KR101424527B1

KR101424527B1 - Apparatus and method for transmitting/receiving data

Info

Publication number: KR101424527B1
Application number: KR1020070104609A
Authority: KR
Inventors: 오지성; 김성수; 권창열; 김재화
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2014-08-04
Also published as: KR20080093358A

Abstract

본 발명은 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 고주파 대역에서 방향성 있는 통신을 수행하는 스테이션들이 원활한 빔 형성(beam forming)을 수행하기 위하여 상대 스테이션의 안테나 성능을 고려하여 빔 형성을 수행하는 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for transmitting and receiving data, and more particularly, to an apparatus and method for transmitting and receiving data, in which stations performing directional communication in a high frequency band perform beam forming, The present invention relates to an apparatus and a method for transmitting and receiving data.

본 발명의 실시예에 따른 데이터를 송신하는 장치는 수신된 통신 성능 데이터를 참조하여 상대 스테이션에 구비된 수신 안테나부(550)의 통신 성능을 확인하는 통신 성능 확인부와, 상기 확인된 수신 안테나부(550)의 통신 성능 및 구비된 송신 안테나부(450)의 통신 성능이 참조되어 결정된 빔 형성 모드에 따라 상기 송신 안테나부(450)를 제어하는 안테나 제어부 및 상기 송신 안테나부(450)를 통하여 데이터를 송신하는 통신부를 포함한다.The apparatus for transmitting data according to an exemplary embodiment of the present invention includes a communication performance verifying unit for confirming communication performance of a receiving antenna unit 550 included in an opposite station with reference to received communication performance data, An antenna control unit for controlling the transmission antenna unit 450 in accordance with the determined beam forming mode with reference to the communication performance of the transmission antenna unit 450 and the communication performance of the transmission antenna unit 450, And a communication unit.

안테나, 빔 형성(beam forming) Antenna, beam forming,

Description

[0001] APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING DATA [0002]

본 발명은 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 대역에서 방향성 있는 통신을 수행하는 스테이션들이 원활한 빔 형성(beam forming)을 수행하기 위하여 상대 스테이션의 안테나 성능을 고려하여 빔 형성을 수행하는 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for transmitting and receiving data, and more particularly, to an apparatus and method for transmitting and receiving data, in which stations performing directional communication in a high frequency band perform beam forming The present invention relates to an apparatus and a method for transmitting / receiving data.

네트워크가 무선화 되어가고 있고 대용량의 멀티미디어 데이터 전송 요구의 증대로 인하여 무선 네트워크 환경에서의 효과적인 전송법에 대한 연구가 요구되고 있다. 더욱이, DVD(Digital Video Disk) 영상, HDTV(High Definition Television) 영상 등 고품질 비디오를 다양한 홈 디바이스 간에 무선으로 전송할 필요성이 높아지는 추세에 있다.
현재 IEEE의 한 태스크 그룹(task group)인 802.15.3c에서는 무선 홈 네트워크에서 대용량의 데이터를 전송하기 위한 기술 표준을 추진 중에 있다. 소위, mmWave(Millimeter Wave)라고 불리는 이 표준은, 대용량 데이터 전송을 위하여 물리적인 파장의 길이가 밀리미터인 전파(즉, 30GHz 내지 300GHz의 주파수를 갖는 전파)를 이용한다. 종래에는 이러한 주파수대는 무허가 밴드(unlicensed band)로서 통신사업자용이나 전파 천문용, 또는 차량 충돌방지 등의 용도로 제한적으로 사용되어 왔다.
도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave간에 주파수 대역을 비교하는 도면이다. IEEE 802.11b나 IEEE 802.11g는 반송파 주파수가 2.4GHz이며, 채널 대역폭은 20MHz 정도이다. 또한, IEEE 802.11a나 IEEE 802.11n은 반송파 주파수가 5GHz이며, 채널 대역폭은 마찬가지로 20MHz 정도이다. 이에 반하여, mmWave는 60GHz의 반송파 주파수를 사용하며, 대략 0.5 내지 2.5GHz의 채널 대역폭을 갖는다. 따라서, mmWave는 기존의 IEEE 802.11 계열의 표준에 비하여 훨씬 큰 반송파 주파수 및 채널 대역폭을 가짐을 알 수 있다. 이와 같이, 밀리미터 단위의 파장을 갖는 고주파 신호(밀리미터 웨이브)를 이용하면, 수 기가 비트(Gbps) 단위의 매우 높은 전송률을 나타낼 수 있고, 안테나 크기를 1.5mm이하로 할 수 있어 안테나를 포함한 단일 칩을 구현할 수 있다. 또한, 공기 중 감쇠율(attenuation ratio)이 매우 높기 때문에 기기간에 간섭을 감소시킬 수 있는 장점도 있다.
특히, 최근에는 밀리미터 웨이브가 갖는 고 대역폭을 이용하여 무선 기기간에 비압축 오디오 또는 비디오 데이터(이하, 비압축 데이터라고 함)를 전송하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 압축 데이터는 모션 보상, DCT 변환, 양자화, 가변길이 부호화 등의 과정을 통하여, 인간의 시각, 청각에 덜 민감한 부분을 제거하는 방식으로 손실 압축된다. 반면에, 비압축 데이터는 화소 성분을 나타내는 디지털 값(예를 들어, R, G, B 성분)을 그대로 포함한다.
위와 같은 네트워크 환경에서 데이터를 송수신하는 스테이션은 안테나를 구비하게 되는데, 송신 스테이션에 구비된 안테나와 수신 스테이션에 구비된 안테나가 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 송신 스테이션에는 위상 어레이 안테나(phased array antenna)가 구비되어 있고, 수신 스테이션에는 싱글 안테나(single antenna)가 구비되어 있을 수 있는 것이다. 이 때, 송신 스테이션은 안테나 가중치 벡터(AWV; Antenna Weight Vector) 교환을 통한 빔 형성(beam forming)을 수행하려고 하는데 수신 스테이션은 이에 대한 응답을 보낼 수 없으므로 올바른 빔 형성이 수행될 수 없다.
따라서, 송신 스테이션 및 수신 스테이션에 구비된 안테나가 서로 상이하더라도 올바른 빔 형성이 수행될 수 있도록 하는 발명의 등장이 요구된다.Since the network is becoming wireless and the demand for high-capacity multimedia data transmission is increasing, research on effective transmission method in a wireless network environment is required. In addition, there is a growing demand for wireless transmission of high-quality video such as DVD (Digital Video Disk) video and HDTV (High Definition Television) video between various home devices.
Currently, IEEE 802.15.3c, a task group, is promoting a technology standard for transmitting large amounts of data in a wireless home network. This standard, called mmWave (Millimeter Wave), uses radio waves with a physical wavelength of millimeter in length (ie, radio waves with frequencies in the range of 30 GHz to 300 GHz) for large data transmission. Conventionally, these frequency bands are unlicensed bands, which have been used for a limited number of applications, such as for communication carriers, for radio astronomy,
1 is a diagram for comparing frequency bands between the standard of IEEE 802.11 series and mmWave. IEEE 802.11b and IEEE 802.11g have a carrier frequency of 2.4 GHz and a channel bandwidth of about 20 MHz. In addition, IEEE 802.11a or IEEE 802.11n has a carrier frequency of 5 GHz and a channel bandwidth of about 20 MHz. In contrast, mmWave uses a carrier frequency of 60 GHz and has a channel bandwidth of approximately 0.5 to 2.5 GHz. Therefore, it can be seen that mmWave has much larger carrier frequency and channel bandwidth than the existing IEEE 802.11 series standard. As described above, when a high-frequency signal (millimeter wave) having a wavelength in the millimeter range is used, an extremely high data rate can be obtained in units of several gigabits (Gbps) Can be implemented. Also, since the air attenuation ratio is very high, interference between devices can be reduced.
In particular, in recent years, studies have been made to transmit uncompressed audio or video data (hereinafter referred to as uncompressed data) between wireless devices by using the high bandwidth of millimeter waves. Compressed data is loss-compressed through a process such as motion compensation, DCT conversion, quantization, and variable length coding, in such a manner as to remove a portion less sensitive to human vision and auditory sense. On the other hand, the uncompressed data includes digital values (for example, R, G, and B components) representing the pixel components as they are.
The station transmitting and receiving data in the network environment includes an antenna. An antenna provided at a transmitting station and an antenna provided at a receiving station may be different from each other. For example, a transmitting station may have a phased array antenna, and a receiving station may have a single antenna. At this time, the transmitting station tries to perform beam forming by exchanging an antenna weight vector (AWV), but the receiving station can not send a response thereto, so proper beam forming can not be performed.
Therefore, the emergence of an invention that enables correct beam forming to be performed even if the antennas provided to the transmitting station and the receiving station are different from each other is required.

