System; DS) 또는 방송 시스템의 일부를 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 미디어 소스 노드(110)는 DVD(Digital Versatile Disk) 장치, VHS(Video Home System) 장치, 디지털 VHS 장치, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 휴대용 미디어 재생기 및 게이밍 장치 등과 같은 장치에 의해 사용되기 위한 다양한 형식으로 미리 기록되고 저장된 미디어 컨텐트를 전달하도록 배열될 수 있다.
도 1의 실시예에 도시된 바처럼, 예컨대 송신기 노드(102)는 통신 매체(112)를 통해 미디어 소스 노드(110)에 연결될 수 있다. 주어진 구현예에 대해 원하는 바에 따라, 통신 매체(112)는 유선 통신 링크, 무선 통신 링크, 또는 이들의 조합과 같이 정보 신호들을 운반할 수 있는 임의의 매체를 일반적으로 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 통신 매체(112)는 예컨대 유선 이더넷(Ethernet) 및/또는 P2P 접속으로서 구현되는 유선 통신 링크를 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 정보는 정보 IEEE 802.3에 따라 통신 매체(112) 상에서 통신될 수 있고, 송신기 노드(102)는 실질적으로 손실 없이 미디어 소스 노드(110)로부터 미디어 컨텐트를 수신할 수 있다.
한정이 아닌 예시의 목적을 위해 유선 이더넷 및/또는 P2P 접속으로서 구현되는 통신 매체(112)와 함께 일부 실시예들이 기술될 수 있지만, 상기 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않음을 이해할 수 있다. 예컨대, 송신기 노드(102)와 소스 노드(110) 사이의 통신 매체(112)는 다양한 유형의 유선 및/또는 무선 통신 매체들을 포함할 수 있고, 일부 경우에서는 이러한 장치들 사이의 하나 이상의 네트워크를 가로지를 수 있다.
송신기 노드(102)는 미디어 컨텐트를 버퍼링(buffer)하고 상기 미디어 컨텐트를 수신기 노드들(104-1 내지 n)에 대한 유니캐스트 또는 멀티캐스트 송신을 위한 통신 프레임들로 분해(parse) 또는 단편화(fragment)하도록 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 송신기 노드(102)는 수신된 미디어 컨텐트가 버퍼 내로 판독됨에 따라 이를 분해 또는 단편화하도록 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신기 노드(102)에 제공되는 미디어 컨텐트는 하나 이상의 미디어 프레임으로서 전달될 수 있다. 각 미디어 프레임은 고정 또는 가변 길이를 갖는 개별 데이터 집합을 포함할 수 있고, 예컨대 16 킬로바이트(kB)와 같은 비트들 또는 바이트들에 의해 표현될 수 있다. 기술된 실시예들이 프레임, 패킷, 단편(fragment), 셀 및 유닛 등과 같은 다양한 유형의 통신 컨텐트 또는 형식에 적용될 수 있음을 이해할 수 있다.
다양한 실시예에서, 송신기 노드(102)는 무선 통신 링크들(108-1 내지 n) 중 하나 이상을 통해 방송될 미디어 프레임들의 시퀀스를 생성하도록 배열될 수 있다. 각 미디어 프레임은 고정 또는 가변 길이를 갖는 개별 데이터 집합을 포함할 수 있고, 비트들 또는 바이트들에 의해 표현될 수 있다. 멀티캐스팅 중에, 각 미디어 프레임은 수신기 노드들(104-1 내지 n)과 같은 복수의 의도된 수신자에 대응하는 그룹 주소를 포함하는 목적지 주소를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 목적지 주소는 무선 네트워크(106) 내의 모든 수신기 노드들(104-1 내지 n)을 가리킬 수 있다.
도 2는 무선 네트워크(200)의 일 실시예의 블록도를 도시한다. 한정이 아닌 예시의 편의를 위해, 무선 네트워크(200)는 예를 들어 한정된 개수의 노드들을 도시한다. 더 많은 노드들이 주어진 구현예를 위해 이용될 수 있음을 이해할 수 있다.
도시된 바처럼, 무선 네트워크(200)는 무선 장치(204)에 연결된 무선 장치(202)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 무선 통신 시스템(200)은 무선 네트워크(100), 송신기 노드(102) 및 수신기 노드들(104-1 내지 n)과 같은 도 1의 통신 시스템(100)의 하나 이상의 요소를 포함하거나 그에 의해 구현될 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 예컨대 무선 장치(202)와 무선 장치(204)는 WirelessHD 호환 장치들로서 구현될 수 있고, 무선 네트워크(200)는 WVAN 네트워크로서 구현될 수 있다. 이러한 실시예에서, 무선 네트워크(200)는 WirelessHD 사양 및 연관된 기법들에 따라 정보를 통신할 수 있고, 무선 장치(202)는 다른 WirelessHD 호환 장치를 포함하는 무선 장치(204)에 통신 가능하게 연결된 WirelessHD 호환 장치를 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 무선 네트워크(200)는 무선 장치(202)로부터 무선 장치(204)로 유니캐스팅 및/또는 멀티캐스팅함으로써 미디어 컨텐트를 배포하기 위한 유니캐스트 및/또는 멀티캐스트 통신 환경을 지원할 수 있다. 전형적으로, 무선 장치들(202, 204)은 사용되고 있는 채널의 유형에 기초하여 유니캐스트 또는 멀티캐스트 기법들을 활용할 것이다. 예컨대, 무선 장치들(202, 204)은 HRP 채널을 사용하는 경우 유니캐스트 기법들을 활용할 것이고, LRP 채널을 사용하는 경우 멀티캐스트 기법들을 활용할 것이다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 예컨대 무선 장치들(202, 204) 각각은 각각의 위상 안테나 어레이들(210, 210a)에 연결된 각각의 안테나 제어 모듈들(208, 208a)에 연결된 각각의 송수신기들(205, 205a)을 사용하여 하나 이상의 무선 통신 채널(206)을 수립하는 능력을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 통신 채널(206)은 송수신기 내의 통신 프로토콜 스택(stack)의 MAC 계층 및/또는 무선 장치의 무선 통신 칩셋에서 구현될 수 있다.
도 3은 아날로그 빔 형성을 수행하는 데 적합한 무선 시스템(300)의 일 실시예를 도시한다. 무선 시스템(300)은 도 1을 참조하여 기술된 바와 같은 노드들(102, 104-1 내지 n) 및/또는 도 2를 참조하여 기술된 바와 같은 무선 노드들(202, 204)에 대해 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 예시된 실시예에서, 무선 시스템(300)은 각각의 무선 장치들(202, 204)에 대해 구현된 한 쌍의 위상 안테나 어레이(210, 210a)에 대한 보다 상세한 도표를 포함할 수 있다. 위상 안테나 어레이들(210, 210a)은 각각의 안테나 제어 모듈들(208, 208a)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 위상 안테나 어레이(210)는 송신기 안테나 어레이(310) 및 수신기 안테나 어레이(320)를 포함할 수 있다. 위상 안테나 어레이(210a)는 송신기 안테나 어레이(330) 및 수신기 안테나 어레이(340)를 포함할 수 있다. 안테나 어레이들(310, 320) 및 안테나 어레이들(330, 340)이 별개의 안테나 어레이들로서 도시될 수 있지만, 각각은 상이한 송신 및 수신 계수들, 벡터들 또는 다른 적합한 안테나 파라미터들을 사용하는 단일 안테나 어레이를 사용하여 구현될 수 있음을 이해할 수 있다.
