KR101166011B1 - 빔형성 및 레가시 디바이스의 공존을 허용하는 무선 메시징프리앰블 - Google Patents

Abstract

송신의 빔형성을 수용하기 위해, 변형된 프리앰블은 혼합 모드 환경 및 그린 필드 환경에서 동작하는 확장된 디바이스에 의해 사용된다. 일 프로세스에서, 확장된 무선 디바이스는 패킷으로서의 데이터의 송신을 위해 데이터를 프로세싱하며, 여기서, 확장된 무선 디바이스는 각각의 노드 디바이스에 의해 이해되는 표준 프로토콜 및 레가시 노드 디바이스에 의해서는 이해되지 않은 확장된 프로토콜을 이용하여 통신하도록 구성되는 디바이스이다. 만약 패킷이 확장된 디바이스로 지향하도록 되면, 확장된 무선 디바이스는, 확장된 디바이스에서 확장 모드로 이용가능하고 또한 수신 레가시 디바이스가 프리앰블에 뒤따르는 데이터의 수신지가 아님을 결정하기 위해 수신 레가시 디바이스에서 이용가능한 패킷의 프리앰블을 전송한다. 일단 수신 레가시 디바이스가 네트워크를 연기할 것이 예상되면, 확장된 무선 디바이스는 그 신호를 빔형성하거나, 그렇지 않으면, 확장된 디바이스와 통신하는 레가시 프로토콜로부터 변경될 수 있다.

빔형성, 레가시 디바이스, 프리앰블

Description

빔형성 및 레가시 디바이스의 공존을 허용하는 무선 메시징 프리앰블{WIRELESS MESSAGING PREAMBLES ALLOWING FOR BEAMFORMING AND LEGACY DEVICE COEXISTENCE}

관련 출원의 상호-참조

본 출원은, 또한, "빔형성 및 레가시 디바이스의 공존을 허용하는 무선 메시징 프리앰블(Wireless Messaging Preambles Allowing for Beamforming and Legacy Device Coexistence)"의 명칭으로 2005년 2월 8일자로 출원된 미국특허 가출원 제60/651,292호를 35 USC §119(e)에 따라 우선권 주장하며, 그 내용은 모든 목적으로 전부 참조로서 여기에 포함된다.

본 출원과 공동으로 양도된 가드너(Gardner) 등(이하, "가드너")에게로의 미국특허 제_______호["802.11A 간의 공존 및 상호 운용을 허용하기 위한 IEEE 802.11A 익스텐션의 변형된 프리앰블 구조(Modified Preamble Structure for IEEE 802.11A Extensions to Allow for Coexistence and Interoperability Between 802.11A)"의 명칭으로 2005년 5월 27일자로 출원된 미국특허출원 제11/140,349호]는 모든 목적으로 전부 참조로서 여기에 포함된다.

발명의 배경

컴퓨터 및 다른 디바이스가 네트워크 노드 간의 유선 커넥션을 요구하지 않고도 데이터 통신용으로 커플링됨에 따라, 무선 네트워크는 더욱더 유행되고 있다. 무선 네트워크에 대한 표준 중 하나의 세트는 IEEE 802.11 표준이지만, 다른 무선 표준 또는 프로토콜이 대신 사용될 수도 있다. 무선 네트워크가 수신기/송신기의 반사, 간섭, 이동 등의 존재에서와 같이 바람직하지 않은 상황에서 동작할 것이 예상되기 때문에, 무선 채널을 통해 데이터를 정확하게 송신 및 수신하기 위해서는 많은 노력이 필요하다.

무선 네트워크에서의 통상적인 노드(표준에서는 "스테이션"이라고 지칭됨)는 수신 체인 및 송신 체인을 포함한다. 통상적으로, 송신 체인은, 신호가 무선 채널에 송신되게 하는 어떤 디지털 프로세싱 및 아날로그 회로(RF, 베이스밴드 등)를 포함한다. 통상적으로, 수신 체인은 하나 이상의 안테나, RF 회로 및 다른 아날로그 회로, 및 전송하는 송신 체인이 그 입력으로서 수신하고 무선 네트워크에 송신한 것을 나타내는 데이터 스트림을 출력하고자 하는 디지털 프로세싱을 포함한다. 물론, 복원 불가능한 에러가 존재하는 경우, 전송하는 송신 체인이 수신한 것과 수신하는 수신 체인이 출력하는 것 사이에 불일치가 존재한다. 어떤 경우, 수신기는 다중의 안테나를 사용하여, 신호의 수신을 개선시키고/시키거나 전송하는 송신 체인으로부터의 에러를 감소시킨다.

기대된 조건들 때문에, 수신 체인은, 신호들이 대부분 정확하게 복원될 수 있는 것을 보장하도록 설계된 다양한 컴포넌트들을 포함한다. 수개의 기술들이 신호를 복원하는데 사용되고 있다. 하나의 기술은 MIMO(다중입력 다중출력) 채널의 사용이다. MIMO는 또한 소정의 조건에서 대역폭을 증가시키고/시키거나 증가된 대역폭 없이도 수신을 개선시키도록 사용된다.

