KR101287683B1 - 송신 전력 제어 방법 및 송신 전력 변경 시스템 - Google Patents

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Abstract

무선 통신에 있어서 전력 사용과 링크 적응을 조정하기 위한 방법이 기술된다. 단말기 및/또는 액세스 포인트(AP)는 원하는 통신 데이터 송신 레이트와 관련하여 단말기의 송신 전력을 변경하려고 시도할 수 있다. 또한, 기술된 방법과 함께 링크 채용이 이용될 수 있다.

Description

송신 전력 제어 방법 및 송신 전력 변경 시스템{TERMINAL TRANSMIT POWER CONTROL WITH LINK ADAPTATION}
본 발명의 양태들은 무선 통신에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 양태들은 무선 신호를 송신하는 데 사용되는 전력의 제어에 관한 것이다.
무선 통신의 성장 및 인터넷과의 통합은 근거리 네트워크의 성장에 계속 영향을 미치고 있다. IEEE 802.11 기반 통신 프로토콜 및 관련 장치의 확장 이래, 무선 근거리 네트워크(WLAN)들이 일정한 빈도로 출현하고 있다. WLAN은 PC들, PDA들 및 회사, 공공 및 가정 환경 내의 다른 장비 사이의 고속 무선 접속을 제공한다. WLAN 사용자는 WLAN에 대한 액세스를 기대하게 되었으며, 보다 큰 커버리지 영역 및 보다 높은 처리량을 원하고 있다. 휴대 전화 사용자에게, 전력 소비 관계도 문제가 된다.
현재, IEEE 802.11 시리즈 프로토콜은 선도적인 WLAN 표준이다. 소정의 표준들(예를 들어, IEEE 802.11 a/b/g)은 표준화를 마쳤다. 이들 표준 중 일부는 한 유니트로의 링크 상의 전력을 변경하는 능력을 포함한다.
동시에, 무선 제공자들은 적응성 안테나 어레이(스마트 어레이 안테나라고도 함)를 실험하고 있다. 적응성 안테나 어레이에 대한 현재의 접근법은 전력 제어 문제를 다루지 못하고 있다. 오히려, 적응성 어레이는 빔 조종(beam steering) 기술에 집중되고 있다.
본 발명의 양태들은 위에서 확인된 문제들 중 하나 이상을 다루어, 무선 통신에 이용하기 위한 개량된 전력 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 양태들은 아래의 도면과 관련하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 양태들에 따른 송신 전력 제어를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 양태들에 따른 부하 등화에 기초한 어레이 패턴의 변경을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 양태들에 따른 패킷 조종에 기초한 어레이 패턴의 변경을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 양태들에 따른 전력 절감 프로세스를 나타내는 도면이다.
도 5는 통상의 링크 적응 방법을 나타내는 도면이다.
도 6 및 7은 본 발명의 양태들에 따른 링크 적응을 나타내는 도면이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 양태들에 따른 안테나 파라미터들의 변경을 나타내는 도면이다.
도 9-18은 본 발명의 양태들에 따른 링크 적응을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 양태들에 따른 기지국의 일례를 나타내는 도면이다.
도 20-21은 본 발명의 양태들에 따른 액세스 포인트들의 추가적인 예를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 양태들에 따른 프리미엄 이득을 결정하기 위한 프로세스를 나타내는 도면이다.
본 발명의 양태들은 무선 근거리 네트워크에서 이용하기 위한 액세스 포인트들의 전력 제어에 관한 것이다. 다음의 설명은 독자들을 돕기 위해 여러 섹션으로, 즉 전력 제어, IEEE 802.11h에서의 송신 전력 제어, IEEE 802.11b, 802.11e 및 다른 표준들에서의 송신 전력 제어, 링크 적응 방법, 및 링크 적응을 이용한 송신 전력 제어로 나누어져 있다.
아래의 설명에서 요소들 간의 다양한 접속이 설명된다는 점에 유의한다. 이들 접속은 일반적으로, 그리고 달리 지정되지 않는 한, 직접적 또는 간접적일 수 있으며, 본 명세서는 이와 관련하여 한정되는 것을 의도하지 않는다는 점에 유의한다.
전력 제어
본 발명의 양태들은 링크 이득과 관련하여 비상호 업링크 및 다운링크 시스템들에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 양태들은 스마트 안테나를 구비한 액세스 포인트(AP)를 이용하는 WLAN 시스템에서 이용될 수 있다. 여기서, 본 발명의 양태들은 이동국 송신 레이트 및 이동국 전력 소비 중 적어도 하나를 다룬다. 송신 전력 제어(TPC) 능력 및 링크 적응(link adaptation)은 다양한 환경 또는 목표에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 양태들은 이동국들이 그들의 최고 데이터 레이트로 송신하거나 이동국들이 그들의 최저 전력으로 송신하는 시스템에서 이용될 수 있다.
시스템의 유용성을 유지하면서 전력 소비 절감을 실현하기 위하여, TPC 및 순응성 무선 LAN AP 및 이동국과 함께 기능하는 방법 및 시스템이 이용될 수 있다.
전력 절감은 모든 장치가 항상 하나의 액세스 포인트에 접속되는 것을 의미하지 않는다. 오히려, 모든 이동국의 송신 전력이 모든 다른 이동국에 도달하거나 액세스 포인트로 되돌아가기에는 충분하지 않은 경우에 은닉 단말기들이 존재하게 된다. 802.11b 또는 802.11e 사양에서, 이동국들은 일정한 전력으로 송신하며, TPC 기능을 갖고 있지 않다. 다음은 802.11 프로토콜에서 TPC를 허용하는 다양한 접근법을 설명한다.
IEEE 802.11h에서의 송신 전력 제어
IEEE 802.11h는 5 GHz 대역의 유럽 사양이다. 이 사양은 주로 TPC 및 동적 주파수 선택(DFS)을 처리한다. 802.11h에서의 TPC에 대한 주요 이유는 TPC(이것은 802.11h에서 최대 규정 송신 전력 설정을 의미한다)가 유럽에서의 5 GHz 대역 상의 동작을 위해 요구된다는 점이다. TPC와 관련하여, 802.11h는 프레임 구조만을 정의하고 있다. 이것은 TPC를 달성하기 위한 어떠한 방법도 설명하고 있지 않다.
본 발명의 양태들은 IEEE 802.11h 사양의 프로브 요청/응답 또는 액션 커맨드를 이용하여 소정의 TPC 정보를 송신하는 것에 관한 것이다. 이러한 특징들은 다른 IEEE 802.11 사양들이 TPC를 이용하는 것을 도울 수 있다. 이들 커맨드는 임의의 은닉 단말기의 회피를 돕기 위한 제어 신호를 송신하는 데 이용되거나 이용되지 않을 수 있다. 제어 신호가 사용되는 경우, 제어 신호들은 은닉 단말기 문제를 피하기 위하여 정상 전력으로 송신하도록 설정될 수 있다. 이것은 AP 및 이동국 양자의 소정의 변경을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 양태들은 802.11h에서 사용되는 것과 유사한 기술에 기초하여 TPC를 허용하기 위하여 802.11b/e 사양에 예약되어 있는 임의의 슬롯 또는 프레임을 이용할 수 있다.
802.11h 및 802.11b 양자가 프레임 구조를 갖지만, 이들은 동일하지 않다. 다음은 802.11h에서의 다양한 관측 및 non-802.11h 프로토콜에서 TPC를 어떻게 달성하는지를 설명한다.
TPC 보고에 대해, 802.11h는 이 동작에 대한 프로브 응답을 변경한다. 응답이 변경되지만, TPC를 개시하기 위한 프로브 요청에는 아무런 변화도 없다. 오히려, 802.11h는 TPC 요청을 위해 액션 프레임을 이용한다.
802.11b/e에서 프로브 응답의 동일한 변경이 가능한데, 이는 802.11h에서 TPC를 위해 사용되는 주문 번호가 802.11b/e에 현재 예약되어 있기 때문이다.
802.11b에서는, 액션 프레임에 대한 어떠한 규정도 없다. 따라서, 이 프로토콜에서는 프로브 요청을 변경하기가 보다 쉽다.
802.11e에서는, 액션 프레임 및 프로브 요청 양자가 정의되어 있다.
