KR100895576B1 - 다중입력 다중출력 무선 랜 환경에서 안테나를 선택하여데이터를 전송하는 방법 - Google Patents

다중입력 다중출력 무선 랜 환경에서 안테나를 선택하여데이터를 전송하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 스테이션이 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 데이터 프레임을 전송하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에서 복수의 스테이션으로부터 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 방법은 각 스테이션에서 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하는 단계, 상기 감지된 채널 상태에 따라서, 상기 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 적어도 하나 이상의 안테나를 통하여 데이터 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 데이터 전송 효율을 향상시키고, 하드웨어 구조를 단순화시킬 수 있는 효과를 얻게 된다.
다중입력 다중출력, MIMO, 안테나 선택, 다이버시티, 채널 상태

Description

다중입력 다중출력 무선 랜 환경에서 안테나를 선택하여 데이터를 전송하는 방법{METHOD OF SELECTING ANTENNAS AND TRANSMITTING DATA IN MULTI-INPUT MULTI-OUTPUT WIRELESS LOCAL AREA NETWORK ENVIRONMENTS}
도 1은 다중입력 다중출력 무선 랜 시스템의 구성을 간략하게 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따라, 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에서 스테이션으로부터 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스테이션 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210: 채널 상태 감지부
220: 안테나 선택부
230: 데이터 프레임 전송부
본 발명은 다중입력 다중출력 (MIMO, Multi-Input Multi-Output) 기반의 무 선 랜 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 스테이션이 복수의 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 데이터 프레임을 전송하는 방법에 관한 것이다.
무선 랜(wireless local area network, WLAN)은 케이블을 사용하지 않고 무선으로 근거리 통신망을 구축하는 기술이다. 무선 랜은 유선 랜 특유의 구현 용이성과 확장성을 그대로 유지하면서도 케이블 작업으로부터 오는 비용 증가를 막고, 사용자에게 더욱 편리한 네트워크 접속 환경을 제공할 수 있다는 특징이 있다.
최근 PDA(portable digital assistance), PMP(portable media player), 타블렛 PC(tablet personal computer)와 같은 다양한 종류의 휴대용 단말기가 그 사용 범위를 확대해 가고 있고, 이들 휴대용 단말기를 통한 네트워크 연결 기능에 대한 사용자의 수요가 증가함에 따라 무선 랜에 대한 관심이 급증하고 있는 추세이다.
무선 랜과 관련된 대표적인 표준으로는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 Wi-Fi 규격이 있다. IEEE 802.11 표준은 1997년 처음으로 릴리스(release)된 이래로 점차 더 높은 성능을 지원하기 위해 11b, 11a, 11g 등의 리비젼(revision)을 거쳐 현재는 11n 버전의 표준화 작업이 진행중이다.
활발하게 표준화 작업이 진행되고 있는 IEEE 802.11n 은 물리 계층(physical layer)에서의 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 다중입력 다중출력(multi-input multi-output, 이하 "MIMO"라 약칭함) 방식의 시스템 구성을 채택하고 있다. MIMO란 송신단이 복수의 송신 안테나를 통해 여러 경로로 데이터를 전송하고, 수신단 역시 복수의 안테나를 통해 각각의 경로로부터 수신된 신호를 이용하여 데이터를 검출함으로써 데이터 전송률을 향상시키고 다중 경로 환경에서의 간섭을 제거하는 기법을 의미한다.
따라서, IEEE 802.11n 무선 랜 환경의 스테이션(station, STA)과 액세스 포인트(access point, AP)는 각각 복수의 안테나를 구비하며, 이와 같은 구성을 통해 기존의 버전들에 비해 물리 계층에서 더욱 향상된 데이터 전송률을 지원할 수 있게 되었다.
한국출원 제10-2006-97537호에서는 MIMO 기반의 무선 랜 시스템에 대한 것으로, 도 1은 상기 한국출원에서 설명하고 있는 MIMO 기반의 무선 랜 시스템의 일반적인 구성을 간략하게 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, MIMO 기반의 무선 랜 시스템은 일반적인 무선 랜 시스템과 마찬가지로 복수의 스테이션(110, 120), 그리고 상기 복수의 스테이션(110, 120)으로부터 데이터를 수신하는 액세스 포인트(130)를 포함한다.
