KR20180121954A - 무선 통신에서의 선행적 mimo 릴레이 - Google Patents

Abstract

다중-입력-다중-출력(MIMO) 능력을 지원하는 제1 카테고리이거나, 상이한 신호 처리 능력을 가지는 제2 카테고리인 네트워크 내의 복수의 라디오 노드들과 액세스 포인트(AP) 사이의 통신을 동시에 릴레이하기 위한 방향성 송신을 이용한 무선 통신 시스템이다. 현존하는 프로토콜의 수정인 슈퍼프레임을 이용하여, 릴레이 서비스 기간(SP)은 복수의 동시 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 제어한다. AP는 신호 강도, 전파 점유 시간의 추정, 라디오 노드의 카테고리, AoA/AoD, 및 전력 접속성으로부터 선택된 메트릭들에 기반하여 라디오 노드들로부터 릴레이 디바이스를 선택한다. 이는 데이터가 선택된 릴레이 디바이스 및 목적지 라디오 노드(클라이언트)로부터의 다중-사용자(MU) MIMO 홉과 함께, 상기 AP로부터 선택된 릴레이 디바이스로의 MIMO 홉에서 통신될 수 있게 한다.

Description

무선 통신에서의 선행적 MIMO 릴레이

관련 출원에 대한 상호참조

해당 사항 없음

연방 정보 후원 연구 또는 개발에 대한 성명

해당 사항 없음

컴퓨터 프로그램 부록의 참조에 의한 통합

해당 사항 없음

저작권 보호를 위한 자료의 고지

이 특허 문서의 자료 중 일부는 미국 및 다른 국가들의 저작권법에 따른 저작권 보호 대상이다. 저작권의 소유자는 미국 특허 및 상표청에서 공개적으로 입수 가능한 파일 또는 기록들에 나타나는 대로의 특허 문서 또는 특허 개시의 임의의 누군가에 의한 복제 재생산에 이의를 제기하지 않지만, 이 외의 저작권의 모든 권리를 보유한다. 저작권 소유자는 이로써 37 C.F.R. § 1.14에 따른 그것의 권리들에 한정되지 않는 것을 포함하여, 이 특허 문서가 기밀로 유지될 권리들 중 어느 것도 포기하지 않는다.

기술분야

본 개시의 기술은 일반적으로 무선 네트워크 통신에 관련되고, 더 구체적으로는 802.11 표준을 포함하는 무선 통신에서의 다중 입력-다중 출력(MIMO) 릴레이의 사용에 관련된다.

무선 통신은 최근 몇 년 동안 점점 중요해지고 있다. 무선 통신의 이러한 형태들 중 하나는 매우 높은 주파수들(30 내지 300 GHz)에서 발생하는 밀리미터파(mmWave) 통신들이고, 넓은 스펙트럼 대역폭을 제공한다. 이 대역폭은 UHD(Ultra-High Definition) 비디오 스트리밍과 같은 높은 데이터 레이트(high data rate)의 무선 애플리케이션들에 특히 유용하다. 60 GHz 대역에서 전 세계적으로 이용 가능한, 허가되지 않은 스펙트럼은 약 14 GHz라는 것을 주목해야 한다.

수 밀리미터정도의 파장으로 인해, 위상 어레이(phased array)라고도 알려져 있는 많은 수의 안테나가 mmWave 라디오를 위한 작은 영역에 구현될 수 있다.

도 1은 mmWave 통신을 위한 예시적인 256 요소 안테나 어레이를 도시하며(10), 이는 동전(직경 0.955 인치 또는 24.26mm)과 비교하여 도면에 도시된다.

이러한 초고주파 안테나 어레이들은 작고 고도로 방향성(directive)이며, 다수의 안테나를 이용하여 원하는 무선 방향으로의 송신을 조향(steering)하도록 빔 형성(beamforming)으로 알려진 기법이 이용된다.

도 2는 안테나들(38a, 38b, 38c 내지 38n)을 가지는 빔 형성기의 베이스(36)에 결합된 빔 선택기(34)에 의해 수신된 빔 선택 신호(32)를 나타내는 단순한 빔 형성 예(30)를 도시한다. 신호 강도 로브들(40a, 40b, 40c 및 40d)은 각각의 안테나와 관련하여 (과장된 각도로) 도시된다. 그러나, 이러한 배열들을 위한 링크 버짓(link budget)(링크 성능의 정량화)은 높은 자유 공간 경로 손실(FSPL: free space path loss) 및

의 많은 흡수, 및 물체들에 의한 큰 감쇠를 포함하는 다양한 이유로 불량하다.

도 3은 동작 주파수와 관련하여 예상되는 대기 손실들의 플롯을 도시한다. 이 높은 신호 감쇄 환경에서 빔 형성을 이용하는 것은 통신 링크들 사이의 더 적은 간섭을 만든다.

도 4a 및 도 4b는 빔 형성의 결과인 도 4a에서의 좁은 안테나 패턴들 사이의 간섭의 부족과 도 4b에서 보여지는 더 넓은 패턴들의 사용으로부터 일어나는 간섭을 비교한다. 각각의 위쪽 삼각형 형상은 수신기 안테나 패턴을 도시하고, 아래쪽 삼각형 형상은 잠재적 간섭자의 안테나 패턴이다.

안테나 어레이들을 사용하는 경우에도, mmWave 시스템들은 사용자 경험을 저해하는 사각지대 없이 WLAN 영역을 커버하는 것을 어렵게 만드는 불량한 링크 버짓을 가진다. 위의 관점에서, mmWave 시스템들에서 액세스 포인트(AP)는 일부 스테이션들(STA)과 직접 신뢰성 있게(reliably) 통신할 수 없다.

도 5는 릴레이를 통해 노드 A와 노드 B 사이에서 통신하는 멀티홉(multi-hop) 릴레이 구성을 도시한다. 무선 릴레이를 이용하는 것은 mmWave 주파수들에서 불량한 링크 버짓을 극복하는 것을 시도하는 것에 관한 기법이다.

릴레이가 커버리지를 향상시킬 수 있는 반면에, 직접 링크를 사용하는 것과 비교하여 처리량 페널티를 초래한다. 이 페널티는 (a) 두 개의(또는 그 이상의) 홉에서의 데이터의 송신뿐만 아니라 (b) 릴레이 링크 셋업(RLS)을 위해 요구되는 관리 프레임들 및 채널 측정들로부터 초래된 오버헤드(overhead)로부터도 일어날 수 있다.

도 6a는 릴레이를 통해 액세스 포인트(AP), 노드 A, 노드 B, 및 노드 C 사이의 단순한 3 노드 릴레이 예를 도시한다. 도 6b에서 링크 1-2, 3-4 및 5-6 각각에 대한 RLS 오버헤드와 함께 6개의 링크들(1 내지 6) 각각을 도시하는 전파 점유 시간(air time) 이용의 예가 도시된다.

따라서, mmWave 통신에서 릴레이들을 사용하기 위한 본 기법들이 상당한 페널티들 및 어려움들을 수반한다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 본 개시는 이러한 결점들을 극복하면서 추가적인 이점들을 제공한다.

단일 사용자(SU) 다중 입력 다중 출력(MIMO) 기술은 현재 4G 셀룰러 기술뿐만 아니라 2.4GHz(즉, 802.11n) 및 5 GHz(즉, 802.11ac)의 WLAN 기술들에서 널리 사용된다. 그러나, MIMO 기술은 아직 현재의 mmWave 표준 또는 제품에 도입되지 않았다. 개시된 장치는 일단 현재의 단점들 중 몇 가지가 해결되면, 상이한 클라이언트로부터의/로의 다중화된 데이터 스트림들을 가지는 MIMO 및 다중-사용자(MU)-MIMO의 사용이 mmWave 통신으로 구현될 것을 기대한다.

무선 통신이 무선 라디오 노드들에서 MIMO 기술을 채택할 때, 주어진 통신 시스템(예를 들어, WLAN)에서 두 개의 디바이스 카테고리(노드 간 통신에 대한 상이한 신호 처리 능력을 가지고 있음), 예를 들어, (제1 카테고리) 카테고리 A(Cat A) 및 (제2 카테고리) 카테고리 B(Cat B)가 사용 가능할 수 있다. Cat A는 복잡한 회로, 높은 안테나 이득을 가지고, 또한 M≥ 2인 차원 M의 데이터 다중화(MIMO)를 지원하는 디바이스를 제공한다. 전형적으로 Cat A 디바이스는 정적(stationary)일 것이다. Cat B는 간단한 회로, 낮은 안테나 이득을 가지고, 또한 N=1(단일 입력-단일 출력(SISO))이거나 N < M인 N개의 데이터 스트림들을 처리할 수 있는 디바이스를 제공한다. Cat B 디바이스들은 모바일일 가능성이 더 높다. SISO는 Cat A보다 능력이 떨어지는, Cat B의 특정한 경우라는 것이 주목되어야 한다. 한정이 아닌 예로서, Cat A는 데이터 통신을 위한 네 개의 독립적인 체인으로 MIMO를 지원할 수 있고, 반면에 Cat B는 단지 두 개를 지원하거나 하나의 체인(SISO)을 가질 수 있다.

릴레이 통신에서 MIMO 능력을 이용하지 않는 무선 통신 시스템은 릴레이에 의한 통신을 위한 지원을 필요로 하는 각각의 STA에 대한 다중-호핑 처리량 페널티로 인해 어려움을 겪을 것이다.

릴레이 단말에서 MIMO를 이용함으로써, 다수의 STA로부터의 데이터를 다중화하는 것은 다중-호핑 및 RLS 셋업 오버헤드에 소비되는 시간을 최소화할 수 있다. 이 전파 점유 시간의 감소는 달성된 처리량을 향상시키는 것으로 해석된다. 이 무선 통신 장치/방법은 Cat B STA들의 그룹으로부터 Cat A 릴레이로 동시에 다수의 데이터 스트림들을 릴레이하도록 구성되고, 그 다음 스트림들은 Cat A AP로 다중화된다.

릴레이에서 MIMO 능력을 이용하는 스펙트럼-효율적 커버리지 확장 아키텍처가 제공된다. 이 아키텍처는 그것의 추상적 형태에서 액세스 포인트(AP)로부터 릴레이 노드까지의 MIMO 홉, 및 그에 후속하는 릴레이 노드로부터 무선 클라이언트들까지의 다중-사용자(MU) MIMO 홉이다. 또한, 릴레이 선택 및 릴레이 링크 셋업(RLS)에 대해 효율적이고 선행적(proactive)인 방법들이 교시된다. 한정이 아닌 예로서, 장치/방법은 무선 커버리지를 확장함으로써, 예를 들어 집(또는 다른 구조물)주위에서, 예를 들어 집의 뒷마당(구조물 안/근처의 인접 영역)을 커버하는 위치에 릴레이를 셋업함으로써 전체 커버리지 무선 경험을 제공하는 데 이용될 수 있다.

다수의 용어들이 본 개시에서 이용되며, 의미는 일반적으로 아래에 기술된 바와 같이 이용된다.

AID: 연관 식별자(Association Identifier)는 스테이션이 AP(또는 중앙 무선 조정자)와 연관될 때마다 이용되며, 스테이션은 AID를 수신한다. AP(또는 중앙 무선 조정자)는 이 AID를 사용하여 연관된 스테이션들 및 BSS의 멤버들을 추적한다.

AP: 액세스 포인트는 하나의 스테이션(STA)을 포함하고, 연관된 STA들을 위한 무선 매체(WM)를 통하여 분산 서비스들로의 액세스를 제공하는 엔티티이다.

AoA(AoD): 안테나 어레이 상에서(로부터) 입사하는(송신되는) 무선 주파수 파의 전파의 방향인 도달 각도(Angle of Arrival)(출발 각도(Angle of Departure))이다.

A-BFT: 연관-빔 형성 트레이닝 기간(Association-BeamForming Training Period)은 네트워크에 참여하는 새로운 스테이션들의 연관 및 BF 트레이닝을 위해 사용되는 비콘(beacon)들에서 안내되는 기간이다.

빔 형성(BF)은 전방향성(omnidirectional) 안테나 패턴 또는 의사-전방향성(quasi-omni) 안테나 패턴을 사용하지 않는 방향성 송신을 달성하기 위해(빔을 형성하기 위해) 어레이 내부의 안테나들을 페이징(phasing)하는 프로세스이다. 이는 의도된 수신기에서 수신된 신호 전력 또는 신호 대 잡음비(SNR: signal-to-noise ratio)를 향상시키기 위해 송신기에서 사용된다.

빔 결합(beam combining)은 각각의 독립적인 데이터 스트림을 위해 수신기에서 다양한 빔들에 포함된 전력을 결합하는 방법이다.

BSS: 기본 서비스 집합(basic service set)은 네트워크의 AP와 성공적으로 동기화된 스테이션들(STA)의 집합이다.

BI: 비콘 간격(Beacon Interval)은 비콘 송신 시간들 사이의 시간을 표현하는 주기적인 슈퍼프레임(superframe) 기간이다.

BRP: BF 개선 프로토콜(BF Refinement Protocol). BF 개선 프로토콜은 수신기 트레이닝을 가능하게 하고, 송신기 및 수신기 측을 반복적으로 트레이닝시켜 가능한 가장 좋은 방향성 통신을 달성한다.

CBAP: 경합-기반 액세스 기간(Contention-Based Access Period). 경합-기반 향상된 분산 채널 액세스(EDCA: enhanced distributed channel access)가 사용되는 방향성 멀티 기가비트(DMG: directional multi-gigabit) BSS의 데이터 전송 간격(DTI) 내 기간이다.