802.11h에서는, 스펙트럼 관리 슬롯(비컨 또는 프로브 응답 내)이 1로 설정되는 경우 AP가 TPC를 행한다는 것을 이동국이 알고 있다.
스펙트럼 관리 슬롯의 동일 슬롯은 802.11b/11e에 예약되어 있다. 본 발명의 양태들은 이 슬롯을 이용하여 TPC를 달성할 수 있다.
이러한 개요를 고려하면, 802.11h에서 TPC는 도 1에 도시된 바와 같이 달성될 수 있다. 도 1은 액세스 포인트(101) 및 이동국(102)을 나타낸다. 송신 전력은 이동국(102)에서 액세스 포인트(101)로의 TPC 요청에 포함된다. TPC 보고는 액션 프레임의 일부로서 또는 프로브 응답의 일부로서 포함될 수 있다. 이 도면은 액세스 포인트(101)가 이동국(102)의 송신 전력을 조정하기를 원하는 상황을 나타낸다. TPC 보고는 액세스 프레임을 이용하여 액세스 포인트(101)에서 이동국(102)으로의 TPC 요청에 응답하여 생성된다. 이동국(102)이 액세스 포인트(101)의 송신 전력을 조정하기를 원하는 경우, 이것은 상호 요청 및 보고를 가짐으로써 가능할 수 있다.
그러나, 이동국(102)이 그 자신의 송신 전력을 조정하는 것은 가능성이 없다. TPC를 위한 현재의 송신 전력 정보는 프로브 응답 프레임에 포함된다. 이것은 임의의 계산이 수신기에서 행해져야 한다는 것을 의미한다.
본 발명의 양태들은 이동국(102)이 그 자신의 송신 전력을 조정하는 능력을 포함한다. 액세스 포인트(101)는 현재의 이동국(102)의 송신 전력 간의 차이를 계산하고, 이 정보를 갱신하고, 이 정보를 이동국(102)으로 전달할 수 있다.
IEEE 802.11b, 802.11e 및 다른 표준들에서의 송신 전력 제어
802.11 b/e에서 TPC를 달성하기 위하여, 802.11h의 슬롯 구조의 사소한 변경이 이용될 수 있다. 다양한 TPC 접근법은 802.11 b/e 프로토콜의 프레임 구조를 변경할 수 있는 능력에 의해 억제될 수 있다. 액세스 포인트(101) 및 이동국(102)도 TPC를 허용하기 위해 변경될 필요가 있을 수 있다. TPC는 프로브 요청 및 프로브 응답 신호들을 이용하는 방법으로서 구현될 수 있다. 양 타입의 상황(고정 어레이 및 변경 어레이)이 TPC에 이용될 수 있다. 이것은 도 2a, 2b, 3a 및 3b와 관련하여 도시되어 있다.
도 2a 및 2b를 참조하여 TPC가 설명된다. 여기서, 이동국들은 액세스 포인트(201)가 다양한 어레이 패턴을 변경하는지를 알고 있다.
이동국(207)은 RTS(Request to Send) 신호(208)를 액세스 포인트(201)로 송신한다. 프로브 요청/응답 시간이 프레임의 지속기간 필드 내의 NAV 설정 타이머에 추가될 수 있다. 액세스 포인트(201)는 RTS(208)를 수신하고, 이동국에 CTS(Clear to Send) 신호(209)로 응답한다.
이동국(207)은 프로브 요청(210)을 송신하여, 액세스 포인트(201)에 TPC를 이용할 것을 요청한다(예를 들어, TPC 플래그를 설정함으로써).
액세스 포인트(201)는 이동국으로부터 수신된 전력을 검출하고, 수신 전력과 액세스 포인트(201)와 통신하는 데 필요한 전력 간의 값 차이를 결정한다.
액세스 포인트(201)는 프로브 응답(211)을 이동국으로 송신하여, 이동국에 값 차이를 알린다.
이어서, 이동국은 송신 전력을 줄이고, 동작을 정상적으로 계속한다.
도 2a 및 2b는 각 빔을 부하 등화(load equalize)하기 위하여 자동으로 변경되는 어레이(201)의 커버리지 영역들의 전이를 나타낸다.
도 3a 및 3b는 패킷 조종에 의해 자동으로 변경되는 어레이(301)의 커버리지 영역의 전이를 나타낸다.
도 4는 이동국(401), 액세스 포인트(402) 및 다른 이동국들(403) 간의 신호 흐름도를 나타낸다. 액세스 포인트(402)는 예를 들어 액세스 포인트(402)와 연관된 안테나 빔 어레이가 변경되려고 한다는 것을 알리기 위하여 비컨 또는 프로브 응답(404)을 송신한다. 이어서, 이동국(401)은 높은 전력으로 RTS(405)를 액세스 포인트(402)로 송신한다. 이것은 다른 이동국들(403)에 의해 신호(406)로서 픽업될 수 있다. 물론, 다른 이동국들(403)은 신호(406)를 픽업할 수 있는 범위 내에 있거나 없을 수 있다. 이어서, 액세스 포인트(402)는 CTS 신호(407)를 이동국(401)으로 송신한다. CTS 신호(407)는 다른 이동국들(403)에 의해 수신되거나 수신되지 않을 수 있다.
이어서, 액세스 포인트(402)는 프로브 요청 또는 액션 신호(408)를 액세스 포인트(402)로 송신할 수 있다. 동일한 신호가 다른 이동국들(403)에 의해 수신되거나 수신되지 않을 수 있다(여기서는 파선 신호(409)로서 도시됨). 이어서, 액세스 포인트(402)는 단계 410에서 이동국(401)에 관련하여 전력을 줄일 것을 결정한다.
이어서, 액세스 포인트(402)는 이동국(401)이 전력을 줄일 수 있는 새로운 전력 설정 또는 양을 포함하는 프로브 응답(411)을 이동국(401)으로 송신한다. 새로운 낮은 전력 설정을 이용하여, 이동국(401)은 신호(412)에서 데이터를 액세스 포인트(402)로 송신한다. 이어서, 액세스 포인트(402)는 데이터의 수신을 확인한다(ACK 신호(413)). 신호(413)의 송신은 이동국(401)이 액세스 포인트(402)가 데이터 신호(412)를 수신했음을 아는 것을 보장하기 위하여 높은 전력으로 수행될 수 있다. 대안으로, ACK 신호(413)는 액세스 포인트(402)에서 에너지를 절약하기 위하여 낮은 전력으로 송신될 수 있다.
높은 전력으로 ACK 신호(413)를 송신하는 하나의 이익은, 다른 이동국들(403)이 이동국(401)이 데이터 송신을 완료했으며, 이제 다른 이동국들(403)이 액세스 포인트(402)에 데이터를 송신하는 프로세스를 시작할 수 있다는 것을 인식할 수 있다는 것이다.
2개의 네비게이션 설정 간격이 발생할 수 있다. 첫 번째(414)는 확인 신호(413)를 통해 RTS 신호(405)로부터 발생할 수 있다. 두 번째(415)는 확인 신호(413)를 통해 CTS 신호(406)로부터 발생할 수 있다.
링크 적응 방법
다음은 본 발명의 양태들에 따른 다양한 링크 적응 방법을 설명한다. 여기서, 각각의 이동국은 수신 전력을 검사하고, 액세스 포인트로부터의 수신 전력에 따라 데이터 레이트를 변경할 수 있다. 이러한 방법들은 AP에 대해 임의의 제어 정보를 송신할 필요를 최소화하거나 제거할 수 있다.
