JP2013522950A - Mimoシステムにおけるデータを送受信する方法及び装置 - Google Patents

Mimoシステムにおけるデータを送受信する方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】データを送受信する方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施例による可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する方法は、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成するステップ;前記データを含むデータフィールドを生成するステップ;前記シグナルフィールド及び前記データフィールドを含むデータフレームを生成するステップ;及び、前記データフレームを前記受信端末に送信するステップ;を含む。本発明によると、MIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する時、共に送信されるシグナルフィールドをより効率的に送信することができるという効果がある。

Description

本発明は、データを送受信する方法及び装置に関し、より詳しくは、MIMOシステムにおけるデータを送受信する方法及び装置に関する。
無線LANは、基本的に分散システム(Distribution System;DS)の接続点役割をするアクセスポイント(Access Point;AP)及びAPでない複数の無線端末(STAtion;STA)で構成される基本サービスセット(Basic Service Set;BSS)モードや、STAのみで構成される独立基本サービスセット(Independent BSS;IBSS)モードをサポートする。(以下、APとSTAを通称して“端末”と呼ぶ。)
多重アンテナを使用する無線通信システム、即ち、MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムではアンテナ個数の増加によってチャネル容量が増加し、これによって周波数効率を上げることができる。MIMOシステムは、次のように2つに分類されることができる。第1は、単一ユーザ(Single User)にのみ多重ストリームを送信するSU−MIMOである。第2は、APでユーザ間の干渉を除去してマルチユーザ(Multi User)に多重ストリームを送信するMU−MIMOである。
MU−MIMOは、チャネル容量の増加と共にマルチユーザダイバーシティ利得まで得ることができるという長所がある。また、MU−MIMO方式は、同時に同一周波数帯域を使用して多重ストリームをマルチユーザに送信することができるため、既存の通信方式に比べて処理量(throughput)が増加する。一般的に、周波数帯域を増加させることによって無線通信システムの処理量を増加させることはできるが、周波数帯域増加によるシステム費用が増加するという短所がある。これに対し、MU−MIMO方式は、周波数帯域を増加させないが、既存通信方式に比べて複雑度が大きく増加する。これによって、802.11acのような標準では周辺状況によって可変的な周波数を使用すると共に、MU−MIMO技術を適用することができる方法が論議されている。
このように可変周波数帯域を使用し、マルチユーザに同時に多重アンテナストリームを送信する無線通信システムでは、データフィールドと共に、該当データフィールドに対する情報を含むシグナルフィールドが送信される。シグナルフィールドは、次のように2つに分けられる。第1は、ユーザに共通的に適用される情報を含む共通シグナルフィールド(common signal field)である。第2は、各ユーザ別に適用される情報を含む専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。共通シグナルフィールドは、共通ユーザグループに属するユーザ及び属しないユーザの両方ともが認知することができる。また、共通シグナルフィールドは、送信されたデータフレームがどんな通信システムにより生成されたものであるかを判別する自動検出(auto−detection)に用いられるため、互換性を有しなければならない。従って、共通シグナルフィールドのフォーマット又は構成の変更には制約がある。
このような共通シグナルフィールドは、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得のために単純繰り返し構造により送信される。然しながら、専用シグナルフィールドは、共通シグナルフィールドのように単純繰り返し構造を用いるとしても、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができない。
本発明の目的は、MIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する時、共に送信されるシグナルフィールドをより効率的に送信することができる方法及び装置を提供することである。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されるものではなく、言及されない本発明の他の目的及び長所は、以下の説明により理解されることができ、本発明の実施例により明らかに理解されることができる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に開示する手段及びその組合せにより実現されることができることを容易に知ることができる。
このような目的を達成するために、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する方法において、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成するステップ;前記データを含むデータフィールドを生成するステップ;前記シグナルフィールド及び前記データフィールドを含むデータフレームを生成するステップ;及び、前記データフレームを前記受信端末に送信するステップ;を含むことを特徴とする。
また、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける受信端末が送信端末からデータを受信する方法において、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信するステップ;及び、前記シグナルフィールドを用いて前記データフィールドに含まれている前記データを獲得するステップ;を含み、前記シグナルフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて前記シグナルフィールドに繰り返して含まれることを特徴とする。
また、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける受信端末にデータを送信する端末において、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成するシグナルフィールド生成部;前記データを含むデータフィールドを生成するデータフィールド生成部;前記シグナルフィールド及び前記データフィールドを含むデータフレームを生成するデータフレーム生成部;及び、前記データフレームを前記受信端末に送信する送信部を含むことを特徴とする。
また、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける送信端末からデータを受信する端末において、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信する受信部;及び、前記シグナルフィールドを用いて前記データフィールドに含まれている前記データを獲得するデータ獲得部;を含み、前記シグナルフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて前記シグナルフィールドに繰り返して含まれることを特徴とする。
前述したような本発明によると、MIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する時、共に送信されるシグナルフィールドをより効率的に送信することができるという長所がある。
また、本発明によると、MU−MIMOシステムにおける専用シグナルフィールドを送信する時、ユーザの周波数帯域とストリーム個数などを活用し、シグナルフィールドの性能を改善すると共に送信時間を減らすことによって、シグナルフィールドを用いてより多くの情報を効率的に送信することができるという長所がある。
本発明のデータ送受信方法で使われるデータフレームの構造を示す。 80MHz周波数帯域で、APが4個のアンテナを用いてMU−MIMOビーム形成(beamforming)を介して4個のストリームを送信し、2個のSTAが各々2個のアンテナを用いて受信されたストリームを受信する実施例を示す。 20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。 20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。 80MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。 20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。 20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。 20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。 40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、VHT−SIG Aと類似に2シンボルにわたってSIG Bを送る実施例を示す。 40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で非連続(non−contiguous)マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して2個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて1個のストリームを送信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。 40MHz周波数帯域で、1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである時のVHT−SIG Bのビット割当を示す。 図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットであり、サービスフィールドに含まれている予備ビット一部をCRCビットとして使用する実施例を示す。 SU−MIMOで、VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである時のVHT−SIG Bのビット割当を示す。 図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットであり、サービスフィールドに含まれている予備ビットのうち一部をCRCビットとして使用する実施例を示す。 CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。 本発明の一実施例による送信端末の構成を示す。 本発明の一実施例による受信端末の構成を示す。
前述した目的、特徴及び長所は、添付図面を参照して詳細に後述され、これによって、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたって、本発明と関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要にすると判断される場合には詳細な説明を省略する。以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実施例を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示す。
図1は、本発明のデータ送受信方法で使われるデータフレームの構造を示す。
