KR101196259B1 - 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치 및 방법 - Google Patents

무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 무선 통신 시스템에서 높은 정확도로 프레임의 포맷을 판별하고자 한다. 이를 위하여 본 발명에 따른 프레임 포맷을 판별하는 방법은, 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상(in-phase) 신호 및 직교위상(quadrature) 신호의 전력을 산출하는 단계, 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력을 비교하는 단계, 및 비교 결과에 따라 프레임의 포맷을 판단하는 단계를 포함한다.
무선 통신, 프레임 포맷, IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11n

Description

무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING FRAME FORMAT IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-014-03, 과제명: 200Mbps급 IEEE 802.11n 모뎀 및 RF 칩셋 개발].
일반적으로 무선 통신 시스템은 규격화된 프레임 포맷을 사용한다. 무선 통신 시스템에서 여러 가지 프레임 포맷이 함께 사용되는 경우, 프레임의 포맷을 판별할 필요가 있다. 그러나 프레임의 포맷을 판별하는 기준 또는 방법이 알려져 있지 않거나, 알려져 있더라도 판별에 대한 정확도가 작은 경우가 있다.
예를 들어, 최근 새롭게 정의된 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11n 규격은 기존의 IEEE 802.11a 또는 IEEE 802.11g 규격과 함께 사용될 수 있다. IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷은 호환성을 유지하기 위해 기존 규격의 프레임 포맷과의 유사한 구간 및 새로운 구간을 포함한다. IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷에서 새로운 구간은 HT(High Throughput) 필드를 포함한다. 따라서 프레임에서 HT 필드를 식별함으로써 프레임 포맷이 IEEE 802.11n 규격인지 여부를 판단할 수 있다. 그러나 종래 알려진 HT 필드 식별 방법은 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR)가 높은 상태에서 신뢰도가 떨어지는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무선 통신 시스템에서 높은 정확도로 프레임의 포맷을 판별하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 더욱 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 방법은, 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상(in-phase) 신호 및 직교위상(quadrature) 신호의 전력을 산출하는 단계, 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력을 비교하는 단계, 및 비교 결과에 따라 프레임의 포맷을 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 장치는, 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상 신호 및 직교위상 신호의 전력을 산출하는 전력 산출부, 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력을 비교하는 전력 비교부, 및 비교 결과에 따라 프레임의 포맷을 판단하는 포맷 판단부를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 무선 통신 시스템에서 높은 정확도로 프레임의 포맷을 판별할 수 있는 효과가 있다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서 예를 들어, 본 명세서의 블록도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 동위상(in-phase) 신호 및 직교위상(quadrature) 신호의 전력을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 프레임의 포맷을 판단한다.
무선 통신 시스템에서 사용되는 프레임 포맷은 다양하게 구성될 수 있다. 이때, 프레임 포맷의 종류에 따라서 프레임에 포함된 동위상 신호와 직교위상 신호의 양이 달라질 수 있다. 예를 들어, A 포맷의 프레임은 동위상 성분의 신호를 많이 포함하고, B 포맷의 프레임은 직교위상 성분의 신호를 많이 포함할 수 있다. 이러한 경우, 프레임의 동위상 신호의 전력과 직교위상 신호의 전력을 비교함으로써, 프레임이 A 포맷 또는 B 포맷 중 어떤 프레임인지 판별할 수 있다.
이하에서 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11a 규격의 프레임 포맷과 IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷을 판별하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1은 IEEE 802.11n 프레임 포맷(110) 및 IEEE 802.11a 프레임 포맷(120)의 구조도이다. IEEE 802.11n 프레임 포맷(110)은 IEEE 802.11a 프레임 포맷(120)이 정의된 이후에 새롭게 정의된 규격이다. IEEE 802.11n 프레임 포맷(110)은 기존의 규격과 호환성을 유지하기 위해 기존 프레임 포맷과 동일한 부분 및 새로운 부분을 포함한다.
