KR101464091B1 - 무선 네트워크들에서 멀티 사용자 ｍｉｍｏ 사운딩을 위한 기법들 - Google Patents

무선 네트워크들에서 멀티 사용자 ｍｉｍｏ 사운딩을 위한 기법들 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 액세스 포인트(AP)로서 동작 가능하고 무선 네트워크에서 통신할 수 있는 송수신기를 포함하는 장치를 제공하고, AP는 다운링크 멀티 사용자-다중 입력 다중 출력(DL MU-MIMO) 전송을 수행하도록 구성되고, 또한 의도된 수신자 무선국들(STAs) 사이의 채널들을 사운딩하기 위해 널 데이터 패킷(NDP)을 전송하도록 구성되고, 상기 NDP의 DL MU-MIMO 전송에 이어서, 상기 AP는 채널 상태 정보를 위해 상기 STA들 각각을 차례로 폴링한다.

Description

무선 네트워크들에서 멀티 사용자 ＭＩＭＯ 사운딩을 위한 기법들{TECHNIQUES FOR MULTI-USER MIMO SOUNDING IN WIRELESS NETWORKS}
무선 통신 및 무선 네트워크들은 사회 전반에 걸쳐서 편재되어 필수적으로 되었다. 이들 무선 네트워크들에 대해 개선들이 이루어졌다. 예를 들어, 이와 관련하여 한정되지 않지만, 싱글 사용자-다중 입력 다중 출력(single user-multiple input multiple output; SU-MIMO) 무선 통신 기법들에 대해 사운딩 기법들이 개발되었다. 그러나, IEEE(Institute for Electronic and Electrical Engineers) 802.11 표준에 따르는 것들(이것으로 한정되지 않음)과 같은, 네트워크들에서 멀티 사용자-다중 입력 다중 출력(multi user-multiple input multiple output; MU-MIMO) 사운딩을 위한 표준화된 프로토콜이 현재 존재하지 않는다.
따라서, 무선 네트워크들에서 MU-MIMO 사운딩을 위한 기법들에 대한 무선 통신 산업에서의 강력한 필요성이 존재한다.
본 발명으로서 여겨지는 요지는 특히 명세서의 결론 부분에 언급되어 명백하게 청구된다. 그러나, 구성 및 동작 방법 둘다에 관한 발명은, 그의 목적들, 특징들, 및 이점들과 함께, 첨부 도면들과 함께 읽었을 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 3개의 STA를 갖는 사운딩 교환 시퀀스를 예시한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 폴(Poll) 프레임에 대한 가능한 프레임 포맷을 도시한다.
예시의 간단함 및 명확함을 위해, 도면들에 예시된 요소들은 반드시 비례적으로 그려지지 않았다는 것을 알 것이다. 예를 들어, 요소들 중 일부의 치수들은 명확함을 위해 다른 요소들에 비해 과장된다. 또한, 적절한 경우, 참조 번호들은 대응하는 또는 유사한 요소들을 나타내기 위해 도면들 사이에 반복되었다.
다음의 상세한 설명에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세들이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 상세 없이 실시될 수 있다는 것이 이 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 및 회로들은 본 발명을 불명료하게 하지 않도록 하기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
본 발명의 실시예들은 이와 관련하여 한정되지 않지만, 예를 들어, "프로세싱", "컴퓨팅", "계산", "결정", "구축", "분석", "검사" 등과 같은 용어들을 활용하는 논의들은, 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들 내의 물리(예를 들어, 전자) 양들로서 표현되는 데이터를 조작하고 및/또는 컴퓨터의 레지스터들 및/또는 메모리들 또는 동작들 및/또는 프로세스들을 수행하기 위한 명령어들을 저장할 수 있는 다른 정보 저장 매체 내의 물리 양들로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환하는, 컴퓨터, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 시스템, 또는 다른 전자 컴퓨팅 디바이스의 동작(들) 및/또는 프로세스(들)를 가리킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 이와 관련하여 한정되지 않지만, 본원에 이용된 바와 같은 용어들 "복수" 및 "다수"는 예를 들어, "다중" 또는 "2 이상"을 포함할 수 있다. 용어들 "복수" 또는 "다수"는 명세서 전체에 걸쳐서 2 이상의 컴포넌트들, ㄷ디바이스들, 요소들, 유닛들, 파라미터들 등을 설명하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, "복수의 스테이션들"은 2 이상의 스테이션들을 포함할 수 있다.
