KR101317880B1 - 무선 네트워크에서 사용할 채널을 결정하는 방법, 무선통신 방법, 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 방법은 서로 다른 데이터 전송 능력을 지원하는 제1 채널과 제2 채널을 선택하는 단계, 및 상기 선택된 제1 채널과 제2 채널을 사용하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.

채널 선택, 비압축 A/V 데이터, 고속 전송

Description

무선 네트워크에서 사용할 채널을 결정하는 방법, 무선 통신 방법, 및 이를 위한 장치{Method for determining channels to be used a wireless network, method for wireless communication, and apparatus for the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼프레임을 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HRP 채널과 LRP 채널의 주파수 대역을 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 스캐닝 및 선택을 위한 메시지 시퀀스를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LRP 채널 스캐닝 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HRP 채널 스캐닝 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 별 에너지 검출 수치를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 선택 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치를 나타낸 블록도이다.

도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 HRP의 전송 스펙트럼 마스크를 나타낸 도면이다.

도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LRP의 전송 스펙트럼 마스크를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

910 : CPU 920 : 저장부

940 : MAC 처리부 950 : 송수신부

950a : 제1 물리 처리부 950b : 제2 물리 처리부

본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 네트워크에서 사용할 채널을 결정하는 기술에 관한 것이다.

네트워크가 무선화 되어가고 있고 대용량의 멀티미디어 데이터 전송 요구의 증대로 인하여 무선 네트워크 환경에서의 효과적인 전송법에 대한 연구가 요구되고 있다. 더욱이, DVD(Digital Video Disk) 영상, HDTV(High Definition Television) 영상 등 고품질 비디오를 다양한 홈 디바이스 간에 무선으로 전송할 필요성이 높아지는 추세에 있다.

현재 IEEE 802.15.3c의 한 태스크 그룹(task group)에서는 무선 홈 네트워크에서 대용량의 데이터를 전송하기 위한 기술 표준을 추진 중에 있다. 소위, mmWave(Millimeter Wave)라고 불리는 이 표준은, 대용량 데이터 전송을 위하여 물리적인 파장의 길이가 밀리미터인 전파(즉, 30GHz 내지 300GHz의 주파수를 갖는 전파)를 이용한다. 종래에는 이러한 주파수대는 무허가 밴드(unlicensed band)로서 통신사업자용이나 전파 천문용, 또는 차량 충돌방지 등의 용도로 제한적으로 사용되어 왔다.

IEEE 802.11b나 IEEE 802.11g는 반송파 주파수가 2.4GHz이며, 채널 대역폭은 20MHz 정도이다. 또한, IEEE 802.11a나 IEEE 802.11n은 반송파 주파수가 5GHz이며, 채널 대역폭은 마찬가지로 20MHz 정도이다. 이에 반하여, mmWave는 60GHz의 반송파 주파수를 사용하며, 대략 0.5 내지 2.5GHz의 채널 대역폭을 갖는다. 따라서, mmWave는 기존의 IEEE 802.11 계열의 표준에 비하여 훨씬 큰 반송파 주파수 및 채널 대역폭을 가짐을 알 수 있다. 이와 같이, 밀리미터 단위의 파장을 갖는 고주파 신호(밀리미터 웨이브)를 이용하면, 수 기가 비트(Gbps) 단위의 매우 높은 전송률을 나타낼 수 있고, 안테나 크기를 1.5mm이하로 할 수 있어 안테나를 포함한 단일 칩을 구현할 수 있다.

특히, 최근에는 밀리미터 웨이브가 갖는 고 대역폭을 이용하여 무선 기기간에 비압축 오디오 또는 비디오 데이터(이하, 비압축 AV 데이터라고 함)를 전송하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 압축 AV 데이터는 모션 보상, DCT 변환, 양자화, 가변길이 부호화 등의 과정을 통하여, 인간의 시각, 청각에 덜 민감한 부분을 제거하는 방식으로 손실 압축된다. 따라서 압축 AV 데이터는 압축 손실에 따른 화질 열화가 발생할 수 있으며, 송신 장치와 수신 장치간의 AV 데이터 압축 및 복원 작 업이 동일한 표준을 따라야 한다는 문제점이 있다. 이에 반하여, 비압축 AV 데이터는 화소 성분을 나타내는 디지털 값(예를 들어, R, G, B 성분)을 그대로 포함하기 때문에 보다 선명한 화질을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

그런데, 비콘, ACK 패킷, MAC 커맨드 패킷과 같이 정보량이 적은 데이터를 고 대역폭을 사용하는 채널로 전송한다면 무선 자원을 낭비하는 결과를 초래한다. 따라서 하나의 무선 네트워크에서 정보량이 적은 데이터의 전송을 위한 저 대역폭의 채널(저속 채널)과 고용량 데이터의 전송을 위한 고 대역폭의 채널(고속 채널)과 함께 사용할 필요성이 있다. 이 경우, 고속 채널과 저속 채널을 적절히 선택하기 위한 기술이 요구된다.

