KR101970483B1 - 무선랜에서 간섭 정렬을 위한 채널 사운딩 및 스케쥴링 방법 - Google Patents

Abstract

무선랜에서 간섭 정렬을 위한 채널 사운딩 및 스케쥴링 방법이 개시된다. 사운딩 방법은, 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 AP 리스트를 포함한 RTS 프레임을 전송하는 단계, OIA 후보 AP 리스트 중에서 첫 번째 액세스 포인트인 제2 액세스 포인트에 CTS 프레임의 전송을 트리거하기 위한 CTS-폴 프레임을 전송하는 단계 및 제2 액세스 포인트로부터 CTS-폴 프레임에 대한 응답인 CTS 프레임을 수신하는 단계를 포함한다. 따라서, 무선랜의 통신 성능이 향상될 수 있다.

Description

무선랜에서 간섭 정렬을 위한 채널 사운딩 및 스케쥴링 방법{METHOD FOR CHANNEL SOUNDING AND SCHEDULING FOR INTERFERENCE ALIGNMENT IN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK}

본 발명은 무선랜 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간섭 정렬을 위한 채널 사운딩 및 스케쥴링 기술에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(wireless local area network, WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인용 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player, PMP), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC 등과 같은 휴대형 단말기를 사용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

무선랜 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a 표준에 따른 무선랜 기술은 직교 주파수 분할 다중화(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 방식을 기반으로 동작하며, 5GHz 대역에서 최대 54Mbps의 전송 속도를 제공할 수 있다. IEEE 802.11b 표준에 따른 무선랜 기술은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum, DSSS) 방식을 기반으로 동작하며, 2.4GHz 대역에서 최대 11Mbps의 전송 속도를 제공할 수 있다. IEEE 802.11g 표준에 따른 무선랜 기술은 OFDM 방식 또는 DSSS 방식을 기반으로 동작하며, 2.4GHz 대역에서 최대 54Mbps의 전송 속도를 제공할 수 있다.

IEEE 802.11n 표준에 따른 무선랜 기술은 OFDM 방식을 기반으로 2.4GHz 대역과 5GHz 대역에서 동작하며, 다중입출력 OFDM(multiple input multiple output-OFDM, MIMO-OFDM) 방식을 사용하는 경우 4개의 공간적 스트림(spatial stream)에 대해서 최대 300Mbps의 전송 속도를 제공할 수 있다. IEEE 802.11n 표준에 따른 무선랜 기술은 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40MHz까지 지원할 수 있으며, 이 경우 최대 600Mbps의 전송 속도를 제공할 수 있다.

이와 같은 무선랜의 보급이 활성화되고 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 무선랜 기술에 대한 필요성이 증가하고 있다. 초고처리율(very high throughput, VHT) 무선랜 기술은 1 Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 기술 중의 하나이다. 그 중, IEEE 802.11ac는 5 GHz 이하 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있고, IEEE 802.11ad는 60 GHz 대역에서 초고처리율 제공을 위한 표준으로서 개발되고 있다.

최근 무선랜의 사용이 증가함에 따라 복수의 BSS(basic service set)들이 중첩되어 서로에게 간섭 미칠 가능성이 높아지고 있다. 이에 따라, OBSS(overlapped basic service set)에서 통신 성능이 저하될 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 기회적 간섭 정렬을 위한 채널 사운딩 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 기회적 간섭 정렬을 위한 스케쥴링 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은, 기회적 간섭 정렬 기반의 데이터 프레임 송수신 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 액세스 포인트에서 수행되는 OIA를 위한 사운딩 방법은, 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 AP 리스트를 포함한 RTS 프레임을 전송하는 단계, 상기 OIA 후보 AP 리스트 중에서 첫 번째 액세스 포인트인 제2 액세스 포인트에 CTS 프레임의 전송을 트리거하기 위한 CTS-폴 프레임을 전송하는 단계 및 상기 제2 액세스 포인트로부터 상기 CTS-폴 프레임에 대한 응답인 CTS 프레임을 수신하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 사운딩 방법은 CTS 프레임을 전송한 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보를 포함한 OIA 참여 AP 리스트를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 RTS 프레임은 상기 복수의 액세스 포인트들 각각의 간섭 부공간을 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 CTS 프레임은 상기 제2 액세스 포인트의 신호 부공간을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 사운딩 방법은, OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 AP 리스트를 포함한 NDP 공지 프레임을 전송하는 단계, NDP 프레임을 전송하는 단계, 상기 OIA 참여 AP 리스트 중에서 첫 번째 액세스 포인트인 상기 제2 액세스 포인트의 사운딩을 트리거하기 위한 AP-폴 프레임을 상기 제2 액세스 포인트에 전송하는 단계 및 상기 OIA 참여 AP 리스트 중에서 마지막 액세스 포인트인 제N 액세스 포인트로부터 사운딩이 완료된 것을 나타내는 AP-폴 프레임을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 NDP 공지 프레임은 OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트들 각각의 신호 부공간을 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 액세스 포인트에서 수행되는 OIA를 위한 스케쥴링 방법은, 간섭 누출량의 범위를 나타내는 정보를 포함한 LIF 피드백 공지 프레임을 전송하는 단계, 상기 제1 액세스 포인트에 연결된 복수의 단말들 중 상기 간섭 누출량의 범위에 속하는 간섭 누출량을 가지는 적어도 하나의 단말로부터 LIF 피드백 프레임을 수신하는 단계, OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 AP 리스트 중에서 첫 번째 액세스 포인트인 제2 액세스 포인트의 LIF 피드백을 트리거하기 위한 AP-폴 프레임을 상기 제2 액세스 포인트에 전송하는 단계 및 상기 OIA 참여 AP 리스트 중에서 마지막 액세스 포인트인 제N 액세스 포인트로부터 LIF 피드백이 완료된 것을 나타내는 AP-폴 프레임을 수신하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 LIF 피드백 공지 프레임은 상기 LIF 피드백 프레임을 수신하기 위해 설정된 기간을 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 LIF 피드백 프레임은 상기 제1 액세스 포인트 외에 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들로의 간섭 누출량 총합을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 LIF 피드백 프레임은 상기 제1 액세스 포인트 외에 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각의 간섭 누출량을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 LIF 피드백 프레임은 단말이 전송할 상향링크 데이터 크기를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 LIF 피드백 프레임은 브로드캐스트 방식으로 전송될 수 있다.