링크 적응을 위한 실제 방법은 현재의 IEEE 802.11 사양에서는 정의되어 있지 않다. 그럼에도, 현재의 IEEE 802.11 칩셋 또는 관련 장비의 대부분은 전통적인 접근법을 이용하여 일 타입의 링크 적응을 수행한다. 고려할 사항에는 먼저 최고의 레이트로 송신 레이트를 설정한 후에 채널 조건에 따라 송신 레이트를 감소시키는 것, 최저 레이트로 송신 레이트를 설정한 후에 송신 레이트를 증가시키는 것, 얼마나 자주 링크 적응을 수행해야 하는지, 수신 전력과 에러 검출 결과가 링크 적응에 이용되어야 하는지 등이 포함된다. 도 5는 통상의 링크 적응 방법을 나타낸다. 각각의 이동국(502)은 액세스 포인트(501)로부터 비컨 또는 제어 신호(503)를 수신한다. 이동국들(502)은 비컨 또는 다른 제어 신호를 이용하여, 단계 504에 도시된 것과 같이 수신 신호의 전력에 따라 전력을 변경할지를 결정할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 링크 적응 방법들은 액세스 포인트(501)와 이동국들(502) 간의 업링크 및 다운링크가 링크 이득과 관련하여 상호적인 것으로 가정한다. 이것은 현재의 접근법들에 스마트 안테나를 사용하지 않을 것을 제안한다. 이것은, 시스템이 스마트 안테나를 구비한 액세스 포인트를 사용할 때, 업링크 및 다운링크가 항상 상호적은 아니기 때문이다. 이것은, 특히 도 3에 도시된 바와 같은 패킷 조종 시스템들에서 수신을 위한 안테나 패턴이 송신을 위한 안테나 패턴과 항상 동일하지는 않기 때문이다. 게다가, 링크 적응은 현재, 모든 액세스 포인트(501)가 현재의 무선 LAN에서 일정한 송신 전력을 갖는다는 가정하에 수행된다. 그러나, 미래에는, 액세스 포인트들은 간섭을 줄이기 위하여 적응 어레이 또는 유사한 장치들을 이용하여 송신 전력을 변경하지 못할 수 있다. 도 5의 링크 적응 방법들은 스마트 안테나와 함께 이용될 수 있지만, 이 방법들은 에러가 발생하기 쉽고, 사용자들에게 품질 서비스를 제공하지 못할 것이다.
도 6 및 7은 본 발명의 양태들에 따른 스마트 안테나와 함께 이용될 수 있는 다양한 링크 적응 방법을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 액세스 포인트(601)는 단계 603에서 안테나 파라미터들이 변경될 것인지를 결정한다. 단계 603에서 "예"인 경우, 새로운 안테나 패턴의 파라미터들 및/또는 액세스 포인트(601)의 송신 전력이 비컨(또는 다른 제어 신호)(605) 내에 삽입된다. 단계 603에서 "아니오"인 경우, 단계 604는 생략된다.
이어서, 비컨 또는 다른 제어 신호(605)가 이동국(602)으로 송신된다. 이어서, 이동국(602)은 단계 606에서 비컨(또는 다른 신호)(605) 내의 정보에 따라 그 송신 레이트를 상하로 변경한다. 변경은 비컨마다 한 번 또는 다수의 비컨마다 한 번 발생할 수 있다. 이어서, 액세스 포인트(601) 및 이동국(602)은 비컨 또는 다른 신호(605)의 다음 송신을 기다린다(각각 경로 607 및 608). 또한, 링크 적응은 모든 비컨 신호의 송신과 함께 수행되거나, 주기적으로 수행되거나, 안테나 파라미터가 변경될 때에만 수행될 수 있다.
안테나 파라미터들은 예를 들어 송신 빔과 수신 빔 간의 이득 차이일 수 있다. 이것은 송신 빔들이 보다 큰 영역을 커버하도록 넓을 때 패킷 조종을 이용하는 시스템에 적용 가능할 수 있다.
도 7은 액세스 포인트(601)가 비컨(605) 내에 안테나 파라미터 변경 정보 또는 AP의 송신 전력 변경 정보(단계 604에서 삽입)만을 송신하는 접근법을 나타낸다. 이어서, 이동국은 비컨 내의 정보마다 레이트를 상하로 변경할 수 있다(비컨당 한 번 또는 복수의 비컨당 한 번 발생). 임의의 변경 정보를 가진 비컨(605)을 수신하는 각각의 이동국(602)은 액세스 포인트(601)로부터 전력 제어 정보를 요청하기 위하여 프로브 요청 또는 액션 프레임(701)을 송신한다. 이어서, 액세스 포인트(601)는 단계 702에서 송신 빔과 수신 빔 간의 마진 또는 이득 차이를 계산한다. 이어서, 액세스 포인트(601)는 프로브 응답 또는 액션 프레임(703) 내의 이득 차이 또는 마진을 이동국(602)으로 송신한다. 대안으로 또는 추가적으로, 액세스 포인트(601)는 프로브 응답 또는 액션 프레임(703)을 이용하여 그의 송신 전력을 이동국(602)으로 송신할 수 있다.
도 8a 및 8b는 패킷 조종에 이용되는 안테나 파라미터의 예를 나타낸다. 일반적으로, 액세스 포인트(801)로부터의 넓은 빔(802)(GA, GB, GC) 및 예리한 빔(803-805)(GA', GB', GC') 양자에 대해, 이동국들(A-C)에 대한 방위각에 따라 안테나 파라미터들이 상이하다(GA≠GB≠GC, GA'≠GB'≠GC'). 그러나, 액세스 포인트(801)는 안테나 파라미터를 모든 이동국으로 송신할 때 모든 이러한 차이를 수용할 수 없는 것으로 제한될 수 있다(도 6 및 7에 도시된 바와 같이). 비컨(605)을 이용하여 모든 안테나 파라미터보다 적은 파라미터들이 모든 이동국으로 송신되는(안테나 파라미터가 전혀 송신되지 않는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는다) 상황을 다루는 두 가지 접근법이 설명된다.
첫 번째 접근법에서, 액세스 포인트(801)는 최소 이득 차이((δG)min)를 안테나 파라미터로서 계산하여 알린다. 이어서, 액세스 포인트(801)는 넓은 빔(GA, GB, GC)(802)을 이용하여 제어 정보를 송신하고, 예리한 빔(GA', GB', GC')(803-805)을 이용하여 각 이동국의 신호를 수신한다. (δG)min은 다음의 식으로 표현될 수 있다:
Figure 112012006418130-pat00001
또는
Figure 112012006418130-pat00002
이 방법은 구현하기 쉽다. 그러나, 모든 이동국이 이 접근법을 이용하여 개별 최적 이득을 달성할 수 있는 것은 아니다. 상기 식들에 대한 프로세스가 도 22에 도시되어 있다.
두 번째 접근법에서, 액세스 포인트(801)는 각 이동국의 방향을 알고, 이 정보를 미리 각 이동국으로 송신한다. 각 이동국(A-C)은 방향 정보를 기억하거나 저장한다. 이어서, 액세스 포인트(801)가 그의 안테나 방사 패턴을 변경할 때, 액세스 포인트(801)는 안테나 지향성과 방사 특성 간의 관계를 계산하고, 이 정보를 안테나 빔(또는 빔 패턴)의 추정 방사 특성으로서 이동국들로 송신한다. 이동국들(A-C)은 이 정보를 수신하고, 안테나 빔의 현재 조건 및 추정 방사 특성을 이용한 새로운 빔을 이용함으로써 프리미엄 이득을 계산한다.
예를 들어, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 액세스 포인트(801)는 중심 방향(Gct)을 결정한다. 예를 들어, 이동국(B)은 중심(Gct)과 이동국(B) 간의 각 방향이 +1/8π라는 정보를 액세스 포인트(801)로부터 수신하였다. 이어서, 액세스 포인트(801)는 안테나 방사 패턴을 변경하고, 현재의 중심 이득 Gct' dB에 관한 정보를 이동국들(A-C)로 송신한다. 이 정보와 함께 또는 별도로, +1/8π 방향의 이득이 중심 방향의 이득보다 αdB 작다는 표시가 송신된다. 이동국(B)은 그의 안테나 파라미터를 수신하여 (Gct'-α) dB로서 조정한다.
일반적으로, 각 이동국은 링크 적응에 사용되는 수신 전력과 제공 가능한 송신 레이트 간의 관계에 관한 소정의 정보를 갖는다. 이동국이 상기 링크 적응 방법들 중 하나를 따를 경우, 다음의 식을 이용하여 수신 전력을 변경할 수 있다.
Figure 112012006418130-pat00003
이어서, 액세스 포인트(801)가 그의 전력을 변경하는 경우에, 이동국들은 전술한 바와 같이 링크 적응을 수행하기 위하여 수신 전력 및 송신 레이트들 및 액세스 포인트(801)의 송신 전력을 필요로 할 수 있다.
표 1 및 2는 송신 전력, 수신 전력 및 데이터 레이트 표들 간의 다양한 관계를 나타낸다. 표 1에 도시된 것과 유사한 정보를 이용하여, 이동국들은 그들의 전력을 조정하여 유용한 송신 레이트를 달성할 수 있다.