IEEE 802.11 표준에 있어서, 널리 사용되는 적어도 2개의 표준, 즉, 802.11a 및 802.11b가 존재하며, 통신 시스템 및 디바이스는 그 양자의 표준을 지원하도록 요구되고/되거나 그 양자 모두가 사용되는 영역에서 동작하도록 요구될 수도 있다. 2.4GHz 대역(802.11b용으로 사용되는 대역)에 있어서 OFDM 송신(802.11a는 OFDM 송신 프로토콜임)을 허용하는 802.11g 표준과 같이, 802.11 표준에 대한 개선이 적절히 행해지고 있다.

802.11a 프로토콜은 6 내지 54Mbps(초당 백만 비트)의 데이터 레이트에 대해 5GHz 대역에 있어서 OFDM 송신을 지원한다. 802.11b 프로토콜은 1, 2, 5.5 및 11Mbps의 데이터 레이트에 대해 2.4GHz 대역에 있어서 DSSS 송신을 지원한다. 802.11g 프로토콜은 1, 2, 5.5, 6, 9, 11, 12, 18, 24, 36, 48 및 54Mbps의 데이터 레이트에 대해 2.4GHz 대역에 있어서 OFDM 프로토콜과 DSSS 프로토콜을 혼합한다. 데이터 송신은 이들 프로토콜에 대해 널리 공지되어 있어서, 여기에서 설명할 필요가 없다. 이들 프로토콜은, 예를 들어, ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 에디션; IEEE Std 802.11b, 1999; IEEE Std 802.11a, 1999/Amd 1:2000(E), IEEE Std 802.11, 1999에 대한 IEEE 802.11g-2003 보정서에 설명되어 있다. 이들 참조문헌은 모든 목적으로 여기에 참조로서 포함된다.

802.11a, 802.11b 등의 표준 무선 프로토콜이 사용되고 있지만, 이제, 훨씬 더 높은 성능이 요구된다. 새로운 프로토콜의 가능한 사용은, 더 새로운 프로토콜 디바이스가 레가시 디바이스와 공존해야 하고 바람직하게는 그들의 존재에 의해 레가시 디바이스에 있어서의 원하지 않은 에러를 야기하지 말아야한다는 사실에 의해 복잡하다. 충돌을 회피하기 위하여, 기존의 표준에 부합하고 확장된 표준을 반드시 알 필요는 없는 표준 및 레가시 디바이스의 한계 이상으로 확장하는 확장된 디바이스들이 공통 통신 공간에서 공존할 것을 필요로 한다.

공존이란 상이한 디바이스들이 공통의 공간에서 동작할 수 있고 또한 그 기능의 대부분을 여전히 수행할 수 있는 것이다. 예를 들어, 확장된 수신기에 송신하는 확장된 송신기는 레가시 수신기에 송신하는 레가시 송신기와 공존할 수도 있고, 확장된 디바이스들은, 레가시 디바이스가 통신하는 동안에 통신할 수 있거나, 또는 적어도 다른 도메인이 통신하고 있는 경우에 일 도메인이 다른 도메인에 대해 연기(defer)하도록 2개의 도메인이 존재하는 경우에 통신할 수 있다. 공존은 중요하여, 확장된 디바이스(즉, 레가시 디바이스가 고집하거나 다른 디바이스로 하여금 고집하도록 기대하는 하나 이상의 표준에 부합하지 않거나 그 이상이거나 그 외부에 있는 디바이스)의 채택 및/또는 사용이 레가시 디바이스의 기존의 인프라구조의 대체 또는 디스에이블을 요구하지 않는다.

빔형성은, 신호가 다른 방향보다 일부 방향에서 더 강하도록 송신기가 그 신호를 조정하는 기술이다. 전체 전력 손실이 동일한 경우, 빔형성은 바람직한 방향에서의 신호를 증가(증가된 강인성, 범위 등을 제공)시키면서 바람직하지 않은 방향에서의 신호는 감소시킨다.

발명의 개요

변형된 프리앰블은, 레가시 디바이스에 의해 사용된 표준과는 상이할 수도 있는 프로토콜을 사용하여 동작하는 확장된 디바이스에 의해 이용된다. 그러한 "혼합 모드" 환경에 있어서, 변형된 프리앰블은, 레가시 디바이스가 일 패킷을 유효한 패킷이지만 그 레가시 디바이스에 대해 예정되지 않고 적절하게 연기될 패킷인 것으로서 해석하도록 하는 것이 바람직하다. "그린 필드" 환경에 있어서, 모든 디바이스가 변형된 프로토콜을 인식하는 경우, 레가시 디바이스가 이해할 수 있도록 프리앰블이 제한될 필요가 없다는 것을 고려할 수 있다. 빔형성이 이용되는 경우, (패킷의 프리앰블 모두 또는 그 일부와 같은) 패킷의 일부는 전방향으로 전송될 수도 있고, 그 나머지는 빔형성을 이용하여 전송될 수도 있다. 그 결과, 패킷 프로토콜은, 수신기(및/또는 송신기)가 패킷의 전 범위에 걸친 가능한 이득 변화를 고려하여 패킷을 프로세싱할 수 있도록 해야 한다.

바람직하게는, 변형된 프리앰블은 그러한 동작들을 용이하게 하는 특성을 포함한다. 변형된 프리앰블은 패킷의 하나 이상의 필드에 있어서의 변형을 포함할 수도 있다.

