KR100773131B1

KR100773131B1 - 무선 통신 네트워크에서 패킷 결합을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100773131B1
Application number: KR1020057025018A
Authority: KR
Inventors: 존 테리; 자리 조켈라
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2007-11-02
Also published as: RU2313912C2; JP4195716B2; EP1645066A4; JP2007525092A; CA2530771A1; US7120852B2; WO2005004500A3; CN1830171A; KR20060027818A; US20050015703A1; CN1830171B; CA2530771C; EP1645066A2; WO2005004500A2; RU2006102367A

Abstract

무선 통신 시스템에서 패킷들을 결합하는 방법 및 장치가 개시된다. 송신될 데이터가 선택되고, 패킷화되며 송신을 위해 프레임들로 만들어진다. 각 프레임을 개별적으로 송신하는 것이 아니라 프레임들이 그룹화되어 송신된 데이터의 성공적인 수신을 확인하는 방법을 수신자들에게 알리는 그루핑 표식과 함께 송신된다. ACK들이 소정 시간에 또는 OFDMA 네트워크의 경우에는 서브캐리어에 의해 분할되어 모두 함께 송신된다.

Description

무선 통신 네트워크에서 패킷 결합을 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for packet aggregation in a wireless communication network}

본 출원은 2003. 6월 27일에 출원된 미국 예비 특허 출원 번호 60/483.588의 출원일의 권리를 주장하고 청구한다.

본 발명은 일반적으로 무선 데이터 통신 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 데이터 패킷을 결합하여 전송하는 관련 장치(associated apparatus)에 관한 것이다.

데이터 전송은 빠르게 보편화되고 있고, 데이터는 이전보다 더 많은 이유로 더 많은 방법으로 전송되고 있다. 본 발명의 문맥에서 데이터는 전자 장치에서 수행되는 작업에 필요한 정보 비트들이다. 데이터 통신은 이러한 정보를 하나의 장치(또는 장치의 콤포넌트(component))에서 다른 장치로 전송하는 것을 의미한다.

전통적으로, 컴퓨터는 운영자에 의해 수작업으로 입력되거나 어떤 형태로 자동으로 수집된 데이터를 저장한다. 보고서(reports)를 만들거나 계산할 수 있도록 또는 단순히 나중에 참조하도록 정보를 저장하기 위해 데이터를 저장해왔다. 데이터는 또한 보다 세련된 프레젠테이션(presentations)- 오디오, 비디오 또는 "멀티 미디어" -을 만들기 위해 또는 적절한 인터페이스를 통해 기계적인 디바이스(device)를 운용하도록 처리될 수 있다.

데이터를 전송하고자하는 목적은 자명할 것이다. 한 장소 또는 여러 장소에서 수집된 데이터는 안전한 보관을 위해 혹은 작업을 수행하기 위해 다른 장소로 전송될 수 있다. 또는 데이터는 단순히 이메일(email)과 같은 개인적인 통신에 사용될 수 있다. 사람의 음성(또는 다른 사운드)은 사실 데이터로 전송할 수 있도록 변환될 수 있다. 데이터 정보 및 음성 정보는 전송 채널에 약간 다른 요구를 하기 때문에 보통 별개로 취급되는 것을 주지하여야 한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, "데이터 전송"은 구분이 명시되었거나 문맥으로부터 자명하지않다면 임의의 타입의 정보 컨텐츠 전송을 기술하는데 사용될 것이다.

현재의 데이터 전송의 유행은 서로 연관된 다양한 현상들 덕분이다. 한가지 당연한 요소는 컴퓨팅 일반 대중에게 퍼진 컴퓨팅 디바이스들의 폭넓은 가용성이다. 이 디바이스들은 개인용 컴퓨터, 휴대 전화, PDA(Personal Digital Assistants) 등일 수 있다. 그에 따라, 전송에 사용할 수 있는 정보량은 증가되어 왔다. 이는 상술한 (이메일과 같은) 개인 통신뿐만 아니라 사용자에 의해 요구되고 아주 짧은 시간에 사용자에게 리턴(return)될 수 있는 다양한 텍스트, 그래픽 및 다른 형태의 파일들을 포함한다. 월드 와이드 웹(World Wide Web)은 특히 막대한 양의 그러한 정보를 사용가능하게 한다. 최종적으로, 예상될 수 있는 바와 같이, 늘어난 정보 컨텐츠의 사용 증가는 수많은 통신, 네트웍, 및 시스템에 의해 지원된다. 개별 방식 및 프로토콜을 따르는 많은 데이터 통신 채널은 항상 더 빠르고 더 믿을만한 데이터 통신 수단을 제공하려는 시도와 함께 진화한다.

데이터 통신을 위한 첫 번째 통신 채널은 물론 구리와 같은 도전성 물질로 이루어진 와이어(wire) 또는 케이블이었다. 데이터 통신은 하나의 컴퓨팅 디바이스에서 다른 디바이스로 확장되는 전용회선(dedicated line) 또는 일련의 회선들을 통해 이루어질 수 있다. 연결은 또한 공중전화회선망(Public Switched Telephone Network, PSTN), 또는 통신회로가 필요한 대로 셋업(setup)될 수 있는 최근의 인터넷과 같은 네트웍을 통해 이루어질 수 있다. 애드 혹(ad hoc) 통신 회로는 기존의 회선들과 연결하기 위해 기계적인 교환기(switch)를 사용하여 설치될 수 있다. 이 회로는 어떤 정보가 반 영구적으로 존재하는 선택들(choices)로부터 어디로 전송되어야하는가를 결정하는 소프트웨어 교환기(switch)를 갖는 라우터(router)를 사용하여 논리적으로 만들어질 수도 있다. 동일한 원리가 특별한 사무실 빌딩에 있는 사무실들 사이에서 랜(LAN)과 같은 보다 작은 규모(scale)에 사용될 수 있다.

당연히, 데이터는 전송에 적합한 형태-목적 수신자(intended recipient)가 인식할 수 있는 형태로 부호화되는 형태로 변환되어야 하고, 그렇게 하기 위한 많은 방법이 있다. 몇몇 시스템에서, 데이터는 패킷이라고 하는 이산 단위(discrete unit)로 만들어지고, 각 패킷은 개별적으로 전송된다. 각 데이터 패킷은 가장 효율적인 경로(route)를 통해 그 목적지로 전달되도록 따로따로 주소가 주어진다. 각 패킷은 또한 목적지에서 적절한 순서로 재조립될 수 있도록 식별 정보를 포함해야 한다. 송신에는 필요하지만 그 후 버려지는 이러한 여분의 정보를 보통 "오버헤드"라고 한다. 다른 오버헤드 타입은 수신기에서 에러 검사 알고리즘에 사용되어 패킷 이 정확하게 수신되었는지를 결정하는 에러 검사(error-checking) 정보를 포함할 수 있다. 시스템 설계는 수용할 수 있는 에러율(error rate)를 포함할 수 있으며, 이 에러율은 부분적으로 시스템의 서비스 품질(Quality of Service, QoS)를 규정한다. 수용할 수 있는 에러율의 증가는 정상적으로 송신 속도를 증가시킨다. 다른 애플리케이션은 다른 QoS 요구를 갖는다. 송신에 성공하지 못한 패킷들은, 송신 스테이션(transmitting station)이 송신 실패를 알게된다면, 재송신할 수 있다. 시스템 설계에 따라, 수신기는 송신기에게 데이터가 적절하게 수신되었음을 알리기 위해 수신확인 메시지(ACK)를 전송하거나, 그렇지않은 경우 미수신확인 메시지(negative ACK, NAK)를 전송한다. 몇몇 시스템에서는 ACK와 NAK 메시지 둘 다가 사용될 수 있다. 정보의 송신 딜레이(delay)는 또한 QoS를 결정하는 중요한 요소(factor)이다. 후술되는 바와 같이, 본 발명은 이 QoS 파라미터들을 개선하고자 한다.

대중성이 증가하고 있는 통신 채널은 무선 링크로서, 무선 링크는 데이터를 에어 인테페이스(air interface)를 통해 무선 주파수 범위에서 전자기 방사(electromagnetic radiation)를 사용하여 데이터를 전송할 수 있다. 다른 링크를 사용하는 것과 같이, 이 무선 채널은 보다 효율적이고 바람직해지고 있다. 게다가, 물론, 무선 링크는 이동성을 제공한다. 송신 스테이션 및 수신 스테이션은 고정된 위치 또는 유선 기반의 네트워크 접근(access)을 갖는 위치에 한정되지 않는다. 셀룰라 전화 네트워크는 무선 에어 인터페이스를 통해 데이터를 송신하는 시스템의 한 예이다. 그러한 네트워크에서 소스에서 목적지까지 송신되는 데이터에 의해 택해진 경로는 에어 인터페이스의 일부일 뿐이다. 셀룰라 네트워크에서 무선 접근은 가입자가 네트워크의 기반구조로 접근하는데 사용될 뿐이다.