図1で、トレーニングフィールド(training field)であるL−STF、L−LTFとシグナルフィールドであるL−SIGは、既存の802.11で使われるデータフレームのそれと同じである。また、図1のフレームは、高速無線通信、即ち、VHT(Very High Throughput)専用フィールドをさらに含む。VHT−STF、VHT−LTFは、VHT専用トレーニングフィールドであり、VHT−SIG A、VHT−SIG Bは、VHT専用シグナルフィールドである。
図1のデータフレームには、マルチユーザに各々送信されるデータを含むデータフィールド(VHT−DATA)が存在する。VHT−SIG Bは、この各々のデータフィールドに対する情報を含む。例えば、VHT−SIG Bには、VHT−DATAフィールドに含まれている有用データ(useful data)の長さ情報、VHT−DATAフィールドの変調及びコーディング方法(Modulation and Coding Scheme;MCS)情報などが含まれることができる。このように、VHT−SIG Bフィールドは各ユーザ別情報を含んでいるため、専用シグナルフィールドに該当する。これに対し、VHT−SIG Aフィールドは、全てのユーザが認知することができるように送信される共通シグナルフィールドである。
図2は、80MHz周波数帯域で、APが4個のアンテナを用いてMU−MIMOビーム形成(beamforming)を介して4個のストリームを送信し、2個のSTAが各々2個のアンテナを用いて受信されたストリームを受信する実施例を示す。
図2の実施例で、共通シグナルフィールドであるVHT−SIG Aフィールドは、4回繰り返されて1個のストリームとして送信され、この送信にはMU−MIMOが適用されない。図2で、VHT−SIG Aフィールドの前にL−SIGフィールドが存在することは、既存のレガシ(legacy)装備との後方互換性(backward compatibility)を維持するためである。また、VHT−TFフィールドは、MU−MIMOビーム形成を使用する時、チャネル推定を実行するために使われ、Resolvable又はNon−resolvable形態を有することができる。
VHT−SIG Aは、2個のSTAに共通的に適用される共通情報を含む。また、VHT−SIG Aは、レガシ装備で生成されるシグナルフィールドとは異なる構造を有することによって、VHT装備の自動検出(auto−detection)に使われる。この時、VHT−SIG Aを20MHz周波数単位に単純繰り返して送信することによって、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができる。
これに比べ、専用シグナルフィールドであるVHT−SIG Bは、各STA別に適用される情報を含んで送信される。従って、VHT−SIG Bは、VHT−SIG Aのように単純繰り返し構造を用いて送信される必要がない。また、VHT−SIG Aのように単純繰り返し構造を用いて送信されるとしても、VHT−SIG Bは、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることはできない。
本発明は、このような問題点を解決するためのものであり、VHT−SIG Bフィールドの送信時に、既存のVHT−SIG Aフィールドのように単純繰り返し方法でない新たな方法を用いることによって送信効率を上げることができる方法及び装置、及びデータフィールドの構成に関する。
図3は、20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。ここで、VHT−SIG B(以下、SIG B)は、BPSKに変調され、OFDM1シンボルを有する。図3のような場合、SIG Bが1個しかないため、そのまま送信されてもよい。
図4は、20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリーム(stream)を受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図4の実施例では、4個のSIG Bが送信される。然しながら、SIG BがVHT−SIG Aのように単純繰り返して送信される場合、MU−MIMOビーム形成時OFDMの特定副搬送波のチャネル環境が悪化すると、繰り返される4個のビットが全部同じ状況に置かれるようになる。従って、4回繰り返しによるSNR gainを得ることはできるが、周波数ダイバーシティ効果は得ることができない。
従って、本発明では、ストリーム1からストリーム4のSIG Bに互いに異なるインターリービングを適用する。SIG Bの符号化された符号語ののようなビットが異なるストリームの異なる副搬送波に載せて送信されるようにすると、SNR gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができるため送信性能が改善される。
図5は、80MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図5の実施例では、SIG Bを周波数帯域で単純繰り返してもSNR gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができる。従って、図4の実施例で4個のストリームに適用された方式を単純に繰り返すことによって最大性能を得ることができる。
40MHz周波数帯域又は160MHz帯域、及びストリーム個数が2個又は3個である場合にも図4及び図5に開示された方法が同じに適用されることができる。
一方、VHT−SIG Bフィールドに含まれる情報は、VHT−DATAフィールドに含まれる情報に比べてより安定的に送信されるべき必要がある。従って、VHT−SIG Bフィールドは、一般的にBPSK変調及び低い符号率を用いて送信する等の保護が行われる。従って、図4又は図5に開示された方法は、VHT−SIG Bに対する必要以上の保護になることができる。
VHT−SIG Aの場合、受信端で必ず20MHz単位に認識されなければならない。従って、VHT−SIG Aは、シンボル数と関係無しに該当シンボル長さほどを必ず繰り返して送信すべきである。然しながら、VHT−SIG Bを該当シンボル長さほど繰り返し送信することは前述した送信性能と効率性面で問題になることができる。
図6は、20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図6で、SIG Bは、BPSKに変調されてOFDM2シンボルを有する。この場合、SIG Bが1個しかないためそのまま送信されてもよい。
図7は、20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図4の実施例と同様に、ストリーム別に互いに異なるインターリービングを適用することによって、SNR gainと周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。
然しながら、SIG Bを繰り返しなくても十分の性能を得ることができる場合には、図7のような方法は、2シンボルにわたって送信するため効率的な送信にならない。従って、次のような送信方法が考慮される。
図8は、20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図8の実施例では、20MHz周波数帯域で1ストリームで送信時に2シンボルを占めていたSIG B情報を1シンボルのみで効率的に送信することができる。
データフレーム送信に適用される周波数帯域が増える時、図8と類似の方法を考慮することができる。図9は、40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、VHT−SIG Aと類似に2シンボルにわたってSIG Bを送る実施例を示す。図9の実施例でも、SIG Bを繰り返しなくても十分の性能を得ることができることにもかかわらず、SIG Bが2シンボルにわたって送信されるため効率的な送信にならない。
図10は、40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。この場合も40MHz周波数帯域で1ストリームで送信時に2シンボルを占めていたSIG B情報を1シンボルにわたって効率的に送信することができる。
このようにVHT−SIG Bが20MHz周波数帯域で1ストリームで送信される時2シンボルを有する場合には、ストリーム個数が増えたり、或いは周波数帯域が増えても1シンボルを使用して効率的に送信することができる。また、前述した方法は、以下のように拡張可能である。
図11は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図12は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図12の実施例で、ストリーム3は、SIG B1の符号語の偶数ビットに該当するB1とSIG B2の符号語の奇数ビットに該当するB2で構成される。このように送信されたストリーム3は、受信端で結合(combining)されることができる。
図13は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図13の実施例では、ストリーム1、3にSIG B1が繰り返され、ストリーム2、4にSIG B2が繰り返される。然しながら、単純繰り返しの場合、周波数ダイバーシティ利得を得ることができないため、前述したように各ストリームに互いに異なるインターリービングを適用して送信性能を高めることができる。
図14は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図15は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図16は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図14、図15、図16の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
図17は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図18は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図19は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図20は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図17、図18、図19、図20の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
図21は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図22は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図23は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図24は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図21、図22、図23、図24の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
前述した本発明の送信方法は、マルチチャネルを用いてデータフレームが送信される時にも適用されることができる。図25は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で2個の非連続(non−contiguous)マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図26は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。図25、図26の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