따라서, 프리앰블은 더 새로운 프로토콜 디바이스와 레가시 디바이스가 공존할 수 있도록 할 수도 있다. 더 새로운 프로토콜 디바이스는 송신을 개선시키기 위해 빔형성을 이용하면서, 수신기가 레가시 수신기이고 더 새로운 프로토콜 수신기로부터 송신된 데이터를 수신할 필요가 없더라도, 수신기들 (레가시 수신기 및 더 새로운 수신기) 아 신호를 적절히 처리하게 할 수도 있다.

첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명은 본 발명의 본질 및 이점의 보다 양호한 이해를 제공할 것이다.

도면의 간단한 설명

도 1은 종래의 802.11a 프리앰블의 구조를 나타낸 것이다.

도 2는 종래의 802.11a 프리앰블에 사용되는 롱 트레이닝 심볼 시퀀스(L₁)의, DC 서브캐리어로 시작하는 주파수-도메인 심볼을 도시한 것이다.

도 3은 무선 네트워크를 통해 커플링되는 수개의 디바이스들을 나타낸 것이다.

도 4는 디바이스들 중 하나 이상의 디바이스가 그 송신을 빔형성하는 무선 네트워크를 통해 커플링되는 수개의 디바이스들을 나타낸 것이다.

도 5는 2개의 송신 안테나를 갖고 빔형성없는 혼합 모드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블을 나타낸 것이다.

도 6은 3 또는 4개의 송신 안테나(다른 값으로 확장가능)를 갖고 빔형성없는 혼합 모드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블을 나타낸 것이다.

도 7은 2개의 송신 안테나 및 빔형성을 갖는 혼합 모드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블을 나타낸 것이다.

도 8은 2개의 송신 안테나 및 빔형성을 갖는 혼합 모드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블의 다른 변경예를 나타낸 것이다.

도 9는 3 또는 4개의 송신 안테나(다른 값으로 확장가능)를 갖고 빔형성을 갖는 혼합 모드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블을 나타낸 것이다.

도 10은 2개의 송신 안테나를 갖고 빔형성을 갖는 그린 필드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블을 나타낸 것이다.

도 11은 2개의 송신 안테나 및 빔형성을 갖는 그린 필드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블의 다른 변경예를 나타낸 것이다.

도 12는 2개의 송신 안테나 및 빔형성을 갖는 그린 필드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블의 또 다른 변경예를 나타낸 것이다.

도 13은 2개의 송신 안테나 및 빔형성을 갖는 그린 필드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블의 또 다른 변경예를 나타낸 것이다.

도 14는 3 또는 4개의 송신 안테나 및 빔형성을 갖는 그린 필드 환경에서 이용가능한 변형된 프리앰블을 나타낸 것이다.

발명의 상세한 설명

본 발명의 양태에 따른 통신 시스템의 실시형태에 있어서, 신규한 프리앰블 및 다른 엘리먼트들이 제공된다.

변형된 프리앰블의 이용이 여기에서 설명된다. 그러한 변형된 프리앰블은 802.11a 호환 무선 네트워크와 같은 무선 네트워크를 통해 전송된 패킷에서 사용될 수 있다. 변형된 프리앰블을 갖는 그러한 패킷들은 본 발명의 실시형태에 따른 송신기에 의해 전송되어, 본 발명의 실시형태에 따른 수신기에 의해 수신될 뿐 아니라, 본 발명의 실시형태에 따른 수신기에 의해 수행된 것과 같이 그 변형된 프리앰블을 수신 및 해석하도록 구성되지 않는 레가시 수신기에 의해 수신될 수 있다.

IEEE 802.11a 표준은 도 1에 도시된 바와 같이, 숏 트레이닝 심볼(S; 각각 0.8 마이크로 초), 가드 인터벌(LG), 롱 트레이닝 심볼(L; 각각 3.2 마이크로 초) 및 신호 필드(4 마이크로 초)를 갖는 구조를 가진 20 마이크로 초 길이의 프리앰블을 정의한다. 프리앰블 이후에는 데이터가 뒤따른다. 첫번째 8 마이크로 초는, 패킷 검출, 자동 이득 제어 및 대강의(coarse) 주파수 추정용으로 이용되는 10개의 동일한 숏 트레이닝 심볼(S)을 포함한다. 두번째 8 마이크로 초는, 롱 트레이닝 심볼(L)의 마지막 절반(1.6 마이크로 초)과 동일한 패턴인 가드 인터벌(LG)이 선행하는 2개의 동일한 롱 트레이닝 심볼(L)을 포함한다. 롱 트레이닝 심볼은 채널 추정, 타이밍, 및 정밀(fine) 주파수 추정용으로 이용될 수 있다.

도 2는 종래의 802.11a 프리앰블에 있어서 롱 트레이닝 심볼("LTS")을 나타내는 신호를 생성하는데 이용되는 롱 트레이닝 시퀀스(L₁)를 도시한 것이다. 이 시퀀스는 복수의 서브캐리어에 걸쳐 사용되는 값을 나타낸다. 표준에 특정된 바와 같이, 서브캐리어는 20MHz 채널에 걸쳐 있으며, 64개의 서브캐리어에 있어서, 312.5kHz 만큼 이격되어 있다. 여기에서 사용되는 약정으로서, 시퀀스에 있어서 제 1 값은 DC 서브캐리어에 대한 값이고, 그 이후, 1×312.5kHz 서브캐리어에 대한 값이고, 그 후, 2×312.5kHz=625kHz 서브캐리어에 대한 값인 등으로 하여 31×312.5kHz=9687.5kHz 서브캐리어에 대한 제32번째 값까지가 된다. 제33번째 값은 -10MHz 서브캐리어에 대응하고, 그 이후, -(10MHz-312.5kHz) 서브캐리어 등등으로 하여 제64번째 값이 -312.5kHz 서브캐리어가 된다.

