KR20140030331A

KR20140030331A - 무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20140030331A
Application number: KR1020147002822A
Authority: KR
Inventors: 석용호; 박종현; 김은선
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-03-11
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: WO2013022253A2; US20170026155A1; WO2013022253A3; US20150250003A1; US10038531B2; KR101558112B1; US9491779B2

Abstract

무선랜에서 채널 접근 방법이 제공된다. 상기 방법은 전송기가 복수의 RTS(Request To Send) 프레임을 수신기로 복수의 서브 채널 상으로 전송하는 단계, - 단, 각 RTS 프레임은 상기 복수의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송됨, 상기 전송기가 적어도 하나의 CTS(Clear To Send) 프레임을 상기 수신기로부터 상기 복수의 서브 채널 중 적어도 하나의 서브 채널 상으로 수신하는 단계, - 단, 각 CTS 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송됨, 및 상기 전송기가 상기 수신기로 데이터 유닛을 전송하는 단계를 포함한다. 상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함한다. 상기 적어도 하나의 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 선택된 서브 채널 상으로 전송된다. 각 데이터 프레임은 각 선택된 서브 채널 상으로 전송된다.

Description

무선랜 시스템에서 채널 액세스 방법 및 장치{METHOD OF CHANNEL ACCESS IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK AND APPRATUS FOR THE SAME}

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선랜 시스템에서 스테이션에 의한 채널 액세스 방법과 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP)등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다.

한편 무선랜 보급의 활성화에 따라 하나의 AP가 매우 많은 수의 비 AP 스테이션(non-AP station)에게 서비스를 제공하는 환경이 나타나고 있다. 이와 같은 환경을 지원하는 무선랜의 특징은 낮은 데이터 레이트(low data rate), 낮은 파워(low power) 그리고 넓은 커버리지(wide coverage)로 대표될 수 있다. 이를 위해 해당 무선랜 환경 내에서 동작하는 장치들은 보다 낮은 주파수 대역을 사용하여 무선 신호를 송수신하게 될 수 있다.

낮은 대역의 주파수를 사용함에 따라, 무선 신호 송수신을 위하여 사용되는 채널 대역폭은 기존 높은 대역의 주파수를 사용할 때 보다 낮아질 수 있다. 이와 같이 무선 신호 송수신을 위해 사용되는 주파수 대역의 변경은 무선 장치에 의한 새로운 채널 접근 방법에 대한 논의를 요구한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 무선랜 시스템에서 스테이션 채널 접근 방법과 이를 지원하는 장치를 제공하는 것이다.

일 양태에 있어서, 무선랜에서 채널 접근 방법이 제공된다. 상기 방법은 전송기가 복수의 RTS(Request To Send) 프레임을 수신기로 복수의 서브 채널 상으로 전송하는 단계, - 단, 각 RTS 프레임은 상기 복수의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송됨, 상기 전송기가 적어도 하나의 CTS(Clear To Send) 프레임을 상기 수신기로부터 상기 복수의 서브 채널 중 적어도 하나의 서브 채널 상으로 수신하는 단계, - 단, 각 CTS 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송됨, 및 상기 전송기가 상기 수신기로 데이터 유닛을 전송하는 단계를 포함한다. 상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함한다. 상기 적어도 하나의 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 선택된 서브 채널 상으로 전송된다. 각 데이터 프레임은 각 선택된 서브 채널 상으로 전송된다.

상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 널 데이터 프레임(null data frame)을 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 널 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 나머지 서브 채널 상으로 전송될 수 있다. 각 널 데이터 프레임은 각 나머지 서브 채널 상으로 전송될 수 있다.

상기 적어도 하나의 CTS 프레임은 각 초기 스크램블링 시퀀스(initial scrambling sequence)를 기반으로 각각 스크램블링될 수 있다.

상기 각 초기 스크램블링 시퀀스는 각 널 패딩 지시자(null padding indicator)를 포함할 수 있다. 상기 각 널 패딩 지시자는 해당 CTS 프레임이 전송되는 해당 서브 채널이 널 데이터 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하기 위해 사용되는 것이 의도되는지 여부를 지시할 수 있다.

상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응할 수 있다.

상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 널 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응할 수 있다.

각 CTS 프레임은 각 널 데이터 패딩 지시자를 포함할 수 있다. 상기 각 널 데이터 패딩 지시자는 해당 CTS 프레임이 전송되는 해당 서브 채널이 널 데이터 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하기 위해 사용되는 것이 의도되는지 여부를 지시할 수 있다.

상기 각 나머지 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 널 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응할 수 있다.

각 선택된 서브 채널에 대한 SNR(Signal to Noise Ratio)가 각 나머지 서브 채널의 SNR보다 클 수 있다.

다른 양태에 있어서, 무선랜 시스템에서 동작하는 무선 장치가 제공된다. 상기 무선 장치는 무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버 및 상기 트랜시버와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 복수의 RTS(Request To Send) 프레임을 수신기로 복수의 서브 채널 상으로 전송하되, 각 RTS 프레임은 상기 복수의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송되고, 적어도 하나의 CTS(Clear To Send) 프레임을 상기 수신기로부터 상기 복수의 서브 채널 중 적어도 하나의 서브 채널 상으로 수신하되, 각 CTS 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송되고, 및 상기 수신기로 데이터 유닛을 전송하도록 설정된다. 상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함한다. 상기 적어도 하나의 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 선택된 서브 채널 상으로 전송된다. 각 데이터 프레임은 각 선택된 서브 채널 상으로 전송된다.

본 발명의 실시예는 좁은 주파수 대역을 사용하는 무선랜 시스템에서 주파수별로 채널 특성이 급격히 변하는 상황에 대응적인 채널 접근 방법과 이에 따른 프레임 송수신 방법을 제공한다. 전송자 및 수신자간 RTS-CTS 교환을 통해 데이터 프레임 전송을 위해 적합한 서브 채널이 시그널링될 수 있다. 적합한 서브 채널은 SNR(Signal to Noise Ratio)이 다른 서브 채널보다 우수한지 여부로 결정될 수 있다. 전송자는 시그널링된 서브 채널을 통해 데이터 프레임 전송을 위해 사용하고, 나머지 서브 채널은 널 데이터 프레임 전송을 위해 사용한다. 이를 통해 채널 특성의 편차가 주파수별로 큰 환경에서 데이터 전송을 위한 적합한 서브 채널을 선택하여 데이터를 송수신 할 수 있다. 이는 데이터 송수신의 신뢰성이 향상되며 무선랜 시스템 전반의 처리율이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU의 포맷을 나타내는 블록도이다.
도 5는 기존 무선랜 시스템의 채널 접근 메커니즘의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 M2M 무선랜 시스템의 협대역 주파수 환경에서 주파수 선택 채널 접근 메커니즘의 개념을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 선택 채널 접근을 위한 시그널링 을 위한 초기 스크램블링 시퀀스(initial scrambling sequence)의 설정예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 채널 접근 메커니즘을 기반으로 하는 데이터 프레임 전송 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 채널 접근 메커니즘을 기반으로한 데이터 프레임 전송 방법의 다른 예시를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 무선랜(Wireless Local Area Network; WLAN) 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다

인프라스트럭쳐(infrastructure) BSS는 하나 또는 그 이상의 비AP 스테이션(non-AP STA1(21), non-AP STA2(22), non-AP STA3(23), non-AP STA4(24), non-AP STAa(30)), 분산 서비스(Distribution Service)를 제공하는 AP(Access Point, 10) 및 다수의 AP를 연결시키는 분산 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP가 BSS의 비AP STA들을 관리한다.

반면, 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)는 애드-혹(Ad-Hoc) 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 비AP STA들이 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 STA으로 이루어질 수 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

STA은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다.

비AP STA는 AP가 아닌 STA로, 비 AP STA은 이동 단말(mobile terminal), 무선 기기(wireless device), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit; WTRU), 사용자 장비(User Equipment; UE), 이동국(Mobile Station; MS), 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 또는 단순히 user 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 비 AP STA을 STA으로 지칭하도록 한다.

AP는 해당 AP에게 결합된(Associated) STA을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 집중 제어기(central controller), 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 사이트 제어기 또는 관리 STA 등으로 불릴 수도 있다.

도 1에 도시된 BSS를 포함하는 복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분산 시스템(Distribution System; DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set; ESS)라 한다. ESS에 포함되는 AP 및/또는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS에서 STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에서, MAC(Medium Access Control)의 기본 접속 메커니즘은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 “listen before talk” 접속 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 접속 메커니즘 따르면, AP 및/또는 STA은 전송을 시작하기에 앞서 무선 채널 또는 매체(medium)를 센싱(sensing)한다. 센싱 결과, 만일 매체가 휴지 상태(idle status)인 것으로 판단 되면, 해당 매체를 통하여 프레임 전송을 시작한다. 반면, 매체가 점유 상태(occupied status)인 것으로 감지되면, 해당 AP 및/또는 STA은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 매체 접근을 위한 지연 기간을 설정하여 기다린다.