前述した本発明の送信方法は、VHT−SIG BフィールドがBPSK2シンボルの代りにQPSK1シンボルを使用する場合にも適用されることができる。図27は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図28は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図29は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。また、図30は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して2個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図31は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。図27、図28、図29、図30、図31の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
前述した本発明の送信方法は、一個のストリームを2個のアンテナを介してSTBC(Space−Time Block Code、Alamouti符号)で送信する場合にも適用されることができる。この場合、VHT−SIG Bフィールドをデータフィールドと同じ方法にSTBCで送信することもでき、2個の時空(Space−Time)ストリームのうち一つを使用してVHT−SIG Bを送信することができる。前者の場合は、VHT−SIG AにSTBC関連情報を予め含ませて送信しなければならず、後者の場合は、STBC関連情報をVHT−SIG Bに含ませて送信することができる。
図32は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。図33は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。
図34は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて1個のストリームを送信する場合に適用した実施例を示す。図35は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。図36は、40MHz周波数帯域で、1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。図36の実施例では1シンボルを用いて効率的送信が可能である。
本発明によるデータ送信方法は、一部ストリームのみがSTBCを用いて送信される場合にも適用可能である。また、VHT−SIG Bが20MHz帯域で1ストリームを送信する時、3つ以上のOFDMシンボルを使用する場合にも本発明によるデータ送信方法が適用可能である。
以下、他の実施例を介して本発明のデータ送受信方法に対して説明する。
前述したように、本発明は、専用シグナルフィールドを周波数或いはストリームドメインで繰り返して効率的に送信することによって最大のダイバーシティ利得を得ることができる。このような方法をチャネルボンディング(Channel Bonding)を用いて40MHz又は80MHzの帯域幅でフレームを送信する場合にも適用することができる。
20MHzの周波数帯域2個をボンディングして40MHz周波数帯域になると、ガード帯域(guard band)などとして使われている周波数トーンの一部をデータ送信用周波数トーンとして使用することができる。例えば、802.11nの場合、20MHz帯域でデータ送信周波数トーン数は52個であり、40MHz帯域のデータ送信周波数トーン数は108個である。即ち、802.11nではチャネルボンディングを用いることによって40MHz帯域で4個のデータ送信周波数トーン数が増加する。同じ原理で、80MHz帯域でチャネルボンディングを用いると、送信周波数トーン数を一層増加させることができる。
前述した本発明のVHT−SIG Bフィールド送信方式をチャネルボンディングを用いたフレーム送信に適用することができる。この時、増加されたデータ送信周波数トーンは、シグナルフィールドに含まれるデータの量、又はシグナルフィールドの繰り返し回数を増やす時に使用可能である。即ち、20MHz帯域のSIG Bビット数より40MHz帯域又は80MHz帯域のSIG Bのビット数がより多くの場合にも本発明による方法が適用可能である。
図37は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図38は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図39は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図40は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図37、図38、図39、図40の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
図41は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図42は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図43は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図44は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図41、図42、図43、図44の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
SIG Bのビット数と送信に使われる周波数トーン数が互いに倍数関係でなければ、SIG Bの繰り返し以後一部周波数トーンが残ることができる。このような場合、SIG Bの一部分のみを繰り返したり、パディング(Padding)する方法を適用することができる。この方法は、20MHz、40MHz、80MHzに周波数帯域幅が増加されるほどSIG Bの情報が増加される場合にも適用可能である。
一般的に周波数帯域幅が増加されると、同じ時間に送信されるデータ量が増加する。それによって送信されるデータの長さ情報などをVHT−SIG Bに含ませて送信する場合にVHT−SIG B自体の長さが増加される。この場合、周波数帯域幅別にVHT−SIG Bのビット割当(allocation)を変更し、送信可能な周波数トーン数に合わせてVHT−SIG Bを繰り返すことによって送信効率を上げることができる。例えば、20MHz帯域では使用可能なデータトーン数が26ビットであり、40MHz帯域では使用可能なデータトーン数が54ビットであり、80MHz帯域で使用可能なデータトーン数が117ビットである場合を仮定する。この時、VHT−SIG Bの長さは、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである。このような場合のビット割当が図45に示されている。
図46は、図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図47は、図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図48は、図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図46、図47、図48の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。図46、図47、図48の実施例で送信されるストリーム個数が変わっても本発明が適用可能である。
図45に示されているVHT−SIG Bのビット割当は、畳み込み符号のためのテールビットを含む。然しながら、図45のVHT−SIG Bは、符号語のエラー可否を判断することができるCRCビットを含んでいないためデータの信頼性を確保し難い。然しながら、20MHz帯域の場合、VHT−SIG Bに余裕ビットがないため、図49のようにデータフィールドのサービスフィールドに含まれる予備(Reserved)ビットのうち一部(4〜8ビット)をCRCビットとして使用することができる。
図49のようなビット割当を使用する場合、CRCは、SIG Bとスクランブラシード(Scrambler Seed)に同時に適用される。従って、周波数帯域別に可変長さに対するCRC計算が必要である。VHT−SIG Bフィールドは、低い変調方式と符号率(BPSK1/2)を用い、周波数及びアンテナドメインへの繰り返し符号化も可能であるため信頼度が高い。これに対し、サービスフィールドは、データ送信に使われる変調方式と符号率をそのまま使用するため信頼度が相対的に可変的であり、一般的にVHT−SIG Bより信頼度が低い。この場合、CRCを用いると、VHT−SIG Bフィールドに含まれている情報のエラー検出だけでなく、スクランブラシードのエラー検出も可能である。これによってスクランブラシードのエラーが検出されると、それによってPHY、MAC階層の動作を中断することができるため電力節減効果も期待することができる。
前述した方法は、SU−MIMOにも適用されることができる。SU−MIMOではVHT−SIG Aに相対的に余裕ビットが生じることができる。従って、SU−MIMOでは、VHT−SIG Bフィールドに含まれているMCSビットをVHT−SIG Aフィールドに含ませることができる。SU−MIMOでは、使用アンテナ数が一層多くなることができるためデータ長さを示すフィールドのビット数もより大きくなることができる。図50は、SU−MIMOで、VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである時のVHT−SIG Bのビット割当を示す。
図51は、図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図52は、図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図53は、図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図51、図52、図53の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。図51、図52、図53の実施例で送信されるストリーム個数が変わっても本発明が適用可能である。
図50のようなビット割当を使用する場合、VHT−SIG Bフィールドは、畳み込み符号のためのテールビットを含む。然しながら、図50のVHT−SIG Bは、符号語のエラー可否を判断することができるCRCビットを含んでいないためデータの信頼性を確保し難い。然しながら、20MHz帯域の場合、VHT−SIG Bに余裕ビットがないため、図54のように、データフィールドのサービスフィールドに含まれている予備(Reserved)ビットのうち一部(4〜8ビット)をCRCビットとして使用することができる。
図54のようなビット割当を使用する場合、CRCはSIG Bとスクランブラシード(Scrambler Seed)に同時に適用される。従って、周波数帯域別に可変長さに対するCRC計算が必要である。VHT−SIG Bフィールドは、低い変調方式と符号率(BPSK1/2)を用い、周波数及びアンテナドメインへの繰り返し符号化も可能であるため信頼度が高い。これに対し、サービスフィールドは、データ送信に使われる変調方式と符号率をそのまま使用するため信頼度が相対的に可変的であり、一般的にVHT−SIG Bより信頼度が低い。この場合、CRCを用いると、VHT−SIG Bフィールドに含まれている情報のエラー検出だけでなく、スクランブラシードのエラー検出も可能である。これによってスクランブラシードのエラーが検出されると、それによってPHY、MAC階層の動作を中断することができるため電力節減効果も期待することができる。
前述した本発明のデータ送受信方法は、VHT−SIG Bフィールドを送信する時、互いに異なる送信ストリームに対して周波数ドメインで互いに異なるインターリービングを適用することによって、アンテナドメインでも最大ダイバーシティ利得を得ることができる。然しながら、複雑度を減らしつつ類似の効果を得るために、送信ストリーム別に異なるインターリービングを適用せず、CDD(Cyclic Delay Divercity)技法を適用してVHT−SIG Bフィールドを送信することができる。このような場合、送信アンテナ別に同じデータが送信され、各アンテナ別に互いに異なる遅延(delay)が適用される。