도 1을 참조하면, IEEE 802.11n 프레임 포맷(110)의 STF(Short Training Field)(102), LTF(Long Training Field)(104), L-SIG(Legacy-Signal)(106) 필드는 IEEE 802.11a 프레임 포맷(120)의 STF(112), LTF(114), L-SIG(116)과 각각 동일하다. 따라서 무선 통신 시스템은 프레임의 STF, LTF, L-SIG 필드를 이용하여 두 규격의 프레임 포맷 간의 호환성을 유지할 수 있다.
한편, IEEE 802.11n 프레임 포맷(110)은 기존 프레임 포맷에 비하여 새로운 부분을 포함한다. IEEE 802.11n 프레임 포맷(110)에서 L-SIG(106) 필드 다음에는 HT-SIG(High Throughput Signal)(108) 필드가 위치하지만, IEEE 802.11a 프레임 포맷(120)에서 L-SIG(116) 필드 다음에는 Legacy Data(118) 필드가 위치한다. 따라서 L-SIG 필드 다음에 위치하는 필드를 확인하면, 프레임 포맷이 두 규격 중 어떤 규격인지 판별할 수 있다.
HT-SIG(108) 필드에서는 Legacy Data(118) 필드보다 직교위상 신호의 전력이 상대적으로 크다. 따라서 HT-SIG(108) 필드 또는 Legacy Data(118) 필드가 위치하는 구간에서 동위상 신호의 전력과 직교위상 신호의 전력을 비교하면, 프레임 포맷이 어떤 규격인지 판별할 수 있다. HT-SIG(108) 필드에서 직교위상 신호의 전력이 큰 이유는 HT-SIG(108) 필드에 Q-BPSK(Quadrature-Binary Phase Shift Key) 변조 방식이 적용되기 때문이다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 BPSK(Binary Phase Shift Key) 및 Q-BPSK 변조 방식을 나타내는 성상도(constellation)이다. 성상도는 실수축과 허수축으로 표현된 직교 좌표를 통해 복소 신호를 나타내는 것이다. 이때, 실수축은 I축(in-phase), 허수축은 Q축(Quadrature)으로 표시될 수 있다.
기본적으로 PSK(Phase Shift Key) 변조 방식은 반송파의 위상에 일정한 차이를 두어 신호를 변조하는 방식이다.
BPSK 변조 방식은 바이너리 신호에 따라서 반송파에 180도의 위상 차이를 두어 신호를 변조한다. 도 2를 참조하면, BPSK 변조 방식은 심볼의 반송파가 I축 상에서 +1 또는 -1에 위치하므로, 신호는 각각 0도 또는 180도의 위상을 갖는 반송파에 의해 변조된다.
한편, Q-BPSK 변조 방식은 BPSK 변조 방식과 유사하게 반송파에 180도의 위상 차이를 두지만, BPSK 변조 방식에 비하여 90도 회전한 반송파를 사용한다. 즉, 도 2를 참조하면, Q-BPSK 변조 방식은 심볼의 반송파가 Q축 상에서 +1 또는 -1에 위치하므로, 신호는 각각 90도 또는 270도의 위상을 갖는 반송파에 의해 변조된다.
따라서 Q-BPSK 변조 방식을 사용하는 HT-SIG(108) 필드에서는 다른 변조 방식을 사용하는 필드보다 직교위상 신호의 전력이 크게 된다.
결과적으로, IEEE 802.11a 규격과 IEEE 802.11n 규격이 혼용되는 무선 통신 시스템에서, 프레임의 L-SIG 필드 다음에 위치하는 구간에서 동위상 신호의 전력과 직교위상 신호의 전력을 비교함으로써, 프레임이 어떤 규격의 프레임 포맷인지를 판별할 수 있다.
<프레임 포맷을 판별하는 방법>
이하에서는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법의 일 실시예에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 프레임 포맷을 판별하는 방법은, 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상 신호 및 직교위상 신호의 전력을 산출하는 단계(302), 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력을 비교하는 단계(304), 및 비교 결과에 따라 프레임의 포맷을 판단하는 단계(308)를 포함한다.