일반적인 무선 랜 시스템과의 차이점은, 각각의 스테이션(110, 120)이 복수의 송신 안테나(111, 112, 121, 122)를 구비하고, 액세스 포인트(130)가 복수의 수신 안테나(131, 132, 133, 134)를 구비한다는 점이다. 스테이션(110, 120)들은 복수의 송신 안테나(111, 112, 121,122)를 통해 각기 다른 경로로 데이터를 전송하고, 액세스 포인트(130)는 상이한 경로를 통해 전송된 신호를 복수의 수신 안테나(131, 132, 133, 134)를 통해 각각 수신할 수 있다.
그런데, 도 1과 달리, 각 스테이션에서 안테나의 개수가 2개이고, 액세스 포인트에서도 안테나가 2개인 경우를 가정하자. 그러면, 각 스테이션은 2개의 안테 나를 이용하여 자신의 데이터를 전송한다. 액세스 포인트에서도 2개의 안테나를 이용하여 송신된 각 스테이션의 데이터를 수신한다. 이 때, 2개의 스테이션이 동시에 데이터를 전송하면 동시에 액세스 포인트에 도착하는 데이터 스트림은 4개가 되어, 액세스 포인트에 있는 2개의 수신 안테나로는 4개의 스트림을 구별해 낼 수 없어 충돌이 발생할 수 있다. 이와 같이, 무선 랜 시스템에서 수신단의 안테나의 개수가 송신단의 독립적인 데이터 스트림의 개수보다 적으면, 수신 성능이 급격히 열화되는 문제를 초래할 수 있다.
이에, 본 발명에서는 복수의 안테나에 대한 선택적 다이버시티 기법을 적용하여 데이터 전송 스루풋을 향상시킬 수 있는 새로운 기술을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 안테나 다이버시티 기법을 적용하여 데이터 전송 스루풋을 향상 시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 데이터 송수신시에 안테나의 개수보다 적은 수의 RF-Chain을 가지고 통신함으로 인하여, 시스템 구현 비용을 저감시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 MIMO 시스템에서 MAC 계층의 충돌 문제를 완화시킬 수 있도록 하는 것이다.
상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 데이터 전송 방법은 각 스테이션에서 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하는 단계, 상기 감지된 채널 상태에 따라서, 상기 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 적어도 하나 이상의 안테나를 통하여 데이터 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 데이터 송수신 방법, 및 상기 방법이 적용된 다중입력 다중출력 무선 랜 시스템에 대해 설명하도록 한다.
본 발명에 따르면, 각각의 스테이션이 복수의 송신 안테나를 구비하고, 상기 구비된 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택함으로써 데이터 충돌에 따른 성능 저하를 방지할 수 있게 된다.
예를 들어, 각 스테이션에서 안테나의 개수가 2개이고, 액세스 포인트에서도 안테나가 2개인 경우를 가정하자. 즉, 각 스테이션이 2개의 안테나 중에서 1개만을 사용하여 데이터를 전송했을 경우를 생각해 보자. 각 스테이션은 1개의 안테나를 이용하여 자신의 데이터를 전송하고, 액세스 포인트에서는 2개의 수신 안테나를 이용하여 송신된 데이터를 수신한다. 이 때, 2개 스테이션이 동시에 데이터를 전송하여 동시에 액세스 포인트에 도착한 데이터 스트림은 2개이고, 액세스 포인트에는 2개의 안테나가 있으므로, 충돌이 났음에도 불구하고 데이터 스트림을 복구할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따라, 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에서 스테이션으로부터 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다. 이하, 도 2를 참고로 하여, 각 단계에서 수행되는 기능을 상술하기로 한다.
먼저, 단계(S210)에서는 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하게 된다.