図55は、CDD技法が用いられて各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図56は、CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図57は、CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図55、図56、図57の各ストリームには互いに異なる遅延が適用される。図55、図56、図57の実施例で送信されるストリーム個数が変わっても本発明が適用可能である。
また、本発明のVHT−SIG B送信方式に、(送信アンテナ数×送信アンテナ数)の大きさを有するアンテナドメインへのスプレッディングマトリックス(Spreading Matrix)を追加的に適用することもできる。ストリーム別に異なるインターリービングを適用する時は、マルチストリームを適用する時のスプレッディングマトリックスを適用可能であり、ストリーム別に遅延を適用して送信する時は、シングルストリームを適用する時のスプレッディングマトリックスを適用することができる。
図58は、本発明の一実施例による送信端末の構成を示す。
送信端末5802は、シグナルフィールド生成部5804、データフィールド生成部5806、データフレーム生成部5808、送信部5810を含む。シグナルフィールド生成部5804は、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成する。データフィールド生成部5806は、受信端末に送信するデータを含むデータフィールドを生成する。データフレーム生成部5808は、シグナルフィールド生成部5804により生成されたシグナルフィールド及びデータフィールド生成部5806により生成されたデータフィールドを含むデータフレームを生成する。送信部5810は、データフレーム生成部5808により生成されたデータフレームを受信端末に送信する。
ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
図59は、本発明の一実施例による受信端末の構成を示す。
受信端末5902は、受信部5904及びデータ獲得部5906を含む。受信部5904は、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信する。
ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
データ獲得部5906は、受信されたデータフレームに含まれているシグナルフィールドを用いてデータフィールドに含まれているデータを獲得する。この時、データ獲得部5906は、シグナルフィールドに含まれている長さフィールド、MCSフィールドなどを用いてデータを獲得することができる。また、データ獲得部5906は、データフレームに含まれているCRCフィールドを用いてシグナルフィールドのエラーを検出することができる。
図60は、本発明の一実施例による送信端末のデータ送信方法のフローチャートである。
まず、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成する(6002)。また、受信端末に送信するデータを含むデータフィールドを生成する(6004)。その後、生成されたシグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを生成する(6006)。その後、生成されたデータフレームを受信端末に送信する(6008)。
ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
図61は、本発明の一実施例による受信端末のデータ受信方法のフローチャートである。
まず、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信する(6102)。ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
その後、受信されたデータフレームに含まれているシグナルフィールドを用いてデータフィールドに含まれているデータを獲得する(6104)。この時、受信端末は、シグナルフィールドに含まれている長さフィールド、MCSフィールドなどを用いてデータを獲得することができる。また、受信端末は、データフレームに含まれているCRCフィールドを用いてシグナルフィールドのエラーを検出することができる。
本発明によると、MU−MIMOシステムにおける専用シグナルフィールドを送信する時、ユーザの周波数帯域とストリーム個数などを活用してシグナルフィールドの性能を改善して送信時間を減らすことによって、シグナルフィールドを用いてより多くの情報を効率的に送信することができる。
前述した本発明は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な置換、変形、及び変更が可能であるため、前述した実施例及び添付図面により限定されるものではない。
【書類名】明細書
【発明の名称】MIMOシステムにおけるデータを送受信する方法及び装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、データを送受信する方法及び装置に関し、より詳しくは、MIMOシステムにおけるデータを送受信する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
無線LANは、基本的に分散システム(Distribution System;DS)の接続点役割をするアクセスポイント(Access Point;AP)及びAPでない複数の無線端末(STAtion;STA)で構成される基本サービスセット(Basic Service Set;BSS)モードや、STAのみで構成される独立基本サービスセット(Independent BSS;IBSS)モードをサポートする。(以下、APとSTAを通称して“端末”と呼ぶ。)
【0003】
多重アンテナを使用する無線通信システム、即ち、MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムではアンテナ個数の増加によってチャネル容量が増加し、これによって周波数効率を上げることができる。MIMOシステムは、次のように2つに分類されることができる。第1は、単一ユーザ(Single User)にのみ多重ストリームを送信するSU−MIMOである。第2は、APでユーザ間の干渉を除去してマルチユーザ(Multi User)に多重ストリームを送信するMU−MIMOである。
【0004】
MU−MIMOは、チャネル容量の増加と共にマルチユーザダイバーシティ利得まで得ることができるという長所がある。また、MU−MIMO方式は、同時に同一周波数帯域を使用して多重ストリームをマルチユーザに送信することができるため、既存の通信方式に比べて処理量(throughput)が増加する。一般的に、周波数帯域を増加させることによって無線通信システムの処理量を増加させることはできるが、周波数帯域増加によるシステム費用が増加するという短所がある。これに対し、MU−MIMO方式は、周波数帯域を増加させないが、既存通信方式に比べて複雑度が大きく増加する。これによって、802.11acのような標準では周辺状況によって可変的な周波数を使用すると共に、MU−MIMO技術を適用することができる方法が論議されている。
【0005】
このように可変周波数帯域を使用し、マルチユーザに同時に多重アンテナストリームを送信する無線通信システムでは、データフィールドと共に、該当データフィールドに対する情報を含むシグナルフィールドが送信される。シグナルフィールドは、次のように2つに分けられる。第1は、ユーザに共通的に適用される情報を含む共通シグナルフィールド(common signal field)である。第2は、各ユーザ別に適用される情報を含む専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。共通シグナルフィールドは、共通ユーザグループに属するユーザ及び属しないユーザの両方ともが認知することができる。また、共通シグナルフィールドは、送信されたデータフレームがどんな通信システムにより生成されたものであるかを判別する自動検出(auto−detection)に用いられるため、互換性を有しなければならない。従って、共通シグナルフィールドのフォーマット又は構成の変更には制約がある。
【0006】
このような共通シグナルフィールドは、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得のために単純繰り返し構造により送信される。然しながら、専用シグナルフィールドは、共通シグナルフィールドのように単純繰り返し構造を用いるとしても、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、MIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する時、共に送信されるシグナルフィールドをより効率的に送信することができる方法及び装置を提供することである。
【0008】
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されるものではなく、言及されない本発明の他の目的及び長所は、以下の説明により理解されることができ、本発明の実施例により明らかに理解されることができる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に開示する手段及びその組合せにより実現されることができることを容易に知ることができる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような目的を達成するために、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する方法において、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成するステップ;前記データを含むデータフィールドを生成するステップ;前記シグナルフィールド及び前記データフィールドを含むデータフレームを生成するステップ;及び、前記データフレームを前記受信端末に送信するステップ;を含むことを特徴とする。
【0010】
また、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける受信端末が送信端末からデータを受信する方法において、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信するステップ;及び、前記シグナルフィールドを用いて前記データフィールドに含まれている前記データを獲得するステップ;を含み、前記シグナルフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて前記シグナルフィールドに繰り返して含まれることを特徴とする。
【0011】
また、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける受信端末にデータを送信する端末において、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成するシグナルフィールド生成部;前記データを含むデータフィールドを生成するデータフィールド生成部;前記シグナルフィールド及び前記データフィールドを含むデータフレームを生成するデータフレーム生成部;及び、前記データフレームを前記受信端末に送信する送信部を含むことを特徴とする。
【0012】
また、本発明は、可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける送信端末からデータを受信する端末において、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信する受信部;及び、前記シグナルフィールドを用いて前記データフィールドに含まれている前記データを獲得するデータ獲得部;を含み、前記シグナルフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて前記シグナルフィールドに繰り返して含まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
