KR20130047639A - 빔 포밍 안테나를 갖는 무선 송수신기에 대한 역방향 채널 추정 - Google Patents

빔 포밍 안테나를 갖는 무선 송수신기에 대한 역방향 채널 추정 Download PDF

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Abstract

무선 주파수(RF) 송수신기는, 복수의 안테나들에 대한 복수의 제1 스티어링 가중치들에 기초하여 비-빔 포밍(non-beamforming) 제1 원격 스테이션에 제1 송신들을 생성하고, 상기 제1 원격 스테이션으로부터의 제2 송신들을 수신하는 복수의 RF 송수신부들을 포함하고, 상기 제1 송신들 및 상기 제2 송신들은 제1 통신 채널을 통해 이루어진다. 구성 제어기는 상기 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성한다.

Description

빔 포밍 안테나를 갖는 무선 송수신기에 대한 역방향 채널 추정{REVERSE CHANNEL ESTIMATION FOR RF TRANSCEIVER WITH BEAMFORMING ANTENNA}
관련 특허에 대한 상호 참조
본 출원은, 2011년 10월 28일자로 제61/552,835호(변리사 관리 번호 BP23760)로 출원되어 그 내용이 모든 목적들을 위해 본 명세서에 참조로 병합되는 "LOCAL AREA NETWORK TRANSCEIVER AND METHODS FOR USE THEREWITH"라는 명칭의 미국 가출원에 대해 U.S.C. 제119조에 따라 우선권을 주장한다.
본 발명은 전반적으로 무선 통신에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 무선 통신을 지원하기 위해 사용되는 안테나에 관한 것이다.
무선 및/또는 유선 통신 디바이스들 사이에서 무선 및 유선 통신들을 지원하는 통신 시스템들이 알려져 있다. 이러한 통신 시스템들은 국내 및/또는 국제 셀룰러 폰(cellular telephone) 시스템에서부터 인터넷, 포인트-투-포인트 홈 무선 네트워크들(point-to-point in-home wireless networks), 무선 인식(RFID: radio frequency identification) 시스템들에 이른다. 각각의 형태의 통신 시스템이 하나 이상의 통신 표준에 따라 구성되어, 동작한다. 예를 들어, RFID, IEEE 802.11, 블루투스(bluetooth), AMPS(advanced mobile phone services), 디지털 AMPS, GSM(global system for mobile communications), CDMA(code division multiple access), LMDS(local multi-point distribution systems), MMDS(multi-channel-multi-point distribution systems), 및/또는 그 변형들을 포함하는(이것으로 제한되는 것은 아님) 하나 이상의 표준들에 따라, 무선 통신 시스템들이 동작할 수 있다.
무선 통신 시스템의 형태에 따라, 셀룰러 폰, 양방향 라디오, PDA(personal digital assistant), PC(personal computer), 랩톱(laptop) 컴퓨터, 가정용 오락기기(home entertainment equipment), RFID 판독기, RFID 태그(tag) 등과 같은 무선 통신 디바이스가 다른 무선 통신디바이스들과 직접적으로 또는 간접적으로 통신한다. 직접 통신(포인트-투-포인트 통신이라고도 함)을 위해서는, 참가하는 무선 통신 디바이스들이 그들의 수신기들 및 송신기들을 동일한 채널 또는 채널들(예를 들어, 무선 통신 시스템의 복수의 무선 주파수(RF) 반송들 중 하나)에 동조하고(tune), 그 채널(들)을 통해 통신한다. 간접 무선 통신을 위해서는, 각각의 무선 통신 디바이스가 할당된 채널을 통해, 관련 기지국(base station)(예를 들어, 셀룰러 서비스용) 및/또는 관련 액세스 포인트(access point)(예를 들어, 홈 또는 빌딩 무선 네트워크용)와 직접 통신한다. 무선 통신 디바이스들 사이에서의 통신 연결을 완료하기 위해서는, 시스템 제어기를 통해, 공공 전화 교환망(public switch telephone network)을 통해, 인터넷을 통해, 및/또는 다른 광대역 네트워크를 통해, 관련 기지국들 및/또는 관련 액세스 포인트들이 서로 직접적으로 통신한다.
무선 통신에 참가하는 각각의 무선 통신 디바이스에 대해, 무선 통신 디바이스는 빌트인 무선 송수신기(built-in radio transceiver)(즉, 수신기 및 송신기 또는 다중 수신기들 및 송신기들)를 포함하거나, 관련 무선 송수신기(예를 들어, 홈 또는 빌딩 무선 통신 네트워크용 기지국, RF 모뎀 등)에 연결된다. 공지된 바와 같이, 수신기는 안테나와 연결되고, 저잡음 증폭기, 하나 이상의 중간 주파수단들(intermediate frequency stages), 필터링단(filtering stage), 및 데이터 복구단(data recovery stage)을 포함한다. 저잡음 증폭기는 안테나를 통해 내향(inbound) RF 신호를 수신하여 증폭한다. 하나 이상의 중간 주파수단은 증폭된 RF 신호들을 하나 이상의 국부 발진(local oscillations)과 믹싱하여 증폭된 RF 신호를 기저대역(baseband) 신호들 또는 중간 주파수(IF) 신호들로 변환한다. 필터링단은 상기 기저대역 신호들 또는 IF 신호들을 필터링 하여, 원하지 않는 대역 신호들을 감쇄시켜 필터링 된 신호들을 생성한다. 데이터 복구단은 특정 무선 통신 표준에 따라, 필터링 된 신호들로부터 원시(raw) 데이터를 복구한다.
공지된 바와 같이, 송신기는 데이터 변조단, 하나 이상의 중간 주파수단들, 및 전력 증폭기(들)을 포함한다. 데이터 변조단은, 특정 무선 통신 표준에 따라, 원시 데이터를 기저대역 신호들로 변환한다. 하나 이상의 중간 주파수단은 기저대역 신호들을 하나 이상의 국부 발진과 믹싱하여 RF 신호들을 생성한다. 전력 증폭기는 안테나를 통해 송신하기 전에 RF 신호들을 증폭한다.
현재, 무선 통신은 허가되거나 또는 허가되지 않은 주파수 스펙트럼 내에서 일어난다. 예를 들어, 무선 근거리 네트워크(WLAN: wireless local area network) 통신은 900 MHz, 2.4 GHz 및 5 GHz의 비허가된 산업, 과학, 의료용(unlicensed Industrial, Scientific, and Medical(ISM)) 주파수 스펙트럼에서 일어난다. ISM 주파수 스펙트럼은 비허가인 반면, 전력, 변조 기술들 및 안테나 이득에서 제한이 있다. 또 다른 비허가 주파수 스펙트럼으로서 55-64 GHz의 V-대역(V-band)이 있다.
본 기술 분야에서 숙련된 사람이라면, 이하의 설명으로부터 종래 방법들의 다른 단점들을 명백히 알 수 있을 것이다.
본 발명은 이하의 도면의 간단한 설명, 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 더 설명되는 디바이스 및 동작 방법들을 지향한다.
일 측면에 따르면, 복수의 안테나들을 갖는 무선 주파수(RF) 송수신기로서, 상기 RF 송수신기는
복수의 안테나들에 대한 복수의 제1 스티어링 가중치들에 기초하여 제1 원격 스테이션에 제1 송신들을 생성하고, 상기 제1 원격 스테이션으로부터의 제2 송신들을 수신하도록 동작하고, 상기 제1 송신들과 상기 제2 송신들은 제1 통신 채널을 통해 이루어지는, 복수의 RF 송수신부들; 및
상기 RF 송수신부과 연결되고, 상기 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성하도록 동작하는 구성 제어기를 포함하고,
상기 제1 원격 스테이션은 빔 포밍 불가능인 것을 특징으로 한다.
상기 구성 제어기는 상기 제2 송신들에 기초하여 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정을 생성하도록 동작하는 것이 바람직하다.
상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은 역방향 채널 링크 추정 매트릭스를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은, 상기 제1 원격 스테이션의 특성들의 추정으로서 상기 RF 송수신기의 송신 경로 및 수신 경로의 특성들을 사용하는 일측 채널 교정에 기초하는 것이 바람직하다.
상기 구성 제어기는, 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 링크 추정에 기초하는 상기 제1 통신 채널의 순방향 링크 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성하도록 동작하는 것이 바람직하다.
상기 구성 제어기는, 상기 역방향 채널 링크 추정 매트릭스의 매트릭스 전치에 기초하여 상기 제1 통신 채널의 상기 순방향 링크 채널 추정을 생성하도록 동작하는 것이 바람직하다.
상기 구성 제어기는, 현재의 제2 송신들에 기초하여 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정을 갱신하고, 상기 제1 통신 채널의 상기 갱신된 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 제1 스티어링 가중치들을 조정하도록 추가로 동작하는 것이 바람직하다.
상기 제1 스티어링 가중치들은 시간 영역 평활화에 기초하여 조정되는 것이 바람직하다.
상기 복수의 RF 송수신부들은, 복수의 안테나들에 대한 복수의 제2 스티어링 가중치들에 기초하여 제2 원격 스테이션에 제3 송신들을 생성하고, 상기 제2 원격 스테이션으로부터 제4 송신들을 수신하도록 동작하고, 상기 제3 송신들 및 상기 제4 송신들은 제2 통신 채널을 통해 이루어지며;
상기 구성 제어기는, 상기 제2 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제2 스티어링 가중치들을 생성하도록 추가로 동작하고;
상기 제2 원격 스테이션은 빔 포밍 불가능인 것이 바람직하다.
