以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明しようとするものであり、本発明が実施できる唯一の実施形態を示そうとするものではない。以下の詳細な説明は本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかしながら、当業者は本発明がこのような具体的な細部事項無しでも実施できることが分かる。
幾つかの場合、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されるか、または各構造及び装置の核心機能を中心としたブロック図形式に図示できる。
以下の説明で使われる特定の用語は本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定の用語の使用は本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で異なる形態に変更できる。
以下の技術は、CDMA(code division multiple access)、FDMA(frequency division multiple access)、TDMA(time division multiple access)、OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)、SC−FDMA(single carrier frequency division multiple access)、NOMA(non-orthogonal multiple access)などのような多様な無線接続システムに利用されることができる。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)またはCDMA2000のような無線技術(radio technology)により具現化されることができる。TDMAは、GSM(登録商標)(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)のような無線技術により具現化されることができる。OFDMAは、IEEE(institute of electrical and electronics engineers)802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.20(WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(evolved UTRA)などのような無線技術により具現化されることができる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project)LTE(long term evolution)は、E−UTRAを使用するE−UMTS(evolved UMTS)の一部として、ダウンリンクでOFDMAを採用しアップリンクでSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は、3GPP LTEの進化である。
本発明の実施の形態は、無線接続システムであるIEEE 802、3GPP及び3GPP2のうち、少なくとも一つに開示された標準文書により裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施の形態のうち、本発明の技術的思想を明らかに表すために説明しないステップまたは部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書において開示しているすべての用語は、前記標準文書により説明されることができる。
説明を明確にするために、IEEE 802.11システムを中心に述べるが、本発明の技術的特徴がこれに制限されるものではない。
システム一般
図1は、本発明が適用されることができるIEEE 802.11システムの一例を示す図である。
IEEE 802.11構造は、複数の構成要素から構成されることができ、これらの相互作用により上位階層に対してトランスペアレントな(transparent)ステーション(STA:Station)移動性を支援する無線通信システムが提供されることができる。基本サービスセット(BSS:Basic Service Set)は、IEEE 802.11システムでの基本的な構成ブロックに該当できる。
図1では、3個のBSS(BSS1ないしBSS3)が存在し、それぞれのBSSのメンバーとして2個のSTAが含まれること(STA1及びSTA2は、BSS1に含まれ、STA3及びSTA4は、BSS2に含まれ、STA5及びSTA6は、BSS3に含まれる)を例示的に示す。
図1においてBSSを示す楕円は、該当BSSに含まれたSTAが通信を維持するカバレッジ領域を示すものと理解されることができる。この領域を基本サービス領域(BSA:Basic Service Area)と称することができる。STAがBSAの外に移動するようになると、該当BSA内の他のSTAと直接的に通信できなくなる。
IEEE 802.11システムにおいて最も基本的なタイプのBSSは、独立的なBSS(IBSS:Independent BSS)である。例えば、IBSSは、2個のSTAだけから構成された最小の形態を有することができる。また、最も単純な形態で他の構成要素が省略されている図1のBSS3がIBSSの代表的な例示に該当できる。このような構成は、STAが直接通信できる場合に可能である。また、このような形態のLANは、予め計画されて構成されることではなく、LANが必要な場合に構成されることができ、これをアドホック(ad−hoc)ネットワークと称することもできる。
STAのオンまたはオフ、STAがBSS領域に入ったり行く等により、BSSでのSTAのメンバーシップが動的に変更されることができる。BSSのメンバーになるためには、STAは、同期化過程を利用してBSSにジョインできる。BSS基盤構造のすべてのサービスにアクセスするためには、STAは、BSSに連係(associated)されなければならない。このような連係(association)は、動的に設定されることができ、分配システムサービス(DSS:Distribution System Service)の利用を含むことができる。
802.11システムにおいて直接的なSTA−対−STAの距離は、物理階層(PHY:physical)性能によって制限されることができる。ある場合には、このような距離の限界が充分でありうるが、場合によっては、より遠くの距離のSTA間の通信が必要でありうるときもある。拡張されたカバレッジを支援するために、分配システム(DS:Distribution System)が構成されることができる。
DSは、BSSが相互接続する構造を意味する。具体的に、図1のように、BSSが独立的に存在する代わりに、複数のBSSから構成されたネットワークの拡張された形態の構成要素としてBSSが存在することもできる。
DSは、論理的な概念であり、分配システム媒体(DSM:Distribution System Medium)の特性によって特定されることができる。これと関連して、IEEE 802.11標準では、無線媒体(WM:Wireless Medium)と分配システム媒体(DSM:Distribution System Medium)を論理的に区分している。各々の論理的媒体は、相異なる目的のために使用され、相異なる構成要素によって使用される。IEEE 802.11標準の定義では、このような媒体を同じことに制限することもせず相異なることに制限することもしない。このように複数の媒体が論理的に相異なるという点で、IEEE 802.11システムの構造(DS構造または他のネットワーク構造)の柔軟性が説明されることができる。すなわち、IEEE 802.11システム構造は、多様に具現化されることができ、各々の具現例の物理的な特性によって独立的に該当システム構造が特定されることができる。
DSは、複数のBSSの途切れない(seamless)統合を提供し、目的地へのアドレスを扱うのに必要な論理的サービスを提供することによって、移動装置を支援できる。
APは、関連したSTAに対してWMを介してDSへのアクセスを可能にし、STA機能性を有する個体を意味する。APを介してBSS及びDS間のデータ移動が行われることができる。例えば、図1に示すSTA2及びSTA3は、STAの機能性を有し、かつ関連したSTA(STA1及びSTA4)がDSにアクセスするようにする機能を提供する。また、すべてのAPは、基本的にSTAに該当するので、すべてのAPは、アドレス可能な個体である。WM上での通信のために、APによって使用されるアドレスとDSM上での通信のために、APによって使用されるアドレスは、必ず同一である必要はない。
APに関連したSTAのうちの一つからそのAPのSTAアドレスに送信されるデータは、常に非制御ポート(uncontrolled port)で受信され、IEEE 802.1Xポートアクセス個体によって処理されることができる。また、制御ポート(controlled port)が認証されると、送信データ(またはフレーム)は、DSに伝達されることができる。
任意の(arbitrary)サイズ及び複雑度を有する無線ネットワークがDS及びBSSから構成されることができる。IEEE 802.11システムでは、このような方式のネットワークを拡張されたサービスセット(ESS:Extended Service Set)ネットワークと称する。ESSは、一つのDSに接続したBSSの集合に該当できる。しかしながら、ESSは、DSを含まない。ESSネットワークは、論理リンク制御(LLC:Logical Link Control)階層でIBSSネットワークに見える点が特徴である。ESSに含まれるSTAは、互いに通信でき、移動STAは、LLCにトランスペアレント(transparent)に一つのBSSから他のBSSに(同じESS内で)移動できる。
IEEE 802.11システムでは、図1でのBSSの相対的な物理的位置に対してなんにも仮定しなく、次のような形態が全部可能である。
具体的に、BSSは、部分的に重なることができ、これは、連続的なカバレッジを提供するために一般に利用される形態である。また、BSSは、物理的に接続されていなくても良く、論理的には、BSS間の距離に制限はない。また、BSSは、物理的に同じ位置に位置でき、これは、リダンダンシー(redundancy)を提供するために利用されることができる。また、一つ(または一つ以上の)IBSSまたはESSネットワークが一つまたはそれ以上のESSネットワークとして同じ空間に物理的に存在できる。これは、ESSネットワークが存在する位置にad-hocネットワークが動作する場合、相異なる機関(organizations)によって物理的に重なるIEEE 802.11ネットワークが構成される場合、または同じ位置で2つ以上の相異なったアクセス及びセキュリティー政策が必要な場合などでのESSネットワーク形態に該当できる。
WLANシステムにおけるSTAは、IEEE 802.11の媒体接続制御(MAC:Medium Access Control)/PHY規定に従って動作する装置である。STAの機能がAPと個別的に区分されない限り、STAは、AP STAと非−AP STA(non−AP STA)を含むことができる。ただし、STAとAPとの間に通信が行われるとするとき、STAは、non−AP STAと理解されることができる。図1の例示において、STA1、STA4、STA5及びSTA6は、non−AP STAに該当し、STA2及びSTA3は、AP STAに該当する。
Non−AP STAは、ラップトップパソコン、移動電話機のように、一般にユーザが直接扱う装置に該当する。以下の説明において、non−AP STAは、無線装置(wireless device)、端末(terminal)、ユーザ装置(UE:User Equipment)、移動局(MS:Mobile Station)、移動端末(Mobile Terminal)、無線端末(wireless Terminal)、無線送受信ユニット(WTRU:wireless Transmit/Receive Unit)、ネットワークインタフェース装置(network interface device)、MTC(Machine-Type Communication)装置、M2M(Machine-to-Machine)装置などと呼ぶことができる。
また、APは、他の無線通信分野での基地局(BS:Base Station)、ノード−B(Node-B)、発展したノード−B(eNB:evolved Node-B)、基底送受信システム(BTS:Base Transceiver System)、フェムト基地局(Femto BS)などに対応する概念である。
以下、本明細書においてダウンリンク(DL:downlink)は、APからnon−AP STAへの通信を意味し、アップリンク(UL:uplink)は、non−AP STAからAPへの通信を意味する。ダウンリンクにおける送信機は、APの一部で、受信機は、non−AP STAの一部でありうる。アップリンクにおける送信機は、non−AP STAの一部で、受信機は、APの一部でありうる。
図2は、本発明が適用されることができるIEEE 802.11システムの階層アーキテクチャー(layer architecture)の構造を例示する図である。
図2を参照すると、IEEE 802.11システムの階層アーキテクチャーは、MAC副階層(MAC sublayer)とPHY副階層(PHY sublayer)を含むことができる。
PHY sublayerは、PLCP(Physical Layer Convergence Procedure)個体(entity)とPMD(Physical Medium Dependent)個体とに区分されることもできる。この場合、PLCP個体は、MAC sublayerとデータフレームとを接続する機能を果たし、PMD個体は、2個またはそれ以上のSTAとデータとを無線で送受信する機能を果たす。
MAC sublayerとPHY subLayerとも、管理個体(Management Entity)を含むことができ、それぞれMACサブ階層管理個体(MLME:MAC sublayer Management Entity)とPHYサブ階層管理個体(PLME:Physical Sublayer Management Entity)と呼ぶことができる。これらの管理個体は、階層管理関数の動作を介して階層管理サービスインタフェースを提供する。MLMEは、PLMEに接続されてMAC Sublayerの管理動作(management operation)を行うことができ、同様に、PLMEもMLMEに接続されてPHY Sublayerの管理動作(management operation)を行うことができる。
正確なMAC動作を提供するために、SME(Station Management Entity)が各STA内に存在できる。SMEは、各階層と独立的な管理個体であって、MLMEとPLMEから階層基盤状態情報を収集するか、または各階層の特定パラメータの値を設定する。SMEは、一般システム管理個体の代わりに、このような機能を行うことができ、標準管理プロトコルを具現できる。
MLME、PLME及びSMEは、プリミティブ(primitive)を基盤とする多様な方法で相互作用(interact)できる。具体的に、XX-GET. requestプリミティブは、管理情報ベース属性(MIB attribute:Management Information Base attribute)の値を要請するために使用され、XX-GET. confirmプリミティブは、状態が「SUCCESS」であると、該当MIB属性値をリターン(return)し、その他の場合には、状態フィールドにエラー表示をしてリターンする。XX-SET. requestプリミティブは、指定されたMIB属性を与えた値に設定するように要請するために使用される。MIB属性が特定動作を意味している場合、この要請は、その特定動作の実行を要請する。そして、XX-SET. confirmプリミティブは、状態が「SUCCESS」であると、これは指定されたMIB属性が要請された値に設定されたことを意味する。その他の場合には、状態フィールドは、エラー状況を表す。このMIB属性が特定動作を意味する場合、このプリミティブは、該当動作が行われたことを確認してくれることができる。
各sublayerでの動作を簡略に説明すると、以下のとおりである。
MAC Sublayerは、上位階層(例えば、LLC階層)から伝達されたMACサービスデータユニット(MSDU:MAC Service Data Unit)またはMSDUのフラグメント(fragment)にMACヘッダー(header)とフレームチェックシーケンス(FCS:Frame Check Sequence)を付着して、一つ以上のMACプロトコルデータユニット(MPDU:MAC Protocol Data Unit)を生成する。生成されたMPDUは、PHY sublayerに伝達される。
A−MSDU(aggregated MSDU)技法(scheme)が用いられる場合、複数のMSDUは、単一のA−MSDU(aggregated MSDU)に併合されることができる。MSDU併合動作は、MAC上位階層で行われることができる。A−MSDUは、単一のMPDU(フラグメント化(fragment)されない場合)でPHY Sublayerに伝達される。
PHY sublayerは、MAC Sublayerから伝達された物理サービスデータユニット(PSDU:Physical Service Data Unit)に物理階層送受信機により必要な情報を含む付加フィールドを付け加えて、物理プロトコルデータユニット(PPDU:Physical Protocol Data Unit)を生成する。PPDUは、無線媒体を介して送信される。
PSDUは、PHY sublayerがMAC Sublayerから受信したものであり、MPDUは、MAC sublayerがPHY Sublayerに送信したものであるから、PSDUは、実質的にMPDUと同一である。
A−MPDU(aggregated MPDU)技法(scheme)が用いられる場合、複数のMPDU(このとき、各MPDUは、A−MSDUを運ぶことができる。)は、単一のA−MPDUに併合されることができる。MPDU併合動作は、MAC下位階層で行われることができる。A−MPDUは、多様なタイプのMPDU(例えば、QoSデータ、ACK(Acknowledge)、ブロックACK(Block Ack)等)が併合されることができる。PHY Sublayerは、MAC Sublayerから単一のPSDUとしてA−MPDUを受信する。すなわち、PSDUは、複数のMPDUから構成される。したがって、A−MPDUは、単一のPPDU内で無線媒体を介して送信される。
PPDU(Physical Protocol Data Unit)フォーマット
PPDU(Physical Protocol Data Unit)は、物理階層から発生されるデータブロックを意味する。以下、本発明が適用されうるIEEE 802.11 WLANシステムに基づいてPPDUフォーマットを説明する。
図3は、本発明が適用されうる無線通信システムのnon−HTフォーマットPPDU及びHTフォーマットPPDUを例示する。
図3の(a)は、IEEE 802.11a/gシステムを支援するためのnon−HTフォーマットPPDUを例示する。non−HT PPDUは、レガシー(legacy)PPDUとも呼ばれることができる。
図3の(a)を参照すると、non−HTフォーマットPPDUは、L−STF(Legacy(またはNon−HT)Short Training field)、L−LTF(Legacy(またはNon−HT)Long Training field)及びL−SIG(Legacy(またはNon−HT)SIGNAL)フィールドから構成されるレガシーフォーマットプリアンブルとデータフィールドとを含んで構成される。
L−STFは、短いトレーニングOFDM(short training orthogonal frequencydivision multiplexing symbol)を含むことができる。L−STFは、フレームタイミング獲得(frame timing acquisition)、自動利得制御(AGC:Automatic Gain Control)、ダイバーシチ検出(diversity detection)、概略的な周波数/時間同期化(coarse frequency/time synchronization)のために使用されることができる。
L−LTFは、長いトレーニングOFDMシンボル(long training orthogonal frequency division multiplexing symbol)を含むことができる。L−LTFは、精密な周波数/時間同期化(fine frequency/time synchronization)及びチャネル推定(channel estimation)のために使用されることができる。
L−SIGフィールドは、データフィールドの復調及びデコードのための制御情報を送信するために使用されることができる。
L−SIGフィールドは、4ビットのレート(Rate)フィールド、1ビットの予備(Reserved)ビット、12ビットの長さ(Length)フィールド、1ビットのパリティビット、6ビットの信号テール(Signal Tail)フィールドから構成されることができる。
レートフィールドは、送信率情報を含み、長さフィールドは、PSDUのオクテットの数を指示する。
図3の(b)は、IEEE 802.11nシステム及びIEEE 802.11a/gシステムを全部支援するためのHT混合フォーマットPPDU(HT-mixed format PPDU)を例示する。
図3の(b)を参照すると、HT混合フォーマットPPDUは、L−STF、L−LTF及びL−SIGフィールドから構成されるレガシーフォーマットプリアンブルとHT−SIG(HT-Signal)フィールド、HT−STF(HT short training field)、HT−LTF(HT long training field)から構成されるHTフォーマットプリアンブル及びデータフィールドを含んで構成される。
L−STF、L−LTF及びL−SIGフィールドは、下位互換性(backward compatibility)のためのレガシーフィールドを意味するので、L−STFからL−SIGフィールドまでnon−HTフォーマットと同一である。L−STAは、HT混合PPDUを受信してもL−LTF、L−LTF及びL−SIGフィールドを介してデータフィールドを解析できる。ただし、L−LTFは、HT−STAがHT混合PPDUを受信しL−SIGフィールド及びHT−SIGフィールドを復調するために行うチャネル推定のための情報をさらに含むことができる。
HT−STAは、レガシーフィールドの後にくるHT−SIGフィールド利用して、HT−混合フォーマットPPDUであることが分かり、これに基づいてデータフィールドをデコードできる。
HT−LTFフィールドは、データフィールドの復調のためのチャネル推定に使用されることができる。IEEE 802.11nは、SU−MIMO(Single-User Multi-Input and Multi-Output)を支援するので、複数の空間ストリームに送信されるデータフィールドの各々に対して、チャネル推定のためにHT−LTFフィールドは、複数から構成されることができる。
HT−LTFフィールドは、空間ストリームに対するチャネル推定のために使用されるデータHT−LTF(Data HT-LTF)とフルチャネルサウンディング(full channel sounding)のために追加的に使用される拡張HT−LTF(extension HT-LTF)から構成されることができる。したがって、複数のHT−LTFは、送信される空間ストリームの数より同じであるか、または多くありうる。
HT−混合フォーマットPPDUは、L−STAも受信してデータを獲得できるようにするために、L−STF、L−LTF及びL−SIGフィールドが最も速く送信される。以後、HT−STAのために送信されるデータの復調及びデコードのためにHT−SIGフィールドが送信される。
HT−SIGフィールドまでは、ビーム形成を行わないで送信して、L−STA及びHT−STAが該当PPDUを受信してデータを獲得できるようにし、以後に送信されるHT−STF、HT−LTF及びデータフィールドは、プリコーディングを介した無線信号送信が行われる。ここで、プリコーディングをして受信するSTAでプリコーディングにより電力が可変される部分を勘案できるように、HT−STFフィールドを送信し、その以後に複数のHT−LTF及びデータフィールドを送信する。
以下の<表1>は、HT−SIGフィールドを例示する表である。
図3の(c)は、IEEE 802.11nシステムのみを支援するためのHT−GFフォーマットPPDU(HT-greenfield format PPDU)を例示する。
図3の(c)を参照すると、HT−GFフォーマットPPDUは、HT−GF−STF、HT−LTF1、HT−SIGフィールド、複数のHT−LTF2及びデータフィールドを含む。
HT−GF−STFは、フレームタイミング獲得及びAGCのために使用される。
HT−LTF1は、チャネル推定のために使用される。
HT−SIGフィールドは、データフィールドの復調及びデコードのために使用される。
HT−LTF2は、データフィールドの復調のためのチャネル推定に使用される。同様に、HT−STAは、SU−MIMOを使用するので、複数の空間ストリームに送信されるデータフィールドの各々に対してチャネル推定を要するので、HT−LTF2は、複数から構成されることができる。
複数のHT−LTF2は、HT混合PPDUのHT−LTFフィールドと同様に、複数のData HT−LTFと複数の拡張HT−LTFから構成されることができる。
図3の(a)ないし(c)におけるデータフィールドは、ペイロード(payload)として、サービスフィールド(SERVICE field)、スクランブルされたPSDU(scrambled PSDU)フィールド、テールビット(Tail bits)、パディングビット(padding bits)を含むことができる。データフィールドのすべてのビットは、スクランブルされる。
図3(d)は、データフィールドに含まれるサービスフィールドを示す。サービスフィールドは、16ビットを有する。各ビットは、0番から15番まで付与され、0番ビットから順次に送信される。0番から6番ビットは、0に設定され、受信端内のデスクランブラー(descrambler)を同期化するために使用される。
IEEE 802.11ac WLANシステムは、無線チャネルを效率的に利用するために、複数のSTAが同時にチャネルにアクセスするダウンリンクMU−MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output)方式の送信を支援する。MU−MIMO送信方式によれば、APがMIMOペアリング(pairing)された一つ以上のSTAに同時にパケットを送信できる。
DL MU送信(downlink multi-user transmission)は、一つ以上のアンテナを介してAPが同じ時間資源を介してPPDUを複数のnon−AP STAに送信する技術を意味する。
以下、MU PPDUは、MU−MIMO技術またはOFDMA技術を利用して一つ以上のSTAのための一つ以上のPSDUを伝達するPPDUを意味する。そして、SU PPDUは、一つのPSDUのみを伝達できるか、またはPSDUが存在しないフォーマットを有したPPDUを意味する。
MU−MIMO送信のために、802.11n制御情報のサイズに比べてSTAに送信される制御情報のサイズが相対的に大きくありうる。MU−MIMO支援のために追加的に要求される制御情報の一例として、各STAにより受信される空間的ストリーム(spatial stream)の数を指示する情報、各STAに送信されるデータの変調及びコーディング関連情報などがこれに該当することができる。
したがって、複数のSTAに同時にデータサービスを提供するためにMU−MIMO送信が行われるとき、送信される制御情報のサイズは、受信するSTAの数に応じて増加されることができる。
このように増加される制御情報のサイズを效率的に送信するために、MU−MIMO送信のために要求される複数の制御情報は、すべてのSTAに共通的に要求される共通制御情報(common control information)と特定STAに個別的に要求される専用制御情報(dedicated control information)の2とおりのタイプの情報に区分して送信されることができる。
図4は、本発明が適用されることができる無線通信システムのVHTフォーマットPPDUフォーマットを例示する。
図4(a)は、IEEE 802.11acシステムを支援するためのVHTフォーマットPPDU(VHT format PPDU)を例示する。
図4(a)を参照すると、VHTフォーマットPPDUは、L−STF、L−LTF及びL−SIGフィールドから構成されるレガシーフォーマットプリアンブルとVHT−SIG−A(VHT-Signal-A)フィールド、VHT−STF(VHT short training field)、VHT−LTF(VHT long training field)、VHT−SIG−B(VHT-Signal-B)フィールドから構成されるVHTフォーマットプリアンブル及びデータフィールドを含んで構成される。
L−STF、L−LTF及びL−SIGは、下位互換性(backward compatibility)のためのレガシーフィールドを意味するので、L−STFからL−SIGフィールドまでnon−HTフォーマットと同一である。ただし、L−LTFは、L−SIGフィールド及びVHT−SIG−Aフィールドを復調するために行うチャネル推定のための情報をさらに含むことができる。
L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド及びVHT−SIG−Aフィールドは、20MHzチャネル単位に繰り返されて送信されることができる。例えば、PPDUが4個の20MHzチャネル(すなわち、80MHz帯域幅)を介して送信されるとき、L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド及びVHT−SIG−Aフィールドは、毎20MHzチャネルで繰り返されて送信されることができる。
VHT−STAは、レガシーフィールドの後にくるVHT−SIG−Aフィールド利用して、VHTフォーマットPPDUであることが分かり、これに基づいてデータフィールドをデコードできる。
VHTフォーマットPPDUは、L−STAも受信してデータを獲得できるようにするために、L−STF、L−LTF及びL−SIGフィールドが最も速く送信される。以後、VHT−STAのために送信されるデータの復調及びデコードのために、VHT−SIG−Aフィールドが送信される。
VHT−SIG−Aフィールドは、APとMIMOペアリングされた(paired)VHT STAに共通する制御情報送信のためのフィールドであって、これは、受信されたVHTフォーマットPPDUを解析するための制御情報を含んでいる。
VHT−SIG−Aフィールドは、VHT−SIG−A1フィールドとVHT−SIG−A2フィールドを含むことができる。