본 발명은 지원 가능한 전송 능력이 상이한 복수의 채널을 효과적으로 스캐닝 및 선택 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 고속 채널과 저속 채널을 함께 사용하는 무선 네트워크를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 방법은 서로 다른 데이터 전송 능력을 지원하는 제1 채널과 제2 채널을 선택하는 단계, 및 상기 선택된 제1 채널과 제2 채널을 사용하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 채널 결정 방법은 복수의 채널을 스캐닝하는 단계, 및 상기 스캐닝 결과에 따라서 서로 다른 데이터 전송 능력을 지원하는 복수의 채널을 선택하는 단계를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 장치는 복수의 채널을 스캐닝하는 송수신부, 및 상기 스캐닝 결과에 따라서 서로 다른 데이터 전송 능력을 지원하는 복수의 채널을 선택하는 MAC 처리부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크(100)를 나타낸 도면이다. 무선 네트워크(100)는 A/V(Audio/Video) 데이터의 고속 전송을 위한 다양한 어플리케이션들을 지원할 수 있는 WVAN(Wireless Video Area Network)인 것이 바람직하다. WVAN에서 전송되는 A/V 데이터는 압축 상태뿐만 아니라 비압축 상태일 수도 있는데, 그 예로써, 비압축 1080p A/V, 비압축 1080i A/V, MPEG2로 압축된 1080p A/V, 비압축 5.1 서라운드 사운드 오디오(uncompressed 5.1 surround sound audio) 등을 들 수 있다.

도시된 무선 네트워크(100)는 조정자(coordinator, 110)와 스테이션(120-1, 120-2, 120-3, 이하 식별자 ＇120＇으로 통칭한다)이라는 두 가지 형태의 디바이스를 포함한다. 이들 중, 조정자(110)는 LCD(Liquid Crystal Display), 플라즈마, DLP(Digital Lighting Processing) 등의 평판 디스플레이, BD(Blue-ray disc) 리코더, HD-DVD(High Definition Digital Versatile Disc) 리코더, PVR(Personal Video Recorder)과 같은 싱크 디바이스(sink device)일 수 있으며, 스테이션(120)은 셋탑박스, BD 플레이어, BD 리코더, HD-DVD 플레이어, HD-DVD 리코더, PVR, HD 방송 수신기 등과 같은 소스 디바이스(source device)일 수 있다. 물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 조정자(110)와 스테이션(120)은 다른 형태의 디바이스로 구현될 수도 있다. 또한 조정자(110)가 소스 디바이스이거나 스테이션(120)이 싱크 디바이스인 실시예도 가능하다.

무선 네트워크(100)의 존재는 스테이션(120)의 개수에 영향을 받지 않는다. 따라서 무선 네트워크(100)에는 스테이션(120)이 하나 이상 존재하거나 전혀 존재하지 않을 수 있다. 스테이션(120)은 자신이 갖고 있는 성능에 따라서 조정 자(110)로서 기능할 수도 있으며, 조정자(110)로서 기능할 수 있는 성능을 갖는 디바이스를 조정자 역량 디바이스(coordinator capable device)라 한다.

조정자(110)는 무선 네트워크(100)에서의 통신 타이밍을 조절하고, 스테이션(120)은 조정자(110)에 의해서 조절된 통신 타이밍에 따라서 통신을 수행한다. 이를 위하여 조정자(110)는 통신 타이밍 정보를 포함하는 비콘(beacon)을 브로드캐스트할 수 있으며, 스테이션(120)은 비콘을 수신함으로써 통신 타이밍을 알 수 있게 된다.

도 2에 조정자에 의해 관리되는 통신 타이밍의 일 예를 도시하였다. 이러한 통신 타이밍은 슈퍼프레임(superframe)이라고 불린다. 슈퍼프레임(200)은 비콘구간(210), 랜덤 억세스 슬롯(random access slot: RAS, 220-1, 220-2, 이하 식별자 ＇220＇으로 통칭한다), 컨트롤 타임 슬롯(control time slot: CTS, 230-1, 230-2, 이하 식별자 ＇230＇으로 통칭한다), 및 스트림 타임 슬롯(stream time slot: STS, 240-1, 240-2, 240-3, 이하 식별자 ＇240＇으로 통칭한다)을 포함할 수 있다.

비콘구간(210)은 조정자가 비콘을 전송하는 시간을 나타낸다.

RAS(220)는 조정자나 다른 스테이션과 통신할 시간을 할당 받지 못한 스테이션이 통신 시간의 할당을 요청하는 커맨드를 조정자에게 전송하는데 사용되는 시간을 나타낸다.

CTS(230)는 스테이션들 간이나 스테이션과 조정자간에 소정의 제어 정보를 전송하는데 사용되는 시간을 나타낸다.

STS(240)는 데이터를 전송하는데 사용되는 시간을 나타낸다. 예를 들어 소 스 디바이스가 싱크 디바이스에게 비압축 A/V 데이터를 전송할 때 STS(240)가 사용될 수 있다. STS(240)에서 전송되는 데이터는 등시성(isochronous) 데이터일수도 있고 비등시성(asynchronous) 데이터일 수도 있다.

슈퍼프레임(200)에서 RAS(220), CTS(230), 및 STS(240)의 개수, 길이, 및 위치는 조정자에 의하여 결정되고, 비콘을 통해서 스테이션들에게 알려질 수 있다. 비콘 전송 간격은 슈퍼프레임 구간(슈퍼프레임의 길이)과 대응되며, 슈퍼프레임(200)은 일정 주기마다 반복될 수 있다.