여기서, 동위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 합산하여 산출되고, 직교위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 합산하여 산출될 수 있다. 한편, 동위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 평균하여 산출되고, 직교위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 평균하여 산출될 수도 있다.
이러한 방법은 예를 들어 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식의 무선 통신 시스템 등에 적용될 수 있다. OFDM 방식은 다수의 부반송파를 사용하여 신호를 전송하는 것이다. 따라서 OFDM 방식의 무선 통신 시스템의 경우에는 복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력을 함께 비교함으로써, 프레임 포맷 판별의 신뢰도를 높일 수 있다. 기 설정된 구간에서 복수의 부반송파에 대하여 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력을 각각 합산하거나 평균하는 방법이 사용될 수 있다. 이때, 복수의 부반송파는 OFDM 방식에 사용되는 다수의 부반송파의 전부 또는 일부가 될 수 있다. 다수의 부반송파 전부를 사용하는 경우에는 신뢰도가 더욱 증가할 수 있지만, 처리 시간의 지연 등을 고려하여 원하는 신뢰도를 만족하는 선에서 다수의 부반송파 중 일부를 사용할 수도 있다.
한편, 전력을 비교하는 단계(304)의 비교는 동위상 신호의 전력 또는 직교위 상 신호의 전력에 기 설정된 웨이팅 인자(weighting factor)를 반영하여 비교될 수 있다. 무선 통신 시스템에서 프레임은 다양한 상태의 무선 채널을 통해 수신된다. 이렇게 수신된 프레임으로부터 프레임 포맷을 판별할 때에, 기 설정된 웨이팅 인자를 이용하여 채널 상태 또는 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio) 등의 영향을 반영할 수 있다. 채널 상태 또는 신호 대 잡음비에 따라 최적화되도록 설정된 웨이팅 인자는 프레임 포맷 판별의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 프레임 포맷을 판별하는 방법은 프레임에 포함된 데이터 레이트 정보를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이때 프레임의 포맷은 전력을 비교하는 단계(304)의 비교 결과 및 데이터 레이트 정보에 따라 판단될 수 있다. 여기서, 프레임의 포맷은 데이터 레이트 정보가 기 설정된 데이터 레이트를 지시하는 것으로 확인된 경우에, 전력 비교부(904)의 비교 결과에 따라 판단될 수 있다.
이러한 방법은 프레임에 포함된 데이터 레이트 정보에 따라 프레임 포맷이 달라질 수 있는 경우에 적용될 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.11a 규격은 시그널(Signal) 필드에 데이터 레이트 정보를 포함한다. 이때, 데이터 레이트 정보는 6Mbps 내지 54Mbps의 레이트 중 어떤 데이터 레이트인지를 지시한다. 한편, IEEE 802.11n 규격의 레거시 시그널(Legacy Signal) 필드에 포함된 데이터 레이트 정보는 항상 6Mbps를 지시하도록 정의된다. 따라서 데이터 레이트 정보가 6Mbps 이외의 데이터 레이트를 지시하는 것으로 확인된 경우, 프레임은 IEEE 802.11n 규격이 아닌 것으로 판단될 수 있다. 한편, 데이터 레이트 정보가 6Mbps를 지시하는 것으로 확인된 경우, 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력 비교 결과에 따라 프레임 포맷을 판별할 수 있다.
전술한 바와 같은 방법으로, IEEE 802.11a 규격의 시그널 필드 또는 IEEE 802.11n 규격의 레거시 시그널 필드에 포함된 데이터 레이트 정보를 확인하여, 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력 비교 결과 및 데이터 레이트 정보에 따라 프레임 포맷을 판단할 수 있다.