前述したような本発明によると、MIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する時、共に送信されるシグナルフィールドをより効率的に送信することができるという長所がある。
【0014】
また、本発明によると、MU−MIMOシステムにおける専用シグナルフィールドを送信する時、ユーザの周波数帯域とストリーム個数などを活用し、シグナルフィールドの性能を改善すると共に送信時間を減らすことによって、シグナルフィールドを用いてより多くの情報を効率的に送信することができるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】 本発明のデータ送受信方法で使われるデータフレームの構造を示す。
【0016】
【図2】 80MHz周波数帯域で、APが4個のアンテナを用いてMU−MIMOビーム形成(beamforming)を介して4個のストリームを送信し、2個のSTAが各々2個のアンテナを用いて受信されたストリームを受信する実施例を示す。
【0017】
【図3】 20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。
【0018】
【図4】 20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。
【0019】
【図5】 80MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。
【0020】
【図6】 20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。
【0021】
【図7】 20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。
【0022】
【図8】 20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。
【0023】
【図9】 40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、VHT−SIG Aと類似に2シンボルにわたってSIG Bを送る実施例を示す。
【0024】
【図10】 40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。
【0025】
【図11】 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0026】
【図12】 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0027】
【図13】 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0028】
【図14】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0029】
【図15】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0030】
【図16】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0031】
【図17】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0032】
【図18】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0033】
【図19】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0034】
【図20】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0035】
【図21】 本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0036】
【図22】 本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0037】
【図23】 本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0038】
【図24】 本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0039】
【図25】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で非連続(non−contiguous)マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。
【0040】
【図26】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。
【0041】
【図27】 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。
【0042】
【図28】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。
【0043】
【図29】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。
【0044】
【図30】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して2個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。
【0045】
【図31】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。
【0046】
【図32】 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。
【0047】
【図33】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。
【0048】
【図34】 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて1個のストリームを送信する場合に適用した実施例を示す。
【0049】
【図35】 本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。
【0050】
【図36】 40MHz周波数帯域で、1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。
【0051】
【図37】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0052】
【図38】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0053】
【図39】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0054】
【図40】 本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0055】
【図41】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0056】
【図42】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0057】
【図43】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0058】
【図44】 本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0059】
【図45】 VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである時のVHT−SIG Bのビット割当を示す。
【0060】
【図46】 図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0061】
【図47】 図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0062】
【図48】 図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0063】
【図49】 VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットであり、サービスフィールドに含まれている予備ビット一部をCRCビットとして使用する実施例を示す。
【0064】
【図50】 SU−MIMOで、VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである時のVHT−SIG Bのビット割当を示す。
【0065】
【図51】 図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0066】
【図52】 図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0067】
【図53】 図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0068】
【図54】 VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットであり、サービスフィールドに含まれている予備ビットのうち一部をCRCビットとして使用する実施例を示す。
【0069】
【図55】 CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0070】
【図56】 CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0071】
【図57】 CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。
【0072】
【図58】 本発明の一実施例による送信端末の構成を示す。
【0073】
【図59】 本発明の一実施例による受信端末の構成を示す。
【0074】
【図60】 本発明の一実施例による送信端末のデータ送信方法のフローチャートである。
【0075】
【図61】 本発明の一実施例による受信端末のデータ受信方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0076】
前述した目的、特徴及び長所は、添付図面を参照して詳細に後述され、これによって、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたって、本発明と関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要にすると判断される場合には詳細な説明を省略する。以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実施例を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同一又は類似の構成要素を示す。
【0077】
図1は、本発明のデータ送受信方法で使われるデータフレームの構造を示す。
【0078】
図1で、トレーニングフィールド(training field)であるL−STF、L−LTFとシグナルフィールドであるL−SIGは、既存の802.11で使われるデータフレームのそれと同じである。また、図1のフレームは、高速無線通信、即ち、VHT(Very High Throughput)専用フィールドをさらに含む。VHT−STF、VHT−LTFは、VHT専用トレーニングフィールドであり、VHT−SIG A、VHT−SIG Bは、VHT専用シグナルフィールドである。
【0079】
