KR100763868B1 - 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법 및무선 근거리 통신망용 액세스 포인트 - Google Patents

무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법 및무선 근거리 통신망용 액세스 포인트 Download PDF

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Abstract

무선 근거리 통신망(WLAN)에서 액세스 포인트(A)를 동작시키는 방법이 제공된다. 액세스 포인트(A)는 복수의 원격 스테이션(120)과 통신하기 위한 지향성 안테나(200a)를 포함하고, 지향성 안테나(200a)는 복수의 안테나 패턴을 포함한다. 본 방법은 액세스 포인트(A)와 각각의 원격 스테이션(120) 간에 복수의 안테나 패턴에 대응하는 개별적인 측정된 신호 품질을 연관시킴으로써 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계를 포함한다. 개별적인 측정된 신호 품질은 각각의 원격 스테이션(120)과의 통신에 기초하여 액세스 포인트(A)에 의해 결정된다. 본 방법은 또한 각각의 원격 스테이션(120)에 대해 안테나 데이터베이스에 기초하여 양호한 안테나 패턴을 결정하는 단계, 및 원격 스테이션(120) 및 통신하는 데 사용할 대응하는 양호한 안테나 패턴을 선택하는 단계를 포함한다. 안테나 데이터베이스에 기초하여 또 선택된 원격 스테이션(120)과 통신하기 전에, 임의의 비선택된 원격 스테이션(120)이 언제 이러한 통신이 실제로 일어날지를 모르고 있을 가능성이 있는지가 판정된다.
액세스 포인트, 원격 스테이션, 안테나 패턴, 안테나 데이터베이스

Description

무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법 및 무선 근거리 통신망용 액세스 포인트{ANTENNA STEERING AND HIDDEN NODE RECOGNITION FOR AN ACCESS POINT}
본 발명은 무선 근거리 통신망 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 무선 근거리 통신망 내에서 동작하는 액세스 포인트의 안테나 조종(antenna steering) 알고리즘에 관한 것이다.
여러 가지 표준에 의해 휴대용 컴퓨터 등의 원격 스테이션은 무선 근거리 통신망(wireless local area network, WLAN) 내에서 이동될 수 있고 또 무선 주파수(radio frequency, RF) 전송을 통해 유선 네트워크에 연결되어 있는 액세스 포인트(access point, AP)에 연결될 수 있다. 유선 네트워크는 종종 분배 시스템이라고도 한다. 상기 여러 가지 표준에는 IEEE 802.11 표준과, 예를 들어 802.11b 및 802.11g 등의 그의 대응하는 레터 리비전(letter revision) 등이 포함된다.
원격 스테이션 및 액세스 포인트에서의 물리 계층은 저레벨 전송을 제공하며, 이에 의해 스테이션과 액세스 포인트는 통신을 한다. 물리 계층 위에는 예를 들어, 인증(authentication), 인증 해제(deauthentication), 프라이버시(privacy), 접속(association) 및 접속 해제(disassociation) 등의 서비스를 제공하는 매체 접 근 제어(media access control, MAC) 계층이 있다.
동작 시에, 원격 스테이션이 온라인에 연결되는 경우, 먼저 스테이션 및 액세스 포인트에서의 물리 계층들 간에 연결이 설정된다. 이어서, MAC 계층이 연결될 수 있다. 일반적으로, 원격 스테이션 및 액세스 포인트에 있어서, 물리 계층 RF 신호는 단극 안테나(monopole antenna)를 사용하여 송신 및 수신된다.
단극 안테나는 모든 방향으로, 일반적으로 수직 배향된 요소의 경우 수평 평면으로 방사한다. 단극 안테나는 사이에 끼어 있는 물체에 의해 야기되는 무선파 신호의 반사 또는 회절 등의 원격 스테이션과 액세스 포인트 간의 통신 품질을 악화시키는 영향에 취약하다. 사이에 끼어 있는 물체로는 예를 들어 벽, 책상 및 사람들이 있다. 이들 물체는 다중 경로, 정규 통계적 페이딩(normal statistical fading), 레일레이 페이딩(Rayleigh fading), 및 기타 등등을 일으킨다. 그 결과,이들 영향에 의해 야기된 신호 악화를 완화시키기 위한 노력이 있어 왔다.
RF 신호의 악화에 대처하기 위한 한가지 기술은 다이버시티를 제공하기 위해 2개의 안테나를 사용하는 것이다. 2개의 안테나는 원격 스테이션 및 액세스 포인트 중 하나 또는 둘 다에 있는 안테나 다이버시티 스위치에 연결되어 있다. 안테나 다이버시티를 위해 2개의 안테나를 사용하는 배경이 되는 이론은, 임의의 주어진 시각에, 안테나 중 적어도 하나가 다중 경로의 영향을 받지 않는 신호를 수신할 가능성이 있다는 것이다. 따라서, 이 안테나는 원격 스테이션 또는 액세스 포인트가 신호를 송신/수신하기 위해 안테나 다이버시티 스위치를 통해 선택하는 안테나이다. 그럼에도 불구하고, 여전히 무선 근거리 통신망에서 원격 스테이션과 액세스 포인트 간의 RF 신호의 악화를 해소할 필요가 있다.
게다가, 원격 스테이션이 액세스 포인트와 선택된 원격 스테이션이 서로 통신하고 있음을 모르고 이 원격 스테이션이 액세스 포인트와 통신하려고 시도할 때 다른 문제가 일어난다. 그 결과, 액세스 포인트에서 충돌이 일어난다. 이것은 숨겨진 노드 문제(hidden node problem)라고 하는 상황을 초래하며, 이는 무선 근거리 통신망 내의 모든 원격 스테이션이 그 네트워크 내의 다른 모든 원격 스테이션과 직접 통신할 수 있는 것은 아니라는 사실로 인한 것이다.
이상의 배경을 살펴볼 때, 본 발명의 목적은 무선 근거리 통신망 내에서 액세스 포인트와 원격 스테이션 간의 통신을, 특히 숨겨진 노드와 관련하여 향상시키는 데 있다.
간단한 다이버시티 이상의 개선이 무선 근거리 통신망에서 사용되는 액세스 포인트(즉, 무선 게이트웨이)에 대한 안테나 조종 프로세스를 통해 제공된다. 지향성 안테나는 네트워크의 처리 용량을 향상시키며, 또 액세스 포인트와 원격 스테이션(즉, 무선 사용자 장치) 간의 통화권역을 증대시킨다. 지향성 안테나는 대부분의 경우에 무지향성 안테나보다 더 높은 신호 대 잡음비를 제공하며, 따라서 링크가 더 높은 데이터 레이트로 동작할 수 있게 해준다.
안테나 조종 프로세스는 액세스 포인트의 매체 접근 제어(MAC) 계층에 존재할 수 있고, 원격 스테이션으로부터 신호를 수신할 시에 물리 계층으로부터 이용가능한 신호 품질 메트릭에 기초하여 최상의 또는 양호한 지향성 안테나 패턴을 선택한다.
본 발명의 원리들에 따르면, 등록, 인증 또는 액세스 포인트와 선택된 원격 스테이션 간의 차후의 데이터 교환 등의 프로세스 동안에, 조종된 액세스 포인트 안테나에 대한 양호한 방향이 결정된다. 일 실시예에서, 액세스 포인트에서 동작하는 소프트웨어 또는 펌웨어가 이 결정을 한다. 액세스 포인트 안테나 제어 소프트웨어/펌웨어는 최적의 통신 성능을 달성하기 위해 원격 스테이션의 식별자 및 그 스테이션과 연관된 안테나 방향을 포함하는 데이터베이스를 구축할 수 있다.
양호한 방향성 안테나 각도를 선택하기 위해 일반적인 802.11 장비 내의 본질적인 다이버시티 선택 회로와 동작하기 위해 하드웨어가 이용될 수 있다. 액세스 포인트는 원격 스테이션으로 하여금 프로브 응답 신호를 송신하도록 하기 위해 시그널링을 사용할 수 있으며, 이 경우 액세스 포인트가 프로브 응답 신호의 신호 품질을 측정한다. 액세스 포인트는, 새로운 안테나 스캔이 수행되어야만 하는지를 판정하기 위해, 지향성 안테나 모드에서 원격 스테이션으로부터 수신된 신호에 대응하는 메트릭을, 무지향성 모드에서 원격 스테이션으로부터 수신된 신호에 대응하는 메트릭에 대해 비교할 수 있다. 액세스 포인트가 숨겨진 노드가 존재하는 것으로 판정하는 경우, 액세스 포인트는 예를 들어 802.11 표준에 정의되어 있는 바와 같은 RTS/CTS(request-to-send/clear-to-send) 메시징을 사용하는 보호 메카니즘을 호출할 수 있다.
지향성 안테나를 갖는 액세스 포인트를 증가시키는 것의 이점은 2가지, 즉 개별적인 원격 스테이션에 대한 처리 용량을 향상시킬 수 있다는 것과 네트워크에서 더 많은 사용자를 지원할 수 있다는 것이다. 대부분의 RF 환경에서, 원격 스테이션에서 수신되는 신호 레벨은 액세스 포인트가 그 스테이션의 방향으로 향해 있는 성형 안테나 빔(shaped antenna beam)을 사용하여 송신하게 함으로써 향상될 수 있다. 성형 안테나 빔은 예를 들어 액세스 포인트에 일반적으로 설치된 무지향성 안테나보다 3-5 dB 이득의 이점을 제공할 수 있다. 향상된 신호 레벨은 액세스 포인트와 원격 스테이션 간의 링크가, 특히 통화권의 외부 대역에서 더 높은 데이터 레이트로 동작할 수 있게 해준다. 지향성 안테나 조종 프로세스는 원격 스테이션과의 동작을 지원하기 위해 액세스 포인트에서 행해진다.