한편, 프레임의 기 설정된 구간은 데이터 레이트 정보를 포함하는 시그널 필드 다음에 위치할 수 있다. 기 설정된 구간은 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력이 비교되는 구간이다. 따라서 기 설정된 구간은 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력 비교 결과에 따라 프레임 포맷을 구별할 수 있는 구간일 수 있다. 예를 들어, 프레임 포맷이 IEEE 802.11a 규격과 IEEE 802.11n 규격 중 어느 규격인지를 판별하고자 하는 경우, 기 설정된 구간은 시그널 필드 다음에 위치하는 구간이 될 수 있다. 즉, 이 구간은 IEEE 802.11a 규격에서는 데이터 필드가 되고, IEEE 802.11n 규격에서는 HT-Signal 필드가 될 수 있다.
또한, 프레임 포맷은 IEEE 802.11a 규격 또는 IEEE 802.11n 규격 중 어느 하나로 판단될 수 있다.
<프레임 포맷을 판별하는 장치>
이하에서는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치의 일 실시예에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 장치(900)의 구조도이다. 도 9를 참조하면, 프레임 포맷을 판별하는 장치(900)는 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상 신호 및 직교위상 신호의 전력을 산출하는 전력 산출부(902), 동위상 신호의 전력 및 직교위상 신호의 전력을 비교하는 전력 비교부(904), 및 비교 결과에 따라 프레임의 포맷을 판단하는 포맷 판단부(906)를 포함한다.
여기서, 동위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 합산하여 산출되고, 직교위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 합산하여 산출될 수 있다. 한편, 동위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 평균하여 산출되고, 직교위상 신호의 전력은 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 평균하여 산출될 수도 있다.
전력 비교부(904)는 동위상 신호의 전력 또는 직교위상 신호의 전력에 기 설정된 웨이팅 인자를 반영하여 비교할 수 있다.
프레임 포맷을 판별하는 장치(900)는 프레임에 포함된 데이터 레이트 정보를 확인하는 데이터 레이트 확인부(도 9에 도시되지 않음)를 더 포함할 수 있고, 이때 프레임의 포맷은 전력 비교부(904)의 비교 결과 및 확인된 데이터 레이트 정보에 따라 판단될 수 있다. 여기서, 프레임의 포맷은 데이터 레이트 정보가 기 설정된 데이터 레이트를 지시하는 것으로 확인된 경우에, 전력 비교부(904)의 비교 결과에 따라 판단될 수 있다.
한편, 프레임의 기 설정된 구간은 데이터 레이트 정보를 포함하는 시그널 필 드 다음에 위치할 수 있다. 또한, 프레임 포맷은 IEEE 802.11a 규격 또는 IEEE 802.11n 규격 중 어느 하나로 판단될 수 있다.
기타 프레임 포맷을 판별하는 장치(900)에 대한 세부적인 설명은 전술한 포맷을 판별하는 방법의 설명과 중복되므로, 여기서는 생략하기로 한다.
<구체적인 실시예>
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)의 개략도이다. 도 4를 참조하면, 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)는 Symbol number, Legacy Rate, α, Q, I를 입력받고, 프레임 포맷 판별 결과를 출력한다. 이하에서, 도 5a, 도 5b, 도 6을 함께 참조하여 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)의 입력을 설명한다.
여기서, Symbol number는 프레임 포맷 판별을 위해 사용될 프레임의 설정 구간을 가리킨다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상 신호 및 직교위상 신호의 전력을 비교하는데, Symbol number는 기 설정된 구간을 지시해 주는 역할을 한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하여 IEEE 802.11a 규격과 IEEE 802.11n 규격에서 적용될 수 있는 Symbol number를 설명한다.
도 5a는 IEEE 802.11a 규격의 프레임 포맷(500)의 구조도이고, 도 5b는 IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷(550)의 구조도이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷(550)은 IEEE 802.11a 규격과 호환될 수 있도록 IEEE 802.11a compatible packet 구간을 갖는다. 이 구간은 IEEE 802.11a 규격의 프레임 포맷(500)과 동일하다. 프레임 포맷이 IEEE 802.11a 규격과 IEEE 802.11n 규격 중 어느 규격인지 판별하기 위해, 프레임의 시작 부분부터 20us가 지난 다음의 구간에서 전력을 비교한다. 즉, 이 구간은 IEEE 802.11a 규격의 프레임 포맷(500)에서는 OFDM symbol이 위치하는 DATA field가 되고, IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷(550)에서는 HT-SIG1 또는 HT-SIG2 필드가 위치하는 구간이다.