CSMA/CA 메커니즘은 AP 및/또는 STA이 매체를 직접 센싱하는 물리적 캐리어 센싱(physical carrier sensing) 외에 가상 캐리어 센싱(virtual carrier sensing)도 포함한다. 가상 캐리어 센싱은 히든 노드 문제(hidden node problem) 등과 같이 매체 접근상 발생할 수 있는 문제를 보완하기 위한 것이다. 가상 캐리어 센싱을 위하여, 무선랜 시스템의 MAC 은 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 AP 및/또는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 AP 및/또는 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 AP및/또는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당된다.

DCF와 함께 IEEE 802.11 MAC 프로토콜은 DCF와 폴링(pollilng) 기반의 동기식 접속 방식으로 모든 수신 AP 및/또는 STA이 데이터 패킷을 수신할 수 있도록 주기적으로 폴링하는 PCF(Point Coordination Function)를 기반으로 하는 HCF(Hybrid Coordination Function)를 제공한다. HCF는 제공자가 다수의 사용자에게 데이터 패킷을 제공하기 위한 접속 방식을 경쟁 기반으로 하는 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)와 폴링(polling) 메커니즘을 이용한 비경쟁 기반의 채널 접근 방식을 사용하는 HCCA(HCF Controlled Channel Access)를 가진다. HCF는 무선랜의 QoS(Quality of Service)를 향상시키기 위한 매체 접근 메커니즘을 포함하며, 경쟁 주기(Contention Period; CP)와 비경쟁 주기(Contention Free Period; CFP) 모두에서 QoS 데이터를 전송할 수 있다.

무선 통신 시스템에서는 무선 매체의 특성 상 STA의 전원이 켜지고 동작을 시작할 때 네트워크의 존재를 바로 알 수 없다. 따라서, 어떠한 타입의 STA이든 네트워크에 접속을 하기 위해서는 네트워크 발견(network discovery) 과정을 수행하여야 한다. 네트워크 발견 과정을 통하여 네트워크를 발견한 STA은 네트워크 선택 과정을 통하여 가입할 네트워크를 선택한다. 그 후, 선택한 네트워크에 가입하여 전송단/수신단에서 이루어지는 데이터 교환 동작을 수행한다.

무선랜 시스템에서 네트워크 발견 과정은 스캐닝 절차(scanning procedure)로 구현된다. 스캐닝 절차는 수동 스캐닝(passive scanning) 및 능동 스캐닝(active scanning)으로 나뉘어진다. 수동 스캐닝은 AP가 주기적으로 브로드캐스트(broadcast)하는 비콘 프레임(beacon frame)을 기반으로 이루어 진다. 일반적으로 무선랜의 AP는 비콘 프레임을 특정 인터벌(interval)(예를 들어 100msec)마다 브로드캐스트한다. 비콘 프레임은 자신이 관리하는 BSS에 관한 정보를 포함한다. STA은 수동적으로 특정 채널에서 비콘 프레임의 수신을 위해 대기한다. 비콘 프레임의 수신을 통하여 네트워크에 대한 정보를 획득한 STA은 특정 채널에서의 스캐닝 절차를 종료한다. 수동 스캐닝은 STA이 별도의 프레임을 전송할 필요 없이 비콘 프레임을 수신하기만 하면 이루어지므로 전체적인 오버헤드가 적다는 장점이 있다. 하지만 비콘 프레임의 전송 주기에 비례하여 스캐닝 수행 시간이 늘어난다는 단점이 있다.

능동 스캐닝은 STA이 능동적으로 특정 채널에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 브로드캐스트 하여 이를 수신한 모든 AP로부터 네트워크 정보를 요구하는 것이다. 프로브 요청 프레임을 수신한 AP는 프레임 충돌을 방지하기 위해 랜덤 시간 동안 대기 후 프로브 응답 프레임에 네트워크 정보를 포함시켜 해당 STA에게 전송한다. STA은 프로브 응답 프레임을 수신하여 네트워크 정보를 획득함을 통하여 스캐닝 절차를 종료한다. 능동 스캐닝은 상대적으로 빠른 시간 내에 스캐닝을 마칠 수 있다는 장점을 가진다. 반면, 요청－응답에 따른 프레임 시퀀스가 필요하므로 전체적인 네트워크 오버헤드는 증가하게 된다.

스캐닝 절차를 마친 STA은 자신에 대한 특정 기준에 따라 네트워크를 선택한 후 AP와 인증(authentication) 절차를 수행한다. 인증 절차는 2방향 핸드쉐이크(2-way handshake)로 이루어 진다. 인증 절차를 마친 STA은 AP와 결합(association) 절차를 진행한다.

결합 절차는 2방향 핸드쉐이크로 이루어 진다. 먼저 STA이 AP에게 결합 요청 프레임(association request frame)을 전송한다. 결합 요청 프레임에는 STA의 능력치(capabilities) 정보가 포함된다. 이를 기반으로 AP는 해당 STA에 대한 결합 허용 여부를 결정한다. 결합 허용 여부를 결정한 AP는 해당 STA에게 결합 응답 프레임(association response frame)을 전송한다. 결합 응답 프레임은 결합 허용 여부를 지시하는 정보 및 결합 허용/실패 시 이유를 지시하는 정보를 포함한다. 결합 응답 프레임은 AP가 지원 가능한 능력치에 대한 정보를 더 포함한다. 결합이 성공적으로 완료된 경우 AP 및 STA간 정상적인 프레임 교환이 이루어진다. 결합이 실패한 경우 결합 응답 프레임에 포함된 실패 이유에 대한 정보를 기반으로 결합 절차가 다시 시도되거나 또는 STA은 다른 AP에게 결합을 요청할 수 있다.

STA은 무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 초고처리율(Very High Throughput, VHT)를 지원하는 차세대 무선랜 시스템은 IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다.

차세대 무선랜 시스템에서는 80MHz, 연속적인 160MHz(contiguous 160MHz), 불 연속적인 160MHz(non-contiguous 160MHz) 대역폭 전송 및/또는 그 이상의 대역폭 전송을 지원하고자 한다. 또한, 보다 높은 처리율을 위하여 MU-MIMO(Multi User-Multiple Input Multiple Output) 전송 방법을 제공한다. 차세대 무선랜 시스템에서 AP는 MIMO 페어링된 적어도 하나 이상의 STA에게 동시에 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 도면과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)는 자신과 결합(association)되어 있는 복수의 STA들(21, 22, 23, 24, 30) 중 적어도 하나 이상의 STA을 포함하는 STA 그룹에게 데이터를 동시에 전송할 수 있다. 도 1에서는 AP가 STA들에게 MU-MIMO 전송하는 것을 예시로 하고 있으나, TDLS(Tunneled Direct Link Setup) 이나 DLS(Direct Link Setup), 메쉬 네트워크(mesh network)를 지원하는 무선랜 시스템에서는 데이터를 전송하고자 하는 STA이 MU-MIMO 전송기법을 사용하여 PPDU를 복수의 STA들에게 전송할 수 있다. 이하에서는 AP가 복수의 STA에게 MU-MIMO 전송 기법에 따라 PPDU를 전송하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

각각의 STA으로 전송 되는 데이터는 서로 다른 공간 스트림(spatial stream)을 통하여 전송될 수 있다. AP(10)가 전송하는 데이터 패킷은 무선랜 시스템의 물리 계층에서 생성되어 전송되는 PPDU 또는 PPDU에 포함된 데이터 필드로써 프레임이라고 언급될 수 있다. 즉, SU(single user)-MIMO 및/또는 MU-MIMO를 위한 PPDU또는 PPDU에 포함된 데이터 필드를 MIMO 패킷이라고 할 수 있다. 그 중 MU를 위한 PPDU를 MU 패킷이라고 할 수 있다. 본 발명의 예시에서 AP(10)와 MU-MIMO 페어링 된 전송 대상 STA 그룹은 STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)라고 가정한다. 이 때 전송 대상 STA그룹의 특정 STA에게는 공간 스트림이 할당되지 않아 데이터가 전송되지 않을 수 있다. 한편, STAa(30)는 AP와 결합되어 있으나 전송 대상 STA 그룹에는 포함되지 않는 STA이라고 가정한다.

AP는 MU-MIMO 전송 기법을 통해 PPDU를 복수의 STA으로 전송하는 경우, PPDU 내에 그룹 식별자(Group ID)를 지시하는 정보를 제어정보로서 포함하여 전송한다. STA이 PPDU 수신하면, STA은 그룹 ID 필드를 확인하여 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버 STA인지를 확인한다. 자신이 전송 대상 STA 그룹의 멤버임이 확인되면, 자신에게 전송되는 공간 스트림 세트가 전체 공간 스트림 중 몇 번째 위치하는지를 확인할 수 있다. PPDU는 수신 STA에 할당된 공간 스트림의 개수 정보를 포함하므로, STA은 자신에게 할당된 공간 스트림들을 찾아 데이터를 수신할 수 있다.