DTI: 데이터 전송 간격(Data Transfer Interval)은 전체 BF 트레이닝이 허용되고, 후속하여 실제 데이터 전송이 일어나는 기간이다. 이는 하나 이상의 서비스 기간(SP) 및 경합-기반 액세스 기간(CBAP)을 포함할 수 있다.

MAC 주소: 매체 액세스 제어(MAC) 주소.

MCS: 변조 및 코딩 기법(Modulation and Coding Scheme)은 PHY 계층 데이터 속도로 변환될 수 있는 인덱스이다.

MIMO: 다중 입력 다중 출력은 다중 데이터 스트림을 동시에 이용하는 두 디바이스 사이의 통신이다.

MU-MIMO: 다중 사용자 다중 입력 다중 출력은 노드당 단일 또는 다중 데이터 스트림을 사용하는 두 개 이상의 노드와 디바이스 사이의 통신이다.

전방향성(Omni directional): 송신의 무방향성(non-directional) 안테나 모드.

의사-전방향성(Quasi-omni directional): 가능한 가장 넓은 빔폭을 가진 방향성 다중-기가비트(DMG) 안테나 동작 모드.

릴레이: 802.11 DMG 릴레이 기능은 소스 릴레이 종점(endpoint) DMG STA(REDS)가 또 다른 DMG STA(릴레이)의 지원으로 프레임들을 목적지 REDS에 송신할 수 있게 한다.

RDS: 릴레이 DMG 스테이션(RDS).

RSSI: 수신 신호 강도 표시자(dBm으로 표시됨)는 신호 강도의 척도이다.

SISO: 단일 입력 단일 출력은 단일 데이터 스트림이 그 사이에 있는 두 디바이스들 사이의 통신이다.

SNR: 신호 대 잡음비는 관심 있는 신호와 잡음 신호의 비율을 dB 단위로 측정하는 접속의 품질 척도이다.

SP: 서비스 기간은 액세스 포인트(AP)에 의해 스케줄링된다. 스케줄링된 SP들은 고정된 시간 간격으로 시작된다.

스펙트럼 효율: 특정한 통신 시스템에서 주어진 대역폭을 통해 송신될 수 있는 정보 속도로, 보통 bits/sec/Hz로 표현된다.

STA: 스테이션은 무선 매체(WM: wireless medium)에 대한 매체 액세스 제어(MAC: medium access control) 및 물리적 계층(PHY: physical layer) 인터페이스의 단독으로 주소 지정 가능한 논리 엔티티이다.

본 명세서에 설명된 기술의 다른 양태들은 명세서의 다음 부분들에서 설명될 것이며, 구체적인 설명은 한정 없이 기술의 바람직한 실시양태들을 완전히 개시하기 위한 것이다.

본 명세서에 설명된 기술은 오직 도시의 목적인 다음의 도면들을 참조함으로써 더욱 완전히 이해될 것이다:
도 1은 mmWave 통신에 사용하기 위한 256 요소 안테나 어레이 칩의 이미지 연출이다.
도 2는 mmWave 통신 시스템에 사용되는 빔 형성 안테나의 다이어그램이다.
도 3은 mmWave 신호의 불량한 링크 버짓에 대한 기여자로서, mmWave 신호에 대한 대기 감쇠의 플롯이다.
도 4a 및 도 4b는 더 넓은 각도의 안테나 시스템의 사용에 응답하여 일어나는 더 높은 간섭 확률을 도시하는 신호 경로 다이어그램이다.
도 5는 노드 A와 노드 B 사이의 통신을 위해 사용되는 멀티-홉 릴레이의 라디오 노드 다이어그램이다.
도 6a 및 도 6b는 액세스 포인트(AP)와 노드 A, B, 및 C 사이의 릴레이를 사용하는 멀티-홉 통신을 위한 통신 스트림 내의 액세스 채널들을 위한 라디오 노드 다이어그램 및 전파 점유 시간 세그먼트이다.
도 7a 및 도 7b는 릴레이 단말(RT)을 통한 STA 1 및 STA 2로의 액세스 포인트(AP) 사이의 통신 스트림 내의 라디오 노드 다이어그램 및 전파 점유 시간 세그먼트이다.
도 8은 비콘 헤더 및 데이터 전송 간격들을 도시하는 비콘 간격의 데이터 필드 포맷(data field format)이다.
도 9는 릴레이 DMG 스테이션(RDS: Relay DMG Station)을 통해 STA 1 및 STA 2와 통신하는 AP를 도시하는 802.11ad 릴레이 네트워크 토폴로지(topology)의 라디오 노드 다이어그램이다.
도 10a 및 도 10b는 802.11ad에서 이용되는 바와 같이 데이터를 릴레이하기 위한 메시지 시퀀스이다.
도 11은 현재의 802.11ad mmWave 시스템들을 위한 릴레이 선택 흐름의 흐름도이다.
도 12는 채널 측정 정보에 대한 데이터 필드 포맷 다이어그램이다.
도 13a 및 도 13b는 본 개시의 실시양태를 따라 Cat A(AP), Cat A(RT)와 둘 다 Cat B인 STA 1 및 STA 2 사이에서 릴레이하기 위한 라디오 노드 다이어그램 및 전파 점유 시간 세그먼트이다.
도 14a 및 도 14b는 본 개시의 실시양태를 따라 비콘 간격(BI)(도 14a) 및 BI 내의 릴레이 서비스 기간(SP)(도 14b)을 도시하는 데이터 필드 포맷들이다.
도 15는 본 개시의 실시양태를 따라 이용되는 MIMO 통신을 위한 데이터 필드 포맷이다.
도 16은 본 개시의 실시양태를 따라 액세스 포인트(AP)로부터 릴레이하는 것을 제어하는 것에 대한 흐름도이다.
도 17은 본 개시의 실시양태를 따른 mmWave WLAN을 위한 혼합된 Cat A, Cat B 릴레이를 위한 메시지 시퀀스이다.
도 18은 본 개시의 실시양태를 따라 AP 내의 의사 결정 프로세스를 예시하기 위한 라디오 노드 다이어그램이다.
도 19는 본 개시의 실시양태를 따른 사용을 위해 도시된 빔 패턴 다이어그램이다.
도 20은 본 개시의 실시양태를 따른 AP 내의 의사 결정 프로세스에서의 빔 패턴을 도시하는 라디오 노드 다이어그램이다.
도 21은 본 개시의 실시양태를 따른 릴레이의 선택에서의 AoA/AoD 및 RSSI(신호 강도) 메트릭(metric)의 사용을 도시하는 흐름도이다.
도 22는 본 개시의 실시양태를 따른 AP 내의 릴레이 노드 선택 결정을 예시하는 라디오 노드 다이어그램이다.
도 23은 도 22에 도시된 바와 같이, Cat B STA 4 노드, 또는 Cat A STA 3노드를 선택하는 것에 응답하여 이용된 전파 점유 시간을 비교하는 전파 점유 시간 다이어그램이다.
도 24는 본 개시의 실시양태를 따른 릴레이 선택 프로세스에서 디바이스 카테고리 메트릭을 이용하는 것의 흐름도이다.
도 25는 본 개시의 실시양태를 따른 노드 카테고리에 기반한 릴레이 링크 셋업(RLS: relay link setup)의 흐름도이다.
도 26은 본 개시의 실시양태를 따른 Cat A 하드웨어 실시양태의 블록도이다.
도 27은 본 개시의 실시양태를 따른 Cat B 하드웨어 실시양태의 블록도이다.
도 28은 본 개시의 실시양태를 따라 RSSI(신호 강도)를 전파 점유 시간에 매핑하는 것의 흐름도이다.

무선 통신 시스템(예를 들어, mmWave WLAN)은 릴레이에서 MIMO 능력을 이용하는 복수의 통신 디바이스들로/로부터 동시에 데이터를 릴레이하기 위해 설명된다. 아키텍처는 전형적으로는 액세스 포인트(AP)인 중앙 조정자(central coordinator)로부터 릴레이 노드로의 MIMO 홉, 및 그에 후속하는 릴레이 노드로부터 무선 클라이언트들로의 다중-사용자(MU: multi-user)-MIMO 홉을 사용하는 것을 이용한다. 효율적이고 선행적인 방법들은 릴레이 선택 및 릴레이 링크 셋업(RLS)을 위해 기술된다.

1. 최신 mmWave 기술

개시된 시스템의 구체적인 사항을 설명하기에 앞서, 802.11ad 표준과 같은 최신 mmWave WLAN 시스템들에 대한 일부 양태를 이해하는 것이 유익할 것이다. 이 표준에서 MIMO 능력이 이용되지 않는다면, mmWave MIMO 릴레이들이 이용되지 않고, 다중-사용자(MU) MIMO 통신들이 이용되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 상이한 디바이스 카테고리들은 심지어 존재하지 않는다.

802.11ad 표준에 따른 릴레이 프로세스는 복잡한 프로세스이며, 이는 일시적인 링크 중단 또는 방해에 대해서만 기대된다. 릴레이는 목적지와의 통신 장애가 일어난 후 소스 구동 프로세스(source driving process)로서 제공된다. 릴레이를 사용하는 것은 릴레이 단말을 선택하기 전에 소스, BSS에서의 각각의 후보 릴레이 STA 및 목적지 사이의 통신들을 스케줄링하는 것을 요구한다. 따라서, 릴레이 선택은 상당한 메시징 오버헤드를 소비하고, 상당한 시간을 요구한다. 이 메카니즘이 대부분의 동적 채널 차단 조건들에서 상당한 도움을 제공할 가능성은 거의 없다.

802.11ad 표준에서 사용되는 메트릭은 채널 측정들에 기반하고, 릴레이 선택 로직은 특정되지 않고, 구현을 위해 개방되어 있다.

도 7a 및 도 7b는 최신의 WLAN 시스템 및 연관된 전파 점유 시간 세그먼트를 도시한다. 도시된 WLAN 시스템에서, 릴레이 단말(RT)은 데이터를 스테이션(STA)(STA1 또는 STA2)로부터 AP로 두 개의 홉(two-hops)으로 전달한다. '홉(hop)'은 송신기와 수신기 사이의 통신 경로의 부분을 형성하는 두 개의 노드 사이의 통신(또는 통신 경로)인 것으로 이해됨을 알아야 한다. 릴레이 단말 및 AP의 MIMO 능력은 이들 홉에서 이용되지 않는다.

도 7b에서, 시간 슬롯 1과 2는 STA 1로부터 AP로의 데이터 릴레이를 위해 소비되는 WLAN 전파 점유 시간을 나타낸다. 슬롯 3과 4는 STA 2로부터 AP로 데이터를 릴레이하기 위해 유사하게 소비된다. 또한, 각각의 소스 STA는 AP의 도움을 받아 릴레이 링크 셋업(RLS)을 개별적으로 개시하고 수행한다. 따라서, 각각의 STA는 AP에 정보를 전송하기 위해 두 개의 시간 슬롯을 요구하고, 이와 유사하게 AP로부터 각각의 STA로의 역방향에서 두 개의 시간 슬롯을 요구한다.

도 8은 802.11ad 슈퍼프레임 데이터 필드 구조를 도시하고, 이것은 전형적으로 100ms로 선택되는, 지속 기간이 "비콘 간격(Beacon Interval)"(BI)으로 불리는 주기적 구조이다. BI는 비콘 헤더 간격(BHI) 및 데이터 전송 간격(DTI)으로 구성되는 것으로 도시된다. BHI는 3개까지의 액세스 기간들로 구성된다. (1) 비콘 송신 간격(BTI)은 AP에 의해 송신된 비콘 프레임들을 포함한다. BTI는 네트워크 안내를 위해, 그리고 AP 안테나 섹터들의 빔 형성 트레이닝을 위한 제1 단계로서 이용된다. (2) 연관 빔 형성 트레이닝(A-BFT)은 AP와 스테이션에 의해 그것들의 안테나 섹터들을 트레이닝시키기 위해 이용된다. (3) 안내 송신 간격(ATI)은 AP가 이미 네트워크에 연관되어 있고 빔 형성 트레이닝을 수행한 스테이션들과 관리 정보를 교환하는 간격이다.

DTI는 스테이션들이 데이터 프레임들을 교환하는 하나 이상의 경합-기반 액세스 기간(CBAP) 및 스케줄링된 서비스 기간(SP)을 포함한다. 데이터 속도 변조 및 코딩 집합(MCS), 가장 전형적으로는 MCS0이 범위를 증가시키기 위해 BTI 및 A-BFT 동안의 통신을 위해 사용되는 한편, ATI 및 후속하는 DTI 동안의 통신은 효율성을 향상시키는 빔 형성된 통신들을 갖는 더 높은 MCS들로 일어난다.

도 9는 2개의 소스 STA가 직접적으로, 또는 릴레이의 도움을 받아 예컨대 AP로의 및 AP로부터 통신할 수 있도록 하는 최신의 WLAN 시스템을 도시한다. 이 경우에서 소스 릴레이 종점 DMG STA(REDS)로 지칭되는 소스 및 목적지 STA들은 릴레이 링크 시스템(RLS)에 참여하고 있다. 따라서, 릴레이 단말은 릴레이 DMG STA(RDS)로 지칭된다. DMG라는 용어는 방향성 다중 기가비트 릴레이(Directional Multi Gigabit Relaying)를 의미한다. 소스 REDS와 목적지 REDS 사이의 직접 링크가 중단되는 경우 통신의 신뢰성을 향상시키기 위해 802.11ad의 기존 릴레이가 이용된다.