송신기 안테나 어레이들(310, 330)은 각각의 위상 편이기(phase shifter)들(314-1 내지 b) 및 위상 편이기들(334-1 내지 g)에 각각 연결된 각각의 전력 증폭기들(312-1 내지 a) 및 전력 증폭기들(332-1 내지 f)을 포함할 수 있다. 위상 편이기들(314-1 내지 b) 및 위상 편이기들(334-1 내지 g)은 각각의 안테나들(316-1 내지 c) 및 안테나들(336-1 내지 h)에 각각 연결될 수 있다. 수신기 안테나 어레이들(320, 340)은 각각의 위상 편이기들(324-1 내지 e) 및 위상 편이기들(344-1 내지 j)에 각각 연결된 각각의 안테나들(326-1 내지 d) 및 안테나들(346-1 내지 i)을 포함할 수 있다. 위상 편이기들(324-1 내지 e) 및 위상 편이기들(344-1 내지 j)은 각각의 저잡음 증폭기들(Low Noise Amplifiers; LNA)(322-1 내지 r) 및 LNA(342-1 내지 s)에 각각 연결될 수 있고, 이는 또한 각각의 결합기들(346, 348)에 각각 연결된다. 송신기 및 수신기 체인(chain)들은 주어진 구현예에 대해 원하는 바에 따라 위상 편이기들 및/또는 증폭기들을 공유할 수 있음을 이해할 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
무선 장치들(202, 204)은 각각의 위상 안테나 어레이들(210, 210a)을 사용하여 무선 공유 매체(350) 상에서 제어 정보 및 미디어 정보를 통신할 수 있다. 각각의 무선 장치들(202, 204)의 송신기 안테나 어레이(310) 및 수신기 안테나 어레이(340)는 HRP 채널(352-1) 및/또는 LRP 채널(354-1)을 사용하여 정보를 통신할 수 있다. 각각의 무선 장치들(204, 202)의 송신기 안테나 어레이(330) 및 수신기 안테나 어레이(320)는 HRP 채널(352-2) 및/또는 LRP 채널(354-2)을 사용하여 정보를 통신할 수 있다. 일 실시예에서, HRP 채널들(352-1, 352-2)은 보다 높은 레이트의 데이터 통신 속도로 동작하는 지향성 채널들로서 구현될 수 있고, LRP 채널들(354-1, 354-2)은 보다 낮은 레이트의 데이터 통신 속도로 동작하는 무지향성 채널들로서 구현될 수 있다.
안테나 제어 모듈들(208, 208a)은 각각의 송수신기들(205, 205a) 및 각각의 위상 안테나 어레이들(210, 210a)을 사용하여 빔 형성 동작들을 수행할 수 있다. 빔 형성 동작들은 HR0, HRRX, HRTX 및 HRTR과 같은 모든 유형의 WirelessHD 호환 장치들을 지원하는 명시적인 피드백 빔 형성을 포함할 수 있다. 스테이션을 위한 송신기와 수신기가 동일하다는 요건은 존재하지 않고, 교정이 요구되지 않는다. 빔 형성 동작들은 또한 암시적인 피드백 빔 형성을 포함할 수 있는데, 이는 전형적으로 소스 및 목적지가 HRTR이 가능한 경우에 사용된다.
60 GHz mmWave 동작들을 위해 약 10 미터에서 Gbps 급의 데이터 속도를 제공하기 위해, 위상 안테나 어레이들(210, 210a)이 60 GHz 주파수 대역에서 고이득 안테나 네트워크들로서 구현된다. 위상 안테나 어레이들(210, 210a)은 무선 장치들(202, 204) 사이의 최적 경로를 찾도록 장애물들 주위로 조향될 수 있는 빔들을 생성할 수 있다. 안테나 제어 모듈들(208, 208a)은 빔 검색 및 빔 추적 동작들에 적합한 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜을 구현하도록 협력할 수 있다. 빔 검색은 HRP 채널들(352-1, 352-2) 상에서 용인 가능한 수준의 이득 또는 SNR을 갖는 바람직한 빔을 낳는 송신기 및 수신기 안테나 어레이 가중치 벡터(antenna-array weight vector; AWV)들을 추정하는 기법이다. 빔 추적은 HRP 채널들(352-1, 352-2)의 작은 동요에 기인하는 시간에 걸친 기존의 빔에 대응하는 송신기 및 수신기 AWV들을 추적하는 기법이다. 빔 검색은 전형적으로 전용 시간 간격을 사용하는 독립형(stand-alone) 기법인 반면, 빔 추적은 데이터 전송 중에 일어나고, 기존의 HRP 패킷들 및 대응하는 ACK 패킷들에 첨부된다.
도 4는 상태도(400)의 일 실시예를 도시한다. 상태도(400)는 위상 안테나 어레이들(210, 210a)을 사용하는 적응형 빔 형성에 대한 상태 천이(state transition)를 도시한다. 도 4에 도시된 예시된 실시예에서, 무선 장치(202)는 유휴(idle) 상태(402)에 있을 수 있고, 무선 장치(202)의 통신 범위 내의 피어 장치{예컨대 무선 장치(204)}를 검출할 수 있다. 무선 장치(202)는 유휴 상태(402)를 빠져나와 빔 형성 상태(404)에 진입할 수 있다. 무선 장치(202)는 반복 트레이닝 방안을 사용하는 빔 형성 동작들을 개시하여 무선 장치들(202, 204) 사이에 한 쌍의 통신 채널(HRP 352-1, 352-2)을 형성할 수 있다. 예컨대, 무선 장치(202)를 위한 안테나 제어 모듈(208)은 송수신기(205) 및 위상 안테나 어레이(210)를 통해 트레이닝 신호들 및 피드백 정보를 무선 장치(204)와 통신하도록 배열될 수 있다. 상기 정보는 HRP 채널들(352-1, 352-2)을 배타적으로 사용하여 통신되고, 한편으로 LRP 채널들(354-1, 354-2)을 사용할 필요를 감소 또는 제거시킨다. 이는 장치들에 대한 트레이닝 시간을 감소시킨다. 안테나 제어 모듈(208)은 무선 장치(204)로부터의 피드백 정보를 사용하여 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 AWV들을 반복적으로 결정한다. 트레이닝되면 무선 장치들(202, 204)은 빔 형성 상태(404)를 빠져나와 데이터 전송 상태(406)에 진입하여 양방향 고속 데이터 통신을 위한 HRP 채널들(352-1, 352-2)을 사용할 수 있다.
도 5는 무선 시스템(500)을 위한 반복 트레이닝 방안의 일 실시예를 도시한다. 60 GHz 주파수 대역 내의 경로 손실이 매우 높고 60 GHz에서의 CMOS 전력 증폭기들의 효율이 낮기 때문에, 원하는 10 미터 커버리지를 달성하기 위해 지향성 송신이 필요하다. 신뢰성 있는 데이터 통신을 위한 원하는 SNR을 획득하기 위해 송신 및 수신 빔 형성 동작들로부터의 어레이 이득이 필요하다. 현재에는 지향성 송신을 획득하기 위한 몇몇 상이한 빔 형성 프로토콜이 존재한다. 제1 빔 형성 프로토콜은 섹터 방식 안테나 접근법(sectored antenna approach)을 사용하는데, 이는 몇몇 미리 형성된 빔들 사이에서 스위칭한다. 제2 빔 형성 프로토콜은 위상 안테나 어레이들을 사용하는데, 송신 및 수신 빔들은 도 3을 참조하여 기술된 바처럼 각 안테나 요소의 입력 및 출력 신호들의 위상들을 변화시킴으로써 형성된다.