VHT−SIG−A1フィールドは、使用するチャネル帯域幅(BW:bandwidth)情報、時空間ブロックコーディング(STBC:Space Time Block Coding)の適用か否か、MU−MIMOでグループ化されたSTAのグループを指示するためのグループ識別情報(Group ID:Group Identifier)、使用されるストリームの数(NSTS:Number of space-Time stream)/部分AID(Partial AID(association Identifier))に対する情報及び送信パワーセーブ禁止(Transmit power save forbidden)情報を含むことができる。ここで、Group IDは、MU−MIMO送信を支援するために送信対象STAグループに対して割り当てられる識別子を意味し、現在使用されたMIMO送信方法がMU−MIMOであるか、またはSU−MIMOであるかを表すことができる。
<表2>は、VHT−SIG−A1フィールドを例示する表である。
VHT−SIG−A2フィールドは、短い保護区間(GI:Guard Interval)の使用有無に対する情報、フォワードエラー訂正(FEC:Forward Error Correction)情報、単一ユーザに対するMCS(Modulation and Coding Scheme)に関する情報、複数ユーザに対するチャネルコーディングの種類に関する情報、ビーム形成関連情報、CRC(Cyclic Redundancy checking)のための冗長ビット(redundancy bits)と畳み込みデコーダ(convolutional decoder)のテールビット(tail bit)などを含むことができる。
<表3>は、VHT−SIG−A2フィールドを例示する表である。
VHT−STFは、MIMO送信においてAGC推定の性能を改善するために使用される。
VHT−LTFは、VHT−STAがMIMOチャネルを推定するのに使用される。VHT WLANシステムは、MU−MIMOを支援するから、VHT−LTFは、PPDUが送信される空間ストリームの数だけ設定されることができる。追加的に、フルチャネルサウンディング(full channel Sounding)が支援される場合、VHT−LTFの数は、より多くなることができる。
VHT−SIG−Bフィールドは、MU−MIMOペアリングされた複数のVHT−STAがPPDUを受信してデータを獲得するのに必要な専用制御情報を含む。したがって、VHT−SIG−Aフィールドに含まれた共通制御情報(common control information)が現在受信されたPPDUがMU−MIMO送信を指示した場合においてのみ、VHT−STAは、VHT−SIG−Bフィールドをデコード(decoding)するよう設計されることができる。これに対し、共通制御情報が現在受信されたPPDUが単一VHT−STAのためのもの(SU−MIMOを含む)であることを指示した場合、STAは、VHT−SIG−Bフィールドをデコードしないように設計されることができる。
VHT−SIG−Bフィールドは、VHT−SIG−B長さ(Length)フィールド、VHT−MCSフィールド、予備(Reserved)フィールド、テール(Tail)フィールドを含む。
VHT−SIG−B長さ(Length)フィールドは、A−MPDUの長さ(EOF(end-of-frame)パディング以前)を指示する。VHT−MCSフィールドは、各VHT−STAの変調(modulation)、エンコーディング(encoding)及びレートマッチング(rate-matching)に対する情報を含む。
VHT−SIG−Bフィールドのサイズは、MIMO送信の類型(MU−MIMOまたはSU−MIMO)及びPPDU送信のために使用するチャネル帯域幅に応じて異なりうる。
図4(b)は、PPDU送信帯域幅に応じるVHT−SIG−Bフィールドを例示する。
図4(b)を参照すると、40MHz送信において、VHT−SIG−Bビットは、2回繰り返される。80MHz送信において、VHT−SIG−Bビットは、4回繰り返され、0にセットされたパッドビットが付着される。
160MHz送信及び80+80MHzにおいて、まず80MHz送信のようにVHT−SIG−Bビットは、4回繰り返され、0にセットされたパッドビットが付着される。そして、全体117ビットが再度繰り返される。
MU−MIMOを支援するシステムにおいて同じサイズのPPDUをAPにペアリングされたSTAに送信するために、PPDUを構成するデータフィールドのビットサイズを指示する情報及び/または特定フィールドを構成するビットストリームサイズを指示する情報がVHT−SIG−Aフィールドに含まれることができる。
ただし、効果的にPPDUフォーマットを使用するために、L−SIGフィールドが使用されることができる。同じサイズのPPDUがすべてのSTAに送信されるために、L−SIGフィールド内に含まれて送信される長さフィールド(length field)及びレートフィールド(rate field)が必要な情報を提供するために使用されることができる。この場合、MPDU(MAC Protocol Data Unit)及び/またはA−MPDU(Aggregate MAC Protocol Data Unit)がMAC階層のバイト(またはオクテット(oct:octet))に基づいて設定されるので、物理階層で追加的なパディング(padding)が要求されることができる。
図4においてデータフィールドは、ペイロード(payload)として、サービスフィールド(SERVICE field)、スクランブルされたPSDU(scrambled PSDU)、テールビット(tail bits)、パディングビット(padding bits)を含むことができる。
上述のように、様々なPPDUのフォーマットが混合して使用されるから、STAは、受信したPPDUのフォーマットを区分できなければならない。
ここで、PPDUを区分するという意味(またはPPDUフォーマットを区分するという意味)は、多様な意味を有することができる。例えば、PPDUを区分するという意味は、受信したPPDUがSTAによりデコード(または解析)が可能なPPDUであるかどうかに対して判断するという意味を含むことができる。また、PPDUを区分するという意味は、受信したPPDUがSTAにより支援可能なPPDUであるかどうかに対して判断するという意味でありうる。また、PPDUを区分するという意味は、受信したPPDUを介して送信された情報がいかなる情報であるかを区分するという意味としても解析できる。
これに対し、以下に図面を参照してより詳細に説明する。
図5は、本発明が適用できる無線通信システムのPPDUのフォーマットを区分するための星状(constellation)を例示する図である。
図5(a)はnon−HTフォーマットPPDUに含まれるL−SIGフィールドの星状(constellation)を例示し、図5(b)はHT混合フォーマットPPDU検出のための位相回転(phase rotation)を例示し、図5(c)はVHTフォーマットPPDU検出のための位相回転(phase rotation)を例示する。
STAがnon−HTフォーマットPPDU、HT−GFフォーマットPPDU、HT混合フォーマットPPDU、及びVHTフォーマットPPDUを区分(classification)するために、L−SIGフィールド及びL−SIGフィールドの以後に転送されるOFDMシンボルの星状(constellation)の位相(phase)が使われる。即ち、STAは受信したPPDUのL−SIGフィールド及び/又はL−SIGフィールドの以後に転送されるOFDMシンボルの星状の位相に基づいてPPDUフォーマットを区分することができる。
図5(a)を参照すると、L−SIGフィールドを構成するOFDMシンボルはBPSK(binary Phase Shift Keying)が用いられる。
まず、HT−GFフォーマットPPDUを区分するために、STAは受信したPPDUで最初のSIGフィールドが感知されれば、L−SIGフィールドか否かを判断する。即ち、STAは図5(a)の例示のような星状に基づいてデコーディングを試みる。STAがデコーディングに失敗すれば該当PPDUがHT−GFフォーマットPPDUと判断することができる。
次に、non−HTフォーマットPPDU、HT混合フォーマットPPDU、及びVHTフォーマットPPDUを区分(classification)するために、L−SIGフィールドの以後に転送されるOFDMシンボルの星状の位相が使用できる。即ち、L−SIGフィールドの以後に転送されるOFDMシンボルの変調方法が互いに異なることがあり、STAは受信したPPDUのL−SIGフィールドの以後のフィールドに対する変調方法に基づいてPPDUフォーマットを区分することができる。
図5(b)を参照すると、HT混合フォーマットPPDUを区分するために、HT混合フォーマットPPDUでL−SIGフィールドの以後に転送される2つのOFDMシンボルの位相が使用できる。
より具体的に、HT混合フォーマットPPDUでL−SIGフィールドの以後に転送されるHT−SIGフィールドに対応するOFDMシンボル#1及びOFDMシンボル#2の位相は全て時計反回り方向に90度だけ回転する。即ち、OFDMシンボル#1及びOFDMシンボル#2に対する変調方法はQBPSK(Quadrature Binary Phase Shift Keying)が用いられる。QBPSK星状は、BPSK星状を基準に時計反回り方向に90度だけ位相が回転した星状でありうる。
STAは、受信したPPDUのL−SIGフィールドの次に転送されるHT−SIGフィールドに対応する第1のOFDMシンボル及び第2のOFDMシンボルを図5(b)の例示のような星状に基づいてデコーディングを試みる。STAがデコーディングに成功すれば、該当PPDUがHTフォーマットPPDUと判断する。
次に、non−HTフォーマットPPDU及びVHTフォーマットPPDUを区分するために、L−SIGフィールドの以後に転送されるOFDMシンボルの星状の位相が使用できる。
図5(c)を参照すると、VHTフォーマットPPDUを区分(classification)するために、VHTフォーマットPPDUでL−SIGフィールドの以後に転送される2つのOFDMシンボルの位相が使用できる。
より具体的に、VHTフォーマットPPDUでL−SIGフィールドの以後のVHT−SIG−Aフィールドに対応するOFDMシンボル#1の位相は回転しないが、OFDMシンボル#2の位相は時計反回り方向に90度だけ回転する。即ち、OFDMシンボル#1に対する変調方法はBPSKが用いられ、OFDMシンボル#2に対する変調方法はQBPSKが用いられる。
STAは、受信したPPDUのL−SIGフィールドの次に転送されるVHT−SIGフィールドに対応する第1のOFDMシンボル及び第2のOFDMシンボルを図5(c)の例示のような星状に基づいてデコーディングを試みる。STAがデコーディングに成功すれば、該当PPDUがVHTフォーマットPPDUと判断することができる。
一方、デコーディングに失敗すれば、STAは該当PPDUがnon−HTフォーマットPPDUと判断することができる。
MACフレームフォーマット
図6は、本発明が適用されることができるIEEE 802.11システムのMACフレームフォーマットを例示する。
図6を参照すると、MACフレーム(すなわち、MPDU)は、MACヘッダー(MAC Header)、フレーム本体(Frame Body)及びフレームチェックシーケンス(FCS:frame check sequence)から構成される。
MAC Headerは、フレーム制御(Frame Control)フィールド、持続時間/識別子(Duration/ID)フィールド、アドレス1(Address 1)フィールド、アドレス2(Address 2)フィールド、アドレス3(Address 3)フィールド、シーケンス制御(Sequence Control)フィールド、アドレス4(Address 4)フィールド、QoS制御(QoS control)フィールド及びHT制御(HT Control)フィールドを含む領域と定義される。
Frame Controlフィールドは、該当MACフレーム特性に対する情報を含む。Frame Controlフィールドのより詳細な説明は後述する。
Duration/IDフィールドは、該当MACフレームのタイプ及びサブタイプに応じる他の値を有するように具現化されることができる。
仮に、該当MACフレームのタイプ及びサブタイプがパワーセーブ(PS:power save)運営のためのPS-ポール(PS-Poll)フレームの場合、Duration/IDフィールドは、フレームを送信したSTAのAID(association identifier)を含むように設定されることができる。その以外の場合、Duration/IDフィールドは、該当MACフレームのタイプ及びサブタイプに応じて特定持続時間値を有するように設定されることができる。また、フレームがA−MPDU(aggregate-MPDU)フォーマットに含まれたMPDUである場合、MACヘッダーに含まれたDuration/IDフィールドは、全部同じ値を有するように設定されることもできる。
Address1フィールドないしAddress4フィールドは、BSSID、ソースアドレス(SA:source address)、目的アドレス(DA:destination address)、送信STAアドレスを表す送信アドレス(TA:Transmitting address)、受信STAアドレスを表す受信アドレス(RA:Receiving Address)を指示するために使用される。
一方、TAフィールドにより具現化されたアドレスフィールドは、帯域幅シグナリングTA(bandwidth signaling TA)値に設定されることができ、この場合、TAフィールドは、該当MACフレームがスクランブリングシーケンスに追加的な情報を含んでいることを指示できる。帯域幅シグナリングTAは、該当MACフレームを送信するSTAのMACアドレスと表現されることができるが、MACアドレスに含まれた個別/グループビット(Individual/Group bit)が特定値(例えば、「1」)に設定されることができる。
Sequence controlフィールドは、シーケンスナンバー(sequence number)及びフラグメントナンバー(fragment number)を含むように設定される。シーケンスナンバーを該当MACフレームに割り当てられたシーケンスナンバーを指示できる。フラグメントナンバーは、該当MACフレームの各フラグメントのナンバーを指示できる。
QoS Controlフィールドは、QoSと関連した情報を含む。QoS Control フィールドは、サブタイプ(Subtype)のサブフィールドにおいてQoSデータフレームを指示する場合に含まれることができる。
HT Controlフィールドは、HT及び/またはVHT送受信技法と関連した制御情報を含む。HT Controlフィールドは、制御ラッパー(Control Wrapper)フレームに含まれる。また、オーダー(Order)サブフィールド値が1であるQoSデータ(QoS Data)フレーム、管理(Management)フレームに存在する。
Frame Bodyは、MACペイロード(payload)と定義され、上位階層で送信しようとするデータが位置するようになり、可変的なサイズを有する。例えば、最大MPDUのサイズは、11454オクテット(octets)で、最大PPDUのサイズは、5.484msでありうる。
FCSは、MACフッター(footer)と定義され、MACフレームのエラー探索のために使用される。
最初の三つのフィールド(Frame Controlフィールド、Duration/IDフィールド及びAddress 1フィールド)と最も最後のフィールド(FCSフィールド)は、最小フレームフォーマットを構成し、すべてのフレームに存在する。その他のフィールドは、特定フレームタイプにおいてのみ存在できる。
図7は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるMACフレーム内のフレーム制御(frame control)フィールドを例示する図である。
図7を参照すると、Frame Controlフィールドは、プロトコルバージョン(Protocol Version)サブフィールド、タイプ(Type)サブフィールド、サブタイプ(Subtype)サブフィールド、To DSサブフィールド、From DSサブフィールド、追加フラグメント(More Fragments)サブフィールド、再試み(Retry)サブフィールド、パワー管理(power management)サブフィールド、追加データ(More Data)サブフィールド、保護されたフレーム(Protected Frame)サブフィールド、及びオーダー(Order)サブフィールドから構成される。
Protocol Versionサブフィールドは、該当MACフレームに適用されたWLANプロトコルのバージョンを指示することができる。
Typeサブフィールド及びSubtypeサブフィールドは、該当MACフレームの機能を識別する情報を指示するように設定できる。
MACフレームのタイプは、管理フレーム(Management Frame)、制御フレーム(control frame)、データフレーム(Data Frame)の3種類のフレームタイプを含むことができる。
そして、各フレームタイプはまたサブタイプに区分できる。
例えば、制御フレーム(Control frames)はRTS(request to send)フレーム、CTS(clear-to-send)フレーム、ACK(Acknowledgment)フレーム、PS−ポール(Poll)フレーム、CF(contention free)−Endフレーム、CF−End+CF−ACKフレーム、ブロックACK要請(BAR:Block Acknowledgment request)フレーム、ブロックACK(BA:Block Acknowledgment)フレーム、制御ラッパー(control Wrapper(Control+HT control))フレーム、VHTナルデータパケット公知(NDPA:Null Data Packet Announcement)、及びビームフォーミング報告ポール(Beamforming Report Poll)フレームを含むことができる。
管理フレーム(Management frames)は、ビーコン(Beacon)フレーム、ATIM(Announcement Traffic Indication Message)フレーム、連係解除(Disassociation)フレーム、連係要請/応答(Association Request/Response)フレーム、再連係要請/応答(Reassociation Request/Response)フレーム、プローブ要請/応答(Probe Request/Response)フレーム、認証(Authentication)フレーム、認証解除(Deauthentication)フレーム、動作(Action)フレーム、動作無応答(Action No ACK)フレーム、及びタイミング広告(Timing Advertisement)フレームを含むことができる。
To DSサブフィールド及びFrom DSサブフィールドは、該当MACフレームヘッダーに含まれたAddress1フィールド乃至Address4フィールドを解析するために必要な情報を含むことができる。Controlフレームの場合、To DSサブフィールド及びFrom DSサブフィールドは全て‘0’に設定される。Managementフレームの場合、To DSサブフィールド及びFrom DSサブフィールドは該当フレームがQoS管理フレーム(QMF:QoS Management frame)であれば、順に‘1’、‘0’に設定され、該当フレームがQMFでなければ、順に全て‘0’、‘0’に設定できる。
More Fragmentsサブフィールドは、該当MACフレームに続いて転送されるフラグメント(fragment)が存在するか否かを指示することができる。現在MSDUまたはMMPDUの更に他のフラグメント(fragment)が存在する場合は‘1’に設定され、そうでない場合は‘0’に設定できる。
Retryサブフィールドは、該当MACフレームが以前MACフレームの再転送に従うものか否かを指示することができる。以前MACフレームの再転送の場合は‘1’に設定され、そうでない場合は‘0’に設定できる。
Power Managementサブフィールドは、STAのパワー管理モードを指示することができる。Power Managementサブフィールド値が‘1’であれば、STAがパワーセーブモードに切り換えることを指示することができる。
More Dataサブフィールドは、追加的に転送されるMACフレームが存在するか否かを指示することができる。追加的に転送されるMACフレームが存在する場合は‘1’に設定され、そうでない場合は‘0’に設定できる。
Protected Frameサブフィールドは、フレームボディー(frame Body)フィールドが暗号化されたか否かを指示することができる。Frame Bodyフィールドが暗号化されたエンカプセレーションアルゴリズム(cryptographic encapsulation algorithm)により処理された情報を含む場合は‘1’に設定され、そうでない場合は‘0’に設定できる。
前述した各フィールドに含まれる情報はIEEE 802.11システムの定義に従うことができる。また、前述した各フィールドはMACフレームに含まれることができるフィールドの例示に該当し、これに限定されるものではない。即ち、前述した各フィールドが他のフィールドに取り替えられるか、または追加的なフィールドがさらに含まれることができ、全てのフィールドが必須的に含まれないこともある。
図8は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるHT ControlフィールドのVHTフォーマットを例示する。
図8を参照すると、HT Controlフィールドは、VHTサブフィールド、HT制御ミドル(HT Control Middle)サブフィールド、AC制限(AC Constraint)サブフィールド及び逆方向承認(RDG:Reverse Direction Grant)/追加PPDU(More PPDU)サブフィールドから構成されることができる。
VHTサブフィールドは、HT ControlフィールドがVHTのためのHT Controlフィールドのフォーマットを有するかどうか(VHT=1)またはHTのためのHT Controlフィールドのフォーマットを有するかどうか(VHT=0)を指示する。図8では、VHTのためのHT Controlフィールド(すなわち、VHT=1)を仮定して説明する。VHTのためのHT ControlフィールドをVHT Controlフィールドと呼ぶことができる。
HT Control Middleサブフィールドは、VHTサブフィールドの指示に従って他のフォーマットを有するように具現されることができる。HT Control Middleサブフィールドについてのさらに詳細な説明は後述する。
AC Constraintサブフィールドは、逆方向(RD:reverse direction)データフレームのマップされたAC(Access Category)が単一ACに限定されたことであるかどうかを指示する。
RDG/More PPDUサブフィールドは、該当フィールドがRDイニシエーター(initiator)またはRD応答者(responder)によって送信されるかどうかによって異なるように解析されることができる。
RDイニシエーターによって送信された場合、RDGが存在する場合、RDG/More PPDUフィールドが「1」に設定され、RDGが存在しない場合、「0」に設定される。RD応答者によって送信された場合、該当サブフィールドを含むPPDUがRD応答者により送信された最後のフレームであると、「1」に設定され、さらに他のPPDUが送信されると、「0」に設定される。
上述のように、HT Control Middleサブフィールドは、VHTサブフィールドの指示に従って、他のフォーマットを有するように具現されることができる。
VHTのためのHT ControlフィールドのHT Control Middleサブフィールドは、予備ビット(Reserved bit)、MCSフィードバック要請(MRQ:MCS(Modulation and Coding Scheme)feedback request)サブフィールド、MRQシーケンス識別子(MSI:MRQ Sequence Identifier)/時空間ブロックコーディング(STBC:Space-time block coding)サブフィールド、MCSフィードバックシーケンス識別子(MFSI:MCS feedback sequence identifier)/グループID最下位ビット(GID−L:LSB(Least Significant Bit) of Group ID)サブフィールド、MCSフィードバック(MFB:MCS Feedback)サブフィールド、グループID最上位ビット(GID−H:MSB(Most Significant Bit) of Group ID)サブフィールド、コーディングタイプ(Coding Type)サブフィールド、フィードバック送信タイプ(FB Tx Type:Feedback Transmission type)サブフィールド及び自発的MFB(Unsolicited MFB)サブフィールドから構成されることができる。
<表4>は、VHTフォーマットのHT Control Middleサブフィールドに含まれた各サブフィールドに対する説明を示す。
そして、MFBサブフィールドは、VHT空間−時間ストリーム数(NUM_STS:Number of space time streams)サブフィールド、VHT−MCSサブフィールド、帯域幅(BW:Bandwidth)サブフィールド、信号対雑音比(SNR:Signal to Noise Ratio)サブフィールドを含むことができる。
NUM_STSサブフィールドは、推薦する空間ストリームの数を指示する。VHT−MCSサブフィールドは、推薦するMCSを指示する。BWサブフィールドは、推薦するMCSと関連した帯域幅情報を指示する。SNRサブフィールドは、データサブキャリヤ及び空間ストリーム上の平均SNR値を指示する。
上述の各フィールドに含まれる情報は、IEEE 802.11システムの定義に従うことができる。また、上述の各フィールドは、MACフレームに含まれることができるフィールドの例示に該当し、これに限定されない。すなわち、上述の各フィールドが他のフィールドに代替されるか、または追加的なフィールドがさらに含まれることができ、すべてのフィールドが必需的に含まれなくても良い。
媒体アクセスメカニズム
IEEE 802.11における通信は、共有された無線媒体(shared wireless medium)においてなされるから、有線チャネル(wired channel)環境とは根本的に異なる特徴を有する。
有線チャネル環境では、CSMA/CD(carrier sense multiple access/collision detection)に基づいて通信が可能である。例えば、送信端から一回シグナルが送信されると、チャネル環境が大きな変化がないから、受信端まで大きく信号が減衰されずに送信される。このとき、二つ以上のシグナルが衝突されると、感知(detection)が可能であった。これは、受信端で感知された電力(power)が瞬間的に送信端から送信した電力より大きくなるためである。しかしながら、無線チャネル環境は、多様な要素(例えば、距離に応じてシグナルの減衰が大きいか、または瞬間的に深いフェージング(deep fading)を経ることができる)がチャネルに影響を与えるから、実際に受信端で信号が正しく送信されたか、または衝突が発生したか、送信端で正確にキャリヤセンシング(carrier sensing)をすることができない。
これにより、IEEE 802.11に応じるWLANシステムにおいて、MACの基本アクセスメカニズムとしてCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)メカニズムを導入した。CAMA/CAメカニズムは、IEEE 802.11MACの分配調整機能(DCF:Distributed Coordination Function)とも呼ばれるが、基本的に「listen before talk」アクセスメカニズムを採用している。このような類型のアクセスメカニズムによると、AP及び/またはSTAは、送信を始めるに先立ち、所定の時間区間(例えば、DIFS(DCF Inter-Frame Space))の間に無線チャネルまたは媒体(medium)をセンシング(sensing)するCCA(Clear Channel Assesment)を行う。センシング結果、万が一、媒体がアイドル状態(idle status)であると判断されると、該当媒体を介してフレーム送信を始める。これに対し、媒体が占有状態(occupied status)であると感知されると、該当AP及び/またはSTAは、自分自身の送信を開始せずに、既に様々なSTAが該当媒体を使用するために待機しているという仮定下でDIFSに追加的に媒体アクセスのための遅延時間(例えば、任意のバックオフ周期(random backoff period))の間により待った後にフレーム送信を試みることができる。
任意のバックオフ周期を適用することによって、フレームを送信するための複数のSTAが存在すると仮定するとき、複数のSTAは、確率的に異なるバックオフ周期値を有するようになって、互いに異なる時間の間に待機した後にフレーム送信を試みることが期待されるので、衝突(collision)を最小化させることができる。
また、IEEE 802.11MACプロトコルは、HCF(Hybrid Coordination Function)を提供する。HCFは、前記DCFと支点調整機能(PCF:Point Coordination Function)を基盤とする。PCFは、ポーリング(polling)基盤の同期式アクセス方式ですべての受信AP及び/またはSTAがデータフレームを受信することができるように、周期的にポーリングする方式を称する。また、HCFは、EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)とHCCA(HCF controlled Channel Access)を有する。EDCAは、提供者が多数のユーザにデータフレームを提供するためのアクセス方式を競争基盤で行うことで、HCCAは、ポーリング(polling)メカニズムを利用した非競争基盤のチャネルアクセス方式を使用することである。また、HCFは、WLANのQoS(Quality of Service)を向上させるための媒体アクセスメカニズムを含み、競争周期(CP:Contention Period)と非競争周期(CFP:Contention Free Period)の両方でQoSデータを送信できる。
図9は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける任意のバックオフ周期とフレーム送信手順を説明するための図である。
特定媒体が占有(occupyまたはbusy)状態からアイドル(idle)状態に変更されると、複数のSTAは、データ(またはフレーム)送信を試みることができる。このとき、衝突を最小化するための方案として、STAは、各々任意のバックオフカウント(random backoff count)を選択し、それに該当するスロット時間(slot time)分だけ待機した後に、送信を試みることができる。任意のバックオフカウントは、疑似−任意整数(pseudo-random integer)値を有し、0ないし競争ウィンドウ(CW:Contention Window)範囲で均一分布(uniform distribution)した値のうちのいずれか一つで決定されることができる。ここで、CWは、競争ウィンドウパラメータ値である。CWパラメータは、初期値としてCW_minが与えられるが、送信が失敗した場合(例えば、送信されたフレームに対するACKを受信していない場合)に2倍の値を取ることができる。CWパラメータ値がCW_maxになると、データ送信が成功するまでCW_max値を維持しながらデータ送信を試みることができ、データ送信が成功する場合には、CW_min値にリセットされる。CW、CW_min及びCW_max値は、2^n−1(n=0,1,2,...)に設定されることが好ましい。