[표 1]
Figure 112012006418130-pat00004
[표 2]
Figure 112012006418130-pat00005

링크 적응을 이용한 송신 전력 제어
TPC 및 링크 적응은 체계적인 제어로서 함께 이용될 수 있는데, 이는 이들 양자가 이동국의 수신 전력 레벨을 이용하기 때문이다. 양 방법은 TPC에 대한 상이한 우선 순위 또는 채용된 정책에 기초하여 조합될 수 있다.
다음은 조합된 링크 적응을 이용하는 TPC 방법들에 대한 다양한 가능한 정책을 열거하고 있다.
a. 제1 정책은 데이터 처리량을 강조한다.
i. 각 이동국은 링크 적응이 허용하는 만큼 높은 레이트로 송신한다.
ii. 이동국들은 일정한 레이트로 송신한다. 예를 들어, 액세스 포인트가 수용 가능 레이트를 11 Mb/s로 제한하고, 이동국의 현재 레이트가 11 Mb/s가 아닌 경우, 이 이동국은 송신하지 않거나 그의 레이트를 11Mb/s로 변경한다.
b. 제2 정책은 전력 보존을 강조한다.
i. 모든 이동국이 전력만을 강조하는 경우, 종종 소정의 이동국들은 링크 적응이 허용하는 것보다 훨씬 낮은 데이터 레이트로 송신할 수 있다. 이것은 다른 이동국들에게 악 영향을 미칠 수 있다. 이 정책에서는 모든 이동국이 최저 데이터 레이트를 처리할 수 있는 것으로 가정한다.
c. 제3 정책은 네트워크 조건에 기초한 데이터 레이트를 강조한다.
i. 네트워크가 분주하지 않을 때, 각 이동국은 TPC를 강조한다.
ii. 네트워크가 분주할 때, 각 이동국은 처리량을 강조한다.
1. 각 이동국은 최대 레이트로 송신하거나,
2. 액세스 포인트는 최소 레이트를 설정하고, 임의의 이동국이 최소 레이트보다 낮은 속도로 송신하는 것을 금지한다.
이어서, 이동국에 의해 수행되는 TPC 간격이 제어 복잡성은 물론 시스템 처리량과 관련된다. 다음의 세 가지 상황이 고려된다.
a. TPC가 모든 이동국의 신호 송신 기회마다 수행된다.
b. TPC 메시징이 아래 두 가지 고려 사항을 이용하여 축소된다.
i. 액세스 포인트로부터의 TPC 레벨이 TPC 메시지 간격 동안 링크를 유지하기에 충분한 페이딩 마진(fading margin)을 이용하여 계산된다. 대안으로, TPC 레벨은 액세스 포인트가 그의 어레이 패턴을 변경하는 경우에도 링크를 유지하기에 충분한 마진을 이용하여 계산된다.
ii. 액세스 포인트는 액세스 포인트의 안테나 지향성 또는 다른 방사 특성이 이동국에 의해 요구될 때마다 변경되는 것을 이동국에 알린다. 변경이 발생하지 않는 경우, TPC는 요구되지 않는다.
c. TPC 메시징은 오직 다음만을 이용하여 축소된다.
i. 액세스 포인트로부터의 TPC 레벨이 TPC 메시지 간격 동안 링크를 유지하기에 충분한 페이딩 마진을 이용하여 계산된다. 대안으로, TPC 레벨은 액세스 포인트가 그의 어레이 패턴을 변경하는 경우에도 링크를 유지하기에 충분한 마진을 이용하여 계산된다.
TPC에 대한 제어 정책 및 메시지 빈도의 조합이 다음의 표 3에 도시된다. 아래의 도면들에는 다양한 예도 나타나 있다. 본 명세서에 설명되는 예는 예 1-9를 포함한다. 아래 표 내의 숫자는 그에 대응하는 예의 번호를 나타낸다.
[표 3]
Figure 112012006418130-pat00006
액세스 포인트가 최소 요구 레이트를 제한하는 경우
예 1
도 4는 제1 예를 나타낸다. 여기서, 각 이동국(401 또는 403)은 전술한 방법들 중 하나를 이용하여 링크 적응을 수행한다. 이어서, 이동국(401)이 그의 데이터를 송신하기를 원할 때, 이동국(401)은 도 4에 도시된 바와 같이 TPC를 수행한다.
도 4는 IEEE 802.11 사양의 DCF(Distributed Coordination Function) 동작을 만족시키는 경우를 나타낸다. 그러나, 이것은 IEEE 802.11의 PCF(Point Coordination Function) 동작, IEEE 802.11e 사양의 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 동작 및 HCF(Hybrid Coordination Function) 동작의 변형과 함께 이용될 수도 있다.
EDCA의 경우, 방법은 DCF와 유사하다. DCF와 EDCA 간의 TPC에 대한 하나의 차이는 EDCA에는 블록 ACK 모드가 존재한다는 것이다. 블록 ACK 모드에서, ADDBA 요청/ADDBA 응답 커맨드들이 RTS/CTS 대신에 사용되며, 이들은 도 4에서 RTS/CTS를 대체할 수 있다. 추가적으로, ADDBA 요청/ADDBA 응답은 여러 예약 비트를 가지며, 따라서 TPC 요청 및 응답 신호들을 예약 비트에 동봉할 수 있다. 이러한 대안 접근법에서는, 프로브 요청/응답 또는 액션 프레임을 이용하여 전력이 감소하도록 송신할 필요가 없다.
PCF 또는 HCF의 경우, 포인트 조정자(PC)(802.11e에서의 하이브리드 조정자(HC))가 이들 신호를 제어한다. PC(HC)는 액세스 포인트에 위치한다. PCF 스킴은 PC(HC)가 이동국들을 폴링 리스트에 등록할 것을 요청하는 이동국들에 의해 개시될 수 있으며, 이어서 PC(HC)는 트래픽을 이동국들로 전달하는 동안에도 트래픽에 대해 이동국들을 규칙적으로 폴링한다. 이동국들은 PC(HC)에 의해 제어될 수 있으며, PC(HC)로부터의 각각의 폴링 신호마다 하나(또는 여러) 프레임(들)을 송신하는 것을 허용한다(IEEE 802.11 사양 참조).
따라서, PCF(HCF)에서, 이동국은 TPC 요청을 DATA+CF ACK 프레임에 동봉해야 하며, PC(HC)는 TPC 응답을 DATA+CF 폴 프레임에 동봉해야 한다. 현재, 어드레스 4에 대한 슬롯들은 802.11/802.11e에서 N/A이다(사양에 따르며, 이것은 액세스 포인트와 다른 액세스 포인트 간의 송신의 경우에 대한 것이다). 이것은 본 명세서에 기술되는 바와 같이 TPC 신호들에 대해 이용될 수 있다. 대안으로, 임의의 다른 예약 슬롯들이 이용될 수 있다. RTS/CTS를 이용할 수도 있다.
미래의 사양에서, 모드들의 일부 또는 전부는 일반적으로 IEEE 802.11 a/b/g와 역방향 호환되고 연동 가능하다. 따라서, 본 명세서에 기술되는 TPC 및 링크 적응은 802.11 패밀리 내의 모든 표준에 적합할 가능성이 높을 수 있다.
TPC를 가능하게 하기 위하여, 액세스 포인트는 특정 레이트로 링크를 유지하기 위해 송신 레이트 및 요구된 수신 전력 레벨을 나타내는 표들을 이용할 수 있다. 대부분의 이동국들은 링크 적응을 수행하기 위해 이러한 표들을 구비한다. 표 4a 및 4b는 샘플 표이다. "b"는 11 Mb/s에 요구되는 전력을 나타내는 변수이다. 여기서, 예를 들어, 이동국은 11Mb/s로 신호를 송신하며, 그의 수신 전력은 (b+4) dBm이다. 액세스 포인트는 요구 레이트 11 Mb/s가 b dBm 전력을 필요로 한다는 것을 표로부터 검사하여 알게 된다. 따라서, 액세스 포인트는 이동국에게 4 dB만큼 전력을 줄이도록 지시한다. 이에 응답하여, 이동국은 4 dB만큼 그의 송신 전력을 줄인다.
[표 4a]
Figure 112012006418130-pat00007
[표 4b]
Figure 112012006418130-pat00008

예 2
예 2는 시스템이 TPC 메시지 교환의 빈도를 줄이려고 시도하는 예를 나타낸다. 두 가지 접근법이 이와 관련하여 설명된다.