여기서, 상기 LIF 피드백 프레임의 프리앰블은 전방향으로 전송될 수 있다.

여기서, 상기 LIF 피드백 프레임의 페이로드는 빔포밍 방식으로 전송될 수 있다.

여기서, 상기 스케쥴링 방법은, 상기 제1 액세스 포인트에 연결된 복수의 단말들 각각의 간섭 관련 정보를 기반으로 OIA에 참여하는 적어도 하나의 후보 단말의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 STA 리스트를 생성하는 단계, 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각으로부터 OIA에 참여하는 적어도 하나의 후보 단말의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 STA 리스트를 수신하는 단계, 상기 제1 액세스 포인트에서 생성된 OIA 후보 STA 리스트 및 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각으로부터 수신한 OIA 후보 STA 리스트에 포함된 복수의 후보 단말들 각각의 간섭 관련 정보를 기반으로 OIA에 참여하는 적어도 하나의 최종 단말의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 STA 리스트를 생성하는 단계 및 상기 OIA 참여 STA 리스트를 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 간섭 관련 정보는 간섭 누출량 및 SINR 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 액세스 포인트에서 수행되는 OIA 기반의 데이터 프레임 수신 방법은, RTS 프레임을 전송하는 단계, OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트 각각으로부터 상기 RTS 프레임에 대한 응답인 CTS 프레임을 수신하는 단계, OIA에 참여하는 복수의 단말들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 STA 리스트를 포함한 OIA STA 공지 프레임을 전송하는 단계, 상기 OIA 참여 STA 리스트에 포함된 복수의 단말들 중 상기 제1 액세스 포인트에 연결된 적어도 하나의 단말로부터 데이터 프레임을 수신하는 단계 및 상기 데이터 프레임에 대한 응답인 ACK 프레임을 상기 제1 액세스 포인트에 연결된 적어도 하나의 단말에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 RTS 프레임은 OIA에 참여하는 적어도 하나의 액세스 포인트의 식별 정보를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 OIA STA 공지 프레임은 OIA에 참여하는 복수의 단말들 각각이 전송 가능한 데이터 프레임의 길이를 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 ACK 프레임은 채널 상호성에 따라 추정된 하향링크 채널 정보를 기반으로 획득된 프리코딩 매트릭스가 적용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 무선랜의 통신 성능이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법들을 수행하는 스테이션의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3은 MU MIMO를 위한 베이직 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.
도 4는 임플리시트 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.
도 5는 복수의 BSS가 존재하는 환경에서 임플리시트 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.
도 6은 OIA에 참여하는 액세스 포인트 및 간섭 부공간을 결정하기 위한 방법을 도시한 개념도이다.
도 7은 OIA를 위한 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.
도 8a 및 도 8b는 간섭 누출량의 피드백 방법을 도시한 개념도이다.
도 9는 LIF 피드백 프레임에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 10은 OIA에 참여하는 단말을 선택하는 방법을 도시한 개념도이다.
도 11a 및 도 11b는 OIA 기반의 데이터 프레임 송수신 방법 도시한 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

명세서 전체에서, 스테이션(station, STA)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(medium access control, MAC)와 무선 매체(medium)에 대한 물리 계층(physical layer) 인터페이스(interface)를 포함하는 임의의 기능 매체를 의미한다. 스테이션(STA)은 액세스 포인트(access point, AP)인 스테이션(STA)과 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)으로 구분할 수 있다. 액세스 포인트(AP)인 스테이션(STA)은 단순히 액세스 포인트(AP)로 불릴 수 있고, 비-액세스 포인트(non-AP)인 스테이션(STA)은 단순히 단말(terminal)로 불릴 수 있다.

스테이션(STA)은 프로세서(processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함할 수 있고, 사용자 인터페이스와 디스플레이(display) 장치 등을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임(frame)을 생성하거나 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 유닛(unit)을 의미하며, 스테이션(STA)을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행할 수 있다. 트랜시버는 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며, 스테이션(STA)을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛을 의미한다.

액세스 포인트(AP)는 집중 제어기, 기지국(base station, BS), 무선 접근국(radio access station), 노드 B(node B), 고도화 노드 B(evolved node B), 릴레이(relay), MMR(mobile multihop relay)-BS, BTS(base transceiver system), 또는 사이트 제어기 등을 지칭할 수 있고, 그것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.