무선 네트워크(100)의 디바이스들(110, 120)은 두 가지 물리계층(physical layer; PHY)을 지원할 수 있는데, 고속 물리계층(high-rate PHY; HRP)과 저속 물리계층(low-rate PHY)이 그것이다. 물론, 무선 네트워크(100)에는 물리적인 성능에 따라서 LRP만 지원 가능한 디바이스도 존재할 수 있다.

HRP는 데이터(예를 들어 비압축 A/V 데이터)의 고속 전송을 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는 HRP는 수Gbps의 출력을 지원할 수 있다. HRP는 무선 신호의 출력 방향 또는 수신 방향을 조절하기 위하여 어뎁티브 안테나(adaptive antenna) 기술을 사용할 수 있는데, 이 경우 HRP가 출력하는 무선 신호는 방향성을 갖는다. 따라서 HRP는 유니캐스트(unicast)를 위해 사용될 수 있다. HRP는 고속 전송이 가능하므로, 비압축 A/V 데이터와 같은 등시성 데이터를 전송하는데 사용되는 것이 바람직하다. 즉, 도 2에 도시된 슈퍼프레임(200) 중 STS(240)에서 데이터를 송수신하기 위해서 HRP가 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, HRP는 비등시성 데이터, MAC(Medium Access Control) 커맨드, 안테나 스티어링 정 보, 및 A/V 디바이스들을 위한 상위 계층의 제어 데이터 등을 전송하는데 사용될 수도 있다.

LRP는 저속 전송을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어 LRP는 수Mbps의 양방향 링크를 제공한다. LPR로부터 출력되는 무선 신호는 전방향성(omni-directional)에 가깝기 때문에, LRP는 유니캐스트뿐만 아니라 브로드캐스트를 위해서도 사용될 수 있다. LRP는 오디오와 같은 저속 등시성 데이터, 저속 비등시성 데이터, 비콘을 포함하는 MAC 커맨드, HRP 패킷에 대한 응답(acknowledgement), 안테나 스티어링 정보, 성능 정보(capabilities information), 및 A/V 디바이스를 위한 상위 계층 제어 데이터 등을 전송할 수 있다. 즉, LRP는 도 2에 도시된 슈퍼프레임(200) 중 비콘구간(210), RAS(220), 또는 CTS(230)에서 소정의 정보를 송수신하는데 사용될 수 있다. 물론 LRP 대신 HRP가 사용될 수도 있고, STS(240)에서 LRP가 사용될 수도 있다.

HRP가 사용하는 통신 채널(이하 HRP 채널이라 한다)은 LRP가 사용하는 통신 채널(이하 LRP 채널이라 한다)에 비하여 넓은 대역폭을 갖는 것이 바람직하다. 디바이스가 지원 가능한 HRP 채널과 LRP 채널은 각각 복수로 존재할 수 있다. 이 중, 각 HRP 채널은 하나 이상의 LRP 채널과 대응될 수 있다. 바람직하게는, HRP 채널에 대응되는 LRP 채널의 주파수 대역은 HRP 채널의 주파수 대역 내에 존재한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 HRP 채널과 LRP 채널의 주파수 대역을 나타낸 도면이다. 도시된 주파수 대역에는 4개의 HRP 채널(채널 1-4)이 제시되어 있으며, 각 HRP 채널의 주파수 대역 내에는 대응되는 3개의 LRP 채널(채널 1A-1C, 채널 2A-2C, 채널 3A-3C, 채널 4A-4C)이 존재한다. HRP 채널은 약 2GHZ의 대역폭을 갖으며, 중심 주파수는 60GHz에서 수GHz 전후로 존재할 수 있다. 도 3에 도시된 HRP 채널의 구체적인 주파수 대역에 대한 일 실시예를 표1에 나타내었다.

[표1]

HRP 채널 인덱스	시작 주파수	중심 주파수	종단 주파수
1	57.608 GHz	58.608 GHz	59.608 GHz
2	59.720 GHz	60.720 GHz	61.720 GHz
3	61.832 GHz	62.832 GHz	63.832 GHz
4	63.944 GHz	64.944 GHz	65.944 GHz

표1의 실시예에서 각 HRP 채널은 2GHz의 대역폭을 갖는다. 한편, 각 HRP 채널에 대응되는 LPR 채널의 구체적인 주파수 대역에 대한 일 실시예를 표2에 나타내었다.

[표2]

LRP 채널 인덱스	시작 주파수	중심 주파수	종단 주파수
A	fc ( HRP )-203 MHz	fc ( HRP )-156.75 MHz	fc ( HRP )-110.5 MHz
B	fc ( HRP )-46.25 MHz	fc ( HRP ) MHz	fc ( HRP )+46.25 MHz
C	fc ( HRP )+110.5 MHz	fc ( HRP )+156.75 MHz	fc ( HRP )+203 MHz

표2의 실시예에서 f_{c ( HRP )}는 대응되는 HRP 채널의 중심 주파수이며, 각 LRP 채널은 92.5 MHz의 대역폭을 갖는다. 물론 표1과 표2에 나타낸 주파수 대역은 일 실시예일뿐이므로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 HRP와 LRP는 다른 중심 주파수와 대역폭을 사용할 수도 있다.