따라서 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)는 프레임의 각 구간 또는 각 심볼에 부여된 Symbol number를 확인하여 기 설정된 구간을 식별할 수 있다. 예를 들어, Symbol number는 표 1과 같이 부여될 수 있다.
구간 Symbol number
0us ~ 8us 1
8us ~ 16us 2
16us ~ 20us 3
20us ~ 24us 4
24us ~ 28us 5
Symbol number에 이어서 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)의 입력 중 Legacy Rate에 대해 설명한다.
Legacy Rate는 데이터 레이트 정보를 의미한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, Legacy Rate는 IEEE 802.11a 규격의 프레임 포맷(500)의 SIGNAL 필드와 IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷(550)의 L-SIG 필드에 포함되는 정보이다. 도 6은 IEEE 802.11a 프레임 포맷의 Signal 필드 및 IEEE 802.11n 프레임 포맷의 Legacy Signal(L-SIG) 필드의 구조도이다. Legacy Rate는 필드(600)의 시작 부분에 포함된 4비트에 포함되어, 표 2와 같이 데이터 레이트에 대한 정보를 포함한다.
Rate (Mbits/s) R1:R4
6 1101
9 1111
12 0101
18 0111
24 1001
36 1011
48 0001
54 0011
다음으로, 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)의 나머지 입력들에 대해 설명한다. α는 웨이팅 인자로서, 동위상 신호 및 직교위상 신호의 전력을 비교할 때에 사용될 수 있다. Q는 직교위상 신호를 의미하고, I는 동위상 신호를 의미한다.
도 7은 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)에서 수행되는 프레임 포맷 판별 방법(700)을 설명하는 순서도이다. 프레임 포맷 판별 방법(700)은 Symbol number를 확인하는 단계(702), Legacy Rate가 6Mbps인지 확인하는 단계(704), 직교위상 신호와 동위상 신호의 전력을 비교하는 단계(706)를 포함한다.
우선, 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)는 입력받은 Symbol number를 확인(702)한다. 전술한 표 1과 같이 Symbol number가 정의된 경우, Symbol number가 4 또는 5로 확인된 경우에 다음 단계(704)로 진행한다.
다음으로, 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)는 Legacy Rate가 6Mbps인지 확인(704)한다. 확인 결과, Legacy Rate가 6Mbps가 아닌 경우, 프레임은 non-HT frame으로 판단되고, Legacy Rate가 6Mbps인 경우 다음 단계(706)로 진행한다.
706 단계는 수학식 1에 따라 직교위상 신호와 동위상 신호의 전력을 비교한다.
Figure 112008087554146-pat00001
수학식 1은 직교위상 신호 및 동위상 신호를 각각 제곱하여 복수의 부반송파에 대하여 합산한 결과에 웨이팅 인자 α를 반영하여 비교하는 것이다. 부반송파는 인덱스 k로 표시될 수 있고, 10개의 부반송파에 대하여 수학식 1을 산출하는 경우 k는 0 내지 9가 될 수 있다. 웨이팅 인자 α는 채널 상태 또는 신호 대 잡음비 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
비교 결과, 직교위상 신호의 전력
Figure 112012031221837-pat00002
이 동위상 신호의 전력
Figure 112012031221837-pat00003
보다 큰 경우에 설정 구간은 Q-BPSK 방식으로 변조되었을 가능성이 상당히 높으므로, 프레임은 HT frame으로 판단된다. 그렇지 않은 경우에 프레임은 non-HT frame으로 판단된다.
이와 같은 과정을 통해, 프레임 포맷은 최종적으로 IEEE 802.11n 규격에 포함된 HT frame으로 판단되거나, 기타 규격에 포함되는 non-HT frame으로 판단된다.