다운스트림 또는 다운링크 경우에서, 위의 일반적으로 명명된(generically-named) 송신기들은 본원에서 시스템 레벨에서 기지국(BS) 또는 강화된 노드 B(enhanced Node B)(eNB) 또는 액세스 포인트(access point)(AP)라고 교환가능하게 지칭될 수 있다. 이 다운링크 경우에서, 수신기들은 본원에서 시스템 레벨에서 이동국(mobile station)(MS) 또는 가입자국(subscriber station)(SS) 또는 사용자 장비(user equipment)(UE) 또는 스테이션(station)(STA)이라고 교환가능하게 지칭될 수 있다. 또한, 용어들 BS, eNB, 및 AP는 어느 무선 프로토콜이 이용되고 있는지에 따라, 개념적으로 상호교환될 수 있어서, 본원에서 BS에 대한 참조는 또한 eNB 또는 AP에 대한 참조로 볼 수 있다. 유사하게, 본원에서 MS 또는 SS에 대한 참조는 또한 UE 또는 STA에 대한 참조로 볼 수 있다.
본 발명의 실시예들은 AP와 복수의 STA들 사이의 채널을 사운딩하고 개별 STA들로부터 피드백을 요청하기 위한 프로토콜 또는 패킷 교환 시퀀스를 제공한다. 본 발명의 실시예들은 싱글 사용자 전송 빔형성(single user transmit beamforming; SU TxBF)를 위한 IEEE 802.11n 사운딩을 기반으로 할 수 있고, 다운링크 멀티 사용자 MIMO(DL MU-MIMO)를 지원하기 위해 개선된 사운딩을 제공한다. 본 발명의 목적들을 위해, DL MU-MIMO를 위한 사운딩은, a) DL MU-MIMO를 위해 이용되는 널 데이터 패킷(NDP - 사운딩 패킷)의 SIG 필드는 SU TxBF를 위해 이용되는 NDP의 SIG 필드와는 상이한 정보를 포함하고, b) SU TxBF에 의하면, 단일 사용자로부터 피드백이 획득되고 DL MU-MIMO에 의하면 복수의 사용자들로부터 피드백이 획득된다는 점에서, SU TxBF를 위한 사운딩과 상이하다.
본 발명의 실시예들은, 802.11n 사운딩에서와 같이, NDP는 NDP 공지(Announcement)를 포함하는 프레임에 의해 선행되지 않는다는 것과 같은, 현재의 IEEE 802.11n 사운딩과의 차이를 제공하고, 본 발명의 실시예들은 STA들 각각으로부터 피드백을 요청하는 데 이용되는 특수 폴링(polling) 프레임을 제공할 수 있다(802.11n 표준에 따르는 현재의 네트워크들에서, 피드백은 NDP 공지를 운반하는 프레임에서 요청된다). 또한, 본 발명은, NDP 프레임이, NDP를 전송하는 STA가 피드백이 올바른 NDP와 연관됨을 입증할 수 있게 하는 피드백 프레임에서 리턴되는 PHY SIG 필드 내의 토큰을 포함하는 것을 제공할 수 있다(또한, 현재의 IEEE 802.11n 표준에 따르는 네트워크들에서, 유사한 토큰이 NDP 공지를 운반하는 프레임에 제공된다).
이제 도면들을 보면, 일반적으로 100으로서 도시된, 도 1은 DL MU-MIMO 사운딩을 위한 3개의 STA들을 갖는 사운딩 교환 시퀀스를 제공한다. 일반적으로 200으로서 도시된, 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 폴 프레임을 위한 가능한 프레임 포맷을 제공한다.