앞서 살펴본 바와 같이 HRP와 LRP는 중첩되는 주파수 대역에서 동작할 수 있으며, 이 경우 채널 사용은 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식으로 MAC에 의해 조정(coordinated)될 수 있다. 한편, 도 3, 표1, 및 표2에서는 4개의 HRP 채 널과 각 HRP 채널에 대응되는 3개의 LRP 채널(총 12개의 LRP 채널)을 제시하였으나, 이 또한 예시적인 것이므로 디바이스가 지원 가능한 HRP 채널의 개수와 HRP 채널에 대응되는 LRP 채널의 개수는 실시예에 따라서 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크는 조정자가 비콘을 브로드캐스트함으로써 시작되며, 하나의 무선 네트워크에서 HRP 채널과 LRP 채널이 모두 사용된다. 따라서 새로운 무선 네트워크를 구축하려는 디바이스(조정자 역량 디바이스)는 무선 네트워크에서 사용할 HRP 채널과 LRP 채널을 우선 결정해야 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 스캐닝 및 선택을 위한 메시지 시퀀스를 나타낸 도면이다. 도시된 과정은 조정자 역량 디바이스에 의하여 수행된다. 도 4는 DME(Device Management Entity, 10)와 MAC(Medium Access Control)/MLME(MAC Sublayer Management Entity, 20) 간의 동작 과정을 나타내고 있는데, DME(10)와 MAC/MLME(20)는 모두 채널 스캐닝을 수행하려는 조정자 역량 디바이스에 포함되는 계층 구조이다.

먼저 채널 스캐닝을 수행하고자 하는 조정자 역량 디바이스의 DME(10)는 MAC/MLME(20)에게 채널 스캐닝 요청 메시지 MEME-SCAN.req를 전달한다(S410).

DME(10)로부터 채널 스캐닝 요청 메시지를 전달받은 MLME(20)는 채널 스캐닝 작업을 수행한다(S420). 채널 스캐닝 과정에서 MLME(20)는 HRP 채널과 LRP 채널 쌍을 선택하게 된다. 선택된 HRP 채널과 LRP 채널은 각각 복수의 HRP 채널과 복수의 LRP 채널 중에서 간섭이 가장 적으면서, 간섭 수치가 사전에 설정된 임계치 보다 작은 채널들이다. 채널 스캐닝 작업은 크게 LRP 채널 스캐닝 과정, HRP 채널 스캐닝 과정, 및 채널 선택 과정으로 구분될 수 있으며, 이들 각 과정에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.

채널 스캐닝 작업이 완료되면, MLME(20)는 채널 스캐닝 응답 메시지를 DME(10)에게 전달한다(S430). 채널 스캐닝 응답 메시지는 채널 스캐닝에 성공하였는지의 여부를 나타내는 정보를 포함한다. 채널 스캐닝에 성공하였다는 것은 새로운 무선 네트워크를 시작하기 위한 HRP 채널과 LRP 채널 쌍이 결정되었다는 것을 의미한다. 따라서, 채널 스캐닝에 성공하였다면, 조정자 역량 디바이스는 새로운 무선 네트워크를 시작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LRP 채널 스캐닝 과정을 나타낸 흐름도이다.

조정자 역량 디바이스는 자신이 지원 가능한 모든 LRP 채널 중 어느 하나의 LRP 채널에 대하여 에너지 검출을 수행한다(S510). 본 발명에서 에너지는 특정 채널에서의 무선 신호 수신 감도에 대응되는 개념으로서, 에너지 검출 결과값이 높을수록 해당 채널에서의 무선 신호 수신 감도가 높다는 것을 의미한다. 따라서, 에너지 검출 결과값이 높다면 해당 채널을 사용할 경우 다른 무선 네트워크와 통신 간섭이 발생할 가능성이 높아진다. 반대로, 에너지 검출 결과값이 낮다면 해당 채널을 사용할 경우 다른 무선 네트워크와 통신 간섭이 발생할 가능성이 낮아진다.

에너지 검출 작업은 제1 임계시간 동안 수행될 수 있는데, 제1 임계시간은 LRP채널에 대한 에너지 검출에 적정한 시간으로 사전에 설정되어 있을 수 있다. 여기서 제1 임계시간은 슈퍼프레임 기간보다 긴 것이 바람직하다. 이는, 현재 스 캐닝 중인 LRP 채널이 주변에 존재하는 다른 무선 네트워크에서 사용되고 있다면 슈퍼프레임 기간 내에 다른 무선 네트워크의 조정자가 해당 LRP 채널로 비콘을 전송할 것이기 때문이다.

한 LRP 채널에서의 에너지 검출 작업이 종료되면, 조정자 역량 디바이스는 해당 LRP 채널에서 가장 높았던 에너지 검출 결과값을 저장한다(S520).

그 후, 조정자 역량 디바이스는 자신이 지원 가능한 모든 LRP 채널에 대해서 에너지 검출 작업을 수행하였는지 판단한다(S530). 만약 모든 LRP 채널에 대하여 에너지 검출 작업이 수행되었다면, LRP 채널 스캐닝 과정은 종료된다. 그러나 아직 에너지 검출 작업이 수행되지 않은 LRP 채널이 존재한다면, 조정자 역량 디바이스는 에너지 검출을 수행할 LRP 채널을 변경하고(S540), 변경된 LRP 채널에 대한 에너지 검출 작업을 수행한다(S510).

이처럼 조정자 역량 디바이스는 자신이 지원 가능한 모든 LRP 채널에 대해서 순차적으로 스캐닝 작업을 수행하게 된다. LRP 채널에 대한 스캐닝 작업이 마쳐지면, HRP 채널에 대한 스캐닝 작업이 수행되는데, HRP 채널의 스캐닝 과정은 도 6에 도시하였다.