액세스 포인트(601) 및 이동국(602)을 이용하는 제1 접근법에서, 이동국(602)은 액세스 포인트(601)가 모든 변화 기회에 그의 안테나 방사 패턴 또는 다른 특성을 변경하였는지를 검사한다. 예를 들어, 액세스 포인트(601)가 스마트 안테나(적응성 안테나)를 이용하여, 그의 어레이 폭을 변경할 때, 이동국(602)의 수신 조건도 변경된다. 따라서, 이동국(602)은 변경이 발생하였는지를 묻는다. 변경이 발생한 경우, 이동국은 TPC를 호출한다.
이러한 접근법은 액세스 포인트(601)가 다른 이유로 그의 송신 전력을 변경하는 경우에도 적용된다. 이동국들(602)은 액세스 포인트(601)가 그의 조건을 보다 정확하게 변경하는 경우에 안테나 파라미터 신호를 이용하여 응답할 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트(601)가 어레이 폭을 변경하거나 큰 스케일로 전력을 송신하는 경우, 그리고 링크 적응이 단지 모든 여러 제어 신호마다 수행되는 경우, 링크 적응에 의해 변경되는 레이트는 갱신되지 않을 수 있는 것뿐만 아니라 그렇게 되어야 한다. 따라서, 이러한 조건 하에서는 안테나 파라미터를 갖는 것이 유용하다.
제2 접근법에서, TPC는 그의 빈도를 줄이기 위하여 추가적인 제어 마진을 이용하여 기술된다. 이러한 마진은 일반적인 다중 경로 및 섀도잉(shadowing)에 의한 통상적인 페이딩 깊이가 안테나 파라미터의 작은 변경에 의해 영향을 받도록 설정된다. 여기서, 안테나 파라미터들이 마진을 초과하지 않을 때, 이동국은 모든 송신 시간에 TPC를 필요로 하지 않는다.
이러한 제2 접근법은 두 가지 이점을 갖는다. 첫째, 이 접근법은 이동국과 액세스 포인트 간의 TPC에 대해서만 송신되는 추가 신호의 송신을 줄일 수 있다. TPC에 대해서만 신호의 송신 빈도를 줄이는 한 가지 이유는 중복 신호들이 대역폭을 낭비하기 때문이다. 이것은 처리량 저하로서 지칭될 수도 있다. 이것은 RTS/CTS를 이용하는 상황에서 현저하다(표 5 참조). TPC를 위한 RTS/CTS 내의 예약 슬롯들을 이용할 수 있다. 그러나, 현재의 802.11 표준에서 최대 예약 슬롯은 RTS/CTS 슬롯들에서만 3 비트이다. 이 3 비트는 충분한 범위 및 정확도로 감소될 전력 값을 알리기에 충분하지 않을 수 있다.
둘째, 이 접근법은, 변경되지 않고 이동국(또는 액세스 포인트)이 거의 일정하게(음성 등과 같이) 신호를 송신하기를 원하는 액세스 포인트와 이동국 간의 채널 조건에 대한 이익을 제공한다. TPC를 위한 불필요한 처리의 감소는 전력 소비는 물론 신호 처리 자원의 낭비를 피할 수 있다.
도 9는 나중 예의 흐름도를 나타낸다. 이동국(602)이 데이터를 송신하기를 원할 때, 이동국은 단계 901에서 레이트를 변경하고, 단계 902에서 안테나 파라미터들이 변경되었는지를 알기 위해 검사한다. 안테나 파라미터 신호가 변경되면, 이동국(602)은 TPC 변경이 요구되는지를 결정한다. 여기서, TPC 변경은 RTS 신호(904), CTS 신호(905), 프로브 요청(906), 및 TPC가 요구되는지의 결정을 포함한다(단계 907). 여기서, 액세스 포인트(601)는 신호의 수신 레이트 및 전력을 검사하여, TPC가 필요한지를 결정한다.
TPC가 요구되는 경우, 단계 908에서 TPC가 수행되며, 프로브 응답(909), 데이터 신호(910) 및 ACK(911)를 이용하여 이동국(602)과 액세스 포인트(601) 사이에 정보가 송신된다. TPC가 요구되지 않는 경우, 프로세스는 프로브 응답, 데이터 및 ACK 신호들(909-911)로 진행된다. 마지막으로, 단계 912에서 새로운 레이트가 저장된다.
단계 902에서 안테나 파라미터의 변경이 없는 경우, 단계 903에서 이동국들(602)은 현재 레이트(rateC)와 이전 레이트(ratep) 간의 레이트 및/또는 전력의 차이가 레이트 레벨의 2배보다 큰지를 결정한다. 전력 정보는 레이트 정보와 함께 또는 그에 대신하여 이용될 수 있다는 점에 유의한다.
단계 903에서 "예"인 경우, 시스템은 전술한 바와 같이 진행된다. "아니오"인 경우, 시스템은 새로운 사이클을 시작한다.
단계 907에서, 액세스 포인트(601)는 예를 들어 표 4a 및 4b로서 도시된 표들로부터 취해질 수 있는 마진 정보 및 신호 데이터에 기초하여 차이 값을 계산한다. 예를 들어, 표 4a을 이용하면, 수신 레이트가 2 Mb/s일 때(요구 전력은 (b-6)), 액세스 포인트(601)는 현재 레이트보다 한 레벨 높은 레이트 5.5 Mb/s에서의 송신을 위해 요구되는 전력과 수신 전력 간의 차이를 계산하며, 이 레이트에서 요구되는 전력은 (b-3)이다. 이 경우, 차이 값은 "수신 전력-(b-3)"이다. 이 3 dB는 마진이다. 이 예에서의 마진 레벨은 1 레벨이지만, 이것은 제어 정책에 따라 변경될 수 있다. 또한, 표 4b가 사용되는 경우, 레이트들 2 Mb/s와 5.5 Mb/s 간의 전력 차이는 작으며, 이 경우에 이들을 함께 그룹화하는 것이 가능하다.
[표 5]
Figure 112012006418130-pat00009

예 3
도 10은 예 3에 대한 신호 흐름도이다. 예 3의 접근법은 예 2의 접근법과 유사하다. 그러나, 단계 903은 단계 902 대신에 단계 1001로서 수행된다. 여기서, 이동국(602)은 안테나 파라미터의 변화를 검사하지 않는다. 이것은, 액세스 포인트(601)가 어레이를 변경하는 경우, 그 영향이 링크 적응을 이용하여 수신 전력 및 송신 레이트에 반영되기 때문이다. 이 예에서, 이동국(602)은 TPC를 수행하기 전에 액세스 포인트(601)의 안테나 파라미터의 변화를 검사할 필요가 없다. 예 3의 시스템의 하나의 이점은 예 2의 시스템보다 구현이 쉬울 수 있다는 것이다.
예 3은 다음 조건들 중 하나 이상에서 유용할 수 있다.
● 액세스 포인트(601)가 그의 안테나 방사 패턴 또는 다른 특성을 좀처럼 변경하지 않는 경우, 또는 이들 변경이 너무 작아서 이동국들(602)에 영향을 미치지 못하는 경우.
● 이동국(602)은 그의 TPC 빈도와 액세스 포인트(601)의 안테나 파라미터 변경 빈도를 비교함으로써 링크 적응을 수행하거나, 이동국(602)은 액세스 포인트(601)의 새로운 안테나 파라미터를 수신하자마자 링크 적응을 수행한다.
다음의 예들은 상기 접근법들 중 하나와 관련하여 기술된다. 다음의 예들에서, 전술한 이유로, 단계 902-903은 단계 1001로 대체될 수 있음은 물론, 단계 1001은 단계 902-903으로 대체될 수 있다.
예 4
도 11은 예 4에 의해 이용되는 접근법을 나타낸다. 예 4는 정책이 전력 제한에 대한 강조를 제공하는 접근법을 나타낸다. 여기서, 각각의 이동국(602)은 송신 전에 요구 레이트를 계산한다.
이동국(602)이 페이로드를 송신하기를 원할 때, 이동국은 예를 들어 아래 표 6에 도시된 것과 같은 표를 이용하여 트래픽 또는 콘텐츠 및 그의 요구 레이트에 따라 송신 페이로드 카테고리를 검사한다. 도 11에 도시된 바와 같이 액세스 포인트(601)에서 마진이 설정될 수 있다. 도 11은 도 9와 유사하다. 그러나, 단계 902에서 "아니오"인 경우, 프로세스는 포인트 B(1101)로 진행된다. 포인트 B는 도 12에서 계속된다.