시퀀스는 다음과 같이 진행한다. DL MU-MIMO 전송을 수행할 AP 또는 STA는 의도된 수신자 STA들 사이의 채널을 사운딩하기 위해 NDP(110)를 전송한다. NDP(110)의 전송에 이어서, AP는 피드백(130, 150, 170)을 갖는 채널 상태 정보(channel state information)(CSI)를 위해 STA들(120, 140, 160) 각각을 차례로 폴링한다. 도 2는 폴 프레임을 위한 가능한 프레임 포맷을 도시하고, FC(210), 지속기간(220), RA(수신 어드레스)(230), TA(송신 어드레스)(240) 및 FCS(250)를 포함할 수 있다.
프레임의 중요한 특징들은 다음의 것을 포함할 수 있다:
a. 프레임은 RA(수신 어드레스) 필드에 의도된 수신자 - 피드백이 요청되어 있는 STA - 의 어드레스를 포함한다.
b. 프레임은 TA(송신 어드레스) 필드에 사운딩을 수행하는 STA의 어드레스를 포함한다.
c. 프레임은 요청된 피드백 프레임을 STA들로부터의 가능한 전송들에 의한 충돌로부터 보호하기 위하여 제3자 STA들의 NAV를 설정할 지속기간(Duration) 값을 포함한다.
d. 프레임은 짧고, 따라서 낮은 MCS를 이용하여 효율적으로 전송될 수 있고, 따라서 AP 근처의 모든 STA들에 의해 수신될 수 있다.
NDP 프레임을 수신하면, STA는 프레임을 이용하여 채널 상태 정보를 측정 및 저장한다. STA는 또한 NDP SIG 필드에 존재하는 토큰을 저장한다. 그것에 어드레싱된 폴 프레임을 수신하면, STA는 CSI가 수집된 NDP로부터의 연관된 토큰뿐만 아니라 저장된 최종 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임으로 응답한다. 저장된 CSI를 STA가 갖지 않으면, STA는 널 피드백 프레임 - 저장된 피드백을 STA가 갖지 않음을 나타내는 프레임 - 으로 응답할 것이다.
본 발명의 일부 실시예들은 특정 응용들에 적절할 수 있는 바와 같이 또는 특정 설계 요건들에 따라 소프트웨어에 의해, 하드웨어에 의해, 또는 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 임의의 결합에 의해 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 전체적으로 또는 부분적으로, 서로 별개이거나 함께 결합될 수 있는, 유닛들 및/또는 서브-유닛들을 포함할 수 있고, 이 기술분야에 알려진 바와 같은 특정, 다목적 또는 일반 프로세서들 또는 컨트롤러들, 또는 디바이스들을 이용하여 구현될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예들은 데이터의 일시 또는 장기 저장을 위해 또는 특정 실시예의 동작을 용이하게 하기 위해 버퍼들, 레지스터들, 스택들, 저장 유닛들 및/또는 메모리 유닛들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은, 예를 들어, 머신에 의해, 예를 들어, 시스템에 의해, 스테이션에 의해, 프로세서에 의해 또는 다른 적절한 머신들에 의해 실행되는 경우, 머신으로 하여금, 본 발명의 실시예들에 따른 방법 및/또는 동작들을 수행하도록 하는 명령어 또는 명령어들의 세트를 저장할 수 있는 머신 판독 가능한 매체 또는 물품을 이용하여 구현될 수 있다. 이러한 머신은 예를 들어, 임의의 적절한 프로세싱 플랫폼, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 디바이스, 프로세싱 디바이스, 컴퓨팅 시스템, 프로세싱 시스템, 컴퓨터, 프로세서 등을 포함할 수 있고, 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적절한 결합을 이용하여 구현될 수 있다. 머신 판독 가능한 매체 또는 물품은 예를 들어, 임의의 적절한 타입의 메모리 유닛, 메모리 디바이스, 메모리 물품, 메모리 매체, 저장 디바이스, 저장 물품, 저장 매체 및/또는 저장 유닛, 예를 들어, 메모리, 착탈식 또는 비-착탈식 매체, 소거 가능 또는 소거 불가능 매체, 기입 가능 또는 재기입 가능 매체, 디지털 또는 아날로그 매체, 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), CD-R(Compact Disk Recordable), CD-RW(Compact Disk Re-Writeable), 광학 디스크, 자기 매체, 다양한 타입들의 DVD(Digital Versatile Disk), 테이프, 카세트 등을 포함할 수 있다. 명령어들은 임의의 적절한 타입의 코드, 예를 들어, 소스 코드, 컴파일된 코드(compiled code), 인터프리트된 코드(interpreted code), 실행 가능 코드, 정적 코드, 동적 코드 등을 포함할 수 있고, 임의의 적절한 고레벨, 저레벨, 객체 지향, 비주얼, 컴파일되고/되거나 인터프리트된 프로그래밍 언어, 예를 들어, C, C++, 자바, 베이직, 파스칼, 포트란, 코볼, 어셈블리어, 머신 코드 등을 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명의 특정 특징들이 본원에 예시되고 설명되었지만, 많은 수정들, 치환들, 변경들, 및 등가물들이 이 기술분야의 통상의 기술자에게 일어날 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 사상 내에 있는 바와 같이 모든 그러한 수정들 및 변경들을 커버하도록 의도된다는 것을 이해한다.