모든 LRP 채널에 대한 에너지 검출 작업이 완료되면, 조정자 역량 디바이스는 자신이 지원 가능한 모든 HRP 채널 중에서 대응되는 LRP 채널에서의 에너지 검출 결과값이 모두 제1 임계치보다 작은 HRP 채널을 선별한다(S610). 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같은 HRP 채널, 각 HRP 채널에 대응되는 LRP 채널, LRP 스캐닝 작업에 따른 각 LRP 채널의 에너지 검출 결과값, 및 제1 임계치가 존재한다고 가정 하면, 제1 임계치보다 낮은 에너지 검출 결과값을 갖는 LRP 채널은 1A, 1B, 1C, 2A, 2C, 4A, 4B, 및 4C이다. 이 경우, 대응되는 모든 LRP 채널에서의 에너지 검출 결과값이 제1 임계치보다 낮은 채널1(710)과 채널4(720)가 과정 S610에서 선별될 수 있는 HRP 채널임을 알 수 있을 것이다. 여기서 제1 임계치는 다른 무선 네트워크와의 통신 간섭이 일정 수준 이하이거나 통신 간섭이 발생하지 않는 LRP 채널을 선별하기 위한 기준으로서, 사전에 적절한 값으로 설정되어 있을 수 있다.

조정자 역량 디바이스는 선별된 HRP 채널 중 어느 하나의 HRP 채널에 대해서 에너지 검출을 수행한다(S620). HRP 채널을 위한 에너지 검출 작업은 제2 임계시간 동안 수행될 수 있다. 여기서 제2 임계시간은 HRP채널에 대한 에너지 검출에 적정한 시간으로 사전에 설정되어 있을 수 있다. 제2 임계시간은 도 5의 과정 S510에서 언급된 제1 임계시간과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.

한 HRP 채널에서의 에너지 검출 작업이 종료되면, 조정자 역량 디바이스는 해당 HRP 채널에서 가장 높았던 에너지 검출 결과값을 저장한다(S630).

그 후, 조정자 역량 디바이스는 과정 S610에서 선별되었던 모든 HRP 채널에 대한 에너지 검출 작업이 수행 되었는지 판단한다(S640). 만약, 에너지 검출 작업이 수행되지 않은 HRP 채널이 존재한다면 조정자 역량 디바이스는 에너지 검출을 수행할 HRP 채널을 변경하고(S650), 변경된 HRP 채널에 대한 에너지 검출 작업을 시작한다(S620). 그러나 과정 S610에서 선별된 모든 HRP 채널에 대한 에너지 검출 작업이 완료되었다면, HRP 채널 스캐닝 과정은 종료된다.

LRP 채널과 HRP 채널에 대한 스캐닝 작업이 모두 완료되면, 조정자 역량 디 바이스는 스캐닝 작업의 결과에 따라서 새로운 무선 네트워크를 시작하기 위해서 필요한 채널들을 선택하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 선택 과정을 도 8에 도시하였다.

조정자 역량 디바이스는 에너지 검출 작업이 수행된 HRP 채널 중에서 에너지 검출 결과값이 가장 낮은 HRP 채널을 선택한다(S810). 그 후, 조정자 역량 디바이스는 선택된 HRP 채널의 에너지 검출 결과값이 제2 임계치보다 낮은지의 여부를 판단한다(S820). 제2 임계치는 선택된 HRP 채널을 사용할 경우, 다른 무선 네트워크와의 통신 간섭이 일정 수준 이하이거나 통신 간섭 없이 새로운 무선 네트워크를 운영할 수 있는지에 대한 기준으로서 사전 실험을 통하여 적정한 수치로 설정되어 있을 수 있다.

만약 선택된 HRP 채널의 에너지 검출 결과값이 제2 임계치보다 작지 않다면(S820의 아니오), 조정자 역량 디바이스는 채널 선택 작업을 종료하게 된다. 이 경우는 채널 선택에 실패한 경우이며, 조정자 역량 디바이스는 적어도 하나의 HRP 채널이 클리어(clear)할 때까지 새로운 무선 네트워크를 형성하지 않게 된다. 그러나 선택된 HRP 채널이 제2 임계치보다 작다면(S820의 예), 조정자 역량 디바이스는 선택된 HRP 채널에 대응되는 복수의 LRP 채널 중에서 어느 하나를 선택한다(S830). 바람직하게는, 조정자 역량 디바이스는 선택된 HRP에 대응되는 복수의 LRP 채널 중에서 에너지 검출 결과값이 가장 낮은 LRP 채널을 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 실시예에서 HRP 채널로서 채널1(710)이 선택되었다면, 조정자 역량 디바이스는 채널1에 대응되는 LRP 채널들(1A, 1B, 1C) 중에서 에너지 검출 결과 값이 가장 낮은 채널1A를 선택할 수 있다.

이상과 같은 과정을 통해서 HRP 채널과 LRP 채널이 선택되면 조정자 역량 디바이스는 선택된 채널들을 사용하는 새로운 무선 네트워크를 시작하고, 필요한 데이터를 송수신할 수 있게 된다.