본 발명은 고주파 대역에서 방향성 있는 통신을 수행하는 스테이션들로 하여금 상대 스테이션의 안테나 성능을 고려하여 빔 형성을 수행하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.An object of the present invention is to allow stations performing directional communication in a high frequency band to perform beam forming in consideration of antenna performance of an opposite station.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 데이터를 송신하는 장치는 수신된 통신 성능 데이터를 참조하여 상대 스테이션에 구비된 수신 안테나부(550)의 통신 성능을 확인하는 통신 성능 확인부와, 상기 확인된 수신 안테나부(550)의 통신 성능 및 구비된 송신 안테나부(450)의 통신 성능이 참조되어 결정된 빔 형성 모드에 따라 상기 송신 안테나부(450)를 제어하는 안테나 제어부 및 상기 송신 안테나부(450)를 통하여 데이터를 송신하는 통신부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 데이터를 수신하는 장치는 수신된 통신 성능 데이터를 참조하여 상대 스테이션에 구비된 송신 안테나부(450)의 통신 성능을 확인하는 통신 성능 확인부와, 상기 확인된 송신 안테나부(450)의 통신 성능 및 구비된 수신 안테나부(550)의 통신 성능이 참조되어 결정된 빔 형성 모드에 따라 상기 수신 안테나부(550)를 제어하는 안테나 제어부 및 상기 수신 안테나부(550)를 통하여 데이터를 수신하는 통신부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 데이터를 송신하는 방법은 수신된 통신 성능 데이터를 참조하여 상대 스테이션에 구비된 수신 안테나부(550)의 통신 성능을 확인하는 단계와, 상기 확인된 수신 안테나부(550)의 통신 성능 및 구비된 송신 안테나부(450)의 통신 성능이 참조되어 결정된 빔 형성 모드에 따라 상기 송신 안테나부(450)를 제어하는 단계 및 상기 송신 안테나부(450)를 통하여 데이터를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 데이터를 수신하는 방법은 수신된 통신 성능 데이터를 참조하여 상대 스테이션에 구비된 송신 안테나부(450)의 통신 성능을 확인하는 단계와, 상기 확인된 송신 안테나부(450)의 통신 성능 및 구비된 수신 안테나부(550)의 통신 성능이 참조되어 결정된 빔 형성 모드에 따라 상기 수신 안테나부(550)를 제어하는 단계 및 상기 수신 안테나부(550)를 통하여 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.In order to achieve the above object, an apparatus for transmitting data according to an embodiment of the present invention includes a communication performance verifying unit for confirming communication performance of a receiving antenna unit 550 provided in an opposite station with reference to received communication performance data, An antenna control unit for controlling the transmission antenna unit 450 according to the determined beam forming mode with reference to the communication performance of the receiving antenna unit 550 and the communication performance of the transmitting antenna unit 450, And a communication unit for transmitting data through the communication unit 450.
The apparatus for receiving data according to an exemplary embodiment of the present invention includes a communication performance verifying unit for verifying a communication performance of a transmission antenna unit 450 included in an opposite station with reference to received communication performance data, An antenna control unit for controlling the receiving antenna unit 550 according to a determined beam forming mode with reference to the communication performance of the receiving antenna unit 550 and the communication performance of the receiving antenna unit 550, And a communication unit.
The method of transmitting data according to an exemplary embodiment of the present invention includes checking the communication performance of a receiving antenna unit 550 included in an opposite station by referring to received communication performance data, Controlling the transmission antenna unit 450 according to the determined beam forming mode with reference to the communication performance of the transmission antenna unit 450 and the communication performance of the transmission antenna unit 450, and transmitting data through the transmission antenna unit 450 .
A method of receiving data according to an exemplary embodiment of the present invention includes checking transmission performance of a transmission antenna unit 450 included in an opposite station with reference to received communication performance data, Controlling the receiving antenna unit 550 according to the determined beam forming mode with reference to the communication performance of the receiving antenna unit 550 and the communication performance of the receiving antenna unit 550 and receiving data through the receiving antenna unit 550 .
The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