상기 복수의 RF 송수신부들은 802.11 표준에 따라 동작하는 것이 바람직하다.
상기 제1 스티어링 가중치들은 평활화 필터를 통해 주파수 영역에서 평활화 되는 것이 바람직하다.
상기 제1 송신들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 적어도 하나의 패킷을 포함하고, 상기 스티어링 가중치들은 상기 제2 부분을 빔 포밍하도록 적용되고, 상기 제1 부분은 빔 포밍되지 않는 것이 바람직하다.
상기 적어도 하나의 패킷은 믹싱 모드 패킷이고, 상기 제1 부분은 레거시 프로토콜에 따라 포맷되고, 상기 제2 부분은 비-레거시 프로토콜에 따라 포맷되고, 상기 제1 부분은 적어도 하나의 패킷에서 상기 제2 부분 이전에 위치하는 것이 바람직하다.
일 측면에 따라, 복수의 안테나들을 갖는 무선 주파수(RF) 송수신기에서 사용하는 방법으로서, 상기 방법은
복수의 안테나들에 대한 복수의 제1 스티어링 가중치들에 기초하여 제1 원격 스테이션에 제1 채널을 통한 제1 송신들을, RF 송수신부들을 통해 생성하는 단계;
상기 제1 원격 스테이션으로부터 상기 제1 통신 채널을 통한 제2 송신들을, 복수의 RF 송수신부들을 통해 수신하는 단계;
상기 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 원격 스테이션은 빔 포밍 불가능인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은 상기 제2 송신들에 기초하여 생성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은 역방향 채널 링크 추정 매트릭스를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은, 상기 제1 원격 스테이션의 특성들의 추정으로서 상기 RF 송수신기의 송신 경로 및 수신 경로의 특성들을 사용하는 일측 채널 교정에 기초하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 제1 스티어링 가중치들은 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 링크 추정에 기초하는 상기 제1 통신 채널의 순방향 링크 채널 추정에 기초하여 을 생성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 통신 채널의 상기 순방향 링크 채널 추정은 상기 역방향 채널 링크 추정 매트릭스의 매트릭스 전치에 기초하여 생성하는 것이 바람직하다.
상기 방법은,
현재의 제2 송신들에 기초하여 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정을 갱신하는 단계,
상기 제1 통신 채널의 상기 갱신된 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 제1 스티어링 가중치들을 조정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부한 도면을 참조하여 작성된 아래의 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 다른 실시예의 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 무선 송수신기(125)의 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 RF 송수신기(112)의 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송수신기(112)에 의해 생성되는 여러 가지 방사 패턴들의 개략적인 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 RF 송수신부(111)의 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도.
도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도이다. 특히, 통신 시스템은 기지국(18), 비실시간 디바이스(20), 실시간 디바이스(22), 및 비실시간 및/또는 실시간 디바이스(25)와 같은 하나 이상의 다른 디바이스들과 무선으로 실시간 데이터(24) 및/또는 비실시간 데이터(26)를 통신하는 통신 디바이스(10)를 포함하는 것을 나타내고 있다. 또한, 통신 디바이스(10)는 네트워크(15), 비실시간 디바이스(12), 실시간 디바이스(14), 비실시간 및/또는 실시간 디바이스(16)와 유선 연결을 통해 선택적으로 통신할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 유선 연결(28)은 USB(universal serial bus), IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 488, IEEE 1394(Firewire), 이더넷(Ethernet), SCSI(small computer system interface), SATA 또는 PATA(serial or parallel advanced technology attachment)와 같은 하나 이상의 표준 프로토콜에 따라, 또는 표준이거나 사유인 것 중의 하나인 다른 유선 통신 프로토콜에 따라 동작하는 유선 연결일 수 있다. 무선 연결은 표준이거나 사유인 것 중의 하나인, WiHD, NGMS, IEEE 802.11a, ac, b, g, n, 또는 다른 802.11 표준 프로토콜, 블루투스, UWB(Ultra-Wideband), WIMAX, 또는 다른 무선 네트워크 프로토콜, GSM(Global System for Mobile Communications)과 같은 무선 전화 데이터/음성 프로토콜, GPRS(General Packet Radio Service), EDGE(Enhanced Data rates for Global Evolution), LTE(Long term Evolution), PCS(Personal Communication Services), 또는 다른 이동 무선 프로토콜 또는 다른 무선 통신 프로토콜과 같은 무선 네트워크 프로토콜에 따라 통신할 수 있다. 또한, 무선 통신 경로는 다중 송신 및 수신 안테나들을 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 분리된 반송 주파수들 및/또는 분리된 주파수 채널들을 사용하는 분리된 송신 및 수신 경로들을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 단일 주파수 또는 주파수 채널이 통신 디바이스(10)로 및 통신 디바이스(10)로부터 데이터를 양방향으로 통신하는 데에 사용될 수 있다.
통신 디바이스(10)는 셀룰러 전화와 같은 이동 전화, 근거리 네트워크 디바이스, 개인 영역 네트워크(personal area network) 디바이스 또는 다른 무선 네트워크 디바이스, 개인 휴대 단말, 게임 콘솔(game console), 개인용 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 또는 유선 연결(28) 및/또는 무선 연결 경로를 통한 음성 및/또는 데이터의 통신을 포함하는 하나 이상의 기능을 실행하는 다른 디바이스일 수 있다. 또한, 통신 디바이스(10)는 액세스 포인트, 기지국, 또는 공공(public) 또는 사설(private) 중의 하나인 인터넷 또는 다른 광대역 네트워크와 같이 네트워크(15)에 연결되는 다른 네트워크 액세스 디바이스일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 실시간 및 비실시간 디바이스들(12, 14, 16, 18, 20, 22 및 25)은 개인용 컴퓨터들, 랩톱들, PDA들, 셀룰러 전화기들과 같은 이동 전화기들, 무선 근거리 네트워크 또는 블루투스 송수신기들을 갖춘 디바이스들, FM 튜너들, TV 튜너들, 디지털 카메라들, 디지털 캠코더들, 또는 오디오, 비디오 신호들 또는 다른 데이터 또는 통신을 생성, 처리 또는 사용하는 다른 디바이스들일 수 있다.
동작에 있어서, 상기 통신 디바이스는 표준 전화 어플리케이션들과 같은 음성 통신들, VoIP(voice-over-Internet Protocol) 어플리케이션들, 로컬 게이밍(local gaming), 인터넷 게이밍, 이메일, 인스턴트 메시징(instant messaging), 멀티미디어 메시징, 웹브라우징(web browsing), 오디오/비디오 기록, 오디오/비디오 재생, 오디오/비디오 다운로딩(downloading), 스트리밍(streaming) 오디오/비디오의 재생, 데이터베이스, 스프레드시트(spreadsheets), 워드프로세싱(word processing), 프레젠테이션(presentation) 생성 및 처리와 같은 오피스 어플리케이션들, 및 다른 음성 및 데이터 어플리케이션들을 포함하는, 하나 이상의 어플리케이션들을 포함한다. 이러한 어플리케이션과 함께, 실시간 데이터(26)는 인터넷 게이밍 등을 포함하는 음성, 오디오, 비디오 및 멀티미디어 어플리케이션들을 포함한다. 비실시간 데이터(24)는 텍스트 메시징, 이메일, 웹브라우징, 파일 업로딩 및 다운로딩(file uploading and downloading) 등을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 통신 디바이스(10)는 본 발명의 하나 이상의 특징들 또는 기능들을 포함하는 무선 송수신기를 포함한다. 이러한 무선 송수신기들은 다음의 도 3 내지 8과 함께 더 상세하게 설명될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 통신 시스템의 일 실시예에 대한 개략적인 블록도이다. 특히, 도 2는 도 1의 많은 공통적인 구성요소들을 포함하는 통신 시스템을 나타내고 있으며, 그러한 구성요소들에는 공통의 참조번호를 부여하였다. 통신 디바이스(30)는 통신 디바이스(10)와 유사하며, 도 1에서 설명한 바와 같이, 통신 디바이스(10)에 속하는 어플리케이션들, 기능들, 특징들이 가능하다. 그러나 통신 디바이스(30)는, RF 데이터(40)를 통해 음성 데이터 디바이스(32) 및/또는 데이터 기지국(34)과, RF 음성 신호들(42)을 통해 음성 기지국(36) 및/또는 음성 디바이스(38)와, 2개 이상의 무선 통신 프로토콜을 통해, 동시에 통신하는 2개 이상의 분리된 무선 송수신기들을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 송수신기(125)의 일 실시예에 대한 개략적인 블록도이다. RF 송수신기(125)는 통신 디바이스들(10 또는 30), 기지국(18), 비실시간 디바이스(20), 실시간 디바이스(22), 및 비실시간, 실시간 디바이스(25), 데이터 디바이스(32) 및/또는 데이터 기지국(34), 및 음성 기지국(36) 및/또는 음성 디바이스(38)와 함께 사용되는 무선 송수신기를 나타낸다. RF 송수신기(125)는 RF 송신기(129) 및 RF 수신기(127)를 포함한다. RF 수신기(127)는 RF 프론트-엔드(front end)(140), 하향 변환 모듈(down conversion module)(142) 및 수신 처리 모듈(144)을 포함한다. RF 송신기(129)는 송신 처리 모듈(146), 상향 변환 모듈(up conversion module)(148), 무선 송신기 프론트-엔드(150)을 포함한다.