任意のバックオフ過程が始まると、STAは、決定されたバックオフカウント値に応じてバックオフスロットをカウントダウンし、カウントダウンする間に媒体をモニタリングし続ける。媒体が占有状態であるとモニタリングされる場合、カウントダウンを中断し待機するようになり、媒体がアイドル状態になると、カウントダウンを再開する。
図9の例示においてSTA3のMACに送信するパケットが到達した場合に、STA3は、DIFS分だけ媒体がアイドル状態であることを確認し、直にフレームを送信できる。
一方、残りのSTAは、媒体が占有(busy)状態であることをモニタリングし待機する。その間にSTA1、STA2及びSTA5のそれぞれでも送信するデータが発生でき、それぞれのSTAは、媒体がアイドル状態であるとモニタリングされる場合、DIFSだけ待機した後に、各自が選択した任意のバックオフカウント値に応じてバックオフスロットをカウントダウンする。
図9の例示では、STA2が最も小さなバックオフカウント値を選択し、STA1が最も大きなバックオフカウント値を選択した場合を示す。すなわち、STA2がバックオフカウントを終えフレーム送信を始める時点においてSTA5の残余バックオフ時間は、STA1の残余バックオフ時間より短い場合を例示する。
STA1及びSTA5は、STA2が媒体を占有する間にカウントダウンを止め待機する。STA2の媒体占有が終了して媒体が再度アイドル状態になると、STA1及びSTA5は、DIFSだけ待機した後に、止めたバックオフカウントを再開する。すなわち、残余バックオフ時間ほどの残りのバックオフスロットをカウントダウンした後にフレーム送信を始めることができる。STA5の残余バックオフ時間がSTA1より短かったので、STA5のフレーム送信を始めるようになる。
一方、STA2が媒体を占有する間にSTA4でも送信するデータが発生できる。このとき、STA4の立場では、媒体がアイドル状態になると、DIFSだけ待機した後、自身が選択した任意のバックオフカウント値に応じるバックオフスロットのカウントダウンを行う。
図9の例示では、STA5の残余バックオフ時間がSTA4の任意のバックオフカウント値と偶然に一致する場合を示し、この場合、STA4とSTA5との間に衝突が発生できる。衝突が発生する場合には、STA4とSTA5ともがACKを受信できないから、データ送信を失敗するようになる。この場合、STA4とSTA5は、CW値を2倍に増やした後に、任意のバックオフカウント値を選択しバックオフスロットのカウントダウンを行う。
一方、STA1は、STA4とSTA5の送信により媒体が占有状態である間に待機している途中で、媒体がアイドル状態になると、DIFSだけ待機した後に、残余バックオフ時間が経過すると、フレーム送信を始めることができる。
CSMA/CAメカニズムは、AP及び/またはSTAが媒体を直接センシングする物理的キャリヤセンシング(physical carrier sensing)の他に、仮像キャリヤセンシング(virtual carrier sensing)も含む。
仮像キャリヤセンシングは、非表示ノード問題(hidden node problem)などのように媒体接近上発生できる問題を補完するためのものである。仮像キャリヤセンシングのために、WLANシステムのMACは、ネットワーク割り当てベクトル(NAV:Network Allocation Vector)を利用する。NAVは、現在媒体を使用しているか、または使用する権限があるAP及び/またはSTAが、媒体が利用可能な状態になるまで残っている時間を他のAP及び/またはSTAに指示する値である。したがって、NAVに設定された値は、該当フレームを送信するAP及び/またはSTAによって媒体の使用が予定されている期間に該当し、NAV値を受信するSTAは、該当期間の間に媒体アクセスが禁止される。NAVは、例えば、フレームのMACヘッダー(header)の持続期間(duration)フィールドの値に応じて設定されることができる。
AP及び/またはSTAは、媒体に接近しようとすることを知らせるために、RTS(request to send)フレーム及びCTS(clear to send)フレームを交換する手順を行うことができる。RTSフレーム及びCTSフレームは、実質的なデータフレーム送信及び受信確認応答(ACK)が支援される場合、ACKフレームが送受信されるのに必要な無線媒体が接近予約された時間的な区間を指示する情報を含む。フレームを送信しようとするAP及び/またはSTAから送信されたRTSフレームを受信するか、またはフレーム送信対象STAから送信されたCTSフレームを受信した他のSTAは、RTS/CTSフレームに含まれている情報が指示する時間的な区間の間に媒体に接近しないように設定されることができる。
フレーム間隔(interframe Space)
フレーム間の時間間隔をフレーム間隔(IFS:Interframe Space)と定義する。STAは、キャリヤセンシング(carrier sensing)を介して、IFS時間区間の間にチャネルが使用されるかどうかを判断できる。802.11 WLANシステムにおいて無線媒体を占有する優先レベル(priority level)を提供するために、複数のIFSが定義される。
図10は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるIFS関係を例示する図である。
すべてのタイミングは、物理階層インタフェースプリミティブ、すなわち、PHY−TXEND.confirmプリミティブ、PHYTXSTART.confirmプリミティブ、PHY−RXSTART.indicationプリミティブ及びPHY-RXEND.indicationプリミティブを参照して決まることができる。
IFS種類に応じるフレーム間隔は、以下のとおりである。
a)縮小されたフレーム間隔(RIFS:reduced interframe Space)
b)短いフレーム間隔(SIFS:short interframe space)
c)PCFフレーム間隔(PIFS:PCF interframe Space)
d)DCFフレーム間隔(DIFS:DCF interframe Space)
e)調整フレーム間隔(AIFS:arbitration interframe Space)
f)拡張フレーム間隔(EIFS:extended interframe Space)
互いに異なるIFSは、STAのビット率(bit rate)と無関係に物理階層により特定された属性から決定される。IFSタイミングは、媒体上での時間ギャップ(time gap)と定義される。AIFSを除いたIFSタイミングは、各物理階層別に固定される。
SIFSは、ACKフレーム、CTSフレーム、ブロックACK要請(BlockAckReq)フレームまたはA−MPDUに対する即刻な応答であるブロックACK(BlockAck)フレームを含むPPDU、フラグメントバースト(fragment burst)の第2番目または連続的なMPDU、PCFによるポーリング(polling)に対するSTAの応答の送信のために使用され、最も優先順位を有する。SIFSは、また非競争区間(CFP)時間の間にフレームのタイプと無関係にフレームの支点調整(point coordinator)のために使用されることができる。SIFSは、以前フレームの最後のシンボルの終了またはシグナル拡張(存在する場合)からつながる次のフレームのプリアンブルの第1番目のシンボルの開始までの時間を示す。
SIFSタイミングは、TxSIFSスロット境界から連続的なフレームの送信が始まる時に達成される。
SIFSは、互いに異なるSTAからの送信間のIFSのうち、最も短い。媒体を占有しているSTAがフレーム交換シーケンス(frame exchange sequence)が行われる区間の間に媒体の占有を維持する必要がある場合に使用されることができる。
フレーム交換シーケンス内の送信間に最も小さなギャップを使用することによって、より長いギャップの間に、媒体がアイドル状態になることを待つことが要求される他のSTAが媒体の使用を試みるのを防止できる。したがって、進行中のフレーム交換シーケンスが完了するのに優先権を付与できる。
PIFSは、媒体をアクセスするのに優先権を獲得するために使用される。
PIFSは、次のような場合に使用されることができる。
−PCF下に動作するSTA
−チャネルスイッチ公知(Channel Switch Announcement)フレームを送信するSTA
−トラフィック指示マップ(TIM:Traffic Indication Map)フレームを送信するSTA
−CFPまたは送信機会(TXOP:Transmission Opportunity)を始めるハイブリッド調整者(HC:Hybrid Coordinator)
−CAP(controlled access phase)内の予想された受信の不在から復旧(recovering)するためのポーリングされたTXOPホルダー(holder)であるHCまたはnon−AP QoS STA
−CTS2の送信前にデュアルCTS保護を使用するHT STA
−送信失敗以後に送信し続けるためのTXOPホルダー(holder)
−エラー復旧(error recovery)を使用して送信し続けるためのRD(reverse direction)開始者
−PSMP(power save multi-poll)復旧フレームを送信するPSMPシーケンスの間にHT AP
−EDCAチャネルアクセスを使用する40MHzマスクPPDUを送信する前にセコンダリーチャネル(secondary channel)内のCCAを行うHT STA
先に羅列した例示の中でセコンダリーチャネル(secondary channel)でCCAを行う場合を除いて、PIFSを使用するSTAは、TxPIFSスロット境界から媒体がアイドル状態であることを決定するCS(carrier sense)メカニズム以後に送信を始める。
DIFSは、DCF下にデータフレーム(MPDU)及び管理フレーム(MMPDU:MAC Management Protocol Data Unit)を送信するように動作するSTAにより使用されることができる。DCFを使用するSTAは、正確に受信されたフレーム及びバックオフタイムが満了した以後、CS(carrier sense)メカニズムを介して媒体がアイドル状態であると決定されると、TxDIFSスロット境界から送信できる。ここで、正確に受信されたフレームは、PHY−RXEND.indicationプリミティブがエラーを指示せず、FCSがフレームがエラーでないこと(error free)を指示するフレームを意味する。
SIFS時間(「aSIFSTime」)とスロット時間(「aSlotTime」)は、物理階層別に決定されることができる。SIFS時間は、固定された値を有するが、スロット時間は、無線遅延時間(aAirPropagationTime)変化に応じて動的に変化できる。
「aSIFSTime」は、以下の<数式1>及び<数式2>のように定義される。
「aSlotTime」は、以下の<数式3>のように定義される。
<数式3>中、基本的な(default)物理階層パラメータは、
と同一または小さな値を有する「aMACProcessingDelay」に基づく。無線波は、自由空間(free space)で
で広がる。例えば、
は、BSS最大一方向(one-way)距離〜450m(往復時間(round trip)は、〜900m)の上限線でありうる。
PIFSとSIFSは、それぞれ以下の<数式4>及び<数式5>のように定義される。
先の<数式1>から<数式5>において括弧内の数値は、一般的な値を例示しているが、その値は、STA別にあるいはSTAの位置別に変わることができる。
上述のSIFS、PIFS及びDIFSは、媒体と互いに異なるMACスロット境界(TxSIFS、TxPIFS、TxDIFS)に基づいて測定される。
SIFS、PIFS及びDIFSに対した各MACスロット境界は、それぞれ以下の<数式6>から<数式8>のように定義される。
チャンネル状態情報(Channel State information)フィードバック(Feedback)方法
ビームフォーマ(Beamformer)が全てのアンテナを一つのビームフォーミ(Beamformee)に割り当てて通信するSU−MIMO技術は時空間を用いたダイバーシティ利得(diversity gain)とストリーム(stream)多重転送を通じてチャンネル容量を増大させる。SU−MIMO技術は、MIMO技術を適用しない時に比べてアンテナの個数を増やすことによって、空間自由度を拡張させて物理階層の性能向上に寄与することができる。
また、ビームフォーマが複数のビームフォーミにアンテナを割り当てるMU−MIMO技術は、ビームフォーマに接続した複数のビームフォーミの多重接続のためのリンク階層プロトコルを通じて、ビームフォーミ当たり転送率を高めるか、またはチャンネルの信頼度を高めることによって、MIMOアンテナの性能を向上させることができる。
MIMO環境ではビームフォーマがチャンネル情報をどれほど正確に知っているのかが性能に大きい影響を及ぼすことができるので、チャンネル情報獲得のためのフィードバック手続が求められる。
チャンネル情報獲得のためのフィードバック手続は大別して2つ方式が支援できる。一つは制御フレーム(control frame)を用いる方式であり、残りの一つはデータフィールドが含まれないチャンネルサウンディング(Channel Sounding)手続を用いる方式である。サウンディングはプリアンブルトレーニングフィールド(training field)を含むPPDUのデータ復調の以外の目的のためにチャンネルを測定するために該当トレーニングフィールド(training field)を用いることを意味する。
以下、制御フレーム(control frame)を用いたチャンネル情報フィードバック方法とNDP(null Data packet)を用いたチャンネル情報フィードバック方法についてより具体的に説明する。
1)制御フレーム(control frame)を用いたフィードバック方法
MIMO環境でビームフォーマはMACヘッダーに含まれたHT制御フィールドを通じてチャンネル状態情報のフィードバックを指示するか、またはビームフォーミはMACフレームヘッダーに含まれたHT制御フィールドを通じてチャンネル状態情報を報告することができる(図8参照)。HT制御フィールドは制御ラッパーフレームやMACヘッダーのオーダーサブフィールドが1に設定されたQoSデータフレーム、管理フレームに含まれることができる。
2)チャンネルサウンディング(Channel Sounding)を用いたフィードバック方法
図11は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるチャンネルサウンディング(Sounding)方法を概念的に示す図である。
図11では、サウンディングプロトコル(Sounding Protocol)に基づいてビームフォーマ(例えば、AP)とビームフォーミ(例えば、non−AP STA)との間のチャンネル状態情報(Channel state information)をフィードバックする方法を例示する。サウンディングプロトコル(Sounding Protocol)は、チャンネル状態情報に対する情報のフィードバックを受ける手続を意味することができる。
サウンディングプロトコルを基礎にしたビームフォーマとビームフォーミとの間のチャンネル状態情報サウンディング方法を以下のステップで遂行できる。
(1)ビームフォーマでビームフォーミのフィードバックのためのサウンディング転送を知らせるVHT NDPA(VHT Null Data Packet Announcement)フレームを転送する。
VHT NDPAフレームはチャンネルサウンディングが開始され、NDP(Null Data packet)が転送されることを知らせるために使われる制御フレーム(control frame)を意味する。言い換えると、NDPを転送する前にVHT NDPAフレームを転送することによって、ビームフォーミがNDPフレームを受信する前にチャンネル状態情報をフィードバックするための準備を行うようにすることができる。
VHT NDPAフレームは、NDPを転送するビームフォーミのAID(association identifier)情報、フィードバックタイプ情報などを含むことができる。VHT NDPAフレームに対するより詳細な説明は後述する。
VHT NDPAフレームは、MU−MIMOを使用してデータを転送する場合とSU−MIMOを使用してデータを転送する場合、互いに異なる転送方式により転送できる。例えば、MU−MIMOのためのチャンネルサウンディングを遂行する場合、VHT NDPAフレームをブロードキャスト(broadcast)方式により転送するが、SU−MIMOのためのチャンネルサウンディングを遂行する場合、一つの対象STAにVHT NDPAフレームをユニキャスト(unicast)方式により転送することができる。
(2)ビームフォーマはVHT NDPAフレームを転送した後、SIFS時間後にNDPを転送する。NDPはデータフィールドを除外したVHT PPDU構造を有する。
VHT NDPAフレームを受信したビームフォーミは、STA情報フィールドに含まれたAID12サブフィールド値を確認し、自分がサウンディング対象STAであるかを確認することができる。
また、ビームフォーミは、NDPAに含まれたSTA情報フィールドの順序を通じてフィードバック順序を知ることができる。図11では、フィードバック順序がビームフォーミ1、ビームフォーミ2、ビームフォーミ3の順に進行される場合を例示する。
(3)ビームフォーミ1はNDPに含まれたトレーニングフィールド(training field)に基づいてダウンリンクチャンネル状態情報を獲得して、ビームフォーマに転送するフィードバック情報を生成する。
ビームフォーミ1は、NDPフレームを受信後、SIFSの以後にフィードバック情報を含んだVHT圧縮されたビームフォーミング(VHT Compressed Beamforming)フレームをビームフォーマに転送する。
VHT圧縮されたビームフォーミング(VHT Compressed Beamforming)フレームは、時空間ストリーム(space-time stream)に対するSNR値、サブキャリア(subcarrier)に対する圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列(compressed beamforming feedback matrix)に対する情報などが含まれることができる。VHT Compressed Beamformingフレームに対するより詳細な説明は後述する。
(4)ビームフォーマは、ビームフォーミ1からVHT Compressed Beamformingフレームの受信後、SIFSの以後にビームフォーミ2からチャンネル情報を得るためにビームフォーミング報告ポール(Beamforming Report Poll)フレームをビームフォーミ2に転送する。
Beamforming Report PollフレームはNDPフレームと同一な役割を遂行するフレームであって、ビームフォーミ2は転送されるBeamforming Report Pollフレームに基づいてチャンネル状態を測定することができる。
Beamforming Report Pollフレームに対するより詳細な説明は後述する。
(5)Beamforming Report Pollフレームを受信したビームフォーミ2は、SIFSの以後にフィードバック情報を含んだVHT Compressed Beamformingフレームをビームフォーマに転送する。
(6)ビームフォーマは、ビームフォーミ2からVHT Compressed Beamformingフレームの受信後、SIFSの以後にビームフォーミ3からチャンネル情報を得るためにBeamforming Report Pollフレームをビームフォーミ3に転送する。
(7)Beamforming Report Pollフレームを受信したビームフォーミ3は、SIFSの以後にフィードバック情報を含んだVHT Compressed Beamformingフレームをビームフォーマに転送する。
以下、前述したチャンネルサウンディング手続で使われるフレームについて説明する。
図12は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるVHT NDPAフレームを例示する図である。
図12を参照すると、VHT NDPAフレームは、フレーム制御(Frame Control)フィールド、持続時間(duration)フィールド、RA(Receiving Address)フィールド、TA(Transmitting address)フィールド、サウンディングダイアログトークン(Sounding Dialog Token)フィールド、STA情報1(STA Info 1)フィールド乃至STA情報n(STA Info n)フィールド及びFCSから構成できる。
RAフィールド値は、VHT NDPAフレームを受信する受信者アドレス(receiver address)またはSTAアドレスを示す。
VHT NDPAフレームが一つのSTA Infoフィールドを含む場合、RAフィールド値はSTA Infoフィールド内のAIDにより識別されるSTAのアドレスを有する。例えば、SU−MIMOチャンネルサウンディングのために一つの対象STAにVHT NDPAフレームを転送する場合、APはVHT NDPAフレームを対象STAにユニキャスト(unicast)で転送する。
一方、VHT NDPAフレームが一つ以上のSTA Infoフィールドを含む場合、RAフィールド値はブロードキャストアドレス(broadcast address)を有する。例えば、MU−MIMOチャンネルサウンディングのために少なくとも一つ以上の対象STAにVHT NDPAフレームを転送する場合、APはVHT NDPAフレームをブロードキャスティングする。
TAフィールド値は、VHT NDPAフレームを転送する送信者アドレス(transmitter address)または転送するSTAのアドレスまたはTAをシグナリングする帯域幅を示す。
Sounding Dialog Tokenフィールドは、サウンディングシーケンス(Sounding Sequence)フィールドと呼ばれることもできる。Sounding Dialog Tokenフィールド内のサウンディングダイアログトークン番号(Sounding Dialog Token Number)サブフィールドは、VHT NDPAフレームを識別するためにビームフォーマにより選択された値を含む。
VHT NDPAフレームは、少なくとも一つのSTA Infoフィールドを含む。即ち、VHT NDPAフレームはサウンディング対象STAに対する情報を含むSTA Infoフィールドを含む。STA Infoフィールドは、サウンディング対象STA毎に一つずつ含まれることができる。
各STA Infoフィールドは、AID12サブフィールド、フィードバックタイプ(Feedback Type)サブフィールド、及びNcインデックス(Nc Index)サブフィールドで構成できる。
<表5>は、VHT NDPAフレームに含まれるSTA Infoフィールドのサブフィールドを示す。
前述した各フィールドに含まれる情報はIEEE 802.11システムの定義に従うことができる。また、前述した各フィールドはMACフレームに含まれることができるフィールドの例示に該当し、他のフィールドに取り替えられるか、または追加的なフィールドがさらに含まれることができる。
図13は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるNDP PPDUを例示する図である。
図13を参照すると、NDPは先の図4のようなVHT PPDUフォーマットでデータフィールドが省略されたフォーマットを有することができる。NDPは、特定プリコーディング行列(precoding matrix)に基づいてプリコーディング(precoding)されてサウンディング対象STAに転送できる。
NDPのL−SIGフィールドでデータフィールドに含まれたPSDU長さを指示する長さフィールドは‘0’に設定される。
NDPのVHT−SIG−AフィールドでNDP転送のために使われた転送技法がMU−MIMOであるか、またはSU−MIMOであるかを指示するGroup IDフィールドはSU−MIMO転送を指示する値に設定される。
NDPのVHT−SIG−Bフィールドのデータビットは帯域幅別に固定されたビットパターン(bit pattern)に設定される。
サウンディング対象STAは、NDPを受信すれば、NDPのVHT−LTFフィールドに基づいてチャンネルを推定し、チャンネル状態情報を獲得する。
図14は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるVHT圧縮されたビームフォーミング(VHT compressed beamforming)フレームフォーマットを例示する図である。
図14を参照すると、VHT compressed beamformingフレームはVHT機能を支援するためのVHT動作(VHT Action)フレームであって、Frame BodyにActionフィールドを含む。ActionフィールドはMACフレームのFrame Bodyに含まれて拡張された管理動作を明示するためのメカニズムを提供する。
Actionフィールドは、カテゴリー(Category)フィールド、VHT動作(VHT Action)フィールド、VHT MIMO制御(VHT MIMO control)フィールド、VHT圧縮されたビームフォーミング報告(VHT Compressed Beamforming Report)フィールド、及びMU専用ビームフォーミング報告(MU Exclusive Beamforming Report)フィールドから構成される。
CategoryフィールドはVHTカテゴリー(即ち、VHT Actionフレーム)を指示する値に設定され、VHT ActionフィールドはVHT Compressed Beamformingフレームを指示する値に設定される。
VHT MIMO Controlフィールドは、ビームフォーミングフィードバックと関連した制御情報をフィードバックするために使われる。VHT MIMO Controlフィールドは、VHT Compressed Beamformingフレームに常に存在することができる。
VHT Compressed Beamforming Reportフィールドは、データを転送することに使われる時空間ストリーム(space-time stream)に対するSNR情報が含まれたビームフォーミングマトリックに対する情報をフィードバックするために使われる。
MU Exclusive Beamforming Reportフィールドは、MU−MIMO転送を遂行する場合、空間的ストリーム(spatial stream)に対するSNR情報をフィードバックするために使われる。
VHT Compressed Beamforming Reportフィールド及びMU Exclusive Beamforming Reportフィールドの存否及び内容(content)は、VHT MIMO Controlフィールドのフィードバックタイプ(Feedback Type)サブフィールド、残余フィードバックセグメント(Remaining Feedback Segments)サブフィールド、最初フィードバックセグメント(First Feedback Segment)サブフィールドの値によって決定できる。
以下、VHT MIMO Controlフィールド、VHT Compressed Beamforming Reportフィールド及びMU Exclusive Beamforming Reportフィールドに対してより具体的に説明する。
1)VHT MIMO Controlフィールドは、Ncインデックス(Nc Index)サブフィールド、Nrインデックス(Nr Index)サブフィールド、チャンネル幅(Channel Width)サブフィールド、グルーピング(Grouping)サブフィールド、コードブック情報(Codebook Information)サブフィールド、フィードバックタイプ(Feedback Type)サブフィールド、残余フィードバックセグメント(Remaining Feedback Segments)サブフィールド、最初フィードバックセグメント(First Feedback Segment)サブフィールド、予備(reserved)サブフィールド、及びサウンディングダイアログトークン番号(Sounding Dialog Token Number)サブフィールドから構成される。
<表6>は、VHT MIMO Controlフィールドのサブフィールドを示す。
VHT Compressed BeamformingフレームがVHT Compressed Beamforming Reportフィールドの全部または一部を伝達しない場合、Nc Indexサブフィールド、Channel Widthサブフィールド、Groupingサブフィールド、Codebook Informationサブフィールド、Feedback Typeサブフィールド、及びSounding Dialog Token Numberサブフィールドは予備フィールドに設定され、First Feedback Segmentサブフィールドは‘0’に設定され、Remaining Feedback Segmentsサブフィールドは‘7’に設定される。
Sounding Dialog Token Numberサブフィールドは、サウンディングシーケンス番号(Sounding Sequence Number)サブフィールドと呼ばれることもできる。
2)VHT compressed beamforming reportフィールドは、転送ビームフォーマがステアリング行列(steering matix)‘Q’を決定するために使用する圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列(comporessed beamforming feedback matrix)‘V’を角度の形態に示した明示的なフィードバック情報を伝達するために使われる。
<表7>はVHT compressed beamforming reportフィールドのサブフィールドを示す。
<表7>を参照すると、VHT compressed beamforming reportフィールドでは時空間ストリームの各々に対する平均SNRと各々のサブキャリアに対する圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列(Compressed Beamforming Feedback Matrix)‘V’が含まれることができる。圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列はチャンネル状況に対する情報を含んだ行列であって、MIMOを使用した転送方法でチャンネル行列(即ち、ステアリング行列(steering matix)‘Q’)を算出するために使われる。
scidx()はCompressed Beamforming Feedback Matrixサブフィールドが転送されるサブキャリアを意味する。NaはNr×Nc値により固定される(例えば、Nr×Nc=2×1の場合、Φ11,Ψ21,...)。