에어 인터페이스를 사용하는 시스템의 다른 예는 무선 랜(WLAN)이다. 도 1은 WLAN(10)의 선택된 구성요소들을 설명하는 단순화된 블록도이다. 도 1의 WLAN(10)은 참조번호 1 내지 4로 표현된 4개의 스테이션들을 포함하고, 하나의 액세스 포인트(5)를 포함한다. 각 스테이션은 하나 이상의 무선 주파수 링크를 통해 액세스 포인트(5)와 통신할 수 있다. 액세스 포인트(5)로부터 하나 이상의 스테이션들로의 전송 채널은 보통 다운링크(downlink)라고 하며, 그 반대방향의 전송은 업링크(uplink)라고 한다.

도 1의 구성에서 상술한 셀룰라 네트워크라면 액세스 포인트(5)는 고정되고 더 큰 네트워크, 아마도 다른 액세스 포인트들을 포함하는 네트워크로 연결된다. 그러한 애플리케이션은, 예를 들어, 학생들이나 교직원들이 여러 위치에 있는 액세스 포인트들을 통해 무선 통신을 사용하여 네트워크를 연결하는 대학교에서 유용할 것이다.

도 1에 도시된 스테이션 세트는 스테이션 수가 가변되나 보통 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)라고 하고, 액세스 포인트(5)를 포함하는 경우 기반구조의 BSS(If-BSS)라고 한다. 많은 IF-BSS들이 함께 연결되어 확장된 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)(미도시)를 구성할 수 있다.

네트워크는 스테이션에서 한 액세스 포인트에서 다른 엑세스 포인트로의 "핸드오버" 통신 기능을 가질 수 있다. 그래서 사용자들은 인터럽션(interruption)이 거의 없거나 전혀 없이 통신하는 동안 물리적으로 위치를 바꿀 수 있다. 다른 If- BSS들에 더하여 WLAN(10)의 스테이션들은 또한 중앙 컴퓨터 및 인터넷과 같이 더 큰 네트워크로 접근할 수 있다.

도 1의 WLAN은 단지 예일 뿐이며, 다른 네트워크의 구성도 가능하다. 몇몇 네트워크는 애드 혹 기반(basis)으로 셋업되어 고정된(또는 미리 지정된) 액세스 포인트가 없이 다수의 노드들 사이의 통신을 연결할 수 있다. 몇몇 네트워크에서 스테이션들은 직접 서로 통신하여 네트워크처럼 동작할 수 있고, 그러한 경우 액세스 포인트는 불필요하다. 그러한 네트워크는 독립 BSS(IBSS)라고 할 수 있다. 또 다른 형태의 네트워크는 메쉬(mesh) 네트워크로, 메쉬 네트워크에서는 통신 스테이션들이 어떤 의미에서는 라우터처럼 동작하여 둘 이상의 스테이션들이 서로 직접 통신하기보다 매개자(intermediary)를 통해 (보다 낮은 파워로) 통신할 수 있다. 본 발명은 이러한 네트워크들 중 어느 네트워크에도 적용가능하며 상술한 설명은 네트워크를 한정하는 것이 아니라 예시한 것이다.

무선 에어 인터페이스는 이동성의 잇점을 제공하지만, QoS를 희생하지 않고 용량을 증가시키는 면에서는 의심의 여지가 있다. 그 특성에 의해 무선 링크는 도전성 있는 와이어 또는 광섬유 케이블보다 신호 왜곡 및 데이터 손실의 위험이 더 클 수 있다.

무선 에어 인터페이스에 대한 수요가 더 많아지고 있다. 보다 효율적이고 신뢰도가 높은 데이터 새로운 데이터 전송 기술이 항상 요구된다. 본 발명은 그러한 개선을 제공한다.

본 발명은 보다 효율적인 무선 전송을 위해 패킷화된 데이터를 송신 프레임으로 그루핑하는 방법 및 그 장치를 제공한다. 일 양상에 따르면, 본 발명은 정보 통신 방법에 관한 것으로, 데이터를 패킷화하는 단계, 데이터 패킷 그룹을 선택하는 단계 그리고 선택된 패킷들을 그루핑 표식(grouping indicia)과 함께 송신 프레임으로 조립하여 각 송신 프레임의 수신자가 그들에게 의도된 데이터를 추출할 수 있도록 하는 단계를 포함한다. 상기 그루핑 표식은 단순히 의도된 수신자 또는 수신자들의 주소를 포함할 수 있다. 몇몇 시스템에서, CRC 필드는 결합된 데이터가 교환되는 동안 비수신(non-recipient) 스테이션들이 슬립(sleep)하도록 하는 값을 포함할 수 있다. 상기 그루핑 표식은 또한 PLCP 헤더와 송신 프레임의 데이터 부분 사이에 삽입된 전송 지도(map) 형태일 수 있다. 상기 그루핑 표식은 또한 각 수신자가 언제 또는 어떻게 그에게 의도된 패킷의 수신을 확인하는지를 알도록 수신확인 명령을 포함할 수 있다. OFDMA WLAN에서 수신확인 명령은 ACK 메시지를 전송할 때 사용하는 서브캐리어 서브세트(subcarrier subset)의 할당을 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 서브캐리어의 할당은 설계에 의해 고정되거나 전송된 프레임들의 개수에 의해 결정될 수 있다.

다른 양상에서, 본 발명은 WLAN에서 사용하는 액세스 포인트에 관한 것으로, 데이터 패킷을 선택하는 패킷 선택기, 선택된 패킷들이 어떻게 송신 프레임으로 조립되는지에 관한 정보를 생성하는 그루핑 표식 선택기, 선택된 패킷들 및 그루핑 표식을 포함하는 송신 프레임을 조립하는 송신 프레임 조립기를 포함한다. 상기 그루핑 표식은 각 수신 스테이션에게 개별 데이터 패킷의 수신을 확인하는 방법을 알리는 수신확인 명령을 포함할 수 있으며, 실시예로서 액세스 포인트는 수신확인 명령 생성기를 더 포함한다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 WLAN에서 사용하는 이동 스테이션에 관한 것으로, 수신된 송신 프레임이 결합된 데이터를 갖고있는지를 검출하는 그루핑 표식 검출기, 그러한 프레임으로부터 상기 이동 스테이션에 의도된 데이터를 추출하는 데이터 추출기 및 상기 송신 프레임에 수신확인 명령이 포함되어 있다면 상기 수신확인 명령에 따라 수신확인 메시지를 생성하는 수신확인 생성기를 포함한다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 고정된 액세스 포인트 또는 애드 혹 액세스 포인트가 없는 독립 BSS(IBSS)에서 사용되는 이동 스테이션에 관한 것으로, 데이터 패킷을 선택하는 패킷 선택기, 선택된 패킷들이 어떻게 송신 프레임으로 결합되는지에 관한 정보를 생성하는 그루핑 표식 선택기, 선택된 패킷들 및 그루핑 표식을 포함하는 송신 프레임을 조립하는 송신 프레임 조립기를 포함한다. 뿐 만 아니라 수신된 송신 프레임이 결합된 데이터를 갖고있을 때를 검출하는 그루핑 표식 검출기, 그러한 프레임으로부터 상기 이동 스테이션에 의도된 데이터를 추출하는 데이터 추출기 및 상기 송신 프레임에 수신확인 명령이 포함되어 있다면 상기 수신확인 명령에 따라 수신확인 메시지를 생성하는 수신확인 생성기를 포함한다.

본 발명에 대한 보다 완전한 평가와 그 범위는 아래 간략하게 요약된 첨부된 도면, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명 및 청구범위로부터 구할 수 있다.

도 1은 본 발명이 구현된 예시된 네트워크, 여기서는 무선 근거리 통신망 (WLAN)의 선택된 구성요소들을 도시한 단순화된 블록도이다.

도 2는 도 1의 WLAN과 같은 네트워크에서 데이터 전송을 위한 전형적인 방식의 동작 구조를 설명하는데 사용되는 계층들을 도시한 도표이다.

도 3은 본 발명의 패킷 결합 방식의 실시예에 따라 동작가능한 이동 스테이션의 선택된 구성요소들을 도시한 단순화된 블록도이다.