도 10a 및 도 10b는 802.11ad에서의 릴레이 절차를 위한 예시적 메시징 시퀀스를 도시한다. 맨 왼쪽 열(도 10a)에는, 상단의 "비콘들 및 BF 부트스트래핑", 다음으로 "연관(Association)", "능력의 교환(Exchange of Capabilities)", 및 "빔 형성 트레이닝"을 포함하는 단계들의 높은 수준의 설명이 도시되어 있다. 왼쪽의 아래로 세 번째 섹션에서는 "직접(릴레이가 아님) 링크 데이터 전송", "소스의 릴레이 개시(Source Initiates Relaying)", 및 "릴레이 프로빙(Relay Discovery)"의 일반적인 단계들이 도시된다. 왼쪽 섹션의 하단은 "소스에서 모든 릴레이들 및 목적지로부터의 채널 측정 보고들을 수집", 다음으로 "릴레이 선택", "RLS 절차", 마지막으로 "BF 트레이닝 개선"을 포함한다.

메시지 시퀀스 다이어그램의 오른쪽 부분(도 10b)은 액세스 포인트(AP), 소스 REDS(S), 릴레이 RDS(R), 및 목적지 REDS(D) 사이의 메시지들을 도시한다. 메시지 그룹들을 둘러싸도록 도시된 타원들은 상단에서 비콘들이 STA 1, STA 2, 및 STA 3으로 도시된 각각의 STA로 보내지는 것과 같은 관련된 동작들을 표시한다. 이 다이어그램의 오른쪽에 있는 메시지 트래픽을 보면, 이 릴레이 절차를 지원하기 위해 요구되는 메시징의 양에 대해 이해할 수 있다.

도 11은 이 최신의 mmWave 통신을 위한 소스에서 릴레이 선택 흐름에 수반되는 단계들(50)을 도시한다. 소스 REDS(S)는 각각의 릴레이로부터 채널 측정을 요청하며(52), 이에 대해 블록(54)에서 각각의 릴레이는 채널 측정으로 응답한다. 그 다음 S는 목적지 REDS(D)에게 각각의 릴레이와 D 사이의 채널 측정을 요청한다(56). 그 다음 S는 블록(58)에서 하나의 릴레이를 RDS로서 선택하고, 다음으로 S는 블록(60)에서 선택된 릴레이(RDS) 및 D로 RLS를 요청한다.

도 12는 최신의 mmWave 통신을 위한 채널 측정 정보 필드 포맷을 도시한다. 다중-릴레이 채널 응답 프레임은 릴레이와 소스, 또는 목적지와 모든 릴레이들 사이의 링크 상에서 채널 측정 정보를 제공한다. 5개의 필드가 필드 포맷으로 도시된다. 피어(Peer) STA AID 서브필드(8비트)는 보고 STA가 그것을 향한 링크를 측정하는 STA의 연관 아이덴티티(AID: Association IDentity)를 포함한다. SNR 서브필드(8비트)는 피어 STA AID에 대응하는 STA를 향하는 링크에서 측정된 신호 대 잡음비(SNR)를 표시한다. 내부 각도 서브필드(7비트)는 릴레이 동작에 수반되는 다른 STA들을 향한 방향들 사이의 각도를 표시한다. 추천 서브필드(1비트)는 응답 STA가 피어 STA와의 채널 측정에 기반하여 릴레이 동작을 추천하는지 여부를 표시한다. 이 서브필드는 릴레이 동작이 추천될 때는 1로 설정되고 그렇지 않은 경우에는 0으로 설정된다. 또한, 예약된 필드(8비트)가 향후 사용을 위해 도시된다.

종래의 최신 802.11ad mmWave 동작에 대한 상술한 배경기술과 함께, 개시된 장치 및 방법의 구별이 보다 쉽게 이해되어야 한다.

2. 릴레이 및 중앙 조정자에 의한 MIMO의 사용

도 13a는 릴레이 단말(RT), 및 중앙 조정자로서 기능하는 액세스 포인트(AP)에서 MIMO를 사용하는 무선 시스템을 도시한다. 따라서, RT 및 AP에서 MIMO를 사용하는 경우, 복수의 라디오 노드들 사이의 통신과 관련될 때의 신호 처리 능력에 관하여 2개의 디바이스 카테고리가 생긴다. MIMO는 단지 하나의 신호 처리 능력일 뿐인 한편, 본 개시는 MIMO 능력들과 관련하여 카테고리화(categorization)에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 도 13a로 돌아가면, 이 예에서의 AP는 Cat A 디바이스인 한편, 소스 STA 라디오 노드들은 Cat A 및 Cat B 디바이스의 혼합이고, 릴레이들은 Cat A 디바이스로부터 선택될 가능성이 더 높다. 이 예에서 릴레이 단말(RT)은 Cat A 라디오 노드이다. 두 개 이상의 Cat B STA는 다중-사용자(MU)-MIMO 기술을 사용하여 데이터를 Cat A 릴레이 단말(RT)로/로부터 동시에 송신/수신한다. STA 1 및 STA 2로의/로부터의 데이터는 릴레이 단말에 의해 다중화되고, MIMO 기술을 사용하여 AP로/로부터 보내진다/수신된다. 또한, AP는 릴레이 절차를 구동하므로 STA들의 그룹을 위한 RLS를 동시에 수행할 수 있다. 중앙 조정자가 네트워크상의 다른 MIMO 가능(capable) 디바이스들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 13b는 상술한 시나리오를 위한 STA 1 및 STA 2를 위한 시스템 전파 점유 시간을 도시하고, 여기서 2개의 슬롯에 RLS 메시징 시간을 더한 것만이 요구됨을 알 수 있으며, 이는 도 7b에 도시된 것과 같은 현재의 최신 기술에서 요구되는 것의 대략 절반이다.

무선 통신을 위한 데이터 스트림들을 다중화하는 능력은 가시선(LOS: Line-of-Sight) MIMO, 분극화(polarization) MIMO, 및 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 다른 MIMO 기법들을 이용하여 공간 도메인에서 수행될 수 있다. 이 방법에서, AP는 (a) 릴레이가 언제 필요한지, (b) 어느 Cat A STA가 릴레이로서 기능할 것인지, (c) 어느 Cat B STA들이 자신들의 데이터를 다중화하기 위해 함께 그룹화될 것인지를 결정한다. AP는 다음의 특성/측정 중 하나 이상에 기반하여 결정을 내린다: (a) RSSI, (b) SNR, (c) Cat A/B 능력, (d) 릴레이 능력, (e) 도달 각도/출발 각도(AoA/ AoD), 및 (f) 전력 접속(예를 들어, AC/DC 전력의 존재).

이러한 시스템을 구현하기 위해 릴레이 및 AP에서 MIMO를 사용하는 것을 단순히 선택할 수 없다. 이 접근을 실현 가능하게 하기 위해, 아래 기술된 바와 같이 상당한 상호 동작가능한(interoperable) 변화들이 필요하다.

개시된 시스템은 802.11ad 표준에서의 슈퍼프레임과 같은 mmWave WLAN 시스템들의 슈퍼프레임에 대해 수정을 요구한다.

도 14a는 본 개시에서의 사용을 위한 수정된 비콘 간격(BI)을 도시한다. 이 새로운 BI에서의 차이점들은 최신 802.11ad 시스템을 위한 도 8과 비교할 때 쉽게 알 수 있다. 도 14a에서, 도면에 원으로 표시된 릴레이 서비스 기간(SP)은 복수의 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 포함하도록 수정된다.

도 14b는 릴레이 SP 내의 필드들을 더욱 상세하게 도시하여, STA 1 및 STA 2에 대해 분할된 a 내지 j, 및 k 필드를 보여준다.

이러한 방식으로의 SP의 사용은 다음의 통신 시나리오를 고려함으로써 더 잘 이해될 수 있다. AP로부터 릴레이 STA로, 그리고 다음으로 목적지 STA들로 하향 링크(downlink) 송신을 수행하는 것을 고려한다. 릴레이 STA에 의해 오직 두 개의 STA의 데이터만이 다중화된다고 가정한다.

릴레이 SP에서의 필드 a-k에서 볼 수 있는 바와 같이, 릴레이 SP에서 다음 내용들이 존재할 수 있다: (a) AP와 릴레이 사이의 빔 형성(BF) 개선; (b) (MIMO 동작에 대한)릴레이에 의한 채널 상태 정보 메트릭 피드백; (c) 릴레이와 STA 1 사이의 BF 트레이닝(Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함함); (d) 릴레이와 STA 2 사이의 BF 트레이닝(Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함함); (e) 릴레이로부터 STA 1로의 프로빙 시퀀스(MU-MIMO 스트림들의 디지털 사전-코딩에 필요함); (f) STA 1에 의한 채널 상태 정보 메트릭 피드백; (g) 릴레이로부터 STA 2로의 프로빙 시퀀스(MU-MIMO 스트림의 디지털 사전-코딩에 필요함); (h) STA 2에 의한 채널 상태 정보 메트릭 피드백; (i) 릴레이에 의한 사용자 간(inter-user) 간섭 추정을 위한 STA 1 및 STA 2에 의한 동시 파일럿 송신; (j) MIMO를 사용한 AP 대 릴레이 데이터 송신; 및 (k) MU-MIMO를 사용한 릴레이 대 STA 1 및 STA 2 데이터 송신.

또한, 비콘 헤더 간격(BHI) 기간 동안 송신되는 관리 프레임들은 무선 시스템에서의 MIMO 능력들을 처리하기 위해 수정을 요구한다는 점이 이해되어야 한다.

도 15는 관리 프레임들로 송신될 수 있는 정보 요소(IE) 포맷으로 MIMO 디바이스 능력들을 전달하는 수정된 MIMO 정보 필드 포맷을 도시한다. 적어도 하나의 실시양태에서, 관리 필드들은 MIMO 능력 정보 필드와 함께, (IE ID) IE 식별 번호; (길이) 후속하는 능력 필드의 길이와 같은 내용을 포함할 수 있다. 이 MIMO 정보 필드는 (MCS 속도) 지원되는 MCS 데이터 속도; (스트림의 최대 개수) 디바이스에 의해 지원되는 최대 데이터 스트림 개수; (분극화) 이중-분극화(dual-polarization) MIMO가 지원되는지 여부; (MU-MIMO) 다중-사용자(MU) MIMO가 지원되는지 여부; (빔 결합) 빔 결합 능력이 지원되는지 여부와, 지원되는 경우 결합될 수 있는 빔의 수; (MIMO 트레이닝) MIMO 트레이닝 시퀀스 지원; (MU-MIMO) 사용자 간 간섭 추정을 위해 사용되는 시퀀스들을 포함하는 것과 같은, 다중 사용자(MU)-MIMO 배타적 트레이닝 필드가 지원되는지 여부를 포함할 수 있다. 상술한 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 본 개시의 내용을 벗어나지 않으면서 필드를 추가하거나 삭제함으로써 수정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

BI 동안의 구체적인 통신 시퀀스는 다음과 같다: (a) AP가 비콘 송신 간격(BTI) 기간 동안 비콘들을 시스템의 가장 낮은 데이터 속도로(MCS0) 보낸다. (b) 비콘들은 MCS0의 송신 범위에 의해 커버되는 STA들에 의해 청취된다. (c) 연관-BF 트레이닝(A-BFT) 기간의 시작에서, STA들은 연관을 위해 경합한다. (d) 일단 연관되면, STA들 및 AP는 단순화된 빔 형성(BF) 트레이닝을 수행한다. (e) A-BFT 기간 동안, AP는 RSSI 또는 수신된 SNR, Cat A 또는 Cat B 디바이스 능력, 및 각각의 스테이션의 AoA/AoD의 추정치를 결정할 수 있다. (f) 다음의 안내 송신 간격(ATI) 동안, AP는 한정된 관리 프레임들을 연관된 스테이션들과 교환할 수 있다. 이 프레임들은 AP가 스테이션들의 릴레이 능력들, 및 이동성에 대한 표시를 주는 AC/DC 전력 공급 플래그를 알 수 있게 한다. 또한, 그것은 AoA/AoD 추정의 더 나은 개선을 위해 사용될 수 있다. (g) AP는 A-BFT 및 ATI 기간들 동안 추정된 메트릭들에 기반하여 데이터의 릴레이에 관한 전술한 결정들을 취한다. (h) AP는 릴레이의 도움으로 데이터 통신이 수행될 서비스 기간(SP)을 스케줄링한다. (i) 릴레이 SP의 시작 동안, 릴레이 결정의 유효성을 확인하고, 릴레이와 AP 사이의 MIMO 통신을 위한 추가적인 트레이닝을 수행하고, 릴레이와 STA들 사이의 UL/DL MU-MIMO 통신 트레이닝을 수행하기 위해, BF 트레이닝의 개선(BRP)이 필요하다. (j) 마지막으로, 데이터 통신들은 릴레이의 도움을 받아 이루어지고, AP 및 STA들에서 통신의 성공/실패의 확인응답(acknowledgment)이 수신된다.

도 16 및 도 17은 AP 결정 흐름 로직(도 16), 및 그 로직을 위한 구체적인 메시징 시퀀스(도 17)에 의해, 상술한 릴레이 절차를 요약한다.

도 16의 흐름 로직 실시양태(70)에서, AP는 비콘들을 송신하고(72), 그 다음 STA들로부터/로 연관 요청들/응답들을 수신/송신한다(74). 디바이스 능력들은 AP에 의해 STA들로부터 수신되고(76), 그러면 AP는 STA들로 빔 형성(BF) 트레이닝을 시작한다(78). 그 다음, AP는 릴레이가 필요한지 여부를 결정한다(80). 릴레이가 필요하지 않다고 결정되면(예를 들어, 목적지 STA가 완전히 범위 내에 있음), AP는 STA 통신들을 스케줄링하여 ATI 동안 보내고(82), 이 시퀀스는 종료된다(84).