한편, 무선랜 시스템에서 새로이 사용 할 수 있는 주파수 대역으로 TV WS(White Space)가 주목받고 있다. TV WS는 미국의 아날로그 TV의 디지털화로 인해 남게 된 휴지 상태의 주파수 대역을 말하며, 예를 들어, 54~698MHz 대역을 말한다. 하지만, 이는 예시에 불과하고, TV WS는 허가된 유저(licensed user)가 우선적으로 사용할 수 있는 허가된 대역이라 할 수 있다. 허가된 유저는 허가된 대역의 사용을 허가 받은 유저를 의미하며, 허가된 장치(licensed device), 제1 유저(primary user), 주사용자(incumbent user) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.

TV WS에서 동작하는 AP 및/또는 STA은 허가된 유저에 대한 보호(protection) 기능을 제공하여야 하는데, TV WS 대역의 사용에 있어서 허가된 유저가 우선하기 때문이다. 예를 들어 TV WS 대역에서 특정 대역폭을 가지도록 규약상 분할되어 있는 주파수 대역인 특정 WS 채널을 마이크로폰(microphone)과 같은 허가된 유저가 이미 사용하고 있는 경우, 허가된 유저를 보호하기 위하여 AP 및/또는 STA은 해당 WS 채널에 해당하는 주파수 대역은 사용할 수 없다. 또한, AP 및/또는 STA은 현재 프레임 전송 및/또는 수신을 위해 사용하고 있는 주파수 대역을 허가된 유저가 사용하게 되면 해당 주파수 대역의 사용을 중지해야 한다.

따라서 AP 및/또는STA은 TV WS 대역 내 특정 주파수 대역의 사용이 가능한지, 다시 말해서 상기 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 절차가 선행되어야 한다. 특정 주파수 대역에 허가된 유저가 있는지 여부를 파악하는 것을 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)이라 한다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 탐지(energy detection) 방식, 신호 탐지(signature detection) 방식 등이 활용된다. 수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단하거나, DTV 프리앰블(preamble)이 검출되면 허가된 유저가 사용중인 것으로 판단할 수 있다.

도 2는 IEEE 802.11에 의해 지원되는 무선랜 시스템의 물리계층 아키텍처를 나타낸 도면이다.

IEEE 802.11의 물리계층 아키텍처(PHY architecture)는 PLME(PHY Layer Management Entity), PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 부계층(210), PMD(Physical Medium Dependent) 부계층(200)으로 구성된다. PLME는 MLME(MAC Layer Management Entity)와 협조하여 물리계층의 관리기능을 제공한다. PLCP 부계층(210)은 MAC 부계층(220)과 PMD 부계층(200) 사이에서 MAC 계층의 지시에 따라 MAC 부계층(220)으로부터 받은 MPDU(MAC Protocol Data Unit)를 PMD부계층에 전달하거나, PMD 부계층(200)으로부터 오는 프레임을 MAC 부계층(220)에 전달한다. PMD 부계층(200)은 PLCP 하위 계층으로서 무선 매체를 통한 두 스테이션간 물리 계층 개체(entity)의 송수신이 가능하도록 한다. MAC 부계층(220)이 전달한 MPDU는 PLCP 부계층(210)에서 PSDU(Physical Service Data Unit)이라 칭한다. MPDU는 PSDU와 유사하나 복수의 MPDU를 어그리게이션(aggregation)한 A-MPDU(aggregated MPDU)가 전달된 경우 개개의 MPDU와 PSDU는 서로 상이할 수 있다.

PLCP 부계층(210)은 PSDU를 MAC 부계층(220)으로부터 받아 PMD 부계층(200)으로 전달하는 과정에서 물리계층 송수신기에 의해 필요한 정보를 포함하는 부가필드를 덧붙인다. 이때 부가되는 필드는 PSDU에 PLCP 프리앰블(preamble), PLCP 헤더(header), 컨볼루션 인코더를 영상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 꼬리 비트(Tail Bits) 등이 될 수 있다. PLCP 부계층(210)은 PPDU를 생성하고 전송하는데 필요한 제어 정보와 수신 STA이 PPDU를 수신하고 해석하는데 필요한 제어 정보를 포함하는 TXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로부터 전달 받는다. PLCP 부계층(210)은 PSDU를 포함하는 PPDU를 생성함에 있어서 TXVECTOR 파라미터에 포함된 정보를 사용한다.

PLCP 프리앰블은 PSDU이 전송되기 전에 수신기로 하여금 동기화 기능과 안테나 다이버시티를 준비하도록 하는 역할을 한다. 데이터 필드는 PSDU에 패딩 비트들, 스크랩블러를 초기화 하기 위한 비트 시퀀스를 포함하는 서비스 필드 및 꼬리 비트들이 덧붙여진 비트 시퀀스가 인코딩된 코드화 시퀀스(coded sequence)를 포함할 수 있다. 이 때, 인코딩 방식은 PPDU를 수신하는 STA에서 지원되는 인코딩 방식에 따라 BCC(Binary Convolutional Coding) 인코딩 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 인코딩 중 하나로 선택될 수 있다. PLCP 헤더에는 전송할 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)에 대한 정보를 포함하는 필드가 포함되는데 이는 이후에 도 3 및 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

PLCP 부계층(210)에서는 PSDU에 상술한 필드를 부가하여 PPDU(PLCP Protocol Data Unit)를 생성하여 PMD 부계층을 거쳐 수신 스테이션으로 전송하고, 수신 스테이션은 PPDU를 수신하여 PLCP 프리앰블, PLCP 헤더로부터 데이터 복원에 필요한 정보를 얻어 복원한다. 수신 스테이션의 PLCP 부계층은 PLCP 프리앰블 및 PLCP 헤더에 포함된 제어 정보를 포함하는 RXVECTOR 파라미터를 MAC 부계층으로 전달하여 수신 상태에서 PPDU를 해석하고 데이터를 획득할 수 있도록 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU의 포맷을 나타내는 블록도이다. 이하에서 IEEE 802.11n 이전의 기존 무선랜 표준인 IEEE 802.11a/b/g를 기반으로 하는 레거시 무선랜 시스템에서 동작하는 STA을 레거시 STA(Legacy STA; L-STA)이라 한다. 또한 IEEE 802.11n을 기반으로 하는 HT 무선랜 시스템에서 HT를 지원할 수 있는 STA을 HT-STA이라 한다.

도 3의 부도면 (a)는 IEEE 802.11n이전의 기존 무선랜 시스템 표준인 IEEE 802.11a/b/g에서 사용되던 PPDU인 레거시 PPDU(Legacy PPDU; L-PPDU) 포맷을 나타낸다. 따라서, IEEE 802.11n 표준이 적용된 HT 무선랜 시스템에서 레거시 STA(L-STA)이 이와 같은 포맷을 가지는 L-PPDU를 송수신할 수 있다.

부도면 (a)를 참조하면 L-PPDU(310)는 L-STF(311), L-LTF(312), L-SIG 필드(313) 및 데이터 필드(314)를 포함한다.

L-STF(311)은 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control) 컨버전스(convergence), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용한다.

L-LTF(312)는 주파수 오프셋(frequency offset) 및 채널 추정(channel estimation)에 사용한다.

L-SIG 필드(313)는 데이터 필드(314)를 복조(demodulation) 및 디코딩(decoding)하기 위한 제어 정보를 포함한다.

L-PPDU는 L-STF 필드(311), L-LTF 필드(312), L-SIG 필드(313), 및 데이터 필드(314) 순서로 전송될 수 있다.

부도면 (b)는 L-STA과 HT-STA이 공존할 수 있도록 하는 HT 혼합(HT-mixed) PPDU 포맷의 블록도이다. 부도면 (b)를 참조하면 HT 혼합 PPDU(320)는 L-STF(321), L-LTF(322), L-SIG(323), HT-SIG(324), HT-STF(325) 및 복수의 HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)를 포함한다.

L-STF(321), L-LTF(322) 및 L-SIG 필드(323)는 부도면 (a)의 도면부호 311, 312 및 313가 가리키는 것과 각각 동일하다. 따라서, L-STA은 HT 혼합 PPDU(320)를 수신하여도 L-LTF(322), L-LTF(322) 및 L-SIG(323)을 통해 데이터 필드를 해석할 수 있다. 다만 L-LTF 필드(323)는 HT-STA이 HT 혼합 PPDU(320)를 수신하고 L-SIG 필드(323), HT-SIG(324) 및 HT-STF(325)를 해독하기 위해 수행할 채널 추정을 위한 정보를 더 포함할 수 있다.

HT-STA은 L-SIG(323)의 뒤에 나오는 HT-SIG(324)를 통하여 HT 혼합 PPDU(320)이 자신을 위한 PPDU임을 알 수 있으며, 이를 기반으로 데이터 필드(327)를 복조하고 디코딩할 수 있다.

HT-STF(325)는 HT-STA을 위한 프레임 타이밍 동기, AGC 컨버전스 등을 위해 사용될 수 있다.

HT-LTF(326)는 데이터 필드(327)의 복조를 위한 채널 추정에 사용될 수 있다. IEEE 802.11n은 SU-MIMO를 지원하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 위해 HT-LTF(326)는 복수로 구성될 수 있다.