보다 상세하게는, 본 발명은 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 액세스 포인트를 동작시키는 방법에 관한 것으로, 액세스 포인트는 복수의 원격 스테이션과 통신하기 위한 지향성 안테나(directional antenna)를 포함하고, 지향성 안테나는 복수의 안테나 패턴을 포함한다. 본 방법은, 액세스 포인트와 각각의 원격 스테이션 간에 복수의 안테나 패턴에 대응하는 개별적인 측정된 신호 품질을 연관시킴으로써 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계를 포함한다. 개별적인 측정된 신호 품질은 각각의 원격 스테이션과의 통신에 기초하여 액세스 포인트에 의해 결정된다.
본 방법은 또한 각각의 원격 스테이션에 대해 안테나 데이터베이스에 기초하여 양호한 안테나 패턴을 결정하는 단계, 및 원격 스테이션 및 통신하는 데 사용할 대응하는 양호한 안테나 패턴을 선택하는 단계를 포함한다. 안테나 데이터베이스에 기초하여 또 선택된 원격 스테이션과 통신하기 전에, 임의의 비선택된 원격 스테이션이 언제 이러한 통신이 실제로 일어날지를 모르고 있을 가능성이 있는지가 판정된다.
임의의 비선택된 원격 스테이션이 언제 이러한 통신이 실제로 일어날지를 모르고 있을 가능성이 있는지를 판정하는 단계는, 선택된 원격 스테이션에 대한 양호한 안테나 패턴과 연관된 측정된 신호 품질을, 동일한 양호한 안테나 패턴을 사용할 때 비선택된 원격 스테이션과 연관된 개별적인 신호 품질과 비교하는 단계를 포함한다. 측정된 개별적인 신호 품질은, 수신 신호 강도 지수(received signal strength indication), 반송파 대 간섭비(carrier-to-interference ratio), 비트당 에너지 비(energy-per-bit ratio), 및 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
복수의 안테나 패턴은 무지향성 안테나 패턴(omni antenna pattern)을 포함할 수 있고, 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가 언제 이러한 통신이 실제로 일어날지를 모르고 있는 것으로 판정되는 경우, 본 방법은 무지향성 안테나 패턴을 통해 요청되지 않은 CTS(clear-to-send) 메시지(unsolicited CTS message)를 복수의 원격 스테이션으로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. CTS 메시지는 복수의 원격 스테이션 중 어느 것에도 대응하지 않는 미사용 주소를 갖는다.
다른 대안으로서, 상기 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가 언제 이러한 통신이 실제로 일어날지를 모르고 있는 것으로 판정되는 경우, 본 방법은, 순방향 링크(forward link) 방향으로 무지향성 안테나 패턴을 통해 복수의 원격 스테이션으로 RTS(request-to-send) 메시지를 송신하는 단계, 선택된 원격 스테이션으로부터 CTS(clear-to-send) 메시지를 수신하는 단계, 선택된 원격 스테이션으로 데이터 프레임을 송신하는 단계, 및 선택된 원격 스테이션으로부터 확인 응답 메시지(acknowledgement message)를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 역방향 링크 방향의 경우, 본 방법은, 선택된 원격 스테이션으로부터 RTS(request-to-send) 메시지를 수신하는 단계, 선택된 원격 스테이션으로 CTS(clear-to-send) 메시지를 송신하는 단계, 선택된 원격 스테이션으로부터 데이터 프레임을 수신하는 단계, 및 선택된 원격 스테이션으로 확인 응답 메시지(acknowledgement message)를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
안테나 데이터베이스를 생성하는 단계는 적어도 3가지 방식으로 수행될 수 있다. 제1 방식은 순방향 링크에서 제어 프레임을 사용하는 것이고, 제2 방식은 역방향 링크에서 제어 프레임을 사용하는 것이며, 제3 방식은 프로브 신호를 사용하는 것이다.
순방향 링크에서 제어 프레임을 사용하여 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계는, 액세스 포인트가 복수의 제어 프레임 및 데이터 프레임을 포함하는 패킷 데이터의 교환에 기초하여 순방향 링크로 복수의 원격 스테이션과 통신하는 단계를 포함하고, 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계는, 제1 원격 스테이션으로부터 지향성 안테나의 제1 안테나 패턴을 통해 요청된 제1 제어 프레임(solicited first control frame)을 수신하는 단계, 제1 원격 스테이션으로 제1 데이터 프레임을 송신하는 단계, 제1 원격 스테이션으로부터 지향성 안테나의 제2 안테나 패턴을 통해 제2 제어 프레임을 수신하는 단계, 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 제2 제어 프레임의 신호 품질을 측정하는 단계를 포함한다. 이들 단계는 임의의 나머지 안테나 패턴에 대해 반복된다.
게다가, 본 방법은 각각의 원격 스테이션에 대해, 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 제2 제어 프레임의 신호 품질을 측정하기 위해 수신하는 단계 및 송신하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다. 수신된 제1 제어 프레임은 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하고, 수신된 제2 제어 프레임은 확인 응답 메시지를 포함한다.
역방향 링크에서 제어 프레임을 사용하여 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계는, 액세스 포인트가 역방향 링크로 복수의 제어 프레임을 포함하는 패킷 데이터의 교환에 기초하여 복수의 원격 스테이션과 통신하는 단계를 포함하고, 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계는, 제1 원격 스테이션으로부터 지향성 안테나의 제1 안테나 패턴을 통해 제1 제어 프레임을 수신하는 단계, 제1 원격 스테이션으로 제2 제어 프레임을 송신하는 단계, 제1 원격 스테이션으로부터 지향성 안테나의 제2 안테나 패턴을 통해 제1 데이터 프레임을 수신하는 단계, 및 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 데이터 프레임의 신호 품질을 측정하는 단계를 포함한다. 이들 단계는 임의의 나머지 안테나 패턴에 대해 반복된다.
본 방법은 각각의 원격 스테이션에 대해, 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 데이터 프레임의 신호 품질을 측정하기 위해 수신하는 단계 및 송신하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다. 수신된 제1 제어 프레임은 RTS(request-to-send) 메시지를 포함하고, 송신된 제2 제어 프레임은 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함한다.
프로브 신호를 사용하여 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계는 전방향각(omni angle) 및 복수의 방향각(directional angle)을 포함하는 지향성 안테나에 기초하며, 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계는, 제1 원격 스테이션을 선택하는 단계, 제1 원격 스테이션으로 지향성 안테나의 전방향각을 통해 제1 프로브 신호(probe signal)를 송신하는 단계, 및 제1 프로브 신호에 응답하여 제1 원격 스테이션으로부터 전방향각을 통해 수신된 제1 프로브 응답 신호를 측정하는 단계를 포함한다. 개별적인 제2 프로브 신호는 제1 원격 스테이션으로 지향성 안테나의 상기 복수의 방향각 각각을 통해 송신되고, 개별적인 제2 프로브 신호에 응답하여 제1 원격 스테이션으로부터 각각의 방향각을 통해 수신된 제2 프로브 응답 신호가 측정된다.
프로브 신호를 사용할 때, 본 방법은, 복수의 원격 스테이션으로부터 그 다음 원격 스테이션을 선택하는 단계, 및 그 다음 선택된 원격 스테이션으로 제1 및 제2 프로브 신호를 송신하는 단계와 그 다음 선택된 원격 스테이션으로부터 수신된 제1 및 제2 프로브 응답 신호를 측정하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함한다. 이들 단계는 복수의 원격 스테이션 중의 나머지 원격 스테이션들 각각에 대해 반복된다. 제1 프로브 신호는 RTS(request-to-send) 메시지를 포함하고 제1 프로브 응답 신호는 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하며, 제2 프로브 신호는 RTS 메시지를 포함하고 제2 프로브 응답 신호는 CTS 메시지를 포함한다.
액세스 포인트는 IEEE 802.11 표준 및 IEEE 802.16 표준 중 적어도 하나에 기초하여 동작하고 있다. 지향성 안테나는 적어도 하나의 능동 요소 및 복수의 수동 요소를 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 무선 근거리 통신망(WLAN)용의 액세스 포인트에 관한 것으로서, 이 액세스 포인트는, 복수의 안테나 패턴을 포함하는 지향성 안테나, 및 지향성 안테나에 연결되어 그를 제어하는 제어기를 포함한다. 제어기는, 복수의 안테나 패턴에 대응하는 개별적인 측정된 신호 품질을 각각의 원격 스테이션과 연관시킴으로써 안테나 데이터베이스를 생성하는 것에 의해 복수의 원격 스테이션과 통신한다. 개별적인 측정된 신호 품질은 각각의 원격 스테이션과의 통신에 기초하여 결정된다.
제어기는 각각의 원격 스테이션에 대해 안테나 데이터베이스에 기초하여 양호한 안테나 패턴을 결정하고, 원격 스테이션 및 통신하는 데 사용할 대응하는 양호한 안테나 패턴을 선택한다. 안테나 데이터베이스에 기초하여 또 선택된 원격 스테이션과 통신하기 전에, 임의의 비선택된 원격 스테이션이 언제 이러한 통신이 실제로 일어날지를 모르고 있을 가능성이 있는지가 판정된다.
도 1a는 본 발명의 원리들을 이용하는 무선 근거리 통신망(WLAN)의 개략도.
도 1b는 안테나 스캔을 수행하는 도 1a의 WLAN 내의 액세스 포인트의 개략도.
도 2a는 외부의 지향성 안테나 어레이를 갖는 도 1a의 액세스 포인트를 나타 낸 도면.
도 2b는 내부 PCMCIA 카드에 내장된 지향성 안테나 어레이를 갖는 도 2a의 액세스 포인트를 나타낸 도면.