한편, 릴레이가 필요하다고 결정되는 경우(예를 들어, 목적지가 범위의 경계에 근접함), AP는 STA들로부터 메트릭 수신에 기반하여 릴레이를 선택하기 위한 로직을 실행한다(86). 그 다음 AP는 선택된 RT(릴레이 단말) 및 할당된 STA가 될 노드를 안내한다(88). AP는 AP, RT 및 STA들 사이의 데이터 교환을 위해 SP를 스케줄링하고(90), AP 및 RT는 개선된 BF 트레이닝 및 데이터 교환을 시작하며(92), 그 후 이 시퀀스는 종료된다(94).

도 17에서 위에 대한 메시징 시퀀스가 도시된다. 맨 왼쪽 열에는, 상단의 (BTI) "비콘들 및 BF 부트스트래핑", 다음으로 (A-BFT) "연관", "빔 형성 트레이닝"을 포함하는, 단계들의 높은 수준의 설명이 도시된다. 왼쪽의 아래로 세 번째 섹션에서는, "능력의 교환(Exchange of Capabilities)", "릴레이(STA 1) 선택", 및 "RLS SP의 안내"의 일반적인 ATI 단계들이 도시된다. 왼쪽 열 하단은 "BF 트레이닝 개선", "BF 트레이닝", 그 다음으로 "제1 홉 데이터 전송", "제2 홉 데이터 전송", 등의 일반적인 DTI 단계들을 포함한다.

메시지 시퀀스 다이어그램의 오른쪽 부분이 액세스 포인트(AP), STA 1, STA 2, 및 STA 3 사이의 메시지들을 도시한다는 것이 주목될 것이다. 메시지들의 그룹들을 둘러싸는 타원들은 상단에서 비콘들이 STA 1, STA 2, 및 STA 3으로 도시된 바와 같은 각각의 STA로 보내지는 것과 같은 관련된 동작들을 도시한다. AP는 먼저 비콘들, 연관 요청들, 및 응답들을 네트워크 내의 STA들과 교환한다. 성공적인 연관 이후, MIMO 능력 정보 및 BF 트레이닝에 필요한 메시징이 일어난다. AP는 STA들로부터 릴레이 선택 결정을 돕기 위한 추가 정보를 요청할 수 있다. STA들은 릴레이 능력 플래그 상태 및 AC/DC 전력 능력을 포함하는 일부 메트릭으로 응답한다. AP는 릴레이 STA로서 선택된 STA를 통지하고(도 17에서는 이것이 STA 1임), 선택된 릴레이 STA로부터 확인을 수신한다. 그 다음, 릴레이 링크 셋업(RLS)의 안내 및 릴레이 SP의 타이밍이 릴레이 STA(예로서 STA1), 및 STA 2 및 STA 3을 포함하여, 릴레이 위상에 참여하는 각각의 STA에 송신된다. 또한, 메시징은 AP와 선택된 릴레이 STA 사이의 BF 트레이닝을 개선하기 위해 필요할 수 있다. MU-MIMO 동작에 필요한 트레이닝 메시지들을 포함하여, 또 다른 BF 트레이닝 메시징이 릴레이 STA와 목적지 STA 사이에서 이어진다. 마지막으로, 데이터는 AP와 릴레이 STA 사이의 한 홉에서, 릴레이 STA와 동시에 STA 2 및 STA 3 사이의 다른 홉에서 교환된다. 도 17의 메시징 시퀀스가 최신의 mmWave 802.11ad에 대한 도 10에 대해 이전에 설명된 것과 상당히 다르다는 것을 쉽게 알 수 있다.

도 18은 예시적 실시양태 시나리오(110) 및 AP에서의 의사 결정 로직을 도시한다. 이 시나리오에서: (a) 6개의 스테이션은 하나의 기본 서비스 집합(BSS)로 AP와 연결되고, (b) 이 예에서 4개의 스테이션은 Cat B STA인 한편, 이 STA들 중 2개는 AP에 가깝지만, 다른 두 개는 AP 통신 범위 중 먼 범위에 있다(이 범위 이후에서, AP와의 통신은 데이터 통신에 사용되지 않는 MCS0에서도 가능하지 않음). 스테이션들 중 2개(STA 3 및 STA 4)는 Cat A STA들이다. AC 전력 플래그뿐만 아니라 릴레이 능력 플래그가 이 스테이션들 모두에 대해 켜진다(ON). 본 실시양태에서 AC 전력 플래그는 (1) 낮은 이동성 또는 이동성이 없음으로 인해 릴레이 STA를 수반하는 링크들의 품질에 변동이 일어날 가능성이 적음을 표시하고; (2) 릴레이가 릴레이 STA 에너지 소비에 영향을 미치지 않을 것이라는 것, 예를 들어 시스템에 대해 고려해야 할 배터리 수명 문제는 없다는 것을 표시하도록 구성된다는 것을 주목할 것이다.

도 19는 빔 형성에 의해 제어될 수 있는 방사 로브들을 가지는 AP로부터의 빔 패턴을 도시하고, 이는 한정하는 것이 아닌 예시의 방식으로 도시된다. 도면에서, 가장 좋은 빔들(주어진 시나리오에 대해 최적화된 방향)은 STA 1 및 STA 2 둘 다를 향해 지향되는 것으로서 표시된다. 두 STA가 모두 AP로부터 멀리 있기 때문에, STA 1 및 STA 2와 데이터를 통신하기 위해 릴레이를 사용하는 것이 선호된다.

도 20은 도 18의 시나리오(110)를 도시하며, AP로부터 STA 1 및 STA 2로의 빔 경로 범위들 및 방향들을 점선으로 도시한다. 개략적인 AoA/AoD 및 RSSI 추정 모두가 AP와 네트워크 스테이션들 사이에서의 BF 트레이닝 동안 수행될 수 있다. 각각의 STA는 그 STA에 대한 AP의 가장 좋은 송신 빔을 피드백하고(반대로도 마찬가지임), 이는 개략적인 AoD(AoA) 표시를 제공한다. ATI 동안, 관리 프레임들을 사용하여 RSSI의 교환 및 개선이 모두 수행된다. 또한, AP에서 어레이 신호 처리 알고리즘들(예를 들어, MUSIC)을 실행함으로써 AoA의 추가적 개선이 가능하다.

다음과 같이 후보 릴레이 및 Cat B STA들의 그룹을 선택함에 있어서, RSSI의 도움과 함께 AoA 추정이 수행된다. STA 3 및 STA 4의 RSSI 값들은 STA 1 및 STA 2 RSSI 값들의 거의 중간 범위에 있다. 더욱이 STA 3 및 4 모두로부터의 AoA/AoD 추정은 STA 1 및 STA 2와 동일한 측에서의 AP에 대한 그들의 위치를 도시한다. 또한, STA 3 및 STA 4는 Cat A 디바이스들이고, 이에 의해 그들 중 임의의 것은 STA 1 및 STA 2에 대한 릴레이가 될 수 있는 실행 가능한 후보로 된다. 정밀한 AoA/AoD 추정은 릴레이 선택에 대한 의심을 해결한다.

도면에 도시된 바와 같이 AoA/AoD 추정 정확도를 X도라 가정한다. STA 1이 (160 +/- D)도에 있는 동안, STA 4 AoA/AoD는 (180+/- D)도에 있다. STA 2는 (210 +/-D)도에 있고, 이는 모두 AP에 대한 것이다. 한편, STA 3 AoA/AoD는 AP에 대해 (260 +/-D)도에 있다.

그 다음, AP에서의 로직은 STA4를 선택하기로 결정하는데, 왜냐하면 그것이 STA 1 및 STA 2와 상이한 각도 경로 상에 있는 STA 3의 위치와 비교하여 STA 1과 STA 2 모두에 대해 중앙 위치에 놓여있기 때문이다. 따라서, AP는 STA 4를 STA 1 및 STA 2에 대한 릴레이 단말로서 선택하고, ATI 동안 이 결정을 안내한다.

도 21은 릴레이 선택을 위해 AoA/AoD 및 RSSI 메트릭을 사용하기 위한 실시양태(130)를 도시한다. 이 흐름도에서, AP는 블록(132)에서 도시되는 바와 같이, 수신된 연관된 요청들에 기반하여 BSS 내의 STA들의 개략적인 RSSI를 결정한다. AP는 RSSI가 X보다 작은 STA들의 목록을 저장한다(134). X, Y, 및 Z의 값이 구체적인 구현 세부사항들에 따라 결정되는 임계 값이라는 것을 주목해야 한다. 표 1은 X, Y, 및 Z의 값을 선택하는 일례를 나타낸다.

블록(136)에서, AP는 초기 BF 트레이닝을 수행하고, BF 트레이닝을 수행한 STA들에 대한 개략적인 AoD를 결정하고, 다음으로 AP는 튜플(STA ID, RSSI, 및 AoD)을 가지는 이전 목록 내의 STA에 대한 제1 목록(목록 #1)을 준비하고(138), 이후 AP는 STA들로부터 릴레이 능력 정보를 수신한다(140).

릴레이 플래그가 켜진(on) STA들이 있는지에 대한 결정(142)이 행해진다. 그렇지 않다면, 이 슈퍼프레임 동안 릴레이가 수행되지 않는 블록(144)이 실행된다. 적어도 하나의 STA가 켜진 릴레이 플래그를 가진 경우, 블록(146)에서 AP는 튜플(릴레이 ID, RSSI, AoD)를 갖는 제2 목록(목록 #2)을 준비한다. 블록(148)에서, 제1 목록(목록#1) 내의 STA 각각에 대해, 다음의 조건: RSSI(2) = RSSI(1)/2 +/- Y && AoD(2) = AoD(1) +/- Z을 만족하는 릴레이가 제2 목록(목록#2) 내에 있음이 결정되고, 여기서 RSSI(1)은 목록#1 내의 STA의 RSSI이고, RSSI(2)는 목록#2 내의 후보 릴레이의 RSSI이고, AoD에 대해서도 마찬가지이다. 이 조건을 만족시키는 릴레이가 없는 경우, 실행은 블록(144)으로 이동하고, 이 슈퍼프레임에서는 릴레이가 수행되지 않는다. 그렇지 않다면, 실행은 결정(150)으로 계속되어, 특정 STA에 대해 둘 이상의 후보 릴레이가 있는지 여부를 결정한다. 둘 이상의 후보가 있는 경우, Y=Y-△Y, 및 Z=Z-△Z와 같이, 값 Y와 Z에 대해 증분 조정이 수행되고, 조건을 만족시키는 릴레이를 찾기 위해 블록(148)으로 복귀한다. 단 하나의 후보 릴레이가 있는 경우, 실행은 블록(152)으로 항하고, 여기서 AP는 제1 목록(목록#1) 내의 각각의 STA에 대해 선택된 릴레이들의 목록을 마무리한다.

도 22는 위에서 언급된 메트릭에서의 조합들을 사용하는 또 다른 예를 제공한다. 도 22에서, 시나리오는 AP, 및 STA 1, STA 2, STA 3, 및 STA 4를 이용하여 도시된다. AP와 STA 3은 Cat A이고, STA 1, STA 2, STA 4는 Cat B이다. 하나의 통신 경로가 실선으로 도시되고, 대안적인 통신 경로는 점선으로 도시된다.

이 예시적 시나리오에서, AoA/AoD 및 RSSI 메트릭은 STA 4가 릴레이 단말로서 선택되기에 더 적합함을 시사한다. 그러나, STA 4는 Cat B 디바이스이고, Cat B 릴레이로 STA 1 및 STA 2로부터 AP로의 데이터 통신 트랜잭션을 완료하기 위해 필요한 전파 점유 시간은 Cat A 릴레이의 약 두 배이다. AP 로직은 AP로부터 Cat A STA 3으로의 개별 링크들 상에서 지원되는 데이터 속도가 Cat B STA 4의 것들보다 단지 약간만 더 낮을지를 확인할 것이다. 그렇다면, AP는 네트워크 전체의(network-wide) 향상된 스펙트럼 효율성을 제공하기 위해 STA 3(Cat A 디바이스들)을 릴레이 단말로서 선택한다.

도 23은 상술한 시나리오들에 대해, 전파 점유 시간 블록의 아래 행에 도시된 AP로부터의 릴레이로서 STA 4(Cat B)를 사용하는 것과 비교하여, 상부 전파 점유 시간 블록에서의 AP로부터의 릴레이로서 STA 3(Cat A)를 사용하는 것 사이의 전파 점유 시간 비교를 도시한다. Cat A 릴레이 링크들이 더 나쁜 경우, 예를 들어 Cat B 릴레이 링크들보다 더 낮은 SNR을 가지는 일부 경우에도, 릴레이로 STA 3을 사용하는 것에서 전파 점유 시간이 감소하는 것을 볼 수 있다.

도 24는 릴레이 선택을 결정하기 위해 디바이스 카테고리 메트릭을 이용하는 것의 실시양태(170)를 도시한다. AP는 AP가 릴레이에 대한 필요성을 추정하는 각각의 STA에 대한 후보 릴레이들의 목록(172)을 준비한다. 특정 STA에 대해 둘 이상의 후보 릴레이가 있는지에 대한 결정이 이루어진다(174). 그렇지 않은 경우, 블록(176)에서 AP는 STA마다 선택된 릴레이들의 목록을 마무리한다. 아니면, 하나 이하의 후보가 발견되는 경우, 블록(178)에서 특정 STA에 대한 후보 릴레이들에 대한 상이한 디바이스 카테고리들이 있는지 여부의 결정이 이루어진다. 그렇지 않은 경우, 블록(180)이 실행되어 AP가 AoD 및 RSSI 메트릭에 기반하여 선택의 추가적 개선을 수행하고, STA마다 선택된 릴레이의 목록을 마무리한다. 아니면, 상이한 디바이스 카테고리들이 있는 경우, 블록(182)에 도달하여, AP의 결정은 후보 릴레이들의 RSSI 및 BF 이득에 기초하고, STA는 릴레이 동작에 연관된 링크들에 대한 MCS 인덱스를 추정하고, 이를 전파 점유 시간에 매핑(map)한다.