단말(즉, 비-액세스 포인트)은 무선 송수신 유닛(wireless transmit/receive unit, WTRU), 사용자 장비(user equipment, UE), 사용자 단말(user terminal, UT), 액세스 단말(access terminal, AT), 이동국(mobile station, MS), 휴대용 단말(mobile terminal), 가입자 유닛(subscriber unit), 가입자 스테이션(subscriber station, SS), 무선 기기(wireless device), 또는 이동 가입자 유닛(mobile subscriber unit) 등을 지칭할 수 있고, 그 것들의 일부 또는 전부 기능을 포함할 수 있다.

여기서, 단말은 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(Portable Multimedia Player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법들을 수행하는 스테이션의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 스테이션(100)은 적어도 하나의 프로세서(110), 메모리(120) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스 장치(130)를 포함할 수 있다. 또한, 스테이션(100)은 입력 인터페이스 장치(140), 출력 인터페이스 장치(150), 저장 장치(160) 등을 더 포함할 수 있다. 스테이션(100)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

프로세서(110)는 메모리(120) 및/또는 저장 장치(160)에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU) 또는 본 발명에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(120)와 저장 장치(160)는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM)로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템에 적용되며, IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템뿐만 아니라 다른 통신 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 실시예들은 WPAN(wireless personal area network), WBAN(wireless body area network), WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신 네트워크, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 cdma2000과 같은 3G 이동통신 네트워크, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신 네트워크, LTE(long term evolution) 또는 LTE-Advanced와 같은 4G 이동통신 네트워크, 5G 이동통신 네트워크 등에 적용될 수 있다.

도 2는 IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템의 구성에 대한 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 2를 참조하면, IEEE 802.11에 따른 무선랜 시스템은 적어도 하나의 기본 서비스 세트(basic service set, BSS)를 포함할 수 있다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(STA1, STA2(AP1), STA3, STA4, STA5(AP2), STA6, STA7, STA8)의 집합을 의미하며, 특정 영역을 의미하는 개념은 아니다.

BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있다. 여기서, BSS1과 BSS2는 인프라스트럭쳐 BSS를 의미하고, BSS3은 IBSS를 의미한다.

BSS1은 제1 단말(STA1), 분배 서비스(distribution service)를 제공하는 제1 액세스 포인트(STA2(AP1)) 및 다수의 액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))를 연결하는 분배 시스템(distribution system, DS)을 포함할 수 있다. BSS1에서 제1 액세스 포인트(STA2(AP1))는 제1 단말(STA1)을 관리할 수 있다.

BSS2는 제3 단말(STA3), 제4 단말(STA4), 분배 서비스를 제공하는 제2 액세스 포인트(STA5(AP2)) 및 다수의 액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))를 연결하는 분배 시스템(DS)을 포함할 수 있다. BSS2에서 제2 액세스 포인트(STA5(AP2))는 제3 단말(STA3)과 제4 단말(STA4)을 관리할 수 있다.

BSS3은 애드-혹(ad-hoc) 모드로 동작하는 IBSS를 의미한다. BSS3에는 중앙에서 관리 기능을 수행하는 개체(centralized management entity)인 액세스 포인트가 존재하지 않는다. 즉, BSS3에서 단말들(STA6, STA7, STA8)은 분산된 방식(distributed manner)으로 관리된다. BSS 3에서 모든 단말들(STA6, STA7, STA8)은 이동 단말을 의미할 수 있으며, 분배 시스템(DS)으로 접속이 허용되지 않으므로 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))는 자신에게 결합된 단말(STA1, STA3, STA4)을 위하여 무선 매체를 통해 분산 시스템(DS)에 대한 접속을 제공할 수 있다. BSS1 또는 BSS2에서 단말들(STA1, STA3, STA4) 사이의 통신은 일반적으로 액세스 포인트(STA2(AP1), STA5(AP2))를 통해 이루어지나, 다이렉트 링크(direct link)가 설정된 경우에는 단말들(STA1, STA3, STA4) 간의 직접 통신이 가능하다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 분배 시스템(DS)을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장된 서비스 세트(extended service set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 개체들(STA1, STA2(AP1), STA3, STA4, STA5(AP2))은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 임의의 단말(STA1, STA3, STA4)은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

분배 시스템(DS)은 하나의 액세스 포인트가 다른 액세스 포인트와 통신하기 위한 메커니즘(mechanism)으로서, 이에 따르면 액세스 포인트는 자신이 관리하는 BSS에 결합된 단말들을 위해 프레임을 전송하거나, 다른 BSS로 이동한 임의의 단말을 위해 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 액세스 포인트는 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 송수신할 수 있다. 이러한 분배 시스템(DS)은 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11 표준에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, 분배 시스템은 메쉬 네트워크(mesh network)와 같은 무선 네트워크이거나, 액세스 포인트들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수 있다.

한편, 무선랜에서 모든 스테이션들은 채널을 획득하기 위해 CSMA/CA(carrier sense multiple access/collision avoidance) 방식으로 경쟁할 수 있다. IEEE 802.11 표준에서 CSMA/CA는 DCF(distributed coordinated function)으로 지칭된다. DCF에 의하면 채널을 획득하고자 하는 스테이션은 기본적으로 동등한 조건으로 채널 접속 기회를 가지기 위해 경쟁할 수 있다. 스테이션은 채널 접속 기회를 획득한 경우 RTS(request to send) 프레임과 CTS(clear to send) 프레임의 교환을 통해 주변 스테이션들에게 채널을 곧 사용할 것이라는 예약 정보를 알릴 수 있다.