Nsは、ビームフォーマに圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列が転送されるサブキャリアの個数を意味する。ビームフォーミは、グルーピング方法を使用して圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列が転送されるNsの数を減らすことができる。例えば、複数のサブキャリアを一つのグループに括って、該当グループ別に圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列を転送することによって、フィードバックされる圧縮されたビームフォーミングフィードバック行列の個数を減らすことができる。NsはVHT MIMO Controlフィールドに含まれたChannel WidthサブフィールドとGroupingサブフィールドから算出できる。
<表8>は、時空間ストリームの平均SNR(Average SNR of Space-Time)streamサブフィールドを例示する。
<表8>を参照すると、時空間ストリームの各々に対する平均SNRはチャンネルに含まれるサブキャリアの全体に対する平均SNR値を算出して、その値を−128〜+128範囲にマッピングして算出される。
3)MU Exclusive Beamforming Reportフィールドは、デルタ(Δ)SNRの形態に示した明示的なフィードバック情報を伝達するために使われる。VHT Compressed Beamforming Reportフィールド及びMU Exclusive Beamforming Reportフィールド内の情報は、MUビームフォーマがステアリング行列(steering matix)‘Q’を決定するために使用できる。
<表9>は、VHT compressed beamformingフレームに含まれるMU Exclusive Beamforming Reportフィールドのサブフィールドを示す。
<表9>を参照すると、MU Exclusive Beamforming Reportフィールドではサブキャリア別に時空間ストリーム当たりSNRが含まれることができる。
各Delta SNRサブフィールドは、−8dBから7dBの間で1dBずつ増加する値を有する。
scidx()はDelta SNRサブフィールドが転送されるサブキャリアを意味し、NsはビームフォーマにDelta SNRサブフィールドが転送されるサブキャリアの数を意味する。
図15は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるビームフォーミング報告ポール(Beamforming Report Poll)フレームフォーマットを例示する図である。
図15を参照すると、Beamforming Report Pollフレームは、フレーム制御(Frame control)フィールド、持続時間(duration)フィールド、RA(Receiving Address)フィールド、TA(Transmitting Address)フィールド、フィードバックセグメント再転送ビットマップ(Feedback Segment Retransmission Bitmap)フィールド、及びFCSを含んで構成される。
RAフィールド値は、対象受信者(intended recipient)のアドレスを示す。
TAフィールド値は、Beamforming Report Pollフレームを転送するSTAのアドレスまたはTAをシグナリングする帯域幅を示す。
Feedback Segment Retransmission Bitmapフィールドは、VHT圧縮されたビームフォーミング報告(VHT Compressed Beamforming report)で要請されるフィードバックセグメントを指示する。
Feedback Segment Retransmission Bitmapフィールド値で位置nのビットが‘1’であれば(LSBの場合はn=0、MSBの場合はn=7)、VHT compressed beamformingフレームのVHT MIMO Controlフィールド内のRemaining Feedback Segmentsサブフィールドでnと相応するフィードバックセグメントが要請される。一方、位置nのビットが‘0’であれば、VHT MIMO Controlフィールド内のRemaining Feedback Segmentsサブフィールドでnと相応するフィードバックセグメントが要請されない。
グループ識別子(Group ID)
VHT WLANシステムは、より高い処理率のためにMU−MIMO転送方法を支援するので、APはMIMOペアリングされた少なくとも一つ以上のSTAに同時にデータフレームを転送することができる。APは自身と結合(association)されている複数のSTAのうち、少なくとも一つ以上のSTAを含むSTAグループにデータを同時に転送することができる。例えば、ペアリングされたSTAの数は最大4個であって、最大空間ストリーム数が8個の時、各STAには最大4個の空間ストリームが割り当てできる。
また、TDLS(Tunneled Direct Link Setup)やDLS(Direct Link Setup)、メッシュネットワーク(mesh network)を支援するWLANシステムではデータを転送しようとするSTAがMU−MIMO転送技法を使用してPPDUを複数のSTAに転送することができる。
以下、APが複数のSTAにMU−MIMO転送技法によってPPDUを転送することを例として説明する。
APはペアリングされた転送対象STAグループに属するSTAに互いに異なる空間ストリーム(spatial stream)を通じてPPDUを同時に転送する。前述したように、VHT PPDUフォーマットのVHT−SIG AフィールドはグループID情報及び時空間ストリーム情報を含んで各STAは自身に転送されるPPDUか否かを確認することができる。この際、転送対象STAグループの特定STAには空間ストリームが割り当てられなくて、データが転送されないこともある。
一つ以上のGroup IDに相応するユーザ位置(user position)を割当(assignment)するか、または変更(change)するために、グループID管理(Group ID Management)フレームが用いられる。即ち、APはMU−MIMO転送を遂行する前にGroup ID Managementフレームを通じて特定グループIDと連結されたSTAを知らせることができる。
図16は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるGroup ID Managementフレームを例示する図である。
図16を参照すると、Group ID ManagementフレームはVHT機能を支援するためのVHT動作(VHT Action)フレームであって、Frame BodyにActionフィールドを含む。ActionフィールドはMACフレームのFrame Bodyに含まれて拡張された管理動作を明示するためのメカニズムを提供する。
Actionフィールドは、カテゴリー(Category)フィールド、VHT動作(VHT Action)フィールド、メンバーシップ状態アレイ(Membership Status Array)フィールド、及びユーザ位置アレイ(User Position Array)フィールドから構成される。
CategoryフィールドはVHTカテゴリー(即ち、VHT Actionフレーム)を指示する値に設定され、VHT ActionフィールドはGroup ID Managementフレームを指示する値に設定される。
Membership Status Arrayフィールドは、各グループ別に1ビットのメンバーシップ状態(Membership Status)サブフィールドから構成される。Membership Statusサブフィールドが‘0’に設定されればSTAが該当グループのメンバーでないことを示し、‘1’に設定されればSTAが該当グループのメンバーであることを示す。STAは、Membership Status Arrayフィールド内の一つ以上のMembership Statusサブフィールドが‘1’に設定されることによって、一つ以上のグループが割り当てできる。
STAは、自身が属した各グループで一つのユーザ位置(user position)を有することができる。
User Position Arrayフィールドは、各グループ別に2ビットのユーザ位置(user position)サブフィールドから構成される。自身が属したグループ内でSTAのユーザ位置(user position)はUser Position Arrayフィールド内のUser Positionサブフィールドにより指示される。APは各グループで同一なユーザ位置(user position)を互いに異なるSTAに割り当てることができる。
APはdot11VHTOptionImplementedパラメーターが‘true’の場合のみにGroup ID Managementフレームを転送することができる。Group ID ManagementフレームはVHT能力要素(VHT Capabilities element)フィールド内のMU Beamformee Capableフィールドが‘1’に設定されたVHT STAのみに転送される。Group ID Managementフレームは各STAにアドレスされた(addressed)フレームに転送される。
STAは、自身のMACアドレスとマッチングされるRAフィールドを有するGroup ID Managementフレームを受信する。STAは、受信したGroup ID Managementフレームの内容に基づいてPHYCONFIG_VECTORパラメーターであるGROUP_ID_MANAGEMENTをアップデートする。
STAにGroup ID Managementフレームの転送及びそれに対するSTAからACKの転送はSTAにMU PPDUを転送する前に完了する。
MU PPDUは最も最近にSTAに転送され、ACKが受信されたGroup ID Managementフレームの内容に基づいてSTAに転送される。
ダウンリンクMU−MIMOフレーム(DL MU−MIMO Frame)
図17は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるダウンリンク多重ユーザ(Multi-user)PPDUフォーマットを例示する図である。
図17を参照すると、PPDUは、プリアンブル及びデータフィールド(Data field)を含んで構成される。データフィールドは、サービスフィールド(SERVICE field)、スクランブルされたPSDU(scrambled PSDU)フィールド、テールビット(Tail bits)、パディングビット(padding bits)を含むことができる。
APは、MPDUを併合(aggregation)してA−MPDU(aggregated MPDU)フォーマットでデータフレームを送信できる。この場合、スクランブルされたPSDU(scrambled PSDU)フィールドは、A−MPDUから構成されることができる。
A−MPDUは、一つ以上のA−MPDUサブフレーム(A-MPDU subframe)の配列(sequence)から構成される。
VHT PPDUの場合、各A−MPDUサブフレームの長さが4オクテットの倍数であるから、A−MPDUは、PSDUの最後のオクテットにA−MPDUを合せるために、最後のA−MPDUサブフレーム(A-MPDU subframe)以後に0ないし3オクテットのEOF(end-of-frame)パッド(pad)を含むことができる。
A−MPDUサブフレームは、MPDUディリミター(delimiter)から構成され、選択的にMPDUがMPDUディリミター(Delimiter)以後に含まれることができる。また、一つのA−MPDU内の最後のA−MPDUサブフレームを除いて、各A−MPDUサブフレームの長さを4オクテットの倍数にするために、パッドオクテットがMPDU以後に付着される。
MPDU Delimiterは、予備(Reserved)フィールド、MPDU長さ(MPDU Length)フィールド、CRC(cyclic redundancy check)フィールド、ディリミターシグネチャー(Delimiter Signature)フィールドから構成される。
VHT PPDUの場合、MPDU Delimiterは、EOF(end-of-frame)フィールドをさらに含むことができる。MPDU Lengthフィールドが0でパディングするために使用されるA−MPDUサブフレーム、またはA−MPDUが一つのMPDUだけから構成される場合、該当MPDUが載せられるA−MPDUサブフレームの場合、EOFフィールドは、「1」にセットされる。そうでない場合、「0」にセットされる。
MPDU Lengthフィールドは、MPDUの長さに対する情報を含む。
該当A−MPDUサブフレームにMPDUが存在しない場合、「0」にセットされる。MPDU Lengthフィールドが「0」値を有するA−MPDUサブフレームは、VHT PPDU内の可用オクテットにA−MPDUを合せるために、該当A−MPDUにパディングする時に使用される
CRCフィールドは、エラーチェックのためのCRC情報、Delimiter Signatureフィールドは、MPDUディリミターを検索するために使用されるパターン情報を含む。
そして、MPDUは、MACヘッダー(MAC Header)、フレーム本体(Frame Body)及びフレームチェックシーケンス(FCS)から構成される。
図18は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるダウンリンク多重ユーザ(Multi-user)PPDUフォーマットを例示する図である。
図18は、該当PPDUを受信するSTAの数が3個であり、各STAに割り当てられる空間的ストリーム(spatial stream)の数が1であると仮定するが、APにペアリングされたSTAの数、各STAに割り当てられる空間的ストリームの数は、これに限定されない。
図18を参照すると、MU PPDUは、L−TFsフィールド(L−STFフィールド及びL−LTFフィールド)、L−SIGフィールド、VHT−SIG−Aフィールド、VHT−TFsフィールド(VHT−STFフィールド及びVHT−LTFフィールド)、VHT−SIG−Bフィールド、Serviceフィールド、一つ以上のPSDU、paddingフィールド及びTailビットを含んで構成される。L−TFsフィールド、L−SIGフィールド、VHT−SIG−Aフィールド、VHT−TFsフィールド、VHT−SIG−Bフィールドは、先の図4の例示と同一なので、以下の詳細な説明は省略する。
PPDU持続期間を指示するための情報がL−SIGフィールドに含まれることができる。PPDU内で、L−SIGフィールドにより指示されたPPDU持続期間は、VHT−SIG−Aフィールドが割り当てられたシンボル、VHT−TFsフィールドが割り当てられたシンボル、VHT−SIG−Bフィールドが割り当てられたフィールド、Serviceフィールドを構成するビット、PSDUを構成するビット、paddingフィールドを構成するビット及びTailフィールドを構成するビットを含む。PPDUを受信するSTAは、L−SIGフィールドに含まれたPPDU持続時間を指示する情報を介して、PPDUの持続期間に対する情報を獲得できる。
上述のように、VHT−SIG−Aを介してGroup ID情報、各ユーザ当たりの時空間ストリーム数情報が送信され、VHT−SIG−Bを介してコーディング(coding)方法及びMCS情報などが送信される。したがって、Beamformerは、VHT−SIG−AとVHT−SIG−Bを確認し、自身が属したMU MIMOフレームであるかどうかが分かる。したがって、該当Group IDのメンバーSTAでないか、または該当Group IDのメンバーであるが割り当てられたストリーム数が「0」であるSTAは、VHT−SIG−Aフィールド以後からPPDU終わりまで物理階層の受信を中断するように設定することによって、電力消費を低減することができる。
Group IDは、事前にBeamformerが送信するGroup ID Managementフレームを受信することによって、BeamformerがどんなMUグループに属しているか、自身が属するグループの中で何番目のユーザであるか、すなわちどんなストリームを介してPPDUを受信しているかが分かる。
802.11acを基盤とするVHT MU PPDU内の送信されるすべてのMPDUは、A−MPDUに含まれる。図18のデータフィールドにおいて各VHTA−MPDUは、互いに異なるストリームに送信されることができる。
図18において、各STAに送信されるデータのサイズが相異なることができるので、各々のA−MPDUは、互いに異なるビットサイズを有することができる。
この場合、Beamformerが送信する複数のデータフレームの送信が終了する時間は、最大区間送信データフレームの送信が終了する時間と同一になるように、ナルパディング(null padding)を行うことができる。最大区間送信データフレームは、Beamformerにより有効ダウンリンクデータが最も長い間の区間の間に送信されるフレームでありうる。有効ダウンリンクデータは、ナルパディングされないダウンリンクデータでありうる。例えば、有効ダウンリンクデータは、A−MPDUに含まれて送信されることができる。複数のデータフレームのうち、最大区間送信データフレームを除いた残りのデータフレームは、ナルパディングを行うことができる。
ナルパディングのために、Beamformerは、A−MPDUフレーム内の複数のA−MPDUサブフレームにおいて時間的に後順位に位置した一つ以上のA−MPDUサブフレームをMPDU Delimiterフィールドだけでエンコードして満たすことができる。MPDU長が0であるA−MPDUサブフレームをナルサブフレーム(Null subframe)と呼ぶことができる。
上述のように、ナルサブフレームは、MPDU DelimiterのEOFフィールドが「1」にセットされる。したがって、受信側STAのMAC階層では、1にセットされたEOFフィールドを感知すると、物理階層に受信を中断するように設定することによって、電力消費を低減できる。
ブロックACK(Block Ack)手続
図19は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるダウンリンクMU−MIMO転送過程を例示する図である。
802.11acではMU−MIMOはAPからクライアント(即ち、non−AP STA)に向かうダウンリンクで定義される。この際、多重ユーザフレーム(multi-user frame)は多重受信者に同時に転送されるが、受信確認(acknowledgement)はアップリンクから個別的に転送されなければならない。
802.11acを基盤とするVHT MU PPDU内の転送される全てのMPDUはA−MPDUに含まれるので、VHT MU PPDUに対する即刻応答でないVHT MU PPDU内のA−MPDUに対する応答はAPによるブロックACK要請(BAR:Block Ack Request)フレームに対する応答として転送される。
先に、APは全ての受信者(即ち、STA1、STA2、STA3)にVHT MU PPDU(即ち、プリアンブル及びデータ)を転送する。VHT MU PPDUは各STAに転送されるVHTA−MPDUを含む。
APからVHT MU PPDUを受信したSTA1は、SIFSの以後にブロックACK(BA:Block Acknowledgement)フレームをAPに転送する。BAフレームに対してより詳細な説明は後述する。
STA1からBAを受信したAPは、SIFSの以後にBAR(block acknowledgement request)フレームを次のSTA2に転送し、STA2はSIFSの以後にBAフレームをAPに転送する。STA2からBAフレームを受信したAPは、SIFSの以後にBARフレームをSTA3に転送し、STA3はSIFSの以後にBAフレームをAPに転送する。
このような過程が全てのSTAに対して遂行されれば、APは次のMU PPDUを全てのSTAに転送する。
ACK(Acknowledgement)/ブロックACK(Block Ack)フレーム
一般に、MPDUの応答としてACKフレームを使用し、A−MPDUの応答としてブロックACKフレームを使用する。
図20は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるACKフレームを例示する図である。
図20を参照すると、ACKフレームは、フレーム制御(Frame Control)フィールド、持続期間(duration)フィールド、RAフィールド、及びFCSから構成される。
RAフィールドは、直前に受信されたデータ(Data)フレーム、管理(Management)フレーム、ブロックACK要請(Block Ack Request)フレーム、ブロックACK(Block Ack)フレーム、またはPS-Pollフレームの第2アドレス(address 2)フィールドの値に設定される。
非QoS(non−QoS)STAによりACKフレームが転送される場合、直前に受信されたデータ(Data)フレーム、管理(Management)フレームのフレーム制御(Frame Control)フィールド内の追加フラグメント(More Fragments)サブフィールドが‘0’であれば、持続期間(duration)値は‘0’に設定される。
非QoS(non−QoS)STAにより転送されないACKフレームで持続期間(duration)値は直前に受信されたデータ(Data)フレーム、管理(Management)フレーム、ブロックACK要請(Block Ack Request)フレーム、ブロックACK(Block Ack)フレーム、またはPS-PollフレームのDuration/IDフィールドでACKフレーム転送のために要求される時間及びSIFS区間を差し引きした値(ms)に設定される。計算された持続期間(duration)値が整数値でない場合、四捨五入される。
以下、ブロックACK(要請)フレームに対して説明する。
図21は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるブロックACK要請(Block Ack Request)フレームを例示する図である。
図21を参照すると、ブロックACK要請(BAR)フレームは、フレーム制御(frame Control)フィールド、持続期間/識別子(Duration/ID)フィールド、受信アドレス(RA)フィールド、転送アドレス(TA)フィールド、BAR制御(BAR control)フィールド、BAR情報(BAR Information)フィールド、及びフレームチェックシーケンス(FCS)から構成される。
RAフィールドは、BARフレームを受信するSTAのアドレスに設定できる。
TAフィールドは、BARフレームを転送するSTAのアドレスに設定できる。
BAR controlフィールドは、BAR Ack政策(BAR Ack Policy)サブフィールド、多重−TID(Multi-TID)サブフィールド、圧縮ビットマップ(Compressed Bitmap)サブフィールド、予備(Reserved)サブフィールド、及びTID情報(TID_Info)サブフィールドを含む。
<表10>は、BAR controlフィールドを例示する表である。
BAR Informationフィールドは、BARフレームのタイプによって相異する情報が含まれる。これに対して図22を参照して説明する。
図22は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるブロックACK要請(Block Ack Request)フレームのBAR情報(BAR Information)フィールドを例示する図である。
図22(a)はBasic BARフレーム及びCompressed BARフレームのBAR Informationフィールドを例示し、図22(b)はMulti-TID BARフレームのBAR Informationフィールドを例示する。
図22(a)を参照すると、Basic BARフレーム及びCompressed BARフレームの場合、BAR InformationフィールドはブロックACK開始シーケンス制御(block Ack Starting Sequence Control)サブフィールドを含む。
そして、Block Ack Starting Sequence Controlサブフィールドは、フラグメント番号(Fragment Number)サブフィールド、開始シーケンス番号(Starting Sequence Number)サブフィールドを含む。
Fragment Numberサブフィールドは、0に設定される。
Basic BARフレームの場合、Starting Sequence Numberサブフィールドは、該当BARフレームが転送される最初のMSDUのシーケンス番号を含む。Compressed BARフレームの場合、Starting Sequence Controlサブフィールドは、該当BARフレームが転送されるための最初のMSDUまたはA−MSDUのシーケンス番号を含む。
図22(b)を参照すると、Multi-TID BARフレームの場合、BAR Informationフィールドは、TID別情報(Per TID Info)サブフィールド、及びブロックACK開始シーケンス制御(Block Ack Starting Sequence Control)サブフィールドが一つ以上のTID別に繰り返して構成される。
Per TID Infoサブフィールドは、予備(Reserved)サブフィールド及びTID値(TID Value)サブフィールドを含む。TID Valueサブフィールドは、TID値を含む。
Block Ack Starting Sequence Controlサブフィールドは、前述したようにFragment Number及びStarting Sequence Numberサブフィールドを含む。Fragment Numberサブフィールドは、0に設定される。Starting Sequence Controlサブフィールドは、該当BARフレームが転送されるための最初のMSDUまたはA−MSDUのシーケンス番号を含む。
図23は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるブロックACK(Block Ack)フレームを例示する図である。
図23を参照すると、ブロックACK(BA)フレームは、フレーム制御(Frame Control)フィールド、持続期間/識別子(Duration/ID)フィールド、受信アドレス(RA)フィールド、転送アドレス(TA)フィールド、BA制御(BA control)フィールド、BA情報(BA Information)フィールド、及びフレームチェックシーケンス(FCS)から構成される。
RAフィールドは、ブロックACKを要請したSTAのアドレスに設定できる。
TAフィールドは、BAフレームを転送するSTAのアドレスに設定できる。
BA controlフィールドは、BA Ack政策(BA Ack Policy)サブフィールド、多重−TID(Multi-TID)サブフィールド、圧縮ビットマップ(Compressed Bitmap)サブフィールド、予備(Reserved)サブフィールド、及びTID情報(TID_Info)サブフィールドを含む。
<表11>は、BA controlフィールドを例示する表である。
BA Informationフィールドは、BAフレームのタイプによって相異する情報が含まれる。これに対して図24を参照して説明する。
図24は、本発明が適用できる無線通信システムにおけるブロックACK(Block Ack)フレームのBA情報(BA Information)フィールドを例示する図である。
図24(a)のBasic BAフレームのBA Informationフィールドを例示し、図24(b)はCompressed BAフレームのBA Informationフィールドを例示し、図24(c)はMulti-TID BAフレームのBA Informationフィールドを例示する。
図24(a)を参照すると、Basic BAフレームの場合、BA Informationフィールドは、ブロックACK開始シーケンス制御(Block Ack Starting Sequence Control)サブフィールド、及びブロックACKビットマップ(Block Ack Bitmap)サブフィールドを含む。
Block Ack Starting Sequence Controlサブフィールドは、前述したようにFragment Numberサブフィールド及びStarting Sequence Numberサブフィールドを含む。
Fragment Numberサブフィールドは、0に設定される。
Starting Sequence Numberサブフィールドは、該当BAフレームが転送されるための最初のMSDUのシーケンス番号を含み、直前に受信したBasic BARフレームと同一な値に設定される。
Block Ack Bitmapサブフィールドは、128オクテットの長さに構成され、最大64個のMSDUの受信状態を指示するために使われる。Block Ack Bitmapサブフィールドで‘1’値は該当ビット位置に対応するMPDUが成功的に受信されたことを指示し、‘0’値は該当ビット位置に対応するMPDUが成功的に受信されていないことを指示する。
図24(b)を参照すると、Compressed BAフレームの場合、BA InformationフィールドはブロックACK開始シーケンス制御(Block Ack Starting Sequence Control)サブフィールド及びブロックACKビットマップ(Block Ack Bitmap)サブフィールドを含む。
Block Ack Starting Sequence Controlサブフィールドは、前述したようにFragment Numberサブフィールド及びStarting Sequence Numberサブフィールドを含む。
Fragment Numberサブフィールドは、‘0’に設定される。
Starting Sequence Numberサブフィールドは、該当BAフレームが転送されるための最初のMSDUまたはA−MSDUのシーケンス番号を含み、直前に受信したBasic BARフレームと同一な値に設定される。
Block Ack Bitmapサブフィールドは8オクテットの長さに構成され、最大64個のMSDU及びA−MSDUの受信状態を指示するために使われる。Block Ack Bitmapサブフィールドで‘1’値は該当ビット位置に対応する単一MSDUまたはA−MSDUが成功的に受信されたことを指示し、‘0’値は該当ビット位置に対応する単一MSDUまたはA−MSDUが成功的に受信されていないことを指示する。
図24(c)を参照すると、Multi-TID BAフレームの場合、BA InformationフィールドはTID別情報(Per TID Info)サブフィールド、ブロックACK開始シーケンス制御(Block Ack Starting Sequence Control)サブフィールド、及びブロックACKビットマップ(Block Ack Bitmap)サブフィールドが一つ以上のTID別に繰り返して構成され、TIDが増加する順に構成される。
Per TID Infoサブフィールドは、予備(Reserved)サブフィールド及びTID値(TID Value)サブフィールドを含む。TID Valueサブフィールドは、TID値を含む。
Block Ack Starting Sequence Controlサブフィールドは、前述したようにFragment Number及びStarting Sequence Numberサブフィールドを含む。Fragment Numberサブフィールドは0に設定される。Starting Sequence Controlサブフィールドは、該当BAフレームが転送されるための最初のMSDUまたはA−MSDUのシーケンス番号を含む。