도 3a는 도 2a의 지향성 안테나 어레이를 나타낸 도면.
도 3b는 도 3a의 지향성 안테나의 안테나 요소의 상태를 선택하는 데 사용되는 스위치의 개략도.
도 4는 본 발명의 원리들에 따른 서브시스템, 계층 및 안테나 조종 프로세스를 이용하는 도 1a의 액세스 포인트의 블록도.
도 5a는 도 4의 안테나 조종 프로세스에 의해 선택적으로 사용되는 신호 다이어그램.
도 5b는 도 4의 안테나 조종 프로세스에 의해 선택적으로 사용되는 대안의 신호 다이어그램.
도 6은 안테나 다이버시티 회로가 이용되는 도 4의 대안적인 블록도.
도 7은 도 4의 안테나 조종 프로세스에 의해 선택적으로 사용되는 숨겨진 노드 기술을 사용하는 신호 다이어그램.
도 8은 양방향 시그널링을 갖는 도 1의 네트워크의 상면도.
도 9는 안테나 빔의 표시를 갖는 도 1의 네트워크의 상면도.
도 10은 본 발명에 따라 공간 다이버시티에 기초하여 WLAN에서 액세스 포인트를 동작시키는 방법의 흐름도.
도 11은 본 발명에 따라 프로브 신호에 기초하여 WLAN에서 액세스 포인트를 동작시키는 방법의 흐름도.
도 12 및 도 13은 각각 본 발명에 따라 순방향 및 역방향 링크에서의 제어 프레임에 기초하여 WLAN에서 액세스 포인트를 동작시키는 방법의 흐름도.
도 14는 본 발명에 따라 숨겨진 노드 인식에 기초하여 WLAN에서 액세스 포인트를 동작시키는 방법의 흐름도.
본 발명의 상기한 목적, 특징 및 이점과, 기타의 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 예시된 본 발명의 양호한 실시예의 이하의 보다 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 도면은 꼭 축척대로 도시되어 있는 것은 아니며, 그 대신에 본 발명의 원리를 설명하는 것에 중점을 두고 있다.
이후에서 본 발명의 양호한 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 기술될 것이다. 그렇지만, 본 발명은 많은 다른 형태로 구현될 수 있으며 본 명세서에 개시된 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시 내용이 철저하고 완전하도록 제공된 것이며 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소를 나타내고, 프라임 기호(')는 대체 실시예에서의 유사한 구성요소를 나타내는 데 사용된다.
먼저 도 1a를 참조하면, 분배 시스템(105)을 갖는 무선 근거리 통신망(WLAN)(100)에 대해 먼저 기술한다. 액세스 포인트(110a, 110b, 110c)는 유선 데이터 네트워크 연결 등의 유선 연결을 통해 분배 시스템(105)에 연결되어 있다. 액세스 포인트(110a, 110b, 110c) 각각은 무선 주파수(RF) 신호를 통해 원격 스테이션(120a, 120b, 120c)과 통신할 수 있는 개별적인 구역(115a, 115b, 115c)을 갖는다. 원격 스테이션(120a, 120b, 120c)은 무선 근거리 통신망의 하드웨어 및 소프트웨어에 의지하여 분배 시스템(105)에 액세스한다. 이하의 설명에서, 액세스 포인트, 원격 스테이션 및 구역에 대한 일반적인 참조를 할 때, 개별적인 참조 번호(110, 120, 115)가 사용될 수 있다.
현재 기술은 안테나 다이버시티를 갖는 액세스 포인트(110) 및 원격 스테이션(120)을 제공한다. 안테나 다이버시티는 액세스 포인트(110) 및 원격 스테이션(120)이 수신되고 있는 신호의 품질에 기초하여 송신 및 수신 임무를 제공하기 위해 2개의 안테나 중 하나를 선택할 수 있게 해준다. 한 안테나를 다른 것에 우선하여 선택하는 한 이유는 2개의 서로 다른 경로를 취하는 신호가 한쪽 안테나에서는 신호 상쇄(signal cancellation)를 일으키지만 다른 쪽 안테나에서는 그렇지 않는 것인 다중 경로 페이딩(multi-path fading)에서 발생한다. 다른 예는 동일한 안테나에서 수신되는 2개의 서로 다른 신호에 의해 간섭이 야기될 때이다. 2개의 안테나 중 하나를 선택하는 또 다른 이유는 화살표(125)로 나타낸 바와 같이 원격 스테이션(120c)이 제3 구역(115c)으로부터 제1 또는 제2 구역(115a, 115b)으로 옮겨질 때 등의 변화하는 환경으로 인한 것이다.
도 1b는 본 발명의 원리들을 이용하는 액세스 포인트(110b)가 지향성 안테나 로브(directive antenna lobe)(130a-130i)와 관련하여 보다 상세히 도시되어 있는 도 1a에 예시된 네트워크(100)의 서브셋의 블록도이다. 지향성 안테나 로브(130a- 130i)도 역시 일반적으로 참조 번호(130)로 나타내어진다. 액세스 포인트(110b)는 양호한 안테나 방향을 결정하기 위해 그의 환경의 스캔 동안에 안테나 로브(130)를 순차적으로 통과한다.
스캔 동안에, 액세스 포인트(110b)는 원격 스테이션(120b)에 의해 송신된 RF 신호를 찾아서 스캔하기 위해 도 2a 및 도 2b에 보다 상세히 도시한 바와 같이 지향성 안테나를 사용한다. 각각의 스캔 방향(즉, 각도 또는 안테나 패턴)에서, 액세스 포인트(110b)는 신호 또는 프로브 응답을 측정하고 그 스캔 각도에 대한 개별적인 메트릭을 계산한다. 메트릭의 예로는 수신 신호 강도 지수(received signal strength indication, RSSI), 반송파 대 간섭비(carrier-to-interference ratio, C/I), 비트당 에너지 비(energy-per-bit ratio, Eb/No), 또는 신호 대 잡음비(SNR) 등의 수신 신호 또는 신호 환경의 품질의 다른 적당한 척도가 있다. 당업자라면 잘 알고 있는 바와 같이, 최상의 또는 양호한 안테나 패턴을 결정하기 위해 이들 측정의 조합도 역시 행해질 수 있다. 측정된 신호 품질 메트릭에 기초하여, 액세스 포인트(110b)는 원격 스테이션(120b)과 통신하기 위한 양호한 안테나 각도 또는 방향을 결정한다.
스캔은 원격 스테이션(120b)이 인증되고 분배 시스템(105)과 접속되기 전에 또는 그 후에 행해질 수 있다. 따라서, 최초의 안테나 스캔은 MAC 계층 내에서 달성될 수 있다. 다른 대안으로서, 최초의 스캔은 MAC 계층 외부에서 달성될 수 있다. 이와 유사하게, 원격 스테이션(120b)이 인증되고 분배 시스템(105)과 접속된 후에 행해지는 스캔은 MAC 계층 내에서 또는 MAC 계층 외부에서 행해지는 프로세스 에 의해 달성될 수 있다.
도 2a는 외장형 지향성 안테나 어레이(200a)를 사용하는 액세스 포인트(110)를 나타낸 도면이다. 지향성 안테나 어레이(200a)는 5개의 단극 수동 안테나 요소(205a, 205b, 205c, 205d, 205e) 및 하나의 단극 능동 안테나 요소(206)를 포함한다. 수동 안테나 요소(205a, 205b, 205c, 205d, 205e)는 이하에서 일반적으로 참조 번호(205)에 의해 참조된다. 지향성 안테나 어레이(200a)는 USB(universal serial bus) 포트(215)를 통해 액세스 포인트(110)에 연결되어 있다. 지향성 안테나 어레이(200a)와 액세스 포인트(110) 간의 다른 유형의 연결도 즉시 채용가능하다.
지향성 안테나 어레이(200a) 내의 수동 안테나 요소(205)는 스캔이 가능하도록 능동 안테나 요소(206)에 기생 결합되어 있다(parasitically coupled). 스캔이란 지향성 안테나 어레이(200a)의 적어도 하나의 안테나 빔이 수동 안테나 요소(205)의 수와 연관된 증분으로, 선택적으로 360도 회전될 수 있음을 의미한다.
지향성 안테나 어레이(200a)에 대한 상세한 설명은 2002년 1월 24일자로 공개된 발명의 명칭이 "무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 적응형 안테나(Adaptive Antenna For Use In Wireless Communications System)"인 미국 특허 공개 제2002/0008672호에 제공되어 있으며, 이는 여기에 인용함으로써 그 전체 내용이 본 명세서에 포함되며, 또 이는 본 발명의 현재의 양수인에게 양도되어 있다. 지향성 안테나 어레이(200a)에 의해 수신된 또는 송신된 신호에 기초하여 안테나 방향을 최적화하는 예시적인 방법도 역시 상기 인용 문헌에 기술되어 있다.
지향성 안테나 어레이(200a)는 또한 무지향성 안테나 패턴을 제공하기 위해 무지향성 모드에서 사용될 수 있다. 액세스 포인트(110)는 송신 또는 수신을 위해 무지향성 패턴을 사용할 수 있다. 액세스 포인트(110)는 또한 원격 스테이션(120)으로 송신할 때 또 그로부터 수신할 때 선택된 지향성 안테나를 사용할 수 있다.
도 2b는 내장형 지향성 안테나(220b)를 갖는 액세스 포인트(110)의 등각도(isometric view)이다. 이 실시예에서, 지향성 안테나 어레이(200b)는 PCMCIA 카드(220) 상에 있다. PCMCIA 카드(220)는 액세스 포인트(110)에 딸려 있고 프로세서(도시 생략)에 연결되어 있다. 지향성 안테나 어레이(200b)는 도 2a에 예시된 지향성 안테나 어레이(200a)와 동일한 기능을 제공한다.