스테이션은 RTS 프레임에 포함된 듀레이션(duration) 필드의 설정을 통해 현재 RTS 프레임 이후의 데이터 프레임, 데이터 프레임에 대한 응답인 ACK(acknowledgment) 프레임의 전송을 보호할 수 있다. RTS 프레임을 수신한 주변 스테이션들 각각은 RTS 프레임에 포함된 듀레이션 필드를 기반으로 NAV(network allocation vector) 타이머(timer)를 설정할 수 있고, NAV 타이머가 0이 될때까지 채널 접속을 연기할 수 있다. DCF에 의하면, 채널을 획득한 스테이션에만 채널 사용이 허락되고, 다른 스테이션들 각각은 캐리어 센싱을 통해 검출된 결과에 따라 채널 접속을 연기할 수 있다. 즉, DCF는 간섭을 회피하는 방식이므로, 다수의 BSS가 중첩된(특히, 스테이션들이 고밀도로 배치된) OBSS(overlapping BSS)에서 스테이션들 간의 간섭이 심화되어 무선랜 시스템의 성능이 저하될 수 있다.

다수의 BSS가 중첩된 OBSS에서 스테이션들 간의 간섭으로 인한 무선랜 시스템의 성능 저하를 극복하기 위해, 시간 자원의 직교화 기술, 주파수 자원의 직교화 기술, 주파수 재사용 기술, CSMA/CA 등과 같은 간섭 회피 기법이 사용될 수 있다. 그러한 이러한 기법들의 실제 성능은 이론적 성능과 차이가 있다.

한편, 직교 자원을 사용하지 않으면서 무선랜 시스템의 성능을 향상시키기 위한 다양한 간섭 관리 기법들이 존재한다. 특히, BSS들 간의 협력(coordination)을 통한 간섭 관리 기법은 무선랜 시스템 성능을 향상시킬 수 있으므로, 이 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 간섭 관리 기법 중에서 간섭 정렬(interference alignment) 기법, 간섭 널링(interference nulling) 기법 등은 인접 액세스 포인트들의 채널 정보를 필요로 한다.

기존 무선랜에는 빔포밍(beamforming) 또는 SU/MU MIMO(single user/multi user multiple input multiple output)을 위해 하나의 BSS 내에서 액세스 포인트가 액세스 포인트-단말 간의 링크(link)에 대한 채널 정보를 획득하기 위한 사운딩(sounding) 방법만이 정의되어 있다. 따라서, BSS들 간의 채널 정보를 획득하기 위한 사운딩 방법, 채널 정보의 획득 후 액세스 포인트들 간의 협력을 통해 간섭 정렬에 참여할 단말을 선택하기 위한 방법이 필요하다.

간섭 정렬 기법에 의하면, 간섭의 영향으로 인한 무선랜 시스템의 성능 저하를 극복하기 위해 복수의 액세스 포인트들 각각의 다중 안테나 및 복수의 단말들 각각의 다중 안테나가 사용될 수 있다. 여기서, 수신 스테이션은 다중 차원의 신호 벡터 공간을 신호 부공간과 간섭 부공간으로 분리할 수 있고, 원하지 않는 송신 스테이션으로부터 전송된 간섭 신호를 간섭 부공간에 존재하도록 할 수 있고, 원하는 송신 스테이션으로부터 전송된 신호를 신호 부공간에 존재하도록 할 수 있다. 이를 통해, 수신 스테이션은 원하는 신호를 간섭의 영향 없이 검파할 수 있다. 간섭 정렬 기법의 적용을 위해 BSS들 간에 채널 정보를 획득하기 위한 방법 및 채널 정보를 기반으로 간섭 정렬 기법이 적용될 단말을 선택하기 위한 방법이 필요하다.

즉, OBSS에서 단말과 인접 BSS에 속한 액세스 포인트 간의 채널 정보를 획득하기 위한 방법, 획득된 채널 정보를 기반으로 복수의 액세스 포인트들 간의 협력을 통해 동시 전송이 가능한 적어도 하나의 단말을 선택하는 스케쥴링(scheduling) 방법, 스케쥴링 정보를 기반으로 송신 스테이션이 간섭 정렬 기법에 따라 신호를 수신 스테이션에 전송하는 방법, 수신 스테이션이 획득된 신호로부터 원하는 신호를 검파하고 복호하는 방법이 필요하다. 이를 통해, 스테이션은 다른 스테이션과 동일한 시간-주파수 자원을 사용하는 경우에도 간섭의 영향을 완화시킬 수 있다.

아래에서는, BSS들 간의 사운딩 방법, 채널 정보의 획득 방법, BSS들 간의 간섭 상황에서 동시 전송할 단말의 선택을 위한 스케쥴링 방법, 단말에 스케쥴링 정보를 제공하는 방법, 간섭 정렬 기법 또는 다른 간섭 관리 기법을 기반으로 프레임을 송수신하는 방법이 상세하게 설명될 것이다.

IEEE 802.11ac 표준에서 규정된 MU MIMO를 위한 베이직(basic) 사운딩 방법은 다음과 같다.

도 3은 MU MIMO를 위한 베이직 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.

도 3을 참조하면, 액세스 포인트(AP)는 BSS를 구성할 수 있고, 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 BSS에 속할 수 있다. 여기서, 액세스 포인트(AP)는 빔포머(beamformer)를 의미할 수 있고, 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 빔포미(beamformee)를 의미할 수 있다.

액세스 포인트(AP)는 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각으로의 채널 정보를 획득하기 위해 사운딩을 수행할 수 있다. 먼저, 액세스 포인트(AP)는 NDP(null data packet) 공지 프레임(NDP announcement frame)(300)을 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송할 수 있다. NDP 공지 프레임(300)은 적어도 하나의 STA 정보 필드를 포함할 수 있다. STA 정보 필드는 사운딩에 참여하는 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보(예를 들어, AID(association identifier), PAID(partial AID) 등)를 포함할 수 있다.