채널 상태의 일례로서, 채널에 대한 이득값(gain)을 계산할 수 있다. 무선 채널의 경우, 다중 경로 페이딩의 영향으로 시간에 따라 또는 지형에 따라 채널 이득값이 변화하는 특성이 있고, 각 안테나 별로 겪는 채널 상황은 서로 독립적이라 할 수 있다. 이러한 상황에서, 송수신단에서 각 안테나가 겪는 채널 상황을 추적(tracking)하여 각 안테나 별 채널 상황을 알고 있다고 가정하면, 스테이션에서는 특정 통신 시점에서 채널 이득값이 좋은 안테나를 선택하여 통신을 시도하는 것이 바람직할 것이다.
채널 상태를 감지하기 위한 또 다른 일례로서, 액세스 포인트로부터 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 채널 상태를 감지할 수 있다. 특히, 상향 및 하향 링크의 특성이 동일한(reciprocal) 통신 시스템(예를 들면, TDD 시스템)의 경우, 스테이션에서 수신한 각 안테나 별 파일럿 신호를 이용하여 상향 링크로 자신의 데이터를 송신할 때, 수신된 안테나 별 파일럿 신호를 이용하여 안테나를 선택할 수 있는 장점이 있으며, 이는 무선 랜(WLAN) 시스템에서도 동일하게 적용될 수 있다.
또 다른 일례로, 액세스 포인트에서는 각 스테이션에서 안테나의 채널 상황을 알 수 있도록 비콘 신호(beacon signal)를 생성하여 스테이션으로 전송할 수 있다. 비콘 신호의 일례로서, 앞서 설명한 각 안테나 별 직교 또는 준 직교하는 파일럿 신호를 생성해서 스테이션으로 전송할 수도 있다.
파일럿 신호 전송의 일례로서, 각 안테나를 위한 파일럿 신호를 각 비콘마다 넣어주는 방식, 각 안테나를 위한 파일럿 신호를 각 비콘마다 바꾸어가며 넣어주는 방식, 비콘에 파일럿 신호를 담는 주기를 조절하여 시그널링 오버헤드(singalling overhead)를 줄이는 방식 중에서 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다. 이때, 각 안테나 별 파일럿 신호는 직교 부호, 준 직교 부호, 직교 시간, 및 직교 주파수 등에 의하여 구별될 수 있다.
다음으로, 단계(S220)에서는 상기 감지된 채널 상태에 따라서, 상기 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하게 된다.
일례로, 각 스테이션에서는 송신 안테나 별로 채널 상태를 파악하여, 채널 상태가 가장 양호한 안테나를 선택할 수 있다.
단계(S230)에서는 상기 선택된 적어도 하나 이상의 안테나를 통하여 데이터 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하게 된다.
각 스테이션에서는 송신 안테나 중에서 채널 상황이 좋은 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하여 데이터를 전송하고, 각 액세스 포인트에서는 2개 이상의 안테나를 이용하여 충돌이 일어났을 경우에도 충돌을 구별할 수 있게 된다.
즉, 스테이션의 개수가 많아서 충돌 확률이 높은 경우에도, 각 스테이션에서 사용하는 안테나의 수를 조절하여 충돌이 일어나는 경우 복구할 수 있도록 적응적으로 각 노드의 사용 안테나 수를 조절할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 다중입력 다중출력(MIMO) 통신 시스템에서 송신 측에서 가용한 다수의 안테나 중에서 소수의 안테나를 선택적으로 사용하여, 송신하도록 함으로써, 다이버시티 결합(diversity combining) 기법 중에서 선택적 다 이버시티(selection diversity)를 구현할 수 있게 된다.
채널 상태를 감지하여 안테나를 선택하기 위한 안테나 스캐닝(antenna scanning)의 또 다른 일례로서, 채널에 대한 최대 데이터 전송률을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 각 스테이션에서 안테나 별로 데이터를 전송하면서, 자동적으로 데이터 전송률을 반복적으로 반복시켜 가면서(예를 들어 데이터 전송률을 올려 보거나 또는 낮춰 보면서), 최대로 올릴 수 있는 데이터 전송률을 측정하여 가장 높은 데이터 전송률을 갖는 소수의 안테나를 선택할 수 있다. 이러한 프로세스를 "ARF(Auto Rate Fallback")이라고 부르기도 한다.