이상의 설명에서는 새로운 무선 네트워크를 시작하기 위한 디바이스가 HRP 채널과 LRP 채널을 선택하는 것으로 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 디바이스는 데이터를 송수신하기 위하여 HRP 채널과 LRP 채널을 선택할 수 있다. 즉, 적절한 채널을 선택한 디바이스는 선택된 채널들을 통하여 필요한 데이터를 송수신할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치를 나타낸 블록도이다. 도시된 무선 통신 장치(900)는 앞서 설명한 채널 스캐닝 및 선택 과정을 수행하는 조정자 역량 디바이스이다.

무선 통신 장치(900)는 CPU(910), 저장부(920), MAC 처리부(940), 및 송수신부(950)를 포함한다.

CPU(910)는 버스(930)에 연결되어 있는 다른 구성 요소들을 제어하며, 일반적인 통신 계층 중 MAC(Media Access Control) 계층의 상위 계층(예를 들어 LLC(Logical Link Control) 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 및 어플리케이션 계층 등)에서의 처리를 담당한다. 따라서, CPU(910)는 MAC 처리부(940)로부터 제공되는 수신 데이터를 처리하거나 전송 데이터를 생성하여 MAC 처리부(940)에 제공한다. 예를 들어 CPU(910)가 생성하거나 처리하는 데이터는 비압축 A/V 데이터일 수 있다.

저장부(920)는 CPU(910)가 처리한 수신 데이터를 저장하거나 CPU(910)가 생성한 전송 데이터를 저장한다. 저장부(920)는 롬(ROM), 피롬(PROM), 이피롬(EPROM), 이이피롬(EEPROM), 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 램(RAM)과 같은 휘발성 메모리 소자, 하드 디스크, 광 디스크와 같은 저장 매체, 또는 기타 해당 분야에서 알려져 있는 임의의 다른 메모리로 구현될 수 있다.

MAC 처리부(940)는 송수신부(950)에게 채널 스캐닝을 지시하고, 송수신부(950)로부터 제공되는 각 채널의 에너지 검출 결과값을 기반으로 하여 필요한 채널을 선택한다. 예를 들어, MAC 처리부(940)는 지원 가능한 모든 HRP 채널과 LRP 채널 중에서 간섭이 가장 작은 HRP 채널과 LRP 채널 쌍을 발견할 수 있다. 만약, 발견한 HRP 채널과 LRP 채널에서의 간섭이 소정의 임계치보다 작다면, MAC 처리부(940)는 발견한 HRP 채널과 LRP 채널을 사용하는 새로운 무선 네트워크를 시작할 수 있다. 무선 네트워크의 시작을 위해서 MAC 처리부(940)는 통신 타이밍에 관한 정보를 포함하는 비콘을 생성하고 이를 브로드캐스트하도록 송수신부(950)에게 제공할 수 있다.

송수신부(950)는 MAC 처리부(940)의 지시에 따라서 채널 스캐닝을 수행한다. 송수신부(950)는 제1 물리 처리부(950a)와 및 제2 물리 처리부(950b)를 포함한다. 이 중에서 제1 물리 처리부(950a)는 LRP로 구현되고, 제2 물리 처리부(950b)는 HRP로 구현된다. 따라서 제1 물리 처리부(950a)는 MAC 처리부(940)의 지시에 따라서 LRP 채널에 대한 스캐닝 작업을 수행하고, 제2 물리 처리부(950b)는 MAC 처리 부(940)의 지시에 따라서 HRP 채널에 대한 스캐닝 작업을 수행한다. 채널 스캐닝은 각 채널에 대해서 순차적으로 일정 시간 동안 무선 신호의 수신 감도를 측정하여 가장 높은 에너지 검출 결과값을 기록하는 과정이다. 이 때 제1 물리 처리부(950a)와 제2 물리 처리부(950b)는 각 채널에 대한 채널 스캐닝에 따라서 측정한 에너지 검출 결과값을 MAC 처리부(940)로 전달한다.

제2 물리 처리부(950b)는 기저 대역 신호를 처리하는 기저대역 프로세서(base band processor, 952b)와 상기 처리된 기저 대역 신호로부터 실제 무선 신호를 생성하고 생성된 무선 신호를 안테나(956b)를 통하여 공중(air)으로 전송시키는 RF(radio frequency) 처리부(954b)로 세분화 될 수 있다.

보다 구체적으로, 기저대역 프로세서(952b)는 프레임 포맷팅(frame formatting), 채널 코딩 등을 수행하고, RF 처리부(954b)는 아날로그 파 증폭, 아날로그/디지털 신호 변환, 변조 등의 동작을 수행한다. 한편, 안테나(956b)는 빔 스티어링이 가능하도록 어레이 안테나로 구성되는 것이 바람직하다. 어레이 안테나는 복수의 안테나 소자들이 일렬로 나열된 형태일 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 어레이 안테나는 2차원적인 행렬 형태로 배치된 복수의 안테나 소자들로 구성될 수도 있는데, 이 경우 더욱 정교하고 입체적인 빔 조향이 가능해진다.