NDP 공지 프레임(300)을 수신한 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 NDP 공지 프레임(300)의 STA 정보 필드에 자신의 식별 정보가 포함되어 있는 것을 확인함으로써 사운딩에 참여함을 알 수 있다. 이때, 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 NDP 공지 프레임(300)에 자신의 식별 정보가 포함된 순서를 기반으로 채널 정보를 전송할 순서를 확인할 수 있다.

액세스 포인트(AP)는 NDP 공지 프레임(300)을 전송한 후에 NDP 프레임(301)을 전송할 수 있다. 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 수신된 NDP 프레임(301)을 기반으로 채널 정보를 획득할 수 있고, 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(compressed beamforming frame)(302, 304, 306)을 생성할 수 있다.

NDP 공지 프레임(300)에 포함된 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보 순서에 따라 제1 단말(STA1)이 가장 먼저 채널 정보를 전송하는 것으로 설정된 경우, 제1 단말(STA1)은 자신과 액세스 포인트(AP) 간의 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(302)을 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 압축된 빔포밍 프레임(302)을 통해 자신과 제1 단말(STA1) 간의 채널 정보를 알 수 있다.

NDP 공지 프레임(300)에 포함된 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보 순서에 따라 제1 단말(STA1) 다음으로 제2 단말(STA2)이 채널 정보를 전송하는 것으로 설정된 경우, 액세스 포인트(AP)는 압축된 빔포밍 프레임(302)을 수신한 후에 빔포밍 리포트 폴 프레임(beamforming report poll frame)(303)을 제2 단말(STA2)에 전송할 수 있다. 제2 단말(STA2)은 빔포밍 리포트 폴 프레임(303)을 수신한 경우 자신과 액세스 포인트(AP) 간의 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(304)을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 압축된 빔포밍 프레임(304)을 통해 자신과 제2 단말(STA2) 간의 채널 정보를 알 수 있다.

NDP 공지 프레임(300)에 포함된 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보 순서에 따라 제2 단말(STA2) 다음으로 제3 단말(STA3)이 채널 정보를 전송하는 것으로 설정된 경우, 액세스 포인트(AP)는 압축된 빔포밍 프레임(304)을 수신한 후에 빔포밍 리포트 폴 프레임(305)을 제3 단말(STA3)에 전송할 수 있다. 제3 단말(STA3)은 빔포밍 리포트 폴 프레임(305)을 수신한 경우 자신과 액세스 포인트(AP) 간의 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(306)을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 압축된 빔포밍 프레임(306)을 통해 자신과 제3 단말(STA3) 간의 채널 정보를 알 수 있다.

여기서, 프레임들(300, 301, 302, 303, 304, 305, 306) 중 가장 큰 크기를 가지는 프레임은 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(302, 304, 306)(즉, 피드백 프레임)이다. 예를 들어, 4×4 160MHz SU MIMO 사운딩의 경우 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각이 전송하는 채널 정보를 포함한 피드백 프레임의 크기는 약 13Kbyte이다. 약 13Kbyte 크기의 피드백 프레임 전송을 위해 가장 낮은 MCS(modulation and coding scheme)0이 사용되는 경우 약 10ms의 시간 자원이 필요하다. 약 13Kbyte 크기의 피드백 프레임 전송을 위해 가장 높은 MCS9가 사용되는 경우 약 3ms의 시간 자원이 필요하다.

8×8 160MHz MU MIMO 사운딩을 위해 필요한 시간 자원은 4×4 160MHz SU MIMO 사운딩을 위한 피드백 프레임 크기의 2배인 피드백 프레임을 전송하기 위한 시간 자원과 MU MIMO 사운딩을 위한 추가적인 프로토콜에 따른 오버헤드(overhead)를 위한 시간 자원이 필요하다. 또한, 복수의 BSS들에 대한 간섭 신호 처리를 위해 액세스 포인트(AP)는 자신이 속한 BSS의 채널 정보뿐만 아니라 인접 BSS의 채널 정보도 획득해야 한다. 예를 들어, 3개의 BSS들에 대한 간섭 신호 처리를 위해 액세스 포인트(AP)는 자신이 속한 BSS의 채널 정보뿐만 아니라 2개의 인접 BSS의 채널 정보도 획득해야 한다. 따라서, 8×8 160MHz MU MIMO 사운딩의 경우 4×4 160MHz SU MIMO 사운딩을 위한 피드백 프레임 크기의 6배인(즉, 2(4×4 → 8×8) × 3(BSS 1개 → BSS 3개) = 6배) 피드백 프레임이 필요하다. 여기서, 8×8 160MHz MU MIMO 사운딩을 위한 피드백 프레임을 전송하는 필요한 시간은 TxOP(transmit opportunity)의 길이인 5ms를 상회하므로, 피드백 프레임의 크기를 줄이는 것이 필요하다.

한편, 하향링크(downlink)와 상향링크(uplink) 간의 채널 상호성(reciprocity)이 사용되는 경우 채널 정보의 피드백은 수행되지 않을 수 있다. 이를 임플리시트(implicit) 사운딩이라고 하며, 임플리시트 사운딩 방법은 다음과 같다.

도 4는 임플리시트 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.