단계 1201에서, 이동국(602)은 데이터 송신 카테고리 및 그의 요구 레이트를 검사한다. 표 6에는 다양한 레이트가 나타나 있다. 단계 1202에서, 이동국(602)은 요구 레이트가 현재 레이트보다 작은지를 알기 위해 검사한다. "예"인 경우, 단계 1203에서, 시스템은 요구 레이트를 현재 레이트로 설정한다. 단계 1202에서 "아니오"인 경우, 프로세스는 단계 903으로 계속되어, 이동국(602)은 TPC가 마진과 함께 필요한지 마진 없이 필요한지를 알기 위해 검사한다.
예를 들어, 표 6을 이용하여, 송신 데이터 카테고리가 "음성"이고(이 표에 따르면 요구 레이트는 2 Mb/s이다), 현재 레이트가 7 Mb/s인 경우, 이동국은 레이트를 2 Mb/s로 갱신한다. 이 사례의 이점은 각각의 이동국이 원하는 트래픽 또는 콘텐츠를 위해 충분히 높은 레이트로, 그리고 보다 낮은 전력으로 송신할 수 있다는 것이다.
표 6에 도시된 사용 값들은 예시적인 것일 뿐이다. 이들은 시스템 선호에 기초하여 변경될 수 있다.
이동국(602)은 예 2에 도시된 바와 같이 검사를 위해 안테나 파라미터 변경 정보를 이용할 수 있다. 액세스 포인트(601)에서의 프로세스는 예 2 및 3의 프로세스와 동일하다.
[표 6]
Figure 112012006418130-pat00010

예 5
예 5는 도 10 및 13과 관련하여 도시된다. 예 5는 예 4와 유사하지만, 액세스 포인트(601)에 의해 요구된다. 계산은 도 10의 포인트 A(1002)에서 시작하고, 도 13으로 계속된다. 단계 1301에서, 시스템은 액세스 포인트(601)에서 요구 레이트 및 현재 레이트를 검사한다. 단계 1302에서, 액세스 포인트(601)는 현재 레이트가 요구 레이트보다 큰지를 결정한다. "예"인 경우, 프로세스는 1303으로 진행되어, 현재 레이트가 요구 레이트로 설정된다. 이어서, 액세스 포인트(601)는 TPC가 요구되는지를 단계 907에서 결정한다. 단계 1302에서 "아니오"인 경우, 프로세스는 단계 907로 계속된다.
하나의 이점은 이동국(602)이 표 6을 구비할 필요가 없다는 것이다. 또한, 이동국(602)은 적절한 레이트를 설정할 필요가 없다. 이 예는 이동국(602)이 이동국(602)의 전력 소비를 최소화하기 위해 보다 적은 처리 기능을 가질 것이 요구되는 경우에 이로울 수 있다. 그러나, 이 예에서, 액세스 포인트(601)는 값 차이뿐만 아니라 레이트 정보도 송신할 필요가 있다. 현재의 프로브 응답 또는 유사한 신호들이 작은 변경으로 전력 및 레이트를 송신하는 데 사용될 수 있다.
표 7은 예 6에서 사용될 수 있는 표의 샘플이다. "b"는 2 Mb/s에 대한 요구 전력을 나타낸다. 이 경우, 액세스 포인트(601)는 트래픽 카테고리 레이트 및 레이트 요구 전력 정보 양자를 갖는다. 이동국(602)은 예 2에 도시된 것과 같이 검사를 위해 안테나 파라미터를 이용하거나 이용하지 않을 수 있다. 이 프로세스는 도 9에 도시되어 있으므로, 도 11에는 도시되지 않는다(그러나 이 예의 범위 내로 간주된다).
[표 7]
Figure 112012006418130-pat00011

예 6
예 6의 정책은 WLAN 관리에 대한 강조이다. 여기서, "WLAN 자원"은 액세스 포인트(601)의 무선 자원이 얼마나 많이 점유되는지를 의미한다. 이것은 주로, 각각의 AP 또는 각각의 어레이에서 송수신할 페이로드를 가진 이동국들의 수, 각각의 이동국에 대한 부하의 크기 등에 의존한다. 이 도면에서 AP는 이진 신호를 "WLAN 자원 관리 신호"로서 송신하지만, 임의의 다른 신호도 이용될 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, "이동국 카운트" 및 "채널 이용" 신호들이 IEEE 802.11e 사양에 의해 비컨으로서 정의되며, 이들 신호를 WLAN 자원 관리 신호로 이용할 수 있다. 여기서, "이동국 카운트"는 각각의 AP(또는 어레이) 내에 현재 연관된 이동국들의 총 수를 나타내며, "채널 이용"은 물리적 또는 가상적 캐리어 감지 메카니즘에 의해 지시되는 바와 같이 AP(또는 어레이)가 매체를 사용중인 것으로 감지하는 시간의 백분율을 나타낸다. 이 경우, AP 또는 이동국들은 임계치를 설정한다. 이들 신호의 값이 임계치보다 커지는 경우, AP 또는 이동국들은 WLAN 자원이 최대인 것으로 간주한다. 값이 임계치보다 커지는지를 이동국들이 검사할 때, AP는 임계치 신호의 값을 미리 이동국으로 송신한다. 예를 들어, 각각의 AP(또는 어레이) 내의 VoIP 이동국들의 최대 수가 x+2인 경우, AP는 임계치를 x-1로 설정하며, VoIP 이동국들의 현재 수가 x인 경우, AP 또는 이동국들은 WLAN 자원이 최대인 것으로 간주한다.
도 14 및 15는 예 6의 흐름도를 나타낸다. 포인트 C(1402), E(1403) 및 G(1404)는 예 6 및 후술하는 다른 예들과 관련하여 취해질 수 있는 다양한 액션을 반영하기 위하여 병렬로 도시되어 있다.
도 14의 프로세스가 포인트 C(1402)로 진행할 때, 프로세스는 도 15에서 계속된다. 단계 1501에서, 시스템은 WLAN 자원이 최대인지를 결정한다. "예"인 경우, 프로세스는 도 14로 복귀하여, RTS/CTS 신호들과 함께 계속된다. 단계 1501에서 "아니오"인 경우, 시스템은 단계 1502에서 송신 트래픽 카테고리 및 그 요구 레이트를 검사한다. 이어서, 단계 1503에서, 요구 레이트가 현재 레이트보다 작은 경우, 프로세스는 단계 1504로 계속되어, 요구 레이트가 현재 레이트로서 설정된다. 단계 1503에서 그렇지 않은 경우, 프로세스는 도 14의 RTS/CTS 신호들과 함께 계속된다.
여기서, 액세스 포인트 내의 각각의 어레이는 자원 정보를 액세스 포인트 내 또는 백본 네트워크 내의 마스터 자원 제어기로 송신한다. 이어서, 마스터 자원 제어기는 모든 어레이로부터의 정보를 고려하여 WLAN 자원을 검사하고, 그 결과를 각각의 어레이로 송신한다. 각각의 어레이가 그 자신과 연관된 WLAN 자원을 검사하는 것도 가능하다. AP가 스마트 안테나가 아니라 하나의 어레이만을 구비한 경우에도 동일 스킴이 이용될 수 있다.
AP는 비컨 같은 제어 신호들과 함께 WLAN 자원 정보를 송신할 수 있다. 이어서, 이동국은 WLAN 자원을 고려하여 레이트의 변경을 고려한다. 이 WLAN 자원이 최대인 경우, 각각의 이동국은 최대 레이트로 신호를 송신한다. 그러나, WLAN 자원이 최대가 아닌 경우, 각각의 이동국은 그의 최대 전력으로 송신할 필요가 없다. 이 경우, 이동국은 레이트를 위에 도시된 표 7에 도시된 요구 레이트로 갱신하여 전력 소비를 줄인다.
예 7
예 7은 AP가 WLAN 자원을 고려하여 각 이동국에 대한 송신 레이트를 계산하는 경우와 관련된다. 도 14 및 16은 이 예에 대한 흐름도를 제공한다.