상기 안테나 스캐닝 과정을 수행함에 있어서, 스테이션 자신의 채널 상황과 전송할 트래픽의 유무에 따라 그 수행 여부를 결정할 수 있다. 또 달리, 스캐닝 과정을 수행함에 있어, 주기적으로 최대 데이터 전송률을 측정할 수도 있다. 주기적인 측정을 통하여 채널 상황이 시간적으로 변화하는 경우에도, 채널 상황을 고려하여 선택되는 안테나를 달리함으로써, 성능 향상을 지속적으로 도모할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 다른 실시예로서, 스테이션에서는 상기 선택된 적어도 하나 이상의 안테나에 대한 안테나 선택 정보를 데이터 프레임의 헤더 정보에 삽입하여 액세스 포인트로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 각 스테이션에서 안테나를 선택하였을 경우에, 이 선택 정보를 헤더 정보에 실어 전송함으로써, 액세스 포인트가 안테나 선택에 대한 정보를 알 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 안테나 선택을 통하여, OFDM 변조 부(modulator), 디지털 프로세싱부, 리시버(receiver) 등의 RF 체인을 안테나 별로 모두 구성하는 것이 아니라, 스위칭을 통하여 적절히 공유할 수 있도록 함으로써, 하드웨어 장치를 단순화함으로써 제조 단가를 저감시킬 수 있게 된다.
도 2에 따른 실시예에서는 각 스테이션에서 스스로 채널 상태를 감지하여 안테나를 선택하는 반면에, 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서 액세스 포인트가 각 스테이션에서 사용할 안테나를 선택함에 있어 영향을 미칠 수도 있다.
또 다른 실시예에 따라, 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에서 스테이션으로부터 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나 셋을 선택하는 단계, 및 상기 선택된 적어도 하나 이상의 안테나를 통하여 데이터 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
스테이션이 안테나 셋(antenna set)을 선택함에 있어서, 액세스 포인트가 각 스테이션별로 결정한 송신 안테나의 개수에 따라서 선택될 수도 있다. 즉, 액세스 포인트가 각 스테이션으로 전송하는 비콘 신호(becon signal)를 이용하여, 액세스 포인트가 관장하는 지역에 있는 각 스테이션에서 전송시 생성할 독립적인 데이터 스트림의 최대값을 조절할 수 있도록 하는 것이다. 스테이션에서는 사용 가능한 안테나의 최대값이 결정된 다음, 선택된 안테나에 대하여 STBC(Space Time Block Coding), 공간 다중화(Spatial Multiplexing), 빔포밍(Beamforming) 등의 기법을 이용하여 주파수 효율을 향상시킬 수 있다.
액세스 포인트가 각 스테이션에서 사용할 수 있는 안테나의 개수를 정함에 있어, 액세스 포인트와 데이터 통신의 세션(session)을 연 스테이션의 개수를 이용할 수도 있다. 또 달리, 액세스 포인트는 복수의 스테이션 간의 데이터 프레임 충돌 확률을 이용하거나 또는 프레임 오류율(Frame Error Rate)를 고려할 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 또 다른 일례로, 액세스 포인트에서는 각 스테이션에서 안테나의 채널 상황을 알 수 있도록 비콘 신호(beacon signal)를 생성하여 스테이션으로 전송할 수 있다. 일례로, 액세스 포인트에서 전송하는 비콘 중에서 특정 비콘(미리 정해진 비콘)에서만 파일럿 신호를 삽입할 수 있다. 이러한 파일럿 신호는 스테이션에서 사용가능한 안테나의 개수를 액세스 포인트가 결정하는 데에도 사용될 수 있다.
파일럿 신호는 그 자체가 오버헤드가 될 수 있으므로, 적게 넣을수록 성능측면에서 유리할 수 있다. 이에, 액세스 포인트에서 전송하는 비콘 중에서 파일럿 신호를 삽입하는 정도를 각 스테이션의 수, 이동 속도, 트래픽 로드 등 중에서 적어도 어느 하나 이상을 고려하여 조절할 수도 있다. 예를 들어, 각 사용자의 움직임이 크지 않고, 사용자의 수도 많지 않을 경우에는 한번 정해진 채널 상황이 크게 변하지 않게 된다. 하지만, 이동 속도나 사용자의 수가 늘어나면서 채널 상황의 변화가 커질 수 있으므로, 이와 같이 채널 상황을 고려하여 적응적으로 파일럿 신호를 삽입할 수 있다.