그 다음, Cat A 릴레이를 사용하는 것이 릴레이에 대해 전파 점유 시간을 더 적게 하는지 여부를 결정하기 위해 블록(184)에서 결정이 이루어진다. Cat A를 사용하면 더 적은 전파 점유 시간이 요구되는 경우, 실행은 AP가 STA마다 선택된 릴레이들의 목록을 마무리하는 블록(188)에 도달하고, MU-MIMO 능력이 릴레이 내에서 이용된다. Cat A 릴레이를 사용하는 것이 전파 점유 시간을 감소시키지 않는다고 추정되는 경우, 실행은 블록(186)에 도달하며, 여기서 AP는 STA마다 선택된 릴레이들의 목록을 마무리하고, MIMO 능력은 릴레이에서 사용되지 않는다. 블록(184)에서 Cat A가 전파 점유 시간을 줄일 것이라고 추정되는 경우, 실행은 블록(188)으로 분기하고, 여기서 AP는 STA마다 선택된 릴레이의 목록을 마무리하고, 릴레이에서 MU-MIMO 능력이 이용된다.

도 25는 릴레이 STA 흐름 로직의 실시양태(190)를 도시한다. 블록(192)에서, 릴레이 STA는 릴레이 및 디바이스 카테고리 능력들을 AP로 전달한다. 그 다음, 릴레이 STA는 AP로부터의 릴레이 선택 확인 요청에 응답하고(194), 릴레이 STA는 AP로부터의 RLS 안내들을 수신하고 처리한다(196). 블록(198)에서, 선택된 릴레이 STA가 Cat A 스테이션인지 여부의 결정이 이루어진다. 그것이 Cat A가 아닌 경우, 블록(200)에서 아날로그 BF 트레이닝이 Cat B 릴레이 상에서 수행되고, 다음으로 Cat B 릴레이는 아날로그 BF 기법을 유도(202)한다. 아날로그 BF 기법을 구현하는 한 가지 방식은 아날로그 위상 편이기들(analog phase shifters)에 적절한 가중치들을 적용하여, BF 트레이닝 동안 AP 및 STA에 의해 가장 좋은 BF 섹터로서 보고된 섹터들로 송신 빔들을 조향하는 것이다. 블록(198)에서, 선택된 릴레이가 Cat A라는 것이 결정되는 경우, 실행은 블록(204)으로 분기하고, 릴레이는 AP 및 목적지 STA들을 이용한 BF 트레이닝으로 릴레이 SP를 시작한다. 아날로그 BF 트레이닝과 기저대역(baseband) MIMO 채널 프로빙 모두가 이 Cat A 릴레이 상에서 수행된다. 그 후, 릴레이 STA는 목적지 STA들로부터 트레이닝 피드백을 수신한다(206). 릴레이는 아날로그 BF 기법, 및 MIMO 및 MU-MIMO 기법들을 위한 사전-코딩 매트릭스들을 유도한다. 그 다음, Cat A 릴레이 STA는 AP 통신을 위해 MIMO 기법을 사용하여, 그리고, 둘 이상의 STA와 통신하기 위해 MU-MIMO 기법을 사용하여 데이터 전송을 개시한다(208).

도 26은 액세스 포인트, 릴레이 단말, 및 클라이언트 단말에 대한 Cat A 하드웨어 기능의 예시적 실시양태(210)를 도시한다. 데이터 소스(212)는 TX 공간 프로세서(224)뿐만 아니라 조합 스케줄러 및 릴레이 로직(216)에도 결합되어 있는 송신기(TX) 데이터 프로세서(214)에 결합된다. 수신기 측에서, 신호들은 복조기(232n)로부터 수신기(RX) 공간 프로세서(226)로 수신되고, 수신기 공간 프로세서는 수신기(RX) 데이터 프로세서(220)와 결합되어 있고, 수신기 데이터 프로세서는 데이터 싱크(218)와 결합되어 있다. RX 데이터 프로세서(220) 및 RX 공간 프로세서(226)는 TX 데이터 프로세서(214) 및 TX 공간 프로세서(224)로의 출력을 갖는 컨트롤러(222)로 데이터를 공급한다(source). 또한, 컨트롤러(222)는 메모리(228)뿐만 아니라 스케줄러/릴레이 로직(216)에도 결합된다. 안테나들(236a)을 갖는 제1 아날로그 공간 프로세서(234a)에 결합된 제1 변조기(230a), 제1 복조기(232a)로 도시된 변조기/복조기 쌍들이 아날로그 공간 프로세서 입력/출력에 결합되고; 이 요소들은 변조기(230n), 복조기(232n), 아날로그 공간 프로세서(234n) 및 안테나 어레이(236n)에 이르기까지의 임의의 원하는 수의 입력/출력에 대해 복제된다.

도 27은 액세스 포인트, 릴레이 단말, 및 클라이언트 단말에 대한 Cat B 하드웨어 기능의 예시적 실시양태(250)를 도시한다. 이는 Cat A 하드웨어에서 발견된 하드웨어의 부분집합이고, 따라서 다음 내용이 반복적으로 보일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 데이터 소스(252)는 조합 스케줄러 및 릴레이 로직(256)에 결합되어 있는 송신기(TX) 데이터 프로세서(254)에 결합된다. TX 공간 프로세서는 존재하지 않는다. 수신기 측에서, 신호들은 아날로그 공간 프로세서(274) 상의 안테나들(276)로부터 복조기(272)로, 다음으로 수신기(RX) 공간 프로세서(264)로 수신되며, 수신기 공간 프로세서는 수신기(RX) 데이터 프로세서(260)에 결합되고, 수신기 데이터 프로세서는 데이터 싱크(258)에 결합된다. RX 데이터 프로세서(260) 및 RX 공간 프로세서(264)는 TX 데이터 프로세서(254)로의 출력들을 갖는 컨트롤러(262)로 데이터를 공급한다. 또한, 컨트롤러(262)는 메모리(266)뿐만 아니라, 스케줄러/릴레이 로직(256)에도 결합된다. 변조기(270) 및 복조기(272)와 함께 이용되는 변조기들/복조기들의 하나의 쌍이 단일-입력 단일-출력 Cat B 디바이스를 위한 어레이 내의 안테나들(276)을 가지는 아날로그 공간 프로세서(274)에 결합된다.

도 26 및 도 27에서의 상술한 실시양태들은 둘 다 액세스 포인트(AP)를 위한 하드웨어를 설명하지만, 클라이언트 단말 또는 릴레이 단말을 위한 하드웨어는 동일한, 하지만 스케줄러/릴레이 로직(도 26의 요소(216), 및 도 27의 요소(256))을 제외하고는 동일한 기본 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 따라서, Cat A 클라이언트 단말 또는 릴레이 단말은 스케줄러/릴레이 로직(216)을 포함하지 않고서, 도 26의 하드웨어를 사용하여 본 개시를 따라 구현될 수 있다. 유사하게, Cat B 클라이언트 단말 또는 릴레이 단말은 스케줄러/릴레이 로직(256)을 포함하지 않고서, 도 27의 하드웨어를 사용하여 본 개시를 따라 구현될 수 있다.

도 28은 전파 점유 시간에 대한 RSSI의 매핑의 예시적 실시양태(290)를 도시한다. 다음 내용은 도 24의 블록(182)에서 도시된 바와 같은, 전파 점유 시간에 대한 RSSI의 매핑의 설명을 확장한다. 프리앰블 및 헤더에 대해 H=고정된 지속 시간이라고 가정되고, 이들이 데이터 속도에 독립적이라는 것이 주목될 것이다. OFDM PHY에 적용할 수 있는 동일한 로직을 갖고서, 단일-캐리어(SC) PHY 송신에 대해 가정이 이루어질 수 있다. 이 경우에서, MIMO의 전파 점유 시간 대 SISO STA의 차이는 데이터 패킷 시간에 있다. X = RSSI가 STA 또는 릴레이에서 수신된다고 가정하지만, 이는 필요와 응용에 따라 원하는 대로 수정될 수 있다. MCS(X)는 X의 RSSI에서 수신된 신호에 대해 가정된 변조 인덱스로 정의되었고, 이는 다시 원하는 대로 수정될 수 있다. P(바이트)의 고정된 페이로드 크기가 가정되었고, 원하는 대로 수정될 수 있다.

상술한 조건들 하에서 AP로부터 STA들로 데이터를 송신하는 데 필요한 이 전파 점유 시간을 결정하는 것은 다음과 같이 RSSI로부터 매핑된다: (a) 802.11ad 표준에서의 민감도 표로부터 MCS(X)를 찾는다. 표 2는 수신기 민감도의 표이고, 표 3은 SC에 대한 변조 및 코딩 기법을 나열한다. MCS(X)는 표 2로부터 결정된 바와 같이 요구되는 최대 민감도에 대응하는 MCS이다. 표 3은 MCS(X)를 데이터 속도 Z(Mbps)에 매핑하는 데 사용된다. 한 링크의 전파 점유 시간은

로 계산된다. 종점 간(end-to-end) 전파 점유 시간은 SISO(일반적으로 Cat B) 릴레이 및 Cat A 릴레이에 대해 개별 링크들의 전파 점유 시간의 합으로서 결정된다.

이제 도 28의 특정 단계들을 참조하면, 블록(292)에서 변수들은 STA 또는 릴레이에서 수신된 RSSI로 설정되는 변수 X, 페이로드의 크기로 설정되는 P, 헤더에 프리앰블을 더한 것의 지속 시간으로 설정되는 H, 공간 자유도를 나타내도록 설정되는 K로 초기화되고, 단일-입력 단일-출력(SISO)에 대해 K=1이다. 블록(294)에서 수신(Rx) 민감도는 순람표(LUT: look-up table), 계산, 또는 다른 결정을 이용하는 것과 같이, Y=MCS(X)를 찾기 위해 이용(예를 들어, 인덱스로서)된다. 이 MCS 인덱스를 사용하여, 예컨대 다른 LUT, 또는 다른 메커니즘을 통하여, 값 Z=K*rate(Y)가 결정된다(296). 그 다음, 블록(298)에서, 값

는 링크 "i"당 전파 점유 시간으로서 정의되고,

이다. 그 다음, SISO 릴레이(Cat B)를 사용할 때 종점 간 전파 점유 시간은

로서 추정되며(300),

는 대 릴레이 AP 전파 점유 시간이다. 그 다음, MIMO 릴레이(예를 들어, Cat A)를 사용할 때 종점 간 전파 점유 시간은

로 추정된다(302).

도 22에 대해 기술된 토폴로지에 관한 예시가 아래 설명된다. 전술한 방정식, 및 MCS 민감도 및 속도 표들은 Cat A(MIMO) 릴레이와 Cat B(SISO를 가정함)의 전파 점유 시간을 비교하는 데 이용될 수 있다. 페이로드 크기 P는 1500바이트; SC 송신에 대해 헤더와 프리앰블을 더한 지속 시간은 2.37㎲ 로 가정한다. MIMO AP 및 릴레이가 공간 차원 내에서 K=2인 자유도를 제공한다고 가정한다(즉, 이상적으로 이 링크는 SISO STA들과의 링크와 비교하여 데이터 속도를 2배로 할 수 있다).

X1: AP로부터 송신된 신호로 인한 STA 4에서의 RSSI=-53.5 dBm이면, MCS(X1)=11 및 Z1=3850Mbps이다.

X2: AP로부터 송신된 신호로 인한 STA 3에서의 RSSI=-56 dBm이면, MCS(X1)=10 및 Z2=K*3080=2*3080=6160이다.

X3: STA 4로부터 송신된 신호로 인한 STA 1에서의 RSSI=-53.5 dBm이면, MCS(X1)=11 및 Z3=3850Mbps이다.

X4: STA 4로부터 송신된 신호로 인한 STA 2에서의 RSSI=-53.5 dBm이면, MCS(X1)=11 및 Z4=3850Mbps이다.

X5: STA 3으로부터 송신된 신호로 인한 STA 1에서의 RSSI=-63 dBm이면, MCS(X1)=6 및 Z5=1540Mbps이다.

X6: STA 3으로부터 송신된 신호로 인한 STA 1에서의 RSSI=-60 dBm이면, MCS(X1)=8 및 Z6=2310Mbps이다.

SISO 릴레이에 대한 종점 간 페이로드 전파 점유 시간 추정은 4*2.37+1500*8((1/3850)+(1/3850)+(1/3850)+(1/3850)) = 21.95㎲이다.

MIMO 릴레이에 대한 종점 간 페이로드 전파 점유 시간 추정은 2*2.37 1500*8((1/6160)+(1/1540)) = 14.5㎲이고, STA 3으로부터 STA 1로의, 또한 STA2로의 MU-MIMO 링크에 대해, 전파 점유 시간은 가장 나쁜 링크 속도에 의해 지배된다. 따라서 이 경우(도 22), 릴레이 선택 로직은 Cat A 릴레이를 사용하기로 결정하는데, 왜냐하면 그것이 전파 점유 시간을 약 34% 감소시키기 때문이다.