Claims (26)

  1. 액세스 포인트(access point; AP)로서 동작 가능하고 무선 네트워크에서 통신할 수 있는 송수신기를 포함하고,
    상기 AP는 다운링크 멀티 사용자-다중 입력 다중 출력(down link multi user-multiple input multiple output; DL MU-MIMO) 전송을 수행하도록 구성되고, 또한 의도된 수신자 무선국(STA)들 사이의 채널들을 사운딩(sound)하기 위해 널 데이터 패킷(null data packet; NDP)을 전송하도록 구성되고,
    상기 NDP의 DL MU-MIMO 전송에 이어서, 상기 AP는 채널 상태 정보(channel state information)(CSI)를 위해 상기 STA들 각각을 차례로 폴링(poll)하며,
    상기 NDP 프레임은, 피드백 프레임에서 리턴되어 상기 NDP를 전송하는 STA가 상기 피드백이 올바른 NDP와 연관됨을 입증할 수 있게 하는 PHY SIG 필드 내의 토큰을 포함하는, 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은 수신 어드레스(receive address; RA) 필드에 의도된 수신자의 어드레스를 포함하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은 송신 어드레스(transmit address; TA)에 사운딩을 수행하는 STA의 어드레스를 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은 요청된 피드백 프레임을 상기 STA들로부터의 가능한 전송들에 의한 충돌로부터 보호하기 위하여 제3자 STA들의 NAV를 설정할 지속기간(duration) 값을 포함하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 프레임이 짧고, 따라서 낮은 MCS를 이용하여 효율적으로 전송될 수 있고, 따라서 상기 AP 근처의 모든 STA들에 의해 수신될 수 있는 것을 포함하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, NDP 프레임을 수신하면, STA는 상기 프레임을 이용하여 채널 상태 정보를 측정 및 저장하고, 상기 STA는 또한 NDP SIG 필드에 존재하는 토큰을 저장하고, 그것에 어드레싱된 폴(Poll) 프레임을 수신하면, STA는 CSI가 수집된 상기 NDP로부터의 연관된 토큰뿐만 아니라 저장된 최종 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임으로 응답하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 저장된 CSI를 상기 STA가 갖지 않으면, 상기 STA는 저장된 피드백을 상기 STA가 갖지 않음을 표시하는 널 피드백 프레임으로 응답하는 장치.