도 14의 프로세스는 단계 901에서 레이트를 변경한 후 RTS/CTS 신호들을 처리하는 단계를 포함한다. 프로브 요청(906) 및 포인트 C(1406)를 만난 후, 프로세스는 도 16으로 계속된다. 도 16에서, AP는 WLAN 자원이 최대인지를 결정한다. 최대가 아닌 경우, 시스템은 단계 1602에서 송신 트래픽 카테고리 및 그 요구 레이트를 검사한다. 단계 1603에서, AP는 요구 레이트가 현재 레이트보다 작은지를 결정한다. 단계 1603에서 "예"인 경우, AP는 단계 1604에서 요구 레이트를 현재 레이트로서 설정한다. 이어서, 프로세스는 단계 907로 계속된다. 단계 1601에서 "예"이거나, 단계 1603에서 "아니오"인 경우, 프로세스는 또한 단계 907로 계속된다.
여기서, 이들 도면에서 이동국은 모든 송신에서 TPC를 요구하지만, 이동국은 보다 드문 간격으로만 기능할 수 있다. 이동국이 TPC를 요구할 때, AP는 차이 값을 계산한다. WLAN 자원이 최대가 아닌 경우, AP는 각 이동국에 대한 송신 레이트도 계산한다. 이러한 접근법의 이점은 이동국이 송신 레이트를 계산하는 것은 물론, WLAN 부하 검사도 행할 필요가 없다는 것을 포함한다.
여기서, WLAN 부하 정보는 제어에 이용된다. 물론, 다른 관련 정보도 WLAN 자원 관리에 대한 강조와 함께 제어를 달성하는 데 이용될 수 있다.
옵션으로, 도 14, 15 및 16의 흐름도를 조합할 수 있다. 이러한 옵션 조합에서, WLAN 자원은 이동국 및 AP에 의해 검사된다. 이러한 조합 접근법에서, 이동국이 WLAN을 오해하여, 자원이 최대 전력에 있는 경우에도 낮은 레이트로 데이터를 송신하는 경우, AP는 또한 자원을 검사하여 전력을 적절히 변경할 수 있다.
예 8
예 8은 이동국이 위의 예 2 및 3에 도시된 마진을 이용하여 TPC의 빈도를 줄이는 프로세스를 나타낸다. 여기서, 도 14, 16 및 17은 예 8의 프로세스를 나타낸다. 여기서, 포인트 E(1403)에서, 프로세스는 도 17로 계속된다. 단계 1701에서, 이동국은 WLAN 자원이 최대에서 최대가 아닌 것으로 변경되었는지를 검사한다. 단계 1701에서 "예"인 경우, 프로세스는 도 14의 RTS/CTS 신호들의 교환으로 계속된다. 단계 1701에서 "아니오"인 경우, 시스템은 단계 1702에서 안테나 파라미터의 변경이 있었는지를 결정한다. 아닌 경우, 단계 1703에서 시스템은 현재 레이트와 이전 레이트 간의 차이가 레이트 레벨의 2배 이상인지를 검사한다. 단계 1703에서 "아니오"인 경우, 프로세스는 포인트 F(1407)로 계속된다. 단계 1702 또는 1703 중 임의의 단계에서 "예"인 경우, 프로세스는 도 14의 RTS/CTS 신호들의 교환으로 계속된다. 이어서, 전술한 바와 같이 포인트 D(1406)에서 프로세스는 도 16으로 계속될 수 있다.
여기서, 도 17에서, 이동국은 TPC를 요구하는데, 이는 WLAN 자원 관리가 최대가 아닌 상태에서 최대로 변경되고, AP가 모든 이동국에 그의 최대 전력으로 송신하도록 요청하기 때문이다. 결정 단계에서 "아니오"인 경우, 이동국은 TPC의 필요성을 검사한다. 대안으로, "안테나 파라미터 변경" 정보가 옵션으로 사용되거나 요건이 될 수 있다.
예 9
예 9의 프로세스는 도 14 및 18에 도시되어 있다. 포인트 G(1404)로부터, 이동국은 단계 1801에서 WLAN 자원이 최대인지를 결정한다. 그러한 경우, 이동국은 단계 1802에서 현재 레이트가 최소 레이트보다 큰지를 결정한다. "아니오"인 경우, 프로세스는 도 14의 포인트 H(1405)로 복귀한다. "예"인 경우, 프로세스는 도 14의 RTS/CTS 신호들의 교환으로 계속된다. 단계 1801에서 "아니오"인 경우, 송신 트래픽 카테고리 및 그 요구 레이트가 단계 1803에서 검사된다. 이어서, 단계 1804에서, 시스템은 요구 레이트가 현재 레이트보다 작은지를 결정한다. "아니오"인 경우, 프로세스는 도 14의 RTS/CTS 신호들의 교환으로 계속된다. "예"인 경우, 시스템은 단계 1805에서 요구 레이트를 현재 레이트로서 설정한다. 이어서, 프로세스는 도 14의 RTS/CTS 신호들의 교환으로 계속된다.
여기서, AP는 WLAN 자원이 최대이거나 거의 최대일 때 모든 이동국에게 최소 요구 레이트를 지시한다. 이동국이 페이로드를 송신하기를 원하지만, WLAN 자원이 최대이거나 거의 최대인 경우, AP는 요구 레이트를 송신한다. 이동국은 현재 레이트와 AP의 요구 레이트를 비교한다. 현재 레이트가 요구 레이트보다 큰 경우, 이동국은 송신할 수 있다. 그러나, 현재 레이트가 요구 레이트보다 작은 경우, 이동국은 어떠한 데이터도 송신할 수 없다.
옵션으로, AP는 자원이 최대일 때뿐만 아니라 다른 이유에서도 최소 레이트를 요구한다. 예를 들어, 자원이 최대가 아닌 경우에도, 하나의 이동국이 매우 느린 레이트로 큰 스케일의 데이터를 송신하는 경우, 이것은 다른 이동국에 영향을 미쳐, VoIP 이동국들의 수를 줄인다.
더욱이, 이 경우, AP는 최소 요구 레이트를 송신하지 않고, AP는 이동국의 송신 레이트를 검사할 수도 있다. 이러한 방식으로, 이동국은 처음에 RTS를 송신하지만, 이동국의 송신 레이트가 요구 레이트보다 낮은 것으로 AP가 결정하는 경우, AP는 CTS를 송신하지 않는다.
그러나, 이러한 방식으로, 동일 AP 또는 동일 어레이 내의 다른 이동국들은 NAV를 설정해야 하며, 잠시 동안 임의의 데이터의 송신이 방해될 수 있다.
예 10
도 19는 이동국의 블록도의 일례를 나타낸다. 도 20-21은 전술한 제어 스킴을 구현하기 위한 예시적인 AP의 블록도이다. 이 도면들은 TPC 및 링크 적응 프로세스와 관련된 블록들에 초점을 갖는다. 다른 구성들도 가능한데, 예를 들어 "TPC 제어 로직"이 MAC 내에 포함되거나, MAC에 직접 접속될 수 있다. 또한, TPC 제어 로직은 호스트 CPU 또는 다른 위치에 포함될 수 있다.
도 19는 수신 신호를 RF 트랜시버(1902)로 송신하는 SW(1901)를 포함한다. RF 트랜시버(1902)에서, 수신 라디오(1903)는 수신 데이터를 BB 물리 계층(1905)으로 송신한다. BB 물리 계층(1905)은 수신 가변 이득 제어 및 LNA GS(1906) 및 복조기(1908)를 포함하는데, 이들 양자는 수신 라디오(1903)로부터 데이터를 수신한다. 복조기(1908)는 신호들을 MAC(1911) 및 클리어 채널 평가(CCA; 1907)로 송신한다. CCA(1907)는 신호들을 VGC 및 LNA GS(1906)에 제공하며, 이것은 수신 라디오(1903)를 제어한다. CCA는 또한 신호들을 MAC(1911) 내의 CCA(1912)로 송신한다. CCA(1912) 및 복조기(1908)로부터의 신호들은 Rx MAC(1913)에 의해 수신되고, PCI 버스(1915)로 송신된다. PCI 버스(1915)로부터, 시스템은 데이터를 호스트 CPU(1916), 호스트 메모리(1917) 및 TPC 제어 로직(1918) 중 임의의 것과 교환할 수 있다. MAC(1911) 내의 Tx MAC(1914)은 PCI 버스(1915) 및 CCA(1912)로부터 데이터를 수신하여, BB 물리 계층(1905) 내의 변조기(1909)로 송신한다. 정보는 변조기(1909)와 CCA(1907) 사이에서 교환될 수 있다. 변조기(1909)는 데이터를 RF 트랜시버(1902) 내의 송신 라디오(1904)로 출력한다. 이어서, PA(1910)는 TPC 제어 로직(1918)으로부터의 제어 신호 및 송신 라디오(1904)로부터의 신호를 수신하고, 송신을 위해 이들을 SW(1901)로 송신한다.