상기한 바와 같은 본 발명의 데이터를 송수신하는 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 고주파 대역에서 방향성 있는 통신을 수행하는 스테이션들로 하여금 상대 스테이션의 안테나 성능을 고려하여 빔 형성을 수행하도록 함으로써, 빔 형성에 소요되는 시간을 단축시키는 장점이 있다.
둘째, 수신 스테이션에 의하여 불필요한 연산이 수행되는 것을 방지하는 장점도 있다.According to the apparatus and method for transmitting and receiving data of the present invention, one or more of the following effects can be obtained.
First, stations that perform directional communication in a high frequency band are advantageous in shortening the time required for beam formation by performing beamforming in consideration of the antenna performance of the other station.
Second, there is an advantage of preventing unnecessary operations from being performed by the receiving station.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 실시예에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템을 나타낸 개념도로서, 무선 네트워크 시스템은 무선 네트워크 조정자(Wireless Network Coordinator)(210) 및 스테이션(Wireless Network Station)(221, 222, 223, 224)을 포함하여 구성된다.
무선 네트워크 조정자(210)는 비콘 프레임을 송신하여 네트워크상에 존재하는 스테이션(221, 222, 223, 224)의 대역 할당(bandwidth allocation)을 조정하는 역할을 한다. 즉, 네트워크를 구성하는 적어도 하나 이상의 스테이션들(221, 222, 223, 224)은 수신된 비콘 프레임을 참조하여 대역을 할당 받기 위하여 대기하거나, 대역이 자신에게 할당된 경우 할당된 대역을 통하여 다른 스테이션에게 송신하고자 하는 데이터를 송신할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 네트워크는 적어도 하나 이상의 채널 타임 블록(Channel Time Block)을 포함하는 수퍼 프레임에 따라 구성되는데, 채널 타임 블록은 네트워크상의 특정 스테이션에게 대역이 할당되도록 예약된 시간 구간인 예약 채널 타임 블록(Reserved Channel Time Block)과 네트워크상의 스테이션 중 경쟁을 통하여 선택된 하나의 스테이션에게 대역이 할당된 시간 구간인 비예약 채널 타임 블록(Unreserved Channel Time Block)으로 분류될 수 있다. 여기서, 채널 타임 블록은 네트워크상에 존재하는 스테이션간에 데이터가 송수신되는 일정한 시간 구간(Time Period)를 의미하는 것으로서, 예약 채널 타임 블록 및 비예약 채널 타임 블록은 각각 채널 타임 할당 구간(Channel Time Allocation Period) 및 경쟁 접근 구간(Contention Access Period)에 대응된다.
송신하고자 하는 데이터를 갖고 있는 스테이션은 비예약 채널 타임 블록에서 다른 스테이션과 경쟁하여 데이터를 송신하거나, 자신에게 할당된 예약 채널 타임 블록에서 데이터를 송신할 수 있다.
한편, 60GHz의 반송파 주파수를 사용하여 0.5 내지 2.5GHz의 채널 대역폭으로 데이터 송신을 가능하게 하는 밀리미터 웨이브 기술에 따르면, 방향성 있는 통신이 요구될 수 있다. 즉, 송신 스테이션(400)과 수신 스테이션(500)에 구비된 안테나를 서로 마주보게 하여 데이터 통신을 수행하여야 하는 것인데, 이에 따라 전파의 방향을 동기화 시켜주기 위한 빔 형성(beam forming)을 수행하는 것이 바람직하다.
여기서, 빔 형성은 고주파 대역에서 데이터의 송수신을 원활하게 수행될 수 있도록 하기 위하여 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)에 구비된 안테나의 전파 방향이 일치하게 되도록 전파의 방향을 조정하는 것으로 이해될 수 있다.
스테이션에 구비된 안테나는 하나의 안테나로 구성된 싱글 안테나, 복수 개의 안테나로 구성된 스위치 안테나 또는 위상 조절이 가능한 복수 개의 안테나로 구성된 위상 어레이 안테나일 수 있다.
싱글 안테나는 방향성 있는 하나의 안테나로 구성된 것으로서 안테나에 의한 전파의 방향은 조정할 수 없다.
스위치 안테나는 방향성 있는 복수 개의 안테나로 구성된 것으로서, 각 안테나에 의한 전파의 방향은 조정할 수 없지만, 각 안테나의 방향을 다르게 설정하고 그 중 선택된 안테나로만 전파를 송수신함으로써 전파의 방향을 선택할 수 있다.
위상 어레이 안테나는 스위치 안테나와 마찬가지로 방향성 있는 복수 개의 안테나로 구성된 것으로서, 각 안테나의 위상을 조절함으로써 전파의 방향을 조정할 수 있다.
고주파 대역에서 데이터를 송수신하기 위해서는 위상 어레이 안테나를 구비하고 이에 따른 빔 형성을 수행하는 것이 바람직한데, 위상 어레이 안테나간의 빔 형성 과정은 다소 복잡한 절차를 수반하게 된다.
또한, 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)에 구비된 안테나 중 하나는 위상 어레이 안테나이고 다른 하나는 싱글 안테나인 경우, 위상 어레이 안테나간의 빔 형성 과정은 불필요한 작업이 될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)은 빔 형성을 수행하기 전에 상대 스테이션의 통신 성능을 확인한 후 그에 따른 빔 형성을 수행한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 계층의 개념도이다.
일반적으로, 통신 계층(300)은 최하위에 무선 신호가 전파되는 소정 주파수 대역의 물리적 매체를 의미하는 채널(channel) 층(340)으로부터 시작하여, RF 층(Radio Frequency layer)(332) 및 기저대역 층(Baseband layer)(331)을 포함하는 PHY 층(Physical layer)(330)과, MAC 층(Media Access Control layer)(320) 및 상위 층(upper layer)(310)으로 구성된다. 여기서, 상위 층(310)은 MAC 층(320) 이상의 층으로서 LLC 층(Logical Link Control layer), 네트워크 층, 전송 층 및 어플리케이션 층 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 채널은 60GHz와 같은 고주파 대역뿐만 아니라, 2.4GHz 또는 5GHz와 같은 저주파 대역을 포함할 수 있는데, 이에 따라 채널 층(340)은 방향성이 있는 단방향 통신뿐만 아니라, 방향성이 없는 전방향 통신을 수행할 수도 있다. 여기서, 방향성이 없는 전방향 통신을 수행하는 경우 빔 형성 과정은 생략될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터를 송신하는 장치를 나타낸 블록도로서, 데이터를 송신하는 장치 즉, 송신 스테이션(400)은 CPU(410), 메모리(420), MAC 유닛(430), 통신부(440), 안테나부(450), 패턴 생성부(460), 응답 패턴 감지부(470), 통신 성능 확인부(480) 및 안테나 제어부(490)를 포함하여 구성된다.
CPU(410)는 버스에 연결되어 있는 다른 구성 요소들을 제어하며, 도 3에 도시된 상위 층의 작업을 담당한다. 따라서, CPU(410)는 MAC 유닛(430)으로부터 제공되는 수신 데이터(수신 MSDU; MAC Service Data Unit)를 처리하거나 송신 데이터(송신 MSDU)를 생성하여 MAC 유닛(430)에 제공한다.
메모리(420)는 데이터를 저장하는 역할을 한다. 메모리(420)는 하드 디스크, 플래시 메모리, CF 카드(Compact Flash Card), SD 카드(Secure Digital Card), SM 카드(Smart Media Card), MMC(Multimedia Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 스테이션의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다. 메모리(420)가 별도의 장치에 구비되어 있는 경우 통신부(440)가 별도의 장치와 통신을 수행하여 데이터 송수신을 수행할 수 있다.
MAC 유닛(430)은 CPU(410)로부터 제공된 MSDU, 즉 송신할 데이터에 MAC 헤더를 부가하여 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 생성한다.
통신부(440)는 MAC 유닛(430)에 의하여 생성된 MPDU를 무선 신호로 변환한 후 통신 채널을 통하여 송신하는 역할을 한다. 이를 위하여, 통신부(440)는 기저대역 프로세서(Baseband processor)(441) 및 RF 유닛(442)을 포함하여 구성되며 안테나부(450)와 연결된다. 여기서, 안테나부(450)는 적어도 하나 이상의 안테나를 포함하여 구성될 수 있는데, 안테나의 종류로는 싱글 안테나, 스위치 안테나 또는 위상 어레이 안테나일 수 있다.
기저대역 프로세서(441)는 MAC 유닛(430)에서 생성된 MPDU를 제공받아 시그널 필드 및 프리앰블을 부가하여 PPDU를 생성한다. 그러면, RF 유닛(442)은 생성된 PPDU를 무선 신호로 변환한 후 안테나부(450)를 통하여 송신한다.
통신 성능 확인부(480)는 수신된 통신 성능 데이터를 참조하여 상대 스테이션에 구비된 안테나부의 통신 성능을 확인하는 역할을 한다. 즉, 통신 성능 확인부(480)는 수신 스테이션(500)에 구비된 안테나부(이하, 수신 안테나부라 한다)(550)의 통신 성능을 확인하는 것이다.
여기서, 통신 성능 데이터는 빔 형성이 수행되기 전에 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)간에 통신부(440, 540)를 통하여 교환되는데, 통신 성능 데이터에는 상대 스테이션에 구비된 안테나부(550)의 통신 성능으로서, 안테나부(550)의 종류 및 안테나부(550)에 포함된 안테나의 수가 포함될 수 있다.
안테나 제어부(490)는 확인된 수신 안테나부(550)의 통신 성능 및 구비된 안테나부(송신 안테나부)(450)의 통신 성능이 참조되어 결정된 빔 형성 모드에 따라 구비된 안테나부(450)를 제어하는 역할을 한다.
여기서, 빔 형성 모드는 송신 안테나부(450)의 종류 및 수신 안테나부(550)의 종류에 따라 결정될 수 있는데 예를 들어, 싱글 안테나, 스위치 안테나 및 위상 어레이 안테나 중 하나의 안테나가 각 스테이션에 구비된 경우 그 조합에 따라 9개의 빔 형성 모드가 존재할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신 스테이션 및 수신 스테이션에 구비된 안테나의 종류에 따른 빔 형성 모드를 나타낸 테이블로서, 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)은 테이블(600)에 명시된 조합에 따라 동작을 수행할 수 있다. 이를 위하여 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)의 메모리(420, 520)에는 빔 형성 모드 테이블(600)이 저장되어 있을 수 있다.
패턴 생성부(460)는 송신 안테나 가중치 벡터(TX AWV; Transmitter Antenna Weight Vector) 패턴(이하, TX AWV 패턴이라 한다)을 생성하는 역할을 수행하고, 이에 대한 응답으로 수신된 피드백 응답 패턴은 응답 패턴 감지부(470)에 의하여 분석되어, 그 결과에 따라 안테나 제어부(490)는 송신 안테나부(450)를 제어한다. TX AWV 패턴은 통신부(440)를 통하여 수신 스테이션(500)으로 송신되는데, 송신 안테나부(450)의 종류에 따라 아이덴티티 행렬(Identity Matrix) 또는 하다마드 행렬(Hadamard Matrix)의 형태를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 TX AWV 패턴을 나타낸 도면으로서, 각 안테나에 부여된 훈련 신호의 방향을 매 회시마다 다르게 설정된 TX AWV 패턴(700)을 나타낸다. 패턴 생성부(460)는 매 회시마다 TX AWV 패턴의 슬롯(slot)(710)을 생성할 수 있으며, 도 7에 도시된 것과 같은 TX AWV 패턴(700)이 메모리(420)에 저장된 경우 매 회시마다 하나의 슬롯(710)을 추출할 수도 있다.
안테나부(450, 550)는 싱글 안테나, 스위치 안테나 또는 위상 어레이 안테나일 수 있는데, TX AWV 패턴은 빔 형성을 수행하기 위하여 사용되는 패턴으로서 만일 송신 스테이션(400)에 구비된 안테나부(450)가 싱글 안테나로 구성된 경우 실제적인 빔 형성이 수행되지 않으므로, 이 때 패턴 생성부(460)는 TX AWV 패턴을 생성하지 않을 수 있다.
송신 안테나부(450)가 스위치 안테나인 경우, 패턴 생성부(460)는 아이덴티티 행렬인 TX AWV 패턴을 생성하고, 이에 대한 응답으로 수신된 피드백 응답 패턴을 참조하여 안테나 제어부(490)는 송신 안테나부(450)에 포함된 안테나 중 하나를 선택할 수 있다. 이 때, 피드백 응답 패턴에는 데이터의 송신이 가장 원활한 것으로 예측되는 하나의 안테나(이하, 최적 TX 안테나라 한다)가 명시되어 있는데, 안테나 제어부(490)는 해당 안테나를 통하여 데이터가 송신되도록 하는 것이다.
그리고, 송신 안테나부(450)가 위상 어레이 안테나인 경우, 패턴 생성부(460)는 하다마드 행렬인 TX AWV 패턴을 생성하고, 이에 대한 응답으로 수신된 패드백 응답 패턴을 참조하여 안테나 제어부(490)는 송신 안테나부(450)에 포함된 안테나의 전파 방향을 조절할 수 있다. 이 때, 피드백 응답 패턴에는 TX AWV 패턴에 대한 응답으로 데이터의 송신이 가장 원활한 것으로 예측되는 전파 방향(이하, 최적 TX AWV라 한다)이 명시되어 있는데, 안테나 제어부(490)는 안테나의 위상을 수정하여 안테나의 전파 방향을 조절하는 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위상 어레이 안테나를 구비한 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)간의 통신을 나타낸 개념도로서, 송신 안테나부(450) 및 수신 안테나부(550)가 복수 개의 안테나(811, 821) 및 위상 조절부(812, 822)로 구성된 것을 나타내고 있다. 즉, 하나의 안테나(811, 821)에 하나의 위상 조절부(812, 822)가 대응되어 구비되는 것으로서, 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)의 안테나 제어부(490, 590)는 각 안테나(811, 821)에 대한 위상 조절부(812, 822)를 별도로 제어하여 안테나의 전파 방향이 수정되도록 한다.
위상 어레이 안테나를 통하여 60GHz와 같은 고주파 대역에서 고 전송률(HR; High Rate)로 데이터가 송수신되거나 2.4GHz 또는 5GHz와 같은 저주파 대역에서 저 전송률(LR; Low Rate)로 데이터가 송수신될 수 있다.