여러 가지 다른 형태의 지향성 안테나 어레이가 사용될 수 있음을 잘 알 것이다. 예로는 2003년 2월 4일자로 특허된 발명의 명칭이 "무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 적응형 안테나(Adaptive Antenna For Use In Wireless Communicaiton Systems)"인 미국 특허 제6,515,635호, 및 2002년 3월 28일자로 공개된 발명의 명칭이 "무선 통신 시스템에서 사용하기 위한 적응형 안테나(Adaptive Antenna For Use In Wireless Communicaiton Systems)"인 미국 특허 공개 제2002/0036586호에 기술된 어레이가 있으며, 이들은 여기에 인용함으로써 그 전체 내용이 본 명세서에 포함되며, 또 이들은 본 발명의 현재 양수인에게 양도되었다.
도 3a는 전술한 바와 같은 수동 안테나 요소(205) 및 능동 안테나 요소(206)를 포함하는 지향성 안테나 어레이(200a)의 상세도이다. 지향성 안테나 어레이(200a)는 또한 도 3b를 참조하여 이하에서 설명되는 바와 같이, 수동 안테나 요소 가 전기적으로 연결된 접지 평면(330)을 포함한다.
여전히 도 3a를 참조하면, 지향성 안테나 어레이(200a)는 안테나 요소(205a, 205e)로부터 일정 각도로 있는 지향성 안테나 로브(300)를 제공한다. 이것은 안테나 요소(205a, 205e)가 반사 모드에 있고 안테나 요소(205b, 205c, 205d)가 투과 모드에 있음을 나타낸다. 환언하면, 능동 안테나 요소(206)와 수동 안테나 요소(205) 간의 상호 결합이 지향성 안테나 어레이(200a)가 지향성 안테나 로브(300)를 스캔할 수 있게 해주며, 이 경우 로브(300)는 수동 요소(205)가 설정되어 있는 모드의 결과로서 도시된 바와 같이 향하고 있다. 당업자라면 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 수동 안테나 요소(205)의 다른 모드 조합의 결과 다른 안테나 로브(300) 패턴 및 각도가 얻어진다.
도 3b는 수동 안테나 요소(205)를 반사 모드 또는 투과 모드로 설정하는 데 사용될 수 있는 예시적인 회로의 개략도이다. 반사 모드는 전형적인 가늘고 긴 점선(305)로 나타내어져 있고, 투과 모드는 짧은 점선(310)으로 나타내어져 있다. 전형적인 모드(305, 310)는 각각 유도성 요소(320) 또는 용량성 요소(325)를 통해 접지 평면(330)에 연결함으로써 야기된다. 유도성 요소(320) 또는 용량성 요소(325)를 통한 수동 안테나 요소(205a)의 연결은 스위치(315)를 통해 수행된다. 스위치(315)는 수동 안테나 요소(205a)를 접지 평면(330)에 연결시킬 수 있는 기계적 또는 전기적 스위치일 수 있다. 스위치(315)는 제어 신호(335)를 통해 설정된다.
더 긴 전형적인 점선(305)으로 도시된 바와 같이 효과적으로 가늘고 긴, 수동 안테나 요소(205a)는 인덕터(320)를 통해 접지 평면(330)에 연결되어 있다. 이 것은 능동 안테나 요소(206)와의 상호 결합을 통해 수동 안테나 요소(205a)에 연결된 RF 신호에 대한 "백보드(backboard)"를 제공하는 것으로 볼 수 있다. 도 3a의 경우에, 수동 안테나 요소(205a, 205e) 둘다는 개별적인 유도성 요소(320)를 통해 접지 평면(330)에 연결되어 있다. 동시에, 도 3a의 예에서, 다른 수동 안테나 요소(205b, 205c, 205d)는 개별적인 용량성 요소(325)를 통해 접지 평면(330)에 전기적으로 연결되어 있다.
더 짧은 전형적인 점선(310)으로 나타낸 바와 같이, 용량성 결합은 수동 안테나 요소를 효과적으로 짧게 한다. 모든 수동 요소(325)를 용량성 결합하는 것이 지향성 안테나 어레이(200a)를 효과적으로 무지향성 안테나로 만든다. 예를 들어 지연선(delay line) 및 집중 임피던스(lumped impedance) 등의 대안적인 결합 기술도 역시 수동 안테나 요소(205)와 접지 평면(330) 사이에 사용될 수 있음을 잘 알 것이다.
도 9로 넘어가면, 지향성 안테나 어레이(200a, 200b)를 사용하여 무지향성 안테나 패턴(905) 및 지향성 안테나 패턴(910)을 생성하는 액세스 포인트(110b)의 평면도가 제공되어 있다. 액세스 포인트(110b)는 다수의 스테이션(120a-120d)와 통신한다. 액세스 포인트(110)가 보통은 근방의 장애물 또는 움직이는 반사체가 없는(예를 들어, 벽이나 천정의 높은 곳) 원격지에 설치되어 있기 때문에, 양호한 패턴 방향의 선택은 주어진 원격 스테이션(120)과의 연결 전체에 걸쳐 변하지 않을 수 있다.
예시된 액세스 포인트(110b)는 선택된 원격 스테이션(120c)로 송신되는 다운 링크 데이터 프레임에 대해 지향성 안테나(200a)를 사용할 수 있다. 대부분의 브로드캐스트 및 제어 프레임에 대해서, 액세스 포인트는 모든 원격 스테이션(120)이 그를 수신하도록 보장하기 위해 무지향성 안테나 패턴(905) 및 가장 낮은 이용가능한 데이터 레이트를 사용할 수 있다. 지향성 안테나(200a)는 네트워크(100)의 통화권역을 증대시킬 수 없지만 원격 스테이션(120)으로 송신되는 데이터 프레임에 대한 데이터 레이트를 증가시킬 수 있다. 증가된 다운링크 레이트가 유용한 이유는 네트워크(100)를 통해 전송되는 대부분의 데이터가 다운링크 상에 나타나기 때문이다(예를 들어, 웹 페이지 액세스, 파일 전송). 한가지 옵션은 액세스 포인트(110b)가 무지향성 모드에서 수신할 필요가 있을 때 전환식 공간 다이버시티(switched spatial diversity)를 사용한다는 것이다. 5dB의 잠재적인 부가 링크 여유(potential added link margin)는 예를 들어 300%의 처리 용량 증가를 수용한다.
경합 기간(contention period, CP) 동안에 선택된 원격 스테이션(120c)으로부터 액세스 포인트(110b)로 송신된 업링크 데이터 프레임은 무지향성 안테나 패턴을 사용하여 수신되는 데 그 이유는 어떤 원격 스테이션이라도 프레임을 송신했을 수 있기 때문이다. 큰 프레임의 경우, 네트워크 구성은 무선 매체를 보존하기 위해 원격 스테이션이 RTS/CTS(request-to-send/clear-to-send) 메카니즘을 사용할 것을 요구한다. 이 경우, 액세스 포인트(110b)는 업링크에서 데이터 레이트를 증가시키기 위해 지향성 모드에서 수신할 수 있다. 이것은 얼마간 원격 스테이션(120c)에 구현되어 있는 데이터 레이트 선택 알고리즘에 의존한다.
다운링크 전송에서, 액세스 포인트(110b)는 경합 기간 동안에 무지향성 패턴 및 낮은 데이터 레이트를 사용하여 작은 패킷을 송신하기로 결정할 수 있다. 이렇게 하는 이유는 통화권역의 "상대" 측에 있는 원격 스테이션(원격 스테이션(120e) 등)이 그로부터 멀리 떨어진 곳을 가리키는 지향성 안테나 패턴(910)으로부터의 액세스 포인트 송신을 듣지 못할 수 있기 때문이다. 이것이 2개의 원격 스테이션(120)이 서로를 듣지 못하고 동시에 송신을 끝내버리는 것인, 잘 알고 있는 "숨겨진 노드(hidden node)" 문제이다. 이 경우, 2개의 원격 스테이션은 120c 및 120e이다. 특히 큰 데이터 프레임의 경우에, 이 문제를 피하는 방법은 도 7을 참조하여 이하에 기술한다.
액세스 포인트(110)에서의 지향성 안테나 패턴은 따라서 원격 스테이션(120)과의 다운링크 및 업링크 데이터 프레임 교환 - 이것이 네트워크 트래픽의 대부분임 - 에 있어서 더 높은 데이터 레이트를 제공할 수 있다. 네트워크 연결은 액세스 포인트(110)의 무지향성 안테나의 공칭 이득으로 유지된다. 즉, 원격 스테이션(120)은 액세스 포인트(110)와 연관될 수 있고 또 지향성 안테나(200a)를 사용하지 않고 연결을 유지할 수 있다.
지향성 안테나(200a)의 무지향성 및 지향성 특성을 이용하기 위해, 표 1에 제공된 바와 같은 일련의 규칙이 정의될 수 있다. 표 1은 현재 액세스 포인트(110)와 연관되어 있는 원격 스테이션(120)의 주소 및 그의 현재의 안테나 방향 선택을 포함한다. 표 1은 802.11 표준(이 표준에 있는 표 21 및 표 22)으로부터의 프레임 시퀀스에 기초하여 예시적인 안테나 방향 선택을 기술할 수 있다. 표 1에 서, "Dir"은 방향을 나타내고, "UL"는 업링크를 나타내며, "DL"은 다운링크를 나타낸다.