링크 적응은 일반적으로 CCA(1907 또는 1912)로부터의 정보를 이용하여 "Tx MAC"에 의해 수행될 수 있다. 먼저, 이동국이 페이로드를 송신하기를 원할 때, 그리고 TPC가 모든 송신 기회에서 요구되는 경우(위의 예 1-3 참조), Tx MAC(1914)은 프로브 요청 또는 액션 또는 임의의 다른 프레임을 이용하여 TPC 요청 신호를 송신한다. TPC가 여러 기회들마다 요구되는 경우, Tx MAC(1914) 또는 TPC 제어 로직(1918)은 Tx MAC(1914) 또는 CCA(1907 또는 1912) 내의 링크 적응 유닛으로부터 도출될 수 있는 송신 레이트 및 수신된 전력 정보 중 적어도 하나를 이용하여 TPC에 대한 요건을 검사한다.
이동국이 AP로부터 TPC 응답을 수신한 때, 이동국은 Rx MAC(1913)에서 차이 값 정보를 픽업하고, 이 정보를 TPC 제어 로직(1918)으로 송신한다. TPC 제어 로직(1918)은 PA(1910)를 제어하여 송신 전력을 변경한다. Rx MAC(1913)이 PA를 직접 제어하는 것도 가능하다. 이동국이 송신 데이터 카테고리 및 그 요구 레이트를 검사하는 경우에, 필요한 표들은 MAC 또는 호스트 메모리 내의 메모리에 위치한다. 이어서, TPC 제어 로직(1918) 또는 Tx MAC(1914)는 링크 적응 유닛 및 메모리 양자로부터의 정보를 이용하여 제어를 완수한다.
도 20 및 21은 액세스 포인트의 예를 나타낸다. 도 19의 컴포넌트와 유사한 컴포넌트들은 기술되지 않는다. 도 20에 도시된 액세스 포인트는 PCI 버스(1915)에 접속된 바와 같은, TPC 논리 제어기(2002)를 포함할 수 있는 마스터 자원 제어기(2001)를 포함한다. 각각의 액세스 포인트는 다양한 채널(예를 들어 도면에 도시된 채널 1-3(2005-2007))에 대한 액세스를 제공하는 안테나 소자들(2004)을 구비한 콤바이너 및 디바이더(2003)를 포함할 수 있다.
AP 내의 각각의 채널(2005-2007)이 신호를 수신할 때, 수신 전력 정보가 기록되고 저장될 수 있다. 각각의 채널이 TPC 요구 슬롯을 포함하는 신호를 수신한 때, 수신기 MAC(1913)은 TPC 계산을 개시해야 한다는 것을 지시하는 제어 신호를 TPC 제어 로직 유닛(2002)으로 송신한다. 도 20 및 21에서, PCI 버스(1915)는 MAC(1911) 및 TPC 제어 로직(2002)을 접속시키며, 이에 따라 모든 채널이 동일 TPC 제어 로직(2002)을 이용하는 것이 가능하게 된다. TPC 제어 로직(2002)이 각각의 채널에 대해 각각의 MAC(1911) 내에 위치할 수도 있다.
이어서, 차이 값 정보가 Tx MAC(1914)으로 송신되고 송신 신호 내에서 전달될 수 있다. 다양한 표가 MAC(1911) 또는 호스트 메모리(1917) 내에 위치하는 메모리에 저장될 수 있다.
AP가 WLAN 자원을 고려하여 링크 적응 및 TPC를 제어할 때, 마스터 자원 제어기(2001)는 WLAN 자원을 제어한다. 도 20은 각각의 AP가 마스터 자원 제어기(2001)를 구비하는 경우를 나타내고, 도 19는 마스터 자원 제어기(2108)가 백본 네트워크 내에 위치하여, 다수의 AP에 대한 자원을 제어하는 경우를 나타낸다.
도 21은 PCI 버스(1915)와 통신하는 복수의 채널(2101-2103)을 갖는 액세스 포인트를 나타낸다. PCI 버스는 호스트 CPU(2104), 호스트 메모리(2105) 및 TPC 제어 로직(2106)에 접속될 수 있다. 호스트 CPU(2104) 및 TPC 제어 로직(2106)은, 다른 액세스 포인트(2107) 및 마스터 자원 제어기(2108)에 접속될 수 있는 이더넷(2109)에 접속될 수 있다. 각각의 채널이 그 자신의 마스터 자원 제어기(2108)를 구비하는 것도 가능하다.
다음은 전술한 다양한 정책의 예를 제공한다.
1. AP는 항상 처리량을 강조한다.
2. AP는 항상 송신 전력을 강조한다.
3. AP는 항상 각각의 이동국들이 어떤 정책을 선택해야 하는지를 각각의 이동국에 맡긴다.
4. 기본적으로 AP는 처리량을 각각의 이동국에 맡기며, 네트워크가 분주한 경우에만, AP가 처리량을 강조한다.
AP가 전술한 3 또는 4를 선택하고, 각각의 이동국이 어떻게 정책을 선택할 것인지를 결정하는 경우, 다음 예들이 또한 고려될 수 있다.
1. 이동국은 항상 처리량을 강조한다.
2. AP가 처리량을 강조하는 것으로 나타나지 않는 한, 이동국은 항상 송신 전력을 강조한다.
3. 이동국이 전원이 없는 경우(그리고/또는 남은 전력이 낮은 경우), 이동국은 송신 전력을 강조하며, 그렇지 않은 경우, 처리량을 강조한다.
4. 이동국은 애플리케이션에 따라 처리량 또는 송신 전력을 선택한다(예를 들어, 이동국은 비디오 애플리케이션을 송수신하는 경우에만 처리량을 강조한다).
본 발명은 바람직하고 예시적인 실시예들과 관련하여 설명되었다. 첨부된 청구범위의 범위 및 사상 내의 다양한 다른 실시예, 변형 및 변화는 본 명세서의 고찰로부터 이 분야의 전문가들에게 자명할 것이다.

Claims (10)

  1. 이동 단말기에 대한 송신 전력을 제어하는 방법으로서,
    원하는 데이터 레이트를 결정하는 단계;
    상기 원하는 데이터 레이트와 현재 데이터 레이트를 비교하는 단계;
    네트워크가 최대 용량 상태에 있는지를 결정하는 단계; 및
    데이터 레이트의 변화가 발생하면 상기 원하는 데이터 레이트에 요구되는 전력에 따라 상기 이동 단말기의 송신 전력을 감소시키는 단계를 포함하고,
    상기 감소시키는 단계는 상기 네트워크의 결정 단계의 결과에 적어도 부분적으로 기초하는, 송신 전력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비교 단계는 액세스 포인트에서 수행되는, 송신 전력 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비교 단계는 상기 이동 단말기에서 수행되는, 송신 전력 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비교 단계는 액세스 포인트 및 상기 이동 단말기 양자에서 수행되는, 송신 전력 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 액세스 포인트로 데이터를 송신하는 이동 단말기에 대한 송신 전력 변경 시스템으로서,
    원하는 데이터 레이트와 네트워크가 최대 용량 상태에 있는지를 결정하고, 상기 원하는 데이터 레이트와 현재 데이터 레이트를 비교하여, 데이터 레이트의 변화가 발생하면 상기 원하는 데이터 레이트에 요구되는 전력에 따라 상기 이동 단말기의 송신 전력을 감소시키는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 네트워크가 최대 용량 상태에 있는지에 대한 상기 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 이동 단말기의 송신 전력을 감소시키는, 송신 전력 변경 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 이동 단말기 내에 있는, 송신 전력 변경 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 액세스 포인트 내에 있는, 송신 전력 변경 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 데이터를 조정된 송신 전력 레벨로 송신하는 안테나를 더 포함하는, 송신 전력 변경 시스템.
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