위상 어레이 안테나간의 빔 형성 과정은 도 9에 도시된 바와 같이 진행된다. 즉, 수신 스테이션(500)과 송신 스테이션(400)간에 타이밍(timing), 지연(delay), 주파수/위상 오프셋에 대한 동기화가 수행된 후 송신 스테이션(400)은 수신 스테이션(500)으로 TX AWV 훈련 신호를 송신한다(S910).
이에 따라, 수신 스테이션(500)은 최적 TX AWV를 산출하고(S920) 이를 피드백 응답 패턴에 삽입한 후 송신 스테이션(400)으로 송신한다(S930).
송신 스테이션(400)은 피드백 응답 패턴에 포함된 최적 TX AWV에 따라 TX AWV를 결정한다(S940). 즉, 최적의 방향으로 안테나의 전파 방향을 조절하는 것이다.
그리고, 송신 스테이션(400)은 RX AWV 훈련 신호를 수신 스테이션(500)으로 송신하고(S950), 수신 스테이션(500)은 수신된 RX AWV를 참조하여 최적 RX AWV를 산출하고(S960) 이에 따라 안테나의 전파 방향을 조절한다.
도 9에 도시된 과정은 송신 스테이션(400) 및 수신 스테이션(500)간에 반복적으로 수행되어 지속적인 빔 형성이 수행된다.
다시 도 4를 설명하면, 패턴 생성부(460)는 수신 안테나 가중치 벡터(RX AWV; Receiver Antenna Weight Vector) 패턴(이하, RX AWV 패턴이라 한다)을 생성하는 역할도 수행하는데, RX AWV 패턴은 통신부(440)를 통하여 수신 스테이션(500)으로 송신된다. RX AWV 패턴은 수신 스테이션(500)으로부터 수신한 피드백 응답 패턴의 수신 감도를 통하여 생성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터를 수신하는 장치를 나타낸 블록도로서, 데이터를 수신하는 장치 즉, 수신 스테이션(500)은 CPU(510), 메모리(520), MAC 유닛(530), 통신부(540), 안테나부(550), 응답 패턴 생성부(560), 가중 벡터 산출부(570), 통신 성능 확인부(580) 및 안테나 제어부(590)를 포함하여 구성된다.
여기서, CPU(510), 메모리(520), MAC 유닛(530) 및 통신부(540)의 기능은 송신 스테이션(400)의 그것과 유사하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
통신 성능 확인부(580)는 수신된 통신 성능 데이터를 참조하여 송신 스테이션(400)에 구비된 안테나부(450)의 통신 성능을 확인하는 역할을 한다.
안테나 제어부(590)는 확인된 송신 안테나부(450)의 통신 성능 및 구비된 안테나부(수신 안테나부)(550)의 통신 성능이 참조되어 결정된 빔 형성 모드에 따라 구비된 안테나부(550)를 제어하는 역할을 한다.
응답 패턴 생성부(560)는 TX AWV 패턴에 대한 피드백 응답 패턴을 생성하는 역할을 한다. 피드백 응답 패턴에는 데이터의 송수신이 원활하게 수행될 수 있도록 하기 위한 정보(최적 TX 안테나 또는 최적 TX AWV)가 포함될 수 있다.
이 때, 송신 안테나가 스위치 안테나인 경우, 응답 패턴 생성부(560)는 송신 안테나부(450)에 포함된 안테나 중 하나 즉 최적 TX 안테나가 명시된 피드백 응답 패턴을 생성할 수 있다. 즉, 응답 패턴 생성부(560)는 송신 안테나부(450)에 포함된 안테나 중 데이터의 송신이 가장 원활한 것으로 예측되는 하나의 안테나를 선택하여 해당 안테나를 피드백 응답 패턴에 명시하는 것이다.
또한, 송신 안테나가 위상 어레이 안테나인 경우, 응답 패턴 생성부(560)는 송신 안테나부(450)에 포함된 안테나의 전파 방향이 명시된 피드백 응답 패턴을 생성할 수 있다. 즉, 응답 패턴 생성부(560)는 데이터의 송수신이 가장 원활한 것으로 예측되는 전파 방향 즉, 최적 TX AWV를 피드백 응답 패턴에 명시하는 것이다.
여기서, 최적 TX AWV는 가중 벡터 산출부(570)에 의하여 산출될 수 있는데, 최적 TX AWV에는 위상 어레이 안테나가 현재 향하고 있는 방향을 기준으로 이동시키고자 하는 전파 방향의 오프셋이 포함될 수 있으며, 위상 어레이 안테나의 기준 방향을 기준으로 이동시키고자 하는 전파 방향의 오프셋이 포함될 수도 있다. 가중 벡터 산출부(570)는 수신된 AWV를 분석하여 최적 AWV를 산출하는 역할을 수행하는 것으로서, 후술하는 최적 RX AWV를 산출하는 역할도 수행한다.
한편, 송신 안테나부(450)가 싱글 안테나로 구성된 경우 수신 스테이션(500)의 응답 패턴 생성부(560)는 피드백 응답 패턴을 생성하지 않을 수 있다.
또한, 수신 안테나부(550)의 종류에 따라 안테나 제어부(590)의 동작이 달라질 수도 있는데, 수신 안테나부(550)가 스위치 안테나인 경우 안테나 제어부(590)는 송신 스테이션(400)으로부터 수신된 RX AWV 패턴을 참조하여 수신 안테나부(550)에 포함된 안테나 중 하나를 선택할 수 있다. 즉, 안테나 제어부(590)는 수신 안테나부(550)에 포함된 안테나 중 RX AWV 패턴에 따라 데이터의 수신이 가장 원활한 것으로 예측되는 하나의 안테나를 선택하는 것이다.
그리고, 수신 안테나부(550)가 위상 어레이 안테나인 경우 안테나 제어부(590)는 송신 스테이션(400)으로부터 수신된 RX AWV 패턴을 참조하여 수신 안테나부(550)에 포함된 안테나의 전파 방향을 제어한다. 즉, 안테나 제어부(590)는 RX AWV 패턴에 따라 데이터의 수신이 가장 원활한 것으로 예측되는 방향(최적 RX AWV)을 산출한 후 해당 방향으로 안테나의 전파 방향을 조정하는 것이다.
한편, 수신 안테나부(550)가 싱글 안테나인 경우 안테나 제어부(590)는 빔 형성을 위한 어떠한 동작도 수행하지 않을 수 있다.
TX AWV 패턴, 피드백 응답 패턴 및 RX AWV 패턴은 반복적으로 송수신되어 빔 형성이 수행될 수 있는데, 송신 안테나부(450) 및 수신 안테나부(550)가 모두 싱글 안테나인 경우 통신 성능 확인만이 수행되고 패턴의 송수신은 수행되지 않을 수 있다.
즉, 수신 스테이션(500)과 송신 스테이션(400)간에 타이밍, 지연, 주파수/위상 오프셋에 대한 동기화가 수행되고, 상대 스테이션의 통신 성능이 확인된 후 패턴의 반복적인 송수신에 의한 빔 형성이 수행되는 것인데, 송신 안테나부(450) 및 수신 안테나부(550)가 모두 싱글 안테나와 같이 전파 방향의 조절이 불가능한 안테나인 경우 빔 형성 과정은 종료되는 것이다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
The term " part " used in this embodiment means a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'minus' is not limited to software or hardware. The " part " may be configured to be in an addressable storage medium and configured to play back one or more processors. Thus, by way of example, and by no means, the terms " component " or " component " means any combination of components, such as software components, object- oriented software components, class components and task components, Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. The functions provided in the components and parts may be combined into a smaller number of components and parts or further separated into additional components and parts.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
2 is a conceptual diagram illustrating a wireless network system according to an embodiment of the present invention. The wireless network system includes a wireless network coordinator 210 and wireless network stations 221, 222, 223, and 224 .
The wireless network coordinator 210 transmits a beacon frame and adjusts a bandwidth allocation of the stations 221, 222, 223, and 224 existing on the network. That is, the at least one station 221, 222, 223, 224 constituting the network waits for the band to be allocated with reference to the received beacon frame or, if the band is allocated to itself, So that it can transmit the data to be transmitted.
A network according to an exemplary embodiment of the present invention is configured according to a superframe including at least one channel time block. The channel time block includes a reservation channel, which is a time interval reserved for allocating bandwidth to a specific station on the network, And can be classified into a Reserved Channel Time Block and an Unreserved Channel Time Block, which is a time period in which a band is allocated to one station selected through competition among stations on the network. Herein, the channel time block refers to a certain time period during which data is transmitted and received between stations existing on the network. The reserved channel time block and the unreserved channel time block each have a channel time allocation period ) And a contention access period (Contention Access Period).
A station having data to transmit may compete with other stations in a non-reserved channel time block, or may transmit data in a reserved channel time block allocated to it.
On the other hand, according to the millimeter wave technology that enables data transmission with a channel bandwidth of 0.5 to 2.5 GHz using a carrier frequency of 60 GHz, directional communication may be required. That is, the antennas provided in the transmitting station 400 and the receiving station 500 should face each other to perform data communication. Accordingly, beam forming for synchronizing the directions of the radio waves is performed desirable.
In order to smoothly transmit and receive data in the high frequency band, beam forming is performed by adjusting the direction of the radio waves such that the propagation directions of the antennas included in the transmitting station 400 and the receiving station 500 are coincident with each other .
The antenna provided in the station may be a single antenna composed of one antenna, a switch antenna composed of a plurality of antennas, or a phased array antenna composed of a plurality of antennas capable of adjusting the phase.
A single antenna is composed of one directional antenna, and the direction of the propagation by the antenna can not be adjusted.
The switch antenna is composed of a plurality of directional antennas, and the direction of the radio wave can not be adjusted by each antenna, but the direction of the radio wave can be selected by setting the direction of each antenna differently and transmitting / receiving radio waves only to the selected antenna.
The phased array antenna is composed of a plurality of directional antennas in the same manner as the switch antenna, and the direction of the radio wave can be adjusted by adjusting the phase of each antenna.
In order to transmit and receive data in a high frequency band, it is preferable to provide a phased array antenna and perform beam forming according to the beamforming procedure. The beam forming process between the phased array antennas involves a complicated procedure.
Also, when one of the antennas provided in the transmitting station 400 and the receiving station 500 is a phased array antenna and the other is a single antenna, the beam forming process between the phased array antennas may be unnecessary.