송신기의 출력은 64샘플/심볼의 샘플 레이트의 트레이닝 심볼이다. 그 샘플들은 이 실시예에 있어서 롱 트레이닝 시퀀스(L₁)의 64-포인트 인버스 고속 푸 리에 변환(IFFT)을 취함으로써 획득된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 주파수 도메인에 있어서의 시퀀스는 대문자(예를 들어, L(k))로 표현하지만, 대응하는 시간 시퀀스는 소문자(예를 들어, l(k))로 표현한다.

도 3은, 표시된 바와 같이 송신기와 수신기 사이의 통신용으로 사용되는 무선 네트워크의 단지 일 예를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 2개의 무선 디바이스(102(1), 102(2))가 사용되어 변형된 프리앰블을 해석할 수도 있는 동안, 레가시 무선 디바이스(104)는 변형된 프리앰블을 기대할 수 없을 수도 있지만 그러한 프리앰블을 나타내는 신호를 청취할 수는 있다. 확장된 무선 디바이스(102)는 다중의 채널 및/또는 다중의 송신 안테나 및/또는 다중의 수신 안테나를 사용하여 동작할 수도 있다. 디바이스들은 단일의 송신 안테나 및 단일의 수신 안테나, 또는 하나 이상의 송신 안테나 및/또는 하나 이상의 수신 안테나를 가질 수도 있다. 별도의 송신 및 수신 안테나가 도시되어 있지만, 안테나들은 일부 디바이스에 있어서 송신 및 수신 양자에 사용될 수도 있다.

경계(106)는 물리적 경계는 아니지만, 신호들이 그 공간 내의 디바이스들로부터 수신될 수 있는 공간을 나타내도록 도시되어 있다. 따라서, 하나의 디바이스가 경계(106) 내에서 패킷을 나타내는 신호를 송신할 때, 경계(106) 내의 다른 디바이스들은 신호를 포착하고, 프로그래밍된 바와 같이, 그 신호가 패킷을 나타내는지의 판정을 시도하고, 만약 그렇다면, 패킷을 복조/디코딩하여 그 내부에 표시된 데이터를 획득할 것이다.

무선 디바이스의 구성 및 컴포넌트는 널리 공지되어 있어 여기에서 상세히 제공할 필요가 없다. 예를 들어, 무선 디바이스는 송신 섹션 및 수신 섹션을 갖는 하나 이상의 안테나를 가질 수도 있다. 각각의 섹션은 RF 컴포넌트, 베이스밴드 디지털 컴포넌트, 신호 프로세싱 컴포넌트 및 데이터 핸들링 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 디지털 컴포넌트는, 디지털 신호 프로세싱 명령을 실행하는 프로세스에 전용된 디지털 신호 프로세서 또는 하드웨어와 같은 범용 프로세서에 제공된 명령으로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 프리앰블은, 송신될 신호를 생성하거나 수신 신호를 해석할 때 프로세서가 판독하는 데이터 테이블 내의 명령 또는 데이터의 저장된 시퀀스로서 구현될 수도 있다.

도 4는 부가적인 무선 디바이스(102(4))를 갖는, 도 3의 네트워크를 나타낸 것이다. 이 무선 디바이스(102(4))는 확장된 무선 디바이스이다. 또한, 도 4에는 빔 패턴(110)의 일 예가 도시되어 있으며, 여기서, 빔 패턴(110)의 노드의 사이즈는 특정 방향에 있어서의 신호 강도를 대략적으로 나타낸다. 이 실시예에서는, 신호가 무선 디바이스(102(1))의 송신기로부터 레가시 무선 디바이스(104)로 약하며, 이는 확장 모드에 있는 경우에 바람직하다. 신호는 빔형성이 이용되지 않는 경우보다 무선 디바이스(102(2))에 대해 더 강할 가능성이 있으며, 이는 통신 경로가 무선 디바이스(102(1))와 무선 디바이스(102(2)) 사이에 존재하는 경우에 좋다. 신호는 무선 디바이스(102(4))에 대해 더 약하며, 이는, 빔형성된 트래픽이 무선 디바이스(102(4))에 대한 것이 아니면 문제가 안될 것이다.

하나의 관심사는, 신호의 강한 노드에 있는 무선 디바이스(들) 이외의 무선 디바이스는 패킷이 그들용으로 의도되었는지 여부를 결정하기에 충분한 신호 강도를 가질 수 없을 수도 있다는 것이다. 바람직하게, 신호가 의도되지 않은 노드는 혼동되지 않을 것이며 송신을 시도하지 않을 것이다.