도 4는 본 발명의 패킷 결합 방식의 실시예에 따라 동작가능한 WLAN 액세스 포인트의 선택된 구성요소들을 도시한 단순화된 블록도이다.

도 4a는 본 발명의 패킷 결합 방식의 다른 실시예에 따라 동작가능한 WLAN 액세스 포인트의 선택된 구성요소들을 도시한 단순화된 블록도이다.

도 5는 종래 기술에 따른 경쟁 채널 액세스 사이클을 도시한 시간 흐름도이다.

도 6은 종래 기술에 따라 예시된 경쟁 채널 데이터 전송 시퀀스를 도시한 시간 흐름도이다.

도 7은 종래 기술에 따른 기본(IEEE 802.11a) 프레임 포맷을 도시한 블록도이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 시퀀스를 도시한 시간 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제안된 프레임 포맷을 도시한 블록도이다.

도 10은 무선 데이터 통신에 사용하기 위한 일반적인 프리앰블(preamble) 구 조를 도시한 블록도이다.

도 11은 딜레이 및 상관 알고리즘의 구조를 도시한 신호 흐름도이다.

도 12는 도 11의 딜레이 및 상관 패킷 검출 알고리즘의 응답을 도시한 그래프이다.

도 13은 개별 ACK 검출을 도시한 그래프이다.

도 14는 (joint) ACK 검출을 도시한 그래프이다.

도 15는 개별 채널 추정(channel estimation)을 위한 예시된 OFDMA 학습(training)을 도시한 그래프이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 데이터 전송 시퀀스를 도시한 시간 흐름도이다.

도 17은 기본 MAC 프레임 포맷을 도시한 것이다.

도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 결합 프레임의 포맷을 도시한 것이다.

도 19는 결합 프레임 제어 필드의 컨텐츠를 도시한 것이다.

도 20은 본 발명에 따른 서브타입 필드 값을 도시한 표이다.

도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 듀레이션(duration)/ID 필드를 엔코딩(encoding)한 값을 도시한 표이다.

도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 DA 필드 컨텐츠 값을 도시한 표이다.

도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 결합된 OFDMA ACK와 결합된 프레임의 교환을 도시한 시간 흐름도이다.

도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDMA ACK 프레임 2400의 포맷을 도시한 것이다.

도 25는 본 발명의 일실시예에 다른 결합된 OFDMA ACK 메시지를 서브캐리어에 할당하는 표를 도시한 것이다.

본 발명은 전송을 위해 데이터 패킷들을 다중 패킷 프레임들로 결합하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명을 채택한 무선 근거리 통신망(WLAN)의 애플리케이션에 대한 모의실험에서 효율성과 신뢰성의 증가가 관측되어왔다. 이 모의시실험들에서 몇몇 결과들은 본 명세서의 부록에 첨부되었으나, 명백하게 인용되지않은 경우 특별한 결과는 청구범위에서 요구되지 않는다.

본 발명은 일반적으로 말해서 매체접근제어(medium access control, MAC)의 논리 계층에 구현되고, MAC 계층과 물리계층의 인터페이스에 구현된다. 이 용어들은 (도 2에 도시된) ISO-OSI 모델의 논리계층 구성 방식을 참조한다. 이 모델은 다양한 변형을 갖고, 이 용어들이 여기서 사용될 때는 다른 방식들에서의 유사한 기능들 또는 계층들을 망라하기 위한 것임을 이해해야 한다.

예를 들어, 도 2는 WLAN에서 데이터 전송을 위한 전형적인 방식의 구조를 도시한 도표이다. 임의의 두 통신 디바이스들은 보통 각각 송신기 및 수신기를 구비함을 주지하여야 한다. 이 경우, 동일한 계층을 통한 접근은 둘 다에 적용될 수 있다. 간략하게, 전통적인 ISO/OSI(International Standard Organization/Open System Inteconnect) 모델 (220)에서, 애플리케이션 계층(227)은 종단 사용자에게 네트워크 서비스를 제공하고, 사용자 애플리케이션을 인터페이스한다. 프레젠테이 션 계층(226)은 데이터의 국부적인 표현(local representation)을 표준 형식으로 또는 그 반대로 변환한다. 세션 계층(225)는 통신 디바이스와 통신 네트워크간의 통신을 관리한다. 전송 계층(224)는 전송을 위해 데이터를 세그먼트(segment)들(데이터그램)로 분할하고, 수신된 데이터 스트림을 재조립(reassemble)한다. 네트워크 계층(223)은 데이터의 라우팅을 처리한다. 데이터 링크 계층(222)은 전송을 위해 데이터그램을 패킷으로 변환한다. 물리계층(221)은 실제 전송 채널을 규정한다.

ISO 모델(220)로부터 채택되고 도 2에서 참조되어 LAN/OSI 모델(200)과 유사한 모델은 ISO/OSI 모델(220)의 상위 세 계층들(225-227)을 애플리케이션 계층(206)에서 통합한다. LAN/OSI 모델(200)은 또한 OSI 모델(200)의 데이터 링크 계층(222)이 LAN/OSI 모델(200)에서 어떻게 논리 링크 제어(LLC) 계층(203)과 MAC 계층(202)으로 분할되는지를 설명한다. 구성면에서 보자면, 본 발명은 MAC(서브) 계층과 물리 계층의 인터페이스에서 대부분 동작한다. LLC(서브) 계층(203)은 네트워크 계층(204)에 대해 네트워크의 링크를 유지하는 기능과 같은 데이터 링크 계층 기능을 수행한다. MAC(서브) 계층(20)은 전송을 위한 액세스 제어 및 데이터 엔코딩과 같이 물리계층(201)과 관련된 데이터 링크 계층 기능을 수행한다. MAC 서브 계층(202)는 또한 전송 타이밍, 충돌 회피(collision avoidance) 및 에러 검출 듀티(duty)를 처리한다.

도 3은 본 발명의 패킷 결합 방식의 일실시예에 따라 동작가능한 이동 스테이션(300)의 선택된 구성요소들을 도시한 단순화된 블록도이다. 이동 스테이션(300)은 제어기(325)의 지도하에 안테나(315)를 통해 무선 통신을 송신 및 수신하 도록 동작가능한 송신 회로(310) 및 수신 회로(320)를 포함한다. 메모리 디바이스(330)는 처리되고 있는 정보의 저장, 데이터 및 애플리케이션들의 장기간 저장에 사용될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라, 이동 스테이션(300)은 프레임이 결합된 패킷을 포함하고 있는지의 여부를 결정하기 위해 수신된 프레임을 검사하는 그루핑 표식 검출기(340)를 더 포함한다. 일실시예에서, 그루핑 표식 검출기(340)는 이동 스테이션(300)이 다른 WLAN들에서 동작할 수 있도록 서로 다른 포맷을 갖는 다양한 그룹 표식을 검출할 수 있다. 도 3의 실시예에서, 이동 스페이션(300)은 또한 헤더 정보를 검사할 수 있는 데이터 추출기(345)를 포함하여 그 이동 스테이션(300)을 목적지로 하여 수신된 데이터 프레임에서 데이터를 추출하고, 다른 수신된 데이터는 버릴 수 있다. 최종적으로, 이동 스테이션(300)은 또한 적절한 ACK를 생성하는 수신확인 메시지 생성기(350)를 포함한다. 당연하게 수신확인 생성기(350)은 ACK(또는 NAK)가 요구될 때 그 포맷 및 ACK(또는 NAK)가 전송되어야하는 시간을 결정하도록 동작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 패킷 결합 방식의 일실시예에 따라 동작가능한 액세스 포인트(400)의 선택된 구성요소들을 도시한 단순화된 블록도이다. 액세스 포인트(400)는 제어기(425)의 지도하에 안테나(415)를 통해 무선 통신을 송신 및 수신하도록 동작가능한 송신 회로(410) 및 수신 회로(420)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(435)는 기반구조 노드들(미도시)과의 통신을 처리한다. 메모리 디바이스(430)는 처리되고 있는 정보의 저장, 데이터 및 애플리케이션들의 장기간 저장에 사용될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라, 액세스 포인트(400)는 송신을 위해 패킷들이 함께 구루핑되어야 할 것인지를 결정하는 패킷 선택기(460)을 더 포함한다. 액세스 포인트(400)는 또한 결합된 데이터 패킷들을 포함하는 송신 프레임에 대한 수신자에게 적절한 정보를 수신자에게 알리는 표식을 생성하는 그루핑 표식 생성기(465)를 포함한다. 데이터 프레임 조립기(470)는 결합된 패킷들을 포함하는 데이터 프레임을 만들고, 그루핑 표식은 충분한 정보를 포함하여 각 수신 스테이션이 그 표식에 의해 의도된 데이터를 추출할 수 있게 한다. 또한 그루핑 표식은 수신확인 명령들을 포함하여 각 수신 스테이션이 수신확인 명령 생성기(475)를 통해 적절하게 응답할 수 있게 한다. 최종적으로, 액세스 포인트(400)는 각 수신자가 예정된 데이터를 수신했는지를 판단하는 수신확인 검출기(480)를 포함한다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 다수의 스테이션들이 통신할 수 있는 적어도 하나의 액세스 포인트를 포함하는 WLAN들에 적용할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 액세스 포인트의 존재는 고정된 형태이든 그렇지않든 간에 본 발명의 모든 실시예에서 요구되는 것은 아니다. 몇몇 애플리케이션들에서 하나의 스테이션은 어떤 때는 액세스 포인트로, 또 다른 때는 통상의 스페이션으로 동작할 수 있다. 다른 애플리케이션들에서, 예를 들어 IBSS 모드에서, 통신은 네트워크에 대한 액세스 포인트로 서비스하는 스테이션이 하나도 없이 이루어질 수도 있다. 이 경우, 물론, 통신 스테이션들은 도 3 및 도 4에 도시된 기능적인 구성요소를 선택적으로 포함하여 본 발명을 구현할 수 있다. 도 4a는 그러한 방식으로 동작하도록 구성된 본 발 명의 다른 실시예에 따라 이동 스테이션의 선택된 구성요소들을 도시한 단순화된 블록도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 구성요소들과 유사한 도 4a의 구성요소들은 동일한 참조번호를 갖는다. 이는 편의를 위한 것으로 그 구성요소들이 모든 실시예에서 동일한 구성을 보이는 것은 아니다. 다양한 실시예들에서 본 발명의 임의의 실시예에 따라 통신하도록 동작할 수 있는 스테이션들은 또한 그렇지않은 스테이션들과 통신가능한 것이 바람직하다. 최종적으로, 이동 스테이션들은 액세스 포인트와 또는 액세스 포인트를 통해 통신할 때에도 결합을 사용할 수 있고, 둘 중 어느 경우에도 결합된 프레임을 수신하는 단일 수신자가 있을 것이다.