제2 빔 형성 프로토콜은 반복 트레이닝 접근법을 사용한다. 반복 트레이닝 프로세스는 송신기들 또는 수신기들을 트레이닝시키기 위해 연속적인 반복들에서 트레이닝 시퀀스들 및 피드백을 활용한다. 반복 트레이닝 접근법은 복수의 전력 증폭기에게 송신 전력을 분배한다는 장점을 제공하고, 빔은 적응적으로 조향될 수 있다. 이러한 논의는 명료함을 위해 단일 데이터 스트림으로만 한정되지만, 일부 실시예들은 또한 복수의 데이터 스트림에 대해 구현될 수 있음에 주목할 만하다. 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜의 동작들 및 이점들을 더 잘 예시하고 기술하도록 반복 트레이닝의 간략한 개관이 아래에 제공된다.
일 실시예에서, 벡터들 u 및 v로 표기된 수신기(Rx)(504) 및 송신기(Tx)(502)에서의 원하는 빔 형성 가중치들은 아래의 수학식 1에 나타낸 바와 같이 빔 형성된 채널의 이득을 최대화한다.
Figure pct00002
여기서 H는 송신기(502)와 수신기(504) 사이의 유효 채널 행렬이고,
Figure pct00003
는 빔 형성 가중치들
Figure pct00004
및
Figure pct00005
에 대한 빔 형성된 스칼라 채널이고, u 및 v는 수신기(504) 및 송신기(502) 각각에서의 정규화된 빔 형성 벡터들이다. 유효 채널 행렬은 송신/수신 가중화 행렬들(weighting matrixes) 및 무선 채널의 효과를 통합하고, 이는 송신 가중화 행렬 B t, 무선 채널 H w, 수신 가중화 행렬 B r의 곱, 예컨대 H=B r H w B t이다. B r의 i번째 행의 가중치 항들은 i번째 유효 수신 안테나를 형성하고, 유사하게 B t의 i번째 열의 가중치 항들은 i번째 유효 송신 안테나를 형성한다. H의 i번째 행 및 j번째 열의 항은 i번째 유효 수신 안테나와 j번째 유효 송신 안테나 사이의 채널 응답이다. H가 알려지는 경우, u 및 v는 H의 특이값 분해(SVD)를 사용하여 계산될 수 있다. 그러나, H는 대개 60 GHz 시스템들을 위한 송신기(502) 및 수신기(504)에서 알려지지 않는다. 결과적으로, u 및 v를 얻기 위한 효율적인 방안으로서 반복 트레이닝이 사용되고, 이는 전체 H에 관해 학습하기 위한 고비용의 트레이닝을 필요로 하지 않는다.
빔 형성은 데이터 패킷의 송신 전에 필요하다. 현재의 프로토콜들에서 P2P 스케줄링된 트레이닝을 위해, 그리고 RF 송수신기 체인 교정이 없는 시스템들을 위해, 위상 안테나 어레이들의 빔 형성 가중치들은 예컨대 약 400 마이크로초(㎲)의 상당한 오버헤드를 소비하는 빔 정련 단계(beam refinement phase) 동안에 점차 정련된다. 높은 네트워크 처리량을 위해 트레이닝 오버헤드를 가능한 한 많이 감소시키는 것이 바람직하다. 최신 기술에 있어서, 반복 트레이닝은 이것의 우수한 성능으로 인해 빔 정련을 위해 이용되는 방안이다. 이는 반복적이고, 각 반복은 두 단계, 예컨대 도 5에 도시되고 아래의 수학식 2에 나타낸 바와 같이 MRC(Maximum Ratio Combining) 가중치들의 트레이닝과 MRT(Maximum Ratio Transmission) 가중치들의 트레이닝을 갖는다.
Figure pct00006
여기서
Figure pct00007
는 빔 형성 벡터의 크기를 정규화한다. 명료함과 간편함을 위해, 잡음 항의 값은 구하지 않는다. i번째 반복에서, 송신기(502)는 송신 빔 형성 벡터 v(i)를 갖고, 이는 수신기(504)로부터의 피드백으로부터 유래한다.
수학식 2의 제1 단계에서, 송신기(502)는 v(i)를 사용하여 트레이닝 심볼들을 수신기(504)에 발송하고, 수신기(504)는 송신 벡터 v(i)에 대해 수신된 신호 세기를 최대화하는 수신 빔 형성 가중치들을 다음과 같이 추정한다. 수신기는 각각의 유효 수신 안테나 상에서 각각 응답을 측정하고, 측정된 응답들은 벡터 Hv(i)를 형성한다. 수신된 신호를 최대화하는 수신 빔 형성 벡터(예컨대 MRC 벡터)가 아래의 수학식 3에 표시된다.
Figure pct00008
수학식 2의 제2 단계에서, 송신기(502)는 트레이닝 심볼들을 각각의 유효 송신 안테나를 통해 각각 발송하고, 수신기(504)는 수신 벡터 u(i)에 대해 수신된 신호 세기를 최대화하는 송신 빔 형성 가중치들을 다음과 같이 추정한다. 수신기는 u(i)를 수신 벡터로서 사용하여 H 내의 각각의 유효 송신 안테나에 대한 빔 형성된 채널 응답을 각각 측정한다. 측정된 채널 응답들은 벡터 u H(i)H를 형성한다. 수신된 신호를 최대화하는 송신 빔 형성 벡터(예컨대 MRT 벡터)가 아래의 수학식 4에 표시된다.
Figure pct00009
v(i+1)에 대한 값은 (i+1)번째 반복에 대해 송신기(502)에 피드백된다. u(i) 및 v(i)에 대한 값들은 각각의 반복이 완료됨에 따라 이상적인 u 및 v로 점차 수렴한다.
반복 트레이닝은 WirelessHD 사양에 의해 현재 구현되는 것들과 같은 소정의 종래의 빔 형성 프로토콜들에 의해 현재 사용된다. 그러나, WirelessHD 사양에 의해 활용되는 종래의 빔 형성 프로토콜은 상당한 양의 트레이닝 오버헤드와 링크 대기 시간을 초래한다. 이는 또한 한 번에 한 방향으로 링크를 트레이닝하도록 설계되는데, 이는 수신기들로서 주로 동작하고 송신기들로서는 그보다 덜 동작하도록 설계되는 디지털 텔레비전 세트들에 적합할 수 있다. 그러나, PC 환경은 상이하며, 송신과 수신 동작들 모두에 초점이 두어진다. 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 양방향 링크들을 트레이닝하기 위한 링크 대기 시간을 감소시키고, 이는 도 6을 참조하여 보다 상세히 기술된다.
도 6a는 메시지 흐름(600)의 일 실시예를 도시한다. 메시지 흐름(600)은 HRP 채널들(352-1, 352-2)만을 사용함으로써 반복 트레이닝 방안에 의해 초래되는 대기 시간을 감소시키는 한편 LRP 채널들(354-1, 354-2)을 사용할 필요를 감소 또는 제거시키는 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 대한 메시지 흐름을 도시한다. 한정이 아닌 예시의 목적을 위해, 무선 장치(202)는 피코넷 제어기(PNC) 또는 조정기를 나타낼 수 있고, 무선 장치(204)는 무선 스테이션(STA)을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 메시지 흐름(600)은 WirelessHD 장치들에 대해 적용될 수 있지만, 본 실시예들은 이러한 측면에 한정되지 않는다.
도 6a에 도시된 예시된 실시예들에서, 무선 장치(202)는 유휴 상태(402)를 빠져나와 빔 형성 상태(404)에 진입한다. 무선 장치(202)는 선택적으로 타이밍 획득 및 최적 지연 선택 시퀀스들을 무선 장치(204)에 송신할 수 있다. 무선 장치(202)의 안테나 제어 모듈(208)은 무선 장치(204)의 안테나 제어 모듈(208a)과 협력하여 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜을 사용하는 반복 트레이닝 방안을 구현한다. 반복 트레이닝 방안은 주어진 구현예에 대해 원하는 바에 따라 임의의 수의 반복(602-1 내지 m)을 사용할 수 있다.