Accordingly, the transmitting station 400 and the receiving station 500 of the present invention check the communication performance of the other station before performing beamforming, and then perform beamforming according to the communication performance.
3 is a conceptual diagram of a communication layer according to an embodiment of the present invention.
Generally, the communication layer 300 includes a radio frequency (RF) layer 332 and a baseband layer 330, starting from a channel layer 340, which means a physical medium of a predetermined frequency band in which a radio signal is propagated at the lowest level, A physical layer 330 including a baseband layer 331 and a media access control layer 320 and an upper layer 310. Here, the upper layer 310 may include an LLC layer (Logical Link Control layer), a network layer, a transport layer, an application layer, and the like as a layer over the MAC layer 320.
The radio channel according to an embodiment of the present invention may include not only a high frequency band such as 60 GHz but also a low frequency band such as 2.4 GHz or 5 GHz so that the channel layer 340 is not only capable of directional unidirectional communication, It is possible to perform omnidirectional communication without any communication. Here, the beam forming process may be omitted when directional non-directional communication is performed.
4 is a block diagram illustrating an apparatus for transmitting data according to an embodiment of the present invention. The apparatus for transmitting data, that is, the transmitting station 400 includes a CPU 410, a memory 420, a MAC unit 430, A pattern generating unit 460, a response pattern detecting unit 470, a communication performance verifying unit 480, and an antenna controlling unit 490. The communication unit 440, the antenna unit 450, the pattern generating unit 460,
The CPU 410 controls other components connected to the bus, and is responsible for the work of the upper layer shown in Fig. Accordingly, the CPU 410 processes received data (a receiving MSDU; MAC Service Data Unit) provided from the MAC unit 430 or generates transmission data (transmission MSDU) and provides it to the MAC unit 430.
The memory 420 serves to store data. The memory 420 stores information such as a hard disk, a flash memory, a Compact Flash card, an SD card (Secure Digital Card), an SM card (Smart Media Card), an MMC (Multimedia Card), or a Memory Stick The input / output module may be provided inside the station or may be provided in a separate device. When the memory 420 is provided in a separate device, the communication unit 440 can communicate with another device to perform data transmission / reception.
The MAC unit 430 generates a MAC protocol data unit (MPDU) by adding a MAC header to the MSDU provided from the CPU 410, i.e., data to be transmitted.
The communication unit 440 converts the MPDU generated by the MAC unit 430 into a radio signal and transmits the radio signal through a communication channel. The communication unit 440 includes a baseband processor 441 and an RF unit 442 and is connected to the antenna unit 450. Here, the antenna unit 450 may include at least one antenna, which may be a single antenna, a switch antenna, or a phased array antenna.
The baseband processor 441 receives the MPDU generated by the MAC unit 430 and adds a signal field and a preamble to generate a PPDU. Then, the RF unit 442 converts the generated PPDU into a radio signal, and transmits the radio signal through the antenna unit 450.
The communication performance verifying unit 480 refers to the received communication performance data and confirms the communication performance of the antenna unit included in the partner station. That is, the communication performance verifying unit 480 verifies the communication performance of an antenna unit (hereinafter, referred to as a receiving antenna) 550 provided in the receiving station 500.
Here, the communication performance data is exchanged between the transmitting station 400 and the receiving station 500 through the communication units 440 and 540 before the beam forming is performed. In the communication performance data, the antenna performance of the antenna unit 550 As the communication performance, the type of the antenna unit 550 and the number of antennas included in the antenna unit 550 may be included.
The antenna control unit 490 refers to the communication performance of the reception antenna unit 550 and the communication performance of the antenna unit 450 to determine the antenna formation of the antenna unit 450 And the like.
Here, the beam forming mode may be determined according to the type of the transmitting antenna unit 450 and the type of the receiving antenna unit 550. For example, one of the single antenna, the switch antenna, and the phased array antenna may be provided in each station There may be nine beam forming modes depending on the combination.
6 is a table showing a beam forming mode according to the types of antennas included in the transmitting station and the receiving station according to the embodiment of the present invention. The transmitting station 400 and the receiving station 500 may determine the combination As shown in FIG. For this purpose, the beam forming mode table 600 may be stored in the memories 420 and 520 of the transmitting station 400 and the receiving station 500.
The pattern generator 460 generates a TX AWV (Transmitter Antenna Weight Vector) pattern (hereinafter referred to as a TX AWV pattern), and the feedback response pattern received in response thereto includes a response pattern And the antenna control unit 490 controls the transmission antenna unit 450 according to the result of the analysis. The TX AWV pattern is transmitted to the receiving station 500 through the communication unit 440 and may have the form of an identity matrix or a Hadamard matrix depending on the type of the transmitting antenna unit 450.
7 is a diagram illustrating a TX AWV pattern according to an embodiment of the present invention, which shows a TX AWV pattern 700 that is set differently each time a training signal is given to each antenna. The pattern generator 460 may generate a slot 710 of the TX AWV pattern every time and if the TX AWV pattern 700 as shown in FIG. 7 is stored in the memory 420, One slot 710 may be extracted at a time.
The antenna units 450 and 550 may be a single antenna, a switch antenna, or a phased array antenna. The TX AWV pattern is a pattern used to perform beamforming. If the antenna unit 450 included in the transmitting station 400 In the case of a single antenna, actual beamforming is not performed, so that the pattern generator 460 may not generate a TX AWV pattern at this time.
When the transmit antenna unit 450 is a switch antenna, the pattern generator 460 generates a TX AWV pattern, which is an identity matrix. Referring to the feedback response pattern received in response thereto, the antenna controller 490 controls the transmit antenna unit 450, One of the antennas included in the antenna 450 may be selected. In this case, the feedback response pattern specifies one antenna (hereinafter, referred to as an optimal TX antenna) that is expected to transmit data most smoothly, and the antenna control unit 490 transmits data through the corresponding antenna.
When the transmit antenna unit 450 is a phased array antenna, the pattern generator 460 generates a TX AWV pattern, which is a Hadamard matrix, and refers to the received padback response pattern in response to the pattern, Can adjust the propagation direction of the antenna included in the transmission antenna unit 450. In this case, the feedback response pattern specifies a propagation direction (hereinafter, referred to as optimal TX AWV) in which data transmission is expected to be most smooth in response to the TX AWV pattern. The antenna control unit 490 corrects the phase of the antenna Thereby adjusting the propagation direction of the antenna.