HT-LTF(326)는 공간 스트림에 대한 채널 추정을 위하여 사용되는 Data HT-LTF와 풀 채널 사운딩(full channel sounding)을 위해 추가적으로 사용되는 확장 HT-LTF(extension HT-LTF) 로 구성될 수 있다. 따라서, 복수의 HT-LTF(326)는 전송되는 공간 스트림의 개수보다 같거나 많을 수 있다.

HT-혼합 PPDU(320)은 L-STA도 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하기 위해 L-STF(321), L-LTF(322) 및 L-SIG 필드(323)가 가장 먼저 전송된다. 이후 HT-STA을 위하여 전송되는 데이터의 복조 및 디코딩을 위해 HT-SIG 필드(324)가 전송된다.

HT-SIG 필드(324)까지는 빔포밍을 수행하지 않고 전송하여 L-STA 및 HT-STA이 해당 PPDU를 수신하여 데이터를 획득할 수 있도록 하고, 이 후 전송되는 HT-STF(325), HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)는 프리코딩을 통한 무선 신호 전송이 수행 된다. 여기서 프리코딩을 하여 수신하는 STA에서 프리코딩에 의한 전력이 가변 되는 부분을 감안할 수 있도록 HT-STF(325)를 전송하고 그 이후에 복수의 HT-LTF(326) 및 데이터 필드(327)를 전송한다.

HT 무선랜 시스템에서 20MHz를 사용하는 HT-STA이 OFDM 심볼당 52개의 데이터 부반송파를 사용할지라도 같은 20MHz를 사용하는 L-STA은 여전히 OFDM 심볼당 48개의 데이터 부반송파를 사용한다. 기존 시스템과 호환(backward compatibility)을 지원하기 위해 HT 혼합 PPDU(320) 포맷에서 HT-SIG 필드(324)는 L-LTF(322)를 이용하여 디코딩 되기 때문에, HT-SIG 필드(324)는 48 × 2개의 데이터 부반송파로 구성된다. 이후 HT-STF(325), HT-LTF(426)는 OFDM 심볼 당 52개의 데이터 부반송파로 구성 된다. 그 결과 HT-SIG 필드(324)는 1/2, BPSK(Binary Phase Shift Keying)로 지원되기 때문에 각 HT-SIG 필드(324)는 24 비트로 구성되어 있어 총 48비트로 전송된다. 즉 L-SIG 필드(323)와 HT-SIG 필드(324)를 위한 채널 추정은 L-LTF(322)를 이용하며 L-LTF(322)를 구성하는 비트열은 하기 수학식 1과 같이 표현된다. L-LTF(322)는 한 심볼당 DC 부반송파를 제외한 48개의 데이터 부반송파로 구성된다.

부도면 (c)는 HT-STA만이 사용할 수 있는 HT-Greenfield PPDU(330) 포맷을 나타내는 블록도이다. 부도면 (c)를 참조하면 HT-GF PPDU(330)는 HT-GF-STF(331), HT-LTF1(332), HT-SIG(333), 복수의 HT-LTF2(334) 및 데이터 필드(335)를 포함한다.

HT-GF-STF(331)는 프레임 타이밍 획득 및 AGC를 위해 사용된다.

HT-LTF1(332)는 채널 추정을 위해 사용된다.

HT-SIG(333)는 데이터 필드(335)의 복조 및 디코딩을 위해 사용된다.

HT-LTF2(334)는 데이터 필드(335)의 복조를 위한 채널 추정에 사용된다. 마찬가지로 HT-STA은 SU-MIMO를 사용하므로 복수의 공간 스트림으로 전송되는 데이터 필드 각각에 대하여 채널 추정을 요하므로 HT-LTF(326)는 복수로 구성될 수 있다.

복수의 HT-LTF2(334)는 HT 혼합 PPDU(320)의 HT-LTF(326)와 마찬가지로 복수의 Data HT-LTF와 복수의 확장 HT-LTF로 구성될 수 있다.

부도면 (a), (b) 및 (c)에 도시된 각각의 데이터 필드(314, 327, 335)는 각각 서비스(service) 필드, 스크램블된 PSDU, 꼬리 비트 및 패딩 비트를 포함할 수 있다. 서비스 필드는 스크램블러를 초기화하기 위해 사용될수 있다. 서비스 필드는 16비트로 설정될 수 있다. 이 경우 스크램블러 초기화를 위한 비트는 7비트로 구현될 수 있다. 꼬리 필드는 컨벌루션(conbolution) 인코더를 0인 상태로 되돌리는데 필요한 비트 시퀀스로 구성될 수 있다. 꼬리 필든느 전송될 데이터를 인코딩하는데 사용된 BCC(Binary Convolutional Code) 인코더의 개수에 비례하는 비트 사이즈를 할당 받을 수 있으며, 보다 상세하게는 BCC 개수당 6비트를 가지도록 구현될 수 있다.

도 4는 VHT를 지원하는 무선랜 시스템에서 사용되는 PPDU 포맷의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, PPDU(400)는 L-STF(410), L-LTF(420), L-SIG 필드(430), VHT-SIGA 필드(440), VHT-STF(450), VHT-LTF(460), VHT-SIGB 필드(470) 및 데이터 필드(480)를 포함할 수 있다.

PHY를 구성하는 PLCP 부계층은 MAC 계층으로부터 전달 받은 PSDU에 필요한 정보를 더하여 데이터 필드(480)로 변환하고 L-STF(410), L-LTF(420), L-SIG 필드(430), VHT-SIGA 필드(440), VHT-STF(450), VHT-LTF(460), VHT-SIGB(470) 등의 필드를 더하여 PPDU(400)를 생성하고 PHY를 구성하는 PMD 부계층을 통해 하나 또는 그 이상의 STA에게 전송한다. PLCP 부계층이 PPDU를 생성하는데 필요한 제어 정보와 PPDU에 포함시켜 전송하여 수신 STA이 PPDU를 해석하는데 사용되는 제어 정보는 MAC 계층으로부터 전달 받은 TXVECTOR 파라미터로부터 제공된다.

L-STF(410)는 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control) 컨버전스(convergence), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용된다.

L-LTF(420)는 L-SIG 필드(430) 및 VHT-SIGA 필드(440)의 복조를 위한 채널 추정에 사용한다.

L-SIG 필드(430)는L-STA이 PPDU(400)를 수신하고 이를 해석하여 데이터를 획득하는데 사용된다. L-SIG 필드(430)는 레이트(rate) 서브 필드, 길이(length) 서브 필드, 패리티 비트 및 꼬리(tail) 필드를 포함한다. 레이트 서브 필드는 현재 전송될 데이터에 대한 비트 레이트(bit rate)를 지시하는 값으로 설정된다.

길이 서브 필드는 MAC 계층이 PHY 계층에게 전송할 것을 요청하는 PSDU의 옥텟 길이를 지시하는 값으로 설정된다. 이 때 PSDU의 옥텟 길이의 정보와 관련된 파라미터인 L_LENGTH 파라미터는 전송 시간과 관련된 파라미터인 TXTIME 파라미터를 기반으로 결정된다. TXTIME은 MAC 계층이 PSDU(physical service data unit)의 전송을 위해 요청한 전송 시간에 대응하여 PHY 계층이 PSDU를 포함하는 PPDU 전송을 위해 결정한 전송 시간을 나타낸다. 따라서, L_LENGTH 파라미터는 시간과 관련된 파라미터 이므로 L-SIG 필드(430)에 포함된 길이 서브 필드는 전송 시간과 관련된 정보를 포함하게 된다.

VHT-SIGA 필드(440)는 PPDU를 수신하는 STA들이 PPDU(400)를 해석하기 위해 필요한 제어 정보(control information, 또는 시그널 정보(signal information))를 포함하고 있다. VHT-SIGA 필드(440)는 두 개의 OFDM 심볼로 전송된다. 이에 따라 VHT-SIGA 필드(440)는 VHT-SIGA1 필드 및 VHT-SIGA2 필드로 나뉘어질 수 있다. VHT-SIGA1 필드는 PPDU 전송을 위해 사용되는 채널 대역폭 정보, STBC(Space Time Block Coding)를 사용하는지 여부와 관련된 식별 정보, SU 또는 MU-MIMO 중에서 PPDU가 전송되는 방식을 지시하는 정보, 전송 방법이 MU-MIMO라면 AP와 MU-MIMO 페어링된 복수의 STA인 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보 및 상기 전송 대상 STA 그룹에 포함된 각각의 STA에 할당된 공간 스트림에 대한 정보를 포함한다. VHT-SIGA2 필드는 짧은 GI(short Guard Interval) 관련 정보를 포함한다.