If-BSS에서 많은 스테이션들은 (보통 그러나 반드시 하나 이상의 별도의 채널들을 포함하는) 동일한 에어 인터페이스를 통해 통신할 필요가 있을 때, 서로 간에 인터페이스를 하지않고 그렇게 하도록 하는 어떤 방식이 제공되어야 한다. 한가지 방법으로는 많은 별도의 주파수 채널들을 이용하여 각 통신 링크가 그 자신의 채널에 할당될 수 있도록 하는 것이다. 그러나 이 솔루션에서 가용 대역폭은 충분하지 않을 수 있고, 특히 간섭을 피하게 위해 그러한 방식으로 유사한 주파수 채널이 근처의 BSS에 할당되어야 하는 경우 가용 대역폭이 충분하지 않을 수 있다.

다른 방법으로는 "경쟁 없는 구간"동안 몇몇 WLAN들에서 사용되는 방법을 제공하는 것이다. 즉, 몇몇 WLAN 들에서는 다수의 스테이션들이 공통 무선 채널(또는 채널들)을 공유하고 따라서 그 공통채널을 위해 "경쟁"해야한다. 기본적으로, 개별 스테이션들은 항상 동시에 전송하는 것이 아니므로, 주어진 전송은 자주 전송되고 경쟁에서 이긴 전송으로부터 간섭없이 수신된다. 스테이션들의 수 및 트래픽 양이 증가하면 둘 이상의 스테이션들이 같은 시간에(또는 적어도 서로의 신호와 간섭하기에 충분할 만큼 가까운 시간 내에) 전송될 가능성도 증가한다."경쟁 없는 구간"은 단 하나의 스테이션이 주어진 구간에 전송되도록 허가되므로 이 문제를 해결한다. 물론, 다른 스테이션들은 미리 정해진 할당 절차에 따라 다른 구간들에 할당된다.

다른 한편으로, 경쟁기반 시스템에서 또는 둘 다를 사용하는 시스템의 경쟁 접근 구간에서 간섭을 피하는 방법들이 또한 채택된다. 일반적으로, 스테이션은 의도된 채널이 사용중임을 감지하면 전송을 하지않고 그 이후에 일정 시간을 기다려서 그 자신의 전송을 시도한다. 도 5는 이러한 개념을 보다 상세하게 설명한다.

도 5는 종래 기술에 따른 예시적인 경쟁채널 데이터 전송 시퀀스(500)를 도시한 시간 흐름도이다. 시퀀스(500)는 전송을 위해 준비된 WLAN 스테이션의 관점에서 도시된 것이다. (시간)블록(510)은 매체가 비지(busy) 상태; 즉, 어떤 다른 스테이션이 전송하고 있음을 나타낸다. 이후에 다른 스테이션은 전송을 중단하고, 전송할 데이터가 있는 스테이션은 DIFS(Distributed InterFrame Space) 시간(520)이라고 하는 미리 결정된 시간을 기다린다. DIFS(520) 이후 어떤 포인트(525)에서, 스테이션은 데이터 전송을 시도한다. (보통, 전송 시도(525)는, 반드시 그럴 필요는 없으나, DIFS(520)가 파기된 직후 바로 일어난다.)

둘 이상의 스테이션들이 동일한 경쟁 채널을 통해 대략(roughly) 동시에 전송하고자하는 동안에는 "충돌(collision)"이 일어나고 전송은 성공하지 못한다. 송신 스테이션이 충돌을 감지하면 그때부터 다음번 전송 시도(535)를 하기까지 랜덤 백오프(random back-off) 구간(530)을 기다린다. 이전에 전송이 충돌된 모든 스테이션들이 다른 시도를 하기 전에 랜덤 딜레이를 선택하면, 각 스테이션의 랜덤 백오프는 잇다른 충돌을 회피하도록 충분히 변화한다. 충돌이 일어나지 않은 경우에도 전송을 준비하는 스테이션은 또한 전형적으로 에어 인터페이스가 비지 상태임을 감지하면 랜덤 백오프 구간(530)을 기다린다. 시도된 (전송 또는) 재전송(535)에서 충돌이 감지되지 않았다면 실제 데이터 전송(540)이 일어날 수 있다.

데이터 전송(540) 후, 여기에서는 SIFS(Short InterFrame Space)(550)이라고 하는 가드 타임 딜레이(guard-time delay)가 다시 있게 된다. SIFS(550)에 이어서, 데이터 전송이 성공적으로 수신되었다고 하면, 수신확인 메시지(ACK)(560)가 수신 스테이션으로부터 송신 스테이션으로 리턴된다. (몇몇 스테이션, 즉, (WLAN이 아닌) 다른 프로토콜에 따라 동작하는 스테이션들은 성공하지 못했음을 나타내는 미수신확인 메시지(NAK)를 채택함을 주지하여야 한다). 그리고나서 잇다른 데이터 통신들(미도시)이 일어날 수 있다.

IEEE 802.11 방식에서, 상술한 방법은 일반적으로 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)라고 한다. 이 시스템에서 한가지 단점은 트래픽이 증가함에 따라 충돌 또한 증가하고 AIFS(Abitration Inter Frame Space)(또는 DIFS), SIFS에 소요되는 "오버헤드" 시간의 양 및 랜덤 백오프가 원하지 않는 비율까지 도달할 수 있다. (이는 도 6에서 알 수 있다.)

도 6은 종래 기술에 따른 예시된 경쟁 채널 데이터 전송 시퀀스(600)를 도시한 시간 흐름도이다. 이 도면에서, 4 개의 스테이션들, 하나의 액세스 포인트(AP) 및 STA₁ 내지 STA₃로 참조된 세 개의 다른 스테이션들이 전송 시퀀스(600)에 포함된다. 액세스 포인트는 세 개의 다른 스테이션들에 전송할 데이터를 갖는다. 도 5에 도시된 방식에서처럼, 여기서 AP는 현재 전송(610)이 완료될 때까지 기다리고, 랜덤 백오프 간격(616)을 기다려서 (STA₁로의) 제1데이터 전송(620)을 시작하기 전에 제1DIFS(615)를 더 딜레이한다. 이전처럼, AP(및 STA₁)는 제1SIFS(625)를 기다리고, 그 다음으로 STA₁가 제1수신확인 메시지(ACK₁)(630)를 전송한다. ACK₁이 완료된 후, AP는 제2DIFS(635) 및 제2랜덤 백오프 간격(636)을 딜레이하고, 이후에 STA₁은 AP는 (STA₂로의) 제2데이터 전송(640)을 시작한다. 제2SIFS(645)후에, 제2스테이션은 ACK₂(650)를전송한다. 마지막으로 ACK₂(650 블록)가 이어지고, 제3DIFS(655) 및 랜덤 백오프 간격(656)의 종료 후에, AP는 데이터3(660 블록)을 STA₃으로 전송하고 (SIFS(665) 이후까지) ACK₃(670 블록)을 수신하기를 기다린다. IEEE 802.11e(미도시)에 따른 채널 액세스를 사용하는 네트워크에서 DIFS는 AIFS로 대체될 수 있다. AIFS는 일반적으로 최소한 DIFS이고 다른 트래픽 카테고리에 대해서 조정될 수 있다.