시퀀스 Dir 안테나 선택
비이컨 DL 무지향성
데이터 DL 지향성 도 5a 참조
RTS-CTS-데이터 UL 무지향성/지향성 도 5b 참조
프로세스는 언제 무지향성 패턴을 선택해야 하는지 및 언제 지향성 패턴을 선택해야 하는지를 결정하는 일련의 규칙으로 기술될 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트(110)는 단일의 원격 스테이션(120)으로 송신하거나 그로부터 수신하는 시간 구간 동안에 지향성 패턴을 선택할 수 있다.
액세스 포인트(110)의 인터페이스를 나타낸 블록도가 도 4에 도시되어 있다. 예시된 액세스 포인트(110)는 여러 가지 서브시스템 및 계층을 포함한다. 안테나 서브시스템(405)은 지향성 안테나(200b) 및 지향성 안테나를 동작시키는 지원 회로, 버스 및 소프트웨어를 포함할 수 있다. 안테나 서브시스템(405)은 물리 계층(410)과 인터페이스하고 그에 RF 신호(412)를 제공한다.
물리 계층(410)은 RF 신호를 처리하고 신호 품질 측정(417)을 결정하여 안테나 조종 프로세스(420)에 준다. 물리 계층(410)은 RF 신호(412)에 기초한 처리된 신호를 MAC 계층(415)으로 전송한다. MAC 계층(415)은 타이밍 제어 메시지(422)를 생성하며, 이 메시지도 역시 안테나를 필요에 따라 무지향성 모드 또는 지향성 모드로 전환하기 위해 안테나 조종 프로세스(420)로 전송된다.
MAC 계층(415)은 또한 데이터 프레임(429)을 다른 프로세스(도시 생략)로 전송한다. 예시된 물리 계층(410), MAC 계층(415) 및 안테나 조종 프로세스(420)는 제어기(400) 내에 존재할 수 있다. 안테나 조종 프로세스(420)는 독립형 메모리(stand-alone memory) 또는 예를 들어 프로세서 내의 내장형 메모리일 수 있는 예를 들어 메모리 내에 저장될 수 있다.
안테나 조종 프로세스(420)는 각각의 원격 스테이션(120)의 안테나 스캔 동안에 행해진 수신 신호 품질 측정(417)의 함수로서 "안테나 테이블 또는 데이터베이스" 또는 "방향 테이블 또는 데이터베이스"를 유지한다. 예를 들어, 방향 테이블(425)은 스테이션 ID 및 원격 스테이션(120)과의 지향성 통신을 위한 대응하는 안테나 방향(A, B, C)을 저장할 수 있다. 방향 테이블(425) 내의 안테나 방향이 결정되었으면, 안테나 조종 프로세스(420)는 안테나 서브시스템(405)에 지향성 안테나 제어(427)를 제공하는 데 사용된다. 신호 품질 측정(417)이 소정의 문턱값을 넘어서 무지향성 모드에서 최고 데이터 레이트가 지원될 수 있음을 나타내는 경우, 안테나 방향은 무지향성(O) 모드로 보유될 수 있다.
이하의 단락은 지향성 안테나(220b)를 액세스 포인트(110)로부터 원격 스테이션(120)으로 지향시키기 위해 양호한 방향을 결정하기 위한 본 발명에 따른 여러 가지 기술들에 대해 기술한다. 첫번째 기술은 공간 다이버시티 선택 알고리즘을 사용한다. 두번째 기술은 액세스 포인트(110)와 원격 스테이션(120) 간에 교환되는 프로브 신호 시퀀스를 사용한다. 세번째 기술은 액세스 포인트(110)에서 수신된 안테나 방향의 신호 품질 측정을 행하기 위해 제어 메시지(예를 들어, ACK 또는 CTS)를 사용한다. 세번째 기술은 순방향 및 역방향 링크 둘다에서 적용가능하다.
첫번째 기술은 현재의 802.11 장치가 안테나 전환식 다이버시티 스캔/제어(antenna switched diversity scan/control)를 포함하고 또 802.11a/802.11g/802.11n 등의 장래의 802.11 장치도 역시 전환식 다이버시티를 지원하는 것으로 가정한다. 첫번째 기술은 원격 스테이션(120)이 인증되고 또 그 자신을 네트워크와 연관시킨 후에 적용가능하다. 최초의 안테나 스캔이 MAC/네트워크 계층 프로토콜 내에서 달성되는 것으로 가정한다. 방향성 또는 다중 요소 안테나(220a)에 있어서, 첫번째 기술은 안테나 위치/선택을 갱신된 상태로 유지하기 위해 다이버시티 프로토콜을 사용할 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 첫번째 기술은 다음과 같이 동작한다. 예시된 액세스 포인트(110')는 안테나 서브시스템(405')에 연결되어 있는 제어기(600')를 포함한다. 제어기(600')는 안테나 제어 신호에 액세스하는 물리 계층(410') 및 MAC 계층(도 4)을 포함한다. MAC 계층은 안테나 선택을 레지스터 A(605a') 및 레지스터 B(605b')에 기록한다. 레지스터 A(605a')는 선택된 안테나 위치를 포함하고, 레지스터 B(605b')는 후보 안테나 위치를 포함한다. 물리 계층(410')은 또한 멀티플렉서(610')와 통신하고 있다. 물리 계층(410')은 일반적인 다이버시티 선택 제어 방식으로 다이버시티 선택 스위치 제어 신호(607')를 멀티플렉서(610')로 전송하지만, 이 경우에 다이버시티 선택 스위치 제어 신호는 레지스터 A(605a')의 내용이 사용되는지 또는 레지스터 B(605b')의 내용이 사용되는지를 제어한다.
선택된 안테나 위치는 네트워크 인증/접속 프로토콜(network authentication/association protocol) 동안에 처음으로 선택된다. 후보 안테나 위치는 임의의 다른 안테나 위치(무지향성 모드를 포함함)이다. 후보 안테나 위치는 유효한 패킷이 수신된 후 또는 소정의 기간 동안 어떤 패킷도 수신하지 않은 후에 소정의 순서로 변경된다.
패킷을 성공적으로 수신한 후에, 물리 계층(410')은 양쪽 안테나 위치 모두에 대한 수신 신호 품질 메트릭(신호 세기, 신호 대 잡음비, 다중 경로/이퀄라이저 메트릭, 기타 등등)을 MAC 계층으로 전송한다. 패킷 수신 동안, 물리 계층(410')은 현재 802.11에 대해 하는 것처럼 기능한다. 즉, 2개의 안테나 위치 간을 전환하고 또 패킷 수신을 위한 최상의 안테나 위치를 사용한다. 물리 계층(410')에 의한 유효한 패킷 수신 이후에, 이 2개의 안테나 위치에 대한 신호 품질 메트릭은 MAC 계층으로 전송된다. MAC 계층은 선택된 안테나 위치 및 후보 안테나 위치 둘다를 갱신한다. 선택된 안테나 위치는 물리 계층(410')으로부터 수신된 데이터에 기초하여 최상의 위치로 대체된다. 2개의 안테나 위치 간의 "핑퐁(pingpong)"을 방지하기 위해 필터링/히스테리시스가 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 이 기술은 현재의 802.11 안테나 전환식 다이버시티 방법을 이용한다. 이 첫번째 기술이 하드웨어, 소프트웨어/펌웨어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있음을 잘 알 것이다.
이제 도 10을 참조하면, 공간 다이버시티에 기초하여 WLAN(100)에서 액세스 포인트(110)를 동작시키는 상기한 방법의 흐름도에 대해 기술한다. 시작(블록 1000)에서 출발하여, 본 방법은 블록(1010)에서 지향성 안테나(200b)의 현재 각도를 사용하여 원격 스테이션(120)과 통신하는 단계를 포함한다. 블록(1020)에서, 프리앰블 동안에 원격 스테이션(120)과 통신하기 위해 지향성 안테나(200b)의 복수의 대체 각도를 통한 스캔이 수행된다. 블록(1030)에서, 현재의 각도 및 복수의 대체 각도를 통해 원격 스테이션(120)으로부터 수신된 개별적인 신호가 측정된다. 블록(1040)에서, 프리앰블 동안에, 현재의 각도 또는 복수의 대체 각도 중 하나가 원격 스테이션(120)과 계속 통신하기 위한 측정된 신호에 기초한 양호한 각도로서 선택된다. 본 방법은 블록(1050)에서 종료된다.
두번째 기술은 RTS 메시지의 액세스 포인트(110)에 의한 원격 스테이션(120)으로의 송신 및 그에 응답하여 원격 스테이션에 의해 액세스 포인트로 송신된 CTS 메시지의 수신에 기초한다. 802.11 표준은 또한 다른 스테이션(120)으로의 링크의 품질을 결정하기 위해 원격 스테이션(120)에 의해 일반적으로 사용되는 프로브 요청/프로브 응답 교환을 정의한다.
도 8에 예시된 바와 같이, 선택된 원격 스테이션(120)으로의 양호한 지향 방향을 결정하기 위해 액세스 포인트(110)에 의해 사용될 때, 액세스 포인트(110)는 프로브 요청 신호(805)를 무지향성 패턴 및 잠재적인 지향성 패턴(130)들 각각으로 송신하고 개별적인 패턴으로 동작하는 동안 원격 스테이션(120)으로부터 다시 송신된 프로브 응답 신호(810)의 신호 품질을 측정한다.
이들 응답 프레임(810)의 측정은 이것을 상기한 다이버시티 선택 기술보다 신뢰성있는 기술로 만든다. 이 두번째 기술은 양호하게는 원격 스테이션(120)이 액세스 포인트(110)와 연관된 직후 적어도 한 번 사용된다. 그렇지만, 부가의 프로브 요청/프로브 응답 신호를 사용하여 네트워크 효율성에 영향이 있지만, 이들 교환은 아주 드물 수 있다.