나타낸 바와 같이, 수신기 및 송신기는, 송신 신호(155)를 안테나에 연결시켜 외향 RF 신호(170)를 생성하고, 내향 신호(152)를 연결하여 수신 신호(153)를 생성하는, 안테나 인터페이스(171) 및 다이플렉서(듀플렉서)[diplexer(duplexer)](177)를 통해 안테나와 각각 연결된다. 이와는 달리, 송신/수신 스위치가 다이플렉서(177)를 대신하여 사용될 수 있다. 단일 안테나를 나타내었으나, 수신기 및 송신기는 2개 이상의 안테나들을 포함하는 다중(multiple) 안테나 구조를 공유할 수도 있다. 다른 실시예에서는, 수신기 및 송신기는 다중 입력 다중 출력(MIMO: multiple input multiple output) 안테나 구조, 다이버시티(diversity) 안테나 구조, 위상 어레이(phased array), 또는 다수의 안테나들과 RF 송수신기(125)와 같은 다른 RF 송수신기들을 포함하는 다른 제어 가능한 안테나 구조를 공유할 수도 있다. 이러한 안테나들 각각은 고정되고 프로그램 가능한 안테나 어레이 또는 다른 안테나 구조일 수 있다. 또한, 무선 송수신기의 안테나 구조는, 무선 송수신기가 준수하는 특별한 표준(들) 및 그 어플리케이션들에 따라 결정될 수 있다.
동작에 있어서, RF 송신기(129)는 외향 데이터(162)를 수신한다. 송신기 프로세싱 모듈(146)은 표준 또는 사유인 것 중의 하나인 밀리미터 웨이브 프로토콜(millimeter wave protocol) 또는 무선 전화 프로토콜에 따라 외향 데이터(162)를 패킷화하여(packetize), 외향 데이터를 포함하는 외향 심볼 스트림(outbound symbol stream)을 포함하는 기저대역 또는 저(low) 중간 주파수(IF) 송신(TX) 신호들을 생성한다. 기저대역 또는 저 IF TX 신호들(164)은 디지털 기저대역 신호들(예를 들어, 제로 IF를 가짐) 또는 디지털 저 IF 신호들일 수 있고, 여기서 저 IF는 전형적으로 수백 kHz에서 수 MHz까지의 주파수 범위에 있을 것이다. 송신기 프로세싱 모듈(146)에서 실행되는 처리는 스크램블링(scrambling), 인코딩(encoding), 펑처링(puncturing), 맵핑(mapping), 변조, 및/또는 디지털 기저대역-IF 변환(digital baseband to IF conversion)을 포함하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다.
상향 변환 모듈(148)은 디지털-아날로그 변환(DAC) 모듈, 필터링 및/또는 이득 모듈, 및 믹싱부(mixing section)을 포함한다. DAC 모듈은 기저대역 또는 저 IF TX 신호들(164)을 디지털 영역(domain)에서 아날로그 영역으로 변환한다.
필터링 및/또는 이득 모듈은 아날로그 신호를 믹싱부에 제공하기 전에 아날로그 신호의 이득을 필터링 및/또는 조정한다. 믹싱부은 아날로그 기저대역 또는 저 IF 신호들을 송신기 국부 발진에 기초한 상향-변환 신호들(166)로 변환한다.
무선 송수신 프론트 엔드(150)는 전력 증폭기를 포함하고, 송신 필터 모듈을 포함할 수 있다. 전력 증폭기는 상기 상향-변환 신호들(166)을 증폭하여 외향 RF 신호들(170)을 생성하고, 이것은, 송신기 필터 모듈이 포함되어 있다면 그것에 의해 필터링 될 수 있다. 안테나 구조는, 임피던스 정합(impedance matching) 및 선택적 대역통과 필터레이션(filtration)을 제공하는 안테나에 연결된 안테나 인터페이스(171)를 통해, 외향 RF 신호들(170)을 송신한다.
RF 수신기(127)는, 내향 RF 신호(152)를 수신기 프론트-엔드(140)에 수신되는 신호(153)로 처리하도록 동작하는 안테나 및 안테나 인터페이스(171)를 통해, 내향 RF 신호들(152)을 수신한다. 일반적으로, 안테나 인터페이스(171)는 RF 프론트-엔드(140)에 대한 안테나의 임피던스 정합과, 내향 RF 신호(152)의 선택적 대역통과 필터레이션을 제공한다.
하향 변환 모듈(142)은 믹싱부과 아날로그 디지털 변환(ADC) 모듈을 포함하고, 필터링 및/또는 이득 모듈도 포함할 수 있다. 믹싱부는 원하는 RF 신호(154)를, 아날로그 기저대역 또는 저 IF 신호와 같이, 수신기 국부 발진(158)에 기초하는 하향 변환된 신호(156)로 변환한다. ADC 모듈은 아날로그 기저대역 또는 저 IF 신호를 디지털 기저대역 또는 저 IF 신호로 변환한다. 필터링 및/또는 이득 모듈은 디지털 기저대역 또는 저 IF 신호를 고역 통과 및/또는 저역 통과 필터링 하여, 내향 심볼 스트림을 포함하는 기저대역 또는 저 IF 신호(156)를 생성한다. 필터링 및/또는 이득 모듈이 아날로그 모듈이 되도록, ADC 모듈과 필터링 및/또는 이득 모듈의 순서는 스위칭될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
수신기 프로세싱 모듈(144)은, 표준 또는 사유인 것 중 어느 하나인 밀리미터 웨이브 프로토콜에 따라, 기저대역 또는 저 IF 신호(156)를 처리하여, 프로브(probe) 디바이스(105) 또는 디바이스들(100 또는 101)로부터 수신된 프로브 데이터와 같은 내향 데이터(160)를 생성한다. 수신기 프로세싱 모듈(144)에 의해 실행되는 처리는, 디지털 중간 주파수-기저대역 변환, 복조, 디맵핑(demapping), 디펑처링(depuncturing), 디코딩(decoding), 및/또는 디스크램블링(descrambling)을 포함할 수 있으나, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서, 수신기 프로세싱 모듈(144) 및 송신기 프로세싱 모듈(146)은, 마이크로프로세서, 마이크로 컨트롤러, 디지털 신호 처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛(central processing unit), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array), 프로그램가능 논리 디바이스(programmable logic device), 상태 머신(state machine), 논리 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 연산 명령어(operational instructions)에 기초하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 다루는 디바이스의 사용을 통해 구현될 수 있다. 관련 메모리는, 온-칩(on-chip) 또는 오프-칩(off-chip) 중 하나인 단일 메모리 디바이스 또는 복수의 메모리 디바이스들일 수 있다. 이러한 메모리 디바이스는 읽기 전용 메모리(read-only memory), 랜덤 액세스 메모리(random access memory), 휘발성(volatile) 메모리, 비휘발성(non-volatile) 메모리, 정적(static) 메모리, 동적(dynamic) 메모리, 플래시(flash) 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 디바이스일 수 있다. 상태 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 통해, 처리 디바이스들이 하나 이상의 그 기능들을 실행할 때, 이러한 회로에 대한 해당 연산 명령어들을 저장하는 관련 메모리는 상태 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 포함하는 회로에 내장된다. 다음의 도 4 내지 8과 함께 더 상세히 설명하는 바와 같이, 빔 포밍 교정(beamforming calibration)을 위해 수신기 프로세싱 모듈(144)과 송신기 프로세싱 모듈(146) 사이에는, 나타낸 바와 같이, 피드백 경로(feedback path)가 존재한다.
수신기 프로세싱 모듈(144)과 송신기 프로세싱 모듈(146)이 분리되어 나타나 있으나, 다중 RF부들의 기저대역 처리를 위해 사용되는 하나 이상의 공유 처리 디바이스들의 동작을 통해 함께하거나, 또는 분리 및 공유 처리의 다른 조합에서, 이러한 구성요소들은 개별적으로 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
RF 송수신기의 선택적인 기능들 및 특징들을 포함하는 더 상세한 사항에 대해서는 다음의 도 4 내지 8과 함께 설명할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 RF 송수신기(112)의 실시예의 개략적인 블록도이다. 특히, 무선 송수신기(112)는 RF 송수신기(125)를 대신하여 사용될 수 있는 것으로 나타나 있다. 무선 송수신기(112)는, RF 송신기(129)와 같은 하나 이상의 RF 송신기들과, 어레이 안테나(100)뿐만 아니라 RF 수신기(127)와 같은 하나 이상의 RF 수신기를 포함하는 RF 송수신부(111)를 포함한다. RF 송수신기(112)는 외향 데이터(162)를 포함하는 외향 RF 신호(170)를 어레이 안테나(100)를 통해, 무선 송수신기(110)와 같은 하나 이상의 원격 송수신기로 송신한다. 게다가, 어레이 안테나(100)는 내향 데이터를 포함하는 내향 RF 신호(152)를 무선 송수신기(110)로부터 수신한다. 어레이 안테나(100)는 구성 제어기(configuration controller)(104)로부터의 제어 신호들(106)에 기초하여 다수의 다른 방사 패턴(radiation patterns)들로 구성될 수 있다.