이하에서는 Legacy Rate를 판단하는 단계(704)의 효과에 대하여 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명한다. Legacy Rate를 판단하는 단계(704)가 생략된 경우에도, 전력을 비교하는 단계(706)에 의해 프레임 포맷을 판단할 수 있다. 그러나 Legacy Rate를 판단하는 단계(704)를 사용하면, 전력을 비교하는 단계(706)만을 사용하는 경우보다 프레임 포맷 판별의 정확도를 증가시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 이 실시예에서 프레임 포맷을 판별하기 위해 IEEE 802.11n 프레임 포맷의 HT-SIG 필드와 IEEE 802.11a 프레임 포맷의 DATA 필드를 구별하여야 한다. 이때, HT-SIG 필드는 Q-BPSK 방식으로 변조되지만, DATA 필드는 BPSK, QPSK, 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64-QAM 방식 중 어느 하나로 변조될 수 있다. 706 단계에서 직교위상 신호와 동위상 신호의 전력을 비교하여 Q-BPSK 방식으로 변조된 HT-SIG를 식별하는데, DATA 필드의 변조 방식에 따라 706 단계에서 HT-SIG의 식별이 정확하지 않을 가능성이 있다. BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조 방식 순서로 706 단계에서 비교 결과의 정확도가 낮아질 수 있는데, 이를 도 8a 내지 도 8d와 함께 더욱 상세하게 설명한다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM 변조 방식을 나타내는 성상도이다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, DATA 필드에 BPSK 방식 또는 QPSK 방식이 적용되는 경우 Q축 상에 가까운 부반송파가 없기 때문에, Q-BPSK 방식을 사용하는 HT-SIG와 혼동될 우려가 상당히 적다. 그러나 16-QAM 또는 64-QAM 방식의 경우, 도 8c 및 도 8d에 동그라미로 표시된 부반송파처럼 Q축 상에 가까운 부반송파로 인해 직교위상 신호의 전력이 커질 수 있다. 따라서 이 경우 706 단계에서 직교위상 신호의 전력이 동위상 신호의 전력보다 크게 판단될 수 있고, DATA 필드임에도 불구하고 HT-SIG 필드로 오인되어 프레임이 HT-frame으로 잘못 판별될 수 있다. 특히, 무선 채널을 통과하여 수신된 프레임은 채널 상태에 따라서 부반송파의 위치에 오차가 생길 수 있기 때문에, 프레임 판별의 오류가 발생할 수 있다.
이를 정리하면, 706 단계에서는 직교위상 신호의 전력과 동위상 신호의 전력을 비교하여 직교위상 신호의 전력이 높은 경우에 프레임을 HT-Frame으로 판단하기 때문에, DATA 필드에 Q축 상에 가까운 부반송파가 많이 포함된 경우에는 DATA 필드임에도 불구하고 HT-SIG 필드로 오인될 가능성이 존재한다. 이를 방지하기 위해서, 706 단계에서도 수학식 1과 같이 복수의 부반송파에 대한 합계를 이용하지만, 이때 사용된 복수의 부반송파 중 많은 수가 Q축 상에 가까운 부반송파인 경우에 이러한 오류가 발생할 수 있다.
704 단계는 Legacy Rate에 따라 HT frame이 아닌 프레임을 명확히 판단하기 때문에, 706 단계에서 발생할 수 있는 오류로 인한 정확도 손실을 보상하는 효과가 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디 스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1은 IEEE 802.11n 프레임 포맷(110) 및 IEEE 802.11a 프레임 포맷(120)의 구조도이다.
도 2는 BPSK 및 Q-BPSK 변조 방식을 나타내는 성상도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 장치(400)의 개략도이다.
도 5a는 IEEE 802.11a 규격의 프레임 포맷(500)의 구조도이다.
도 5b는 IEEE 802.11n 규격의 프레임 포맷(550)의 구조도이다.