위에서 설명된 실시양태에 대해 다수의 추가적인 요소들이 고려되어야 한다. 릴레이 결정 로직은 AP와 같은 시스템 제어 지점 내에 존재한다. 초기 릴레이 선택 결정을 위해 후보 릴레이(들)와 STA들 사이에서 직접 통신이 요구되지 않으므로, BF 트레이닝도 요구되지 않고, 이는 상당한 전파 점유 시간을 절약하는데; 여기서 전파 점유 시간의 양은 네트워크에서 가능한 릴레이들의 수에 비례한다. 릴레이 결정을 내리는 이 방법은 데이터 송신 간격(DTI)의 시작 전에 결정이 이루어지기 때문에 선행적(proactive)이다. 설명은 STA들을 그룹화하고, 릴레이 단말을 선택하는 데 사용되는 로직의 예들을 제공하며, 그로부터 원하는 응용에 따라 알고리즘들이 생성될 수 있다. 또한, 설계자는 위에서 언급된 메트릭의 조합을 이용하기 위한 특정한 자체 알고리즘들을 결정할 수 있다. 예를 들어, AP가 릴레이된 STA들 각각에 대한 후보 릴레이의 도달 각도가 중첩된다고 결정하는 경우, 높은 레벨의 MU-MIMO 간섭이 발생하여 이 후보 릴레이 단말이 선택되는 것을 방지할 수 있다.

본 개시의 실시양태들은 무선 시스템들에서의 MIMO 통신 및 무선 시스템에서의 데이터의 실질적이고 스펙트럼-효율적인 릴레이를 제안하는 선행적 릴레이 선택을 이용한다.

본 개시는 현재의 무선 시스템들에 비해 다수의 이점을 제공한다. 개시된 시스템은 소스 송신 전에 릴레이 선택 프로세스를 시작하므로 선행적인 반면에, 이전 시스템들에서는 링크 장애가 발생한 이후에만 릴레이 선택이 시작되었다. 개시된 시스템은 릴레이 선택을 위해 메시징 및 BF 트레이닝 프레임들을 사용하는 것에 있어 효율적이고, 이는 종래의 시스템들에서와 같이 전용의 미리 결정된 메시징 메트릭들로부터 온 것이 아니다. 개시된 시스템은 각각의 후보 릴레이와 소스/목적지 사이의 전용 채널 측정 없이 입력 메트릭을 사용하여 릴레이 선택 로직을 실행하기 때문에 사실상 예측적인 반면; 종래의 시스템들은 각각의 후보 릴레이와 소스/목적지 사이의 전용 채널 측정을 교환한 후 릴레이를 선택하기 위해 응답 전용 모드로 동작하였다. 개시된 시스템은 각각의 후보 릴레이와의 릴레이 선택 전이 아니라, 선택된 릴레이로의 실제 데이터 전송을 위해 릴레이 SP를 스케줄링한 이후, 선택된 릴레이로의 데이터 전송에 대해서만 릴레이 SP를 스케줄링하기 때문에, 슈퍼프레임들을 보내는 것에 관하여 더 효율적이다.

본 기술에서 설명된 향상(enhancement)들은 다양한 무선 시스템 기술 및 프로토콜(표준) 내에서 손쉽게 구현될 수 있다. 또한, 무선 라디오 노드들은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서 디바이스(예를 들어, CPU, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 컴퓨터 실행가능(computer enabled) ASIC 등) 및 연관된 메모리 저장 명령어들(예를 들어, RAM, DRAM, NVRAM, FLASH, 컴퓨터 판독가능 매체 등)을 포함하도록 바람직하게 구현되고, 그에 의해, 메모리 내에 저장된 프로그래밍(명령어들)은 프로세서 상에서 실행되어, 본 명세서에서 기술된 다양한 프로세스 방법들의 단계들을 수행한다는 것이 이해되어야 한다.

본 기술분야의 통상의 기술자는 무선 라디오 통신에 수반되는 단계들을 수행하기 위한 프로세서 기반 회로의 사용을 인식하기 때문에, 컴퓨터 및 메모리 디바이스들은 설명의 단순화를 위해 도면들 내에 도시되지 않았다. 본 기술은 메모리 및 컴퓨터 판독가능 매체가 비 일시적인, 따라서 일시적인 전자 신호를 구성하지 않는 한, 이들에 관하여 비 제한적이다.

본 기술의 실시양태들은 컴퓨터 프로그램 제품들로서 또한 구현될 수 있는 기술, 및/또는 절차들, 알고리즘들, 단계들, 동작들, 공식들, 또는 다른 계산적인 묘사들의 실시양태들을 따른 방법들 및 시스템들의 흐름도를 참조하여 본 명세서에서 설명될 수 있다. 이와 관련하여, 임의의 절차, 알고리즘, 단계, 동작, 공식, 또는 계산적인 묘사뿐만 아니라, 흐름도의 각각의 블록 또는 단계, 및 흐름도 내의 블록들(및/또는 단계들)의 조합들도 하드웨어, 펌웨어, 및/또는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 내에서 구현된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 명령어를 포함하는 소프트웨어와 같은 다양한 수단들에 의해 구현될 수 있다. 이해될 바와 같이, 임의의 그러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터, 또는 머신을 만들기 위한 다른 프로그램가능 처리 장치와 같은, 그러나 그에 제한되지 않는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있고, 그에 의해 컴퓨터 프로세서(들) 또는 다른 프로그램가능 처리 장치 상에서 실행하는 컴퓨터 프로그램 명령어들은 지정된 기능(들)을 구현하기 위한 수단들을 만들 수 있다.

따라서, 본 명세서에서 기술된 흐름도의 블록들, 및 절차들, 알고리즘들, 단계들, 동작들, 공식들, 또는 계산적인 묘사들은 지정된 기능(들)을 수행하기 위한 수단들의 조합들, 지정된 기능(들)을 수행하기 위한 단계들의 조합들, 및 지정된 기능(들)을 수행하기 위해 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 로직 수단 내에 구현된 것과 같은 컴퓨터 프로그램 명령어들을 지원한다. 또한, 본 명세서에 기술된 임의의 절차들, 알고리즘들, 단계들, 동작들, 공식들, 또는 계산적인 묘사들 및 그들의 조합들뿐만 아니라, 흐름도 도시의 각각의 블록은 지정된 기능(들) 또는 단계(들)를 수행하는 특수 목적 하드웨어-기반 컴퓨터 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드의 조합들에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

더욱이, 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 내에 구현된 것과 같은 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그램가능 처리 장치에 특정한 방식으로 기능할 것을 지시할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 메모리 또는 메모리 디바이스 내에 저장될 수 있고, 그에 의해 컴퓨터 판독가능 메모리 또는 메모리 디바이스들 내에 저장된 명령어들은 흐름도(들)의 블록(들) 내에 지정된 기능을 구현하는 명령 수단들을 포함하는 제조물(article of manufacture)을 생성한다. 또한, 컴퓨터 프로그램 명령어들은 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그램가능 처리 장치에 의해 실행되어, 일련의 동작 단계들이 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그램가능 처리 장치 상에서 수행되어 컴퓨터 구현 프로세스를 생성하게 하여, 그에 의해 컴퓨터 프로세서 또는 다른 프로그램가능 처리 장치 상에서 실행되는 명령어들은 흐름도(들)의 블록(들), 절차(들), 알고리즘(들), 단계(들), 동작(들), 공식(들) 또는 계산적인 묘사(들) 내에서 지정되는 기능들을 구현하기 위한 단계들을 제공할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "프로그래밍" 또는 "프로그램 실행 가능"이라는 용어는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있는 하나 이상의 명령어를 의미함을 더 이해할 수 있을 것이다. 명령어들은 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합으로 구현될 수 있다. 명령어들은 비 일시적 매체 내의 디바이스에 로컬로 저장될 수 있거나, 서버 상에서와 같이 원격으로 저장될 수 있거나, 명령어들의 전부 또는 일부가 로컬 및 원격으로 저장될 수 있다. 원격으로 저장된 명령어들은 사용자 개시에 의해, 또는 하나 이상의 요인에 기반하여 자동적으로 디바이스에 다운로드(푸시)될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 프로세서, 컴퓨터 프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 및 컴퓨터라는 용어들은 명령어들을 실행하고 입력/출력 인터페이스들 및/또는 주변 디바이스들과 통신할 수 있는 디바이스를 지칭하기 위해 동의어로서 사용되었다는 것과, 프로세서, 컴퓨터 프로세서, CPU, 및 컴퓨터라는 용어들이 단일 또는 복수의 디바이스, 단일코어 및 다중코어 디바이스들, 및 이들의 변형을 포괄하도록 의도되었다는 것이 더 이해될 것이다.

본 명세서의 설명으로부터, 본 개시가 다음을 포함하는, 그러나 그에 한정되지는 않는 복수의 실시양태들을 포괄한다는 것이 이해될 것이다.

1. 복수의 통신 디바이스 사이에서 데이터를 릴레이하기 위한 방향성 송신을 제공하는 무선 통신 시스템으로서, (a) 상기 시스템 상의 적어도 하나의 중앙 라디오 조정자 노드; 및 (b) 상기 시스템 상의 복수의 라디오 노드들을 포함하고; (c) 상기 복수의 라디오 노드들 중의 각각의 상기 라디오 노드는 상기 라디오 노드들 각각의 사이에서 통신하기 위해 제1 레벨 또는 제2 레벨의 신호 처리 능력 중 어느 하나를 제공하고; (d) 상기 중앙 조정자 라디오 노드는 상기 시스템 내의 상기 라디오 노드들의 신호 처리 능력의 레벨, 및 상기 복수의 라디오 노드들과 상기 중앙 라디오 조정자 사이의 통신 특성들에 기반하여, 상기 시스템 내의 상기 라디오 노드들 중 둘 이상의 사이의 릴레이 노드로서 상기 복수의 라디오 노드들 중 하나의 선택을 수행하고; (e) 데이터 통신은 상기 중앙 조정자 라디오 노드로부터 릴레이 노드로의 MIMO 홉(hop)을 만들고, 그에 후속하여 릴레이 노드로부터 클라이언트들로서의 둘 이상의 라디오 노드로의 다중-사용자(MU) MIMO 홉을 만드는 것에 대해 응답하여, 릴레이 노드를 통해, 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 위해 구성된 중앙 조정자 라디오 노드와 둘 이상의 라디오 노드들 사이에서 수행되는 무선 통신 시스템.

2. 복수의 통신 디바이스들 사이에서 통신들을 릴레이하도록 구성된 방향성 송신을 가지는 무선 통신 시스템으로서, (a) 상기 시스템 상에서 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 위해 구성된 적어도 하나의 중앙 라디오 조정자; 및 (b) 상기 시스템 상의 복수의 라디오 노드들 - 각각의 라디오 노드는 상기 라디오 노드들 각각의 사이에서 통신하기 위해 제1 레벨 또는 제2 레벨의 신호 처리 능력 중 어느 하나를 제공함 - ; (c) 상기 중앙 라디오 조정자는 상기 시스템 내의 둘 이상의 라디오 노드들 사이의 릴레이 노드로서 상기 복수의 라디오 노드들 중 하나의 선택을 수행하고; (d) 상기 중앙 라디오 조정자는 노드들의 신호 처리 능력의 레벨 및 현존하는 통신 특성들에 기반하여, 데이터 송신 이전에 릴레이 노드를 선택하고; (e) 둘 이상의 상기 통신 특성은 신호 강도 측정들, 릴레이 능력, 도달 각도(AoA: angle-of-arrival)/출발 각도(AoD: angle-of-departure), 및 AC 또는 DC 전력의 존재로 이루어진 특성들의 그룹으로부터 선택되는 무선 통신 시스템.

3. 복수의 라디오 노드들 사이에서 통신들을 동시에 릴레이하도록 구성되는 무선 네트워크 장치로서, (a) 적어도 하나의 액세스 포인트(AP)를 포함하는 무선 라디오 노드들과 통신하는 무선 네트워크를 통한 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 위해 구성되는 중앙 조정자 라디오 노드를 포함하고; (b) 상기 무선 라디오 노드들은 제1 카테고리 라디오 노드들 및 제2 카테고리 라디오 노드들의 조합을 포함하고, 제1 카테고리 노드들은 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 지원하고, 제2 카테고리 라디오 노드들은 MIMO를 지원하지 않고; (c) 상기 중앙 조정자 라디오 노드는 라디오 노드의 카테고리, 신호 강도 및 추정된 전파 점유 시간을 포함하는 통신 특성들에 기반하여, 적어도 하나의 상기 AP와 상기 라디오 노드들 중 임의의 것 사이의 릴레이 노드로서 상기 라디오 노드들 중 하나의 선택을 수행하고; (d) 상기 AP는 복수의 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 포함하는 슈퍼프레임(superframe) 구조 내의 릴레이 서비스 기간(SP)을 이용하고; (e) 상기 AP는 감소하는 RLS 메시징 오버헤드(overhead)를 향해 상기 복수의 라디오 노드들 중 둘 이상과의 동시 릴레이 링크 셋업(RLS: relay link setup) 프로세스를 개시하고; (f) 데이터 통신은 상기 AP로부터 릴레이 노드로의 MIMO 홉을 만들고, 그에 후속하여 릴레이 노드 및 목적지 라디오 노드(클라이언트)로부터의 다중-사용자(MU) MIMO 홉을 만드는 것에 응답하여, 릴레이 노드를 통해, AP와 목적지 라디오 노드 사이에서 수행되는 무선 네트워크 장치.