이제 도 11을 참조하여, 프로브 신호에 기초하여 WLAN(100)에서 액세스 포인트(110)를 동작시키기 위한 상기한 방법의 흐름도가 설명된다. 시작(블록 1100)에서 출발하여, 본 방법은 블록(1110)에서 원격 스테이션(120)을 선택하는 단계, 블록(1120)에서 지향성 안테나(200b)의 무지향성 각도를 통해 제1 프로브 신호를 선택된 원격 스테이션으로 송신하는 단계, 및 블록(1130)에서 제1 프로브 신호에 응답하여 선택된 원격 스테이션으로부터 무지향성 각도를 통해 수신된 제1 프로브 응답 신호를 측정하는 단계를 포함한다.
블록(1140)에서, 개별적인 제2 프로브 신호는 지향성 안테나(200b)의 복수의 지향성 각도 각각을 통해 선택된 원격 스테이션(120)으로 송신되고, 블록(1150)에서 개별적인 제2 프로브 신호에 응답하여 선택된 원격 스테이션으로부터 각각의 지향성 각도를 통해 수신된 제2 프로브 응답 신호가 측정된다. 블록(1160)에서, 선택된 원격 스테이션(120)으로부터의 측정된 제1 프로브 응답 신호 및 개별적인 측정된 제2 프로브 응답 신호는 안테나 데이터베이스에 저장된다.
블록(1170)에서, 측정된 제2 프로브 응답 신호에 기초하여 선택된 원격 스테이션(120)에 대한 양호한 지향성 각도가 선택된다. 블록(1180)에서, 무지향성 각도로부터의 측정된 제1 프로브 응답 신호가 양호한 지향성 각도로부터의 측정된 제2 프로브 응답 신호와 비교된다. 제1 프로브 신호는 RTS(request-to-send) 메시지를 포함하고, 제1 프로브 응답 신호는 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함한다. 이와 유사하게, 제2 프로브 신호는 RTS 메시지를 포함하고, 제2 프로브 응답 신호는 CTS 메시지를 포함한다. 블록(1190)에서, 선택된 원격 스테이션(120)과 계속 통신하기 위하여 무지향성 각도 또는 양호한 지향성 각도가 상기 비교에 기초하여 선택된다. 본 방법은 블록(1195)에서 종료한다.
세번째 기술은 액세스 포인트(110)와 원격 스테이션(120) 간의 정상적인 데이터 교환에서 사용되는 제어 프레임을 이용한다. 이 기술은 순방향 링크 통신 및 역방향 링크 통신 둘다에서 사용될 수 있다. CTS(clear-to-send) 및 ACK(acknowledge) 메시지가 더 낮은 데이터 레이트로 전송되기 때문에, 액세스 포인트(110)는 이들 메시지를 사용하여 무지향성 패턴(905)을 현재 선택된 지향성 패턴(130)과 비교할 수 있다. 이것은 도 5a에서 안테나 선택 타이밍 상의 점선으로 나타내어져 있다. 이것은 현재 선택된 방향(130)이 무지향성 패턴(905)보다 그의 이점을 유지하는지를 결정하는 방법으로서 기능할 수 있다. 이 이점은 일반적으로 유사한 신호 품질 메트릭을 갖는 2개의 안테나 패턴 간의 빈번한 전환을 방지하기 위해 소정의 문턱값에 기초한다.
예를 들어, CTS 메시지 동안에, 제1 신호 품질 측정을 계산하기 위해 이 메시지를 수신하는 데 무지향성 모드가 사용될 수 있다. ACK 메시지 동안, 테스트 안테나 방향이 제2 신호 품질 측정을 계산하기 위해 이 메시지를 수신하는 데 사용될 수 있다. 제1 및 제2 신호 품질 측정의 비교가 수행되고, 테스트 안테나 방향이 저장되어야 하는지에 관한 판정이 행해진다. 즉, 지향성 모드가 무지향성 모드보다 더 높은 이득을 제공하는지가 판정된다. 2개의 서로 다른 지향성 안테나 방향 간에도 비교가 수행될 수 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 역방향 링크 데이터 전송 동안에 동일한 유형의 측정 및 비교가 수행될 수 있다. ACK 메시지 동안에, 액세스 포인트(110)는 신호 품질 측정을 계산하고 이를 무지향성 모드 측정 또는 다른 지향성 모드 측정과 비교할 수 있다. 다른 안테나 방향을 스캔하기 전에 선택된 원격 스테이션(120)과의 몇번의 통신을 통해 비교가 수행될 수 있다.
도 4의 방향 테이블(425)은 무지향성 및 선택된 지향성 안테나 패턴에 대해 상기한 프로세스 또는 프로세스들로부터의 신호 품질 측정으로 증대될 수 있다. 이점이 소정의 문턱값 이하로 떨어지면, 액세스 포인트(110)는 무지향성 선택으로 다시 복귀하고, 상기한 처음 2개의 기술 중 하나를 사용하여 안테나 검색을 수행한다.
원격 스테이션(120)이 전력 절감(power-save) 모드로 들어가거나 데이터 전송이 없는 긴 아이들 기간(idle period)을 갖는 경우, 액세스 포인트(110)는 다시 무지향성 패턴 선택으로 복귀한다. 원격 스테이션(120)이 다시 활성으로 될 때, 액세스 포인트(110)는 또한번의 안테나 검색을 수행할 수 있다.
이제 도 12 및 도 13을 참조하면, 순방향 및 역방향 링크에서 제어 프레임에 기초하여 WLAN(100)에서 액세스 포인트(110)를 동작시키는 방법의 흐름도를 각각 나타낸 것이다. 시작(블록 1200)에서 출발하여, 본 방법은 블록(1210)에서 원격 스테이션(120)으로부터 지향성 안테나(220b)의 제1 안테나 패턴을 통해 순방향 링크로 제1 제어 프레임을 수신하는 단계, 블록(1220)에서 원격 스테이션으로 제1 데이터 프레임을 송신하는 단계, 및 블록(1230)에서 원격 스테이션으로부터 지향성 안테나의 제2 안테나 패턴을 통해 제2 제어 프레임을 수신하는 단계를 포함한다. 블록(1240)에서, 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 제2 제어 프레임의 신호 품질이 측정된다. 블록(1250)에서, 제1 및 제2 안테나 패턴과 연관된 개별적인 측정된 신호 품질이 비교된다. 블록(1260)에서, 제2 안테나 패턴과 연관된 측정된 신호 품질이 제1 안테나 패턴과 연관된 측정된 신호 품질을 소정의 문턱값만큼 초과하는 경우, 제2 데이터 프레임을 원격 스테이션(120)으로 송신하기 위한 제2 안테나 패턴이 선택된다. 수신된 제1 제어 프레임은 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하고, 수신된 제2 제어 프레임은 확인 응답 메시지를 포함한다. 본 방법은 블록(1270)에서 종료한다.
역방향 링크에서 제어 프레임에 기초하여 WLAN(100)에서 액세스 포인트(110)를 동작시키는 방법은 시작(블록 1300)에서 출발하여, 블록(1310)에서 원격 스테이션으로부터 지향성 안테나(220b)의 제1 안테나 패턴을 통해 제1 제어 프레임을 수신하는 단계, 블록(1320)에서 원격 스테이션으로 제2 제어 프레임을 송신하는 단계, 및 블록(1330)에서 원격 스테이션으로부터 지향성 안테나의 제2 안테나 패턴을 통해 제1 데이터 프레임을 수신하는 단계를 포함한다. 블록(1340)에서 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 제1 데이터 프레임의 신호 품질이 측정된다. 블록(1350)에서, 제1 및 제2 안테나 패턴과 연관된 개별적인 측정된 신호 품질이 비교된다. 블록(1360)에서, 제2 안테나 패턴과 연관된 측정된 신호 품질이 제1 안테나 패턴과 연관된 측정된 신호 품질을 소정의 문턱값만큼 초과하는 경우 액세스 포인트(110)에 의해 원격 스테이션(120)으로 제2 데이터 프레임을 송신하기 위한 제2 안테나 패턴이 선택된다. 수신된 제1 제어 프레임은 RTS(request-to-send) 메시지를 포함하고, 송신된 제2 제어 프레임은 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함한다. 본 방법은 블록(1370)에서 종료한다.
4번째 기술은 숨겨진 노드의 출현을 감소 또는 제거하기 위해 액세스 포인트(110)에서 지향성 안테나(220b)를 사용할 때 보호 메카니즘을 제공하는 숨겨진 노드 보호 기술이다. 숨겨진 노드는 네트워크(100) 내의 모든 원격 스테이션(120)이 액세스 포인트(110)와 선택된 원격 스테이션(120) 간의 통신을 들을 수 있는 것은 아닐 때 발생하며, 따라서 들을 수 없는 노드들은 매체가 사용 중에 있을 때 송신할 수 있다. 이것이 특히 액세스 포인트(110)에서 충돌을 야기한다.
액세스 포인트(110)가 원격 스테이션(120)으로 송신하기 위한 데이터를 갖는 경우, 제어 프로세스는 잠재적인 숨겨진 노드가 있는지를 판정하기 위해 도 4의 방향 테이블(425)을 스캔함으로써 선택된 안테나 방향을 선택한다. 예를 들어, 액세스 포인트(110)는 선택된 안테나 방향과 반대 방향에서 원격 스테이션(120)을 찾을 수 있다.
도 7의 타이밍도를 참조하면, 제어 소프트웨어가 숨겨진 노드의 가능성이 존재하는 것으로 판정하는 경우, 액세스 포인트(110)는 먼저 안테나(220a)의 무지향성 모드를 사용하여 CTS 메시지를 기지의 미사용 MAC 주소로 전송한다. 이 프로세스는 네트워크 내의 모든 원격 스테이션(120)에 대해 교환이 있을 것이고 그 교환이 끝날 때까지 전송하지 말도록 알려주는 기능을 한다. 액세스 포인트(110)는 이어서 의도된 원격 스테이션(120)에 대한 선택된 안테나 방향으로 전환하고 통신이 진행된다. 숨겨진 노드 문제를 방지하는 다른 방법은 원하는 원격 스테이션(120)과 4방향 프레임 교환 프로토콜(RTS, CTS, 데이터 및 ACK)를 수행하는 것이다.