8 is a conceptual diagram illustrating communication between a transmitting station 400 and a receiving station 500 having a phased array antenna according to an embodiment of the present invention. The transmitting antenna unit 450 and the receiving antenna unit 550 include a plurality of Antennas 811 and 821 and phase adjusting units 812 and 822. [ One of the antennas 811 and 821 is associated with one phase adjusting unit 812 and 822. The antenna controllers 490 and 590 of the transmitting station 400 and the receiving station 500 are connected to the antennas 811 and 821, The phase adjustment units 812 and 822 for the antennas 811 and 821 are separately controlled to correct the propagation direction of the antenna.
Data can be transmitted or received at a high rate (HR) in a high frequency band such as 60 GHz through a phased array antenna or data can be transmitted and received at a low rate (LR) in a low frequency band such as 2.4 GHz or 5 GHz.
The beam forming process between the phased array antennas proceeds as shown in FIG. That is, after synchronization of timing, delay, and frequency / phase offset is performed between the receiving station 500 and the transmitting station 400, the transmitting station 400 transmits TX AWV training to the receiving station 500 (S910).
Accordingly, the receiving station 500 calculates an optimum TX AWV (S920), inserts it into the feedback response pattern, and transmits it to the transmitting station 400 (S930).
The transmitting station 400 determines the TX AWV according to the optimum TX AWV included in the feedback response pattern (S940). That is, the direction of propagation of the antenna is adjusted in the optimum direction.
Then, the transmitting station 400 transmits the RX AWV training signal to the receiving station 500 (S950), and the receiving station 500 calculates the optimum RX AWV by referring to the received RX AWV (S960) To adjust the direction of propagation.
The process shown in FIG. 9 is repeatedly performed between the transmitting station 400 and the receiving station 500 to perform continuous beam forming.
4, the pattern generator 460 also generates a RX AWV pattern (hereinafter, referred to as an RX AWV pattern). The RX AWV pattern is generated by a communication unit (440) to the receiving station (500). The RX AWV pattern may be generated through the reception sensitivity of the feedback response pattern received from the receiving station 500.
5 is a block diagram illustrating an apparatus for receiving data according to an embodiment of the present invention. The apparatus for receiving data, that is, the receiving station 500 includes a CPU 510, a memory 520, a MAC unit 530, A response pattern generation unit 560, a weight vector calculation unit 570, a communication performance verification unit 580, and an antenna control unit 590. The communication unit 540, the antenna unit 550, the response pattern generation unit 560,
Here, the functions of the CPU 510, the memory 520, the MAC unit 530, and the communication unit 540 are similar to those of the transmitting station 400, and a detailed description thereof will be omitted.
The communication performance verifying unit 580 checks the communication performance of the antenna unit 450 included in the transmitting station 400 with reference to the received communication performance data.
The antenna control unit 590 refers to the communication performance of the transmission antenna unit 450 and the communication performance of the antenna unit 550 to determine the antenna forming unit 550 according to the determined beam forming mode And the like.
The response pattern generation unit 560 generates a feedback response pattern for the TX AWV pattern. The feedback response pattern may include information (an optimal TX antenna or an optimum TX AWV) for enabling data transmission and reception to be performed smoothly.
In this case, when the transmission antenna is a switch antenna, the response pattern generation unit 560 may generate a feedback response pattern in which one of the antennas included in the transmission antenna unit 450, that is, the optimal TX antenna, is specified. That is, the response pattern generation unit 560 selects one antenna among the antennas included in the transmission antenna unit 450 that is expected to have the best data transmission, and specifies the corresponding antenna in the feedback response pattern.
In addition, when the transmission antenna is a phased array antenna, the response pattern generation unit 560 can generate a feedback response pattern specifying the propagation direction of the antenna included in the transmission antenna unit 450. That is, the response pattern generation unit 560 specifies the propagation direction, that is, the optimal TX AWV in which the transmission and reception of data is expected to be most smooth, in the feedback response pattern.
Here, the optimal TX AWV may be calculated by the weight vector calculator 570. The optimal TX AWV may include an offset in the direction of the radio wave to be moved with respect to the direction in which the phased array antenna is currently traveling, An offset in the propagation direction to be shifted with respect to the reference direction of the antenna may be included. The weight vector calculator 570 calculates the optimum AWV by analyzing the received AWV and also calculates the optimal RX AWV to be described later.
On the other hand, when the transmission antenna unit 450 is composed of a single antenna, the response pattern generation unit 560 of the reception station 500 may not generate the feedback response pattern.
If the receiving antenna unit 550 is a switch antenna, the antenna control unit 590 controls the RX unit 590 received from the transmitting station 400, It is possible to select one of the antennas included in the receiving antenna unit 550 with reference to the AWV pattern. That is, the antenna control unit 590 selects one antenna that is expected to receive the best data according to the RX AWV pattern among the antennas included in the receiving antenna unit 550.
When the receiving antenna unit 550 is a phased array antenna, the antenna control unit 590 controls the propagation direction of the antenna included in the receiving antenna unit 550 with reference to the RX AWV pattern received from the transmitting station 400 . That is, the antenna control unit 590 calculates the direction (optimum RX AWV) in which data reception is expected to be smoothest according to the RX AWV pattern, and then adjusts the propagation direction of the antenna in the corresponding direction.
On the other hand, when the receiving antenna unit 550 is a single antenna, the antenna controller 590 may not perform any operation for forming a beam.
The TX AWV pattern, the feedback response pattern, and the RX AWV pattern may be repeatedly transmitted and received to perform beamforming. In the case where the transmitting antenna unit 450 and the receiving antenna unit 550 are both single antennas, only communication performance verification is performed The transmission and reception of the pattern may not be performed.
That is, synchronization is performed between the receiving station 500 and the transmitting station 400 with respect to timing, delay, and frequency / phase offset, and after the communication performance of the other station is confirmed, beam formation by repetitive transmission and reception of the pattern is performed If the transmitting antenna unit 450 and the receiving antenna unit 550 are both antennas, such as a single antenna, whose propagation direction can not be adjusted, the beam forming process is terminated.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