4. 상기 제2 카테고리 라디오 노드들이 데이터 통신의 두 개의 독립적인 체인만을 지원하거나, 단일-입력-단일-출력(SISO) 통신에서 하나의 체인만을 지원하도록 구성되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

5. 라디오 노드가 목적지 라디오 노드(클라이언트)와의 데이터 통신 세션 이전에 릴레이 노드로서 중앙 조정자에 의해 선택되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

6. MIMO 능력의 사용을 제어하는 관리 프레임이 비콘 헤더 간격(BHI: beacon header interval) 동안 이용되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

7. 상기 관리 프레임들이 정보 요소(IE: information element) 포맷으로 MIMO 디바이스 능력들을 전달하는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

8. 신호 강도의 상기 통신 특성이 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 및 신호 대 잡음비(SNR)의 신호 강도 측정들으로부터 선택되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

9. 상기 통신 특성이 (a) Cat A/Cat B 능력; (b) 릴레이 능력; (c) 도달 각도(AoA)/출발 각도(AoD); 및 (d) AC 또는 DC 전력의 존재로 이루어진 특성들의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 메트릭들을 더 포함하는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

10. 상기 릴레이 서비스 기간(SP) 내의 필드들이 (a) AP와 릴레이 사이의 빔 형성(BF) 개선을 포함하고; (b) 채널 상태 정보 메트릭은 MIMO 동작을 위해 릴레이에 의해 피드백되고; (c) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 릴레이와 제1 스테이션(STA 1) 사이에서 수행되고; (d) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 릴레이와 제2 스테이션(STA 2) 사이에서 수행되고; (e) 릴레이로부터 STA 1로 프로빙(probing) 시퀀스가 수행되고; (f) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 1에 의해 피드백되고; (g) 릴레이로부터 STA 2로 프로빙 시퀀스가 수행되고; (h) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 2에 의해 피드백되고; (i) 릴레이에 의한 사용자 간(inter-user) 간섭 추정을 위해 동시 파일럿 송신들이 STA 1 및 STA 2에 의해 수행되고; (j) 데이터는 MIMO를 사용하여 AP와 릴레이 사이에서 송신되고; (k) 데이터는 다중-사용자(MU) MIMO를 사용하여 릴레이로부터 STA 1 및 STA 2에 송신되는, 임의의 전술한 실시양태의 장치.

11. 상기 중앙 조정자 라디오 노드는 상기 적어도 하나의 액세스 포인트(AP) 라디오 노드 내에서 구현되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

12. 네트워크 상에서 복수의 라디오 노드들 사이의 통신들을 동시에 릴레이하도록 구성된 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법으로서, (a) 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 지원하는 제1 카테고리, 및 MIMO 통신들을 지원하지 않는 제2 카테고리의 조합으로서 복수의 라디오 노드들을 구성하는 단계; (b) 상기 라디오 노드들 중 적어도 하나는 MIMO 통신을 위한 제1 카테고리의 라디오 노드로서 구성된 액세스 포인트(AP)임; (c) 신호 강도 및 전파 점유 시간 고려사항들을 포함하는 통신 특성들에 기반하여 상기 AP와 상기 라디오 노드들 중 임의의 것 사이의 릴레이 노드로서의 라디오 노드를 선택하는 단계 - 이로 인해, 제1 카테고리 라디오 노드들은 그들의 다중화된(multiplexed) 통신들로 인해 상기 제2 카테고리의 라디오 노드들보다 더 적은 전파 점유 시간을 소모하기 때문에, 상기 제1 카테고리 라디오 노드들이 증가된 선택 확률을 가짐 - ; (d) AP로부터 릴레이로의 MIMO 홉, 및 그에 후속하는 릴레이 노드로부터 목적지(클라이언트)인 상기 라디오 노드로의 다중-사용자(MU) MIMO 홉에 응답하여 릴레이가 수행되는 단계 ; (e) 복수의 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 포함하도록, 상기 방법에서 이용되는 슈퍼프레임 구조 내의 릴레이 서비스 기간(SP)을 수정하는 단계를 포함하고; (f) 라디오 노드들의 MIMO 능력은 라디오 노드들과 AP 사이의 스펙트럼-효율적인 릴레이를 제공하기 위해 활용되는, 방법.

13. 라디오 노드가 데이터 통신 세션 이전에 릴레이 노드로서 선택되는 임의의 전술한 실시양태의 방법.

14. 비콘 헤더 간격(BHI: beacon header interval) 동안에 MIMO 능력의 사용을 제어하는 관리 프레임들을 이용하는 것을 더 포함하는 임의의 전술한 실시양태의 방법.

15. 관리 프레임들이 정보 요소(IE) 포맷으로 MIMO 디바이스 능력들을 전달하는 임의의 전술한 실시양태의 방법.

16. 신호 강도의 상기 통신 특성은 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 및 신호 대 잡음비(SNR)의 신호 강도 측정들로부터 선택되는 임의의 전술한 실시양태의 방법.

17. 상기 통신 특성은 (a) 라디오 노드의 카테고리; (b) 릴레이 능력; (c) 도달 각도(AoA)/출발 각도(AoD); 및 (d) AC 또는 DC 전력의 존재로 구성되는 특성들의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 메트릭을 더 포함하는, 임의의 전술한 실시양태의 방법.

18. 릴레이 서비스 기간(SP) 내의 필드들이 (a) AP와 릴레이 사이의 빔 형성(BF) 개선을 포함하고; (b) 채널 상태 정보 메트릭은 MIMO 동작을 위해 릴레이에 의해 피드백되고; (c) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 릴레이와 제1 스테이션(STA 1) 사이에서 수행되고; (d) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 릴레이와 제2 스테이션(STA 2) 사이에서 수행되고; (e) 릴레이로부터 STA 1으로 프로빙 시퀀스가 수행되고; (f) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 1에 의해 피드백되고; (g) 릴레이로부터 STA 2로 프로빙 시퀀스가 수행되고; (h) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 2에 의해 피드백되고; (i) 릴레이에 의한 사용자 간 간섭 추정을 위해 동시 파일럿 송신들이 STA 1 및 STA 2에 의해 수행되고; (j) 데이터는 MIMO를 사용하여 AP와 릴레이 사이에서 송신되고; (k) 데이터는 다중-사용자(MU) MIMO를 사용하여 릴레이로부터 STA 1 및 STA 2로 송신되는, 임의의 전술한 실시양태의 방법.

19. 네트워크 상의 복수의 라디오 노드들 사이의 통신들을 동시에 릴레이하도록 구성되는 무선 네트워크를 위한 무선 액세스 포인트(AP) 장치로서, (a) MIMO를 지원하는 제1 카테고리 또는 MIMO를 지원하지 않는 제2 카테고리의 네트워크 내의 복수의 라디오 노드들과 통신하기 위해 다중-입력-다중-출력(MIMO) 능력을 사용하여 동시 통신들을 수행하도록 구성되는 액세스 포인트(AP); (b) 상기 AP 내의 컴퓨터 프로세서; (c) 상기 AP 내의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터-판독가능 메모리를 포함하고, (d) 상기 명령어들은 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, (d)(i) 적어도 신호 강도 메트릭 및 전파 점유 시간 요구조건들의 추정에 기반하여 상기 복수의 라디오 노드들로부터 릴레이 디바이스를 선택하는 단계; (d)(ii) 복수의 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 포함하는 슈퍼프레임 구조 내의 릴레이 서비스 기간(SP)을 이용하는 단계; (d)(iii) RLS 메시징 오버헤드를 감소시키는 둘 이상의 라디오 노드들로의 릴레이 링크 셋업(RLS)을 동시에 수행하는 단계; 및 (e) 상기 AP로부터 선택된 릴레이 디바이스로의 MIMO 홉, 및 그에 후속하는 상기 선택된 릴레이 디바이스 및 목적지 라디오 노드(클라이언트)로부터의 다중-사용자(MU) MIMO 홉에 응답하여 데이터 통신들을 릴레이하는 단계를 포함하는 단계들을 수행하는 장치.

20. 라디오 노드가 상기 목적지 라디오 노드(클라이언트)와의 데이터 통신 세션 이전에 릴레이 노드로서 상기 AP에 의해 선택되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

21. MIMO 능력의 사용을 제어하는 관리 프레임이 비콘 헤더 간격(BHI) 동안 이용되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

22. 상기 관리 프레임들이 정보 요소(IE) 포맷으로 MIMO 디바이스 능력들을 전달하는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

23. 신호 강도의 상기 통신 특성이 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 및 신호 대 잡음비(SNR)의 신호 강도 측정들로부터 선택되는 임의의 전술한 실시양태의 장치.

24. 상기 통신 특성이 (a) 제1 또는 제2 카테고리 능력; (b) 릴레이 능력; (c) 도달 각도(AoA)/출발 각도(AoD); 및 (d) AC 또는 DC 전력의 존재로 구성되는 특성들의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 메트릭을 더 포함하는, 전술한 임의의 실시양태의 장치.

25. 릴레이 서비스 기간(SP) 내의 필드들이 (a) AP와 상기 릴레이 사이의 빔 형성(BF) 개선을 포함하고; (b) 채널 상태 정보 메트릭은 MIMO 동작을 위해 상기 릴레이에 의해 피드백되고; (c) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 릴레이와 제1 스테이션(STA 1) 사이에서 수행되고; (d) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 릴레이와 제2 스테이션(STA 2) 사이에서 수행되고; (e) 릴레이로부터 STA 1로 프로빙(probing) 시퀀스가 수행되고; (f) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 1에 의해 피드백되고; (g) 릴레이로부터 STA 2로 프로빙 시퀀스가 수행되고; (h) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 2에 의해 피드백되고; (i) 릴레이에 의한 사용자 간 간섭 추정을 위해 동시 파일럿 송신들이 STA 1 및 STA 2에 의해 수행되고; (j) 데이터는 MIMO를 사용하여 AP와 릴레이 사이에서 송신되고; (k) 데이터는 다중-사용자(MU) MIMO를 사용하여 릴레이로부터 STA 1 및 STA 2에 송신되는, 임의의 전술한 실시양태의 장치.

본 명세서의 설명이 많은 구체적인 내용들을 포함하고 있지만, 이는 본 개시의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 단지 현재 바람직한 실시양태들 중 일부의 도시를 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 개시의 범위는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 자명해질 수 있는 다른 실시양태들을 완전히 포괄하는 것으로 이해될 것이다.

청구범위에서, 단수의 요소에 대한 언급은 명시적으로 언급되지 않으면 "유일한 하나만(one and only one)"을 의미하는 것이 아니라 오히려 "하나 이상"을 언급하는 것으로 의도된다. 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 개시된 실시양태들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 참조에 의해 본 명세서에 명확하게 통합되며, 본 청구범위에 의해 포괄되도록 의도된다. 또한, 본 개시의 요소, 구성요소, 또는 방법 단계는 요소, 구성요소, 또는 방법 단계가 청구범위에 명시적으로 언급되는지 여부에 관계없이 공공용으로 제공되도록 의도되지 않는다. 본 명세서의 청구범위 요소는 요소가 "수단(means for)"이라는 문구를 사용하여 명시적으로 언급되지 않는 한 "수단 및 기능(means plus function)" 요소로서 해석되지 않는다. 본 명세서의 청구범위 요소는 요소가 "단계(step for)"라는 문구를 사용하여 명시적으로 언급되지 않는 한 "단계 및 기능(step plus function)" 요소로서 해석되지 않는다.

Claims (25)