MIMO 전송 방식을 지시하는 정보 및 전송 대상 STA 그룹을 지시하는 정보는 하나의 MIMO지시 정보로 구현될 수 있으며, 그 일례로 그룹 ID로 구현될 수 있다. 그룹 ID는 특정 범위를 가지는 값으로 설정될 수 있으며, 범위 중 특정 값은 SU-MIMO 전송 기법을 지시하며, 그 이외의 값은 MU-MIMO 전송 기법으로 PPDU(400)가 전송되는 경우 해당 전송 대상 STA 그룹에 대한 식별자로 사용될 수 있다.

그룹 ID가 해당 PPDU(400)가 SU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA2 필드는 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC(Binary Convolution Coding)인지 또는 LDPC(Low Density Parity Check) 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보와, 전송자-수신자간 채널에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보를 포함한다. 또한, VHT-SIGA2 필드는 PPDU의 전송 대상 STA의 AID 및/또는 상기 AID의 일부 비트 시퀀스를 포함하는 부분 AID(partial AID)을 포함할 수 있다.

그룹 ID가 해당 PPDU(400)가 MU-MIMO 전송 기법을 통해 전송됨을 지시하면, VHT-SIGA 필드(440)는 MU-MIMO 페어링된 수신 STA들에게 전송이 의도되는 데이터 필드에 적용된 코딩 기법이 BCC 인지 또는 LDPC 코딩인지를 지시하는 코딩 지시 정보가 포함된다. 이 경우 각 수신 STA에 대한 MCS(modulation coding scheme) 정보는 VHT-SIGB 필드(470)에 포함될 수 있다.

VHT-STF(450)는 MIMO 전송에 있어서 AGC 추정의 성능을 개선하기 위해 사용된다.

VHT-LTF(460)는 STA이 MIMO 채널을 추정하는데 사용된다. 차세대 무선랜 시스템은 MU-MIMO를 지원하기 때문에 VHT-LTF(460)는 PPDU(400)가 전송되는 공간 스트림의 개수만큼 설정될 수 있다. 추가적으로, 풀 채널 사운딩(full channel sounding)이 지원되며 이가 수행될 경우 VHT LTF의 수는 더 많아질 수 있다.

VHT-SIGB 필드(470)는 MIMO 페어링된 복수의 STA이 PPDU(400)를 수신하여 데이터를 획득하는데 필요한 전용 제어 정보를 포함한다. 따라서 VHT-SIGA필드(440)에 포함된 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(400)가 MU-MIMO 전송 된 것이라 지시한 경우에만 STA은 VHT-SIGB 필드(470)를 디코딩(decoding)하도록 설계될 수 있다. 반대로, VHT-SIGA 필드(440)에 포함된 제어 정보가 현재 수신된 PPDU(400)는 단일 STA을 위한 것(SU-MIMO를 포함)임을 가리킬 경우 STA은 VHT-SIGB 필드(470)를 디코딩하지 않도록 설계될 수 있다.

VHT-SIGB 필드(470)는 각 STA들에 대한 MCS(modulation and coding scheme)에 대한 정보 및 레이트 매칭(rate-matching)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 각 STA들을 위한 데이터 필드에 포함된 PSDU 길이를 지시하는 정보를 포함할 수 있다. PSDU의 길이를 지시하는 정보는 PSDU의 비트 시퀀스의 길이를 지시하는 정보로 옥테트 단위로 지시할 수 있다. 한편, PPDU가 SU 전송되는 경우, MCS에 대한 정보는 VHT-SIGA 필드(440)에 포함되기 때문에 VHT-SIGB 필드(470)에는 포함되지 않을 수 있다. VHT-SIGB 필드(470)의 크기는 MIMO 전송의 유형(MU-MIMO 또는 SU-MIMO) 및 PPDU 전송을 위해 사용하는 채널 대역폭에 따라 다를 수 있다.

데이터 필드(480)는 STA으로 전송이 의도되는 데이터를 포함한다. 데이터 필드(480)는 MAC 계층에서의 MPDU(MAC Protocol Data Unit)가 전달된 PSDU(PLCP Service Data Unit)과 스크램블러를 초기화 하기 위한 서비스(service) 필드, 컨볼루션(convolution) 인코더를 영 상태(zero state)로 되돌리는데 필요한 비트 시퀀스를 포함하는 꼬리(tail) 필드 및 데이터 필드의 길이를 규격화 하기 위한 패딩 비트들을 포함한다. MU 전송인 경우, 각 STA으로 전송되는 데이터 필드(480)에 각각 전송이 의도되는 데이터 유닛이 포함될 수 있으며, 데이터 유닛은 A-MPDU(aggregate MPDU)일 수 있다.

도 1과 같이 주어진 무선랜 시스템에서 AP(10)가 STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23)에게 데이터를 전송하고자 하는 경우, STA1(21), STA2(22), STA3(23) 및 STA4(24)를 포함하는 STA 그룹으로 PPDU를 전송할 수 있다. 이 경우 도 4와 같이 STA4(24)에게 할당된 공간 스트림은 없도록 할당할 수 있으며, STA1(21), STA2(22) 및 STA3(23) 각각에게 특정 개수의 공간 스트림을 할당하고 이에 따라 데이터를 전송할 수 있다. 도 4와 같은 예시에 있어서 STA1(21)에게는 1개의 공간 스트림, STA2(22)에게는 3개의 공간 스트림, STA3(23)에게는 2개의 공간 스트림이 할당되어 있음을 알 수 있다.

한편, 최근 스마트 그리드(smart grid), e-Health, 유비쿼터스와 같은 다양한 통신 서비스들이 등장하면서 이를 지원하기 위한 M2M(Machine to Machine) 기술이 각광받고 있다. 온도 습도 등을 감지하는 센서와, 카메라, TV 등의 가전 제품, 공장의 공정 기계, 자동차 같은 대형 기계들까지 M2M 시스템을 구성하는 하나의 요소가 될 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 요소들은 무선랜 통신을 기반으로 하여 데이터를 송수신할 수 있다. M2M 시스템을 구성하는 장치들이 무선랜을 지원하며 네트워크를 구성한 경우 이를 이하에서 M2M 무선랜 시스템이라 한다.

M2M을 지원하는 무선랜 시스템의 특성은 아래와 같다.

1) 많은 STA의 수 : M2M은 기존의 네트워크와 달리 많은 수의 STA이 BSS 내에 존재함을 가정한다. 개인이 소유한 장치뿐만 아니라 집, 회사 등에 설치된 센서 등을 모두 고려하기 때문이다. 따라서 하나의 AP에 상당히 많은 수의 STA이 접속될 수 있다.

2) 각 STA당 낮은 트래픽 부하(traffic load): M2M 시스템에서 STA은 주변의 정보를 수집하여 보고하는 트래픽 패턴을 가지기 때문에 자주 보낼 필요가 없고 그 정보의 양도 적은 편이다.

3) 상향 링크(uplink) 중심의 통신: M2M은 주로 하향 링크(downlink)로 명령을 수신하여 행동을 취한 후 결과 데이터를 상향링크로 보고하는 구조를 가진다. 주요 데이터는 일반적으로 상향링크로 전송되므로 M2M을 지원하는 시스템에서는 상향 링크가 중심이 된다.

4) STA의 파워 관리: M2M 단말은 주로 배터리로 동작하며 사용자가 자주 충전하기 어려운 경우가 많다. 따라서 배터리 소모를 최소화하기 위한 파워 관리 방법이 요구된다.

5) 자동 복구 기능: M2M 시스템을 구성하는 장치는 특정 상황에서 사람이 직접 조작하기 힘들기 때문에 스스로 복구하는 기능이 필요하다.

위와 같은 M2M을 지원하는 무선랜 시스템의 특성, 특히 매우 많은 수의 STA이 AP에 접속해 있는 통신 환경은 본 발명에서 제안하는 통신 방법이 효과적으로 적용될 수 있는 실시예가 될 수 있다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 M2M을 지원하는 무선랜 시스템을 예로 들어 설명하도록 한다. 다만, 본 발명에서 제안하는 통신 방법은 M2M 지원 무선랜 시스템에 국한되지 않고, 일반적인 무선랜 시스템 및 통신 시스템에 적용될 수 있다.

M2M이 아닌 기존 네트워크 모델 중 가장 일반적인 서버/클라이언트 구조를 살펴보면, 많은 경우 클라이언트(STA)가 서버에 정보를 요구하고 서버는 그에 부합하는 정보(데이터)를 STA에 보내준다. 정보를 제공한 서버는 기계적으로 정보를 수집하고 제공한 기계로 볼 수 있고, 정보를 수신한 주체는 클라이언트(STA)를 사용한 유저가 된다. 이와 같은 네트워크 모델의 특성은 많은 통신 기술들이 하향링크를 중심으로 발전해온 이유에 해당된다.

그러나, M2M을 지원하는 네트워크에서는 이 구조가 뒤바뀌게 된다. 기계인 클라이언트(STA)이 정보를 수집하고 제공하는 역할을 수행하고, 반대로 서버를 관리하는 유저가 정보를 요구하게 된다. 즉 M2M 무선랜 시스템에서 서버는 M2M STA에게 주변 환경 측정과 같은 명령을 내리며, STA은 명령에 따라 셍싱하여 서버에 보고하는 네트워크 모델이 일반적이다. 다시 말해, 이전과 달리 유저가 서버측에서 네트워크에 접근하게 되며, 정보의 흐름이 반대 방향이 된다는 것을 알 수 있다. 따라서 효과적인 M2M 통신을 위해서는 기존 STA이 가지는 기능을 축소하고 네트워크에서의 관리 기능을 확대해야 한다.