제1 반복 트레이닝(602-1) 중에, 안테나 제어 모듈(208)은 무선 장치(202)의 송수신기(205) 및 위상 안테나 어레이(510)를 사용하여 트레이닝 신호들(613)과 같은 트레이닝 신호들을 무선 장치(202)로부터 무선 장치(204)로 다운링크(DL) HRP 채널(352-1) 상에서 발송한다. 전형적인 시나리오에서, 복수의 트레이닝 신호가 송신되는 한편, 무선 장치(202)는 적절한 시간에(예컨대 매 트레이닝 신호의 시작시에) 자신의 안테나 가중치들을 변경한다. 예컨대, 안테나 제어 모듈(208)은 수신기(Rx) 트레이닝 신호들(613)을 무선 장치(202)로부터 무선 장치(204)로 DL HRP 채널(352-1) 상에서 발송하여 무선 장치(204)가 MRC 가중치들을 추론하고 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하도록 한다. 안테나 제어 모듈(208)은 송신기(Tx) 트레이닝 신호들(614)을 무선 장치(202)로부터 무선 장치(204)로 DL HRP 채널(352-1) 상에서 발송하여 장치(204)가 자신의 수신된 신호의 특성들을 측정하도록 한다. 이러한 특성들은 나중에 메시지(617)를 사용하여 장치(204)로부터 장치(202)로 피드백되어, 무선 장치(202)가 자신의 MRT 가중치들을 추론하여 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 송신 빔 패턴이 형성될 수 있도록 한다.
종래의 빔 형성 프로토콜에서는, 안테나 제어 모듈(208)이 LRP 채널(354-1) 상에서 무선 장치(204)로부터 피드백 정보를 수신하기 위해 대기할 수 있다. 그러나, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜들에서는, 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 수신 빔 패턴이 형성되거나 또는 부분적으로 형성될 때까지 무선 장치(204)로부터의 피드백 정보가 지연되며, 이에 의해 무선 장치(202)가 업링크(UL) HRP 채널(352-2) 상에서 무선 장치(204)로부터 피드백 정보를 수신하도록 한다. UL HRP 채널(352-2)은 LRP 채널(354-1)보다 훨씬 더 높은 데이터 속도에서 동작하며, 따라서 피드백 정보를 위해 UL HRP 채널(352-2)을 사용하는 것은 트레이닝 오버헤드 및 대기 시간을 감소시킨다.
다시 메시지 흐름(600)을 참조하면, 안테나 제어 모듈(208a)은 무선 장치(204)의 송수신기(205a) 및 위상 안테나 어레이(210a)를 사용하여 UL HRP 채널(352-2) 상에서 트레이닝 신호들 또는 시퀀스들을 무선 장치(202)에 발송한다. 예컨대, 안테나 제어 모듈(208a)은 UL HRP 채널(352-2) 상에서 트레이닝 신호들(615)을 무선 장치(202)에 발송하여 MRC 가중치들을 추론하고 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성한다. 안테나 제어 모듈(208a)은 또한 UL HRP 채널(352-2) 상에서 트레이닝 신호들(616)을 무선 장치(202)에 발송하여 무선 장치(202)가 자신의 수신된 신호의 특성들을 측정하도록 한다. 이러한 특성들은 나중에 메시지(618)를 사용하여 장치(202)로부터 장치(204)로 피드백되어, 무선 장치(204)가 자신의 MRT 가중치들을 추론하여 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)에 대한 지향성 송신 빔 패턴이 형성될 수 있도록 한다.
무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)가 화살표(615)에서 획득된 가중치들(예컨대 MRC 가중치들)을 사용하여 완전히 또는 부분적으로 형성된 지향성 수신 빔 패턴을 갖게 되면, 무선 장치(204)는 UL HRP 채널(352-2) 상에서 피드백 정보를 무선 장치(202)에 발송할 수 있고, 이는 화살표(617)에 의해 지시되는 바처럼 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 사용하여 수신된다. 위상 안테나 어레이(210a)는 이전에 UL PNC Rx 벡터 트레이닝(PNC MRC 가중치들)(화살표 615)을 송신할 때 사용된 것과 동일한 송신 빔 형성 벡터를 사용할 수 있다. 이는 단계(615) 이전에 또는 그 전에 이용 불가능하였을 수 있는 수신 이득을 무선 장치(202)에게 제공한다.
안테나 제어 모듈(208)은 무선 장치(204)로부터의 피드백 정보를 사용하여 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 AWV들을 결정할 수 있다. 이후, 제1 반복(602-1)은 무선 장치(202)가 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 최근에 수신된 피드백 정보(화살표 617)로부터 획득된 지향성 송신 빔 패턴을 사용하여 DL HRP 채널(352-1) 상에서 피드백 정보를 무선 장치(204)에 발송하도록 함으로써 완료될 수 있다. 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)는 화살표(613)에서 DL STA Rx 벡터 트레이닝(STA MRC 가중치들)을 수신할 때 형성된 지향성 수신 빔 패턴을 사용하여 피드백 정보를 수신할 수 있다. 이후, 안테나 제어 모듈(208a)은 상기 피드백 정보를 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 AWV들을 무선 장치(202)로부터의 피드백 정보를 사용하여 결정함에 있어서 사용할 수 있다.
무선 장치들(202, 204)은 제1 반복 트레이닝(602-1)에서 사용된 것과 유사한 빔 형성 또는 빔 정련 동작들을 수행하는 다음 반복 트레이닝들(602-2 내지 m)로 진행할 수 있다. 예컨대, 반복 트레이닝(602-2)의 경우, 화살표들(619 내지 624)에 의해 지시되는 동작들은 화살표들(613 내지 618)에 의해 지시되는 바처럼 수행되는 동작들과 유사하다. 각각의 반복 트레이닝(602-1 내지 m)은 HRP 채널들(352-1, 352-2)에 대한 보다 정확한 AWV들을 연속적으로 제공한다. 이러한 프로세스는, 데이터 통신에 대한 결정된 SNR에 도달하거나, 결정된 횟수의 반복(예컨대 3회 반복)에 도달하거나, 또는 링크의 양단 모두가 트레이닝 프로세스의 종결을 요청할 때까지와 같은 종결 조건에 도달할 때까지 계속된다. 이 시점에서, HRP 채널들(352-1, 352-2)은 양방향 고속 데이터 통신을 위해 사용될 수 있다.
화살표(617)에서 제공되는 피드백 정보는 선택적으로 뒤로 옮겨져 단계(616) 동안에 제공될 수 있음에 주목할 만하다. 그러나, 이는 송신/수신 스위칭으로 인해 동기화 오버헤드를 추가시킬 수 있다.
도 6b는 메시지 흐름(650)의 일 실시예를 도시한다. 메시지 흐름(650)은 HRP 채널들(352-1, 352-2)을 지배적으로 사용함으로써 반복 트레이닝 방안에 의해 초래되는 대기 시간을 감소시키는 한편 LRP 채널들(354-1, 354-2)을 사용할 필요를 감소 또는 제거시키는 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 대한 메시지 흐름을 도시한다. 한정이 아닌 예시의 목적을 위해, 무선 장치(202)는 피코넷 제어기(PNC) 또는 조정기를 나타낼 수 있고, 무선 장치(204)는 무선 스테이션(STA)을 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 메시지 흐름(650)은 NGmS 장치들에 대해 적용될 수 있지만, 본 실시예들은 이러한 측면에 한정되지 않는다.