또 다른 일례로서, 비콘에 파일럿 신호를 삽입하는 정도에 있어서, 각 스테이션의 요구(request)를 수신하여 결정할 수도 있다. 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 송신 안테나 셋을 선택하는 단계는 스테이션에서 무작위로 자신의 안테 나 중에서 소수의 안테나 셋을 선택할 수도 있다.
비콘을 통해서 사용 가능한 안테나의 개수가 결정되면, 각 스테이션에서는 그 개수에 해당하는 안테나 셋을 전체 안테나 중에서 선택하여야 하는데, 그 선택의 기준으로서 몇 가지 일례가 있다.
Shannon의 채널 용량(capactity)에 관한 수식을 이용하여, 선택된 안테나 셋에 대한 용량을 계산하고 최대값에 상응하는 안테나 셋을 선택할 수 있다.
송수신 안테나가 각각 1개인 경우, 채널 용량 수식은 다음과 같다.
Figure 112007034942610-pat00001
여기서 B는 시스템의 전체 대역폭, SNR은 신호 대 잡음비를 의미한다. 만약 송수신 안테나가 다수개 존재하는 MIMO 환경에서의 채널 용량 수식은 다음과 같다.
Figure 112007034942610-pat00002
여기서 I는 단위행렬을 의미하고, H는 MIMO채널을 의미하며, K x 는 송신단에서 각 안테나에 할당한 전력의 Covariance 행렬을 의미한다.
또 달리, 안테나 별로 수신된 신호 대 잡음 및 간섭비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio)의 최대값을 갖는 안테나 셋을 선택할 수 있다.
IEEE 802.11 표준에서는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 방식을 적용한 물리 계층을 정의하고 있다. 다중경로 채널에서의 왜곡을 간단히 보상할 수 있는 변조 방식으로 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식(또는 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) 방식)은 단일 반송파(또는 캐리어)를 이용한 전송 방식과는 달리 상호 직교성을 갖는 다수의 부반송파(Subcarrier)(또는 서브 캐리어)를 이용하여 데이터를 전송하게 된다. 즉, OFDM 방식은 입력되는 데이터를 변조에 사용되는 부반송파의 수만큼 직병렬 변환을 수행하고, 변환된 각 데이터를 해당 부반송파를 이용해 변조시킴으로써 데이터 전송 속도를 그대로 유지시키면서 각 부반송파에서의 심볼주기를 부반송파의 수만큼 길어지게 한다. 상호 직교성을 갖는 부반송파를 사용하므로 종래의 주파수 분할 다중(FDM: Frequency Division Multiplexing)에 비해 대역폭 효율이 좋고, 심볼 주기가 길어지게 되므로 단일 반송파 변조 방식에 비해 심볼 간 간섭 (Inter-Symbol Interference, ISI)에 강한 특성을 지닌다.
이에, 본 발명에서는 OFDM을 물리 계층으로 사용하는 경우의 안테나 다이버시티에 대한 추가적 실시예를 제안한다.
본 발명에 따른 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에 있어서, 상기 시스템은 복수의 수신 안테나를 구비한 액세스 포인트, 및 복수의 송신 안테나를 통해 상기 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 복수의 스테이션을 포함할 수 있다.
상기 무선 랜 시스템은 OFDM을 물리 계층으로 사용하고, 상기 스테이션은 서브 밴드별로 안테나를 선택하여 데이터 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하게 된다.
즉, 복수(다중)의 안테나 중에서, 소수의 안테나를 결정함에 있어서, 각 서 브 캐리어 또는 인접한 소수 서브 캐리어의 집합인 서브 밴드 별로 안테나를 선택할 수 있다. 즉, 특정 서브 밴드마다 각 안테나를 변경하여 데이터를 전송할 수 있다. 서브 밴드 별로 선택된 안테나에 STBC, Spatial Multiplexing, Beamforming 등의 송신 기법을 이용하여 데이터를 전송하게 된다.