이러한 관점에서 보았을 때 M2M 무선랜 시스템에서는 네트워크 관리 기술이 다시 고려되어야 함을 알 수 있다. 이전의 네트워크 모델에서는 유저가 STA측에 있으므로 네트워크 관리 기능이 STA에게도 주어져 있었다. 그러나 M2M 시스템에서 STA은 단지 명령에 따라 정보만 제공하면 충분하므로, 서버측의 네트워크 관리 기능이 강화될 필요가 있다.

하지만 M2M 지원 무선랜 시스템에서 AP에 접속되어 있는 STA의 수가 수천 개에 이르는 경우도 실제 시스템 구현상 고려될 수 있으며, 이러한 경우 동일한 무선 매체(wireless medium)을 기존의 전통적인 CSMA/CS 방식으로 한 번에 하나의 STA이 매체를 점유하여 통신하는 방식만으로는 효과적인 네트워크 관리에 한계가 있을 수 있다. 일례로, 기존의 2.4GHz나 5GHz와 달리 700~900MHz로 대표되는 1GHz 이하 대역에서 무선랜이 운영될 경우, 해당 대역의 전파 특성으로 인해서 동일 전송 전력 대비 AP의 커버리지가 대략 2~3배 가량 확장될 수 있다. 이는 하나의 AP당 보다 많은 수의 STA이 액세스 하게 되는 특성을 야기한다.

위와 같이 낮은 데이터 레이트(low data rate), 낮은 파워(low power) 및 넓은 커버리지(wide coverage)의 특징을 가지는 M2M 지원 무선랜 시스템에서는 협대역(narrow band)을 이용한 서비스가 적합할 수 있다. 이는 2.4GHz 또는 5GHz 대역을 사용하여 무선 신호를 송수신하는 무선랜 시스템과 달리 1GHz 대역 이하의 주파수 대역을 사용하기 때문에 채널의 대역폭도 상대적으로 좁아지기 때문이다. 따라서 M2M 지원 무선랜 시스템에서는 무선 신호 송수신을 위한 채널 대역폭은 0.5MHz, 1MHz 또는 2MHz가 사용될 수 있다.

협대역 채널 접근 메커니즘(narrow band channel access mechanism)의 가장 큰 특징은, 기존 무선랜 시스템과 달리 채널 대역폭이 매우 좁다는 것이다. 이 경우 상대적으로 넓은 채널 대역폭을 사용하는 기존 채널 접근 메커니즘과는 다른 접근 방식이 요구될 수 있다.

이하에서는 특정 데이터 프레임을 전송하는 전송자를 AP로 가정하고 이에 대한 수신자는 STA으로 가정하지만 이는 예시에 불과하다. 전송자 및 수신자는 AP 및/또는 STA일 수 있다.

도 5는 기존 무선랜 시스템의 채널 접근 메커니즘의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에서 기존 무선랜 시스템은 M2M 지원 무선랜 시스템보다 넓은 20/40/80/160 MHz 채널 대역폭을 지원하는 것을 가정한다. 본 예시에서는 80MHz를 사용하는 경우를 예로 들어 채널 접근 메커니즘에 대하여 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 데이터 전송을 위해 채널에 접근하고자 하는 AP는 RTS 프레임을 전송한다(S510). AP는 20MHz 채널 대역폭에 따른 RTS 프레임을 각각 20MHz 서브 채널을 통해 전송한다. 80MHz 채널 대역폭을 커버하기 위해, AP는 총 4개의 RTS 프레임을 복제된 PPDU(duplicated PPDU) 포맷으로 전송할 수 있다.

RTS 프레임을 성공적으로 수신된 서브 채널에 대해, STA은 20MHz 채널 대역폭을 사용하는 CTS 프레임으로 응답한다(S520). 복수의 서브 채널에 대해 CTS 프레임을 전송하는 경우, STA은 특정 개수의 CTS 프레임을 복제된 PPDU 포맷으로 전송할 수 있다.

도면과 같이 서브채널 1 내지 4 모두에 대하여 RTS 프레임이 STA에 의하여 성공적으로 수신되면, STA은 서브채널 모두에 대하여 80MHz 복제된 포맷의 CTS 프레임을 전송한다. 반면 서브채널 2 및 3에 대하여 RTS 프레임이 STA에 의하여 성공적으로 수신되면, STA은 서브채널 2 및 3을 통해 40MHz 복제된 포맷의 CTS 프레임을 전송할 수 있다.

AP는 RTS-CTS 교환을 통해 채널 접근이 가능한 채널을 통하여 데이터 프레임을 전송한다(S530). 도면과 같이 80MHz에 대하여 CTS 프레임을 모두 성공적으로 수신한 경우, 즉 서브 채널 1 내지 4를 통해 4개의 CTS 프레임을 수신한 경우, AP는 80MHz 채널을 통해 80MHz의 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 반면 서브채널 2 및 3에 대하여 CTS를 성공적으로 수신한 경우, AP는 서브채널 2 및 3을 포함하는 40MHz 채널을 통해 40MHz의 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

STA은 AP로부터 데이터 프레임을 수신하면 이에 대한 응답으로 수신 확인 응답 프레임(Acknowledgement frame; ACK frame)을 전송한다(S540). ACK 프레임은 데이터 프레임이 전송되는 서브 채널에 대하여 전송될 수 있으며 복제된 포맷의 ACK으로서 전송될 수 있다.

80MHz 데이터 프레임을 수신한 경우, STA은 80MHz 채널에 대하여 복제된 포맷의 ACK 프레임을 전송할 수 있다. 반면, 서브채널 2 및 3을 통해 40MHz의 데이터 프레임을 수신한 경우, STA은 서브채널 2 및 3을 통해 40MHz의 복제된 포맷의 ACK 프레임을 전송할 수 있다.

도 5와 같은 채널 접근 메커니즘이 적용되는 무선랜 시스템은 하나의 서브 채널이 20MHz의 대역폭을 가진다. 반면 M2M 무선랜 시스템과 같이 서브 채널이 0.5MHz, 1MHz 또는 2MHz 처럼 협대역 주파수 환경에서는 주파수 선택 채널 접근(frequency selective channel access) 메커니즘이 요구될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 M2M 무선랜 시스템의 협대역 주파수 환경에서 주파수 선택 채널 접근 메커니즘의 개념을 나타내는 도면이다.

주파수 선택 채널 접근은 서브 채널별로 SNR(Signal to Noise Ratio)에 큰 차이를 보이는 경우, SNR이 가장 좋은 서브 채널을 선택하여 전송하는 것을 의미한다.

도 6을 참조하면, 채널 N은 서브 채널 4개를 포함하는 4MHz 채널에 해당된다. 4개의 서브 채널 각각에 대하여 SNR이 큰 차이를 가짐을 알 수 있다. 이 경우, SNR이 가장 높은 서브 채널 1을 사용하여 PPDU를 전송하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

주파수 선택 채널 접근을 무선랜 시스템 환경에 적용하기 위해서, 복수의 서브 채널 중 SNR이 가장 높은 서브 채널을 선택하는 서브 채널 탐지(sub channel probing)를 수반한다. 따라서, 본 발명에서는 RTS-CTS 교환을 통한 서브 채널 탐지 방식을 제안한다. 이는 도 5의 채널 접근과 유사하게 각 서브 채널을 통해 복제된 포맷의 RTS 프레임을 전송하고, SNR이 가장 높은 서브 채널에 대하여 CTS 프레임을 통해 시그널링 하는 것을 기본으로 한다. 이하 도 7을 참조하여 상술하도록 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 선택 채널 접근을 위한 시그널링 을 위한 초기 스크램블링 시퀀스(initial scrambling sequence)의 설정예시를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, CTS 프레임 전송을 위한 PPDU의 초기 스크램블링 시퀀스를 구성하는 7비트 중 하나의 비트는 널 패딩 지시 비트(null padding indication bit)로 할당되어 있다. 즉 동적 대역폭 송수신이 지원되는 경우(DYN_BANDWIDTH_IN_NON_HT 파라미터가 TXVECTOR존재하는 경우) 초기 스크램블링 시퀀스 중 널 패딩 지시 비트로 할당된 비트는 해당 CTS 프레임이 전송되는 서브 채널이 데이터 프레임 전송을 위해 사용될 서브 채널인지 지시할 수 있다. 널 패딩 지시 비트가 ‘1’로 설정된 경우, 해당 CTS 프레임이 전송되는 서브 채널은 데이터 프레임의 전송을 위해서 사용되지 않고 널 패딩하도록 요청하는 것으로 해석될 수 있다. 반면 널 패딩 지시 비트가 ‘0’으로 설정된 경우 해당 CTS 프레임이 전송되는 서브 채널은 데이터 프레임의 전송을 위해 사용할 것을 요청하는 것으로 해석될 수 있다.