1. 복수의 통신 디바이스 사이에서 데이터를 릴레이하기 위한 방향성 송신을 제공하는 무선 통신 시스템으로서,
   상기 시스템 상의 적어도 하나의 중앙 라디오 조정자 노드; 및
   상기 시스템 상의 복수의 라디오 노드들
   을 포함하고,
   상기 복수의 라디오 노드들 중 각각의 상기 라디오 노드는 상기 라디오 노드들 각각의 사이에서 통신하기 위해 제1 레벨 또는 제2 레벨의 신호 처리 능력 중 어느 하나를 제공하고,
   상기 중앙 조정자 라디오 노드는 상기 시스템 내의 상기 라디오 노드들의 신호 처리 능력의 레벨, 및 상기 복수의 라디오 노드들과 상기 중앙 라디오 조정자 사이의 통신 특성들에 기반하여, 상기 시스템 내의 상기 라디오 노드들 중 둘 이상의 사이의 릴레이 노드로서 상기 복수의 라디오 노드들 중 하나의 선택을 수행하고,
   데이터 통신은 상기 중앙 조정자 라디오 노드로부터 상기 릴레이 노드로 MIMO 홉(hop)을 만들고, 그에 후속하여 이는 상기 릴레이 노드로부터 클라이언트들로서의 둘 이상의 라디오 노드로의 다중-사용자(MU) MIMO 홉을 만드는 것에 응답하여, 상기 릴레이 노드를 통해, 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신을 위해 구성된 중앙 조정자 라디오 노드와 둘 이상의 라디오 노드들 사이에서 수행되는, 무선 통신 시스템.
2. 복수의 통신 디바이스들 사이에서 통신들을 릴레이하도록 구성된 방향성 송신을 가지는 무선 통신 시스템으로서,
   상기 시스템 상에서 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 위해 구성된 적어도 하나의 중앙 라디오 조정자; 및
   상기 시스템 상의 복수의 라디오 노드들
   을 포함하고,
   각각의 라디오 노드는 상기 라디오 노드들 각각의 사이에서 통신하기 위해 제1 레벨 또는 제2 레벨의 신호 처리 능력 중 어느 하나를 제공하고,
   상기 중앙 라디오 조정자는 상기 시스템 내의 둘 이상의 라디오 노드들 사이의 릴레이 노드로서 상기 복수의 라디오 노드들 중 하나의 선택을 수행하고,
   상기 중앙 라디오 조정자는 상기 노드들의 신호 처리 능력의 레벨 및 현존하는 통신 특성들에 기반하여, 데이터 송신 이전에 릴레이 노드를 선택하고,
   둘 이상의 상기 통신 특성은 신호 강도 측정들, 릴레이 능력, 도달 각도(AoA: angle-of-arrival)/출발 각도(AoD: angle-of-departure), 및 AC 또는 DC 전력의 존재로 이루어진 특성들의 그룹으로부터 선택되는, 무선 통신 시스템.
3. 복수의 라디오 노드들 사이의 통신들을 동시에 릴레이하도록 구성되는 무선 네트워크 장치로서,
   적어도 하나의 액세스 포인트(AP)를 포함하는 무선 라디오 노드들과 통신하는 무선 네트워크를 통한 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 위해 구성되는 중앙 조정자 라디오 노드를 포함하고,
   상기 무선 라디오 노드들은 제1 카테고리 라디오 노드들 및 제2 카테고리 라디오 노드들의 조합을 포함하고, 상기 제1 카테고리 노드들은 다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 지원하고, 상기 제2 카테고리 라디오 노드들은 MIMO를 지원하지 않고,
   상기 중앙 조정자 라디오 노드는 라디오 노드의 카테고리, 신호 강도 및 추정된 전파 점유 시간(air time)을 포함하는 통신 특성들에 기반하여, 적어도 하나의 상기 AP와 상기 라디오 노드들 중 임의의 것 사이의 릴레이 노드로서 상기 라디오 노드들 중 하나의 선택을 수행하고,
   상기 AP는 복수의 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 포함하는 슈퍼프레임(superframe) 구조 내의 릴레이 서비스 기간(SP)을 이용하고,
   상기 AP는 감소하는 RLS 메시징 오버헤드(overhead)를 향해 상기 복수의 라디오 노드들 중 둘 이상과의 동시 릴레이 링크 셋업(RLS: relay link setup) 프로세스를 개시하고,
   데이터 통신은 상기 AP로부터 상기 릴레이 노드로의 MIMO 홉을 만들고, 그에 후속하여 상기 릴레이 노드 및 목적지(destination) 라디오 노드(클라이언트)로부터의 다중-사용자(MU) MIMO 홉을 만드는 것에 응답하여, 상기 릴레이 노드를 통해, 상기 AP와 목적지 라디오 노드 사이에서 수행되는, 무선 네트워크 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 카테고리 라디오 노드들은 데이터 통신의 두 개의 독립적인 체인만을 지원하거나, 단일-입력-단일-출력(SISO) 통신에서 하나의 체인만을 지원하도록 구성되는, 무선 네트워크 장치.
5. 제3항에 있어서, 라디오 노드는 목적지 라디오 노드(클라이언트)와의 데이터 통신 세션 이전에 릴레이 노드로서 상기 중앙 조정자에 의해 선택되는, 무선 네트워크 장치.
6. 제3항에 있어서, MIMO 능력의 사용을 제어하는 관리 프레임은 비콘 헤더 간격(BHI: beacon header interval) 동안 이용되는, 무선 네트워크 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 관리 프레임들은 정보 요소(IE: information element) 포맷으로 MIMO 디바이스 능력들을 전달하는, 무선 네트워크 장치.
8. 제3항에 있어서, 신호 강도의 상기 통신 특성은 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 및 신호 대 잡음비(SNR)의 신호 강도 측정들로부터 선택되는, 무선 네트워크 장치.
9. 제3항에 있어서, 상기 통신 특성은 (a) Cat A/Cat B 능력; (b) 릴레이 능력; (c) 도달 각도(AoA)/출발 각도(AoD); 및 (d) AC 또는 DC 전력의 존재로 이루어진 특성들의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 메트릭을 더 포함하는, 무선 네트워크 장치.
10. 제3항에 있어서, 상기 릴레이 서비스 기간(SP) 내의 필드들은:
    (a) AP와 릴레이 사이의 빔 형성(BF) 개선(refinement)을 포함하고; (b) 채널 상태 정보 메트릭은 MIMO 동작을 위해 상기 릴레이에 의해 피드백되고; (c) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 상기 릴레이와 제1 스테이션(STA 1) 사이에서 수행되고; (d) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 상기 릴레이와 제2 스테이션(STA 2) 사이에서 수행되고; (e) 상기 릴레이로부터 STA 1로 프로빙(probing) 시퀀스가 수행되고; (f) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 1에 의해 피드백되고; (g) 프로빙 시퀀스는 상기 릴레이로부터 STA 2로 수행되고; (h) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 2에 의해 피드백되고; (i) 상기 릴레이에 의한 사용자 간(inter-user) 간섭 추정을 위해 동시 파일럿 송신들이 STA 1 및 STA 2에 의해 수행되고; (j) 데이터는 MIMO를 사용하여 상기 AP와 상기 릴레이 사이에서 송신되고; (k) 데이터는 다중-사용자(MU) MIMO를 사용하여 상기 릴레이로부터 STA 1 및 STA 2에 송신되는, 무선 네트워크 장치.
11. 제3항에 있어서, 상기 중앙 조정자 라디오 노드는 상기 적어도 하나의 액세스 포인트(AP) 라디오 노드 내에서 구현되는, 무선 네트워크 장치.
12. 네트워크 상에서 복수의 라디오 노드들 사이의 통신들을 동시에 릴레이하도록 구성되는 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법으로서,
    다중-입력-다중-출력(MIMO) 통신들을 지원하는 제1 카테고리, 및 MIMO 통신들을 지원하지 않는 제2 카테고리의 조합으로서 복수의 라디오 노드들을 구성하는 단계 - 상기 라디오 노드들 중 적어도 하나는 MIMO 통신을 위한 제1 카테고리의 라디오 노드로서 구성된 액세스 포인트(AP)임 - ;
    신호 강도 및 전파 점유 시간 고려사항들을 포함하는 통신 특성들에 기반하여 상기 AP와 상기 라디오 노드들 중 임의의 것 사이의 릴레이 노드로서의 라디오 노드를 선택하는 단계 - 이로 인해, 제1 카테고리 라디오 노드들은 그들의 다중화된(multiplexed) 통신들로 인해 상기 제2 카테고리의 라디오 노드들보다 더 적은 전파 점유 시간을 소모하기 때문에, 상기 제1 카테고리 라디오 노드들이 증가된 선택 확률을 가짐 - ;
    상기 AP로부터 릴레이 노드로의 MIMO 홉, 및 그에 후속하는 상기 릴레이 노드로부터 목적지(클라이언트)인 상기 라디오 노드로의 다중-사용자(MU) MIMO 홉에 응답하여 릴레이가 수행되는 단계; 및
    복수의 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 포함하도록, 상기 방법에서 이용되는 슈퍼프레임 구조 내의 릴레이 서비스 기간(SP)을 수정하는 단계
    를 포함하고, 라디오 노드들의 MIMO 능력은 라디오 노드들과 상기 AP 사이의 스펙트럼-효율적인 릴레이를 제공하기 위해 활용되는, 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법.
13. 제12항에 있어서, 라디오 노드는 데이터 통신 세션 이전에 릴레이 노드로서 선택되는, 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법.
14. 제12항에 있어서, MIMO 능력의 사용을 제어하는 관리 프레임들을 비콘 헤더 간격(BHI) 동안에 이용하는 단계를 더 포함하는, 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 관리 프레임들은 정보 요소(IE) 포맷으로 MIMO 디바이스 능력들을 전달하는, 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법.
16. 제12항에 있어서, 신호 강도의 상기 통신 특성은 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 및 신호 대 잡음비(SNR)의 신호 강도 측정들로부터 선택되는, 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법.
17. 제12항에 있어서, 상기 통신 특성은 (a) 라디오 노드의 카테고리; (b) 릴레이 능력; (c) 도달 각도(AoA)/출발 각도(AoD); 및 (d) AC 또는 DC 전력의 존재로 구성되는 특성들의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 메트릭을 더 포함하는, 무선 네트워크 장치를 구현하기 위한 방법.
18. 제12항에 있어서, 상기 릴레이 서비스 기간(SP) 내의 필드들은:
    (a) AP와 상기 릴레이 사이의 빔 형성(BF) 개선을 포함하고; (b) 채널 상태 정보 메트릭은 MIMO 동작을 위해 상기 릴레이에 의해 피드백되고; (c) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 상기 릴레이와 제1 스테이션(STA 1) 사이에서 수행되고; (d) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 상기 릴레이와 제2 스테이션(STA 2) 사이에서 수행되고; (e) 상기 릴레이로부터 STA 1으로 프로빙 시퀀스가 수행되고; (f) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 1에 의해 피드백되고; (g) 프로빙 시퀀스는 상기 릴레이로부터 STA 2로 수행되고; (h) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 2에 의해 피드백되고; (i) 상기 릴레이에 의한 사용자 간 간섭 추정을 위해 동시 파일럿 송신들이 STA 1 및 STA 2에 의해 수행되고; (j) 데이터는 MIMO를 사용하여 상기 AP와 상기 릴레이 사이에서 송신되고; (k) 데이터는 다중-사용자(MU) MIMO를 사용하여 상기 릴레이로부터 STA 1 및 STA 2에 송신되는, 무선 네트워크 장치를 구현하는 방법.
19. 네트워크 상의 복수의 라디오 노드들 사이의 통신들을 동시에 릴레이하도록 구성되는 무선 네트워크를 위한 무선 액세스 포인트(AP) 장치로서,
    (a) MIMO를 지원하는 제1 카테고리 또는 MIMO를 지원하지 않는 제2 카테고리의 상기 네트워크 내의 복수의 라디오 노드들과 통신하기 위해 다중-입력-다중-출력(MIMO) 능력을 사용하여 동시 통신들을 수행하도록 구성되는 액세스 포인트(AP);
    (b) 상기 AP 내의 컴퓨터 프로세서;
    (c) 상기 AP 내의 상기 컴퓨터 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 메모리;
    를 포함하고,
    (d) 상기 명령어들은 상기 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때,
    (i) 적어도 신호 강도 메트릭 및 전파 점유 시간 요구조건들의 추정에 기반하여 상기 복수의 라디오 노드들로부터 릴레이 디바이스를 선택하는 단계;
    (ii) 복수의 트레이닝 및 데이터 송신 프레임들을 포함하는 슈퍼프레임 구조 내의 릴레이 서비스 기간(SP)을 이용하는 단계;
    (iii) RLS 메시징 오버헤드를 감소시키는 둘 이상의 라디오 노드들로의 릴레이 링크 셋업(RLS)을 동시에 수행하는 단계; 및
    (iv) 상기 AP로부터 선택된 릴레이 디바이스로의 MIMO 홉, 및 그에 후속하는 상기 선택된 릴레이 디바이스 및 목적지 라디오 노드(클라이언트)로부터의 다중-사용자(MU) MIMO 홉에 응답하여 데이터 통신들을 릴레이하는 단계
    를 포함하는 단계들을 수행하는, 무선 액세스 포인트 장치.
20. 제19항에 있어서, 라디오 노드는 상기 목적지 라디오 노드(클라이언트)와의 데이터 통신 세션 이전에 릴레이 노드로서 상기 AP에 의해 선택되는, 무선 액세스 포인트 장치.
21. 제19항에 있어서, MIMO 능력의 사용을 제어하는 관리 프레임은 비콘 헤더 간격(BHI) 동안 이용되는, 무선 액세스 포인트 장치.
22. 제20항에 있어서, 상기 관리 프레임들은 정보 요소(IE) 포맷으로 MIMO 디바이스 능력들을 전달하는, 무선 액세스 포인트 장치.
23. 제19항에 있어서, 신호 강도의 상기 통신 특성은 수신 신호 강도 표시자(RSSI) 및 신호 대 잡음비(SNR)의 신호 강도 측정들로부터 선택되는, 무선 액세스 포인트 장치.
24. 제19항에 있어서, 상기 통신 특성은 (a) 제1 또는 제2 카테고리 능력; (b) 릴레이 능력; (c) 도달 각도(AoA)/출발 각도(AoD); 및 (d) AC 또는 DC 전력의 존재로 구성되는, 특성들의 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 메트릭을 더 포함하는, 무선 액세스 포인트 장치.
25. 제19항에 있어서, 상기 릴레이 서비스 기간(SP) 내의 필드들은:
    (a) AP와 상기 릴레이 사이의 빔 형성(BF) 개선을 포함하고; (b) 채널 상태 정보 메트릭은 MIMO 동작을 위해 상기 릴레이에 의해 피드백되고; (c) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 상기 릴레이와 제1 스테이션(STA 1) 사이에서 수행되고; (d) Tx 및 Rx 섹터 트레이닝을 포함하는 BF 트레이닝이 상기 릴레이와 제2 스테이션(STA 2) 사이에서 수행되고; (e) 상기 릴레이로부터 STA 1로 프로빙(probing) 시퀀스가 수행되고; (f) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 1에 의해 피드백되고; (g) 프로빙 시퀀스는 상기 릴레이로부터 STA 2로 수행되고; (h) 채널 상태 정보 메트릭은 STA 2에 의해 피드백되고; (i) 상기 릴레이에 의한 사용자 간 간섭 추정을 위해 동시 파일럿 송신들이 STA 1 및 STA 2에 의해 수행되고; (j) 데이터는 MIMO를 사용하여 상기 AP와 상기 릴레이 사이에서 송신되고; (k) 데이터는 다중-사용자(MU) MIMO를 사용하여 상기 릴레이로부터 STA 1 및 STA 2에 송신되는, 무선 액세스 포인트 장치.

Images