어레이 안테나(100)는 복수의 개별적인 안테나 구성요소들을 포함한다. 이러한 개별적인 안테나 구성요소들의 일례로서 모노폴(monopole) 또는 다이폴(dipole) 안테나, 3차원 인-에어 헬릭스(in-air helix) 안테나, 장방형, 혼(horn)형의 개구면(aperture) 안테나 등과, 원뿔형, 원통형, 타원형 등의 다이폴 안테나와, 평면 반사, 코너(corner) 반사 또는 포물면(parabolic) 반사의 반사 안테나와, 만곡 패턴(meandering pattern), 마이크로 스트립 구성(micro strip configuration)이 포함된다. 또한, 스티어링 가중치들(w i)에 기초하여 어레이의 송신 및/또는 수신 방사 패턴을 조정하기 위해, RF 송수신부(111)는 각각의 개별적인 안테나 구성요소로부터 또한 구성요소로 신호의 위상과 진폭을 제어하는 제어 매트릭스(control matrix)를 포함한다. 스티어링 가중치들(w i)은 안테나 어레이(100)에 도달하기 전에 송신된 신호들의 이득들과 위상들을 제어한다. 스티어링 가중치들의 각 세트는, 신호 대역폭에 대해 빔 포밍된 송신을 형성(shape)하기 위해, 이득들과 위상들에 따르는 주파수를 포함할 수 있다. 일례로서, 802.11n/802.11ac 송신들의 경우에 각각의 OFDM 주파수 빈(frequency bin)에 대한 고유 이득 및 위상이 있다. 스티어링 가중치들은 특정 방사 패턴을 나타내도록 선택될 수 있거나, 물리적 방사 패턴을 나타내지 않는 수학적 방정식 세트로부터 생성될 수 있다. 안테나 어레이(100)는 55-64 GHz의 V-대역(V-band), 또는 다른 밀리미터 웨이브 주파수 대역 또는 900 MHz 대역, 2.4 GHz 대역 또는 5 GHz 대역과 같은 RF 스펙트럼의 다른 부분에서 동작하기 위해 동조될 수 있다.
구성 제어기(104)는 공유 처리 디바이스, 개별 처리 디바이스들, 또는 다수의 처리 디바이스들을 사용하여 구현될 수 있고 메모리를 더 포함할 수도 있다. 이러한 처리 디바이스는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 필드 프로그램가능 게이트 어레이, 프로그램가능 논리 디바이스, 상태 머신, 논리 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 연산 명령어에 기초하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 다루는 디바이스로 될 수 있다. 메모리는 단일 메모리 디바이스 또는 복수의 메모리 디바이스들로 될 수 있다. 이러한 메모리 디바이스는 읽기 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 정적 메모리, 동적 메모리, 플래시 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 디바이스로 될 수 있다. 상태 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 통해 구성 제어기(104)가 하나 이상의 그 기능들을 실행할 때, 이러한 회로에 대한 해당 연산 명령어들을 저장하는 메모리는 상태 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 포함하는 회로에 내장된다는 것에 유의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 구성 제어기(104)는 다수의 스티어링 가중치들에 대응하는 제어 신호들(106)의 테이블을 포함한다. 동작에 있어서, 해당 제어 신호들(106)을 생성하는 구성 제어기(104)와, 이에 응답하여 어레이에서 각 안테나로부터 또한 각 안테나로 신호들의 이득들과 위상들을 조정하는 RF 송수신부에 의해, 특정 세트의 스티어링 가중치가 어레이 안테나(100)에 대해 생성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어 신호들(106)은 원하는 방사 패턴에 대응하는 스티어링 가중치(w i)의 특정 값을 포함한다. 이와는 달리, 상기 제어 신호들(106)은 원하는 방사 패턴을 나타내는 다른 신호를 포함할 수 있다. 구성 제어기(104)는 RF 송수신부(111)로부터의 피드백 신호들(108)에 기초하여 방사 패턴들을 선택할 수 있다. 시스템에서, RF 송수신기(112)는 빔포머(beamformer)로서 정해지며, RF 송수신기(110)는 송신 빔 포밍 프레임을 수신하기 때문에 빔포미(beamformee)로서 정해진다.
본 발명의 일 실시예에서, RF 송수신기(112)는 트랜스페런트 TX 빔 포밍(transparent TX beamforming)을 실행하고, 이 경우의 송수신기(110)에서는 실제로 빔포미로부터의 어떤 관련이 없는 TX 빔 포밍을 실행한다. 동작에 있어서, RF 송수신기(112)는 역방향 링크 채널 추정(reverse link channel estimation)(즉, ACK 프레임들 및/또는 수신 프레임들)으로부터 채널 상태 정보(CSI: channel state information)를 획득하고, 구성 제어기(104)에 의해 생성된 측정된 역방향 링크 채널에 자체-상호 교정(self-reciprocity calibration)을 적용한다. 이것은 RF 송수신기(112)가 레거시(legacy) 802.11a/g 디바이스들과 같은 TXBF-불가능 디바이스들(TXBF-incapable devices), 또는 TX 빔 포밍을 지원하지 않는 802.11.n/11ac 디바이스들에 빔 포밍을 하도록 한다. 이전 프레임의 정보의 수신 후에 즉시 적용할 수 있기 때문에, CSI 정보의 품질이 개선된다. 즉시 반환(immediate turn-around) 없이, 측정되었을 때와 빔포머 송신에 대해 적용되었을 때의 레이턴시(latency) 때문에 CSI는 덜 관련되게 된다. 또한, 레이턴시를 감소시킴으로써(SU-MIMO 및 MU-MIMO 구성들 양자에 이득이 됨) CSI 품질을 개선하도록 생성하고 STA의 실현 없이 트랜스페런트 DL-MU-MIMO TX 빔 포밍이 가능하다. 또한, 구성은 명시-TXBF-가능 디바이스(Explicit-TXBF-capable device)와 통신할 때 피드백 오버헤드(feedback overhead)를 줄이고, 스티어링 가중치들의 방송(over-the-air) 통신을 포함하지 않는다.
동작에 있어서, RF 송수신기(112)는 송신기의 채널 상태 정보(CSI)를 개선하기 위해 채널 상호성(channel reciprocity)을 이용한다. 특히, RF 송수신기(112)는, 역방향-링크 채널 추정을 통한 CSI를 획득함으로써, 암시적(implicit) 빔 포밍을 실행한다. RF 송수신기(112)를 스테이션 A로, 송수신기(110)를 스테이션 B라고 하면, 구성 제어기(104)는 피드백 신호들(108)을 기초로 동작하여, 역방향 링크 채널 추정 H_BA를 통해 A쪽에서 채널 상태 정보를 얻는다. 채널 상호성에 기초하여, 순방향 링크 채널 응답(forward link channel response)은 H_ AB = (H_ BA ) T 에 의해 구할 수 있다. 빔포머 및 빔포미 무선 송수신기들의 전달함수들에 기초한 순방향 및 역방향 링크 경로들에는 차이가 존재한다. 순방향 경로는 스테이션 A 송신의 전달함수 G_TA, 채널 H, 및 스테이션 B 수신 전달함수 G_RB를 포함한다. 역방향 경로는 스테이션 B 송신의 전달함수 G_TB, 역방향 채널 HT, 및 스테이션 A 전달함수 G_RA를 포함한다. 목표는 기저대역 대 기저대역 역방향 링크 경로 H_BA = (G_TB)(HT)(G_RA)를 측정하는 것이며, 그 후 순방향 링크 채널 H_AB = (G_TA)(H)(G_RB)를 추정한다. 측정 역방향 경로 링크를 해결하면, 순방향 링크 추정이 H_AB = (G_TA/G_RA)(H_BAT)(G_RB/G_TB)로 계산된다. 빔포머는 그 자신의 송신 수신 불일치(mismatch)(G_TA/G_RA)에 대해 보상할 수 있고, 만일 알려진 것이라면 빔포미 쪽에 대해서도 보상할 수 있다. 일반적으로, 순방향 링크의 추정은 빔포미 불일치(G_TA/G_RA)에 덜 민감하고, 실제로 무시할 수 있는데, 즉, H_AB = (G_TA/G_RA)(H_BAT)이다.
RF 송수신기(111)는 송신 프리코딩 매트릭스(transmit precoding matrix)를 생성하여, H_ AB에 기초하여 원하는 스티어링 가중치들(w i)을 생성한다. 스테이션 A로부터 빔 포밍된(스티어링 된) 패킷들은, 빔포미(스테이션 B)의 통지 또는 관련 없이 형성될 수 있다. 그러나 스테이션 A 및 B 사이의 링크 버짓(link budget)은 범위 및 속도 모두의 항목에서 개선된다.
상술한 바와 같이, 이러한 트랜스페런트 빔 포밍 방법의 사용은 레거시 디바이스들(802.11a/g) 또는 TXBF-불가능 디바이스들에 MIMO TX 빔 포밍을 가능하게 하고, 방송 2-스테이션 채널 교정 프로세스(an over-the-air two-station channel calibration process)의 사용을 회피한다. 실제로, 빔포머 측 온-칩 자기-교정(on-chip self-calibration)만이 좋은 성능을 위해 요구된다. 이것은 또한 도플러(Doppler) 및/또는 피드백 레이턴시에 기인한 채널 불일치를 감소시키고, 피드백 오버헤드(feedback overhead)를 감소시킨다. 또한, SU-MIMO에 비해 CSI 품질에 대한 민감도가 증가되기 때문에 MU-MIMO TXBF 알고리즘에 유리하다.
본 발명의 실시예의 동작을 다음의 예와 함께 설명할 수 있다. RF 송수신기(112)는 어레이 안테나(100)에 대한 제1의 다수의 스티어링 가중치들에 기초하여 비-빔 포밍(non-beamforming) 스테이션(110)에 제1 송신을 생성하고, 스테이션(110)으로부터 제2 송신들을 수신한다. 이러한 제1 송신들 및 제2 송신들은 제1 통신 채널을 통해 이루어진다. 스테이션(110)은 레거시 디바이스 또는 빔 포밍 송신들이 불가능한 다른 디바이스와 같은 비-빔 포밍 케이블 스테이션(a non-beamforming cable station)일 수 있다.