図1のデータフレームには、マルチユーザに各々送信されるデータを含むデータフィールド(VHT−DATA)が存在する。VHT−SIG Bは、この各々のデータフィールドに対する情報を含む。例えば、VHT−SIG Bには、VHT−DATAフィールドに含まれている有用データ(useful data)の長さ情報、VHT−DATAフィールドの変調及びコーディング方法(Modulation and Coding Scheme;MCS)情報などが含まれることができる。このように、VHT−SIG Bフィールドは各ユーザ別情報を含んでいるため、専用シグナルフィールドに該当する。これに対し、VHT−SIG Aフィールドは、全てのユーザが認知することができるように送信される共通シグナルフィールドである。
【0080】
図2は、80MHz周波数帯域で、APが4個のアンテナを用いてMU−MIMOビーム形成(beamforming)を介して4個のストリームを送信し、2個のSTAが各々2個のアンテナを用いて受信されたストリームを受信する実施例を示す。
【0081】
図2の実施例で、共通シグナルフィールドであるVHT−SIG Aフィールドは、4回繰り返されて1個のストリームとして送信され、この送信にはMU−MIMOが適用されない。図2で、VHT−SIG Aフィールドの前にL−SIGフィールドが存在することは、既存のレガシ(legacy)装備との後方互換性(backward compatibility)を維持するためである。また、VHT−TFフィールドは、MU−MIMOビーム形成を使用する時、チャネル推定を実行するために使われ、Resolvable又はNon−resolvable形態を有することができる。
【0082】
VHT−SIG Aは、2個のSTAに共通的に適用される共通情報を含む。また、VHT−SIG Aは、レガシ装備で生成されるシグナルフィールドとは異なる構造を有することによって、VHT装備の自動検出(auto−detection)に使われる。この時、VHT−SIG Aを20MHz周波数単位に単純繰り返して送信することによって、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができる。
【0083】
これに比べ、専用シグナルフィールドであるVHT−SIG Bは、各STA別に適用される情報を含んで送信される。従って、VHT−SIG Bは、VHT−SIG Aのように単純繰り返し構造を用いて送信される必要がない。また、VHT−SIG Aのように単純繰り返し構造を用いて送信されるとしても、VHT−SIG Bは、SNR Gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることはできない。
【0084】
本発明は、このような問題点を解決するためのものであり、VHT−SIG Bフィールドの送信時に、既存のVHT−SIG Aフィールドのように単純繰り返し方法でない新たな方法を用いることによって送信効率を上げることができる方法及び装置、及びデータフィールドの構成に関する。
【0085】
図3は、20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。ここで、VHT−SIG B(以下、SIG B)は、BPSKに変調され、OFDM1シンボルを有する。図3のような場合、SIG Bが1個しかないため、そのまま送信されてもよい。
【0086】
図4は、20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリーム(stream)を受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図4の実施例では、4個のSIG Bが送信される。然しながら、SIG BがVHT−SIG Aのように単純繰り返して送信される場合、MU−MIMOビーム形成時OFDMの特定副搬送波のチャネル環境が悪化すると、繰り返される4個のビットが全部同じ状況に置かれるようになる。従って、4回繰り返しによるSNR gainを得ることはできるが、周波数ダイバーシティ効果は得ることができない。
【0087】
従って、本発明では、ストリーム1からストリーム4のSIG Bに互いに異なるインターリービングを適用する。SIG Bの符号化された符号語のようなビットが異なるストリームの異なる副搬送波に載せて送信されるようにすると、SNR gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができるため送信性能が改善される。
【0088】
図5は、80MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合のVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図5の実施例では、SIG Bを周波数帯域で単純繰り返してもSNR gainと周波数ダイバーシティ利得を同時に得ることができる。従って、図4の実施例で4個のストリームに適用された方式を単純に繰り返すことによって最大性能を得ることができる。
【0089】
40MHz周波数帯域又は160MHz帯域、及びストリーム個数が2個又は3個である場合にも図4及び図5に開示された方法が同じに適用されることができる。
【0090】
一方、VHT−SIG Bフィールドに含まれる情報は、VHT−DATAフィールドに含まれる情報に比べてより安定的に送信されるべき必要がある。従って、VHT−SIG Bフィールドは、一般的にBPSK変調及び低い符号率を用いて送信する等の保護が行われる。従って、図4又は図5に開示された方法は、VHT−SIG Bに対する必要以上の保護になることができる。
【0091】
VHT−SIG Aの場合、受信端で必ず20MHz単位に認識されなければならない。従って、VHT−SIG Aは、シンボル数と関係無しに該当シンボル長さほどを必ず繰り返して送信すべきである。然しながら、VHT−SIG Bを該当シンボル長さほど繰り返し送信することは前述した送信性能と効率性面で問題になることができる。
【0092】
図6は、20MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図6で、SIG Bは、BPSKに変調されてOFDM2シンボルを有する。この場合、SIG Bが1個しかないためそのまま送信されてもよい。
【0093】
図7は、20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、2シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図4の実施例と同様に、ストリーム別に互いに異なるインターリービングを適用することによって、SNR gainと周波数ダイバーシティ利得を得ることができる。
【0094】
然しながら、SIG Bを繰り返しなくても十分の性能を得ることができる場合には、図7のような方法は、2シンボルにわたって送信するため効率的な送信にならない。従って、次のような送信方法が考慮される。
【0095】
図8は、20MHz周波数帯域で、STAが4個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。図8の実施例では、20MHz周波数帯域で1ストリームで送信時に2シンボルを占めていたSIG B情報を1シンボルのみで効率的に送信することができる。
【0096】
データフレーム送信に適用される周波数帯域が増える時、図8と類似の方法を考慮することができる。図9は、40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、VHT−SIG Aと類似に2シンボルにわたってSIG Bを送る実施例を示す。図9の実施例でも、SIG Bを繰り返しなくても十分の性能を得ることができることにもかかわらず、SIG Bが2シンボルにわたって送信されるため効率的な送信にならない。
【0097】
図10は、40MHz周波数帯域で、STAが1個のストリームを受信する場合、1シンボルを有するVHT−SIG Bフィールドの構造を示す。この場合も40MHz周波数帯域で1ストリームで送信時に2シンボルを占めていたSIG B情報を1シンボルにわたって効率的に送信することができる。
【0098】
このようにVHT−SIG Bが20MHz周波数帯域で1ストリームで送信される時2シンボルを有する場合には、ストリーム個数が増えたり、或いは周波数帯域が増えても1シンボルを使用して効率的に送信することができる。また、前述した方法は、以下のように拡張可能である。
【0099】
図11は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図12は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図12の実施例で、ストリーム3は、SIG B1の符号語の偶数ビットに該当するB1とSIG B2の符号語の奇数ビットに該当するB2で構成される。このように送信されたストリーム3は、受信端で結合(combining)されることができる。
【0100】
図13は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図13の実施例では、ストリーム1、3にSIG B1が繰り返され、ストリーム2、4にSIG B2が繰り返される。然しながら、単純繰り返しの場合、周波数ダイバーシティ利得を得ることができないため、前述したように各ストリームに互いに異なるインターリービングを適用して送信性能を高めることができる。
【0101】
図14は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図15は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図16は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図14、図15、図16の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
【0102】
図17は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図18は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図19は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図20は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図17、図18、図19、図20の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
【0103】
図21は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図22は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図23は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図24は、本発明によるデータ送信方法を160MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図21、図22、図23、図24の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
【0104】
前述した本発明の送信方法は、マルチチャネルを用いてデータフレームが送信される時にも適用されることができる。図25は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で2個の非連続(non−contiguous)マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図26は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域で3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。図25、図26の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
【0105】