도 6a에 도시된 예시된 실시예들에서, 메시지 흐름(650)은 NGmS 네트워크, 프로토콜 또는 장치들을 위해 구현되는 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 적합한 메시지 흐름을 도시한다. NGmS 프로토콜은 예컨대 DL RX 트레이닝, DL 피드백 및 DL TX 트레이닝에 이어 UL RX 트레이닝, UL 피드백 및 UL TX 트레이닝을 포함할 수 있는데, DL 피드백은 이전에 송신된 UL TX 트레이닝에 대응하는 다운링크 상에서 송신되는 피드백이다.
도 6b의 메시지 흐름(650)은 도 6a를 참조하여 기술된 메시지 흐름(600)과 유사한데, 트레이닝 신호들 및 메시지들에 대한 순서가 상이하다. 메시지 흐름(650)에 도시된 바처럼, 신호들 및/또는 메시지들(613 내지 618)이 613, 618, 614, 615, 617 및 616의 순서로 재정렬된다. 이러한 순서는 다음의 특성들을 제공함을 이해할 수 있다. (1) 동일한 방향의 모든 화살표들이 함께 그룹화되어 단일 패킷을 형성할 수 있고, (2) 그룹 내에 RX 트레이닝, 피드백 정보가 존재하고 다음으로 TX 트레이닝이 존재한다. 피드백 정보가 현재의 반복 트레이닝에 대응할 수 있는 메시지 흐름(600)과 달리, 메시지 흐름(650)은 이전의 반복 트레이닝에 대응한다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
도 7은 빔 형성 이득에 대한 그래프(700)의 일 실시예를 도시한다. 그래프(700)는 x축 상에 반복 횟수를 제공하고 y 축 상에 결합된 출력(dB)을 제공한다. 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜의 결과로서, 송신 및 수신 빔 형성 모두를 수행함으로 인해 화살표(618)에서의 피드백이 약 15 내지 25 dB의 빔 형성 이득(어느 반복인지에 의존함)으로 발송된다. 예컨대, 약 15 dB의 이득이 제1 반복(602-1)에서 달성될 수 있고, 5 내지 6 dB의 추가적인 이득이 제2 반복(602-2)에서 달성될 수 있다. 제2 반복(602-2) 후에, 각각의 연속되는 반복(예컨대 602-3 내지 602-9)에 의해 점진적으로 더 작은 이득들이 실현된다. 이러한 SNR 향상은 교정 없이 빔 형성 동작들에 대한 훨씬 더 빠른 피드백을 가능하게 한다. 이러한 결과는 양측에 있는 32 또는 36개의 안테나 요소에 대응한다.
도 8은 메시지 흐름(800)의 일 실시예를 도시한다. 메시지 흐름(800)은 HRP 채널들(352-1, 352-2)을 사용함으로써 반복 트레이닝 방안에 의해 초래되는 대기 시간을 감소시키는 한편 LRP 채널들(354-1, 354-2)을 사용할 필요를 감소 또는 제거시키는 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 대한 대안적인 메시지 흐름을 도시한다. 한정이 아닌 예시의 목적을 위해, 무선 장치(202)는 피코넷 제어기(PNC) 또는 조정기를 나타낼 수 있고, 무선 장치(204)는 무선 스테이션(STA)을 나타낼 수 있다.
메시지 흐름(600)과 유사하게, 메시지 흐름(800)은 송신 및 수신 빔 형성 동작들을 조정하도록 시도하여 피드백 정보가 HRP 채널들(352-1, 352-2) 상에서 제공되도록 한다. 무선 장치(202)는 유휴 상태(402)를 빠져나와 빔 형성 상태(404)에 진입한다. 무선 장치(202)는 메시지 흐름(800)을 활용하여 WPAN 또는 WVAN을 위한 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위해 반복 트레이닝 방안을 사용하는 양방향 빔 형성 동작들을 개시한다. 메시지 흐름(800)은 송신 및 수신 빔 형성 동작들을 인터리빙하여 보다 높은 데이터 속도로 피드백 정보를 통신하기 위해 부분적으로 트레이닝된 링크들을 사용하는 것을 허용한다. 보다 구체적으로, 메시지 흐름(800)은 무선 장치(202, 204)에 대한 송신 및 수신 빔 형성 동작들을 인터리빙하여, 무선 장치(204)로부터 무선 장치(202)에 의해 수신된 피드백 정보가 HRP 채널들(352-1, 352-2) 상에서 통신되도록 한다. 이는 빔 형성 동작들 중에 LRP 채널들(354-1, 354-2)을 사용할 필요를 감소시킨다.
도 8에 도시된 예시된 실시예에서, 메시지 흐름(800)은 선택적인 타이밍 획득 및 최적 지연 선택 동작들로 시작한다. 제1 반복 트레이닝(802-1) 중에, 안테나 제어 모듈(208)은 DL HRP 채널(352-1) 상에서 송신기(Tx) 트레이닝 신호들(813)을 무선 장치(202)로부터 무선 장치(204)에 발송하여 장치(204)가 자신의 수신된 신호의 특성들을 측정하도록 한다. 무선 장치(202)는 UL LRP(354-2) 상에서 무선 장치(204)로부터 피드백 정보(814)를 수신하여 자신의 MRT 가중치들을 추론한다. 무선 장치(202)의 안테나 제어 모듈(208)은 무선 장치(204)로부터의 피드백 정보(814)를 사용하여 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 AWV들을 결정한다.
이후, 무선 장치(202)는 DL HRP(352-1) 상에서 Rx 트레이닝 신호들(STA MRC 가중치들)을 무선 장치(204)에 발송하여 화살표(815)에 의해 지시되는 바처럼 무선 장치(204)가 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 추론 및 형성하도록 한다. 무선 장치(202)는 UL HRP(352-2) 상에서 무선 장치(204)로부터 Tx 트레이닝 신호들(STA MRT 가중치들)을 수신하여 화살표(816)에 의해 지시되는 바처럼 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 형성한다.
안테나 제어 모듈(208)은 무선 장치(202)의 송수신기(205) 및 위상 안테나 어레이(510)를 사용하여 다운링크 DL HRP 채널(352-1) 상에서 트레이닝 신호들(815)을 무선 장치(202)로부터 무선 장치(204)에 발송하여, 무선 장치(204)가 MRC 가중치들을 추론하고 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하도록 한다. 안테나 제어 모듈(208a)은 또한 UL HRP 채널(352-2) 상에서 트레이닝 신호들(816)을 무선 장치(202)에 발송하여 무선 장치(202)가 자신의 수신된 신호의 특성들을 측정하도록 한다.
무선 장치(202)는 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 사용하여 DL HRP(352-1) 상에서 피드백 정보(817)를 무선 장치(204)에 발송한다. 피드백 정보(817)는 최근의 절반의 반복에서 획득된 부분적으로 트레이닝된 링크를 사용하여 운반된다. 그 결과, 피드백 정보(817)는 DL LRP 채널(354-1)만을 사용하는 것보다 훨씬 더 강건하고 효율적이다. 무선 장치(204)는 상기 피드백 정보를 사용하여 무선 장치(204)의 위상 안테나 어레이(210a)에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 AWV들을 무선 장치(202)로부터의 피드백 정보(817)를 사용하여 결정한다.
제1 반복 트레이닝(802-1)을 완료하기 위해, 무선 장치(202)는 UL HRP(352-2) 상에서 무선 장치(204)로부터 무선 장치(202)에 의해 트레이닝 신호들(818)을 수신하여 MRC 가중치들을 추론하고 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성한다.