서브 채널을 널 패딩한다는 것은, 특정 서브 채널로 어떠한 물리적 신호를 전송하지 않는 것과 특정 의미 없는 물리 신호를 전송하는 것을 포함하는 의미이다. 특정 신호로 데이터 프레임을 중복해서 보내는 것도 널 패딩의 범주에 속한다고 볼 수 있다.

특정 서브 채널의 SNR이 낮을 경우, 해당 서브 채널로 전송되는 CTS 프레임의 널 패딩 지시 비트를 1로 설정하고 CTS 프레임을 처리하여 PPDU 포맷으로 전송하는 경우, AP는 CTS 프레임을 수신하여 널 패딩 지시 비트의 설정 값을 통해 해당 서브 채널로 데이터 프레임을 전송할지 여부를 결정할 수 있다.

보다 상세하게는, 먼저 STA은 특정 값으로 설정된 널 패딩 지시 비트를 포함하는 7비트의 초기 스크램블링 시퀀스를 특정 생성 다항식을 통하여 스크램블링 시퀀스를 생성한다. 이 때 초기 스크램블링 시퀀스는 서브 채널에 따라 다르게 설정된 널 패딩 지시 비트를 포함할 수 있다. STA은 생성된 스크램블링 시퀀스를 기반으로 각 서브 채널로 전송될 CTS 프레임을 포함하는 데이터 필드를 스크램블링 할 수 있다. 데이터 프레임 전송을 위하여 사용될 서브 채널로 전송되는 CTS 프레임을 포함하는 데이터 필드는 ‘0’으로 설정된 널 패딩 지시 비트를 포함하는 초기 스크램블링 시퀀스를 기반으로 생성된 스크램블링 시퀀스로 스크램블링될 수 있다. 반면, 널 패딩된 널 데이터 프레임 전송을 위해 사용될 서브 채널로 전송되는 CTS 프레임을 포함하는 데이터 필드는 ‘1’로 설정된 널 패딩 지시 비트를 포함하는 초기 스크램블링 시퀀스를 기반으로 생성된 스크램블링 시퀀스로 스크램블링될 수 있다. STA은 위와 같이 스크램블링된 각 데이터 필드를 복제된 포맷의 PPDU로 전송할 수 있다.

AP는 전송된 PPDU를 수신하고 각 서브 채널로 전송된 CTS 프레임에 적용된 스크램블링 시퀀스를 통하여 각각의 초기 스크램블링 시퀀스의 널 패딩 지시 비트를 확인할 수 있다. 이를 통하여, AP는 데이터 프레임 전송을 위한 서브 채널과 널 데이터 프레임 전송을 위한 서브 채널을 확인할 수 있다.

주파수 선택 채널 접근을 위한 서브 채널 탐지는 CTS 프레임 자체에 시그널링 정보를 포함시키는 것으로 구현될 수 있다. CTS 프레임에 각 서브 채널의 SNR 레벨(SNR level)을 지시하는 비트맵 시퀀스가 포함될 수 있다. 예를 들어, 4개의 서브 채널에 대하여 2 레벨(low, high) SNR 지시를 하는 경우, 총 4비트의 비트맵이 추가될 수 있다. 서브 채널 1의 SNR이 가장 높은 경우, 비트맵 시퀀스는 (1, 0, 0, 0)으로 설정되어 CTS 프레임에 포함될 수 있다. 특정 비트 값이 높음, 또는 낮음을 지시하는 것은 다른 설정 값으로 구현될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 채널 접근 메커니즘을 기반으로 하는 데이터 프레임 전송 방법을 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, AP는 서브 채널들을 통해 복제된 포맷의 RTS 프레임을 STA으로 전송한다(S810).

각 서브 채널을 통해 RTS 프레임을 수신한 STA은 이에 대한 응답으로 복제된 포맷의 CTS 프레임을 STA으로 전송한다(S820).

S810 및 S820의 RTS-CTS 교환을 통해 서브 채널 탐지가 수행될 수 있다. CTS 프레임 전송을 위한 초기 스크램블링 시퀀스의 널 패딩 지시 비트의 설정을 통하여 데이터 프레임 전송을 위한 채널이 선택적으로 지시될 수 있다. 보다 상세하게, 널 패딩 지시 비트의 설정을 통하여 AP로하여금 특정 서브 채널에 대해서는 널 패딩하여 널 데이터 프레임을 전송할 것을 시그널링 할 수 있다.

도 8의 예시에 있어서, 서브 채널 2가 가장 높은 SNR을 가진다. 따라서, 서브채널 1, 3 및 4를 통해 전송되는 CTS 프레임에 대해서는 초기 스크램블링 시퀀스의 널 패딩 지시 비트가 널 패딩 할것을 지시하는 ‘1’값으로 설정될 수 있다. 반면 서브채널 2를 통해 전송되는 CTS 프레임에 대해서는 초기 스크램블링 시퀀스의 널 패딩 지시 비트가 ‘0’값으로 설정될 수 있다. 이를 통해 AP는 서브 채널 2로 데이터 프레임을 전송할 것을 요청 받을 수 있다.

RTS-CTS 교환 후에 AP는 데이터 프레임을 포함하는 PPDU를 전송한다(S830). AP는 PPDU를 전송함에 있어서 실제 데이터 프레임이 전송되는 서브 채널과 널 패딩에 해당되는 서브 채널에 대한 지시가 다시 한번 구현될 수 있다. 이를 위해 PPDU는 복제된 포맷으로 전송될 수 있다. 즉 PLCP 프리앰블은 모든 서브 채널을 통해 전송된다. PLCP 프리앰블에는 널 패딩 지시 비트가 포함될 수 있다. 널 패딩 지시 비트는 PLCP 프리앰블의 VHT-SIGA1 필드에 포함될 수 있다.

도 8과 같이 서브 채널 2로 데이터 프레임이 전송되는 경우, 서브 채널 2로 전송되는 PLCP 프리앰블의 VHT-SIGA1 필드에 데이터 프레임이 전송됨을 지시하도록 ‘0’으로 설정된 널 패딩 지시 비트가 포함될 수 있다. 반면 널 데이터 프레임이 전송되는 서브 채널 1, 3 및 4에 대한 PLCP 프리앰블의 VHT-SIGA1 필드에는 널 패딩 되었음을 지시하도록 ‘1’로 설정된 널 패딩 지시 비트가 포함될 수 있다.

데이터 프레임을 포함하는 PPDU를 수신한 STA은 이에 대한 응답으로 ACK 프레임을 AP에게 전송한다(S840). STA은 PPDU가 전송되는 모든 서브 채널을 통해 ACK 프레임을 전송할 수 있으며, ACK 프레임은 복제된 포맷으로 전송될 수 있다. 또한, STA은 실제로 데이터 프레임이 전송된 서브 채널 2로만 ACK 프레임을 전송하도록 구현될 수 있다.

널 패딩은 특정 서브 채널로 어떠한 물리적 신호를 보내지 않는 것과 특정 의미 없는 물리적 신호를 보내는 것 모두를 포함한다. 다만, 다른 시스템과의 공존을 고려하면 채널 접근상 충돌을 방지하기 위해 특정 의미없는 물리적 신호를 보내는 것이 적합할 수 있다. 하나의 서브 채널만을 사용해 데이터 프레임을 전송하게 되면, 다른 시스템에서 해당 서브 채널의 접근을 감지하지 못할 수 있다. 에너지 감지 방식에 의한 CCA에 의존하는 시스템의 경우, 실제 데이터 프레임 전송에 사용되는 서브 채널 외에 다른 채널 들에 대해서도 물리적 신호를 전송하는 것이 에너지 레벨 증가로 인해 CCA 감지에 도움이 될 수 있기 때문이다.

전술한 예시에서 실제 프레임들이 전송되는 채널은 연속적인 서브 채널들을 포함했다. 한편 채널은 불연속적인 복수의 서브 채널로 구성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 채널 접근 메커니즘을 기반으로한 데이터 프레임 전송 방법의 다른 예시를 나타내는 도면이다. 본 예시에서, AP 및 STA은 서브 채널 1 내지 4중 불 연속적인 서브 채널들인 서브 채널 1 및 서브 채널 4를 전송 채널로 사용하는 경우를 예시로 든다.

도 9를 참조하면, AP는 서브채널 1 및 4를 통해 RTS 프레임을 STA으로 전송한다(S910). 전송되는 RTS 프레임은 불연속적인 40MHz 대역폭의 복제된 포맷으로 전송될 수 있다.

STA은 RTS 프레임에 대한 응답으로 CTS 프레임을 AP로 전송한다(S920). 서브 채널 1의 SNR이 낮기 때문에, 서브 채널 1로 전송되는 CTS 프레임에 대해서 널 패딩 지시 비트는 널 패딩을 지시하도록 ‘1’로 설정될 수 있다. 반면, 서브 채널 4로 전송되는 CTS 프레임에 대한 널 패딩 지시 비트는 데이터 프레임 전송을 지시하도록 ‘0’으로 설정될 수 있다.