바람직하게, 변형된 프리앰블은 1) 확장된 수신기(예를 들어, 변형된 프리앰블을 인식하는 수신기)가 변형된 프리앰블의 상이한 변형체를 수신할 수 있고, 이에 따라, 빔형성이 이용된 경우에 있어서의 채널 추정을 포함하여 그 변형체를 처리할 수 있고, 2) 레가시 수신기(예를 들어, 변형된 프리앰블을 수신 및 해석하도록 구성되지 않고 또한 확장된 동작을 기대할 수도 없는 수신기)는 그 레가시 수신기가 패킷을 이해할 수 있거나 착신 신호의 프로세싱을 일시적으로 연기할 수 있다는 것을 결정하도록 충분한 패킷을 수신함으로써, 공존의 측정을 가능케 하며, 3) 필요에 따라, 변형된 프리앰블은 동기화 및/또는 채널 추정이 되도록 할 것이다. 본 발명에 따른 무선 디바이스의 몇몇 실시형태에 있어서는, 상술한 바람직한 특성 중 하나, 둘, 또는 그 모두를 제공하는 변형된 프리앰블이 이용된다.

프리앰블 구조의 일부 예가 여기에 도시되어 있으며, 수개의 만족스런 변형된 프리앰블 구조는 본 개시물을 읽은 후에 당업자에 의해 유도될 수 있다.

일부 IEEE 802.11 표준은 에너지 검출 기반 연기 동작을 특정하며, 이는 공존의 일부 레벨을 제공한다. 하지만, 레가시 디바이스가 모든 확장 모드 패킷을 요구된 수신 전력 레벨까지 적절히 연기하는 것을 보장하기 위하여, 수신기들은, 신호 필드가 패킷의 길이 정보를 포함하고 있고 연기 주기를 결정하기 위해 사용될 때, 수신기에 바람직하지 않은 빔형성의 존재 (즉, 빔이 나가는 포인트) 시에도 신호 필드를 성공적으로 디코딩할 수 있어야 한다.

일부 프리앰블에 관한 문제는, 채널 추정은 제공된 빔형성(BF)과 더 관련되고 채널 추정을 허용하기에 충분한 프리앰블이 존재하지 않을 수도 있기 때문에, 빔형성(BF)이 송신에 적용될 경우에 프리앰블이 충분히 강인하지 않다는 것이다. 예를 들어, 레가시 디바이스가 존재하고 그 디바이스들이 BF를 처리하지 않는 경우, 프리앰블의 일부는, 레가시 디바이스가 프리앰블의 적어도 일부를 이해하고 그 후 적절히 연기하도록 빔형성되지 않아야 한다.

송신기가 프리앰블의 비-BF 부분과 그 이후의 BF 부분을 제공하는 경우, 이득이 변경될 것으로 기대될 수 있을 때, AGC는 BF 부분에 대해 재수행되어야 한다. 물론, 어떠한 레가시 디바이스도 존재하지 않는다고 알려지면 ("그린 필드" 환경), 프로토콜은 단순화될 수 있다.

확장된(즉, 비-레가시) 송신기로부터의 프리앰블은 레가시 수신기를 "차단(break)"하지 않도록 해야 한다. 예를 들어, 프리앰블에 대한 변경은, 가능한 경우, 레가시 수신기에 있어서의 상관 검출기가 파괴되지 않고 대신, 해석하기 위해 송신이 레가시 수신기를 위한 것이 아니라고 결정하기에 충분한 프리앰블을 청취하도록 해야 한다. 파괴의 예로서, 몇몇 검출기들은 STS-LTS 경계를 교차하고, STS(숏 트레이닝 심볼) 및 LTS(롱 트레이닝 심볼)에 대한 상이한 사이클릭 시프트는 그러한 검출기를 파괴할 것이다.

하술되는 바와 같이, 각각의 모드에 대해 상이한 프리앰블을 갖는 다중의 모드가 존재할 수 있다. 일례로서, 무선 네트워크는 혼합 모드 공간(MM)을 포함하며, 확장된 디바이스와 레가시 디바이스가 공존하거나 그린 필드(GF)로 한정될 수 있고, 확장된 디바이스들만이 범위 내에 존재하는 것으로 알려진다. 일부 송신에 있어서, 빔형성이 이용될 수도 있지만, 다른 송신에 있어서는 빔형성이 이용되지 않는다. 이들 가능성으로, 4개의 가능한 모드, 즉,

1. 빔형성을 갖지 않는 혼합 모드

2. 빔형성을 갖는 혼합 모드

3. 빔형성을 갖지 않는 그린 필드 모드

4. 빔형성을 갖는 그린 필드 모드

가 존재한다.

다른 옵션을 설명하기 위해, 송신 안테나의 개수와 같은 부가적인 변경예가 필요할 수도 있다. 도 5 내지 도 14는 다양한 문제를 해결하는 프리앰블의 수개의 예를 나타낸 것이다. 이들 예의 다수에서, 송신은, 기존의 표준에 있어서와 같이 20MHz 채널에 있는 것으로 가정한다. 하지만, 이들 프리앰블은 40MHz 채널용으로 확장될 수 있다. 예를 들어, WWiSE 제안서 드래프트 IEEE doc.802.11-04/0886r6에 설명된 40MHz 레이아웃은 본 명세서에서 도시된 20MHz 프리앰블의 레이아웃과 통합될 수 있다.