레거시 디바이스들과의 호환성을 개선하기 위해 다른 메커니즘이 사용될 수 있다. 예를 들어, RF 송수신기는 레거시 프로토콜에 따라 송신되는 레거시 부분과 비-레거시(non-legacy) 프로토콜에 따라 송신되는 비-레거시 부분을 포함하는 믹싱 모드(mixed mode) 패킷들을 송신할 수 있다. 예를 들어, 802.11n/ac 시스템에서, 믹싱 모드 패킷이 송신될 수 있는데, 802.11a 규격(compliant)인 제1 부분과, 802.11n 규격인 제2 부분을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 이러한 믹싱 모드 패킷의 레거시 부분은 빔 포밍 없이 송신될 수 있는 반면, 패킷의 비-레거시 부분은, 앞서 설명한 바와 같이 계산된 스티어링 가중치들을 통해 빔 포밍으로 송신될 수 있다. 마찬가지로, 다른 패킷들은 빔 포밍되는 패킷의 일부분과 형성되지 않는 다른 부분들로, 어떤 순서 또는 배열대로, 송신될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
구성 제어기(104)는 앞서 설명한 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성한다. 새로운 송신들이 스테이션(110)으로부터 수신되었을 때, 구성 제어기(104)는 현재의 제2 송신들에 기초하여 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정을 갱신하고, 제1 통신 채널의 갱신된 역방향 채널 추정에 기초하여 제1 스티어링 가중치들을 조정하도록 동작한다. 본 발명의 일 실시예에서, 스티어링 가중치 조정은, 저역통과 필터, 지수적으로 가중화된 이동 평균(exponentially weighted moving average) 또는 다른 평활화 처리를 통하는 것과 같이, 시간에 대해 평활화 처리(smoothing process)를 받게 된다. 이런 방식으로, 상기 조정이 시간 영역에서 평활화되어, 채널 상태들에 실질적인 변화들을 반영할 수 있거나 또는 반영할 수 없는 추정들에 대해 급격한 조정을 회피한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스티어링 가중치들 그 자체는 평활 필터를 통해 주파수 영역에서 평활화되어 더 나은 주파수 응답 특성들을 제공할 수 있다.
단일 원격 스테이션(110)을 나타내었지만, RF 송수신기(112)는 각각의 스테이션에 대한 특별한 채널 추정들을 통해, 복수의 스테이션에 빔 포밍 송신들을 동시에 송신하는 것과 유사한 방식으로 동작할 수 있음에 유의해야 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 송수신기(112)에 의해 생성되는 여러 가지 방사 패턴들의 개략적인 블록도이다. 특히, 도 4와 함께 설명한 트랜스페런트 빔 포밍에 추가적으로 또는 대안적으로, RF 송수신기(112)는, 전방향적(omnidirecionally)으로 송신된 비콘(beacon) 신호들의 범위에서 벗어나는 송수신기(110)와 같은 원격 송수신기들의 위치를 파악하고, 이에 연결하는 비콘 송신들을 빔 포밍하는 것이 가능하다.
802.11 프로토콜에서, 네트워크에 대한 모든 정보를 방송하기 위해 액세스 포인트(AP)에 의해 비콘 프레임이 주기적으로 송신된다. 이것은 타임스탬프(timestamp)와 비콘 간격(beacon interval)을 포함하는 정보의 키 조각들(key pieces), 성능 정보, 및 무엇보다도 서비스 설정 식별자(SSID: service set identifier)를 포함한다. 이는 스테이션(STA)에 네트워크에 대하여 인지하고, AP와의 연결 및 데이터 연결의 구축 프로세스를 시작하기 위한 능력을 부여하는 핵심 프레임이다.
802.11 표준에서의 송신 빔 포밍 (TxBF) 프로토콜이 갖는 키 문제들 중 하나는 초기 연결이 이루어질 때에만 진행한다는 것이다. 일단 AP와 STA 사이의 연결이 설정되면, TxBF는 유효한 신호 대 잡음비(SNR: signal-to-noise ratio)를 개선할 수 있어서, 시스템 성능이 개선된다. 불행하게도, 비콘의 수신은 제한 팩터(limiting factor)이므로 AP의 유효 범위를 개선할 수 없다. 이것은, TxBF를 통해 도달할 수 있다고 하더라도, (빔 포밍 없이) AP의 초기 범위를 벗어나는 STA는 네트워크에 연결될 수 없다는 것을 의미한다.
RF 송수신기(112)는 비콘 프레임들에 대해 TxBF를 사용함으로써 효과적으로 그 범위를 개선하도록 액세스 포인트에서 구현되어, STA들이 비콘을 수신하고 AP와의 연결(전형적으로 인증과 관련 단계들을 통함)을 시작할 수 있게 한다. AP는 공지된 세트의 TxBF 스티어링 가중치로 비콘을 방송하고, 관심이 있는 전체 영역을 커버하기 위해 다른 세트의 TxBF 가중치들로 비콘을 주기적으로 송신한다. 이것은 실내에서 공간적으로 최적화될 수 있는 TxBF 가중치들이 될 수 있고, 주파수 영역(스티어링 가중치들에 내포된 특별한 안테나 기하학 구조는 아님)에서 최적화될 수 있다. 게다가, AP는 AP의 통상적인 커버리지(coverage) 범위에 영향을 주지 않기 위하여, 비-스티어링 된 비콘 프레임들(non-steered beacon frames)도 포함할 수 있다. 특정 AP는 TxBF 비콘들의 수를 결정할 수 있고, 네트워크에 진입하기 위해 범위 밖의 STA에 대한 성능과 평형을 유지하는 송신 주파수가 있고, 또한 범위 내의 STA가 연결되게 한다. 빔 포밍된 비콘은, 무선 신호들의 방향성 때문에 AP에 바로 근접해 있는 모든 이용 가능한 STA들에 의해 수신이 되지 않을 수도 있다.
도 5에 나타낸 예에서, 송수신기(110)는 표준 전방향성 비콘 프레임 송신(82)의 통상적인 범위 밖에 있다. 이 예에서, 만일 그것들이 적절한 스티어링 가중치들(w i)을 사용하는 AP이고, 무선 신호가 STA-2의 방향에서 강화되면, 비콘을 성공적으로 수신하고, 인증 및 관련 프레임 교환(association frame exchange)을 시작한다. 동작에 있어서, RF 송수신기(112)는 해당 스티어링 가중치들(w i)을 갖는 다수의 후보(candidate) 방사 패턴(80)을 생성한다. 예를 들어, 후보 방사 패턴들은 순차적으로 스캔되거나, 무작위적 생성될 수 있다.
일단 후보 비콘이 후보 방사 패턴으로 전송되면, AP는 이 비콘을 사용하여 네트워크에 진입하는 새로운 STA들 모두를 추적(tracking) 해야 한다. 특히 STA로 송신될 다음의 패킷들이 STA에 도달하기 위해 동일한 TxBF를 사용해야 하기 때문에, 추적이 매우 중요하다. 일단 완전한(full) 연결이 구축되면, 도 4와 함께 설명한 바와 같이, AP는 역방향 링크 채널을 측정함으로써 STA에 대한 TxBF 가중치들을 더 개선할 수 있다. AP는 다수의 방법들로, 먼저 시간 기반 구성요소들에 의해, TxBF 비콘과 STA를 연관시킬 수 있다. 비콘 직후에 응답하는 임의의 STA에 대해, AP는 그 STA와의 통신이 계속되도록 TxBF 가중치들을 사용할 수 있다. AP는 TxBF 스티어링 비콘 각각에 대해 고유의 SSID를 사용할 수 있고, 이에 따라 STA로부터의 다음 패킷 내의 SSID에 기초하여 적절한 TxBF 스티어링 가중치들을 식별하는 대안적인 방법들이 존재한다.
본 발명의 일 실시예에서, AP는 한 세트의 가중치들로 비콘을 보냄으로써 시작된다. 만일, AP가 STA로부터 응답을 수신하면, 가중치들(w i)이 특정 STA와 함께 기록되고, 이러한 가중치들을 사용하는 추가적인 패킷 교환들이 시작된다. 비콘 간격에 도달한 후에, AP는 새로운 후보 방사 패턴(80)으로 비콘에 대한 TxBF 가중치들을 갱신하고, STA 응답을 찾는 것을 재개한다.
도 6은 본 발명에 따른 RF 송수신부(111)의 일 실시예의 개략적인 블록도이다. 특히, RF 송수신부는, 예를 들어, 안테나 어레이(100)에서 안테나 각각에 대응하는 복수의 RF부들(137)을 포함한다, RF부 각각은, 예를 들어, RF 프론트-엔드(140), 하향 변환 모듈(142), 상향 변환 모듈(148) 및 무선 송신기 프론트-엔드(150)를 포함할 수 있다. 수신기 프로세싱 모듈(144)과 송신기 프로세싱 모듈(146)의 기능은, RF부(137) 각각에 대해, 기저대역부(139)에 의해 실행될 수 있다.