도 1은 IEEE 802.11 계열의 표준과 mmWave 간에 주파수 대역을 비교하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 통신 계층의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터를 송신하는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터를 수신하는 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 송신 스테이션 및 수신 스테이션에 구비된 안테나의 종류에 따른 빔 형성 모드를 나타낸 테이블이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 송신 안테나 가중치 벡터 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위상 어레이 안테나를 구비한 송신 스테이션 및 수신 스테이션간의 통신을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위상 어레이 안테나간의 빔 형성 과정을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
410 : CPU 420 : 메모리
430 : MAC 유닛 440 : 통신부
450 : 안테나부 460 : 패턴 생성부
470 : 응답 패턴 감지부 480 : 통신 성능 확인부
490 : 안테나 제어부1 is a diagram for comparing frequency bands between the standard of IEEE 802.11 series and mmWave.
2 is a conceptual diagram illustrating a wireless network system according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram of a communication layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating an apparatus for transmitting data according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating an apparatus for receiving data according to an embodiment of the present invention.
6 is a table illustrating a beam forming mode according to the types of antennas included in the transmitting station and the receiving station according to the embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a transmit antenna weight vector pattern according to an embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram illustrating communication between a transmitting station and a receiving station having a phased array antenna according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a beam forming process between the phased array antennas according to the embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
410: CPU 420: Memory
430: MAC unit 440:
450: antenna unit 460: pattern generating unit
470: Response pattern detection unit 480: Communication performance verification unit
490:

Claims

In an apparatus using a millimeter wave channel,

A communication performance verifying unit for confirming the communication performance of the receiving antenna unit provided in the partner station with reference to the received communication performance data;

An antenna controller for controlling the transmission antenna according to a determined beam forming mode with reference to the communication performance of the reception antenna unit and the communication performance of the transmission antenna unit; And

And a communication unit for transmitting data through the transmission antenna unit,

Wherein the determination unit determines whether the transmission antenna weight vector pattern is transmitted, whether a feedback response pattern is received, and whether a reception antenna weight vector pattern is transmitted, according to the beamforming mode.

The method according to claim 1,

Wherein the communication performance includes at least one of a type of the reception antenna unit or the transmission antenna unit and a number of antennas included in the reception antenna unit or the transmission antenna unit, .

The method according to claim 1,

If the transmission antenna is a single antenna, the communication unit synchronizes timing and delay with a receiving station, and then transmits the transmission antenna weight pattern and data to transmit the reception antenna weight vector pattern without receiving the feedback response pattern. .

The method according to claim 1,

Wherein the antenna control unit refers to the feedback response pattern received in response to transmitting the transmit antenna weight vector pattern when the transmit antenna unit is a switch antenna or a phased array antenna, and transmits data for controlling the transmit antenna unit.

5. The method of claim 4,

If the transmission antenna is a switch antenna, the antenna controller refers to the feedback response pattern received in response to transmitting the transmission antenna weight vector pattern, which is an identity matrix, and selects one of the antennas included in the transmission antenna And if the transmission antenna is a phased array antenna, the antenna controller refers to the feedback response pattern received in response to transmitting the transmission antenna weight vector pattern, which is a Hadamard matrix, To transmit data for adjusting the propagation direction of the antenna included in the antenna.

The method according to claim 1,

Wherein the communication unit transmits data that does not transmit the reception antenna weight vector pattern when the transmission antenna is a switch antenna or a phased array antenna and the reception antenna is a single antenna.

In an apparatus using a millimeter wave channel,

A communication performance verifying unit for verifying a communication performance of a transmission antenna unit included in the partner station with reference to the received communication performance data;

An antenna control unit for controlling the reception antenna unit according to the determined beam forming mode with reference to the communication performance of the transmission antenna unit and the communication performance of the reception antenna unit; And

And a communication unit for receiving data through the reception antenna unit,

Wherein the determination unit determines whether the transmission antenna weight vector pattern is received, whether a feedback response pattern is transmitted, and whether a reception antenna weight vector pattern is received, according to the beamforming mode.

8. The method of claim 7,

When the transmission antenna is a single antenna, the communication unit performs synchronization on timing and delay with the transmitting station, and then receives the reception antenna weight vector pattern without receiving the transmission antenna weight vector pattern and transmitting the feedback response pattern An apparatus for receiving data.

8. The method of claim 7,

When the transmission antenna unit is a switch antenna, generates the feedback response pattern in which one of the antennas included in the transmission antenna unit is specified, and when the transmission antenna unit is a phased array antenna, the propagation direction of the antenna included in the transmission antenna unit is Further comprising: a response pattern generation unit that generates the feedback response pattern specified.

8. The method of claim 7,

Wherein the communication unit receives the data receiving the data with a channel bandwidth of 0.5 to 2.5 GHz.

8. The method of claim 7,

If the receiving antenna is a switch antenna, the antenna controller selects one of the antennas included in the receiving antenna unit by referring to the received antenna weight vector pattern, and if the receiving antenna is a phased array antenna, And receiving data for controlling a propagation direction of an antenna included in the reception antenna unit by referring to the reception antenna weight vector pattern received.

8. The method of claim 7,

Wherein the communication unit receives data that does not receive the reception antenna weight vector pattern when the transmission antenna is a switch antenna or a phased array antenna and the reception antenna is a single antenna.

In a method of using a millimeter wave channel,

Confirming a communication performance of a receiving antenna unit included in the partner station with reference to the received communication performance data;

Controlling the transmission antenna unit according to the determined beam forming mode with reference to the communication performance of the reception antenna unit and the communication performance of the transmission antenna unit; And

And transmitting data through the transmission antenna unit,

A method for transmitting data, the method comprising: determining whether to transmit a transmit antenna weight vector pattern, whether to receive a feedback response pattern, and whether to transmit a receive antenna weight vector pattern.

14. The method of claim 13,

Wherein the communication performance includes at least one of a type of the reception antenna unit or the transmission antenna unit and a number of antennas included in the reception antenna unit or the transmission antenna unit, / RTI >

14. The method of claim 13,

When the transmission antenna is a single antenna, performing synchronization with timing and delay with a receiving station, and transmitting the reception antenna weight vector pattern without transmitting the transmission antenna weight pattern and receiving the feedback response pattern / RTI >

14. The method of claim 13,

Wherein the step of controlling the transmission antenna unit includes the step of controlling the transmission antenna unit with reference to the feedback response pattern received in response to transmitting the transmission antenna weight vector pattern when the transmission antenna unit is a switch antenna or a phased array antenna And transmitting the data.

17. The method of claim 16,

The step of controlling the transmit antenna unit when the transmit antenna unit is a switch antenna includes the steps of: receiving the feedback response pattern received in response to transmitting the transmit antenna weight vector pattern, which is an identity matrix, Wherein when the transmission antenna is a phase array antenna, the step of controlling the transmission antenna comprises receiving a transmission antenna weight vector pattern in response to transmitting the transmission antenna weight vector pattern, which is a Hadamard matrix, And adjusting the propagation direction of the antenna included in the transmission antenna unit by referring to the feedback response pattern.

14. The method of claim 13,

Wherein the transmit antenna portion is a switch antenna or a phased array antenna, and the receive antenna portion is a single antenna, the transmit antenna weight vector pattern is not transmitted.

In a method of using a millimeter wave channel,

Confirming the communication performance of a transmission antenna unit included in the other station with reference to the received communication performance data;

Controlling the receiving antenna unit according to the determined beam forming mode with reference to the communication capability of the transmitting antenna unit and the communication performance of the receiving antenna unit; And

And receiving data through the receive antenna unit,

A method for receiving data determined according to the beamforming mode, whether a transmission antenna weight vector pattern is received, whether a feedback response pattern is transmitted, and whether a reception antenna weight vector pattern is received.

20. The method of claim 19,

When receiving the transmission antenna weight vector pattern and receiving the reception antenna weight vector pattern without transmitting the feedback response pattern after synchronizing timing and delay with the transmitting station when the transmission antenna is a single antenna, &Lt; / RTI >

20. The method of claim 19,

And generating the feedback response pattern in which one of the antennas included in the transmission antenna unit is specified when the transmission antenna unit is a switch antenna, wherein when the transmission antenna unit is a phase array antenna, Further comprising generating the feedback response pattern specifying a propagation direction of the feedback response pattern.

20. The method of claim 19,

Wherein receiving the data comprises receiving the data in a channel bandwidth of 0.5 to 2.5 GHz.

20. The method of claim 19,

Wherein the step of controlling the receiving antenna unit when the receiving antenna unit is a switch antenna includes selecting one of the antennas included in the receiving antenna unit with reference to the received antenna weight vector pattern received, Controlling the receiving antenna unit in the case of an array antenna includes controlling the propagation direction of the antenna included in the receiving antenna unit by referring to the received antenna weight vector pattern received.

20. The method of claim 19,

Wherein the receive antenna weight vector pattern is not received when the transmit antenna is a switch antenna or a phased array antenna and the receive antenna is a single antenna.