제어 소프트웨어가 숨겨진 노드의 가능성이 없는 것으로 판정하는 경우, 액세스 포인트(110)는 CTS 메시지를 송신하지 않아도 되고 적당한 방향으로 설정된 액세스 포인트(110) 안테나와 즉각 통신이 시작될 수 있다. 네트워크 프로토콜에 의해 요구되는 경우, 도 5a에 도시한 바와 같이, RTS 메시지는 의도된 수신기로 어드레싱될 수 있고, 그 결과 CTS 메시지가 액세스 포인트(110)로 확인 응답으로서 되돌아온다.
유의할 점은 도 7을 참조하여 기술된 프로세스에서 RTS 메시지가 액세스 포인트(110)에 의해 송신되지 않기 때문에 효율성이 향상되는 데 그 이유는 CTS 메시지가 원격 스테이션(120)으로 하여금 송신을 중단하게 하는 데 필요한 전부이기 때문이다. 802.11 표준 프로토콜 헤더의 ID 섹션에 표시된 원격 스테이션(120)은 지정된 원격 스테이션이 데이터 프레임을 수신하도록 보장한다.
이제 도 14를 참조하여, 숨겨진 노드 인식에 기초하여 WLAN(100)에서 액세스 포인트(110)를 동작시키는 흐름도에 대해 기술한다. 시작(블록 1400)에서 출발하여, 본 방법은 블록(1410)에서 액세스 포인트(110)와 각각의 원격 스테이션(120) 간에 복수의 안테나 패턴에 대응하는 개별적인 측정된 신호 품질을 연관시킴으로써 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계를 포함한다. 개별적인 측정된 신호 품질은 각각의 원격 스테이션(120)과의 통신에 기초하여 액세스 포인트(110)에 의해 결정된다. 블록(1420)에서, 각각의 원격 스테이션(120)에 대해, 안테나 데이터베이스에 기초한 양호한 안테나 패턴이 결정되고, 블록(1430)에서 원격 스테이션 및 통신하는 데 사용할 대응하는 양호한 안테나 패턴이 선택된다. 블록(1440)에서, 안테나 데이터베이스에 기초하여 또 선택된 원격 스테이션과 통신하기 전에, 임의의 비선택된 원격 스테이션이 통신에 사용될 것으로 선택된 양호한 안테나 패턴을 통해서 원격 스테이션과 액세스 포인트 사이에서 실제로 통신이 이루어지는지를 알지 못하는지의 여부가 판정된다. 이것은 선택된 원격 스테이션에 대한 양호한 안테나 패턴과 연관된 측정된 신호 품질을, 동일한 양호한 안테나 패턴을 사용할 때 비선택된 원격 스테이션들과 연관된 개별적인 신호 품질과 비교함으로써 판정된다.
숨겨진 노드의 가능성이 있는 경우, 블록(1450)에서 액세스 포인트(110)와 선택된 원격 스테이션(120)이 서로 통신할 것임을 나타내는 메시지가 브로드캐스트된다. 전술한 바와 같이, 이 브로드캐스트는 무지향성 안테나 패턴을 통해 원격 스테이션(120)들로의 요청되지 않은 CTS(clear-to-send) 메시지 형태일 수 있다. CTS는 원격 스테이션(120) 중 어느 것에도 대응하지 않는 미사용 주소를 갖는다. 다른 대안에서, 숨겨진 노드 문제를 방지하기 위해 선택된 원격 스테이션(120)과 4방향 프레임 교환 프로토콜(RTS, CTS, 데이터 및 ACK)이 수행된다. 본 방법은 블록(1460)에서 종료된다.
본 발명이 그의 양호한 실시예를 참조하여 상세히 기술되고 도시되어 있지만, 당업자라면 첨부된 청구항에 의해 포괄되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 형태 및 상세에 있어서 본 발명에 여러 가지 변경이 행해질 수 있음을 잘 알 것이 다. 예를 들어, 액세스 포인트는 IEEE 802.11 표준으로 한정되지 않는다. 전술한 바와 같이, 액세스 포인트에 대한 안테나 알고리즘은, 당업자라면 잘 알고 있는 바와 같이, IEEE 802.16 표준에 의해 정의된 것과 같은 다른 유형의 근거리 통신망에 적용가능하다.

Claims (30)

  1. 무선 근거리 통신망(WLAN)에서 액세스 포인트를 동작시키는 방법으로서,
    상기 액세스 포인트는 복수의 원격 스테이션과 통신하기 위한 지향성 안테나(directional antenna)를 포함하고, 상기 지향성 안테나는 복수의 안테나 패턴을 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 액세스 포인트와 각각의 원격 스테이션 간에 상기 복수의 안테나 패턴에 대응하는 개별적인 측정된 신호 품질을 연관시킴으로써 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계로서, 상기 개별적인 측정된 신호 품질들은 각각의 원격 스테이션과의 통신에 기초하여 상기 액세스 포인트에 의해 결정되는 것인 안테나 데이터베이스 생성 단계,
    상기 안테나 데이터베이스에 기초하여 각각의 원격 스테이션에 대해 양호한 안테나 패턴(preferred antenna pattern)을 결정하는 단계,
    원격 스테이션 및 통신하는 데 사용할 대응하는 양호한 안테나 패턴을 선택하는 단계, 및
    상기 안테나 데이터베이스에 기초하여 그리고 상기 선택된 원격 스테이션과 통신하기 전에, 임의의 비선택된 원격 스테이션이, 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는지의 여부를 판정하는 단계
    를 포함하는 것인 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서, 임의의 비선택된 원격 스테이션이, 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는지의 여부를 판정하는 상기 단계는,
    상기 동일한 양호한 안테나 패턴을 사용할 때 상기 비선택된 원격 스테이션들과 연관된 상기 각각의 신호 품질을, 데이터 레이트가 지원될 수 있음을 나타내는 문턱값과 비교하여, 상기 데이터 레이트가 지원될 수 없는 경우에는 상기 비선택된 원격 스테이션이 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것으로 판정하는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개별적인 신호 품질을 측정하는 상기 단계는, 수신 신호 강도 지수(received signal strength indication), 반송파 대 간섭비(carrier-to-interference ratio), 비트당 에너지 비(energy-per-bit ratio), 및 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio) 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함하는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 패턴은 무지향성 안테나 패턴(omni antenna pattern)을 포함하고,
    상기 방법은, 상기 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가, 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것으로 판정되는 경우,
    상기 무지향성 안테나 패턴을 통해 요청되지 않은 CTS(clear-to-send) 메시지(unsolicited CTS message)를 상기 복수의 원격 스테이션으로 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 CTS 메시지는 상기 복수의 원격 스테이션 중 어느 것에도 대응하지 않는 미사용 주소를 갖는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 패턴은 무지향성 안테나 패턴을 포함하고,
    상기 방법은, 상기 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가, 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것으로 판정되는 경우,
    순방향 링크(forward link)로 상기 무지향성 안테나 패턴을 통해 상기 복수의 원격 스테이션으로 RTS(request-to-send) 메시지를 송신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로부터 CTS(clear-to-send) 메시지를 수신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로 데이터 프레임을 송신하는 단계, 및
    상기 선택된 원격 스테이션으로부터 확인 응답 메시지(acknowledgement message)를 수신하는 단계
    를 더 포함하는 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 패턴은 무지향성 안테나 패턴을 포함하고,
    상기 방법은, 상기 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가, 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것으로 판정되는 경우,
    역방향 링크(reverse link)로 상기 선택된 원격 스테이션으로부터 RTS(request-to-send) 메시지를 수신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로 CTS(clear-to-send) 메시지를 송신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로부터 데이터 프레임을 수신하는 단계, 및
    상기 선택된 원격 스테이션으로 확인 응답 메시지(acknowledgement message)를 송신하는 단계
    를 더 포함하는 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 액세스 포인트는 복수의 제어 프레임 및 데이터 프레임을 포함하는 패킷 데이터의 교환에 기초하여 순방향 링크로 상기 복수의 원격 스테이션과 통신하고,
    상기 안테나 데이터베이스를 생성하는 상기 단계는,
    제1 원격 스테이션으로부터 상기 지향성 안테나의 제1 안테나 패턴을 통해, 요청된 제1 제어 프레임(solicited first control frame)을 수신하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로 제1 데이터 프레임을 송신하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로부터 상기 지향성 안테나의 제2 안테나 패턴을 통해 제2 제어 프레임을 수신하는 단계,
    상기 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 상기 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제2 제어 프레임의 신호 품질을 측정하는 단계, 및
    임의의 나머지 안테나 패턴에 대해 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 원격 스테이션에 대해, 상기 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 상기 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제2 제어 프레임의 신호 품질을 측정하기 위해 상기 수신하는 단계 및 상기 송신하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 수신된 제1 제어 프레임은 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하고,
    상기 수신된 제2 제어 프레임은 확인 응답 메시지를 포함하는 것인 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 액세스 포인트는 역방향 링크로 복수의 제어 프레임을 포함하는 패킷 데이터의 교환에 기초하여 상기 복수의 원격 스테이션과 통신하고,
    상기 안테나 데이터베이스를 생성하는 상기 단계는,
    제1 원격 스테이션으로부터 상기 지향성 안테나의 제1 안테나 패턴을 통해 제1 제어 프레임을 수신하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로 제2 제어 프레임을 송신하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로부터 상기 지향성 안테나의 제2 안테나 패턴을 통해 제1 데이터 프레임을 수신하는 단계,
    상기 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 상기 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제1 데이터 프레임의 신호 품질을 측정하는 단계, 및
    임의의 나머지 안테나 패턴에 대해 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서, 각각의 원격 스테이션에 대해, 상기 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 상기 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제1 데이터 프레임의 신호 품질을 측정하기 위해 상기 수신하는 단계 및 상기 송신하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 수신된 제1 제어 프레임은 RTS(request-to-send) 메시지를 포함하고,
    상기 송신된 제2 제어 프레임은 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하는 것인 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 지향성 안테나는 전방향각(omni angle) 및 복수의 방향각(directional angle)을 포함하고,
    상기 안테나 데이터베이스를 생성하는 상기 단계는,
    제1 원격 스테이션을 선택하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로 상기 지향성 안테나의 상기 전방향각을 통해 제1 프로브 신호(probe signal)를 송신하는 단계,
    상기 제1 프로브 신호에 응답하여 상기 제1 원격 스테이션으로부터 상기 전방향각을 통해 수신된 제1 프로브 응답 신호를 측정하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로 상기 지향성 안테나의 상기 복수의 방향각 각각을 통해 개별적인 제2 프로브 신호를 송신하는 단계, 및
    상기 개별적인 제2 프로브 신호에 응답하여 상기 제1 원격 스테이션으로부터 각각의 방향각을 통해 수신된 제2 프로브 응답 신호를 측정하는 단계를 포함하는 것인 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 원격 스테이션으로부터 그 다음 원격 스테이션을 선택하는 단계,
    상기 그 다음 선택된 원격 스테이션으로 상기 제1 및 제2 프로브 신호를 송신하는 단계, 및 상기 그 다음 선택된 원격 스테이션으로부터 수신된 상기 제1 및 제2 프로브 응답 신호를 측정하는 단계를 반복하는 단계, 및
    상기 복수의 원격 스테이션 중의 나머지 원격 스테이션들 각각에 대해 상기 단계를 반복하는 단계
    를 더 포함하는 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 프로브 신호는, RTS(request-to-send) 메시지를 포함하고 상기 제1 프로브 응답 신호는 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하며,
    상기 제2 프로브 신호는, RTS 메시지를 포함하고 상기 제2 프로브 응답 신호는 CTS 메시지를 포함하는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 액세스 포인트는, IEEE 802.11 표준 및 IEEE 802.16 표준 중 적어도 하나에 기초하여 동작하는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 지향성 안테나는, 적어도 하나의 능동 요소 및 복수의 수동 요소를 포함하는 것인, 무선 근거리 통신망에서의 액세스 포인트 동작 방법.