CTS를 수신한 AP는 데이터 프레임을 포함하는 PPDU를 STA으로 전송한다(S930). AP는 널 패딩 지시 비트가 0으로 설정된 서브 채널 4를 통해 데이터 프레임을 전송할 수 있다. AP가 전송하는 PPDU는 복제된 포맷으로 전송될 수 있다.

STA은 AP로부터 수신한 PPDU에 대한 응답으로 ACK 프레임을 AP로 전송한다(S940). STA은 PPDU가 전송되는 모든 서브 채널을 통해 ACK 프레임을 전송할 수 있으며, ACK 프레임은 복제된 포맷으로 전송될 수 있다. 또한, STA은 실제로 데이터 프레임이 전송된 서브 채널 4로만 ACK 프레임을 전송하도록 구현될 수 있다.

전술한 예시에서 서브 채널 탐지 과정을 통해 복수개의 서브 채널중 가장 SNR이 높은 하나의 서브 채널이 데이터 프레임 전송을 위해 사용되는 것으로 지시되지만 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 서브 채널 탐지 과정을 통하여 STA은 하나 또는 그 이상의 서브 채널이 데이터 프레임 전송을 위해 사용되는 것으로 지시될 수 있다. STA은 데이터 프레임 전송을 위한 서브 채널을 결정함에 있어서 특정 SNR 임계값 이상의 SNR을 가지는 서브 채널을 데이터 프레임 전송을 위한 서브 채널로 결정할 수 있다. 이 경우 하나 또는 그 이상의 서브 채널이 데이터 프레임 전송을 위해 사용되는 것으로 지시될 수 있다.

하나 또는 그 이상의 서브 채널이 데이터 프레임 전송을 위해 사용되는 것을 지시하기 위해서, 해당하는 서브 채널로 전송되는 적어도 하나 이상의 CTS 프레임에 대하여 널 패딩 지시 비트들이 이를 지시하도록‘0’으로 설정될 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선 장치를 나타내는 블록도이다. 무선 장치는 AP 또는 STA일 수 있다.

무선장치(1000)은 프로세서(1010), 메모리(1020) 및 트랜시버(transceiver, 1030)를 포함한다. 트랜시버(1030)는 무선신호를 송신/수신하되, IEEE 802.11의 물리계층이 구현된다. 프로세서(1010)는 트랜시버(1030)와 기능적으로 연결되어, IEEE 802.11의 MAC 계층 및 물리계층을 구현한다. 프로세서(1010)는 본 발명의 실시예에 따른 채널 접근 메커니즘을 기반으로 한 데이터 프레임 송수신 방법을 구현할 수 있도록 설정된다. 프로세서(1010)는 RTS-CTS 교환을 통해 서브 채널 탐지 절차를 수행하도록 설정될 수 있다. 프로세서(1010)는 각 서브 채널의 SNR 값을 기반으로 데이터 프레임을 전송하는데 사용할 서브 채널을 결정하도록 설정돌 수 있다. 프로세서(1010)는 데이터 프레임을 전송하는데 사용되는 서브 채널을 지시하거나 또는 널 패딩에 대한 서브 채널을 지시하도록 널 패딩 지시 비트를 설정할 수 있다. 프로세서(1010)는 설정된 널 패딩 지시 비트를 기반으로 특정 서브 채널로 데이터 프레임을 전송하고, 다른 서브 채널은 널 패딩하여 PPDU를 전송하도록 설정될 수 있다. 프로세서(1010)는 PPDU 전송에대한 응답으로 전체 서브 채널 또는 특정 서브 채널로 ACK 프레임을 전송하도록 설정될 수 있다. 프로세서(1010)는 도 6 내지 도 9를 참조하여 상술한 본 발명의 실시예를 구현하도록 설정될 수 있다.

프로세서(1010) 및/또는 트랜시버(1030)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1020)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1020)에 저장되고, 프로세서(1010)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1020)는 프로세서(1010) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1010)와 연결될 수 있다.

Claims

무선랜에서 채널 접근 방법에 있어서, 상기 방법은,
전송기가 복수의 RTS(Request To Send) 프레임을 수신기로 복수의 서브 채널 상으로 전송하는 단계, - 각 RTS 프레임은 상기 복수의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송됨;
상기 전송기가 적어도 하나의 CTS(Clear To Send) 프레임을 상기 수신기로부터 상기 복수의 서브 채널 중 적어도 하나의 서브 채널 상으로 수신하는 단계, - 각 CTS 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송됨; 및
상기 전송기가 상기 수신기로 데이터 유닛을 전송하는 단계;를 포함하되,
상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함하고,
상기 적어도 하나의 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 선택된 서브 채널 상으로 전송되되, 각 데이터 프레임은 각 선택된 서브 채널 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 1항에 있어서, 상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 널 데이터 프레임(null data frame)을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 널 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 나머지 서브 채널 상으로 전송되고, 각 널 데이터 프레임은 각 나머지 서브 채널 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 CTS 프레임은 각 초기 스크램블링 시퀀스(initial scrambling sequence)를 기반으로 각각 스크램블링되는 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 3항에 있어서,
상기 각 초기 스크램블링 시퀀스는 각 널 패딩 지시자(null padding indicator)를 포함하고,
상기 각 널 패딩 지시자는 해당 CTS 프레임이 전송되는 해당 서브 채널이 널 데이터 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하기 위해 사용되는 것이 의도되는지 여부를 지시함을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 4항에 있어서,
상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 4항에 있어서,
상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 널 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 2항에 있어서,
각 CTS 프레임은 각 널 데이터 패딩 지시자를 포함하고,
상기 각 널 데이터 패딩 지시자는 해당 CTS 프레임이 전송되는 해당 서브 채널이 널 데이터 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하기 위해 사용되는 것이 의도되는지 여부를 지시함을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 7항에 있어서,
상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 7항에 있어서,
상기 각 나머지 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 널 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
제 2항에 있어서,
각 선택된 서브 채널에 대한 SNR(Signal to Noise Ratio)가 각 나머지 서브 채널의 SNR보다 큰 것을 특징으로 하는 채널 접근 방법.
무선랜 시스템에서 동작하는 무선 장치에 있어서, 상기 무선 장치는,
무선 신호를 송신 및 수신하는 트랜시버; 및
상기 트랜시버와 기능적으로 결합하여 동작하는 프로세서;를 포함하되, 상기 프로세서는,
복수의 RTS(Request To Send) 프레임을 수신기로 복수의 서브 채널 상으로 전송하되, 각 RTS 프레임은 상기 복수의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송되고,
적어도 하나의 CTS(Clear To Send) 프레임을 상기 수신기로부터 상기 복수의 서브 채널 중 적어도 하나의 서브 채널 상으로 수신하되, 각 CTS 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널의 각 서브 채널 상으로 전송되고, 및
상기 수신기로 데이터 유닛을 전송하도록 설정되되,
상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 데이터 프레임을 포함하고,
상기 적어도 하나의 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 선택된 서브 채널 상으로 전송되되, 각 데이터 프레임은 각 선택된 서브 채널 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
제 11항에 있어서, 상기 데이터 유닛은 적어도 하나의 널 데이터 프레임(null data frame)을 더 포함하고,
상기 적어도 하나의 널 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 서브 채널 중 적어도 하나의 나머지 서브 채널 상으로 전송되고, 각 널 데이터 프레임은 각 나머지 서브 채널 상으로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
제 12항에 있어서,
상기 적어도 하나의 CTS 프레임은 각 초기 스크램블링 시퀀스(initial scrambling sequence)를 기반으로 각각 스크램블링되는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
1제 3항에 있어서,
상기 각 초기 스크램블링 시퀀스는 각 널 패딩 지시자(null padding indicator)를 포함하고,
상기 각 널 패딩 지시자는 해당 CTS 프레임이 전송되는 해당 서브 채널이 널 데이터 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하기 위해 사용되는 것이 의도되는지 여부를 지시함을 특징으로 하는 무선 장치.
제 14항에 있어서,
상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
제 14항에 있어서,
상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 널 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
제 12항에 있어서,
각 CTS 프레임은 각 널 데이터 패딩 지시자를 포함하고,
상기 각 널 데이터 패딩 지시자는 해당 CTS 프레임이 전송되는 해당 서브 채널이 널 데이터 프레임 또는 데이터 프레임을 전송하기 위해 사용되는 것이 의도되는지 여부를 지시함을 특징으로 하는 무선 장치.
제 17항에 있어서,
상기 각 선택된 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
제 17항에 있어서,
상기 각 나머지 서브 채널은 상기 각 널 패딩 지시자에 의해 지시되는 상기 널 데이터 프레임을 전송하기 위한 상기 해당 서브 채널에 상응하는 것을 특징으로 하는 무선 장치.
제 12항에 있어서,
각 선택된 서브 채널에 대한 SNR(Signal to Noise Ratio)가 각 나머지 서브 채널의 SNR보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 장치.