도 4를 참조하면, 액세스 포인트(AP)는 BSS를 구성할 수 있고, 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 BSS에 속할 수 있다. 여기서, 액세스 포인트(AP)는 빔포머를 의미할 수 있고, 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 빔포미를 의미할 수 있다. 여기서, 임플리시트 사운딩 방법과 앞서 설명한 베이직 사운딩 방법의 차이점은 임플리시트 사운딩 방법에서 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각이 NDP 프레임(401, 403, 405)을 전송하는데 반해 베이직 사운딩 방법에서 액세스 포인트(AP)가 NDP 프레임(301)을 전송한다는 것이다.

액세스 포인트(AP)는 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 채널 정보를 추정하기 위해 사운딩을 수행할 수 있다. 먼저, 액세스 포인트(AP)는 NDP 공지 프레임(400)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. NDP 공지 프레임(400)은 적어도 하나의 STA 정보 필드를 포함할 수 있다. STA 정보 필드는 사운딩 절차에 참여하는 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보(예를 들어, AID, PAID 등)를 포함할 수 있다.

NDP 공지 프레임(400)을 수신한 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 NDP 공지 프레임(400)의 STA 정보 필드에 자신의 식별 정보가 포함되어 있는 것을 확인함으로써 사운딩에 참여할 수 있다. 이때, 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각은 NDP 공지 프레임(400)에 자신의 식별 정보가 포함된 순서를 기반으로 NDP 프레임(401, 403, 405)을 전송할 순서를 확인할 수 있다.

NDP 공지 프레임(400)에 포함된 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보 순서에 따라 제1 단말(STA1)이 가장 먼저 NDP 프레임(401)을 전송하는 것으로 설정된 경우, 제1 단말(STA1)은 NDP 공지 프레임(400)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS(short inter frame space) 후에 NDP 프레임(401)을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 수신된 NDP 프레임(401)을 기반으로 제1 단말(STA1)로부터 액세스 포인트(AP)로의 상향링크 채널 정보를 획득할 수 있고, 상향링크 채널 정보를 기반으로 액세스 포인트(AP)로부터 제1 단말(STA1)로의 하향링크 채널 정보를 추정(즉, 채널 상호성에 따른 하향링크 채널 정보 추정)할 수 있다.

NDP 공지 프레임(400)에 포함된 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보 순서에 따라 제1 단말(STA1) 다음으로 제2 단말(STA2)이 NDP 프레임(403)을 전송하는 것으로 설정된 경우, 액세스 포인트(AP)는 NDP 프레임(403)의 전송을 트리거(trigger)하기 위해 NDP 프레임(401)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 폴 프레임(402)을 제2 단말(STA2)에 전송할 수 있다.

제2 단말(STA2)은 폴 프레임(402)의 수신기 주소(receiver address, RA)가 자신을 나타내는 경우 폴 프레임(402)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 NDP 프레임(403)을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 수신된 NDP 프레임(403)을 기반으로 제2 단말(STA2)로부터 액세스 포인트(AP)로의 상향링크 채널 정보를 획득할 수 있고, 상향링크 채널 정보를 기반으로 액세스 포인트(AP)로부터 제2 단말(STA2)로의 하향링크 채널 정보를 추정(즉, 채널 상호성에 따른 하향링크 채널 정보 추정)할 수 있다.

NDP 공지 프레임(400)에 포함된 복수의 단말들(STA1, STA2, STA3) 각각의 식별 정보 순서에 따라 제2 단말(STA2) 다음으로 제3 단말(STA3)이 NDP 프레임(405)을 전송하는 것으로 설정된 경우, 액세스 포인트(AP)는 NDP 프레임(405)의 전송을 트리거하기 위해 NDP 프레임(403)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 폴 프레임(404)을 제3 단말(STA3)에 전송할 수 있다.

제3 단말(STA3)은 폴 프레임(404)의 수신기 주소가 자신을 나타내는 경우 폴 프레임(404)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 NDP 프레임(405)을 액세스 포인트(AP)에 전송할 수 있다. 액세스 포인트(AP)는 수신된 NDP 프레임(405)을 기반으로 제3 단말(STA3)로부터 액세스 포인트(AP)로의 상향링크 채널 정보를 획득할 수 있고, 상향링크 채널 정보를 기반으로 액세스 포인트(AP)로부터 제3 단말(STA3)로의 하향링크 채널 정보를 추정(즉, 채널 상호성에 따른 하향링크 채널 정보 추정)할 수 있다.

여기서, 프레임들(400, 401, 402, 403, 404, 405) 간의 전송 간격은 SIFS로 설정됨으로써, 사운딩에 참여하지 않는 스테이션이 사운딩에 끼어 드는 것이 방지될 수 있다. 이를 통해, 로버스트(robust)한 NDP 프레임(401, 403, 405)의 송수신이 보장될 수 있다.

임플리시트 사운딩 방법은 앞서 설명한 베이직 사운딩 방법을 대체할 수 있다. 임플리시트 사운딩 방법이 사용되는 경우, 압축된 빔포밍 프레임(302, 304, 306)이 전송되지 않으므로 압축된 빔포밍 프레임(302, 304, 306)으로 인한 에어 타임 점유(air time occupation)가 발생되지 않는다. 그러나 하향링크와 상향링크 간이 상호적이라고 가정되더라도 실제 송수신 모뎀(modem) 차이로 인해 추정된 채널 정보는 실제 채널 정보와 다를 수 있다. 이로 인해, 임플리시트 사운딩 방법은 앞서 설명한 베이직 사운딩 방법에 비해 낮은 성능을 가질 수 있다.