도 5에서, 2개의 송신 안테나(TX1, TX2) 및 빔형성을 갖지 않는 혼합 모드에 대한 프리앰블이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, SS₂₀ 및 LS₂₀은 각각 종래의 802.11a (또는 그와 유사한) 숏 심볼 및 롱 심볼이다. 숏 심볼은 800 나노 초(nsec) 시퀀스의 10회 반복 (총 8 마이크로 초)을 포함하지만, 롱 심볼은 1.6 마 이크로 초의 가드 주기 및 3.2 마이크로 초 시퀀스의 2 카피 (총 8 마이크로 초)를 포함한다. 숏 심볼 및 롱 심볼 이후에는, 단지 802.11a SIGNAL 필드일 수 있는 SIG-MM 필드가 뒤따른다.

타이밍의 적절한 선택으로, 레가시 검출기는 패킷의 나머지를 이해할 수 없을지라도 프리앰블을 처리할 수 있다. 이는 종종 충분히 양호하여, 레가시 검출기가, 패킷이 그 레가시 검출기에 지향되지 않는다는 것과 얼마나 오래 패킷 송신이 지속될 것인지를 결정하기 위해 충분한 패킷을 이해할 수 있어서 레가시 디바이스가 얼마나 오래 무음으로 유지되어야 하는지를 알게 한다. 레가시 디바이스는, 확장된 디바이스가, 확장된 디바이스로 전송될 때에 변형된 프리앰블만을 이용하고 레가시 디바이스로 전송될 때에 종래의 프리앰블만을 이용하는 경우에 패킷의 나머지를 이해할 필요가 없다.

일부 구현예에서, TX2의 레가시 부분에 대한 사이클릭 시프트는 더 작을 수 있으며, SIG-MM 필드 이후의 몇몇 여분의 숏 심볼(바람직하게는 4 마이크로 초)은 AGC 조정을 위해 더 많은 시간 및 샘플을 허용한다. 빔형성이 이용되면, 그 빔형성은 다른 디바이스들의 연기 이후에 SIG-N 필드에 뒤따르는 패킷 필드에 적용될 수 있다.

표준 10개의 반복 숏 심볼에 대한 3.0 마이크로 초 사이클릭 시프트는 200 나노 초 전진인 것을 주목한다. 또한, 롱 심볼에 대한 1.6 마이크로 초 사이클릭 시프트는 롱 심볼 시퀀스의 정확히 절반을 시프트시킨다.

도 6은 3 또는 4개의 안테나 및 빔형성을 갖지 않는 혼합 모드에 대한 프리 앰블을 도시한 것이다. 그 필드들 중 일부 필드의 각각은 상이한 양만큼 사이클릭 시프트된다. 예를 들어, 숏 심볼의 경우, TX2는 200nsec 전진되고, TX3는 100nsec 전진되고, TX4는 100nsec 지연되며 (이에 따라, 각각은 800 나노 초 시퀀스의 1/4 또는 1/2 만큼 시프트됨), 롱 심볼의 경우, TX2는 그 시퀀스의 1/2 만큼 전진/지연되지만, TX3 및 TX4는 상이한 양 만큼 시프트된다. 대신, 전진/지연의 양의 또 다른 선택이 사용될 수도 있다. SIG-N 필드 이후에, (TX3 및 TX4에 대해 -1이 승산된 롱 심볼을 포함하여) 롱 심볼의 변형체가 전송된다.

TX2, TX3 및 TX4의 레가시 부분에 대한 사이클릭 시프트는 더 작아질 수 있지만, 그 후, SIG-MM 필드 이후의 몇몇 여분의 숏 심볼(바람직하게는 4 마이크로 초)은 AGC 조정을 위해 더 많은 시간 및 샘플을 허용한다.

도 7 및 8은 2개의 송신기에 대한 빔형성을 갖는 혼합 모드를 2개의 변경예로 나타낸 것이다. 각각의 경우, 숏 심볼 "하프 필드", 즉, SS₂₀이 사용된다. SS₂₀ 하프 필드는 표준 숏 심볼 800 nsec 시퀀스의 단지 5회 반복일 수 있다. 일부 송신기에서, 도 7의 프리앰블에 있어서와 같이, 하프 필드는 SIG-N 필드 이후에 송신된다. 레가시 디바이스가 이 지점에서 연기될 것을 기대할 수 있기 때문에, 하프 필드는 레가시 디바이스를 차단하지 않을 것이다. 이것은 옵션의 BF 모드에 대한 프리앰블에 있어서의 하나의 변경예이고, 다른 변경예가 가능하다.

빔형성이 이용되는 일부 실시형태에 있어서, 신호는 SIG-N 필드 이후에 빔형성된다. SIG-N 필드 이후의 부가적인 필드는 사이클릭 시프트 픽스, 여분의 AGC 스텝, 및/또는 BF 트레이닝용으로 이용가능하다. 신호를 스티어링하고 비균일 빔으로 되게 하기 위한 하드웨어 및 제어 기술은 당업자에게 공지된 종래의 빔스티어링 하드웨어 및 제어 기술일 수도 있다.

바람직하게, SIG-N 필드는, 프리앰블이 빔형성 모드로 사용되기 위한 것임을 나타내기 위해 여분의 비트를 포함한다. 수신기가 이 여분의 비트를 인식할 경우, 패킷의 비-빔형성 레가시 부분이 존재하면 빔이 형상을 변경함에 따라, AGC(및 바람직하게는 다른 채널 파라미터들)를 조정해야 하도록 기대할 것이다.

도 8의 변경예에 있어서, 시프트된 롱 심볼 시퀀스의 할당은 반대이다.