인정되어야하는 것처럼, 이러한 방식의 문제, 특히 높은 트래픽 레벨에서의 문제는 SIFS, DIFS 및 발생하는 랜덤 백오프만을 위해 사용되는 오버헤드의 양이 증가하는 것이다. 게다가, 각 데이터 전송(도 6의 620, 640 및 660 블록)은 MAC 계 층의 생성 및 전송, 데이터에 따른 물리계층의 헤더를 필요로 한다. 이는 또한 오버헤드를 갖는 제한된 채널에 대한 부담을 주고, 실제 데이터 전송에는 비교적 적은 시간을 할당한다. (본 발명은 또한 물리계층의 오버헤드에 대한 부담을 감소하고자 한다.)

상술한 물리계층 헤더는 데이터를 갖는 송신 "프레임"의 부분이다. 도 7은 종래 기술, 이 경우에는 IEEE 802.11에 따른 기본 송신 프레임(700)을 도시한 블록도이다. 프레임(700)은 동기화를 목적으로 사용되는 PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) 프리엠블(710)로 시작한다. 각 송신 프레임은 동기되어야함이 주지되어야 한다. PLCP 프리엠블(710) 다음에 PLCP 헤더(720)가 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, PLCP 헤더(720)는 데이터 흐름과 관련하여 721 및 723 필드에 각각 정보 속도(information rate) 및 길이를 갖는다. 헤더(720)의 722 필드는 예약된 필드이다. 헤더(720)은 또한 패리티 필드(724) 및 끝 부분에 테일(tail)(725)을 갖는다. 프레임(700)의 데이터 포트(730)는 전송되는 실제 데이터를 PLCP 서비스 데이터 유닛(PSDU)(732)에 포함하고, PSDU(732)는 서비스 필드(731)와 테일(733) 사이에 위치한다. 패딩(734)은 필요한 경우 테일(733) 다음에 위치한다. 상술한 바와 같이 PLCP 헤더 및 프리엠블은 현재 IEEE 802.11a에 따르지만 단지 예시에 불과하고 추후 개정에 따른다.

무선 통신 시스템에서 이와 같은 오버헤드에 대한 부담을 완화하기 위해서, 새로운 전송 방법이 제안된다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 전송 시퀀스(800)를 도시한 시간 흐름도이다. 이 경우, 도 7에서와 같이, 액세스 포인트 (AP)가 세 개의 다른 스테이션들(STA₁ 내지 STA₃)로 무선 채널을 통해 데이터를 전송하는 것을 가정한다. 그러나 이러한 가정은 예시된 것이며 이에 한정되는 것은 아니다. 도 8의 실시예에서 AP는 이전 전송(810)이 완료된 후 제1DIFS(815)를 딜레이한다.

DIFS(815)에 이어서 AP는 랜덤 백오프 간격(816)을 기다린 다음 송신 프레임(820)을 전송한다. 이 실시예에서, 프레임(820)은 데이터1, 데이터2 및 데이터3을 포함하고, 이 데이터들은 각각 STA₁, STA₂ 및 STA₃을 목적지로 한다. 그룹 송신 프레임(820)은 또한 그루핑 표식(미도시)-개별 스테이션들이 어느 데이터가 자신을 목적지로 하는지를 검출하도록하는 정보를 포함한다. 그룹 프레임(820)이 전송된 후, 이 실시예에서의 스테이션들은 데이터가 전송된 순서대로 응답한다. 즉, STA₁은 송신 프레임(820)에 이어 SIFS(825)을 기다린 후 ACK₁을 전송한다. 차례로, STA₂는 제2SIFS(835)를 기다린 후 ACK₂를 전송하고, 다음으로 ACK₃(850)을 전송하기 전에 SIFS(845)를 기다린다. 기본적으로, 액세스 포인트(AP)는 세 ACK 메시지들을 구별하여 각 스테이션이 성공적으로 해당 데이터를 수신하였음을 확인할 수 있다. 그렇지 않다면, 손실 데이터는 송신 프레임(820)에서 함께 그루핑된 다른 (성공적으로 수신된) 데이터와 다시 결합될 필요는 없더라도 재전송 과정이 시작된다(미도시).

그루핑된 송신 프레임(820)을 사용할 때, 변형된 포맷을 사용하는 것은 명백해진다. 그러나 이것은, 그룹 송신 프레임(820)을 수용하는 헤더가 도 7에 도시된 바와 같이 종래 기술에서 다수의 헤더의 중복 사용을 대체할 것이므로, 단점이 아니다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 MAC 헤더가 그대로 있는 동안, PLCP 헤더와 PLCP 프리엠블이 덜 자주 전송되면 오버헤드는 여전히 절약된다. 본 발명의 실시예와 함께 사용하기 위한 그루핑된 프레임 포맷이 도 9에 도시되어 있다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제안된 프레임 포맷(900)을 도시한 블록도이다. 도 7의 기본 프레임 포맷에서처럼, 그룹 프레임 포맷은 (각 목적지 수신 스테이션에 의한)프레임 동기화에 사용되는 PLCP 프리엠블(910)로 시작한다. PLCP 프리엠블 다음에는 PLCP 헤더(920)가 위치한다. 본 발명의 이 실시예에서, PLCP 헤더(920)는 다시 속도 필드(921), 길이 필드(923), 패리티 필드(924) 그리고 테일(925)을 포함한다. 속도 필드(921)와 길이 필드(923) 사이의 922 필드는 예약되어 있다.

PLCP 헤더(920) 다음에는 실제 전송되는 데이터(930)가 위치한다. 도 9에 도시된 프레임(900)에서 각 목적 수신자에 대한 데이터 필드들은 PSDU₁(932), PSDU₂(933) 및 PSDU_n(934)으로 레이블되어 있다. 이들 각 데이터 유닛은 도 1의 If-BSS에 도시된 바와 같이, 스테이션 1 내지 4와 같은 목적 수신 스테이션들중 하나(또는 그 이상)을 목적지로 한다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 데이터 유닛의 수는 시스템의 제한까지 프레임에 삽입될 수 있다.(물론, 실제적인 또는 설계-우선의 제한이 있을 수 있다.) 그룹 프레임(900)의 데이터 부분(930)은 서비스 필드(931)부터 시작하고 테일(935), 필요한 경우 패딩(936)에서 종료된다. 이 실시예에서, 결합 프레임(AF) 헤더(937)는 서비스 필드(931) 및 PSDU₁(932) 사이에 위치하고 결합 제어 정보를 포함한다.

본 발명에 따른 그룹 프레임 포맷을 사용할 때, 수신 스테이션들에게 데이터 필드가 그들을 목적지로하는 데이터를 포함하고 있음을 알리는 것이 필요하다. 이러한 그루핑 표식의 규정은 단순히 수신자 주소를 포함하거나 간단한 송신 맵(transmission map)을 포함하는 것과 같이 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에서 송신 맵은 결합될 데이터 패킷이 그룹 송신을 위해 선택되었을 때 생성되고, 그룹 프레임 포맷의 PLCP 헤더(920)와 데이터 부분(930) 사이에(도 9 참조) 삽입될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, MAC 헤더의 서브타입 필드는 타입 필드는 "데이터"로 설정하여 그룹 전송을 나타내는데 사용될 수 있다. (기본 MAC 프레임 포맷은 본 발명의 일실시예에 따라 MAC 헤더 부분을 보호하는데 사용되는 순환 중복 검사(CRC)를 포함하여 도 17에 도시되었다.)