무선 장치들(202, 204)은 제1 반복 트레이닝(802-1)에서 사용된 것과 유사한 빔 형성 또는 빔 정련 동작들을 수행하는 다음 반복 트레이닝들(802-2 내지 k)로 진행할 수 있다. 예컨대, 무선 장치(202)는 제2 반복 트레이닝(802-2) 중에 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 사용하여 UL HRP(352-2) 상에서 무선 장치(204)로부터 추가적인 피드백 정보를 수신할 수 있다. 안테나 제어 모듈(210)은 무선 장치(204)로부터의 추가적인 피드백 정보를 사용하여 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 AWV들을 결정할 수 있다. 각각의 반복 트레이닝(802-1 내지 k)은 HRP 채널들(352-1, 352-2)에 대한 보다 정확한 AWV들을 연속적으로 제공한다. 이러한 프로세스는, 데이터 통신에 대한 결정된 SNR에 도달하거나 또는 결정된 횟수의 반복(예컨대 3회 반복)에 도달하는 것과 같은 종결 조건에 도달할 때까지 계속된다. 이 시점에서, HRP 채널들(352-1, 352-2)은 양방향 고속 데이터 통신을 위해 사용될 수 있다.
개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 부분적으로 트레이닝된 링크들을 활용하여 피드백 단계들 동안에 피드백 정보를 위한 보다 높은 데이터 속도를 제공한다. 대조적으로, WirelessHD 사양에서는 제1 피드백 후의 피드백 단계들은 선택된 안테나 패턴인 "지향성" 모드를 사용하여 이루어진다. 비교정(non-calibrated) 안테나들의 경우, 무작위 안테나 패턴은 소정의 방향으로 0 dBi 미만을 산출할 수 있다. 지향성 모드는 몇몇 무작위 선택 중 최선이므로 약 0 dBi일 것으로 예상된다. 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜의 추가적인 장점은 다음번의 피드백이 적절히 트레이닝된 빔 형성된 링크 상에 이미 존재할 것이므로 빔 형성기가 지향성 모드에 대한 선택된 안테나 패턴을 빔이 형성되는 측에 전송할 필요가 없다는 점이다.
도 9는 위상 어레이 안테나(900)의 일 실시예를 도시한다. 위상 어레이 안테나(900)는 예컨대 위상 어레이 안테나들(210, 210a)을 나타낼 수 있다. 도 9에 도시된 예시된 실시예에서, 위상 어레이 안테나(900)는 복수의 안테나 요소(902-1 내지 p)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜은 위상 어레이 안테나(900)로부터의 안테나 요소(902-1 내지 p)의 부분 집합을 트레이닝시킬 수 있다. 빔 형성 동작들의 처음 몇 번의 반복은 감소된 시간과 품질을 가질 수 있다. 위상 안테나 어레이(900)가 무선 장치(202)에 의해 구현되고 36개의 안테나 요소(902-1 내지 902-36)를 갖는 경우, 안테나 제어 모듈(208)은 안테나 요소들(902-1 내지 902-36) 중 일부를 함께 결합시켜 보다 적은 전체 안테나 요소들(902-1 내지 902-36)에 대한 트레이닝을 생성할 수 있다. 이는 제1 반복 트레이닝들에 있어서 트레이닝 시간을 단축시키고, 예상 안테나 이득 중 일부를 여전히 포착(capture)할 수 있다. 이러한 결합에 대한 예가 도 9에 도시되는데, 여기서 빗금으로 표시된 4개의 안테나 요소(902-5, 902-10, 902-12 및 902-17)는 예컨대 90도, 180도, 또는 270도와 같은 동일한 양만큼 항상 위상 편이된다. 이는 6 x 6 위상 안테나 어레이(900)로부터 만들어진 본질적으로 8 내지 9개의 안테나 요소를 낳는다.
예를 들어, 예시적인 메시지 흐름들(600, 800)을 다시 참조하면, 무선 장치(202)는 DL HRP(352-1) 상에서 Tx 트레이닝 신호들을 무선 장치(204)에 발송하여 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)의 안테나 요소들(902-1 내지 p)의 부분 집합에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 형성할 수 있다.
그에 부가하여 또는 그 대신, 무선 장치들(202, 204)은 빔 형성 동작들을 가속시킬 수 있는 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜 중에 추가적인 정보를 교환할 수 있다. 예컨대, WirelessHD 사양이 지향성 모드에 대한 적절한 안테나 패턴 색인을 식별하기 위해 사용하는 것과 유사한 방식으로, 개선된 지향성 빔 형성 프로토콜은 무선 장치들(202, 204)에 대한 필요한 변조 및 코딩 방안(Modulation and Coding Scheme; MCS)과 같은 추가적인 정보 유형들을 빔 형성 동작들의 소정의 단계들에 추가할 수 있다. 정의된 길이(예컨대 3 비트)를 갖는 정보 필드가 MCS 정보를 통신하는 데 사용될 수 있다. 피드백 단계들 동안에 피드백 정보를 생성하는 것을 돕기 위해, MCS 정보는 예컨대 어느 한 쪽의 링크 방향에서 송신기 트레이닝 신호들로 통신될 수 있다. MCS 정보 이외의 다른 유형의 정보가 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜의 상이한 단계들 중에 발송될 수 있고, 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
실시예들에서, 피드백 정보는 수신기에서 이루어진 측정들에 대응할 수 있고, 송신기에 의해 적용되는 안테나 패턴에 관해서는 대개 알지 못한다. 피드백 정보의 예는 다른 것들 중에서도 주어진 지연에 대한 채널 추정치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백 정보의 양은 균일할 수 있다. 그에 부가하여 또는 그 대신, 무선 장치들(202, 204)은 점차 늘어나는 양의 피드백 정보를 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜의 피드백 단계들 중에 교환하여 빔 형성 동작들을 가속시킬 수 있다. HRP 채널들(352-1, 352-2)이 부분적으로 또는 완전히 형성되고 피드백 오버헤드가 더 저렴해지는 경우, 무선 장치들(202, 204) 중 하나 또는 둘은 소정의 단계들 및/또는 반복 트레이닝들에서 HRP 채널들(352-1, 352-2) 상에서 제공되는 피드백 정보의 양을 증가시켜 전체 빔 형성 트레이닝 시간을 감소시킨다.
다양한 실시예에 대한 동작들이 이하의 도면들과 그에 수반하는 예들을 참조하여 더 기술될 수 있다. 도면들 중 일부는 로직 흐름을 포함할 수 있다. 도시된 로직 흐름은 기술된 기능이 어떻게 구현될 수 있는지에 관한 일례를 제공할 뿐임을 이해할 수 있다. 또한, 주어진 로직 흐름은 달리 지시되지 않는 한 반드시 제시된 순서로 실행되어야 할 필요가 없다. 또한, 로직 흐름은 하드웨어 요소, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 요소, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
도 10은 둘 이상의 장치 사이에 새로운 무선 네트워크를 형성하도록 채널 쌍을 선택하기 위한 로직 흐름(1000)의 일 실시예를 도시한다. 다양한 실시예에서, 로직 흐름(1000)은 다양한 시스템, 노드 및/또는 모듈에 의해 수행될 수 있고, 설계 파라미터들 또는 성능 제약들의 주어진 집합에 대해 원하는 바에 따라 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 임의의 조합으로서 구현될 수 있다. 예컨대, 로직 흐름(1000)은 로직 장치(예컨대 송신기 노드, 수신기 노드) 및/또는 로직 장치에 의해 실행될 명령어들, 데이터 및/또는 코드를 포함하는 로직에 의해 구현될 수 있다. 한정이 아닌 예시의 목적을 위해, 로직 흐름(1000)은 도 1을 참조하여 기술된다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 예컨대 로직 흐름(1000)은 블록(1002)에서 무선 네트워크를 위한 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안을 사용하는 빔 형성 동작들을 개시할 수 있다. 예컨대, 무선 장치(202)는 60 GHz mmWave WPAN 또는 WVAN을 위한 한 쌍의 통신 채널(352-1, 352-2)을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안을 사용하는 빔 형성 동작들을 개시할 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 예컨대 로직 흐름(1000)은 블록(1004)에서 고속 채널만을 사용하여 제1 장치와 제2 장치 사이에서 트레이닝 신호들 및 피드백 정보를 통신할 수 있다. 예컨대, 트레이닝 신호들 및 피드백 정보는 무선 장치들(202, 204) 사이에서 HRP 채널들(352-1, 352-2)만을 사용하여 통신될 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
일 실시예에서, 예컨대 로직 흐름(1000)은 블록(1006)에서 제2 장치로부터의 피드백 정보를 사용하여 제1 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정할 수 있다. 예컨대, 무선 장치(202)의 안테나 제어 모듈(208)은 무선 장치(204)로부터의 피드백 정보를 사용하여 무선 장치(202)의 위상 안테나 어레이(210)에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 AWV들을 결정할 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
도 11은 제조 물품(1100)의 일 실시예를 도시한다. 도시된 바처럼, 물품(1100)은 둘 이상의 장치 사이에서 새로운 무선 네트워크를 형성하도록 채널 쌍을 선택하기 위한 로직(1104)을 저장하기 위한 저장 매체(1102)를 포함할 수 있다. 예컨대, 로직(1104)은 채널 선택 모듈(208)뿐만 아니라 송신기 노드(102, 202) 및/또는 수신기 노드들(104-1 내지 n, 204)의 다른 태양들을 구현하는 데 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 물품(1100)은 다양한 시스템, 노드 및/또는 모듈에 의해 구현될 수 있다.