Block Ack Bitmapサブフィールドは8オクテットの長さに構成される。Block Ack Bitmapサブフィールドで‘1’値は該当ビット位置に対応する単一MSDUまたはA−MSDUが成功的に受信されたことを指示し、‘0’値は該当ビット位置に対応する単一MSDUまたはA−MSDUが成功的に受信されていないことを指示する。
アップリンク単一ユーザ/多重ユーザ転送方法
次世代WiFiに対する多様な分野のベンダーの大いなる関心と802.11acの以後の高いスループット(high throughput)及びQoE (Quality of experience)性能向上に対する要求が高まっている状況で次世代WLANシステムである802.11axシステムのための新たなフレームフォーマット及びヌメロロジー(numerology)に対する議論が活発に進行中である。
IEEE 802.11axはより高いデータ処理率(Data rate)を支援し、より高いユーザ負荷(user load)を処理するための次世代WLANシステムとして最近に新しく提案されているWLANシステムのうちの一つであって、別名高効率WLAN(HEW:High Efficiency WLAN)と呼ばれる。
IEEE 802.11ax WLANシステムは、既存WLANシステムと同一に2.4GHz周波数帯域及び5GHz周波数帯域で動作することができる。また、それより高い60GHz周波数帯域でも動作することができる。
IEEE 802.11axシステムでは、平均スループット向上(average throughput enhancement)と室外環境でのシンボル間干渉(inter-symbol interference)に対する強靭な転送(outdoor robust transmission)のために既存IEEE 802.11 OFDM system(IEEE 802.11a、802.11n、802.11acなど)より各帯域幅で4倍大きいFFTサイズを使用することができる。これに対して図面を参照して説明する。
以下、本発明にHEフォーマットPPDUに対する説明において、別途の言及がなくても前述したnon−HTフォーマットPPDU、HT-mixedフォーマットPPDU、HT-greenfieldフォーマットPPDU及び/又はVHTフォーマットPPDUに対する説明がHEフォーマットPPDUに対する説明に併合できる。
図25は、本発明の一実施形態に係るHE(High Efficiency)フォーマットPPDUを例示する図である。
図25(a)はHEフォーマットPPDUの概略的な構造を例示し、図25(b)から(d)はHEフォーマットPPDUのより具体的な構造を例示する。
図25(a)を参照すると、HEWのためのHEフォーマットPPDUは大別してレガシー部分(L−part:legacy-part)、HE部分(HE−part)及びデータフィールド(HE−data)から構成できる。
L−partは既存のWLANシステムで維持する形態と同一に、L−STFフィールド、L−LTFフィールド、及びL−SIGフィールドから構成される。L−STFフィールド、L−LTFフィールド、及びL−SIGフィールドをレガシープリアンブル(legacy preamble)と称することができる。
HE−partは802.11ax標準のために新しく定義される部分であって、HE−STFフィールド、HE−SIGフィールド、及びHE−LTFフィールドを含むことができる。図25(a)では、HE−STFフィールド、HE−SIGフィールド、及びHE−LTFフィールドの順序を例示しているが、これと相異する順に構成できる。また、HE−LTFは省略されることもできる。HE−STFフィールド及びHE−LTFフィールドだけでなく、HE−SIGフィールドを含んでHE-preambleと通称することもできる。
また、L−part、HE−SIGフィールド、HE-preambleを物理プリアンブル(PHY(physical)preamble)と通称することができる。
HE−SIGは、HE−Dataフィールドをデコーディングするための情報(例えば、OFDMA、UL MU MIMO、向上したMCSなど)を含むことができる。
L−partとHE−partは互いに異なるFFT(Fast Fourier Transform)サイズ(即ち、サブキャリア間隔(spacing))を有することができ、互いに異なるCP(Cyclic Prefix)を使用することもできる。
802.11axシステムでは、レガシーWLANシステムに比べて4倍大きい(4×)FFTサイズを使用することができる。即ち、L−partは1×シンボル構造で構成され、HE−part(特に、HE-preamble及びHE−Data)は4×シンボル構造で構成できる。ここで、1×、2×、4×サイズのFFTはレガシーWLANシステム(例えば、IEEE 802.11a、802.11n、802.11acなど)に対する相対的なサイズを意味する。
例えば、L−partに用いられるFFTサイズは20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzで各々64、128、256、512であれば、HE−partに用いられるFFTサイズは20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzで各々256、512、1024、2048でありうる。
このように、レガシーWLANシステムよりFFTサイズが大きくなれば、サブキャリア周波数間隔(subcarrier frequency spacing)が小さくなるので、単位周波数当たりサブキャリアの数が増加するが、OFDMシンボル長さが長くなる。
即ち、より大きいFFTサイズが使われるということは、サブキャリア間隔が狭くなるという意味であり、同様に、IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)/DFT(Discrete Fourier Transform)周期(period)が増えるという意味である。ここで、IDFT/DFT周期はOFDMシンボルで保護区間(GI)を除外したシンボル長さを意味することができる。
したがって、HE−part(特に、HE-preamble及びHE−Data)はL−partに比べて4倍大きいFFTサイズが使われれば、HE−partのサブキャリア間隔はL−partのサブキャリア間隔の1/4倍となり、HE−partのIDFT/DFT周期はL−partのIDFT/DFT周期の4倍となる。例えば、L−partのサブキャリア間隔が312.5kHz(=20MHz/64、40MHZ/128、80MHz/256及び/又は160MHz/512)であれば、HE−partのサブキャリア間隔は78.125kHz(=20MHz/256、40MHZ/512、80MHz/1024及び/又は160MHz/2048)でありうる。また、L−partのIDFT/DFT周期が
であれば、HE−partのIDFT/DFT周期は
でありうる。
ここで、GIは
のうちの一つが使用できるので、GIを含むHE−partのOFDMシンボル長さ(または、シンボル間隔(symbol interval))はGIによって
でありうる。
図25(b)を参照すると、HE−SIGフィールドはHE−SIG−AフィールドとHE−SIG−Bフィールドとに区分できる。
例えば、HEフォーマットPPDUのHE−partは
長さを有するHE−SIG−Aフィールド、1OFDMシンボルのHE−STFフィールド、一つ以上のHE−LTFフィールド、及び1OFDMシンボルのHE−SIG−Bフィールドを含むことができる。
また、HE−partでHE−SIG−Aフィールドは除いてHE−STFフィールドからは、既存のPPDUより4倍大きいサイズのFFTが適用できる。即ち、256、512、1024、及び2048サイズのFFTが各々20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzのHEフォーマットPPDUのHE−STFフィールドから適用できる。
但し、図25(b)のようにHE−SIGがHE−SIG−AフィールドとHE−SIG−Bフィールドとに区分されて転送される時、HE−SIG−Aフィールド及びHE−SIG−Bフィールドの位置は、図25(b)と相異することができる。例えば、HE−SIG−Aフィールドの次にHE−SIG−Bフィールドが転送され、HE−SIG−Bフィールドの次にHE−STFフィールドとHE−LTFフィールドが転送できる。この場合にも同様にHE−STFフィールドからは既存のPPDUより4倍大きいサイズのFFTが適用できる。
図25(c)を参照すると、HE−SIGフィールドは、HE−SIG−AフィールドとHE−SIG−Bフィールドとに区分されないことがある。
例えば、HEフォーマットPPDUのHE−partは、1OFDMシンボルのHE−STFフィールド、1OFDMシンボルのHE−SIGフィールド、及び一つ以上のHE−LTFフィールドを含むことができる。
前記と類似するように、HE−partは既存のPPDUより4倍大きいサイズのFFTが適用できる。即ち、256、512、1024、及び2048サイズのFFTが各々20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzのHEフォーマットPPDUのHE−STFフィールドから適用できる。
図25(d)を参照すると、HE−SIGフィールドはHE−SIG−AフィールドとHE−SIG−Bフィールドとに区分されず、HE−LTFフィールドは省略できる。
例えば、HEフォーマットPPDUのHE−partは、1OFDMシンボルのHE−STFフィールド及び1OFDMシンボルのHE−SIGフィールドを含むことができる。
前記と類似するように、HE−partは既存のPPDUより4倍大きいサイズのFFTが適用できる。即ち、256、512、1024、及び2048サイズのFFTが各々20MHz、40MHz、80MHz、及び160MHzのHEフォーマットPPDUのHE−STFフィールドから適用できる。
本発明に係るWLANシステムのためのHEフォーマットPPDUは、少なくとも一つの20MHzチャンネルを介して転送できる。例えば、HEフォーマットPPDUは総4個の20MHzチャンネルを介して40MHz、80MHz、または160MHz周波数帯域で転送できる。これに対して図面を参照してより詳細に説明する。
本発明が適用できるWLANシステムのためのHEフォーマットPPDUは、少なくとも一つの20MHzチャンネルを介して転送できる。例えば、HEフォーマットPPDUは総4個の20MHzチャンネルを介して40MHz、80MHz、または160MHz周波数帯域で転送できる。これに対して図面を参照してより詳細に説明する。
図26は、本発明の一実施形態に係るHEフォーマットPPDUを例示する図である。
図26では、一つのSTAに80MHzが割り当てられた場合(または、80MHz内の複数のSTAにOFDMA資源ユニットが割り当てられた場合)あるいは複数のSTAに各々80MHzの互いに異なるストリームが割り当てられた場合のPPDUフォーマットを例示する。
図26を参照すると、L−STF、L−LTF、及びL−SIGは、各20MHzチャンネルで64FFTポイント(または、64サブキャリア)に基づいて生成されたOFDMシンボルで転送できる。
HE−SIG−Aフィールドは、PPDUを受信するSTAに共通に転送される共用制御情報を含むことができる。HE−SIG−Aフィールドは、一つないし3個のOFDMシンボルで転送できる。HE−SIG−Aフィールドは、20MHz単位で複写されて同一な情報を含む。また、HE−SIG−Aフィールドはシステムの全体帯域幅情報を知らせる。
<表12>は、HE−SIG−Aフィールドに含まれる情報を例示する表である。
<表12>に例示される各フィールドに含まれる情報はIEEE 802.11システムの定義に従うことができる。また、前述した各フィールドはPPDUに含まれることができるフィールドの例示に該当し、これに限定されるものではない。即ち、前述した各フィールドが他のフィールドに取り替えられるか、または追加的なフィールドがさらに含まれることができ、全てのフィールドが必須的に含まれないこともある。
HE−STFはMIMO転送においてAGC推定の性能を改善するために使われる。
HE−SIG−Bフィールドは、各STAが自身のデータ(例えば、PSDU)を受信するために要求されるユーザ特定(user-specific)情報を含むことができる。HE−SIG−Bフィールドは一つまたは二つのOFDMシンボルで転送できる。例えば、HE−SIG−Bフィールドは、該当PSDUの変調及びコーディング技法(MCS)及び該当PSDUの長さに関する情報を含むことができる。
L−STF、L−LTF、L−SIG、及びHE−SIG−Aフィールドは、20MHzチャンネル単位で繰り返して転送できる。例えば、PPDUが4個の20MHzチャンネル(即ち、80MHz帯域)を介して転送される時、L−STF、L−LTF、L−SIG、及びHE−SIG−Aフィールドは、毎20MHzチャンネルで繰り返して転送できる。
FFTサイズが大きくなれば、既存のIEEE 802.11a/g/n/acを支援するレガシーSTAは、該当HE PPDUをデコーディングできないことがある。レガシーSTAとHE STAが共存(coexistence)するために、L−STF、L−LTF、及びL−SIGフィールドは、レガシーSTAが受信できるように20MHzチャンネルで64FFTを通じて転送される。例えば、L−SIGフィールドは一つのOFDMシンボルを占有し、一つのOFDMシンボル時間は
であり、GIは
でありうる。
各周波数単位別FFTサイズは、HE−STF(または、HE−SIG−A)からさらに大きくなることができる。例えば、256FFTが20MHzチャンネルで使われ、512FFTが40MHzチャンネルで使われ、1024FFTが80MHzチャンネルで使用できる。FFTサイズが大きくなれば、OFDMサブキャリア間の間隔が小さくなるので、単位周波数当たりOFDMサブキャリアの数が増加するが、OFDMシンボル時間は長くなる。システムの効率を向上させるためにHE−STFの以後のGIの長さはHE−SIG−AのGIの長さと同一に設定できる。
HE−SIG−Aフィールドは、HE STAがHE PPDUをデコーディングするために要求される情報を含むことができる。しかしながら、HE−SIG−AフィールドはレガシーSTAとHE STAが全て受信できるように20MHzチャンネルで64FFTを通じて転送できる。これは、HE STAがHEフォーマットPPDUだけでなく、既存のHT/VHTフォーマットPPDUを受信することができ、レガシーSTA及びHE STAがHT/VHTフォーマットPPDUとHEフォーマットPPDUを区分しなければならないためである。
図27は、本発明の一実施形態に係るHEフォーマットPPDUを例示する図である。
図27では20MHzチャンネルが各々互いに異なるSTA(例えば、STA1、STA2、STA3、及びSTA4)に割り当てられる場合を仮定する。
図27を参照すると、単位周波数当たりFFTサイズはHE−STF(または、HE−SIG−B)からさらに大きくなることができる。例えば、HE−STF(または、HE−SIG−B)から256FFTが20MHzチャンネルで使われ、512FFTが40MHzチャンネルで使われ、1024FFTが80MHzチャンネルで使用できる。
PPDUに含まれる各フィールドで転送される情報は、先の図26の例示と同一であるので、以下、説明を省略する。
HE−SIG−Bフィールドは、各STAに特定された情報を含むことができるが、全体バンド(即ち、HE−SIG−Aフィールドで指示)に亘ってエンコーディングできる。即ち、HE−SIG−Bフィールドは全てのSTAに対する情報を含み、全てのSTAが受信するようになる。
HE−SIG−Bフィールドは、各STA別に割り当てられる周波数帯域幅情報及び/又は該当周波数帯域でストリーム情報を知らせることができる。例えば、図27でHE−SIG−Bは、STA1は20MHz、STA2はその次の20MHz、STA3はその次の20MHz、STA4はその次の20MHzが割り当てできる。また、STA1とSTA2は40MHzを割り当てて、STA3とSTA4はその次の40MHzを割り当てることができる。この場合、STA1とSTA2は互いに異なるストリームを割り当てて、STA3とSTA4とは互いに異なるストリームを割り当てることができる。
また、HE−SIG−Cフィールドを定義して、図27の例示にHE−SIG Cフィールドが追加できる。この場合、HE−SIG−Bフィールドでは全帯域に亘って全てのSTAに対する情報が転送され、各STAに特定の制御情報はHE−SIG−Cフィールドを通じて20MHz単位で転送されることもできる。
また、図26及び図27の例示と相異するようにHE−SIG−Bフィールドは全帯域に亘って転送せず、HE−SIG−Aフィールドと同一に20MHz単位で転送できる。これに対して図面を参照して説明する。
図28は、本発明の一実施形態に係るHEフォーマットPPDUを例示する図である。
図28では20MHzチャンネルが各々互いに異なるSTA(例えば、STA1、STA2、STA3、及びSTA4)に割り当てられる場合を仮定する。
図28を参照すると、HE−SIG−Bフィールドは全帯域に亘って転送されず、HE−SIG−Aフィールドと同一に20MHz単位で転送される。但し、この際、HE−SIG−Bは、HE−SIG−Aフィールドと相異するように20MHz単位でエンコーディングされて転送されるが、20MHz単位で複製されて転送されないことがある。
この場合、単位周波数当たりFFTサイズはHE−STF(または、HE−SIG−B)からさらに大きくなることができる。例えば、HE−STF(または、HE−SIG−B)から256FFTが20MHzチャンネルで使われ、512FFTが40MHzチャンネルで使われ、1024FFTが80MHzチャンネルで使用できる。
PPDUに含まれる各フィールドで転送される情報は先の図26の例示と同一であるので、以下、説明を省略する。
HE−SIG−Aフィールドは、20MHz単位で複写されて(duplicated)転送される。
HE−SIG−Bフィールドは、各STA別に割り当てられる周波数帯域幅情報及び/又は該当周波数帯域でストリーム情報を知らせることができる。HE−SIG−Bフィールドは、各STAに対する情報を含むので20MHz単位の各HE−SIG−Bフィールド別に各STAに対する情報が含まれることができる。この際、図28の例示では各STA別に20MHzが割り当てられる場合を例示しているが、例えばSTAに40MHzが割り当てられる場合、20MHz単位でHE−SIG−Bフィールドが複写されて転送されることもできる。
各BSS別に互いに異なる帯域幅を支援する状況で隣接したBSSからの干渉レベルの少ない一部の帯域幅をSTAに割り当てる場合に、前記のようにHE−SIG−Bフィールドを全帯域に亘って転送しないことがより好ましい。
図26から図28で、データフィールドはペイロード(payload)であって、サービスフィールド(SERVICE field)、スクランブルリングされたPSDU、テールビット(tail bits)、パッディングビット(padding bits)を含むことができる。
一方、先の図26から図28のようなHEフォーマットPPDUは、L−SIGフィールドの反復シンボルであるRL−SIG(Repeated L-SIG)フィールドを通じて区分できる。RL−SIGフィールドは、HE SIG−Aフィールドの前に挿入され、各STAはRL−SIGフィールドを用いて受信されたPPDUのフォーマットをHEフォーマットPPDUとして区分することができる。
図29は、本発明の一実施形態に係る20MHz帯域のHEフォーマットPPDUを例示する図である。
図29を参照すると、20MHz HEフォーマットPPDU構造はL−part(L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド)と、HE−SIG1(例えば、HE−SIG−A)はレガシー構造と同一に(64FFT)転送される。
図29(a)のように、HE−STFから他のFFT(例えば、256FFT)を使用することができる。
HE−LTFは、HE−SIG2(例えば、HE−SIG−B)に転送することもできるが、最初のストリームに対するHE−LTFのみHE−SIG2の前に転送し、残りのHE−LTFはHE−SIG2の後に転送することもできる。
また、29(b)のように、HE−SIG2(例えば、HE−SIG−B)がHE−STF、HE−LTFの前に来れば、HE−SIG2は64FFTを使用し、HE−STFから他のFFT(例えば、256FFT)を使用することもできる。この際、HE−SIG2はレガシー構造と同一に(64FFT)転送できるが、FFTサイズはレガシー構造と同一であるが、使用するトーン(tone)数は互いに相異することができる。また、図29(a)のようにHE−SIG2から他のFFT(例えば、256FFT)を使用することもできる。
図30は、本発明の一実施形態に係る40MHz帯域のHEフォーマットPPDUを例示する図である。
図30を参照すると、20MHzを超える(例えば、40、80、160MHzなど)HEフォーマットPPDU構造は、前述した20MHzの構造を基本とし、かつL−part(L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド)とHE−SIG1フィールド(例えば、HE−SIG−Aフィールド)は20MHz単位で複写(duplication)される。
図30(a)のように、HE−STFからは全帯域に亘って情報を載せる。そして、HE−STFから他のFFT(例えば、512FFT)を使用することができる。
図30(b)のように、HE−SIG2(例えば、HE−SIG−Bフィールド)からは全帯域に亘って情報を載せる。但し、HE−SIG2は既存構造そのまま64FFT×20MHz単位の帯域個数(図30の場合、128FFT)で転送され、HE−STFから他のFFT(例えば、512FFT)を使用することができる。また、HE−SIG2やはり既存のFFTを使用して20MHz単位で複写されて転送されるか、またはHE−STFから使われる拡張されたFFT(例えば、512FFT)を使用することができる。
WLANシステムで動作するAPが同一な時間資源上で複数のSTAにデータを転送する方式をDL MU転送(downlink multi-user transmission)と称することができる。反対に、WLANシステムで動作する複数のSTAが同一な時間資源上でAPにデータを転送する方式をUL MU転送(uplink multi-user transmission)と称することができる。
このようなDL MU転送またはUL MU転送は、周波数ドメイン(frequency domain)または空間ドメイン(spatial domain)上で多重化できる。
周波数ドメイン上で多重化される場合、OFDMA(orthogonal frequency division multiplexing)に基づいて複数のSTAの各々に対して互いに異なる周波数資源(例えば、サブキャリアまたはトーン(tone))がダウンリンクまたはアップリンク資源に割り当てできる。このような同一な時間資源で互いに異なる周波数資源を通じての転送方式を‘DL/UL OFDMA転送’と称することができる。
空間ドメイン(spatial domain)上で多重化される場合、複数のSTAの各々に対して互いに異なる空間ストリームがダウンリンクまたはアップリンク資源に割り当てできる。このような同一な時間資源で互いに異なる空間的ストリームを通じての転送方式を‘DL/UL MU MIMO’転送と称することができる。
以下、WLANシステムにおける多重ユーザ(multi-user)アップリンク転送方法について説明する。
現在WLANシステムでは、以下のような制約事項によってUL MU転送を支援できない。
現在WLANシステムでは、複数のSTAから転送されるアップリンクデータの転送タイミングに対する同期化が支援されない。例えば、既存のWLANシステムにおける複数のSTAが同一な時間資源を通じてアップリンクデータを転送する場合を仮定すれば、現在WLANシステムでは複数のSTAの各々は他のSTAのアップリンクデータの転送タイミングを知ることができない。したがって、APは複数のSTAの各々から同一な時間資源上でアップリンクデータを受信し難い。
また、現在WLANシステムでは複数のSTAによりアップリンクデータを転送するために使われる周波数資源間の重畳が発生できる。例えば、複数のSTAの各々のオシレーター(oscillator)が異なる場合、周波数オフセット(frequency offset)が異なるように示されることができる。仮に、周波数オフセットが異なる複数のSTAの各々が互いに異なる周波数資源を通じて同時にアップリンク転送を遂行する場合、複数のSTAの各々により使われる周波数領域のうちの一部が重畳できる。
また、既存のWLANシステムでは複数のSTAの各々に対するパワー制御が遂行できない。複数のSTAの各々とAPとの間の距離とチャンネル環境に従属的にAPは複数のSTAの各々から互いに異なるパワーの信号を受信することができる。このような場合、弱いパワーで到着する信号は強いパワーで到着する信号に比べて相対的にAPにより検出され難いことがある。
これによって、本発明はWLANシステムにおけるUL MU転送方法を提案する。
図31は、本発明の一実施形態に係るアップリンク多重ユーザ(Multi-user)転送手続を例示する図である。
図31を参照すると、APがUL MU転送に参加するSTAにUL MU転送を準備することを指示し、該当STAからUL MUデータフレームを受信し、UL MUデータフレームに対する応答としてACKフレーム(BA(Block Ack)フレーム)を転送する。
先に、APはUL MUトリガーフレーム(UL MU Trigger frame)3110を転送することによって、UL MUデータを転送するSTAにUL MU転送を準備することを指示する。ここで、UL MUスケジューリングフレームは‘UL MUスケジューリング(scheduling)フレーム’の用語として呼ばれることもできる。
ここで、UL MUトリガーフレーム3110は、STA識別子(ID:identifier)/アドレス(address)情報、各STAが使用する資源割当情報、持続期間(Duration)情報などの制御情報を含むことができる。
STA ID/アドレス情報は、アップリンクデータを転送する各STAを特定するための識別子またはアドレスに対する情報を意味する。
資源割当情報は各STA別に割り当てられるアップリンク転送資源(例えば、UL OFDMA転送の場合、各STAに割り当てられる周波数/サブキャリア情報、UL MU MIMO転送の場合、各STAに割り当てられるストリームインデックス)に対する情報を意味する。
持続期間(duration)情報は、複数のSTAの各々により転送されるアップリンクデータフレームの転送のための時間資源を決定するための情報を意味する。
例えば、持続期間情報は各STAのアップリンク転送のために割り当てられたTXOP(Transmit Opportunity)の区間情報あるいはアップリンクフレーム長さ(frame length)に対する情報(例えば、ビットまたはシンボル)を含むことができる。
また、UL MUトリガーフレーム3110は、各STA別にUL MUデータフレーム転送時に使用すべきMCS情報、コーディング(Coding)情報などの制御情報をさらに含むこともできる。
前記のような制御情報はUL MUトリガーフレーム3110を伝達するPPDUのHE−part(例えば、HE−SIG−AフィールドまたはHE−SIG−Bフィールド)やUL MUトリガーフレーム3110の制御フィールド(例えば、MACフレームのFrame Controlフィールドなど)で転送できる。
UL MUトリガーフレーム3110を伝達するPPDUは、L−part(例えば、L−STFフィールド、L−LTFフィールド、L−SIGフィールドなど)に始まる構造を有する。これによって、レガシーSTAはL−SIGフィールドからL−SIG保護(L-SIG protection)を通じてNAV(Network Allocation Vector)セッティングを遂行することができる。例えば、レガシーSTAはL−SIGでデータ長さ(Length)及びデータ率(data rate)情報に基づいてNAVセッティングのための区間(以下、‘L−SIG保護区間’)を算出することができる。そして、レガシーSTAは算出されたL−SIG保護区間の間には自身に転送されるデータがないと判断することができる。
例えば、L−SIG保護区間はUL MUトリガーフレーム3110のMAC durationフィールド値とUL MUトリガーフレーム3110を運ぶPPDUのL−SIGフィールドの以後の残余区間の和に決定できる。これによって、L−SIG保護区間はUL MUトリガーフレーム3110のMAC duration値によって各STAに転送されるACKフレーム3130(または、BAフレーム)を転送する区間までの値に設定できる。
以下、各STAにUL MU転送のための資源割当方法をより具体的に説明する。説明の便宜のために制御情報が含まれるフィールドを区分して説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。
第1フィールドはUL OFDMA転送とUL MU MIMO転送とを区分して指示することができる。例えば、‘0’であればUL OFDMA転送を指示し、‘1’であればUL MU MIMO転送を指示することができる。第1フィールドのサイズは1ビットで構成できる。
第2フィールド(例えば、STA ID/アドレスフィールド)は、UL MU転送に参加するSTA IDあるいはSTAアドレスを知らせる。第2フィールドのサイズはSTA IDを知らせるためのビット数×UL MUに参加するSTA数で構成できる。例えば、第2フィールドが12ビットで構成される場合、4ビット別に各STAのID/アドレスを指示することができる。
第3フィールド(例えば、資源割当フィールド)は、UL MU転送のために各STAに割り当てられる資源領域を指示する。この際、各STAに割り当てられる資源領域は先の第2フィールドの順序によって各STAに順次に指示できる。
仮に、第1フィールド値が‘0’の場合、第2フィールドに含まれたSTA ID/アドレスの順にUL MU転送のための周波数情報(例えば、周波数インデックス、サブキャリアインデックスなど)を示し、第1フィールド値が‘1’の場合、第2フィールドに含まれたSTA ID/アドレスの順にUL MU転送のためのMIMO情報(例えば、ストリームインデックスなど)を示す。
この際、一つのSTAに多数個のインデックス(即ち、周波数/サブキャリアインデックスまたはストリームインデックス)を知らせることもできるので、第3フィールドのサイズは複数のビット(あるいは、ビットマップ(bitmap)形式に構成できる)×UL MU転送に参加するSTA個数で構成できる。
例えば、第2フィールドが‘STA1’、‘STA2’の順に設定され、第3フィールドが‘2’、‘2’の順に設定されると仮定する。
この場合、第1フィールドが‘0’の場合、STA1は上位(または、下位)周波数領域から周波数資源が割り当てられて、STA2はその次の周波数資源が順次に割り当てできる。一例に、80MHz帯域で20MHz単位のOFDMAを支援する場合、STA1は上位(または、下位)40MHz帯域、STA2はその次の40MHz帯域を使用することができる。