도 9는 3 또는 4개의 송신 안테나 및 빔형성을 갖는 혼합 모드에 대한 프리앰블을 도시한 것이다. 이들의 변경예는 도 9로부터 유도될 수 있으며 그 변경예들은 도 7 및 8에 도시되어 있다.

도 10 내지 14는 그린 필드, 즉, 레가시 디바이스가 존재하지 않거나 고려될 필요가 없는 경우에 사용되는 프리앰블을 나타낸 것이다. 그린 필드("GF") 및 비-빔형성("BF")인 경우, 아마도 어떠한 조정도 요구되지 않을 것이다.

도 10 내지 13은 2개의 송신 안테나를 갖는 GF/BF에 이용가능한 변경예를 나타낸 것이다. 프리앰블은 여분의 AGC 스텝 및 BF 트레이닝을 포함한다. SIG-N 필드는, 적어도 SIG-N 이후의 부분에 대해, 프리앰블이 빔형성 모드용임을 나타내기 위해 여분의 비트를 포함할 수도 있으며, 따라서, AGC는 조정되어야 하며(특히, 레가시 부분이 빔형성되지 않는 것으로 가정될 경우), 주파수 도메인 트레이닝이 수행되어야 한다.

도 14는 3 또는 4개의 송신 안테나에 대한 GF/BF에 있어서의 프리앰블을 도시한 것이다. SIG-N 필드에 있어서의 비트는 이것이 빔형성 프리앰블임을 나타내기 때문에, "GF/비-BF" 프리앰블은 완료되지 않아야 하며, 주파수 도메인 트레이닝이 즉시 시작될 수 있음을 주목한다.

3 또는 4개의 송신 안테나의 경우에 대해 도 11 내지 13에 도시된 것들과 유사한 변경예가 도 14에 도시되어 있는 것으로부터의 확장에 의해 유도될 수 있다.

본 발명의 상기 실시형태들은 예시적이며 제한적인 것이 아니다. 다양한 변형물 및 균등물이 가능하다. 본 발명은 수행된 인코딩, 디코딩, 변조, 복조, 등화, 필터링 등의 타입에 의해 제한되지 않는다. 본 발명은 송신 또는 수신 안테나의 개수에 제한되지 않는다. 본 발명은 데이터를 전송하기 위해 사용되는 레이트에 의해 제한되지 않는다. 본 발명은, 본 개시물이 배치될 수도 있는 집적회로의 타입에 의해 제한되지 않는다. 또한, 본 개시물은, 본 개시물을 제조하는데 사용될 수도 있는 프로세스 기술의 임의의 특정 타입, 예를 들어, CMOS, 바이폴라, 또는 BICMOS에 제한되지도 않는다. 다른 부가예, 감축예, 또는 변형예는 본 개시물의 관점에서 명백하며, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 있도록 의도된다.

본 발명이 예시적인 실시형태에 관해 설명되었지만, 당업자는 다수의 변형예가 가능함을 알 수 있다. 예를 들어, 여기에서 설명된 프로세스는 하드웨어 컴포넌트, 소프트웨어 컴포넌트, 및/또는 그들의 임의의 조합을 이용하여 구현될 수도 있다. 여기에서 설명함에 있어서, 복수의 안테나가, 바람직하게는 공간적으 로 분리되나 반드시 그럴 필요는 없는 개별 안테나를 포함할 수도 있으나, 단일의 물리적 안테나가 편파 또는 다른 기술을 이용하여 하나 이상의 송신 스트림 또는 수신 신호에 대해 사용될 수도 있다.

따라서, 본 발명이 예시적인 실시형태에 대해 설명되었지만, 본 발명은 다음의 특허청구범위의 범위 내에서 모든 변형예 및 균등물을 포괄하도록 의도됨을 이해할 것이다.

Claims (18)

1. 각각이 무선 디바이스에 의해 지원되는 복수의 노드를 포함하는 무선 네트워크에 있어서 신호를 송신하는 방법으로서,

   패킷으로서 데이터를 송신하기 위해, 확장된 무선 디바이스에서 데이터를 프로세싱하는 단계로서, 상기 확장된 무선 디바이스는 각각의 노드 디바이스에 의해 이해되는 표준 프로토콜 및 레가시 노드 디바이스에 의해서는 이해되지 않는 확장된 프로토콜을 이용하여 통신하도록 구성된 디바이스인, 상기 데이터 프로세싱 단계;

   상기 패킷이 확장된 디바이스에 지향되는 것인지 또는 레가시 디바이스에 지향되는 것인지를 판정하는 단계;

   상기 패킷이 확장된 디바이스에 지향된 것이라면, 수신 레가시 디바이스가 프리앰블에 뒤따르는 데이터의 수신지가 아님을 결정하기 위해 상기 수신 레가시 디바이스에서 이용가능하고 그리고 확장된 디바이스에서 확장 모드로 이용가능한 상기 패킷의 프리앰블을 전송하는 단계; 및