  9. 송수신기를 액세스 포인트(AP)로서 동작시키고 무선 네트워크에서 통신하는 단계를 포함하고,
    상기 AP는 다운링크 멀티 사용자-다중 입력 다중 출력(DL MU-MIMO) 전송을 수행하도록 구성되고, 또한 의도된 수신자 무선국(STA)들 사이의 채널들을 사운딩하기 위해 널 데이터 패킷(NDP)을 전송하도록 구성되고,
    상기 NDP의 DL MU-MIMO 전송에 이어서, 상기 AP는 채널 상태 정보(CSI)를 위해 상기 STA들 각각을 차례로 폴링하며,
    상기 NDP 프레임은 피드백 프레임에서 리턴되어 상기 NDP를 전송하는 STA가 상기 피드백이 올바른 NDP와 연관됨을 입증할 수 있게 하는 PHY SIG 필드 내의 토큰을 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 NDP는 NDP 공지(Announcement)를 포함하는 프레임에 의해 선행되지 않고, 폴링 프레임을 이용하여 상기 STA들 각각으로부터의 피드백을 요청하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 수신 어드레스(RA) 필드에 의도된 수신자의 어드레스를 포함하는 것을 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 송신 어드레스(TA)에 사운딩을 수행하는 STA의 어드레스를 포함하는 것을 포함하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 요청된 피드백 프레임을 상기 STA들로부터의 가능한 전송들에 의한 충돌로부터 보호하기 위하여 제3자 STA들의 NAV를 설정할 지속기간 값을 포함하는 것을 포함하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 상기 프레임이 짧고, 따라서 낮은 MCS를 이용하여 효율적으로 전송될 수 있고, 따라서 상기 AP 근처의 모든 STA들에 의해 수신될 수 있는 것을 포함하는 것을 포함하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, NDP 프레임을 수신하면, STA는 상기 프레임을 이용하여 채널 상태 정보를 측정 및 저장하고, 상기 STA는 또한 NDP SIG 필드에 존재하는 토큰을 저장하고, 그것에 어드레싱된 폴 프레임을 수신하면, STA는 CSI가 수집된 상기 NDP로부터의 연관된 토큰뿐만 아니라 저장된 최종 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임으로 응답하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 저장된 CSI를 상기 STA가 갖지 않으면, 상기 STA는 저장된 피드백을 상기 STA가 갖지 않음을 표시하는 널 피드백 프레임으로 응답하는 방법.
  18. 액세스될 때, 머신(machine)으로 하여금,
    송수신기를 액세스 포인트(AP)로서 제어하고 무선 네트워크에서 통신하는 단계를 포함하는 동작들을 수행하도록 하는 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체로서,
    상기 AP는 다운링크 멀티 사용자-다중 입력 다중 출력(DL MU-MIMO) 전송을 수행하도록 구성되고, 또한 의도된 수신자 무선국(STA)들 사이의 채널들을 사운딩하기 위해 널 데이터 패킷(NDP)을 전송하도록 구성되고,
    상기 NDP의 DL MU-MIMO 전송에 이어서, 상기 AP는 채널 상태 정보를 위해 상기 STA들 각각을 차례로 폴링하며,
    상기 NDP 프레임은 피드백 프레임에서 리턴되어 상기 NDP를 전송하는 STA가 상기 피드백이 올바른 NDP와 연관됨을 입증할 수 있게 하는 PHY SIG 필드 내의 토큰을 포함하는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  19. 삭제
  20. 제18항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 수신 어드레스(RA) 필드에 의도된 수신자의 어드레스를 포함하는 것을 포함하는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  21. 제18항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 송신 어드레스(TA)에 사운딩을 수행하는 STA의 어드레스를 포함하는 것을 포함하는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  22. 제18항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 요청된 피드백 프레임을 상기 STA들로부터의 가능한 전송들에 의한 충돌로부터 보호하기 위하여 제3자 STA들의 NAV를 설정할 지속기간 값을 포함하는 것을 포함하는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  23. 제18항에 있어서, 상기 폴링 프레임의 포맷은, 상기 폴링 프레임이 상기 프레임이 짧고, 따라서 낮은 MCS를 이용하여 효율적으로 전송될 수 있고, 따라서 상기 AP 근처의 모든 STA들에 의해 수신될 수 있는 것을 포함하는 것을 포함하는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  24. 제18항에 있어서, NDP 프레임을 수신하면, STA는 상기 프레임을 이용하여 채널 상태 정보를 측정 및 저장하고, 상기 STA는 또한 NDP SIG 필드에 존재하는 토큰을 저장하고, 그것에 어드레싱된 폴 프레임을 수신하면, STA는 CSI가 수집된 상기 NDP로부터의 연관된 토큰뿐만 아니라 저장된 최종 채널 상태 정보를 포함하는 피드백 프레임으로 응답하는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  25. 제18항에 있어서, 저장된 CSI를 상기 STA가 갖지 않으면, 상기 STA는 저장된 피드백을 상기 STA가 갖지 않음을 표시하는 널 피드백 프레임으로 응답하는, 컴퓨터 실행 가능한 명령어들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  26. 삭제
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