물품(1100) 및/또는 머신(machine) 판독 가능 저장 매체(1102)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리, 착탈식 또는 고정식 메모리, 소거 가능 또는 소거 불가능 메모리 및 기록 가능 또는 재기록 가능 메모리 등을 포함하는, 데이터를 저장할 수 있는 하나 이상의 유형의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예들은 RAM(Random Access Memory), DRAM(Dynamic RAM), DDR-DRAM(Double-Data-Rate DRAM), SDRAM(Synchronous DRAM), SRAM(Static RAM), ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), CD-ROM(Compact Disk ROM), CD-R(Compact Disk Recordable), CD-RW(Compact Disk Rewritable), 플래시 메모리(예컨대 NOR 또는 NAND 플래시 메모리), CAM(Content Addressable Memory), 중합체 메모리(예컨대 강유전성 중합체 메모리), 상변화 메모리{예컨대 오보닉(ovonic) 메모리}, 강유전성 메모리, SONOS(Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) 메모리, 디스크(예컨대 플로피 디스크, 하드 드라이브, 광 디스크, 자기 디스크, 자기-광학 디스크) 또는 카드(예컨대 자기 카드, 광 카드), 테이프, 카세트, 또는 정보를 저장하는데 적합한 임의의 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 통신 링크(예를 들어, 모뎀, 라디오 또는 네트워크 접속)를 통해 캐리어파 또는 다른 전파 매체에 구현된 데이터 신호들에 의해 운반되는 원격 컴퓨터로부터 요청 컴퓨터로의 다운로드 또는 전송과 관계된 임의의 매체는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로 본다.
물품(1100) 및/또는 머신 판독 가능 매체(1102)는 머신에 의해 실행되는 경우 머신으로 하여금 기술된 실시예들에 따른 방법 및/또는 동작들을 수행하도록 하는 명령어들, 데이터 및/또는 코드를 포함하는 로직(1104)을 저장할 수 있다. 이러한 머신은 예컨대 임의의 적합한 프로세싱 플랫폼, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 장치, 프로세싱 장치, 컴퓨팅 시스템, 프로세싱 시스템, 컴퓨터, 또는 프로세서 등을 포함할 수 있고, 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적절한 조합을 사용하여 구현될 수 있다.
로직(1104)은 소프트웨어, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 프로그램, 서브루틴, 명령어들, 명령어 집합, 컴퓨팅 코드, 워드, 값, 기호 또는 이들의 조합을 포함하거나 또는 이들로서 구현될 수 있다. 명령어들은 소스 코드, 컴파일(compile)된 코드, 해석(interpret)된 코드, 실행 가능 코드, 정적 코드 및 동적 코드 등과 같은 임의의 적합한 유형의 코드를 포함할 수 있다. 명령어들은 프로세서가 소정의 기능을 수행하도록 명령하기 위한 미리 정의된 컴퓨터 언어, 방식 또는 구문(syntax)에 따라 구현될 수 있다. 명령어들은 임의의 적합한 고수준, 저수준, 객체 지향, 비주얼(visual), 컴파일 및/또는 해석된 프로그래밍 언어, 예컨대 C, C++, Java, BASIC, Perl, Matlab, Pascal, Visual BASIC, 어셈블리(assembly) 언어 및 머신 코드 등을 사용하여 구현될 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다. 로직(1104)이 소프트웨어로서 구현되는 경우, 그 소프트웨어는 임의의 적합한 프로세서와 메모리 유닛에 의해 실행될 수 있다.
"다운링크" 및 "업링크" 채널들이라는 용어들은 일부 실시예들을 기술하는 경우에 사용되지만 이러한 용어들은 두 개의 상이한 장치 사이에서 사용되고 있는 두 개의 상이한 채널 사이를 구별하는 데 사용된다는 점에 주목할 만하다. 대안적인 용어들은 "제1" 채널 및 "제2" 채널, "순방향" 채널 및 "역방향" 채널, 그리고 임의의 다른 적합한 표기들을 포함할 수 있다. 임의의 두 장치 사이의 임의의 두 채널은 본 명세서에 기술된 바와 같은 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜과 함께 사용될 수 있고, 여전히 본 실시예들의 범위 내에 속한다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
또한, 상이한 유형의 프로토콜들(예컨대 WirelessHD 및 NGmS 등)에 대한 반복 트레이닝 동작들의 변형들 및 양방향 빔 형성 동작들을 지원하여 동작들을 인터리빙하기 위한 특정한 구현예를 수정하는 데 있어서의 유연성으로 인해, 개선된 양방향 빔 형성 프로토콜에 의해 제공되는 증가된 이득은 반복 트레이닝 동작들 중의 임의의 시점에 실현될 수 있음에 주목할 만하다. 예컨대, 도 6b를 참조하여 기술된 바와 같이 피드백 정보를 통신하는 것으로부터의 증가된 이득은 특정한 구현예에 따라 제1 반복 또는 제2 반복 중에 실현될 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
본 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 세부 사항이 본 명세서에 제시되었다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자들은 이러한 특정한 세부 사항들 없이도 본 실시예들이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 다른 예들에 있어서, 잘 알려진 동작들, 구성 요소들 및 회로들은 본 실시예들을 불명확하게 하지 않도록 하기 위해 상세히 기술되지 않았다. 본 명세서에 개시된 특정한 구조적 및 기능적 세부 사항들은 대표적인 것일 수 있으며 본 실시예의 범위를 반드시 한정하지는 않음을 이해할 수 있다.
특히 달리 언급되지 않는다면, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", 또는 "결정" 등과 같은 용어들은 컴퓨팅 시스템의 레지스터들 및/또는 메모리들 내에서 물리적 양(예를 들어, 전자)으로서 표현되는 데이터를 컴퓨팅 시스템의 메모리들, 레지스터들 또는 다른 그러한 정보 저장, 송신 또는 디스플레이 장치들 내에서 물리적인 양으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 동작 및/또는 프로세스를 가리킴을 이해할 수 있다. 본 실시예들은 이러한 맥락으로 한정되지 않는다.