도 18은 본 발명의 일실시예에 따라 결합 프레임(1800)의 포맷을 도시한 것이다. 결합 프레임(1800)은 결합 프레임 제어 부분(1801)을 포함한다. 도 19는 결합 프레임 제어 필드(1901)의 컨텐츠를 도시한다. 도시된 실시예에서, 결합 프레임 제어 필드(1901)는 역방향 호환성을 얻기 위해 현재의 IEEE 802.11 프레임 제어 필드에서 나타난 것과 동일한 필드로부터 시작한다. 길이 필드는 결합 프레임 제어 필드에서 DA 필드의 수를 나타낸다. 더하여, 몇몇 필드들의 설정은 본 발명에 따라 동작할 때 어떤 값들을 갖는다.

도 20은 본 발명에 따른 서브타입 필드의 값들을 도시한 표(2000)이다. 도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 듀레이션/ID 필드의 엔코딩(encoding)을 위한 값 들을 도시한 표(2100)이다. 결합 제어 필드에서 듀레이션/ID 필드를 설정할 때, 듀레이션/ID 필드는 결합 프레임의 모든 결합 데이터를 전송하는데 소요되는 시간에 교환을 완료하기 위한 모든 ACK 및 SIFS들에 필요한 시간을 합하여 설정되는 것이 바람직하다. ACK 및 SIFS들의 수는, 예를 들어, 모두가 서로 다른 이동 스테이션들을 목적지로 하는 경우 MPDU/MMPDU들의 수이다. 다중 데이터 유닛들이 하나의 스테이션으로 전송된다면, 그 스테이션으로부터 하나의 ACK만 필요하고 따라서 듀레이션 값은 짧아질 수 있다. OFDMA에서 듀레이션/ID필드의 설정시에는 줄어든 ACK들의 수만큼 조정이 이루어진다.

마지막으로, 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 DA 필드 컨텐츠에 대한 값들을 도시한 표(2200)이다. DA 필드의 컨텐츠는 MPDU 또는 MMPDU 필드의 주소 1에 대응한다. 즉, DA#1은 MPDU#1 주소 1 필드를 포함한다. 본 실시예에서, 서브타입 필드는 0000의 값을 갖고, DA#1 필드만이 존재한다. DA가 방송 또는 멀티캐스트(multicast) 주소를 나타내는 경우, 수신기는 또한 실제 결합 MPDU/MMPDU로부터 BSSID를 확인한다. 방송, 멀티캐스트 및 no-ACK MPDU들은 교환을 위한 채널 시간을 최소화하기 위해서 최종 결합 프레임에서 전송되는 것이 바람직하다.

일반적으로, 도 9에 도시된 프레임(900)과 같은 그룹 프레임과 연관된 그루핑 표식은 프레임이 사실은 잠정적으로 서로 다른 수신자를 목적으로 하는 복수의 데이터 패킷들 및 수신 스테이션에서 어떤 데이터 전송이 실제로 자신들을 목적지로 하는지를 결정하는데 사용하기 위한 정보를 포함하는 것을 나타내는 표시를 포함할 것이다. 더하여, 그루핑 표식은 사용되어야하는 수신확인의 생성 및 송신 방 법과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 그러한 명령이 있다면, 그로부터 얻을 수 있는 이익은 도 6의 시간 흐름도 및 도 7의 시간 흐름도 사이의 차이로서 도시되어 있다. 각 수신 스테이션은 데이터 전송의 종료에 이어 SIFS를 기다린 후 ACK를 생성 및 전송하도록 하기보다는, 정보가 전송되었던(그리고 아마도 수신되었던) 순서로 수신확인을 하도록 명령을 받을 것이다. 다른 실시예에서, 설계에 의해 ACK들은 단순히 프레임들이 결합된 순서대로 또는 어떤 다른 소정 시퀀스로 전송된다. 데이터가 부정확하게 수신되었거나 STA가 범위를 벗어나는 것과 같이 하나 이상의 ACK들이 손실된 이벤트에서, STA들은 적절하게 데이터를 수신한 후 적절한 타임 슬롯(time slot)에서 단순히 ACK를 송신한다.

예를 들어, 도 8의 시간 흐름도를 참조하면, 프레임(900)과 연관된 그루핑 정보는 STA₁이 데이터 전송이 완료된 후 SIFS를 기다린 후 수신확인 메시지(ACK₁)을 전송하도록 하는 명령을 포함할 것이다. STA₂ 및 STA₃ 스테이션들은 차례로 수신확인 메시지 ACK₂ 및 ACK₃를 각각 전송하기 전에 표준 딜레이 시간을 다시 기다릴 것이다. 예를 들어, 제2스테이션은 STA₁이 어떤 이유로 ACK₁을 전송할 수 없을지라도 소정 시간 구간이 경과한 후 수신확인 메시지(ACK₂)를 전송할 것이다. 일실시예에 따르면, 이런 상황에서 STA₂는 수신확인 메시지 ACK₂에, ACK₁의 전송을 기다리는데 성공하지 못했고 최종적으로 자신의 수신확인 메시지를 전송한다는 것을 나타내는 표시를 포함한다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합 데이터 전송 시퀀스(1600)을 도시한 시간 흐름도이다. 본 실시예에서, 각 STA는 자신을 목적지로 하는 데이터를 정확하게 수신한 경우 결합 ACK를 리턴한다. 예를 들어, 데이터는 MAC 프로토콜 데이터 단위 또는 MAC 관리 프로토콜 데이터 단위(MPDU/MMPDU)의 형태일 수 있다. 복수의 데이터 유닛들이 단일 수신 STA로 전송된다면, 단일 ACK만이 필요하다(그리고 그에 따라 다른 STA들은 그들의 ACK 타이밍을 조절할 수 있다). 바람직하게는, 결합 프레임 제어 필드의 듀레이션 값은 도 16에 도시된 바와 같이 전체 프레임 교환 시퀀스의 종료를 표시한다. 개별 결합 ACK들 각각의 듀레이션 값은 또한 0으로 설정된 최종 결합 ACK 듀레이션 값과 함께 전체 프레임 교환 시퀀스의 종료를 표시한다.

복수의 수신 스테이션들을 고려한다면, 전송 속도는 적어도 가장 느린 스테이션의 속도만큼 느릴 것이다. 그러나, 일실시예에서, 패킷 그룹들이 선택되는 방식때문에 단독으로 높은 속도가 가능한 스테이션들과 낮은 속도로 통신할 필요가 없도록, 패킷들은 적어도 부분적으로 타겟 수신자들의 능력에 따라 송신 프레임에 포함되도록 선택될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 이러한 방법은 경쟁 액세스 방식(또는 경쟁 액세스 구간)을 채용하는 무선 통신 시스템에서 유용하다. 그러나 이 방법은 또한 경쟁이 없는 방식, 예를 들어, IEEE 802.11 PCF(Point Coordination Function) 및 HCCA(HCF(Hybrid Coordination Function) Controlled Channel Access-IEEE 802.11e)에서도 유용하다. 그러한 통신 시스템들은 다양한 프로토콜들을 사용할 수 있다. 본 발명의 방법은 특히 직교주파수분할다중(OFDM)을 채용하는 무선 통신 시스템에서 사용될 때 특히 이득이 있다. OFDM에서, 데이터 심볼들은 전송을 위해 시간 영역 신호를 생성하기 위해 역푸리에 변환(IFFT)를 수행함으로써 비교적 큰 수의 서브캐리어, 또는 주파수 빈(bin)들로 매핑된다. 각 주파수 빈은 다른 빈들과 서로 직교이고 따라서 (적어도 이상적인 경우) 서로 간섭하지 않는다. 수신기에서, 시간 영역 신호는 FFT를 통해 주파수 영역 신호로 변환되고, 그에 따라 원래 전송되었던 정보 신호들이 검출될 수 있다. OFDM은 대부분의 다른 방법들보다 가용 스펙트럼을 더 효율적으로 사용할 수 있고, 그에 따라 주어진 전송 대역폭을 사용하여 더 많은 데이터를 전송할 수 있다.