제1 물리 처리부(950a)는 기저 대역 신호를 처리하는 기저대역 프로세서(952a)와 상기 처리된 기저 대역 신호로부터 실제 무선 신호를 생성하고 생성된 무선 신호를 안테나(956a)를 통하여 공중으로 전송시키는 RF 처리부(954a)로 세분 화 될 수 있다. 제1 물리 처리부(950a)의 기저대역 프로세서(952a)와 RF 처리부(954a)의 기본적인 구성 및 기능은 제2 물리 처리부(950b)의 기저대역 프로세서(952b) 및 RF 처리부(954b)의 구성 및 기능과 유사하다. 다만, 제1 물리 처리부(950a)와 제2 물리 처리부(950b)가 사용하는 통신 채널과 전송하는 데이터의 종류는 앞서 살펴본 바와 같이 서로 상이하므로, 기저대역 처리부(952a)와 기저대역 처리부(952b)는 서로 상이한 종류의 채널 코딩 방식 또는 서로 상이한 채널 코딩 파라미터를 사용할 수 있다. 또한, RF 처리부(954a)와 RF 처리부(954b)는 서로 상이한 변조 방식이나 서로 상이한 주파수 대역을 사용할 수 있다.

RF 처리부(954b)가 사용할 수 있는 주파수 대역의 일 예는 표1을 통해 나타낸 바와 같으며, RF 처리부(954a)가 사용할 수 있는 주파수 대역의 일 예는 표2를 통해 나타낸 바와 같다. 이와 연관하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 처리부(954b)의 전송 스펙트럼 마스크(transmit spectral mask)는 도 10a에 도시한 바와 같으며, RF 처리부(954a)의 전송 스펙트럼 마스크(transmit spectral mask)는 도 10b에 도시한 바와 같다.

본 발명의 일 실시예에 따라서, HRP 채널과 LRP 채널을 검색하고 선택하기 위한 MAC 처리부(940) 및 송수신부(950)의 기능 및 동작은 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한 채널 검색 및 선택 과정을 통해서 이해될 수 있을 것이다.

이상 도 9를 참조하여 설명한 무선 통신 장치(900)의 구성요소들은 모듈로 구현될 수 있다. '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드 웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.

한편, 당업자라면, 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한 과정들을 수행할 수 있는 프로그램을 작성할 수 있을 것이다. 이러한 프로그램을 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체에 기록하여 두고, 이를 컴퓨터와 연결함으로써, 본 명세서에서 설명된 실시예들 및 기타 균등한 타 실시예가 구현될 수 있을 것이며, 이러한 경우도 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석하여야 한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 지원 가능한 전송 능력이 상이한 복수의 채널을 효과적으로 스캐닝 및 선택할 수 있다.

둘째, 고속 채널과 저속 채널을 함께 사용하는 무선 네트워크를 제공할 수 있다.

Claims (37)

1. 무선 네트워크 내의 디바이스가 무선 통신을 수행하는 방법에 있어서,

   서로 다른 데이터 전송 능력을 지원하는 제1 채널과 제2 채널을 선택하는 단계; 및

   상기 선택된 제1 채널과 제2 채널을 사용하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함하고,

   상기 선택하는 단계는,

   복수의 제 1 채널들 중에서 상기 제 1 채널을 선택하는 단계; 및

   상기 선택된 제 1 채널에 대응되는 복수의 제 2 채널들 중에서 상기 제 2 채널을 선택하는 단계를 포함하며,

   상기 선택된 제 1 채널의 주파수 대역은 상기 복수의 제 2 채널들 각각의 주파수 대역을 포함하는, 무선 통신 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터 전송 능력은 데이터 전송 속도인, 무선 통신 방법.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 복수의 제2 채널은 3개 또는 그 이상의 채널들인, 무선 통신 방법.
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 상기 제1 채널을 선택하는 단계는,

   상기 복수의 제1 채널들 중 적어도 하나의 제1 채널에 대해서 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출을 수행하는 단계; 및

   상기 에너지 검출의 결과값이 가장 작은 상기 제1 채널을 선택하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 에너지 검출을 수행하는 단계는,

   지원 가능한 모든 제2 채널 각각에서의 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출을 수행하는 단계; 및

   상기 복수의 제1 채널들 중에서, 대응되는 제2 채널에서의 에너지 검출의 결과값이 소정의 임계치 미만인 적어도 하나의 제1 채널에서의 에너지 검출을 수행하는 단계를 포함하는, 무선 통신 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 지원 가능한 모든 제2 채널 각각에서의 상기 에너지 검출은 상기 지원 가능한 모든 제2 채널 별로 소정의 임계시간 동안 수행되는, 무선 통신 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 임계시간은 상기 무선 네트워크에서의 통신 타이밍 스케쥴을 나타내는 슈퍼프레임 기간보다 긴, 무선 통신 방법.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 선택된 제1 채널에서의 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출의 결과값은 소정의 임계치보다 작은, 무선 통신 방법.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 선택된 제2 채널은 상기 복수의 제2 채널들 중에서 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출의 결과값이 가장 낮은, 무선 통신 방법.
12. 무선 네트워크 내의 디바이스가 무선 네트워크에서 사용할 채널을 결정하는 방법으로서,

    복수의 채널을 스캐닝하는 단계; 및

    상기 스캐닝 결과에 따라서 서로 다른 데이터 전송 능력을 지원하는 복수의 채널을 선택하는 단계를 포함하고,

    상기 복수의 채널은 복수의 제 1 채널들 및 복수의 제 2 채널들을 포함하고,

    상기 복수의 제 1 채널들 각각의 주파수 대역은 상기 복수의 제 2 채널들 중에서 대응되는 제 2 채널의 주파수 대역을 포함하는, 채널 결정 방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 데이터 전송 능력은 데이터 전송 속도인, 채널 결정 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 제 12항에 있어서, 상기 스캐닝하는 단계는,