도 4와 함께 설명한 바와 같이, 구성 제어기(104)는 복수의 서로 다른 스티어링 가중치들(w i)에 대응하는 제어 신호(106)의 테이블을 포함할 수 있다. 동작에 있어서, 특정 세트의 스티어링 가중치들은, 해당하는 제어 신호들(106)을 생성하는 구성 제어기(105)와 그에 응답하여 어레이에서 각각의 안테나로 또한 안테나로부터 신호의 이득들과 위상들을 조정하는 RF 송수신부에 의해, 어레이 안테나(100) 대해 생성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 피드백 신호들(108)은 역방향 링크 채널 추정 H_ BA, 순방향 채널 링크 추정 H_ AB, CSI, 또는 제어 신호들(106)을 생성하기 위해 사용되는 다른 피드백을 포함할 수 있다. 제어 신호들(106)은 피드백 신호(108)에 기초하거나 또는 갱신된 후보 방사 패턴에 기초하거나 또는 다른 입력에 기초하여 생성되는 원하는 방사 패턴에 대응하는 특정 값의 스티어링 가중치들(w i)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제어 신호(106)는 원하는 방사 패턴을 가리키는 다른 신호를 포함할 수 있다. 구성 제어기(104)는 RF 송수신부(111)로부터의 피드백 신호들(108)에 기초하여 방사 패턴들을 선택할 수 있다.
RF 송수신기(111)의 동작이 다음의 예와 함께 설명될 수 있다. 구성 제어기(104)는 제1 복수의 스티어링 가중치들을 기초로 빔 포밍 안테나 어레이(100)에 대한 제1 후보 방사 패턴을 선택하도록, 제어 신호(106)를 생성한다. RF 송수신부(111)는 제1 후보 방사 패턴으로 제1 비콘 송신을 방송하여, 원격 스테이션이 약간의 소정 기간 동안 제1 비콘 송신에 응답하는지를 나타내도록, 피드백 신호들(108)을 생성한다. 송수신기(110)와 같은 원격 스테이션이 제1 비콘 송신에 응답했을 때, 구성 제어기(104)는 제1 비콘 송신과 관련되어 사용되는 복수의 제1 스티어링 가중치들을 저장하도록 동작한다. 구성 제어기(104)는, 원격 스테이션에 어드레스(address) 된 패킷 송신에서 이 원격 스테이션과 통신할 때 제1 후보 방사 패턴을 사용하도록, RF 송수신부(111)에 제어 신호들(106)을 생성한다.
미리 결정된 기간 동안 스테이션이 제1 비콘 송신에 대해 응답했는지에 따라, 구성 제어기(104)는 복수의 제2 스티어링 가중치들에 기초하여 빔 포밍 안테나(100)에 대한 제2 후보 방사 패턴을 선택하기 위해, 제어 신호들을 생성하도록 추가로 동작한다. RF 송수신부(111)는 제2 후보 방사 패턴으로 제2 비콘 송신을 방송하고, 어떤 원격 스테이션이 제2 비콘 송신에 응답했는지를 나타내기 위해 피드백 신호들(108)을 생성하도록 추가로 동작한다.
이러한 방식으로, 구성 제어기(104)는 복수의 후보 방사 패턴(90)을 선택하도록 제어 신호들(106)을 생성하고, RF 송수신부(111)는 복수의 후보 방사 패턴들을 통해 비콘 송신들을 주기적으로 방송한다. 복수의 후보 방사 패턴들은 전방향성 방사 패턴과 복수의 서로 다른 좁은 빔(narrow beam) 방사 패턴들을 포함할 수 있다. 특히, 구성 제어기(104)는 전방향성 방사 패턴과 다수의 서로 다른 좁은 빔 방사 패턴들 중 선택된 하나 사이에서 번갈아 선택하도록(alternate) 제어 신호들(106)을 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 원격 스테이션이 비콘 송신에 응답했을 때, 구성 제어기(104)는 해당 후보 방사 패턴을 사용하는 원격 스테이션과의 통신에 기초하여 원격 스테이션에 대해 역방향 채널 추정을 결정하고, 역방향 채널 추정에 기초하여 스티어링 가중치들과 방사 패턴을 조정하도록 추가로 동작한다. 상기한 설명은 단일 원격 스테이션과의 통신에 초점을 맞추고 있으나, 비콘 송신들에 대한 그러한 스테이션들의 응답에 따라, 동일하거나 또는 서로 다른 스티어링 가중치들 중 어느 하나를 갖는 원격 스테이션 각각과 함께, 복수의 원격 스테이션들과의 연관들도 유사한 방식으로 달성될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
상기 설명한 후보 스티어링 가중치들은 좁은 빔 방사 패턴들을 생성하는 것으로 나타나 있으나, 후보 스티어링 가중치들의 조정에 사용되는 진폭, 위상 및 주파수의 제어는 그러한 협대역 또는 지향성 방사 패턴들을 생성할 수도 있고 생성하지 않을 수도 있다는 점에 유의해야 한다.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다. 특히, 도 1-6과 함께 설명된 하나 이상의 기능들 및 특성들과 함께 사용하기 위한 방법이 제공된다. 단계 400에서, 제어 신호는 복수의 스티어링 가중치들에 기초한 빔 포밍 안테나에 대한 후보 방사 패턴을 선택하도록 생성된다. 단계 402에서, 비콘 송신이 후보 방사 패턴으로 RF 송수신기를 통해 방송된다. 단계 404에서, 하나 이상의 원격 스테이션들이 제1 비콘 송신에 응답했는지를 결정하도록 RF 송수신기를 통한 피드백 신호들이 평가된다. 원격 스테이션이 응답 간격 동안 비콘 송신에 응답하지 않은 경우에, 상기 방법은 단계 400으로 되돌아가서 새로운 후보 방사 패턴을 선택한다. 원격 스테이션이 평가 간격 동안 응답한 경우에, 방법은 단계 406으로 진행하여, 비콘 송신과 관련되어 사용되는 복수의 스티어링 가중치들을 저장하고, 단계 408로 진행하여, 제1 후보 방사 패턴을 사용하는 제1 원격 스테이션과 통신한다. 미리 결정된 시간에, RF 송수신기는 단계 400으로 되돌아가서 새로운 비콘 송신을 재시작 한다.
본 발명의 실시예에서, 단계들 400 및 402는 복수의 후보 방사 패턴들을 통해 주기적으로 비콘 송신들을 방송하는 프로세스의 일부이다. 복수의 후보 방사 패턴들은 전방향성 방사 패턴과 복수의 서로 다른 좁은 빔 방사 패턴들을 포함할 수 있다. 특히, 복수의 후보 방사 패턴들은 전방향성 방사 패턴과 복수의 서로 다른 좁은 빔 방사 패턴들 중 선택된 하나 사이에서 번갈아 선택될 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이, 후보 스티어링 가중치들을 조정하는 데에 사용되는 진폭, 위상 및 주파수의 제어는 그러한 협대역 또는 직접 방사 패턴들을 생성할 수도 있고 생성하지 않을 수도 있다.
일례로서, 미리 결정된 간격 동안 스테이션이 비콘 송신에 응답하지 않을 때, 또 다른 복수의 스티어링 가중치들에 기초하여 빔 포밍 안테나를 대한 새로운 후보 방사 패턴을 선택하도록 제어 신호가 생성된다. 새로운 비콘 송신은 새로운 후보 방사 패턴으로 RF 송수신기를 통해 방송될 수 있다. RF 송수신기로부터의 피드백 신호들은 새로운 비콘 송신에 원격 스테이션이 응답했을 때를 결정되도록 평가될 수 있다.
또 다른 예에서는, 미리 결정된 간격 동안 제1 스테이션이 비콘 송신에 응답했을 때, 또 다른 복수의 스티어링 가중치들에 기초하여 빔 포밍 안테나에 대한 새로운 후보 방사 패턴을 선택하도록 제어 신호가 생성된다. 새로운 비콘 송신은 새로운 후보 방사 패턴으로 RF 송수신기를 통해 방송될 수 있다. 상기한 설명은 단일 원격 스테이션과의 통신에 초점을 맞추고 있으나, 비콘 송신들에 대한 그러한 스테이션들의 응답에 따라, 동일하거나 또는 서로 다른 스티어링 가중치들 중 어느 하나를 갖는 원격 스테이션 각각과 함께, 복수의 원격 스테이션들과의 연관도 유사한 방식으로 달성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. RF 송수신기로부터의 피드백 신호들은, 하나 이상의 다른 원격 스테이션들이 특정의 비콘 송신에 응답하고 이러한 스테이션들과 통신하기 위한 스티어링 가중치들을 할당하는 데에 사용되었을 때를 결정되도록 평가될 수 있다.
단계 408은 802.11n/ac 표준에 따라 원격 스테이션에 패킷 송신을 어드레싱(addressing) 하는 것을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다. 특히, 도 1-7과 함께 설명한 하나 이상의 기능들 및 특징들과 함께 사용하기 위한 방법이 제공된다. 단계 410에서, RF 송수신기는 수신된 패킷 송신에 기초하여 원격 스테이션에 역방향 채널 추정을 실행하고, 원격 스테이션으로 돌아가는 연결을 최적화하도록 한 세트의 스티어링 가중치들을 결정한다. 단계 412에서, 역방향-링크된 것으로부터 결정되는 스티어링 가중치들은 원격 스테이션과 통신하도록 사용되고, 원격 스테이션으로 돌아가는 통신 링크를 최적화하도록 스티어링 가중치들이 계산된다.
이러한 방법은, 복수의 RF 송수신부들을 통해, 복수의 안테나들에 대한 복수의 제1 스티어링 가중치들에 기초하여 제1 (비-빔 포밍 가능한) 원격 스테이션에 제1 통신 채널을 통해 제1 송신들을 생성하는 단계와, 복수의 RF 송수신부들을 통해, 제1 원격 스테이션으로부터의 제1 통신 채널을 통해 제2 송신들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 제1 스티어링 가중치들은 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 발생된다.