一方、第1フィールドが‘1’の場合、STA1は上位(または、下位)ストリームが割り当てられて、STA2はその次のストリームが順次に割り当てできる。この際、各ストリームに従うビームフォーミング方式は予め指定されているか、または第3フィールドまたは第4フィールドでストリームに従うビームフォーミング方式に対するより具体的な情報が含まれることもできる。
各STAはAPにより転送されるUL MUトリガーフレーム3110に基づいてUL MUデータフレーム(UL MU Data frame)3121、3122、3123をAPに転送する。ここで、各STAはAPからUL MUトリガーフレーム3110を受信後、SIFSの以後にUL MUデータフレーム3121、3122、3123をAPに転送することができる。
各STAはUL MUトリガーフレーム3110の資源割当情報に基づいてUL OFDMA転送のための特定の周波数資源またはUL MU MIMO転送のための空間的ストリームを決定することができる。
具体的に、UL OFDMA転送の場合、各STAは互いに異なる周波数資源を通じて同一な時間資源上でアップリンクデータフレームを転送することができる。
ここで、STA1からSTA3の各々はUL MUトリガーフレーム3110に含まれたSTA ID/アドレス情報及び資源割当情報に基づいてアップリンクデータフレーム転送のための互いに異なる周波数資源の割当を受けることができる。例えば、STA ID/アドレス情報がSTA1からSTA3を順次に指示し、資源割当情報が周波数資源1、周波数資源2、周波数資源3を順次に指示することができる。この場合、STA ID/アドレス情報に基づいて順次に指示されたSTA1からSTA3は資源割当情報に基づいて順次に指示された周波数資源1、周波数資源2、周波数資源3を各々割当を受けることができる。即ち、STA1は周波数資源1、STA2は周波数資源2、STA3は周波数資源3を通じてアップリンクデータフレーム3121、3122、3123をAPに転送することができる。
また、UL MU MIMO転送の場合、各STAは複数の空間的ストリームのうち、少なくとも一つの互いに異なるストリームを通じて同一な時間資源上でアップリンクデータフレームを転送することができる。
ここで、STA1からSTA3の各々はUL MUトリガーフレーム3110に含まれたSTA ID/アドレス情報及び資源割当情報に基づいてアップリンクデータフレーム転送のための空間的ストリームの割当を受けることができる。例えば、STA ID/アドレス情報がSTA1からSTA3を順次に指示し、資源割当情報が空間的ストリーム1、空間的ストリーム2、空間的ストリーム3を順次に指示することができる。この場合、STA ID/アドレス情報に基づいて順次に指示されたSTA1からSTA3は資源割当情報に基づいて順次に指示された空間的ストリーム1、空間的ストリーム2、空間的ストリーム3を各々割当を受けることができる。即ち、STA1は空間的ストリーム1、STA2は空間的ストリーム2、STA3は空間的ストリーム3を通じてアップリンクデータフレーム3121、3122、3123をAPに転送することができる。
前述したように、各STAにより転送されるアップリンクデータフレーム3121、3122、3123の転送持続期間(または、転送終了時点)は、UL MUトリガーフレーム3110に含まれたMAC duration情報により決定できる。したがって、各STAはビットパッディング(padding)またはフラグメント化(fragmentation)を通じてアップリンクデータフレーム3121、3122、3123(または、アップリンクデータフレームを伝達するアップリンクPPDU)の転送終了時点をUL MUトリガーフレーム3110に含まれたMAC duration値に基づいて同期化することができる。
アップリンクデータフレーム3121、3122、3123を伝達するPPDUはL−part無しでも新たな構造でも構成可能である。
また、UL MU MIMO転送または20MHz未満のサブバンド形態のUL OFDMA転送の場合、アップリンクデータフレーム3121、3122、3123を伝達するPPDUのL−partはSFN(Single Frequency Network)形態(即ち、全てのSTAが同一なL−part構成と内容を同時に転送)に転送できる。一方、20MHz以上のサブバンド形態のUL OFDMA転送の場合、アップリンクデータフレーム3121、3122、3123を伝達するPPDUのL−partは各STAが割り当てられた帯域で20MHz単位で各々L−partが転送できる。
前述したように、UL MUトリガーフレーム3110でMAC duration値がACKフレーム3130を転送する区間までの値に設定されることができ、L−SIG保護区間はMAC duration値に基づいて定まることができる。したがって、レガシーSTAはUL MUトリガーフレーム3110のL−SIGフィールドを通じてACKフレーム3130までNAVセッティングを行うことができる。
UL MUトリガーフレーム3110の情報でアップリンクデータフレームが十分に構成できれば、UL MUトリガーフレーム3110を伝達するPPDU内のHE−SIGフィールド(即ち、データフレームの構成方式に対する制御情報を転送する領域)も必要ないことがある。例えば、HE−SIG−Aフィールド及び/又はHE−SIG−Bが転送されないことがある。また、HE−SIG−AフィールドとHE−SIG−Cフィールドは転送され、HE−SIG−Bフィールドは転送されないことがある。
APは各STAから受信したアップリンクデータフレーム3121、3122、3123に対する応答としてACKフレーム(ACK frame)3130(または、BAフレーム)を転送することができる。ここで、APは各STAからアップリンクデータフレーム3121、3122、3123を受信し、SIFSの以後にACKフレーム3130を各STAに転送することができる。
もし、既存のACKフレームの構造を同一に利用すれば、6オクテットサイズを有するRAフィールドにUL MU転送に参加するSTAのAID(あるいは、部分AID(Partial AID))を含んで構成することができる。
または、新たな構造のACKフレームを構成すれば、DL SU転送またはDL MU転送のための形態に構成可能である。即ち、DL SU転送の場合、ACKフレーム3130はUL MU転送に参加する各STAに順次に転送されることができ、DL MU転送の場合、ACKフレーム3130は各STAに割り当てられた資源(即ち、周波数あるいはストリーム)を通じてUL MU転送に参加する各STAに同時に転送できる。
APは受信に成功したUL MUデータフレームに対するACKフレーム3130のみを該当STAに転送することができる。また、APはACKフレーム3130を通じて受信成功か否かをACKまたはNACKに知らせることができる。仮に、ACKフレーム3130がNACK情報を含めれば、NACKに対する理由やその後の手続のための情報(例えば、UL MUスケジューリング情報など)も含むことができる。
または、ACKフレーム3130を伝達するPPDUはL−part無しで新たな構造で構成することもできる。
ACKフレーム3130はSTA IDあるいはアドレス情報を含むこともできるが、UL MUトリガーフレーム3110で指示されたSTAの順序を同一に適用すれば、STA IDあるいはアドレス情報を省略することもできる。
また、ACKフレーム3130のTXOP(即ち、L−SIG保護区間)を延長して次のUL MUスケジューリングのためのフレームや次のUL MU転送のための補正情報などを含む制御フレームがTXOP内に含まれることもできる。
一方、UL MU転送のために先の図31に従う手続内、または以前にSTAの間に同期を合せるなどの補正(adjustment)過程が追加されることもできる。
図32は、本発明の一実施形態に係るOFDMA多重ユーザ(Multi-user)転送方式で資源割当単位を例示する図である。
DL/UL OFDMA転送方式が使われる時、PPDU帯域幅内でn個のトーン(tone)(または、サブキャリア(subcarrier))単位で複数個の資源ユニット(Resource Unit)(または、サブバンド)が定義できる。
資源ユニット(または、サブバンド)は、DL/UL OFDMA転送のための周波数資源の割当単位を意味する。
一つのSTAにDL/UL周波数資源に一つ以上の資源ユニットが割り当てられて、複数個のSTAに各々互いに異なる資源ユニットが割り当てできる。
図32では、PPDU帯域幅が20MHzの場合を例示する。
図32のように、資源ユニットを構成するトーンの個数は多様でありうる。
例えば、図32(a)のような資源ユニット構成方式によれば、一つの資源ユニットは26個のトーンで構成できる。また、図32(b)のような資源ユニット構成方式によれば、一つの資源ユニットは52つのトーンで構成されるか、または26個のトーンで構成できる。また、図32(c)のような資源ユニット構成方式によれば、一つの資源ユニットは106個のトーンで構成されるか、または26個のトーンで構成できる。また、図32(d)のような資源ユニット構成方式によれば、一つの資源ユニットは242個のトーンで構成できる。
図32(a)のように資源ユニットが構成される場合、20MHz帯域でDL/UL OFDMA転送のために最大9個のSTAまで支援することができる。また、図32(b)のように資源ユニットが構成される場合、20MHz帯域でDL/UL OFDMA転送のために最大5個のSTAまで支援することができる。また、図32(c)のように資源ユニットが構成される場合、20MHz帯域でDL/UL OFDMA転送のために最大3個のSTAまで支援することができる。また、32(d)のように資源ユニットが構成される場合、20MHz帯域は一つのSTAに割り当てできる。
DL/UL OFDMA転送に参加するSTAの数及び/又は該当STAが転送する、あるいは受信するデータの量などに基づいて、図32(a)から図32(d)のうち、いずれか一つの資源ユニット構成方式が決定できる。
図32(a)から図32(c)のような資源ユニット構成方式によって決定された全体資源ユニットのうち、DL/UL OFDMA転送のために一部の資源ユニットのみ利用されることもできる。例えば、20MHz内で図32(a)のように資源ユニットが構成される場合、9個未満のSTAに各々一つずつ資源ユニットが割り当てられて、残りの資源ユニットはどのSTAにも割り当てられないことがある。
DL OFDMA転送の場合、PPDUのデータフィールドは各STAに割り当てられた資源ユニット単位で周波数領域(frequency domain)で多重化されて転送される。
一方、UL OFDMA転送の場合、各STA別に各々自身が割当を受けた資源ユニット単位でPPDUのデータフィールドを構成し、同時にAPに転送することができる。各STAが同時にPPDUを転送するので、受信端であるAP立場では各STAから転送されるPPDUのデータフィールドが周波数領域(frequency domain)で多重化されて転送されることと認識できる。
また、DL/UL OFDMAとDL/UL MU−MIMOを同時に支援される場合、一つの資源ユニットは空間領域(spatial domain)で複数のストリームで構成できる。そして、一つのSTAにDL/UL空間資源に一つ以上のストリームが割り当てられて、複数個のSTAに各々互いに異なるストリームが割り当てできる。例えば、図32(c)で106トーンで構成される資源ユニット、または図32(d)のように242トーンで構成される資源ユニットは、空間領域(spatial domain)で複数のストリームで構成されてDL/UL OFDMAとDL/UL MU−MIMOを同時に支援することができる。
40MHz以上の帯域幅で資源ユニット構成方式は、20MHz帯域単位で前述した20MHz帯域の資源ユニット構成方式が同一に適用できる。また、追加で帯域幅の中心に最も小さな資源ユニット(即ち、26トーンで構成される資源ユニット)がさらに設定されることもできる。
以下、本発明では単一ユーザ(SU:single user)転送と多重ユーザ(MU:multi user)転送を全て含んだフレーム構造構成方法に対して提案する。
本発明において、多重ユーザ(MU)転送とは、OFDMAあるいはMU MIMOなどのように同一な時間領域に多重ユーザが同時に転送する全ての場合を含む。
以下、本発明の説明において、‘フレーム’はDL/UL MACフレーム(即ち、MAC制御フレーム、MAC管理フレーム、またはデータフレーム)その自体を意味することもでき、またDL/UL MACフレームを運ぶDL/UL(SU/MU)PPDUを意味することもできる。
各モードに対する定義
1)DL SUとDL MU:ダウンリンク、即ちAPがSTAに信号を転送する時、SUとMUとの差は全帯域(例えば、PPDUの帯域幅)を一つのSTAに割り当ててくれるのか、多数のSTAに割り当ててくれるのかの差である。
しかしながら、DLはSUやMUに関わらず、APがチャンネルを競争(contending)して転送し、パワー(power)の制限問題がSTAより少ないので別途の区別を必要としない。また、OFDMA構造でSUを使用しても一般的に全帯域を一つのSTAに割り当ててくれる。
2)UL SU:アップリンク、即ちSTAがAPに信号を転送する時、APのトリガーフレーム(trigger frame)無しでSTAが直接チャンネル競争(contending)を通じて媒体を確保して転送する方法である。以下、本発明の説明において、トリガーフレームが存在すれば、アップリンクデータフレームを一つのSTAのみ転送する場合でもUL MUと称する。
3)UL MU:アップリンク、即ちSTAがAPに信号を転送する時、APが予めDLフレーム(例えば、トリガーフレーム)を転送してSTAがULデータフレームを転送するチャンネルを確保しておいて、その後、STAがUL信号を転送する方法である。即ち、DLフレーム(例えば、トリガーフレーム)により占有されていないチャンネルではアップリンク資源が割り当てられない。
例えば、APがトリガーフレームを転送し、その指示の通りSTAがULフレームを転送することができる。この際、前述したように、一つのSTAがULフレームを転送する場合でも、DLフレームが確保しておいたチャンネルでSTAがULフレームを転送する場合はUL MUと称する。即ち、トリガーフレームが転送されれば、ULデータフレームを一つのSTAのみ転送してもUL MUである。
以下、本発明を説明するに当たって、HE−SIG1フィールドはHE−SIG−Aフィールドと称されることができ、またHE−SIG2フィールドはHE−SIG−Bフィールドと称されることができる。
DLフレーム(PPDU)構造
DLフレームは、HE−SIG2(または、HE−SIG−B)フィールドに各STAの情報を載せてくれれば、SU、MU転送区分無しで一つのフレーム構造に適用可能である。これに対して図面を参照して説明する。
図33は、本発明の一実施形態に係るダウンリンク多重ユーザフレームを例示する図である。
図33では、20MHzのDL MU PPDUを例示する。
図33では、STA1に対するDLデータ、STA2に対するDLデータ、及びSTA3/4に対するDLデータは、OFDMA方式により周波数多重化されて転送され、STA3及びSTA4に対するDLデータは同一な周波数領域でMU MIMO方式により空間多重化されて転送される場合を例示する。
図33を参照すると、L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド、及びHE−SIG1フィールド3311a、3311b、3311c、3311dは20MHz単位で複製(duplicated)されて転送できる。
HE−SIG2がレガシー部分(L−part)と同一なFFTサイズが用いられれば、図33(a)のようにHE−SIG2はHE−STF、HE−LTFの前に転送できる。一方、HE−SIG2がHE−STF/LTF、DataフィールドのようなFFTサイズが利用(即ち、HE−STF/LTF、Dataフィールドと同一なサブキャリア数を利用)されれば、図33(b)または図33(d)のようにHE−SIG2は少なくともHE−STFの後に、あるいはHE−STF/LTFの後に転送されなければならない。
図33(a)を参照すると、L−part及びHE−SIG1フィールド3311aの次にHE−SIG2フィールド3321aが後続し、HE−SIG2フィールド3321aの次にHE−STF3331aが後続し、HE−STF3331aの次にHE−LTF3341a、3342a、3343aが後続することができる。
L−part及びHE−SIG1フィールド3311aは、20MHzチャンネル単位で複写(duplicate)されて転送できる。
HE−SIG2フィールド3321aは該当PPDUを受信する全てのSTA(即ち、STA1からSTA4)に対するユーザ特定(user-specific)情報(例えば、各STA別周波数/空間資源情報、MCSレベル情報など)を含み、20MHz単位でエンコーディングされて転送できる。
前述したように、HE−SIG2フィールド3321aがHE−LTF3341a、3342a、3343aより前に転送されるので、HE−SIG2フィールド3321aはレガシー部分(L−part)及びHE−SIG1フィールド3311aと同一なFFTサイズが用いられる。
HE−SIG2フィールド3321aの構成情報は、HE−SIG1フィールド3311aで知らせるか、または固定して使用することができる。例えば、HE−SIG2フィールド3321aの長さ(例えば、バイト(byte)あるいはシンボル(symbol)単位)が固定されていれば、APは各STAにHE−SIG2フィールド3321aの長さを知らせる必要がなく、DL MU転送に参加する各STAは固定された長さのHE−SIG2フィールド3321aをデコーディング(decoding)すればよい。一方、HE−SIG2フィールド3321aの長さが可変する場合、HE−SIG1フィールド3311aでHE−SIG2フィールド3321aの長さを知らせることができる。
HE−STF3331aは、全体PPDU帯域幅(図33の場合は20MHz)に亘ってマッピングできる。
HE−LTF3341aは、各STAに割り当てられた資源ユニットに該当する帯域幅に個別的にマッピングできる。即ち、APは各STAに割り当てられた資源ユニットを構成するサブキャリア数によってHE−LTFシーケンスを生成することができる。図33の場合、STA1、STA2、STA3/4別に割り当てられた資源ユニットを構成するサブキャリアに個別的にHE−LTF3341aがマッピングされて転送できる。
各STAに対するHE−LTF3341aシンボルの数は最大HE−LTF3341aシンボルの数に合わせられる。HE−LTF3341aシンボルの数は該当HE−LTF3341aがマッピングされる帯域内の空間領域(spatial domain)で割り当てられたストリーム数によって決定できる。即ち、各資源ユニット別に割り当てられたストリーム数が相異することができるので、最大ストリーム数によって決定されたHE−LTF3341aシンボルの数に全てのHE−LTF3341aシンボル数が合わせられる。
図33(a)の例示で、各STA別に一つのストリームが割り当てられると仮定すれば、STA3及びSTA4はMU−MIMOに同一な周波数帯域を共有しているので、STA3及びSTA3に割り当てられた帯域では2つのHE−LTF3341aシンボルが必要でありうる。この場合、STA1及びSTA2に割り当てられた帯域にマッピングされるHE−LTF3341aも2つのシンボルで転送できる。
図33(b)を参照すると、L−part及びHE−SIG1フィールド3311bの次にHE−STF3321bが後続し、HE−STF3321bの次にHE−SIG2フィールド3331bが後続し、HE−SIG2フィールド3331bの次にHE−LTF3341b、3342b、3343bが後続する。以下、先の図33(a)の例示と同一な説明は省略する。
この場合、HE−SIG2フィールド3331bがHE−STF3321bより以後に転送されるので、HE−SIG2フィールド3331bはHE−STF3321b、HE−LTF3341b、3342b、3343b、及びDataフィールド3351b、3352b、3353bと同一なFFTサイズが用いられる。
図33(c)を参照すると、L−part及びHE−SIG1フィールド3311cの次にHE−STF3321cが後続し、HE−STF3321cの次にHE−LTF3331c、3332c、3333cが後続し、HE−LTF3331c、3332c、3333cの次にHE−SIG2フィールド3341cが後続する。以下、先の図33(a)の例示と同一な説明は省略する。
この場合、HE−SIG2フィールド3341cがHE−STF3321c及びHE−LTF3331c、3332c、3333cより以後に転送されるので、HE−SIG2フィールド3341cはHE−STF3321c、HE−LTF3331c、3332c、3333c、及びDataフィールド3351c、3352c、3353cと同一なFFTサイズが用いられる。
図33(d)を参照すると、HE−SIG2フィールド3341d、3342d、3343dが各STA別に割り当てられた資源ユニットに該当する帯域で個別的に転送される点の以外には先の図33(c)と同一であるので、以下、同一な説明は省略する。
この場合、HE−SIG2フィールド3341d、3342d、3343dが各STA別に個別的に転送されるので、各HE−SIG2フィールド3341d、3342d、3343dは該当STAに対する情報のみを含むことができる。図33(d)の場合、STA1に割り当てられた資源ユニットに該当する帯域に転送されるHE−SIG2フィールド3341dはSTA1に対するユーザ特定(user-specific)情報(例えば、各STA別周波数/空間資源情報、MCSレベル情報など)のみを含むことができる。STA2及びSTA3/4の場合にも同一である。
図33(d)のように、HE−SIG2フィールド3341d、3342d、3343dが各STA別に個別的に転送される場合、各HE−SIG2フィールド3341d、3342d、3343dに対する各々の構成情報を全てHE−SIG13311dで各々知らせなければならない。例えば、図33(d)の場合、STA1に対するHE−SIG2フィールド3341dが転送される帯域(または、資源ユニット)、STA2に対するHE−SIG2フィールド3342dが転送される帯域(または、資源ユニット)、STA3/4に対するHE−SIG2フィールド3343dが転送される帯域(または、資源ユニット)情報をHE−SIG1フィールド3311dで知らせる必要がある。
一方、図33(a)から(d)の例示では、HE−LTFが各STAに割り当てられた周波数帯域別に個別的にマッピングされる場合を例示しているが、これと相異するようにHE−LTFもHE−STFのように全体PPDU帯域幅に亘ってマッピングされることもできる。即ち、APはHE−STF及びHE−LTF全てPPDU帯域幅に亘ってマッピングして転送し、各STAは自身に割り当てられた帯域(即ち、サブバンド)にマッピングされたHE−STF及びHE−LTFを読み取るようになる。
ULフレーム(PPDU)構造
1.ULフレーム構造1(UL frame structure 1)
UL MUの場合、UL MUフレームの以前にAPからトリガーフレーム(trigger frame)が常に予め転送され、UL MUフレームの構成情報も知らせる(先の図31参照)。したがって、UL MUフレーム自体にSIGフィールド(例えば、HE−SIG1及び/又はHE−SIG2フィールド)の構成はその内容を繰り返す意味しかない。
L−partやHE−SIG1フィールドの構成は、UL MU転送に参加しないAP、レガシー(Legacy)STAやHE STAがNAVセッティング(Setting)することに助けになる可能性もある。但し、特にHE−SIG2の構成は該当UL MUフレームを受信すべきAPでなければ知る必要がなく、該当UL MUフレームを受信すべきAPは既にHE−SIG2の構成情報を知っているので、さらに必要がない。
したがって、UL MUフレームの場合、UL MUフレームにHE−SIG2フィールドが省略できる。
また、DL/UL共通の(common)フレーム構造を構成するために、UL MUフレームにHE−SIG2フィールドが存在しなければならないのなら、DLフレームのHE−SIG2フィールドが転送される方法がそのまま利用できる。この場合、HE−SIG2フィールドはSTAが全て同一な信号を転送するSFN(single frequency network)方法により転送できる。
以下、UL MUフレーム転送の以前にAPから転送されるトリガーフレームの構造について図面を参照して説明する。
図34は、本発明の一実施形態に係るトリガーフレームの構造を例示する図である。
図34では、20MHzのトリガーフレーム構造を例示する。
UL MUフレームのための構成情報はSIGフィールドまたはDataフィールドに含まれるMACフレームに含まれて転送できる。図34では、説明の便宜上、UL MUフレームのための構成情報を含むSIGフィールドはHE−SIG3フィールドと称する。また、MACフィールド(field)はUL MUフレームのための構成情報を含むMACフレームを含むDataフィールドを示す。
図34(a)では、MACフレームにUL MUフレームのための構成情報が含まれる場合、トリガーフレームの構造を例示する。
図34(a)を参照すると、L−part及びHE−SIG13411aの次にHE−STF 3421aが後続し、HE−STF 3421aの次にHE−LTF 3431aが後続し、HE−LTF 3431aの次にHE−SIG2フィールド3441aが後続し、HE−SIG2フィールド3441aの次にMACフィールド(即ち、UL MUフレームのための構成情報を含むMACフレームを含むDataフィールド)3451aが後続することができる。
L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド、及びHE−SIG1フィールド3411aは、20MHzチャンネル単位で複写(duplicate)されて転送できる。
HE−STF 3421a及びHE−LTF 3431aは、全体PPDU帯域幅(図34の場合、20MHz)に亘ってマッピングできる。
図34(a)のように、UL MUフレームのための構成情報がMACフレームで転送される場合、Dataフィールド(即ち、MACフレームを含み)の構成情報を知らせるためのHE−SIG2フィールド3441aが必要である。ここで、HE−SIG2フィールド3441aはHE−STF 3421a及びHE−LTF 3431aより以後に転送されるので、HE−SIG2フィールド3441aはHE−STF 3421a、HE−LTF 3431a、及びMACフィールド(即ち、Dataフィールド)3451aと同一なFFTサイズが用いられる。
MACフィールド3451aはUL MU転送に参加する全てのSTAに対して(図34の場合、STA1からSTA4)、各STA別UL MUフレームのための構成情報を含む。UL MUフレームのための構成情報の一例に、各STA別UL MU転送のために割り当てられた資源ユニット情報、MCSレベル情報などを含むことができる。
図34(b)では、HE−SIG3フィールドにUL MUフレームのための構成情報が含まれる場合、トリガーフレームの構造を例示する。
図34(b)を参照すると、L−part及びHE−SIG1 3411aの次にHE−STF 3421bが後続し、HE−STF 3421bの次にHE−LTF 3431bが後続し、HE−LTF 3431bの次にHE−SIG33441bが後続することができる。
L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド、及びHE−SIG1フィールド3411bは、20MHz単位で複製(duplicated)されて転送できる。
HE−STF 3421b及びHE−LTF 3431bは、全体PPDU帯域幅(図34の場合、20MHz)に亘ってマッピングできる。
HE−SIG3フィールド3441bは、UL MU転送に参加する全てのSTAに対して(図34の場合、STA1からSTA4)、各STA別UL MUフレームのための構成情報を含む。ここで、HE−SIG3フィールド3441bはHE−STF 3421b及びHE−LTF 3431bより以後に転送されるので、HE−SIG3フィールド3441bはHE−STF 3421b及びHE−LTF 3431bと同一なFFTサイズが用いられる。
または、状況によって先の図34(a)の例示と図34(b)の例示が結合できる。即ち、HE−SIG2フィールドとHE−SIG3フィールドが共に転送される場合がありうる。例えば、DLフレームもMACフレーム(例えば、制御フレーム、管理フレーム、データフレーム)を転送し、DLフレームでUL MUフレームに対する構成情報を転送する場合(即ち、UL MUフレームもMACフレームを転送する場合など)、HE−SIG2フィールドとHE−SIG3フィールドが共に転送できる。
この場合、HE−SIG1フィールドで以後に転送されるSIGフィールドがHE−SIG2フィールドであるか、HE−SIG3フィールドであるか、あるいは両方とも転送されるか否かに対する指示(例えば、SIGタイプ指示)を含むことができる。例えば、SIGタイプ指示が‘00’は以後に転送されるSIGフィールドがHE−SIG2フィールドであることを指示し、‘01’はHE−SIG2フィールドであることを指示し、‘10’はHE−SIG2フィールド及びHE−SIG3フィールドであることを指示し、‘11’は予備(Reserved)ビットとして残すことができる。
または、図34(c)及び図34(d)のように、トリガーフレームはHE−STFとHE−LTF無しでL−part及びHE−SIG1フィールド3411c、3411d、及びHE−SIG3フィールド3421c、3421dのみ含まれて構成できる。
この場合、HE−SIG3フィールド3421c、3421dのFFTサイズはL−part及びHE−SIG1フィールド3411c、3411dと同一でなければ、受信端でデコーディングが可能でない。
図34(c)のように、HE−SIG3フィールド3421cはL−part及びHE−SIG1フィールド3411cと同一な数のトーン(または、サブキャリア)を用いることもできる。
一方、図34(d)のように、HE−SIG3フィールド3421dがL−part及びHE−SIG1フィールド3411dと同一な20MHz帯域幅を使用する場合や20MHz以上の帯域幅を用いる場合、HE−SIG3フィールド3421dはL−part及びHE−SIG1フィールド3411dより多い数のトーン(または、サブキャリア)を用いることができる。この場合、増加したトーンもUL MUフレームに対する構成情報転送のために利用できるが、ナル(Null)を転送することによって空けることができる。増加したトーンがUL MUフレームに対する構成情報転送のために用いられる場合、受信端では増加したトーンに対するチャンネルなどは周辺L−LTFを用いて推定(例えば、補外法(extrapolation)など利用)することができる。
先の図34の例示では20MHzのトリガーフレーム構造について説明したが、その以上の帯域幅でトリガーフレームが構成されることもできる。
この場合、HE−SIG2フィールド及び/又はHE−SIG3フィールドは全体PPDU帯域幅に亘って全体UL MUフレームに対する構成情報が一度にエンコーディングできる。
または、HE−SIG2フィールド及び/又はHE−SIG3フィールドは20MHz帯域幅内で全体UL MUフレームに対する構成情報がエンコーディングされた後、他の帯域で複写(duplicate)できる。
また、トリガーフレームの構造はDL SUフレーム構造を有することができる。即ち、レガシーPPDU構造に従って構成されるか、または先の図34の例示で説明したDL SU PPDU構造に従って構成できる。