이는 모든 서브 캐리어의 채널 이득값의 평균값을 기준으로 안테나를 선택할 수도 있지만, 주파수 선택적 페이딩 환경하에서는 각 서브 밴드(서브 캐리어) 별로 채널 상황이 많이 변할 수 있으므로, 각 서브 밴드 별로 안테나를 선택하면 추가적인 이득을 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 스테이션은 상기 서브 밴드에 대한 채널 이득값의 평균값을 기준으로 안테나를 선택할 수도 있다. 모든 서브 캐리어의 채널 이득값의 평균값을 기준으로 안테나를 선택하고, 전체 밴드에 걸쳐서 그 안테나를 사용할 수도 있다. 또 달리, 각 서브 밴드별로 무작위적으로 사용 가능한 개수의 안테나를 선택할 수도 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 액세스 포인트는 각 서브 밴드(서브 캐리어) 별로 각 스테이션이 채널 상황을 추정할 수 있도록 파일럿을 삽입할 수 있다. 이러한 파일럿 신호의 경우, 자신의 송신 안테나 별로도 직교 또는 준 직교해야 하지만, 동시에 전송한 다른 스테이션의 채널 추정용 파일럿 신호와도 직교 또는 준 직교하여야 한다. 그래야만, 액세스 포인트에서 채널 추정이 정확하게 되어, MIMO 수신기가 동작할 수 있기 때문이다.
또한, 스테이션에서 서브 밴드별로 선택된 안테나가 무엇인지를 액세스 포인 트로 알려 주기 위한 소정의 신호 방식이 사용될 수 있다. 일례로서, 프레임 헤더를 이용하여 인덱스를 추가하는 방식이 있다. 다만, 각 서브 밴드 별로 사용된 안테나가 달라지므로, 인덱스가 서브 밴드의 수만큼 필요하다. 이 때, 스테이션은 자신의 모든 안테나에 대한 파일럿 신호를 수신 액세스 포인트에 알려야 하므로, 데이터 송신은 선택된 소수 안테나를 이용하지만, 채널 추정을 위한 파일럿 신호는 모든 안테나 개수만큼 전송할 필요가 있다.
도 3은 본 발명에 따른 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템을 위한 스테이션 장치(300)의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
스테이션 장치(300)는 채널 상태 감지부(310), 안테나 선택부(320), 및 데이터 프레임 전송부(330)를 포함할 수 있다. 이하, 도 3을 참고로 하여, 각 구성 요소에 대한 기능을 상술하기로 한다.
채널 상태 감지부(310)는 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지한다.채널 상태 감지의 일례로서, 채널 이득값을 계산하거나 또는 데이터 전송률을 측정할 수 있다. 또한, 액세스 포인트 장치로부터 수신된 파일럿 신호를 이용하여 채널 상태를 감지할 수도 있다.
안테나 선택부(320)는 감지된 채널 상태에 따라서, 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 안테나를 선택하게 된다. 액세스 포인트가 미리 결정한 안테나 개수에 따라서 안테나를 선택할 수 있다. 또 달리, 안테나 개수를 결정함에 있어, 액세스 포인트와 데이터 통신 세션을 연 스테이션의 개수에 따르거나 또는 복수의 스테이션 간의 데이터 충돌 확률을 고려할 수 있다.
데이터 프레임 전송부(330)는 선택된 적어도 하나 이상의 안테나를 통하여 데이터 프레임을 액세스 포인트로 전송하게 된다.
지금까지 본 발명에 따른 스테이션 장치의 구성에 대해 설명하였다. 본 스테이션 장치에는 앞서 도 2와 관련하여 다양한 실시예를 통하여 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명에 따른 데이터 전송 방법은 안테나 다이버시티를 통하여 데이터 전송 효율을 극대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, RF-체인의 하드웨어 구조를 단순화함으로써, 시스템 구현 비용을 저감할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, MIMO 시스템에서 MAC 계층에서의 데이터 충돌 문제를 완화시킬 수 있게 된다.