예를 들어, 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정은 제2 송신을 기초로 하여 생성되고, 역방향 채널 링크 추정 매트릭스를 포함할 수 있다. 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정은, 제1 원격 스테이션의 특성들의 추정으로서 RF 송수신기의 송신 경로 및 수신 경로의 특성들을 사용하는 일측 채널 교정(one-sided channel calibration)에 기초하여 생성될 수 있다. 복수의 제1 스티어링 가중치들은, 제1 통신 채널의 역방향 채널 링크 추정에 기초하는 제1 통신 채널의 순방향 링크 채널 추정에 기초하여 생성될 수 있다. 제1 통신 채널의 순방향 링크 채널 추정은, 역방향 채널 링크 추정 매트릭스의 매트릭스 전치(matrix transpose)에 기초하여 생성될 수 있다.
상기한 설명은 단일 원격 스테이션에 대한 것이지만, 유사한 방식으로, 각각의 스테이션에 특정한 채널 추정들을 통해 복수의 스테이션들에 동시에 빔 포밍 송신을 송신하도록 동작할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 복수의 안테나들에 대한 복수의 제2 스티어링 가중치들에 기초하여, 제3 송신들이 제2 통신 채널을 통해 제2 원격 스테이션에 생성될 수 있고, 제4 송신들이 제2 통신 채널을 통해 제2 원격 스테이션으로부터 수신될 수 있다. 복수의 제2 스티어링 가중치들은 제2 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 생성될 수 있다.
여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, 용어들 "실질적으로(substantially)" 및 "대략(approximately)"은 그 대응하는 용어 및/또는 아이템들(items)간의 상대성을 위해 산업상 허용되는 오차(industry-accepted tolerance)를 부여하는 것이다. 이러한 산업상 허용되는 오차는 1% 내지 50% 범위 내에 있고, 부품값, 집적 회로 처리 변화량, 온도 변화량, 상승 및 하강 시간들, 및/또는 열잡음(thermal noise)에 해당하는 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 아이템들 간의 상대성은 수 퍼센트의 차이로부터 큰 규모의 차이까지의 범위에 있다. 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, 용어(들) "동작 가능하게 연결되는(operably coupled to)", "연결되는(coupled to)" 및/또는 "연결(coupling)"은, 중개 아이템(intervening item))(예를 들어, 부품, 구성요소, 회로 및/또는 모듈을 포함하지만, 이것들로 제한되는 것은 아님)을 통해 아이템들 사이에서의 직접 연결 및/또는 아이템들 사이에서의 간접 연결을 포함하고, 여기서, 간접 연결을 위해, 중개 아이템이 신호의 정보를 수정하지는 않지만, 그 전류 레벨, 전압 레벨 및/또는 전력 레벨을 조절할 수는 있다. 또한, 여기서 사용될 수 있는 바와 같이, 추정 연결(inferred coupling)(즉, 추정에 의해 한 구성요소가 다른 구성요소에 연결되는 것)은 "연결되는(coupled to)"과 동일한 방법으로 2개의 아이템들 사이에서 직접 및 간접 연결을 포함한다. 또한, 여기서 사용될 수 있는 바와 같이, 용어 "동작 가능하게(operable to)" 또는 "동작 가능하게 연결되는(operably coupled to)"은, 아이템이 하나 이상의 전원 연결들, 입력(들), 출력(들) 등을 포함하여, 활성화되었을 때, 하나 이상의 그 대응하는 기능들을 실행하고, 또한 하나 이상의 다른 아이템들에 대한 추정 연결을 더 포함하는 것을 가리킨다. 또한, 여기서 여전히 더 사용될 수 있는 바와 같이, 용어 "관련된(associated with)"은, 분리된 아이템들 및/또는 다른 아이템들 내에 내장되는 하나의 아이템의 직접 및/또는 간접 연결을 포함한다. 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, 용어 "비교할만한(compares favorably)"은, 2개 이상의 아이템들, 신호들 등의 사이에서의 비교가 바람직한 관계(desired relationship)를 제공한다는 것을 가리킨다. 예를 들어, 바람직한 관계가 신호 1이 신호 2보다 크기가 크다는 것일 때, 비교할만하다는 것은 신호 1의 크기가 신호 2의 크기보다 클 때, 또는 신호 2의 크기가 신호 1의 크기보다 작을 때 달성될 수 있다.
또한, 여기에서 사용될 수 있는 바와 같이, 용어 "프로세싱 모듈(processing module)", "모듈(module)" "프로세싱 회로(processing circuit)" 및/또는 "프로세싱 유닛(processing unit)"은 단일 프로세싱 디바이스 또는 다수의 프로세싱 디바이스들일 수 있다. 그러한 프로세싱 디바이스는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 처리기, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array), 프로그램가능 논리 디바이스(programmable logic device), 상태 머신(state machine), 논리 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 회로의 하드 코딩(hard coding) 및/또는 연산 명령들(operational instructions)에 기초하여 신호들(아날로그 및/또는 디지털)을 조작하는 디바이스로 될 수 있다. 프로세싱 모듈, 모듈, 프로세싱 회로, 및/또는 프로세싱 유닛은 메모리 및/또는 집적 메모리 구성요소로 되거나 또는 포함하는 것일 수 있고, 이것은 단일 메모리 디바이스, 다수의 메모리 디바이스들, 및/또는 프로세싱 모듈, 모듈, 프로세싱 회로 및/또는 프로세싱 유닛의 내장 회로(embedded circuity)로 될 수 있다. 그러한 메모리 디바이스는 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 휘발성 메모리(volatile memory), 비휘발성 메모리(non-volatile memory), 정적 메모리(static memory), 동적 메모리(dynamic memory), 플래시 메모리(flash memory), 캐시 메모리(cache memory), 및/또는 디지털 정보를 저장하는 다른 디바이스들로 될 수 있다. 만일 프로세싱 모듈, 모듈, 프로세싱 회로, 및/또는 프로세싱 유닛이 하나 이상의 프로세싱 디바이스를 포함하면, 프로세싱 디바이스들은 집중적으로 위치될 수 있거나(예를 들어, 유선 및/또는 무선 버스 구조를 통해 함께 직접적으로 연결) 또는 분산적으로 위치할 수 있음에[예를 들어, 근거리 네트워크 및/또는 광대역 네트워크를 통하고 간접 연결을 통한 클라우드 컴퓨팅(cloud computing)] 유의해야 한다. 또한, 프로세싱 모듈, 모듈, 프로세싱 회로, 및/또는 프로세싱 유닛이, 상태 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 통해, 하나 이상의 그 기능들을 실행한다면, 해당하는 연산 명령들을 저장하는 메모리 및/또는 메모리 구성요소는 상태 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 포함하는 회로의 내부에 또는 외부에 장착될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 하나 이상의 도면들에 나타낸 적어도 일부의 단계들 및/또는 기능들에 대응하는, 하드 코딩된 또한/또는 연산 명령들이, 메모리 구성요소에 저장될 수 있고, 프로세싱 모듈, 모듈, 프로세싱 회로, 및/또는 프로세싱 유닛에서 실행될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 그러한 메모리 디바이스 또는 메모리 구성요소는 제조품에 포함될 수 있다.
본 발명의 명시된 기능들 및 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들을 이용하여, 본 발명을 기재하였다. 이 기능 빌딩 블록들(functional building blocks)과 방법 단계들의 경계(boundaries) 및 시퀀스(sequency)는 설명의 편의를 위해 여기서 임의적으로 정의되었다. 명시된 기능들과 관계들이 적절히 실행될 수 있는 한, 이와 다른 경계들 및 시퀀스들이 정의될 수 있다. 따라서 그러한 다른 경계들 또는 시퀀스들은 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 또한, 이 기능 빌딩 블록의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의적으로 정의되었다. 특정의 중요한 기능들이 적절히 실행되는 한, 이와 다른 경계들이 정의될 수 있을 것이다. 마찬가지로, 흐름도 블록들(flow diagram blocks)도 특정의 중요한 기능을 나타내기 위해 여기에서 임의적으로 정의될 수 있다. 사용할 수 있을 정도로, 흐름도 블록 경계들과 시퀀스가 달리 정의될 수 있지만, 여전히 특정의 중요한 기능을 실행한다. 따라서 기능 빌딩 블록들과 흐름도 블록들 및 시퀀스 모두에 대한 그러한 대안적인 정의들은 청구된 발명의 범위와 사상 내에 있다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 여기에서의 기능 빌딩 블록들 및 다른 설명 블록들, 모듈들 및 부품들이, 예시된 바와 같이, 또는 분리된 부품들, 주문형 집적 회로들, 적절한 소프트웨어를 실행하는 프로세서들 등과 이들의 조합에 의해서 구현될 수 있다는 것도 알 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 적어도 부분적으로, 하나 이상의 실시예들의 측면에서 기재되었다. 본 발명의 실시예는 본 발명의 측면, 특징, 개념 및/또는 일례를 설명하기 위해 여기에서 사용되었다. 본 발명을 구체화하는 디바이스, 제조품, 기계, 및/또는 프로세서의 물리적 실시예는, 여기서 논의된 하나 이상의 실시예들을 참조하여 설명된, 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 일례들 등을 포함할 수 있다. 또한, 도면 각각에서, 동일하거나 다른 참조 번호를 사용할 수 있는, 동일하거나 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 실시예들에 포함될 수 있고, 그와 같이, 기능들, 단계들, 모듈들 등은 동일하거나 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들로 될 수 있다.