または、HE−SIG2フィールド及び/又はHE−SIG3フィールドは、20MHz単位を基本に各々該当20MHz単位内で資源ユニットが割り当てられたSTAに対するUL MUフレームに対する構成情報が各々エンコーディングできる。但し、各STAに割り当てられた資源ユニットが20MHz単位内のみで存在すれば問題が発生しないが、あるSTAに割り当てられた資源ユニットが20MHz単位を超える場合(即ち、全体PPDU帯域幅を20MHz単位で区分する時、特定STAに互いに異なる20MHz単位に亘って資源ユニットが割り当てられる場合)、該当STAに周波数資源割当情報(即ち、資源ユニット割当情報)を転送するための方法が必要である。これに対して図面を参照して説明する。
図35は、本発明の一実施形態に係るトリガーフレームで資源割当方法を説明するための図である。
図35では、40MHzのトリガーフレーム構造及び該当40MHzのUL MUフレーム構造を例示する。
また、図35では、説明の便宜上、トリガーフレームでHE−SIG3フィールドのみを例示し、UL MUフレームでDataフィールドのみを例示するが、L−part、HE−SIG1フィールド、HE−SIG2フィールド(必要の場合)がさらに含まれることができる。
図35では、40MHz帯域でSTA1、2、3に順に各々帯域10MHz、20MHz、10MHzの割当を受けた場合を仮定する。
即ち、STA2が20MHzチャンネル1及び20MHzチャンネル2に亘って周波数資源(即ち、資源ユニット)の割当を受けた場合を仮定する。
図35(a)のように、低い周波数帯域(即ち、20MHzチャンネル1)で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511aでSTA2に対する周波数資源割当情報を転送し、高い周波数帯域(即ち、20MHzチャンネル2)で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511bでは周波数割当資源の開始点を知らせることができる。
この場合、高い周波数帯域(即ち、20MHzチャンネル2)で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511bで指示する周波数資源は前記開始点から始まることができる。
図35(a)を参照すると、20MHzチャンネル1で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511aではSTA1に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)及びSTA2に対する周波数資源割当情報(即ち、20MHz)を知らせる。そして、20MHzチャンネル2で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511bでは開始点(即ち、10MHz)及びSTA3に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)を知らせる。
これによって、STA1は20MHzチャンネル1で0〜10MHz帯域幅の割当を受けて、STA2は20MHzチャンネル1の10MHzから20MHzチャンネル2の10MHzまでの帯域幅の割当を受けて、STA3は20MHzチャンネル2で10MHz〜20MHz帯域幅の割当を受ける。
または、図35(b)のように各周波数帯域(即ち、20MHzチャンネル1及び2)で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511b、3512bで各々該当20MHz帯域内で周波数資源割当情報を知らせることができる。
図35(b)を参照すると、20MHzチャンネル1で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511bでは該当20MHz帯域内でSTA1に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)及びSTA2に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)を知らせる。そして、20MHzチャンネル2で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3512bでは該当20MHz帯域内でSTA2に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)及びSTA3に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)を知らせる。
これによって、STA1は20MHzチャンネル1で0〜10MHz帯域幅の割当を受けて、STA2は20MHzチャンネル1の10MHzから20MHzチャンネル2の10MHzまでの帯域幅の割当を受けて、STA3は20MHzチャンネル2で10MHz〜20MHz帯域幅の割当を受ける。
または、図35(c)のように、各周波数帯域(即ち、20MHzチャンネル1及び2)で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511c、3512cで同一な周波数資源割当情報を知らせることができる。
図35(c)を参照すると、20MHzチャンネル1で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3511cではSTA1に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)及びSTA2に対する周波数資源割当情報(即ち、20MHzチャンネル2の10MHzを含んで20MHz)を知らせる。そして、20MHzチャンネル2で転送されるトリガーフレームのHE−SIG3フィールド3512cではSTA2に対する周波数資源割当情報(即ち、20MHzチャンネル1の10MHzを含んで20MHz)及びSTA3に対する周波数資源割当情報(即ち、10MHz)を知らせる。
これによって、STA1は20MHzチャンネル1で0〜10MHz帯域幅の割当を受けて、STA2は20MHzチャンネル1の10MHzから20MHzチャンネル2の10MHzまでの帯域幅の割当を受けて、STA3は20MHzチャンネル2で10MHz〜20MHz帯域幅の割当を受ける。
以下、トリガーフレームにより受信した周波数資源割当情報に基づいて構成されるUL MUフレーム構造を説明する。
図36は、本発明の一実施形態に係るアップリンク多重ユーザフレームの構造を例示する図である。
図36では、20MHzのUL MUフレーム構造を例示する。
また、図36ではトリガーフレームに含まれたSTA1のUL MUフレーム構成情報でSTA1のDataフィールドは最も低い一部帯域(例えば、最初の5MHz帯域など)を使用するよう指示された場合を仮定する。
図36で、紋様のない領域はトリガーフレームによりUL MU資源が割り当てられたSTAが全て同一な信号を転送する領域を示し、斜線領域は各STA別に異なる転送値を転送する領域を示す。
図36(a)を参照すると、L−part及びHE−SIG1 3611aの次にHE−STF 3621aが後続し、HE−STF 3621aの次にHE−LTF 3631aが後続し、HE−LTF 3631aの次にHE−SIG2フィールド3641aが後続し、HE−SIG2フィールド3641aの次にDataフィールド3651aが後続することができる。
L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド、及びHE−SIG1フィールド3611aは、20MHz単位で複製(duplicated)されて転送できる。
ここで、HE−SIG2フィールド3641aはHE−STF 3621a及びHE−LTF 3631aより以後に転送されるので、HE−SIG2フィールド3641aはHE−STF 3621a、HE−LTF 3631a、及びDataフィールド3651aと同一なFFTサイズが用いられる。
HE−SIG2フィールド3641aは、トリガーフレームのHE−SIG2フィールドの内容を同一に含むことができる。言い換えると、HE−SIG2フィールド3641aはUL MU転送に参加する全てのSTAに対して(図36の場合、STA1からSTA4)、各STA別UL MUフレームのための構成情報を含むことができる。したがって、UL MU転送に参加する全てのSTAはHE−SIG2フィールド3641a領域で全て同一な情報を転送するようになる。UL MUフレームのための構成情報の一例に、各STA別UL MU転送のために割り当てられた資源ユニット情報、MCSレベル情報などを含むことができる。
または、HE−SIG2フィールド3641aでトリガーフレームのHE−SIG2フィールドの情報を反復せず、図36(b)のようにUL MUフレームにHE−SIG2フィールド3641aが省略されることもある。
図36(b)を参照すると、L−part及びHE−SIG1 3611bの次にHE−STF 3621bが後続し、HE−STF 3621bの次にHE−LTF 3631bが後続し、HE−LTF 3631a次にDataフィールド3641bが後続することができる。
また、UL MU転送に参加する全てのSTAはL−part及びHE−SIG1フィールド3611b領域で全て同一な情報を転送し、トリガーフレームなどによりUL MU転送に参加しないSTAがNAVセッティング可能であるので、UL MUフレームでL−part及びHE−SIG1フィールド3611bも意味のないことがある。したがって、図36(c)のようにUL MUフレームにL−part及びHE−SIG1フィールド3611bが省略されることもできる。
図36(c)を参照すると、HE−STF 3611cの次にHE−LTF 3621cが後続し、HE−LTF 3621cの次にDataフィールド3631cが後続することができる。
先の図36(a)から図36(c)の例示で、斜線領域のうち、データフィールド領域3651a、3641b、3631cはOFDMAのみ適用される場合、該当周波数領域が割り当てられたSTAのULデータのみ該当周波数領域で転送される。また、OFDMAだけでなく、MU MIMOまで適用されれば、同一周波数領域が割り当てられたSTAのULデータが該当周波数領域で空間分割多重化(SDM:Spatial Division Multiplexing)されて転送できる。
先の図36(a)から図36(c)の例示で、HE−STF及びHE−LTFの構成は、次の通りである。
1)HE−STF:UL MU STAがSFN形態に転送することができる。即ち、UL MUに参加する全てのSTAが同一なHE−STFシーケンスを全体PPDU帯域幅にマッピングして転送することができる。
または、UL MU STAがコード分割多重化(CDM:Code Division Multiplexing)/周波数分割多重化(FDM:Frequency Division Multiplexing)形態に転送することができる。
CDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に自身だけの固有なHE−STFシーケンスを生成し、全体PPDU帯域幅にマッピングして転送することができる。
また、FDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に全体PPDU帯域幅内の互いに異なるトーン(または、サブキャリア)にHE−STFシーケンスをマッピングして転送することができる。一例に、STA1は4k、STA2は4k+1、STA3は4k+2、STA4は4k+3(k=0,1,...)のトーンにHE−STFシーケンスをマッピングして各自の固有なHE−STFを転送することができる。
または、FDM形態に転送する場合、各STA別にUL MU転送のために割当を受けた周波数領域のみにHE−STFを転送することもできる。例えば、STA1が106トーンの資源ユニットの割当を受けた場合、STA1は自身が割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内でHE−STFシーケンスをマッピングして転送することができる。
この際、MU MIMO方式により転送するSTAは自身が割当を受けた周波数領域でSFN形態にHE−STFを転送することができる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットに対する互いに異なるストリームの割当を受けた場合、STA1及びSTA2全て割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内で同一なHE−STFシーケンスをマッピングして転送することができる。
または、MU MIMO方式により転送するSTAは、自身が割当を受けた周波数領域でHE−STFをCDM形態に転送することもできる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットに対する互いに異なるストリームの割当を受けた場合、STA1及びSTA2全て割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内で固有なHE−STFシーケンスをマッピングして転送することができる。
2)HE−LTF:HE−LTFは基本的にストリーム当たりCDM/FDM/TDMされて転送され、受信端ではHE−LTFを用いてストリーム当たりチャンネル推定を遂行する。DL転送でもUL転送でも関わらずHE−STFの例と同様に、全体PPDU帯域幅に亘ってトーンマッピングしてHE−LTFを転送することができる。
CDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に自身だけの固有なHE−LTFシーケンスを生成し、全体PPDU帯域幅にマッピングして転送することができる。
FDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に全体PPDU帯域幅内の互いに異なるトーン(または、サブキャリア)にHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。一例に、STA1は4k、STA2は4k+1、STA3は4k+2、STA4は4k+3(k=0,1,...)のトーンにHE−LTFシーケンスをマッピングして各自の固有なHE−LTFを転送することができる。
TDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に全体PPDU帯域幅内の互いに異なるHE−LTFシンボルにHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。
また、各STAが割当を受けたData領域に合せてHE−LTFを転送することもできる。
例えば、STA1が106トーンの資源ユニットの割当を受けた場合、STA1は自身が割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内でHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。
この場合、同一なデータ領域の割当を受けたMU MIMO STAはCDM/TDM形態などにHE−LTFを転送することもできる。
この際、MU MIMO方式により転送するSTAは、自身が割当を受けた周波数領域でSFN形態にHE−LTFを転送することができる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットに対する互いに異なるストリームの割当を受けた場合、STA1及びSTA2全て割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内で同一なHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。この場合、該当106トーンの資源ユニットに対するストリームの数によってHE−LTFシンボルの個数が決定され、HE−LTFシンボルに亘って時間軸上に直交(orthogonal)したシーケンス(例えば、p行列の一つの行(row))が掛けられる。
または、MU MIMO方式により転送するSTAは自身が割当を受けた周波数領域でHE−LTFをCDM形態に転送することもできる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットに対する互いに異なるストリームの割当を受けた場合、STA1及びSTA2全て割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内で固有なHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。
または、MU MIMO方式により転送するSTAは、自身が割当を受けた周波数領域でHE−LTFをTDM形態に転送することもできる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットに対する互いに異なるストリームの割当を受けた場合、STA1及びSTA2全て割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内で互いに異なるHE−LTFシンボルにHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。
前述したUL MUフレームの構造は、DL MU転送に対するUL MU ACKの構成が予め定まった場合にも適用できる。
例えば、UL MU ACKフレームは無条件特定周波数単位(例えば、5MHzなど)で構成し、DL MU転送のHE−SIGフィールド(例えば、HE−SIG1及び/又はHE−SIG2フィールド)に含まれたSTAの順にACKフレームの周波数資源が割り当てできる。また、UL MU ACKフレームは常に時空間ブロックコーディング(STBC)が適用されて転送され、MCSレベルが固定(例えば、常にMCS0(BPSK(Binary Phase Shift Keying)変調及び1/2コーディングレート(coding rate))を使用するか、または各STAに転送されるDLデータのMCSレベルと同一であるか、各STAに転送されるDLデータと同一な変調(Modulation)を使用しながら最も低いコーディングレート(coding rate)を使用するなど)されるなど、UL MU ACKフレームの構成方法が予めまたはDL MUフレームによって定まることができる。
前記のように、ACKフレームの周波数資源及び構成情報が固定されて定まる場合、APは各STAが転送する方法に対して既に知っているので、HE−SIGフィールド(例えば、HE−SIG1及び/又はHE−SIG2フィールド)の情報を別に読み取る必要がない。
したがって、この時は先の図36(a)から図36(c)のSTA1のUL MUフレームの構成のようにDL MU転送のHE−SIG1フィールド及びHE−SIG2フィールドをそのまま複写して使用または省略することができる。
2.ULフレーム構造2(UL frame structure 2)
本実施形態では、ULフレーム内のHE−SIG1フィールド及びHE−SIG2フィールドの情報が必要な場合の構成方法を提案する。
本実施形態で、説明の便宜のためにULフレームに含まれるHE−SIGフィールドをDLフレームのHE−SIGフィールドと同一に称するが、DLフレームでのHE−SIGと相異する情報を含むことができる。したがって、DLフレームのHE−SIGと相異する名称と称されることもできる。
例えば、OFDMA単位のサブバンド(sub-band)(または、資源ユニット)単位(granularity)でデータを転送するUL SU転送を許容する場合、またはトリガーフレームでUL MUの構成情報を知らせるが、資源情報(即ち、周波数及び/又は空間資源情報)のみを知らせて、MCSレベルは定まらなかった場合、またはDL MU転送に対するUL MU ACKフレームの構成が定まらない場合などの場合など、各STAはHE−SIGフィールド(例えば、HE−SIG1及び/又はHE−SIG2フィールド)に各自の情報を載せて転送し、APがULフレームをデコーディングするためにULフレームのHE−SIGフィールドを読み取ることができなければならない。
前述したULフレーム構造1で例示したULフレーム構造では、HE−SIGフィールド(即ち、HE−SIG1及び/又はHE−SIG2フィールド)はSFN形態に転送されるので、各STAが各自の情報を異に載せることができない。
一般に、サブバンド(または、資源ユニット)単位(granularity)を有してUL SUを行うということは、STAのチャンネル状態がよくないので(例えば、STAがセル(または、BSS)境界(edge)にいたり陰影地域に位置する場合)、STAの最大パワーを特定サブバンド(または、資源ユニット)(例えば、5MHzなど)に集中して転送するという意味である。
しかしながら、DLフレームのようにULフレームでもHE−SIG1フィールドは20MHz単位で、HE−SIG2フィールドは全帯域(または、20MHz単位でエンコーディング)に転送する方法を考慮すれば、ULフレームでHE−SIGフィールドはデータよりカバレッジが低くてAPではULフレームのHE−SIGフィールドを円滑に受信できないという問題が発生できる。
また、UL MU転送に参加する各STAがHE−SIGフィールドで各自のULフレーム構成情報(即ち、データフィールドの構成情報、例えば、MCSレベルなど)を転送する場合、前記のようにHE−SIGフィールドを全帯域(または、20MHz単位でエンコーディング)に転送する方法を考慮すれば、各STAから転送されるHE−SIGフィールドが衝突してAPではULフレームのHE−SIGフィールドを円滑に受信できないという問題が発生できる。
したがって、これを考慮したULフレームのHE−SIGフィールドの設計(design)を別途にする必要がある。
図37は、本発明の一実施形態に係るアップリンクフレームの構造を例示する図である。
図37では、20MHzのUL SU/MUフレーム構造を例示する。
図37では、トリガーフレームに含まれたSTA1のUL MUフレーム構成情報でSTA1のDataフィールドは最も低い一部帯域(例えば、最初の5MHz帯域など)を使用するよう指示された場合、またはトリガーフレームにより指定された、または予め定まった、または任意に選択された特定サブバンド(または、資源ユニット)(例えば、最初の5MHz帯域など)でUL SUフレームを転送する場合を仮定する。
図37で、UL MU転送の場合、紋様のない領域はトリガーフレームによりUL MU資源が割り当てられたSTAが全て同一な信号を転送する領域を示し、斜線領域は各STA別に異なる転送値を転送する領域を示す。
図37を参照すると、L−part及びHE−SIG1フィールド3711a、3711bの次にHE−STF 3721a、3721bが後続し、HE−STF 3721a、3721bの次にHE−LTF 3731a、3731bが後続し、HE−LTF 3731a、3731bの次にHE−SIG2フィールド3741a、3741bが後続し、HE−SIG2フィールド3741a、3741bの次にDataフィールド3751a、3751bが後続することができる。
L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド、及びHE−SIG1フィールド3711aは、20MHz単位で複製(duplicated)されて転送できる。
HE−SIG1フィールド3711a、3711bの構造と内容は各STA毎に変形できないことがあるので、トリガーフレームのHE−SIG1フィールドと同一な情報で構成することができる。
HE−SIG2フィールド3741a、3741bは、該当STAがDataフィールド3751a、3751bを転送する周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)と同一な周波数領域で転送できる。
このように、各STAが割り当てられるか、または予め指定されたサブバンド(または、資源ユニット)単位のDataフィールド3751a、3751bと同一な周波数領域でHE−SIG2フィールド3741a、3741bを転送するためには、HE−STF 3721a、3721b及びHE−LTF 3731a、3731bを用いてキャリア周波数オフセット(CFO:Carrier Frequency Offset)測定とチャンネル推定(channel estimation)を遂行しなければならないので、HE−SIG2フィールド3741a、3741bは、HE−STF 3721a、3721b、及びHE−LTF 3731a、3731bの後に転送されなければならない。
STAは、該当ULフレームのデータフィールド3751a、3751bが転送されるサブバンド(または、資源ユニット)情報、MCSレベル情報、STBC適用か否かに対する指示情報、ビームフォーミング(beamforming)適用か否かに対する指示情報及び/又はFECコーディング方式情報(LDPCまたはBCC指示)などの情報を決定してHE−SIG2フィールド3741a、3741bに含めて転送することができる。
仮に、UL SU転送のために許容されるサブバンド(sub-band)(または、資源ユニット)が固定される場合、またはトリガーフレームでUL MUフレームの資源情報(即ち、周波数及び/又は空間資源情報)を知らせる場合、またはUL MU ACKフレームのサブバンド(sub-band)(または、資源ユニット)が固定される場合にはHE−SIG2フィールド3741a、3741bにULフレームのデータフィールドが転送されるサブバンド(または、資源ユニット)情報は含まれないことがある。
MCSレベルの場合、例えば、トリガーフレームにより、または予めULフレームに対するULフレームに対するPHY長さ(即ち、PPDU長さ)が決定されれば、各STA別にPHY長さ及び/又は自身がある程度のULデータを転送するのかを考慮してMCSレベルを決定することができる。この際、各STA別に転送するデータの量が相異することがあるので、APはUL MU転送に参加する全てのSTAに対してULフレームの最大PHY長さを決定し、トリガーフレームを通じてUL MU転送に参加する全てのSTAに最大PHY長さを同一に設定することができる。
また、各STAはAPとのチャンネル状態を考慮してビームフォーミング(beamforming)適用か否か及び/又はFECコーディング方式を決定することができる。
時間領域(time domain)で、HE−SIG2フィールド3741a、3741bの長さは固定できる。この場合、ULフレームに含まれるHE−SIG1フィールドで指示するHE−SIG2フィールドの長さ情報は無視(または、省略)できる。
または、HE−SIG2フィールド3741a、3741bの長さ(例えば、バイト数、シンボル数)をHE−SIG1フィールド3711a、3711bで指示することもできる。但し、各STA別に互いに異なる情報をHE−SIG2フィールド3741a、3741bで転送するので、各STA別にHE−SIG2フィールド3741a、3741bを構成するビットが相異することができる。したがって、各STAはHE−SIG1フィールド3711a、3711bで指示する長さ情報の通り構成して残ったビットはパッディング(padding)することができる。また、この場合にも、APはUL MU転送に参加する全てのSTAに最大HE−SIG2フィールド3741a、3741bの長さを同一に設定することができる。
図37(a)の場合、HE−STF 3721a及びHE−LTF 3731aは該当STAが転送するDataフィールド3751aと同一な周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)のみでマッピングされて転送できる。
UL MU転送の場合、各STA別にUL MU転送のために割当を受けた周波数領域のみでHE−STF(及びHE−LTF)を転送することによって、各STA別にHE−STF(及びHE−LTF)は周波数領域(frequency domain)で多重化されて転送できる。
この際、MU MIMO方式により転送するSTAは自身が割当を受けた周波数領域でSFN形態にHE−STF(及びHE−LTF)を転送することができる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットに対する互いに異なるストリームの割当を受けた場合、STA1及びSTA2全て割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内で同一なHE−STF(及びHE−LTF)シーケンスをマッピングして転送することができる。
この場合、該当106トーンの資源ユニットに対するストリームの数によってHE−LTFシンボルの個数が決定できる。そして、全体HE−LTFシンボルに亘って時間軸上に直交(orthogonal)したシーケンス(例えば、p行列の一つの行(row))が掛けられる。
また、UL MU転送に参加する全てのSTAが転送するHE−LTFシンボル数は最大HE−LTFシンボルの数と同一に合わせられる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットで各々一つのストリームの割当を受けて、STA3が26トーンの資源ユニットの割当を受けた場合、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットで総2つのストリームの割当を受けたので、HE−LTFシンボルの数は二つに決定できる。この場合、STA3はMU−MIMO STAでないが、HE−LTFシンボルの数を同一に合せるために二つのHE−LTFシンボルを転送することができる。
または、MU MIMO方式により転送するSTAは、自身が割当を受けた周波数領域でHE−STF(及びHE−LTF)をCDM形態に転送することができる。例えば、STA1及びSTA2が106トーンの資源ユニットに対する互いに異なるストリームの割当を受けた場合、STA1及びSTA2全て割当を受けた106トーンの資源ユニット領域内で固有なHE−STF(及びHE−LTF)シーケンスをマッピングして転送することができる。
図37(b)の場合、HE−STF 3721b及びHE−LTF 3731bは該当PPDUの帯域幅の全体にマッピングされて転送できる。
この際、FDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に全体PPDU帯域幅内の互いに異なるトーン(または、サブキャリア)にHE−STF(及びHE−LTF)シーケンスをマッピングして転送することができる。一例に、STA1は4k、STA2は4k+1、STA3は4k+2、STA4は4k+3(k=0,1,...)のトーンにHE−STF(及びHE−LTF)シーケンスをマッピングして各自の固有なHE−STF(及びHE−LTF)を転送することができる。
また、TDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に全体PPDU帯域幅内の互いに異なるHE−STFシンボル(及びHE−LTFシンボル)にHE−STF(及びHE−LTF)シーケンスをマッピングして転送することができる。
また、CDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に自身だけの固有なHE−STFシーケンス(及びHE−LTFシーケンス)を生成し、全体PPDU帯域幅にマッピングして転送することができる。
先の図37の例示に従うHE−STF及び/又はHE−LTFの構成は一つの例示に過ぎず、これと相異するように構成されることもできる。例えば、図37(b)のように全体PPDU帯域幅に亘ってトーン単位のFDM方式によりHE−STFが転送され、図37(a)のように各STAが転送するDataフィールド単位(即ち、サブバンドまたは資源ユニット単位)でFDM方式によりHE−LTFが転送されることもできる。