Claims (19)

  1. 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에서 복수의 스테이션으로부터 복수의 수신 안테나를 구비한 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    각 스테이션에서 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하는 단계;
    상기 감지된 채널 상태 및 상기 엑세스 포인트의 수신 안테나 개수에 따라서, 상기 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 이용하여, 각각 다른 경로를 통하여 데이터 프레임을 상기 복수의 수신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 수신 안테나로 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 송신 안테나에 대한 송신 안테나 선택 정보를 상기 데이터 프레임의 헤더 정보에 삽입하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하는 단계는 상기 채널의 채널 이득값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하는 단계는 상기 액세스포인트로부터 수신된 파일럿 신호를 이용하여 상기 채널 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하는 단계는 상기 채널에대한 최대 데이터 전송률을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최대 데이터 전송률을 측정하는 단계는 상기 스테이션이 상기 채널에 대한 데이터 전송률을 반복적으로 변화시켜 가면서 상기 최대 데이터 전송률을 측정하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 최대 데이터 전송률은 주기적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  8. 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에서 복수의 스테이션으로부터 복수의 수신 안테나를 구비한 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    상기 엑세스 포인트의 수신 안테나의 개수에 따라서 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나 셋을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 이용하여, 각각 다른 경로를 통하여 데이터 프레임을 상기 복수의 수신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 수신 안테나로 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 송신 안테나 셋을 선택하는 단계는 상기 액세스 포인트가 각 스테이션별로 결정한 송신 안테나 개수에 따라서 선택하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송신 안테나 개수는 상기 액세스 포인트와 데이터 통신 세션을 연 스테이션의 개수에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 송신 안테나 개수는 복수의 스테이션 간의 데이터 충돌 확률을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 송신 안테나 개수는 프레임 오류율(Frame Error Rate)을 고려하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 송신 안테나 셋을 선택하는 단계는 상기 안테나 셋에 대한 채널 용량(capacity)이 최대가 되는 안테나 셋을 선택하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 송신 안테나 셋을 선택하는 단계는 무작위로 안테나 셋을 선택하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 액세스 포인트는 파일럿 신호가 삽입된 비콘 신호를 생성하여, 상기 스테이션으로 전송하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 액세스 포인트는 각 스테이션의 수, 이동 속도, 및 트래픽 로드 중에서 적어도 어느 하나 이상을 고려하여 상기 파일럿 신호의 삽입 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 방법.
  16. 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템에 있어서,
    복수의 수신 안테나를 구비한 액세스 포인트; 및
    복수의 송신 안테나를 통해 상기 액세스 포인트로 데이터를 전송하는 복수의 스테이션을 포함하고,
    상기 복수의 송신 안테나의 개수는 상기 복수의 수신 안테나의 개수에 따라서 결정되고,
    상기 복수의 스테이션은 상기 복수의 송신 안테나를 이용하여, 각각 다른 경로를 통하여 상기 데이터를 상기 복수의 수신 안테나로 전송하고,
    상기 무선 랜 시스템은 OFDM을 물리 계층으로 사용하고,
    상기 스테이션은 서브 캐리어의 집합인 서브 밴드별로 안테나를 선택하여 데이터 프레임을 상기 액세스 포인트로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액세스 포인트는 각 서브 캐리어 별로 각 스테이션이 채널 상황을 추정할 수 있도록 파일럿을 삽입하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 시스템.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 스테이션은 상기 서브 밴드에 대한 채널 이득값의 평균값을 기준으로 안테나를 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 랜 시스템.
  19. 다중입력 다중출력 기반의 무선 랜 시스템을 위한 스테이션 장치에 있어서,
    복수의 송신 안테나에 대한 채널 상태를 감지하는 채널 상태 감지부;
    상기 감지된 채널 상태 및 복수의 수신 안테나를 구비한 엑세스 포인트의 수신 안테나 개수에 따라서, 상기 복수의 송신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 선택하는 안테나 선택부; 및
    상기 선택된 적어도 하나 이상의 송신 안테나를 이용하여, 각각 다른 경로를 통하여 데이터 프레임을 상기 복수의 수신 안테나 중에서 적어도 하나 이상의 수신 안테나로 전송하는 데이터 프레임 전송부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이션 장치.
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