앞서 설명한 임플리시트 사운딩 방법을 2개의 BSS들이 존재하는 환경으로 확장하면 다음과 같다.

도 5는 복수의 BSS가 존재하는 환경에서 임플리시트 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.

도 5를 참조하면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 BSS1를 구성할 수 있고, 복수의 단말들(STA11, STA12, STA13) 각각은 BSS1에 속할 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 빔포머를 의미할 수 있고, 복수의 단말들(STA11, STA12, STA13) 각각은 빔포미를 의미할 수 있다. 제2 액세스 포인트(AP2)는 BSS2를 구성할 수 있고, 복수의 단말들(STA21, STA22, STA23) 각각은 BSS2에 속할 수 있다. 여기서, 제2 액세스 포인트(AP2)는 빔포머를 의미할 수 있고, 복수의 단말들(STA21, STA22, STA23) 각각은 빔포미를 의미할 수 있다. 여기서, 복수의 액세스 포인트들(AP1, AP2) 각각은 서로의 커버리지(coverage) 내에 위치할 수 있다.

여기서, NDP 공지 프레임(500), NDP 프레임들(501, 503, 505), 폴 프레임들(502, 504)의 기능 및 송수신 방법은 앞서 도 4를 참조하여 설명한 NDP 공지 프레임(400), NDP 프레임들(401, 403, 405), 폴 프레임들(402, 404)의 기능 및 송수신 방법과 동일할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 BSS1에 속한 복수의 단말들(STA11, STA12, STA13) 중 마지막 순서인 제3 단말(STA13)로부터 NDP 프레임(505)을 수신한 경우 NDP 프레임(505)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 폴 프레임(506)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송할 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 폴 프레임(506)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송함으로써 제2 액세스 포인트(AP2)에 의한 사운딩을 트리거할 수 있다.

제2 액세스 포인트(AP2)는 폴 프레임(506)을 수신한 경우 사운딩을 수행할 수 있다. 여기서, NDP 공지 프레임(507), NDP 프레임들(508, 510, 512), 폴 프레임들(509, 511)의 기능 및 송수신 방법은 앞서 도 4를 참조하여 설명한 NDP 공지 프레임(400), NDP 프레임들(401, 403, 405), 폴 프레임들(402, 404)의 기능 및 송수신 방법과 동일할 수 있다.

한편, 복수의 액세스 포인트들(AP1, AP2) 각각이 서로의 MAC 주소를 알고 있는 경우, 폴 프레임(506) 대신에 MAC 주소를 사용하는 어떠한 프레임도 사용될 수 있다. 예를 들어, 베이직 사운딩 방법에서 사용된 빔포밍 리포트 폴 프레임(303, 305)은 폴 프레임(506) 대신에 사용될 수 있다. 만일 폴 프레임(506)과 함께 전송되어야 할 정보가 존재하는 경우, 이를 위한 새로운 폴 프레임이 정의될 수 있다.

앞서 복수의 액세스 포인트들(AP1, AP2) 각각이 서로의 커버리지 내에 위치하는 것을 전제로 임플리시트 사운딩 방법이 설명되었으나, 복수의 액세스 포인트들(AP1, AP2) 각각은 서로의 커버리지 내에 위치하지 않을 수도 있다. 만일 복수의 액세스 포인트들(AP1, AP2) 각각이 서로의 커버리지 내에 위치하지 않고 BSS1과 BSS2가 일부 중첩되는 경우, 제1 액세스 포인트(AP1)는 BSS들 간에 중첩된 영역에 위치한 임의의 단말을 릴레이(relay)로 사용하여 폴 프레임(506)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송할 수 있다.

즉, 제1 액세스 포인트(AP1)는 BSS들 간에 중첩된 영역에 위치한 임의의 단말에 폴 프레임(506)을 전송할 수 있고, 임의의 단말은 폴 프레임(506)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송할 수 있다. 이 경우, 제1 액세스 포인트(AP1), 제2 액세스 포인트(AP2) 및 임의의 단말은 서로의 존재를 알고 있는 것으로 가정된다. 여기서, 폴 프레임(506)을 릴레이하기 위한 임의의 단말 선택은 임플리시트 사운딩 방법과 관계없이 미리 정의된 단말 선택 방법에 의해 수행될 수 있다.

복수의 BSS들이 존재하는 환경에서 임플리시트 사운딩 방법은 하나의 BSS가 존재하는 환경에서 임플리스트 사운딩 방법과 동일하게 압축된 빔포밍 프레임(302, 304, 306)의 송수신 단계를 필요로 하지 않으므로, 압축된 빔포밍 프레임(302, 304, 306)으로 인한 에어 타임 점유가 발생되지 않는다. 특히, BSS들 간의 간섭 신호 처리를 위해 베이직 사운딩 방법이 사용되는 경우 채널 정보의 피드백 양은 BSS의 개수 따라 지수적으로 증가된다. 따라서, 복수의 BSS들이 존재하는 환경에서 임플리시트 사운딩 방법은 베이직 사운딩 방법보다 더욱 효율적일 수 있다.

한편, 간섭 정렬 기법의 적용을 위해서는 모든 스테이션들에 대한 채널 정보가 필요하다. 그러나 정확한 채널 정보를 공유하기 위한 피드백은 무선랜 시스템에 오버헤드로 작용할 수 있다. 대부분의 간섭 정렬 기법은 닫힌 형태의 해(closed form solution)를 가지고 있지 않아 반복 연산을 필요로 하며, 원하는 성능을 획득하기 위해 수렴성이나 반복 횟수로 인한 연산 복잡도가 고려되어야 한다.