    상기 복수의 제2 채널들에 대하여 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출을 수행하는 단계; 및

    상기 복수의 제1 채널들 중에서, 적어도 하나의 제1 채널에 대해서 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출을 수행하는 단계를 포함하는, 채널 결정 방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 복수의 제1 채널들 중 적어도 하나에 대해서 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출을 수행하는 단계는,

    상기 복수의 제1 채널들 중에서, 대응되는 제2 채널의 에너지 검출의 결과값이 임계치보다 작은 상기 적어도 하나의 제1 채널에 대해서 상기 에너지 검출을 수행하는 단계를 포함하는, 채널 결정 방법.
18. 제 16항에 있어서, 상기 선택하는 단계는,

    상기 복수의 제1 채널들 중에서 상기 에너지 검출의 결과값이 가장 작은 제1 채널을 선택하는 단계; 및

    상기 선택된 제1 채널에 대응되는 제2 채널들 중에서 에너지 검출의 결과값이 가장 작은 제2 채널을 선택하는 단계를 포함하는, 채널 결정 방법.
19. 제 18항에 있어서,

    상기 선택된 제1 채널의 에너지 검출의 결과값은 소정의 임계치보다 작은, 채널 결정 방법.
20. 제 16항에 있어서,

    상기 복수의 제2 채널들 각각에서의 상기 에너지 검출은 상기 복수의 제2 채널들 별로 소정의 임계시간 동안 수행되는, 채널 결정 방법.
21. 제 20항에 있어서,

    상기 임계시간은 상기 무선 네트워크에서의 통신 타이밍 스케쥴을 나타내는 슈퍼프레임 기간보다 긴, 채널 결정 방법.
22. 복수의 채널을 스캐닝하는 송수신부; 및

    상기 스캐닝 결과에 따라서 서로 다른 데이터 전송 능력을 지원하는 복수의 채널을 선택하는 MAC 처리부를 포함하고,

    상기 복수의 채널은 복수의 제 1 채널들 및 복수의 제 2 채널들을 포함하고,

    상기 복수의 제 1 채널들 각각의 주파수 대역은 상기 복수의 제 2 채널들 중에서 대응되는 제 2 채널의 주파수 대역을 포함하는, 무선 통신 장치.
23. 제 22항에 있어서,

    상기 데이터 전송 능력은 데이터 전송 속도인, 무선 통신 장치.
24. 삭제
25. 삭제
26. 제 22항에 있어서, 상기 송수신부는,

    상기 복수의 제2 채널들에 대하여 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출을 수행하는 제1 물리 처리부; 및

    상기 복수의 제1 채널들 중에서, 적어도 하나의 제1 채널에 대해서 신호 수신 감도에 따른 에너지 검출을 수행하는 제2 물리 처리부를 포함하는, 무선 통신 장치.
27. 제 26항에 있어서,

    상기 제2 물리 처리부는 상기 복수의 제1 채널들 중에서, 대응되는 제2 채널의 에너지 검출의 결과값이 임계치보다 작은 상기 적어도 하나의 제1 채널에 대해서 상기 에너지 검출을 수행하는, 무선 통신 장치.
28. 제 26항에 있어서, 상기 MAC 처리부는,

    상기 복수의 제1 채널들 중에서 상기 에너지 검출의 결과값이 가장 작은 제1 채널을 선택하고, 상기 선택된 제1 채널에 대응되는 제2 채널들 중에서 에너지 검출의 결과값이 가장 작은 제2 채널을 선택하는, 무선 통신 장치.
29. 제 28항에 있어서,

    상기 선택된 제1 채널의 에너지 검출의 결과값은 소정의 임계치보다 작은, 무선 통신 장치.
30. 제 26항에 있어서,

    상기 복수의 제2 채널들 각각에서의 상기 에너지 검출은 상기 복수의 제2 채널들 별로 소정의 임계시간 동안 수행되는, 무선 통신 장치.
31. 제 30항에 있어서,

    상기 임계시간은 상기 무선 네트워크에서의 통신 타이밍 스케쥴을 나타내는 슈퍼프레임 기간보다 긴, 무선 통신 장치.
32. 제 22항에 있어서,

    상기 MAC 처리부는 상기 선택한 복수의 채널을 사용하는 무선 네트워크를 시작하기 위한 비콘을 생성하는, 무선 통신 장치.
33. 제 32항에 있어서,

    상기 비콘은 상기 무선 네트워크에서의 통신 타이밍에 관한 정보를 포함하는, 무선 통신 장치.
34. 제 32항에 있어서,

    상기 송수신부는 상기 선택된 복수의 채널 중에서 어느 하나를 통하여 상기 생성된 비콘을 송신하는, 무선 통신 장치.
35. 제 22항에 있어서,

    상기 선택된 복수의 채널을 사용하여 데이터를 송수신하는 송수신부를 더 포함하는, 무선 통신 장치.
36. 제 1항, 제 2항, 제 4항 및 제 6항 내지 제11항 중 어느 한 항을 실행할 수 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램을 기록한 저장매체.
37. 제 12항, 제 13항, 제 16항 내지 제21항 중 어느 한 항을 실행할 수 있는 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램을 기록한 저장매체.

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