도 6은 IEEE 802.11a 프레임 포맷의 Signal 필드 및 IEEE 802.11n 프레임포맷의 Legacy Signal 필드의 구조도이다.
도 7은 프레임 포맷을 판별하는 장치에서 수행되는 프레임 포맷 판별 방법을 설명하는 순서도이다.
도 8a는 BPSK 변조 방식을 나타내는 성상도이다.
도 8b는 QPSK 변조 방식을 나타내는 성상도이다.
도 8c는 16-QAM 변조 방식을 나타내는 성상도이다.
도 8d는 64-QAM 변조 방식을 나타내는 성상도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 포맷을 판별하는 장치(900)의 구조도이다.

Claims (16)

  1. 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상(in-phase) 신호 및 직교위상(quadrature) 신호의 전력을 산출하는 단계;
    상기 동위상 신호의 전력 및 상기 직교위상 신호의 전력을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 프레임의 포맷을 판단하는 단계
    를 포함하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동위상 신호의 전력은,
    복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 합산하여 산출되고,
    상기 직교위상 신호의 전력은,
    상기 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 합산하여 산출되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동위상 신호의 전력은,
    복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 평균하여 산출되고,
    상기 직교위상 신호의 전력은,
    상기 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 평균하여 산출되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력을 비교하는 단계는,
    상기 동위상 신호의 전력 또는 상기 직교위상 신호의 전력에 기 설정된 웨이팅 인자(weighting factor)를 반영하여 비교하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임에 포함된 데이터 레이트 정보를 확인하는 단계를 더 포함하고,
    상기 포맷을 판단하는 단계는,
    상기 비교 결과 및 상기 데이터 레이트 정보에 따라 상기 프레임의 포맷을 판단하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프레임의 포맷은,
    상기 데이터 레이트 정보가 기 설정된 데이터 레이트를 지시하는 것으로 확인된 경우에 상기 비교 결과에 따라 판단되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 구간은,
    데이터 레이트 정보를 포함하는 시그널 필드 다음에 위치하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 포맷은,
    IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11a 규격 또는 IEEE 802.11n 규격 중 어느 하나로 판단되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 방법.
  9. 프레임의 기 설정된 구간에서 동위상(in-phase) 신호 및 직교위상(quadrature) 신호의 전력을 산출하는 전력 산출부;
    상기 동위상 신호의 전력 및 상기 직교위상 신호의 전력을 비교하는 전력 비교부; 및
    상기 비교 결과에 따라 상기 프레임의 포맷을 판단하는 포맷 판단부
    를 포함하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동위상 신호의 전력은,
    복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 합산하여 산출되고,
    상기 직교위상 신호의 전력은,
    상기 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 합산하여 산출되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 동위상 신호의 전력은,
    복수의 부반송파에 대한 동위상 신호의 전력을 평균하여 산출되고,
    상기 직교위상 신호의 전력은,
    상기 복수의 부반송파에 대한 직교위상 신호의 전력을 평균하여 산출되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 전력 비교부는,
    상기 동위상 신호의 전력 또는 상기 직교위상 신호의 전력에 기 설정된 웨이팅 인자(weighting factor)를 반영하여 비교하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 프레임에 포함된 데이터 레이트 정보를 확인하는 데이터 레이트 확인부를 더 포함하고,
    상기 포맷 판단부는,
    상기 비교 결과 및 상기 데이터 레이트 정보에 따라 상기 프레임의 포맷을 판단하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프레임의 포맷은,
    상기 데이터 레이트 정보가 기 설정된 데이터 레이트를 지시하는 것으로 확인된 경우에 상기 비교 결과에 따라 판단되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 기 설정된 구간은,
    데이터 레이트 정보를 포함하는 시그널 필드 다음에 위치하는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 프레임의 포맷은,
    IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11a 규격 또는 IEEE 802.11n 규격 중 어느 하나로 판단되는, 무선 통신 시스템의 프레임 포맷을 판별하는 장치.
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