前述した本発明の送信方法は、VHT−SIG BフィールドがBPSK2シンボルの代りにQPSK1シンボルを使用する場合にも適用されることができる。図27は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図28は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図29は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用してデータが送信される場合に適用した実施例を示す。また、図30は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して2個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示し、図31は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でQPSK1シンボルを使用して3個の非連続マルチチャネルにデータが送信される場合に適用した実施例を示す。図27、図28、図29、図30、図31の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
【0106】
前述した本発明の送信方法は、一個のストリームを2個のアンテナを介してSTBC(Space−Time Block Code、Alamouti符号)で送信する場合にも適用されることができる。この場合、VHT−SIG Bフィールドをデータフィールドと同じ方法にSTBCで送信することもでき、2個の時空(Space−Time)ストリームのうち一つを使用してVHT−SIG Bを送信することができる。前者の場合は、VHT−SIG AにSTBC関連情報を予め含ませて送信しなければならず、後者の場合は、STBC関連情報をVHT−SIG Bに含ませて送信することができる。
【0107】
図32は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。図33は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−time)ストリームを使用して送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。
【0108】
図34は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて1個のストリームを送信する場合に適用した実施例を示す。図35は、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域で1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。図36は、40MHz周波数帯域で、1番目のストリームは2個の時空(Space−Time)ストリームを用いて送信し、2番目のストリームはそのまま送信する場合に適用した実施例を示す。図36の実施例では1シンボルを用いて効率的送信が可能である。
【0109】
本発明によるデータ送信方法は、一部ストリームのみがSTBCを用いて送信される場合にも適用可能である。また、VHT−SIG Bが20MHz帯域で1ストリームを送信する時、3つ以上のOFDMシンボルを使用する場合にも本発明によるデータ送信方法が適用可能である。
【0110】
以下、他の実施例を介して本発明のデータ送受信方法に対して説明する。
【0105】
前述したように、本発明は、専用シグナルフィールドを周波数或いはストリームドメインで繰り返して効率的に送信することによって最大のダイバーシティ利得を得ることができる。このような方法をチャネルボンディング(Channel Bonding)を用いて40MHz又は80MHzの帯域幅でフレームを送信する場合にも適用することができる。
【0111】
20MHzの周波数帯域2個をボンディングして40MHz周波数帯域になると、ガード帯域(guard band)などとして使われている周波数トーンの一部をデータ送信用周波数トーンとして使用することができる。例えば、802.11nの場合、20MHz帯域でデータ送信周波数トーン数は52個であり、40MHz帯域のデータ送信周波数トーン数は108個である。即ち、802.11nではチャネルボンディングを用いることによって40MHz帯域で4個のデータ送信周波数トーン数が増加する。同じ原理で、80MHz帯域でチャネルボンディングを用いると、送信周波数トーン数を一層増加させることができる。
【0112】
前述した本発明のVHT−SIG Bフィールド送信方式をチャネルボンディングを用いたフレーム送信に適用することができる。この時、増加されたデータ送信周波数トーンは、シグナルフィールドに含まれるデータの量、又はシグナルフィールドの繰り返し回数を増やす時に使用可能である。即ち、20MHz帯域のSIG Bビット数より40MHz帯域又は80MHz帯域のSIG Bのビット数がより多くの場合にも本発明による方法が適用可能である。
【0113】
図37は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図38は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図39は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図40は、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図37、図38、図39、図40の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
【0114】
図41は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが1個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図42は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが2個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図43は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが3個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示し、図44は、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図41、図42、図43、図44の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。
【0115】
SIG Bのビット数と送信に使われる周波数トーン数が互いに倍数関係でなければ、SIG Bの繰り返し以後一部周波数トーンが残ることができる。このような場合、SIG Bの一部分のみを繰り返したり、パディング(Padding)する方法を適用することができる。この方法は、20MHz、40MHz、80MHzに周波数帯域幅が増加されるほどSIG Bの情報が増加される場合にも適用可能である。
【0116】
一般的に周波数帯域幅が増加されると、同じ時間に送信されるデータ量が増加する。それによって送信されるデータの長さ情報などをVHT−SIG Bに含ませて送信する場合にVHT−SIG B自体の長さが増加される。この場合、周波数帯域幅別にVHT−SIG Bのビット割当(allocation)を変更し、送信可能な周波数トーン数に合わせてVHT−SIG Bを繰り返すことによって送信効率を上げることができる。例えば、20MHz帯域では使用可能なデータトーン数が26ビットであり、40MHz帯域では使用可能なデータトーン数が54ビットであり、80MHz帯域で使用可能なデータトーン数が117ビットである場合を仮定する。この時、VHT−SIG Bの長さは、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである。このような場合のビット割当が図45に示されている。
【0117】
図46は、図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図47は、図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図48は、図45のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図46、図47、図48の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。図46、図47、図48の実施例で送信されるストリーム個数が変わっても本発明が適用可能である。
【0118】
図45に示されているVHT−SIG Bのビット割当は、畳み込み符号のためのテールビットを含む。然しながら、図45のVHT−SIG Bは、符号語のエラー可否を判断することができるCRCビットを含んでいないためデータの信頼性を確保し難い。然しながら、20MHz帯域の場合、VHT−SIG Bに余裕ビットがないため、図49のようにデータフィールドのサービスフィールドに含まれる予備(Reserved)ビットのうち一部(4〜8ビット)をCRCビットとして使用することができる。
【0119】
図49のようなビット割当を使用する場合、CRCは、SIG Bとスクランブラシード(Scrambler Seed)に同時に適用される。従って、周波数帯域別に可変長さに対するCRC計算が必要である。VHT−SIG Bフィールドは、低い変調方式と符号率(BPSK1/2)を用い、周波数及びアンテナドメインへの繰り返し符号化も可能であるため信頼度が高い。これに対し、サービスフィールドは、データ送信に使われる変調方式と符号率をそのまま使用するため信頼度が相対的に可変的であり、一般的にVHT−SIG Bより信頼度が低い。この場合、CRCを用いると、VHT−SIG Bフィールドに含まれている情報のエラー検出だけでなく、スクランブラシードのエラー検出も可能である。これによってスクランブラシードのエラーが検出されると、それによってPHY、MAC階層の動作を中断することができるため電力節減効果も期待することができる。
【0120】
前述した方法は、SU−MIMOにも適用されることができる。SU−MIMOではVHT−SIG Aに相対的に余裕ビットが生じることができる。従って、SU−MIMOでは、VHT−SIG Bフィールドに含まれているMCSビットをVHT−SIG Aフィールドに含ませることができる。SU−MIMOでは、使用アンテナ数が一層多くなることができるためデータ長さを示すフィールドのビット数もより大きくなることができる。図50は、SU−MIMOで、VHT−SIG Bの長さが、20MHz帯域で26ビットであり、40MHz帯域で27ビットであり、80MHz帯域で29ビットである時のVHT−SIG Bのビット割当を示す。
【0121】
図51は、図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図52は、図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図53は、図50のようにVHT−SIG Bのビット数が割り当てられる時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図51、図52、図53の各ストリームには互いに異なるインターリービングが適用されることができる。図51、図52、図53の実施例で送信されるストリーム個数が変わっても本発明が適用可能である。
【0122】
図50のようなビット割当を使用する場合、VHT−SIG Bフィールドは、畳み込み符号のためのテールビットを含む。然しながら、図50のVHT−SIG Bは、符号語のエラー可否を判断することができるCRCビットを含んでいないためデータの信頼性を確保し難い。然しながら、20MHz帯域の場合、VHT−SIG Bに余裕ビットがないため、図54のように、データフィールドのサービスフィールドに含まれている予備(Reserved)ビットのうち一部(4〜8ビット)をCRCビットとして使用することができる。
【0123】