그러한 시스템에서, WLAN에서의 다수의 스테이션들은 전송시 직교주파수분할다중액세스(OFDMA)에서 사용되는 액세스 포인트와 통신한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 결합 패킷 데이터를 갖는 (도 9에 도시된 프레임(900)과 같은) 그룹 프레임의 수신을 확인할 때, 스테이션들은 그룹 프레임 전송 ACK 방식을 사용한다. 상술한 수신확인 방식(도 8 참조)은 종래 기술에 대한 개선을 나타낸다. 그러나 어떤 경우에는 각 ACK가 여전히 모든 요구되는 오버헤드, 예를 들어 동기화를 위한 헤더들을 갖는 개별 메시지이기 때문에 최적은 아니다. 기본적으로, 전송된 그룹 프레임, 예를 들어 그룹 프레임(900)을 수신하는 개별 수신 스테이션은 자신의 수신확인을 결합할 수 없다. 각 스테이션은 단지 그 자신의 수신확인 메시지를 생성하는데 필요한 정보만을 갖는다. 그러므로 응답 스테이션들은 일반적으로(아마도 전체적으로는 아니지만) 액세스 포인트로의 전송을 위한 그룹 프레임을 조립할 수 있다. 전송을 위한 패킷 데이터를 결합할 수 있는 개별 스테이션들을 포함하는 WLAN들에서도 그러한 스테이션들은 보통, 특별한 경우들을 제외하고는, 송신 스테이션으로의 리턴을 위해 수신확인을 결합할 수 없을 것이다.

도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 결합된 OFDMA ACK와 결합 프레임을 교환하는 과정을 도시한 시간 흐름도(2300)이다. OFDMA ACK 이후에, 네트워크는 정상적인 채널 액세스 과정으로 돌아간다. 하나 이상의 ACK들이 정확하게 수신되지 않으면, 송신기는 간단하게 백오프 및 재전송 과정을 사용할 수 있다. 도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 OFDMA ACK 프레임(2400)의 포맷을 도시한 것이다. 본 실시예에서, RA 필드는 해당 MPDU/MMPDU의 주소 2 필드와 동일하다. 복수의 MPDU/MMPDU들이 단일 수신기로 전송된 경우, 그 수신기는 (수신이 성공하였다고 가정하면) 동일한 양의 결합된 OFDMA ACK 프레임을 전송한다.

상술한 바와 같이, 네트워크에 대한 서브캐리어의 할당은 미리 결정될 수 있다. 도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 결합된 OFDMA ACK 메시지에 대해 서브캐리어를 할당하는 표(2500)이다. 다른 실시예(미도시)로서, 결합된 데이터가 전송될 때 할당이 이루어질 수 있다.

본 실시예에서, 다른 방법들의 단점을 극복하기 위하여, 각 목적 수신자는 그 자신의 개별 수신확인 메시지(ACK)의 전송을 위해 OFDM 서브캐리어의 서브세트를 할당받는다. 그러므로 수신 스테이션들에 의해 전송되는 별도의 ACK들은 실질적으로 동시에 액세스 포인트에 도착하고, 이 액세스 포인트는 ACK들을 해석한다. 이하에서 수신된 이러한 형태의 수신확인들을 처리하는 방법이 설명된다.

먼저, IEEE 802.11 표준에 따라 동작하는 것과 같은 네트워크에 대한 프리앰블 구조는 변경되어야 할 것이다. 참고로, 이 프리앰블 구조는 도 10에 도시되어있다. 도 10은 무선 전송에 사용되는 일반적인 프리앰블 구조(1000)를 보이는 블록도이다. 프리앰블(1000)에는 패킷 검출 정보, AGC 및 다이버시티(diversity) 선택에 사용되는 A₁필드 내지 A₇필드가 도시되어 있다. A₈ 내지 A₁₀필드들은 코어스(coarse) 주파수 옵셋 추정 및 심볼 타이밍 정보를 포함한다. CP 필드, C₁ 및 C₂ 필드는 채널 추정에 대한 정보 및 미세한(fine) 주파수 옵셋 정보를 포함한다. 본 발명에 따라, 프리앰블 구조는 동일한 짧은 학습 심볼을 사용한다. 패킷 검출, 주파수 동기화 및 타임 동기화는 패킷의 에지(edge)가 검출되면 정상적인 형태로 수행될 수 있다. 패킷 검출에서, 프리앰블의 시작에서 짧은 학습 심볼의 주기성은 딜레이 및 상관 알고리즘을 통해 수신된 패킷의 에지를 검출하는데 사용된다.

수학적으로, 알고리즘은 다음과 같이 표현된다.

여기서, D=16으로 IEEE 802.11A 및 IEEE 802.11G에 따라 만들어진 프리앰블 들이고, r_n은 수신된 신호이다.

결정 통계치(decision statstic) m_n은 다음 식과 같이 계산된다.

이 알고리즘에 대한 예시적인 신호 흐름은 도 10에 도시되어 있다. 도 10은 본 발명의 딜레이 및 상관 알고리즘에 대한 예시적인 구조를 도시한 신호 흐름도이다. (p_n)²에 의한 정규화는 도 12의 그래프에 도시된 바와 같이 전체 응답이 [0,1] 사이의 값을 갖게 한다. 도 12는 도 11의 딜레이 및 상관 패킷 검출 알고리즘의 응답을 도시한 그래프이다. 그러나 본 발명에 따르면, 최종 패킷의 도착이 검출될 필요가 있다. 도 13 및 도 14는 별도로 검출된 두 ACK들의 차 및 본 발명의 결합된 ACK를 도시한 것이다. 도 14를 참조하면, 최종 도착 패킷에 대한 적절한 에지는 피크(peak)에서 일어난다. 본 발명에 따르면, 정규화 팩터(factor)는 제거되어 결정 임계치가 무한대로 초과되도록 한다. 패킷이 검출되었다면, 수신 신호는 다음 식과 같이 표현될 수 있다.

여기서, k는 시스템 클럭 T_SYS에 대한 오버샘플 팩터이다.

일실시예에서, T_SYS는 IFFT/FFT가 20 MHz 샘플링에서 동작하기 때문에 오버샘플 팩터 k=3으로 하여 60 MHz에서 동작한다.

T_OFFSET은 실제 딜레이(랜덤 변수)에 의한 에러가 최소가 되도록 선택된다. 이 이벤트에서, 최대 T_OFFSET는 T_SYS/2일 수 있다. 모의실험 결과, 심볼 타이밍에 의한 양자화에 의해 생성된 캐리어간 간섭(intercarrier interference, ICI)은 무시할 정도이다. 그러나 도착되는 패킷들 사이의 상대적인 딜레이는 다음 식과 같이 제한된다.

여기서, R은 DSS의 지원 반경으로 미터(meter) 단위이고, c는 광속이다. T_S는 수학식 4에서 정의된 값이다.

전체 수신 신호 r_n은 다음 식과 같이 주어진다.

사이클릭 프리픽스(cyclic prefix)에 의해 각 스테이션에 대한 전송된 신호와 해당 채널 임펄스 응답(impulse response)간의 수학식 6에서 보인 컨볼루션(convolution)은 순환적(circular)이다. 이는 주파수 영역에서의 곱셈과 시간 영역에서의 컨볼루션에 대한 잘 알려진 푸리에 변환의 등가 성질을 보이는데 필요하다.

또한, 푸리에 변환의 성질에 기반하여 각 딜레이는 주파수 영역에서 위상 쉬프트(phase shift)를 일으킨다. 이 위상 쉬프트들은 주파수 영역에서 추정될 필요가 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 긴 학습 심볼은 이러한 목적을 위해 변형된다. 긴 학습 심볼은 도 15에 도시된 바와 같이 IFFT/FFT의 52개의 서브캐리어들을 활성화하도록 설계된다. 각 스테이션은 OFDM 방식에서 할당된 한 클러스터(cluster)의 서브캐리어들을 활성화하는 긴 학습 심볼 부분을 전송한다. 이 방식에서, 관심대상의 서브캐리어에 대해 각 딜레이와 연관된 위상이 추정된다. 채널 추정 클러스터들의 검출은 정상적인 형태로 수행된다.

IEEE 802.11a 및 IEEE 802.11에 대한 서브캐리어들의 할당은 다음 표와 같다.

64포인트 IFFT를 위한 데이터 및 파일럿 톤에 대한 서브캐리어 할당
	1 ACK	2 ACKs	3 ACKs	4 ACks	5 ACKs	6 ACKs
사용자 #1	[7:32 34:59]	[7:32]	[7:32]	[7:19]	[7:15]	[7:15]
사용자 #2	N/A	[34:59]	[24:32 34:42]	[20:32]	[16:24]	[16:24]
사용자 #3	N/A	N/A	[43:59]	[34:46]	[25:32]	[25:32]
사용자 #4	N/A	N/A	N/A	[47:59]	[34:42]	[34:42]
사용자 #5	N/A	N/A	N/A	N/A	[43:51]	[43:51]
사용자 #6	N/A	N/A	N/A	N/A	사용안됨	[52:59]

서브캐리어의 할당은 데이터가 전송되었는지의 여부를 결정할 때 사용되기 때문에 각 서브캐리어들의 클러스터에 대한 화이트니스(whiteness) 또는 이산 알파벳 결정을 테스트하는데 충분함을 주지해야 한다.