図38から図43は、本発明の一実施形態に係るアップリンク多重ユーザフレームの構造を例示する図である。
図38から図43では、40MHzのUL MUフレーム構造を例示し、先の図37の例示と相異するように受信端(即ち、AP)の立場でUL MU STAから受信するUL MUフレーム構造を図示する。
図38から図43では、第1チャンネル20MHz帯域ではSTA1に対するULデータ、STA2に対するULデータ、及びSTA3に対するULデータがOFDMA方式により周波数多重化されて転送され、第2チャンネル20MHz帯域ではSTA4及びSTA5に対するULデータがMU MIMO方式により空間多重化されて転送される場合を例示する。
図38から図43で、紋様のない領域はトリガーフレームによりUL MU資源が割り当てられたSTAが全て同一な信号を転送する領域を示し、斜線領域は各STA別に異なる転送値を転送する領域を示す。
図38を参照すると、第1チャンネル20MHz帯域ではL−part3811aの次にHE−SIG1フィールド3821aが後続し、HE−SIG1フィールド3821aの次にHE−STF 3831a、3832a、3833aが後続し、HE−STF 3831a、3832a、3833aの次にHE−LTF 3841a、3842a、3843aが後続し、HE−LTF 3841a、3842a、3843aの次にHE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853aが後続し、HE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853aの次にDataフィールド3861a、3862a、3863aが後続する。
同様に、第2チャンネル20MHz帯域ではL−part3811bの次にHE−SIG1フィールド3821bが後続し、HE−SIG1フィールド3821bの次にHE−STF 3831bが後続し、HE−STF 3831bの次にHE−LTF 3841bが後続し、HE−LTF 3841bの次にHE−SIG2フィールド3851bが後続し、HE−SIG2フィールド3851bの次にDataフィールド3861bが後続する。
L−STF、L−LTF、及びL−SIGフィールド(L−part)3811a、3811bは、20MHz単位で複写(duplicated)されて転送できる。また、HE−SIG1フィールド3821a、3821bは20MHz単位で複写(duplicated)されて転送できる。
この際、トリガーフレームにより全体40MHz帯域の周波数資源が割り当てられた場合、各STAはトリガーフレームにより割り当てられた全体帯域幅でL−part3811a、3811b及びHE−SIG1フィールド3821a、3821bを20MHz単位で複写(duplicated)して転送することができる。
例えば、図38の場合、STA1からSTA5全て第1チャンネル20MHz帯域及び第220MHz帯域で全てL−part3811a及びHE−SIG1フィールド3821aを転送することができる。
但し、このように自身が割り当てられない周波数帯域までL−part3811a、3811b、及びHE−SIG1フィールド3821a、3821bを転送することによってSTAの不要なパワーが消耗される。
したがって、第1チャンネル20MHz帯域のみで、または第2チャンネル20MHz帯域のみで周波数資源が割り当てられたSTAの場合、自身が割り当てられた周波数資源が属した20MHzチャンネルのみでL−part3811a、3811b及びHE−SIG1フィールド3821a、3821bを転送することができる。
例えば、図38の場合、STA1、STA2、及びSTA3は、第1チャンネル20MHz帯域のみでL−part3811a及びHE−SIG1フィールド3821aを転送し、STA4及びSTA5は第2チャンネル20MHz帯域のみでL−part3811b及びHE−SIG1フィールド3821bを転送することができる。
HE−STF 3831a、3832a、3833a、3831b、HE−LTF 3841a、3842a、3843a、3841b、及びHE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bは、該当STAが転送するDataフィールド3861a、3862a、3863a、3861bと同一な周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)で転送できる。
このように、UL MU転送の場合、各STA別にUL MU転送のために割当を受けた周波数領域のみでHE−STF及びHE−LTFを転送することによって、各STA別に周波数領域(frequency domain)で多重化されて転送できる。
この際、MU MIMO方式により転送するSTAは、自身が割当を受けた周波数領域でSFN形態にHE−STF(及びHE−LTF)を転送することができる。例えば、図38の場合、STA4及びSTA5は第2チャンネル20MHz帯域で同一なHE−STF(及びHE−LTF)シーケンスをマッピングして転送することができる。
この場合、該当周波数資源(即ち、第2チャンネル20MHz)に対するストリームの数によってHE−LTFシンボルの個数が決定できる。そして、全体HE−LTFシンボルに亘って時間軸上に直交(orthogonal)したシーケンス(例えば、P行列の一つの行(row))が掛けられる。
また、UL MU転送に参加する全てのSTAが転送するHE−LTFシンボル数は、最大HE−LTFシンボルの数と同一に合わせられる。例えば、図38の場合、STA4及びSTA5が各々第2チャンネル20MHz帯域で一つのストリームの割当を受けた場合、HE−LTFシンボルの数は二つに決定できる。この場合、STA1からSTA3はMU−MIMO STAでないが、HE−LTFシンボルの数を同一に合わせるために、二つのHE−LTFシンボルを転送することができる。
または、MU MIMO方式により転送するSTAは、自身が割当を受けた周波数領域でHE−STF(及びHE−LTF)をCDM形態に転送することもできる。例えば、図38の場合、STA4及びSTA5は第2チャンネル20MHz帯域で各自固有なHE−STF(及びHE−LTF)シーケンスをマッピングして転送することができる。
HE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bは、該当ULフレームのデータフィールド3861a、3862a、3863a、3861bに対するMCSレベル情報、STBC適用か否かに対する指示情報、ビームフォーミング(beamforming)適用か否かに対する指示情報及び/又はFECコーディング方式情報(LDPCまたはBCC指示)などの情報を含むことができる。
MCSレベルの場合、例えば、トリガーフレームにより、または予めULフレームに対するPHY長さ(即ち、PPDU長さ)が決定されれば、各STA別にPHY長さ及び/又は自身がある程度のULデータを転送するのかを考慮してMCSレベルを決定することができる。この際、各STA別に転送するデータの量が相異することがあるので、APはUL MU転送に参加する全てのSTAに対してULフレームの最大PHY長さを決定し、トリガーフレームを通じてUL MU転送に参加する全てのSTAに最大PHY長さを同一に設定することができる。
また、各STAはAPとのチャンネル状態を考慮してビームフォーミング(beamforming)適用か否か及び/又はFECコーディング方式を決定することができる。
時間領域(time domain)で、HE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bの長さは固定できる。この場合、ULフレームに含まれるHE−SIG1フィールド3821a、3821bで指示するHE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bの長さ情報は無視(または、省略)できる。
または、HE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bの長さ(例えば、バイト数、シンボル数)をHE−SIG1フィールド3821a、3821bで指示することもできる。但し、各STA別に互いに異なる情報をHE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bで転送するので、各STA別にHE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bを構成するビットが相異することができる。したがって、各STAはHE−SIG1フィールド3821a、3821bで指示する長さ情報の通り構成し、残ったビットはパッディング(padding)することができる。また、この場合にも、APはUL MU転送に参加する全てのSTAに最大HE−SIG2フィールド3851a、3852a、3853a、3851bの長さを同一に設定することができる。
以下、図39から図43に従うUL MUフレーム構造を説明するに当たって、説明の便宜のために、先の図38と同一な説明は省略する。
図39を参照すると、UL MUに参加する全てのSTAはHE−STF 3931、HE−LTF 3941、及びHE−SIG2フィールド3951は、全体UL MU転送帯域幅に亘って転送することができる。
この際、UL MUに参加する全てのSTAはHE−STF 3931及びHE−SIG2フィールド3951で同一な信号を転送することができる。
ここで、HE−SIG2フィールド3951で転送される情報はトリガーフレームで転送されたHE−SIG2フィールドの情報と同一でありうる。
HE−LTF 3941も全体UL MU転送帯域幅に亘って転送されるが、各STA別にFDM/CDM/TDM方式により多重化されて転送できる。
FDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に全体PPDU帯域幅内の互いに異なるトーン(または、サブキャリア)にHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。一例に、STA1は5k、STA2は5k+1、STA3は5k+2、STA4は5k+3、STA5は5k+4(k=0,1,...)のトーンにHE−LTFシーケンスをマッピングして各自の固有なHE−LTFを転送することができる。
また、TDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に全体UL MU転送帯域幅内の互いに異なるHE−LTFシンボルでHE−LTFシーケンスをマッピングして転送することができる。
また、CDM形態に転送する場合、UL MU転送に参加する各STA別に自身だけの固有なHE−LTFシーケンスを生成し、全体UL MU転送帯域幅にマッピングして転送することができる。
図40を参照すると、UL MUに参加する各STAは自身が割当を受けた周波数領域が属した20MHzチャンネルのみでHE−STF 4031a、4031b、HE−LTF 4041a、4041b、及びHE−SIG2フィールド4051a、4051bを転送することができる。
この際、各20MHzチャンネルで周波数資源の割当を受けたSTAはHE−STF 4031a、4031b、及びHE−SIG2フィールド4051a、4051bで同一な信号を転送することができる。
ここで、HE−SIG2フィールド4051a、4051bで転送される情報はトリガーフレームで転送されたHE−SIG2フィールドの情報の一部分でありうる。即ち、トリガーフレームで転送されたHE−SIG2フィールドの情報のうち、自身が割当を受けた周波数資源が属した20MHzチャンネルで資源の割当を受けたSTAに対する情報でありうる。
例えば、図40の場合、STA1からSTA3は、第1の20MHzチャンネルで同一なHE−STF 4031a、及びHE−SIG2フィールド4051aを転送し、STA4及びSTA5は第2の20MHzチャンネルで同一なHE−STF 4031b、及びHE−SIG2フィールド4051bを転送する。
HE−LTF 4041a、4041bも20MHzチャンネル単位で転送されるが、各20MHzチャンネル内で各STA別に先の図39の例示で説明したFDM/CDM/TDM方式により多重化されて転送できる。
図41を参照すると、UL MUに参加する各STAは自身が割当を受けた周波数領域が属した20MHzチャンネルのみでHE−STF 4131a、4131b、HE−LTF 4141a、4141bを転送し、HE−SIG2フィールド4151a、4152a、4153a、4151bは該当STAが転送するDataフィールド4161a、4162a、4163a、4161bと同一な周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)で転送できる。
この際、各20MHzチャンネルで周波数資源の割当を受けたSTAはHE−STF 4131a、4131bで同一な信号を転送することができる。
HE−LTF 4141a、4141bは20MHzチャンネル単位で転送されるが、各20MHzチャンネル内で各STA別に先の図39の例示で説明したFDM/CDM/TDM方式により多重化されて転送できる。
但し、時間領域(time domain)でHE−LTF 4141a、4141bの長さ(即ち、シンボル数)は固定されないことがある。即ち、各20MHzチャンネル別に割り当てられたストリームの数によってHE−LTF 4141a、4141bシンボル数が決定できる。例えば、図41の場合、STA1からSTA2はMU MIMO転送をしないので、HE−LTF 4141aは一つのシンボルで転送できるが、STA4及びSTA5の場合、MU MIMO転送をするので、各々一つのストリームの割当を受けたならばHE−LTF 4141aは二つのシンボルで転送できる。
HE−SIG2フィールド4151a、4152a、4153a、4151bは、先の図38の例示のように該当ULフレームのデータフィールド4161a、4162a、4163a、4161bに対するMCSレベル情報、STBC適用か否かに対する指示情報、ビームフォーミング(beamforming)適用か否かに対する指示情報及び/又はFECコーディング方式情報(LDPCまたはBCC指示)などの情報を含むことができる。
但し、時間領域(time domain)でHE−SIG2フィールド4151a、4152a、4153a、4151bの長さ(即ち、シンボル数)は固定されないことがある。したがって、各STA別にHE−SIG2フィールド4151a、4152a、4153a、4151bで転送する情報量によって長さが決定できる。この場合、各HE−SIG2フィールド4151a、4152a、4153a、4151bの長さは各々HE−SIG1フィールド4121a、4121bで指示することができる。
図42を参照すると、HE−STF 4231a、4232a、4233a、4231b、HE−LTF 4241a、4242a、4243a、4241b、及びHE−SIG2フィールド4251a、4252a、4253a、4251bは、該当STAが転送するDataフィールド4261a、4262a、4263a、4261bと同一な周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)で転送できる。
但し、先の図38の例示と相異するように、時間領域(time domain)でHE−LTF 4241a、4242a、4243a、4241b、及びHE−SIG2フィールド4251a、4252a、4253a、4251bの長さ(即ち、シンボル数)は固定されないことがある。
即ち、HE−LTF 4241a、4242a、4243a、4241bの長さ(即ち、シンボル数)は該当周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)で割り当てられたストリーム数によって決定できる。また、HE−SIG2フィールド4251a、4252a、4253a、4251bの長さ(即ち、シンボル数)は各STA別にHE−SIG2フィールド4251a、4252a、4253a、4251bで転送する情報量によって長さが決定できる。
図43を参照すると、HE−STF 4331a、4332a、4333a、4331b、HE−LTF 4341a、4342a、4343a、4341bは、該当STAが転送するDataフィールド4361a、4362a、4363a、4361bと同一な周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)で転送できる。
但し、HE−SIG2フィールドはUL MUフレームに含まれないことがある。この場合、トリガーフレームはUL MU転送に参加する各STA別にUL MUフレームの構成情報を知らせて、各STAはトリガーフレームで指示された情報に基づいて各々UL MUフレームを転送する。
また、先の図38の例示と相異するように、時間領域(time domain)でHE−LTF 4341a、4342a、4343a、4341bの長さ(即ち、シンボル数)は固定されないことがある。
即ち、HE−LTF 4341a、4342a、4343a、4341bの長さ(即ち、シンボル数)は該当周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)で割り当てられたストリーム数によって決定できる。
前述したように、UL SU転送の場合、UL MU転送と同一なフレーム構造を利用すれば、先の図37の例示に従うUL SUフレーム構造を同一に利用することができる。
但し、UL SU転送とUL MU転送時、フレーム構造が相異するように定義できる。これに対して図面を参照して説明する。
図44は、本発明の一実施形態に係るアップリンク単一ユーザフレームの構成を例示する図である。
図44では、20MHzのUL SU/MUフレーム構造を例示する。
図44では、トリガーフレームにより指定された、または予め定まった、または任意に選択された特定サブバンド(または、資源ユニット)(例えば、最初の5MHz帯域など)でUL SUフレームを転送する場合を仮定する。
図44を参照すると、L−part及びHE−SIG1フィールド4411の次にHE−STF 4421が後続し、HE−STF 4421の次にHE−LTF 4431が後続し、HE−LTF 4431の次にHE−SIG2フィールド4441が後続し、HE−SIG2フィールド4441の次にDataフィールド4451が後続することができる。
UL MUフレーム構造に関わらず、UL SUフレーム構造が定義されれば、HE−STF 4421、HE−LTF 4431、及びHE−SIG2フィールド4441は、該当PPDUの全体帯域で転送できる。
図44の場合、HE−SIG2フィールド4441は、HE−STF 4421、HE−LTF 4431、及びDataフィールド4451と同一なFFTサイズが利用できる。また、図44と相異するように、HE−SIG2フィールド4441はHE−STF 4421、及びHE−LTF 4431の前に転送されることによって、L−part及びHE−SIG1フィールド4411と同一なFFTサイズが利用できる。
前述したように、STAがUL SU転送を行いながらサブバンド(または、資源ユニット)単位(granularity)でUL SU転送を遂行するという意味は、該当STAのチャンネル状態がよくないので、STAのパワーを最大限該当サブバンド(または、資源ユニット)に集中して転送しようとする意味である。但し、HE−SIG2フィールド4441は、20MHz単位で転送されるので、データフィールド4451よりパワーが分散されるので、カバレッジが低くなることがある。
したがって、HE−SIG2フィールド4441を全帯域に転送しながら前述したカバレッジ問題を解決するために、HE−SIG2フィールド4441を反復(repetition)して転送することができる。即ち、HE−SIG1フィールド4411でHE−SIG2フィールド4441の長さが2シンボルと指示したが、HE−SIG2フィールド4441に含まれるSTAの実際情報は0.5シンボル程度とすると、残りの1.5シンボルはパッディング(padding)されず、実際の情報が4回反復(repetition)されて転送できる。
図45及び図46は、本発明の一実施形態に係るアップリンク多重ユーザ転送方法及びこれを支援するフレーム構造を例示する図である。
図45及び図46では、トリガーフレームによるUL MU転送方法及びこれを支援するフレーム構造を例示する。
図45では、先の図34(c)の例示に従うトリガーフレームと図36(b)の例示に従うUL MUフレーム構造を用いたUL MU転送方法を例示するので、各フレームに対する詳細な説明は省略する。
図45を参照すると、APはトリガーフレーム4511をUL MU転送に参加する各STAに転送する。
トリガーフレーム4511を受信した各STAは、トリガーフレーム4511のHE−SIG3フィールドに含まれたUL MUフレーム構成情報に基づいてUL MUフレーム4521、4522、4523、4524を同時にAPに転送する。
各STAは、トリガーフレーム4511により割り当てられた周波数資源で各自自身のULデータを転送する。図45で、STA1、STA2、及びSTA3/4のULデータはOFDMA方式によりAPに転送され、STA3及びSTA4のULデータはMU−MIMO方式によりAPに転送される。
STA1からSTA4のULデータフレーム4521、4522、4523、4524全てトリガーフレーム4511が転送された20MHzチャンネルで転送できる。
各STAのUL MUフレーム4521、4522、4523、4524で、HE−STF及びHE−LTFはPPDU全体帯域で転送できる。この際、各UL MUフレームで、HE−STF及びHE−LTFは各STA別に相異する信号を運び、FDM/CDM/TDM方式により多重化されて転送できる。
APは、UL MUフレーム4521、4522、4523、4524に対する応答として各STAにブロックACK(BA)フレーム4531を転送する。
BAフレームを見ると、L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド(即ち、L−part)の次にHE−SIG1フィールドが後続し、HE−SIG1フィールドの次にHE−STFが後続し、HE−STFの次にHE−LTFが後続し、HE−LTFの次にHE−SIG2フィールドが後続し、HE−SIG2フィールドの次にACKフィールド(即ち、ACKフレームを含むDataフィールド)が後続することができる。
BAフレーム4531は、トリガーフレーム4511が転送された20MHzチャンネルで転送できる。
UL MU転送に対するACK情報は、BAフレーム4531のDataフィールドに含まれるMACフレーム(即ち、ACKフレーム)で転送できる。ここで、ACK情報はUL MU転送に参加する各STA別ACK情報を含むことができる。
BAフレーム4531は、図45の例示のように、802.11axフレーム構造で構成できる。即ち、HE−STF、HE−LTF、及びHE−SIG1はL−partより4倍大きいFFTサイズが利用できる。
図46では、40MHzチャンネルでSTA1からSTA4のUL MU転送手続を例示する。
図46では、先の図34(d)の例示に従うトリガーフレームと図36(a)の例示に従うUL MUフレーム構造(但し、HE−SIG2は含まれない)を用いたUL MU転送方法を例示するので、各フレームに対する詳細な説明は省略する。
図46を参照すると、APはトリガーフレーム4611をUL MU転送に参加する各STAに転送する。
トリガーフレーム4611のL−part及びHE−SIG1は20MHz単位で複写(duplicate)されて転送できる。HE−SIG3フィールドは、L−part及びHE−SIG1フィールドより多い数のトーン(または、サブキャリア)を用いることができる。
トリガーフレーム4611を受信した各STAは、トリガーフレーム4611のHE−SIG3フィールドに含まれたUL MUフレーム構成情報に基づいてUL MUフレーム4621、4622、4623、4624を同時にAPに転送する。
各STAは、トリガーフレーム4611により割り当てられた周波数資源で各自自身のULデータを転送する。図46で、STA1、STA2、及びSTA3/4のULデータはOFDMA方式によりAPに転送され、STA3及びSTA4のULデータはMU−MIMO方式によりAPに転送される。
図46で、トリガーフレーム4611は40MHz帯域に転送されたが、ULデータフレーム4621、4622、4623、4624は、トリガーフレーム4611が占有した40MHz帯域で転送されることもできるが、そのうちの一部帯域(例えば、20MHz)で転送されることもできる。
各STAのUL MUフレーム4621、4622、4623、4624でHE−STF及びHE−LTFは、各STAが割当を受けた周波数領域(即ち、サブバンドまたは資源ユニット)のみで転送できる。この際、各UL MUフレームでHE−STF及びHE−LTFは各STA別に相異する信号を運び、OFDMA STA間(STA1、STA2、STA3/4)にはFDM方式により多重化されて転送され、MU−MIMO STA(STA3、4)の間にはFDM/CDM/TDM方式により多重化されて転送できる。
APは、UL MUフレーム4621、4622、4623、4624に対する応答として各STAにブロックACK(BA)フレーム4631を転送する。
BAフレーム4631を見ると、L−STF、L−LTF、L−SIGフィールド(即ち、L−part)の次にACKフィールド(即ち、ACKフレームを含むDataフィールド)が後続することができる。
BAフレーム4631は802.11a構造でも転送できる。即ち、L−STF/LTF/SIG及びACK情報を含んだMACフィールドのみで構成できる。
一方、先の図45の例示でもBAフレーム4531は図46の例示のような802.11a構造で構成されることもできる。
BAフレーム4631は、トリガーフレーム4611が転送された40MHzチャンネルのうちの一部の20MHz(例えば、プライマリ(primary)20MHzチャンネル)で転送できる。
図47は、本発明の一実施形態に係るアップリンク多重ユーザ転送方法及びこれを支援するフレーム構造を例示する図である。
図47では、各STAがチャンネル競争(channel contending)を用いてUL転送する方法及びこれを支援するフレーム構造を例示する。
図47では、20MHzのULフレーム及びBAフレーム構造を例示する。
チャンネル競争を通じてSTAはチャンネルを占有し、ULフレーム4711をAPに転送する。ここで、STAは確保した20MHz全帯域を通じてULフレームを転送することもできるが、先の図37の例示のように一部の帯域のみでULデータを転送することもできる。
APは、ULフレーム4711に対する応答として該当STAにBAフレーム4721を転送する。
図47で、BAフレーム4721の構造は先の図46の例示のような802.11a構造を例示しているが、先の図45の例示のような802.11ax構造が利用されることもできる。
図47で、UL転送が20MHz以上に拡張されれば、ULフレーム4711及びBAフレーム4721のL−part及びHE−SIG1は20MHz単位で複写(duplicate)されて転送できるが、その以後に後続するフィールドは全帯域に転送できる。
一方、先の図45から図47の例示に本発明が限定されるものではなく、前述したトリガーフレーム構造及びUL SU/MUフレーム構造が多様に結合されてUL MU転送手続に利用できる。
本発明が適用できる装置一般
図48は、本発明の一実施形態に係る無線装置を例示するブロック図である。
図48を参照すると、本発明に従う装置4810は、プロセッサ(processor)、4811、メモリ(memory)4812、RFユニット(radio frequency Unit)4813を含むことができる。装置4810は、本発明に従う実施形態を具現するためのAPまたはnon−AP STAでありうる。
RFユニット4813は、プロセッサ4811と連結されて無線信号を送信/受信することができる。例えば、IEEE 802.11システムに従う物理階層を具現することができる。
プロセッサ4811は、RFユニット4813と連結されてIEEE 802.11システムに従う物理階層及び/又はMAC階層を具現することができる。プロセッサ4811は、先の図1から図47に従う本発明の多様な実施形態に係る動作を遂行するように構成できる。また、先の図1から図47に従う本発明の多様な実施形態に係るAP及び/又はSTAの動作を具現するモジュールがメモリ4812に格納され、プロセッサ4811により実行できる。
メモリ4812はプロセッサ4811と連結されて、プロセッサ4811を駆動するための多様な情報を格納する。メモリ4812は、プロセッサ4811の内部に含まれるか、またはプロセッサ4811の外部に設置されてプロセッサ4811と公知の手段により連結できる。
また、装置4810は一つのアンテナ(single antenna)または多重アンテナ(Multiple antenna)を有することができる。
前記のような装置4810の具体的な構成は、前述した本発明の多様な実施形態で説明した事項が独立的に適用されるか、または2以上の実施形態が同時に適用されるように具現できる。
以上で説明された実施形態は本発明の構成要素と特徴が所定の形態に結合されたものである。各構成要素または特徴は、別途の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮されなければならない。各構成要素または特徴は他の構成要素や特徴と結合されない形態に実施できる。また、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施形態を構成することも可能である。本発明の実施形態で説明される動作の順序は変更可能である。ある実施形態の一部構成や特徴は他の実施形態に含まれることができ、または他の実施形態の対応する構成または特徴と取替えできる。特許請求範囲で明示的な引用関係がない請求項を結合して実施形態を構成するか、または出願後の補正により新たな請求項に含めることができることは明らかである。
本発明に従う実施形態は多様な手段、例えば、ハードウェア、ファームウエア(firmware)、ソフトウェア、またはそれらの結合などにより具現できる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施形態は一つまたはその以上のASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、FPGAs(field programmable gate arrays)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどにより具現できる。
ファームウエアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施形態は以上で説明された機能または動作を遂行するモジュール、手続、関数などの形態に具現できる。ソフトウェアコードは、メモリに格納されてプロセッサにより駆動できる。前記メモリは、前記プロセッサの内部または外部に位置して、既に公知された多様な手段により前記プロセッサとデータをやり取りすることができる。
本発明は、本発明の必須的な特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化できることは当業者に明らかである。したがって、前述した詳細な説明は全ての面から制約的に解析されてはならず、例示的なものとして考慮されなければならない。本発明の範囲は添付の請求項の合理的な解析により決定されなければならず、本発明の等価的な範囲内での全ての変更は本発明の範囲に含まれる。