  18. 무선 근거리 통신망(WLAN)용의 액세스 포인트로서,
    복수의 안테나 패턴을 포함하는 지향성 안테나, 및
    상기 지향성 안테나에 연결되어 상기 지향성 안테나를 제어하는 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    상기 복수의 안테나 패턴에 대응하는 개별적인 측정된 신호 품질들을 각각의 원격 스테이션과 연관시킴으로써 안테나 데이터베이스를 생성하는 단계로서, 상기 개별적인 측정된 신호 품질들은 각각의 원격 스테이션과의 통신에 기초하여 결정되는 것인 안테나 데이터베이스 생성 단계,
    상기 안테나 데이터베이스에 기초하여 각각의 원격 스테이션에 대해 양호한 안테나 패턴을 결정하는 단계,
    원격 스테이션 및 통신하는 데 사용할 대응하는 양호한 안테나 패턴을 선택하는 단계, 및
    상기 안테나 데이터베이스에 기초하여 또 상기 선택된 원격 스테이션과 통신하기 전에, 임의의 비선택된 원격 스테이션이, 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는지의 여부를 판정하는 단계
    를 수행함으로써 복수의 원격 스테이션과 통신하는 것인, 액세스 포인트.
  19. 제18항에 있어서, 상기 지향성 안테나는, 적어도 하나의 능동 요소 및 복수의 수동 요소를 포함하는 것인, 액세스 포인트.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제어기는, 임의의 비선택된 원격 스테이션이, 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는지의 여부를 판정하기 위해,
    상기 동일한 양호한 안테나 패턴을 사용할 때 상기 비선택된 원격 스테이션들과 연관된 상기 각각의 신호 품질을 데이터 레이트가 지원될 수 있음을 나타내는 문턱값과 비교하고,
    상기 데이터 레이트가 지원될 수 없는 경우에는 상기 비선택된 원격 스테이션이 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것인, 액세스 포인트.
  21. 제18항에 있어서, 상기 측정된 신호 품질은 수신 신호 강도 지수(received signal strength indication), 반송파 대 간섭비(carrier-to-interference ratio), 비트당 에너지 비(energy-per-bit ratio), 및 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 액세스 포인트.
  22. 제18항에 있어서, 상기 복수의 안테나 패턴은 무지향성 안테나 패턴(omni antenna pattern)을 포함하고,
    상기 제어기가, 상기 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것으로 판정하는 경우,
    상기 제어기는 상기 무지향성 안테나 패턴을 통해 CTS(clear-to-send) 메시지를 상기 복수의 원격 스테이션으로 송신하고,
    상기 CTS 메시지는 상기 복수의 원격 스테이션 중 어느 것에도 대응하지 않는 미사용 주소를 갖는 것인, 액세스 포인트.
  23. 제18항에 있어서, 상기 복수의 안테나 패턴은 무지향성 안테나 패턴을 포함하고,
    상기 제어기가, 상기 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것으로 판정하는 경우,
    상기 제어기는,
    순방향 링크(forward link)로 상기 무지향성 안테나 패턴을 통해 상기 복수의 원격 스테이션으로 RTS(request-to-send) 메시지를 송신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로부터 CTS(clear-to-send) 메시지를 수신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로 데이터 프레임을 송신하는 단계, 및
    상기 선택된 원격 스테이션으로부터 확인 응답 메시지(acknowledgement message)를 수신하는 단계를 수행하는 것인, 액세스 포인트.
  24. 제18항에 있어서, 상기 복수의 안테나 패턴은 무지향성 안테나 패턴을 포함하고,
    상기 제어기가, 상기 비선택된 원격 스테이션 중 적어도 하나가 상기 대응하는 양호한 안테나 패턴을 통해서 상기 선택된 원격 스테이션과 상기 액세스 포인트 사이에서 통신이 실제로 이루어지는지를 알지 못하는 것으로 판정하는 경우,
    상기 제어기는,
    역방향 링크(reverse link)로 상기 선택된 원격 스테이션으로부터 RTS(request-to-send) 메시지를 수신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로 CTS(clear-to-send) 메시지를 송신하는 단계,
    상기 선택된 원격 스테이션으로부터 데이터 프레임을 수신하는 단계, 및
    상기 선택된 원격 스테이션으로 확인 응답 메시지(acknowledgement message)를 송신하는 단계를 수행하는 것인 액세스 포인트.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제어기는, 각각의 원격 스테이션에 대해, 상기 제1 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제1 제어 프레임의 신호 품질 및 상기 제2 안테나 패턴을 통해 수신된 상기 제2 제어 프레임의 신호 품질을 측정하기 위해 상기 수신하는 단계 및 상기 송신하는 단계를 반복하는 것인 액세스 포인트.
  26. 제24항에 있어서, 상기 수신된 제1 제어 프레임은 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하고,
    상기 수신된 제2 제어 프레임은 확인 응답 메시지를 포함하는 것인 액세스 포인트.
  27. 제18항에 있어서, 상기 지향성 안테나는 전방향각(omni angle) 및 복수의 방향각(directional angle)을 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 안테나 데이터베이스를 생성하기 위해,
    제1 원격 스테이션을 선택하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로 상기 지향성 안테나의 상기 전방향각을 통해 제1 프로브 신호(probe signal)를 송신하는 단계,
    상기 제1 프로브 신호에 응답하여 상기 제1 원격 스테이션으로부터 상기 전방향각을 통해 수신된 제1 프로브 응답 신호를 측정하는 단계,
    상기 제1 원격 스테이션으로 상기 지향성 안테나의 상기 복수의 방향각 각각을 통해 개별적인 제2 프로브 신호를 송신하는 단계, 및
    상기 개별적인 제2 프로브 신호에 응답하여 상기 제1 원격 스테이션으로부터 각각의 방향각을 통해 수신된 제2 프로브 응답 신호를 측정하는 단계를 수행하는 것인, 액세스 포인트.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 복수의 원격 스테이션으로부터 그 다음 원격 스테이션을 선택하는 단계,
    상기 그 다음 소정의 원격 스테이션으로 상기 제1 및 제2 프로브 신호를 송신하는 단계, 및 상기 그 다음 소정의 원격 스테이션으로부터 수신된 상기 제1 및 제2 프로브 응답 신호를 측정하는 단계를 반복하는 단계, 및
    상기 복수의 원격 스테이션 중의 나머지 원격 스테이션들 각각에 대해 상기 단계를 반복하는 단계를 더 수행하는 것인, 액세스 포인트.
  29. 제27항에 있어서, 상기 제1 프로브 신호는 RTS(request-to-send) 메시지를 포함하고 상기 제1 프로브 응답 신호는 CTS(clear-to-send) 메시지를 포함하며,
    상기 제2 프로브 신호는 RTS 메시지를 포함하고 상기 제2 프로브 응답 신호는 CTS 메시지를 포함하는 것인 액세스 포인트.
  30. 제18항에 있어서, 상기 제어기는 IEEE 802.11 표준 및 IEEE 802.16 표준 중 적어도 하나에 기초하여 동작하는 것인 액세스 포인트.
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