긴 학습 심볼의 고유 구조(inherent structure)는 신호 구조의 상관관계에서 딜레이를 보임으로써 주파수 영역에서 이러한 처리를 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 패킷을 정확하게 수신하지 못한 스테이션은 ACK 메시지를 전송하지 않으므로, 서브캐리어 클러스터에 대해 단순한 화이트니스 테스트가 수행된다. 본 실시예에서, 주파수 영역에서 수행되는 채널 추정은 각 서브캐리어에 대한 1-탭 등화 과정을 사용한다.

이전 설명은 본 발명의 구현을 위한 바람직한 예들에 관한 것으로, 본 발명의 범위는 본 설명에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해 정의된다.

본 발명은 복수의 데이터 패킷을 결합하여 전송하는 무선 데이터 통신에 이용할 수 있다.

고정 파라미터들(모든 경우)

PHY 프리앰블 길이 1.60E-05 s

OFDM 심볼 길이 4.00E-06 s

단말기의 수(최대 8) 8

데이터/STA 길이 1500

데이터 부분 코딩 0.75

데이터 부분 변조

BPSK=1

QPSK=2

16-QAM=4

64-QAM=6 6

바이트/서브캐리어 0.5625

SIFS 1.60E-05 s

DIFS 3.40E-05 s

경쟁 윈도우 15

ACK 패킷 길이 14 B

MAC 헤더 오버헤드 28 B

WEP 오버헤드 4 B

계산에 사용된 백오프 윈도우들 (매크로와 함께 동작)

8

5

10

4

5

13

Case 1: 레거시 ( Legacy )

데이터 서브캐리어 수 48

PHY 헤더 길이 3 B

PHY 헤더 길이 4.00E-06 s

SERVICE 필드(2바이트)를 포함하는 데이터 부분의 길이

(최대 4095) 1500 B

데이터 부분의 길이 2.24E-04 s

PHY 프리앰블+PHY헤더+데이터의 데이터 송신 길이

(단일 단말기) 2.44E-04 s

ACK 패킷 길이 2.00E-05 s

ACK 송신 길이 4.00E-05

전체 송신 시간 3.13E-03

전체 처리량( throughput ) 3.00E+07

Case 2: 원래 결합된 아이디어

데이터 서브캐리어 수 48

PHY 헤더 길이 3 B

PHY 헤더 길이 4.00E-06 s

SERVICE 필드(2바이트)를 포함하는 데이터 부분의 길이

(최대 4095) 12000 B

데이터 부분의 길이 1.78E-03 s

PHY 프리앰블+PHY헤더+데이터의 데이터 송신 길이

(단일 단말기) 1.80E-03 s

ACK 패킷 길이 2.00E-05 s

ACK 송신 길이 4.00E-05

전체 송신 시간 2.25E-03

개선 8.85E-04

개선% 28.25

전체 처리량( throughput ) 4.18E+07

Case 2: OFDM ACK

데이터 서브캐리어 수 48

ACK 캐리어의 수 8

PHY 헤더 길이 3 B

PHY 헤더 길이 4.00E-06 s

SERVICE 필드(2바이트)를 포함하는 데이터 부분의 길이

(최대 4095) 12000 B

데이터 부분의 길이 1.78E-03 s

PHY 프리앰블+PHY헤더+데이터의 데이터 송신 길이

(단일 단말기) 1.80E-03 s

ACK 패킷 길이 1.12E-04 s

ACK 송신 길이 1.32E-04

전체 송신 시간 1.95E-03

개선 1.18E-03

개선% 37.82

전체 처리량( throughput ) 4.82E+07

Claims

채널 액세스 프로토콜에 따라 패킷화된 데이터를 통신하기 위해 동작할 수 있는 무선 통신 시스템에서, 데이터 패킷들을 통신하는 개선된 방법에 있어서,

송신 스테이션에서 송신될 데이터를 복수의 패킷들로 만드는 단계;

상기 복수의 패킷들로부터 결합 송신을 위해 한 그룹의 패킷들을 선택하는 단계;

송신 스테이션에서 선택된 패킷 그룹과 연관된 그루핑 표식을 생성하는 단계로서, 상기 그루핑 표식은 각 패킷들의 수신자들을 나타내고 동일한 패킷 그룹의 적어도 2개의 패킷들에 대한 서로 다른 수신자들을 식별하는, 그루핑 표식 생성 단계; 및

선택된 패킷 그룹 및 상기 구루핑 표식을 포함하는 적어도 하나의 송신 프레임을 조립하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 송신될 데이터는 복수의 필드들을 포함하는 매체 접근 제어(MAC) 계층 헤더들을 포함하고,

상기 MAC 계층 헤더 필드들을 설정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 송신될 데이터는 복수의 필드들을 포함하는 물리 계층 헤더들을 포함하 고,

상기 물리 계층 헤더 필드들을 설정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 송신 프레임을 송신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 수신 스테이션에서 상기 송신 프레임을 수신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,

적어도 하나의 수신 스테이션에서 상기 수신된 송신 프레임이 그루핑 표식을 포함하는지를 결정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 수신된 송신 프레임을 디코딩하는 단계; 및

상기 적어도 하나의 수신 스테이션으로 보내진 상기 디코딩된 프레임으로부터 데이터를 추출하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,

만일 상기 적어도 하나의 수신 스테이션으로 보내지지 않은 추출된 데이터가 있다면, 상기 추출된 데이터를 버리는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 수신 스테이션에서 수신확인 메시지(ACK)를 생성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 ACK를 생성하기 전에 상기 그루핑 표식이 ACK 명령들을 포함하는지의 여부를 결정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,

상기 ACK 메시지를 생성하는 단계는, 만일 상기 ACK 명령들이 있다면, 상기 ACK 명령들에 따라 수행됨을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 ACK 명령들은 ACK 송신 타이밍과 관련된 정보를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,

ACK 타이밍과 관련된 상기 정보는 데이터 패킷들이 상기 송신 프레임에서 조립된 순서에 따라 얻어짐을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 무선 통신 시스템은 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 프로토콜에 따라 동작가능하고, 상기 ACK 명령들은 ACK 서브캐리어 세트 할당을 포함하며, 상기 ACK 서브캐리어 세트는 상기 OFDM 프로토콜에 따라 송신을 위한 상기 서브캐리어들의 서브세트를 포함하는 클러스터임을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,

하나의 수신 스테이션으로부터 적어도 하나의 ACK 메시지를 수신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서,

상기 적어도 하나의 ACK 메시지는 복수의 ACK 메시지들임을 특징으로 하는 방법.
제16항에 있어서,

상기 ACK 메시지들의 각각은 고유한 ACK 서브캐리어 세트를 점유함을 특징으 로 하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 ACK들중 개별 ACK들을 검출하기 위해 딜레이 및 상관 알고리즘을 사용하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,

상기 ACK들중에서 상기 개별 ACK들을 검출하는데 화이트니스 테스트를 사용하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 방법.
무선 통신 시스템에서 통신하는데 동작가능한 무선 스테이션에서, 데이터 패킷의 통신을 위한 개선된 장치에 있어서,

제1무선 스테이션의 송신기;

송신을 위해 어느 데이터 패킷들이 함께 그루핑될 것인지를 결정하는 패킷 선택기;

상기 패킷 그루핑의 표식을 생성하는 그루핑 정보 생성기로서, 상기 그루핑 표식은 각 패킷들의 수신자들을 나타내고 동일한 패킷 그룹의 적어도 2개의 패킷들에 대한 서로 다른 수신자들을 식별하는, 그루핑 정보 생성기;

상기 선택된 패킷들 및 상기 그루핑 표식을 포함하는 송신 프레임을 조립하는 송신 프레임 조립기를 포함하고,

상기 조립된 송신 프레임은 적어도 제2무선 스테이션으로의 송신을 위해 상기 송신기에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서, 상기 무선 통신 시스템은

무선 근거리 통신망 (WLAN)임을 특징으로 하는 장치.
제21항에 있어서,

상기 WLAN은 OFDMA 프로토콜에 따라 동작가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제22항에 있어서, 상기 제1무선 스테이션은

WLAN 액세스 포인트(AP)인 것을 특징으로 하는 장치.
제23항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2무선 스테이션은

복수의 무선 스테이션들임을 특징으로 하는 장치.
제24항에 있어서,

상기 송신 프레임은 서로 다른 상기 무선 스테이션들을 주소로 하는 패킷들을 포함함을 특징으로 하는 장치.