図54のようなビット割当を使用する場合、CRCはSIG Bとスクランブラシード(Scrambler Seed)に同時に適用される。従って、周波数帯域別に可変長さに対するCRC計算が必要である。VHT−SIG Bフィールドは、低い変調方式と符号率(BPSK1/2)を用い、周波数及びアンテナドメインへの繰り返し符号化も可能であるため信頼度が高い。これに対し、サービスフィールドは、データ送信に使われる変調方式と符号率をそのまま使用するため信頼度が相対的に可変的であり、一般的にVHT−SIG Bより信頼度が低い。この場合、CRCを用いると、VHT−SIG Bフィールドに含まれている情報のエラー検出だけでなく、スクランブラシードのエラー検出も可能である。これによってスクランブラシードのエラーが検出されると、それによってPHY、MAC階層の動作を中断することができるため電力節減効果も期待することができる。
【0124】
前述した本発明のデータ送受信方法は、VHT−SIG Bフィールドを送信する時、互いに異なる送信ストリームに対して周波数ドメインで互いに異なるインターリービングを適用することによって、アンテナドメインでも最大ダイバーシティ利得を得ることができる。然しながら、複雑度を減らしつつ類似の効果を得るために、送信ストリーム別に異なるインターリービングを適用せず、CDD(Cyclic Delay Divercity)技法を適用してVHT−SIG Bフィールドを送信することができる。このような場合、送信アンテナ別に同じデータが送信され、各アンテナ別に互いに異なる遅延(delay)が適用される。
【0125】
図55は、CDD技法が用いられて各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を20MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図56は、CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を40MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図57は、CDD技法が用いられ、各アンテナ別に互いに異なる遅延が適用される時、本発明によるデータ送信方法を80MHz周波数帯域でSTAが4個のストリームを受信する場合に適用した実施例を示す。図55、図56、図57の各ストリームには互いに異なる遅延が適用される。図55、図56、図57の実施例で送信されるストリーム個数が変わっても本発明が適用可能である。
【0126】
また、本発明のVHT−SIG B送信方式に、(送信アンテナ数×送信アンテナ数)の大きさを有するアンテナドメインへのスプレッディングマトリックス(Spreading Matrix)を追加的に適用することもできる。ストリーム別に異なるインターリービングを適用する時は、マルチストリームを適用する時のスプレッディングマトリックスを適用可能であり、ストリーム別に遅延を適用して送信する時は、シングルストリームを適用する時のスプレッディングマトリックスを適用することができる。
【0127】
図58は、本発明の一実施例による送信端末の構成を示す。
【0128】
送信端末5802は、シグナルフィールド生成部5804、データフィールド生成部5806、データフレーム生成部5808、送信部5810を含む。シグナルフィールド生成部5804は、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成する。データフィールド生成部5806は、受信端末に送信するデータを含むデータフィールドを生成する。データフレーム生成部5808は、シグナルフィールド生成部5804により生成されたシグナルフィールド及びデータフィールド生成部5806により生成されたデータフィールドを含むデータフレームを生成する。送信部5810は、データフレーム生成部5808により生成されたデータフレームを受信端末に送信する。
【0129】
ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
【0130】
図59は、本発明の一実施例による受信端末の構成を示す。
【0131】
受信端末5902は、受信部5904及びデータ獲得部5906を含む。受信部5904は、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信する。
【0132】
ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
【0133】
データ獲得部5906は、受信されたデータフレームに含まれているシグナルフィールドを用いてデータフィールドに含まれているデータを獲得する。この時、データ獲得部5906は、シグナルフィールドに含まれている長さフィールド、MCSフィールドなどを用いてデータを獲得することができる。また、データ獲得部5906は、データフレームに含まれているCRCフィールドを用いてシグナルフィールドのエラーを検出することができる。
【0134】
図60は、本発明の一実施例による送信端末のデータ送信方法のフローチャートである。
【0130】
まず、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成する(6002)。また、受信端末に送信するデータを含むデータフィールドを生成する(6004)。その後、生成されたシグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを生成する(6006)。その後、生成されたデータフレームを受信端末に送信する(6008)。
【0135】
ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
【0136】
図61は、本発明の一実施例による受信端末のデータ受信方法のフローチャートである。
【0133】
まず、シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信する(6102)。ここで、シグナルフィールドは、データフィールドの長さを示す長さフィールドを含むことができ、長さフィールドは、データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有することができる。また、シグナルフィールドは、データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCS(Modulation and Coding Scheme)フィールドを含むことができる。また、シグナルフィールドは、各ユーザ別情報を伝達するための専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である。また、データフレームは、シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含むことができる。
【0137】
その後、受信されたデータフレームに含まれているシグナルフィールドを用いてデータフィールドに含まれているデータを獲得する(6104)。この時、受信端末は、シグナルフィールドに含まれている長さフィールド、MCSフィールドなどを用いてデータを獲得することができる。また、受信端末は、データフレームに含まれているCRCフィールドを用いてシグナルフィールドのエラーを検出することができる。
【0138】
本発明によると、MU−MIMOシステムにおける専用シグナルフィールドを送信する時、ユーザの周波数帯域とストリーム個数などを活用してシグナルフィールドの性能を改善して送信時間を減らすことによって、シグナルフィールドを用いてより多くの情報を効率的に送信することができる。
【0139】
前述した本発明は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な置換、変形、及び変更が可能であるため、前述した実施例及び添付図面により限定されるものではない。

Claims (14)

  1. 可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける送信端末が受信端末にデータを送信する方法において、
    前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成するステップ;
    前記データを含むデータフィールドを生成するステップ;
    前記シグナルフィールド及び前記データフィールドを含むデータフレームを生成するステップ;及び、
    前記データフレームを前記受信端末に送信するステップ;
    を含むデータ送信方法。
  2. 前記シグナルフィールドは、前記データフィールドの長さを示す長さフィールドを含む請求項1に記載のデータ送信方法。
  3. 前記長さフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有する請求項2に記載のデータ送信方法。
  4. 前記シグナルフィールドは、前記データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCSフィールドを含む請求項1に記載のデータ送信方法。
  5. 前記シグナルフィールドは、専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である請求項1に記載のデータ送信方法。
  6. 前記データフレームは、前記シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含む請求項1に記載のデータ送信方法。
  7. 可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける受信端末が送信端末からデータを受信する方法において、
    シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信するステップ;及び、
    前記シグナルフィールドを用いて前記データフィールドに含まれている前記データを獲得するステップ;を含み、
    前記シグナルフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて前記シグナルフィールドに繰り返して含まれるデータ受信方法。
  8. 前記シグナルフィールドは、前記データフィールドの長さを示す長さフィールドを含む請求項7に記載のデータ受信方法。
  9. 前記長さフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて異なる長さを有する請求項8に記載のデータ受信方法。
  10. 前記シグナルフィールドは、前記データフィールドの変調方法及びコーディング方法を示すMCSフィールドを含む請求項7に記載のデータ受信方法。
  11. 前記シグナルフィールドは、専用シグナルフィールド(dedicated signal field)である請求項7に記載のデータ受信方法。
  12. 前記データフレームは、前記シグナルフィールドのエラーを検出するためのCRCフィールドを含む請求項7に記載のデータ受信方法。
  13. 可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける受信端末にデータを送信する端末において、
    前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて繰り返してシグナルフィールドを生成するシグナルフィールド生成部;
    前記データを含むデータフィールドを生成するデータフィールド生成部;
    前記シグナルフィールド及び前記データフィールドを含むデータフレームを生成するデータフレーム生成部;及び、
    前記データフレームを前記受信端末に送信する送信部;
    を含む送信端末。
  14. 可変周波数帯域を使用するMIMOシステムにおける送信端末からデータを受信する端末において、
    シグナルフィールド及びデータフィールドを含むデータフレームを受信する受信部;及び、
    前記シグナルフィールドを用いて前記データフィールドに含まれている前記データを獲得するデータ獲得部;を含み、
    前記シグナルフィールドは、前記データフレームの送信に適用される周波数帯域に応じて前記シグナルフィールドに繰り返して含まれる受信端末。
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