"일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 임의의 참조는 그 실시예와 관련하여 기술된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다는 점에 또한 주목할만 하다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 위치에 나타나는 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구들이 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하지는 않는다. 또한, 특정한 특징들, 구조들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서에 기술된 바와 같이 본 실시예들의 소정의 특징들이 예시되었지만, 다수의 수정, 대체, 변경 및 등가물이 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 본 실시예들의 진정한 사상 내에 속하는 바에 따라 이러한 모든 수정 및 변경을 포괄하도록 의도된다.

Claims (30)

  1. 무선 장치로서,
    위상 안테나 어레이;
    상기 위상 안테나 어레이에 통신 가능하게 연결된 송수신기; 및
    상기 송수신기 및 상기 위상 안테나 어레이에 통신 가능하게 연결된 안테나 제어 모듈
    을 포함하고,
    상기 안테나 제어 모듈은 무선 네트워크를 위한 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안(iterative training scheme)을 사용하는 빔 형성 동작들을 개시하도록 동작하고, 상기 안테나 제어 모듈은 트레이닝 신호들 및 피드백 정보를 상기 피드백 정보를 위한 적어도 하나의 고속 채널을 사용하여 상기 송수신기 및 상기 위상 안테나 어레이를 통해 피어(peer) 장치와 통신하며, 상기 피어 장치로부터의 피드백 정보를 사용하여 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들(antenna-array weight vectors)을 반복적으로 결정하는 무선 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 다운링크 고속 채널 상에서 트레이닝 신호들을 상기 피어 장치에 발송하도록 동작하는 무선 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 상기 다운링크 고속 채널 상에서 수신기 트레이닝 신호들을 상기 피어 장치에 발송하도록 동작하고,
    상기 수신기 트레이닝 신호들은 상기 피어 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하는 데 사용되는 무선 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 상기 다운링크 고속 채널 상에서 송신기 트레이닝 신호들을 상기 피어 장치에 발송하도록 동작하고,
    상기 송신기 트레이닝 신호들은 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴을 형성하는 데 사용되는 무선 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 업링크 고속 채널 상에서 상기 피어 장치로부터 트레이닝 신호들을 수신하도록 동작하는 무선 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 상기 업링크 고속 채널 상에서 상기 피어 장치로부터 수신기 트레이닝 신호들을 수신하여 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하도록 동작하는 무선 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 상기 업링크 고속 채널 상에서 상기 피어 장치로부터 송신기 트레이닝 신호들을 수신하여 상기 제2 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 형성하도록 동작하는 무선 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 수신 빔 패턴을 사용하여 상기 업링크 고속 채널 상에서 상기 피어 장치로부터 피드백 정보를 수신하도록 동작하는 무선 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴을 사용하여 다운링크 고속 채널 상에서 상기 피어 장치에 피드백 정보를 발송하도록 동작하고,
    상기 피드백 정보는 상기 피어 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 데 사용되는 무선 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 제어 모듈은 데이터 통신에 대한 결정된 신호 대 잡음비에 도달하거나 결정된 횟수의 반복에 도달할 때까지 복수의 반복을 사용하여 빔 형성 동작들을 계속하도록 동작하는 무선 장치.
  11. 무선 네트워크를 위한 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안을 사용하는 빔 형성 동작들을 개시하는 단계;
    트레이닝 신호들 및 피드백 정보를 제1 장치 및 제2 장치 사이에서 상기 피드백 정보를 위한 적어도 하나의 고속 채널을 사용하여 통신하는 단계; 및
    상기 제2 장치로부터의 피드백 정보를 사용하여 상기 제1 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 트레이닝 신호들을 발송하는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 수신기 트레이닝 신호들을 발송하여 상기 제2 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 송신기 트레이닝 신호들을 발송하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    업링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 트레이닝 신호들을 수신하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 업링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 수신기 트레이닝 신호들을 수신하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 업링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 송신기 트레이닝 신호들을 수신하여 상기 제2 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 사용하여 업링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 장치로부터의 상기 피드백 정보를 사용하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 사용하여 다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 피드백 정보를 발송하는 단계를 포함하고,
    상기 피드백 정보는 상기 제1 장치로부터의 상기 피드백 정보를 사용하여 상기 제2 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 데 사용되는 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    트레이닝 신호들 및 피드백 정보를 통신하는 단계; 및
    데이터 통신에 대한 결정된 신호 대 잡음비에 도달하거나 결정된 횟수의 반복에 도달할 때까지 복수의 반복을 사용하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  21. 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하는 물품으로서,
    상기 명령어들은 실행되는 경우,
    무선 네트워크를 위한 한 쌍의 통신 채널을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안을 사용하는 빔 형성 동작들을 개시하는 단계;
    다운링크 고속 채널 상에서 제1 장치로부터 제2 장치로 트레이닝 신호들을 발송하는 단계;
    업링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 피드백 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 장치로부터의 피드백 정보를 사용하여 상기 제1 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 단계
    를 시스템이 수행할 수 있도록 하는 물품.
  22. 제21항에 있어서,
    실행되는 경우, 상기 다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 수신기 트레이닝 신호들을 발송하여 상기 제2 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하는 단계를 시스템이 수행할 수 있도록 하는 명령어들을 더 포함하는 물품.
  23. 제21항에 있어서,
    실행되는 경우, 상기 다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 송신기 트레이닝 신호들을 발송하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴을 형성하는 단계를 시스템이 수행할 수 있도록 하는 명령어들을 더 포함하는 물품.
  24. 제21항에 있어서,
    실행되는 경우, 상기 업링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 수신기 트레이닝 신호들을 수신하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하는 단계를 시스템이 수행할 수 있도록 하는 명령어들을 더 포함하는 물품.
  25. 제24항에 있어서,
    실행되는 경우, 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 수신 빔 패턴을 사용하여 업링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 피드백 정보를 수신하는 단계를 시스템이 수행할 수 있도록 하는 명령어들을 더 포함하는 물품.
  26. 무선 장치를 위한 양방향 고이득 채널을 형성하기 위한 반복 트레이닝 방안을 사용하여 양방향 빔 형성 동작들을 수행하는 단계; 및
    제1 장치 및 제2 장치를 위한 송신 및 수신 빔 형성 동작들을 인터리빙(interleave)하여 상기 제1 장치에 의해 상기 제2 장치로부터 수신되는 피드백 정보가 상기 양방향 빔 형성 동작들 중에 고속 채널 상에서 통신되도록 하는 단계
    를 포함하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    다운링크 채널 상에서 트레이닝 신호들을 상기 제2 장치에 발송하여 상기 제1 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 후속하여 형성하는 단계;
    업링크 저속 채널 상에서 상기 제2 장치로부터 제1 피드백 정보를 수신하는 단계;
    상기 제1 피드백 정보를 사용하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 단계;
    상기 다운링크 채널 상에서 상기 제2 장치에 트레이닝 신호들을 발송하여 상기 제2 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 수신 빔 패턴을 형성하는 단계;
    업링크 고속 채널 상에서 상기 제2 장치로부터 트레이닝 신호들을 수신하여 상기 제2 장치의 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 사용하여 다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 제2 피드백 정보를 발송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 피드백 정보는 상기 제2 장치의 상기 위상 안테나 어레이에 대한 상기 지향성 송신 빔 패턴에 대한 안테나 어레이 가중치 벡터들을 결정하는 데 사용되는 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    다운링크 고속 채널 상에서 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치로 송신기 트레이닝 신호들을 발송하여 상기 제1 장치의 상기 위상 안테나 어레이의 안테나 요소들의 부분 집합에 대한 지향성 송신 빔 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 피드백 정보에 대한 변조 및 코딩 방안 정보를 수신하는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제26항에 있어서,
    각각의 반복 트레이닝에 대한 피드백 정보의 양을 증가시키는 단계를 포함하는 방법.
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