   상기 패킷이 확장된 디바이스에 지향된 것이라면, 상기 수신 레가시 디바이스가 상기 네트워크를 연기하도록 기대되는 시간 기간까지 대기한 후, 상기 패킷의 다른 부분을 빔형성하는 단계를 포함하는, 신호 송신 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 표준 프로토콜은 802.11a, 802.11b, 또는 802.11g 중 적어도 하나의 프로토콜인, 신호 송신 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리앰블은 종래의 802.11a 롱 트레이닝 패턴과 구별되는 변형된 롱 트레이닝 패턴을 포함하는, 신호 송신 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리앰블의 적어도 일부는, 하나 이상의 수신기에 의해 수신가능하고 프로세싱 가능하도록 복수의 송신 안테나 중 하나 이상의 안테나를 이용하여 송신되는, 신호 송신 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리앰블 중 적어도 일부는 하나 이상의 사이클릭 시프트된 숏 트레이닝 시퀀스, 롱 트레이닝 시퀀스 또는 신호 필드를 포함하는, 신호 송신 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 프리앰블은 전방향으로 송신되는, 신호 송신 방법.
7. 복수의 무선 디바이스를 포함하는 무선 네트워크에 있어서 신호를 송신하기 위한 시스템으로서, 패킷으로서 데이터를 송신하는 확장된 무선 디바이스를 포함하며,

   상기 확장된 무선 디바이스는, 각각의 복수의 무선 디바이스에 의해 이해되는 표준 프로토콜 및 상기 복수의 무선 디바이스의 하나 이상의 레가시 무선 디바이스에 의해서는 이해되지 않는 확장된 프로토콜을 이용하여 통신하며;

   상기 패킷이 또 다른 확장된 무선 디바이스에 지향되는 것인지 또는 레가시 무선 디바이스에 지향되는 것인지를 판정하며;

   상기 패킷이 또 다른 확장된 무선 디바이스에 지향된 것이라면, 수신 레가시 무선 디바이스가 프리앰블에 뒤따르는 데이터의 수신지가 아님을 결정하기 위해 상기 수신 레가시 무선 디바이스에서 이용가능하고 그리고 확장된 무선 디바이스에서 확장 모드로 이용가능한 상기 패킷의 프리앰블을 전송하며; 및

   상기 패킷이 확장된 무선 디바이스에 지향된 것이라면, 상기 수신 레가시 무선 디바이스가 상기 네트워크를 연기하도록 기대되는 시간 기간까지 대기한 후, 상기 패킷의 다른 부분을 빔형성하는, 신호 송신 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 표준 프로토콜은 802.11a, 802.11b, 또는 802.11g 중 적어도 하나의 프로토콜인, 신호 송신 시스템.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 프리앰블은 종래의 802.11a 롱 트레이닝 패턴과 구별되는 변형된 롱 트레이닝 패턴을 포함하는, 신호 송신 시스템.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 프리앰블의 적어도 일부는, 하나 이상의 수신기에 의해 수신가능하고 프로세싱 가능하도록 복수의 송신 안테나 중 하나 이상의 안테나를 이용하여 송신되는, 신호 송신 시스템.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 프리앰블 중 적어도 일부는 하나 이상의 사이클릭 시프트된 숏 트레이닝 시퀀스, 롱 트레이닝 시퀀스 또는 신호 필드를 포함하는, 신호 송신 시스템.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 프리앰블은 전방향으로 송신되는, 신호 송신 시스템.
13. 복수의 무선 디바이스를 포함하는 무선 네트워크에 있어서 신호를 송신하기 위한 시스템으로서, 패킷으로서 데이터를 송신하기 위한 수단을 포함하며,

    상기 송신 수단은, 각각의 복수의 무선 디바이스에 의해 이해되는 표준 프로토콜 및 상기 복수의 무선 디바이스의 하나 이상의 레가시 무선 디바이스에 의해서는 이해되지 않는 확장된 프로토콜을 이용하여 통신하며;

    상기 패킷이 또 다른 확장된 무선 디바이스에 지향되는 것인지 또는 레가시 무선 디바이스에 지향되는 것인지를 판정하며;

    상기 패킷이 또 다른 확장된 무선 디바이스에 지향된 것이라면, 수신 레가시 무선 디바이스가 프리앰블에 뒤따르는 데이터의 수신지가 아님을 결정하기 위해 상기 수신 레가시 무선 디바이스에서 이용가능하고 그리고 확장된 무선 디바이스에서 확장 모드로 이용가능한 상기 패킷의 프리앰블을 전송하며; 및

    상기 패킷이 확장된 무선 디바이스에 지향된 것이라면, 상기 수신 레가시 무선 디바이스가 상기 네트워크를 연기하도록 기대되는 시간 기간까지 대기한 후, 상기 패킷의 다른 부분을 빔형성하는, 신호 송신 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 표준 프로토콜은 802.11a, 802.11b, 또는 802.11g 중 적어도 하나의 프로토콜인, 신호 송신 시스템.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 프리앰블은 종래의 802.11a 롱 트레이닝 패턴과 구별되는 변형된 롱 트레이닝 패턴을 포함하는, 신호 송신 시스템.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 프리앰블의 적어도 일부는, 하나 이상의 수신기에 의해 수신가능하고 프로세싱 가능하도록 복수의 송신 안테나 중 하나 이상의 안테나를 이용하여 송신되는, 신호 송신 시스템.
17. 제 13 항에 있어서,

    상기 프리앰블 중 적어도 일부는 하나 이상의 사이클릭 시프트된 숏 트레이닝 시퀀스, 롱 트레이닝 시퀀스 또는 신호 필드를 포함하는, 신호 송신 시스템.
18. 제 13 항에 있어서,

    상기 프리앰블은 전방향으로 송신되는, 신호 송신 시스템.

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