상기한 도면(들)에서의 트랜지스터들은 전계 효과 트랜지스터들(FETs)이고, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 바이폴라(bipolar), MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistors), N-웰(well) 트랜지스터들, P-웰 트랜지스터들, 증강 모드(enhancement mode), 공핍 모드(depletion mode), 영전압 문턱값(zero voltage threshold) 트랜지스터들을 포함(이에 한정되는 것은 아님)하는 다른 형태의 트랜지스터 구조를 사용하여 상기 트랜지스터들을 구현할 수 있을 것이다.
특별히 반대로 말하지 않는 한, 여기에 나타낸 도면들 중의 어느 하나에 있는 구성요소들 "사이의", "부터의", "로의" 신호는 아날로그 혹은 디지털, 연속시간 혹은 이산시간, 단일단(single-ended) 혹은 차분(differential)으로 될 수 있다. 예를 들면, 신호 경로가 단일단 경로로 나타나 있으면, 차분 신호 경로도 나타낸다. 마찬가지로, 신호 경로가 차분 경로로 나타나 있으면, 단일단 단일 경로도 나타낸다. 하나 이상의 특별한 아키텍처들이 여기에 기재되어 있지만, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있듯이, 명백히 나타나 있지 않은 하나 이상의 데이터 버스들(data buses), 구성요소들 사이의 직접 연결, 및/또는 다른 구성요소들 사이의 간접 연결을 사용하는, 다른 아키텍처들이 마찬가지로 구현될 수 있다.
용어 "모듈"은 본 발명의 여러 가지 실시예들의 설명에 사용된다. 여기서 설명할 수 있는 바와 같이, 모듈은 프로세싱 모듈, 기능 블록, 하드웨어, 및/또는 하나 이상의 기능들을 실행하기 위한 메모리에 저장되는 소프트웨어를 포함한다. 모듈이 하드웨어를 통해 구현되면, 그 하드웨어는 소프트웨어 및/또는 펌웨어(firmware)와 독립적으로 및/또는 공동으로 동작할 수 있음에 유의해야 한다. 여기에서 사용된 바와 같이, 모듈은 각각이 하나 이상의 모듈인 하나 이상의 서브 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 여러 가지 기능들 및 특징들의 특별한 조합에 대해 여기에 분명하게 기재하였지만, 이러한 특징들 및 기능들의 다른 조합들이 유사하게 가능할 수 있다. 본 발명은 여기에 나타낸 특별한 사례들에 의해 제한되지 않으며, 이들의 다른 조합들을 분명하게 포함한다.

Claims (15)

  1. 복수의 안테나들을 갖는 무선 주파수(RF) 송수신기(transceiver)로서,
    상기 RF 송수신기는,
    복수의 안테나들에 대한 복수의 제1 스티어링 가중치들(steering weights)에 기초하여 제1 원격 스테이션(remote station)으로의 제1 송신들(transmissions)을 생성하고, 상기 제1 원격 스테이션으로부터의 제2 송신들을 수신하도록 동작하고, 상기 제1 송신들과 상기 제2 송신들은 제1 통신 채널을 통해 이루어지는, 복수의 RF 송수신부들(transceiver sections); 및
    상기 RF 송수신부에 연결되고, 상기 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정(a reverse channel estimation)에 기초하여 상기 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성하도록 동작하는 구성 제어기(a configuration controller)를 포함하며,
    상기 제1 원격 스테이션은 빔 포밍 불가능(beamforming incapable)인 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구성 제어기는 상기 제2 송신들에 기초하여 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은 역방향 채널 링크 추정 매트릭스(a reverse channel link estimation matrix)를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은, 상기 제1 원격 스테이션의 특성들의 추정으로서 상기 RF 송수신기의 송신 경로 및 수신 경로의 특성들을 사용하는 일측 채널 교정(a one-sided calibration)에 기초하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 구성 제어기는, 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 링크 추정에 기초하는 상기 제1 통신 채널의 순방향(forward) 링크 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 구성 제어기는, 상기 역방향 채널 링크 추정 매트릭스의 매트릭스 전치(a matrix transpose)에 기초하여 상기 제1 통신 채널의 상기 순방향 링크 채널 추정을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 구성 제어기는, 현재의 제2 송신들에 기초하여 상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정을 갱신하고, 상기 제1 통신 채널의 상기 갱신된 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 제1 스티어링 가중치들을 조정하도록 더 동작하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 스티어링 가중치들은 시간 영역 평활화(a time domain smoothing)에 기초하여 조정되는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 RF 송수신부들은, 상기 복수의 안테나들에 대한 복수의 제2 스티어링 가중치들에 기초하여 제2 원격 스테이션으로의 제3 송신들을 생성하고, 상기 제2 원격 스테이션으로부터 제4 송신들을 수신하도록 더 동작하고, 상기 제3 송신들 및 상기 제4 송신들은 제2 통신 채널을 통해 이루어지며;
    상기 구성 제어기는, 상기 제2 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제2 스티어링 가중치들을 생성하도록 더 동작하고; 및
    상기 제2 원격 스테이션은 빔 포밍 불가능인 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 RF 송수신부들은 802.11 표준에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스티어링 가중치들은 평활화 필터를 통해 주파수 영역에서 평활화되는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 송신들은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는 적어도 하나의 패킷을 포함하고, 상기 스티어링 가중치들은 상기 제2 부분을 빔 포밍하도록 적용되고, 상기 제1 부분은 빔 포밍되지 않는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패킷은 믹싱 모드 패킷이고, 상기 제1 부분은 레거시 프로토콜(legacy protocol)에 따라 포맷되며, 상기 제2 부분은 비-레거시 프로토콜(non-legacy protocol)에 따라 포맷되고, 상기 제1 부분은 적어도 하나의 패킷에서 상기 제2 부분 이전에 위치하는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기.
  14. 복수의 안테나들을 갖는 무선 주파수(RF) 송수신기에서 사용하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 복수의 안테나들에 대한 복수의 제1 스티어링 가중치들에 기초하여 제1 원격 스테이션으로의 제1 통신 채널을 통한 제1 송신들을, 복수의 RF 송수신부들을 통해 생성하는 단계;
    상기 제1 원격 스테이션으로부터 상기 제1 통신 채널을 통한 제2 송신들을, 상기 복수의 RF 송수신부들을 통해 수신하는 단계;
    상기 제1 통신 채널의 역방향 채널 추정에 기초하여 상기 복수의 제1 스티어링 가중치들을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 원격 스테이션은 빔 포밍 불가능인 것을 특징으로 하는 RF 송수신기에서 사용하는 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 통신 채널의 상기 역방향 채널 추정은 상기 제2 송신들에 기초하여 생성되는 것을 특징으로 하는 RF 송수신기에서 사용하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190114268A (ko) * 2018-03-29 2019-10-10 삼성전자주식회사 통신 모듈의 캘리브레이션을 수행하기 위한 장치 및 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140161059A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-12 Electronics & Telecommunications Research Institute Method for transmitting and receiving data in communication system using multiple antennas and apparatus therefor
CN103517458B (zh) * 2013-09-29 2017-04-12 苏州华士无线科技有限公司 使用双向变频技术的wifi远距离传输模块
DE102013019177A1 (de) * 2013-11-18 2015-05-21 Level421 GmbH Mobile Vorrichtung zum Senden und/oder Ernpfangen elektromagnetischer Wellen
WO2015094494A2 (en) * 2013-12-16 2015-06-25 The Cleveland Clinic Foundation Active rfid tag with integrated electrical pass-through connection
CN104218903A (zh) * 2014-08-15 2014-12-17 苏州华士无线科技有限公司 一种基于自动增益控制技术的WiFi信号放大器
US9756578B2 (en) * 2015-04-10 2017-09-05 Qualcomm Incorporated Systems and methods for transmit power control
KR102459683B1 (ko) * 2015-07-09 2022-10-28 삼성전자주식회사 무선 주파수 모듈에서의 교정장치 및 방법
US11146320B2 (en) 2016-06-08 2021-10-12 Lg Electronics Inc. Method for terminal communicating in mmWave communication system and terminal
US20180323846A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 Mediatek Inc. Methods and apparatus for acquiring channel state information with channel reciprocity
US10924170B2 (en) * 2018-02-22 2021-02-16 Celeno Communications (Israel) Ltd. Smoothing beamforming matrices across sub-carriers
CN109270172B (zh) * 2018-09-13 2020-04-28 中南大学 校验超声水浸压电探头的方法及装置
CN112087270A (zh) * 2020-08-13 2020-12-15 上海道生物联技术有限公司 用于mimo系统互易性校准的天线阵列及通信设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7561632B1 (en) * 2005-04-28 2009-07-14 Qualcomm Incorporated Beamforming techniques for MIMO communication systems
RU2451412C2 (ru) * 2007-03-02 2012-05-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Технологии автоматической регулировки усиления и фильтрации для использования в канальном повторителе
JP4544349B2 (ja) * 2008-07-14 2010-09-15 ソニー株式会社 無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム
WO2010027865A2 (en) * 2008-08-26 2010-03-11 Marvell World Trade Ltd. Beamforming by sector sweeping
US8903019B2 (en) * 2008-10-29 2014-12-02 Cisco Technology, Inc. Multidimensional channel estimation without sounding signals

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190114268A (ko) * 2018-03-29 2019-10-10 삼성전자주식회사 통신 모듈의 캘리브레이션을 수행하기 위한 장치 및 방법
US11323146B2 (en) 2018-03-29 2022-05-03 Samsung Electronics Co., Ltd Device and method for calibrating communication module

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