이러한 문제들을 해결하기 위해, 기회적 간섭 정렬(opportunistic interference alignment, OIA) 기법이 제안되었다. 기회적 간섭 정렬 기법은 기존 셀룰러 다중 셀 간섭 페이딩(fading) 채널 환경에서 다중 사용자 다이버시티(diversity)를 사용하기 위해 제안되었던 기회적 빔포밍 기법, 랜덤(random) 빔포밍 기법 등을 기반으로 한 기법이다. 또한, 다중 사용자 다이버시티에서 피드백 오버헤드를 줄이기 위해 제한된 피드백(limited feedback)에 기반한 기회적 스케쥴링 기법이 제안되었다. 다만, 다중 사용자 다이버시티를 위한 기법들에서 기지국은 제한된 피드백 정보를 기반으로 신호 세기가 최대인 단말을 선택하는데 반해, 기회적 간섭 정렬 기법에서 기지국은 다른 기지국에 간섭을 최소화 하는 단말을 선택한다.

한편, 무선랜 시스템은 셀룰러 시스템과 유사하게 다중 안테나를 가진 복수의 액세스 포인트들과 다중 안테나를 가진 복수의 단말들이 혼재된 환경이다. 여기서, 액세스 포인트는 인터넷 트래픽(traffic)을 송수신하기 위해 유선망에 연결되어 있으므로, 액세스 포인트들 간에 유선으로 연결되어 있는 것으로 가정될 수 있다. 이러한 환경에서 간섭 정렬 기법의 적용을 위해 글로벌(global) 채널 정보가 필요하다. 따라서, 액세스 포인트는 자신에게 연결된(associated) 적어도 하나의 단말에 대한 로컬(local) 채널 정보를 획득할 수 있고, 획득된 로컬 채널 정보(즉, BSS 채널 정보)를 유선을 통해 중앙 코디네이터(central coordinator)에 전송할 수 있다. 여기서, 중앙 코디네이터는 적어도 하나의 액세스 포인트로부터 획득한 채널 정보를 기반으로 간섭 정렬 기법을 위한 빔포밍 벡터를 계산할 수 있다.

여기서, 단말들 간은 유선 또는 무선을 통해 연결되어 있지 않으므로, 단말들 간의 링크에 대한 채널 정보는 고려되지 않을 수 있다. 복수의 BSS들(즉, 복수의 액세스 포인트들) 간에 동기는 맞춰져 있을 수 있다. 간섭 정렬 기법은 상향링크 또는 하향링크 별로 적용되므로, 상향링크와 하향링크가 믹스된(mixed) 환경은 고려되지 않을 수 있다.

이러한 환경에서 복수의 액세스 포인트들은 서로 협력하여 무선랜 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 무선랜 시스템의 성능 향상을 위해 간섭 정렬 기법이 사용되는 경우, 수신 스테이션은 다중 차원의 신호 벡터 공간을 신호 부공간과 간섭 부공간으로 분리할 수 있고, 원하지 않는 송신 스테이션으로부터 수신한 신호를 간섭 부공간에 존재하도록 할 수 있고, 원하는 송신 스테이션으로부터 수신한 신호를 신호 부공간에 존재하도록 할 수 있다. 이를 통해, 수신 스테이션은 원하는 신호를 간섭의 영향 없이 검파할 수 있다. 예를 들어, 상향링크 전송에서 액세스 포인트는 자신의 BSS에 속한 단말로부터의 신호를 신호 부공간으로 정렬시킬 수 있고, 다른 BSS에 속한 단말로부터의 신호를 간섭 부공간으로 정렬시킬 수 있다.

기회적 간섭 정렬 기법 기반의 데이터 송수신 방법은 크게 4단계로 분류될 수 있다. 제1 단계에서, 복수의 액세스 포인트들 각각은 자신이 사용할 간섭 부공간을 설정할 수 있고, 설정된 간섭 부공간의 널 스페이스(null space)인 신호 부공간 정보를 브로드캐스트 방식으로 모든 단말들에 전송할 수 있다. 제2 단계에서, 복수의 단말들 각각은 다른 BSS에 속한 액세스 포인트로부터 브로드캐스트 방식으로 전송되는 신호를 획득할 수 있고, 획득된 신호를 기반으로 다른 BSS에 속한 액세스 포인트로의 간섭 누출량(leakage of interference, LIF)을 계산할 수 있고, 계산된 간섭 누출량을 자신과 연결된 액세스 포인트에 전송할 수 있다. 제3 단계에서, 액세스 포인트는 다른 액세스 포인트와 협력하여 동시 전송할 단말의 집합을 설정할 수 있고, 설정된 단말의 집합을 브로드캐스트 방식으로 전송함으로써 이를 단말에 알릴 수 있다. 제4 단계에서, 설정된 단말의 집합에 포함된 단말은 프레임을 액세스 포인트에 전송할 수 있고, 액세스 포인트는 설정된 단말의 집합에 포함된 단말로부터 수신한 프레임을 복호할 수 있다.

기회적 간섭 정렬 기법은 몇 가지 측면에서 장점을 가질 수 있다. 첫 번째로, 액세스 포인트는 간섭 부공간을 정의할 뿐 다른 BSS로부터의 간섭 신호를 정렬하지 않고, 간섭 신호가 적은 단말을 선택하기 위해 다중 사용자 다이버시티를 사용할 수 있다. 두 번째로, 간섭 누출량은 해당 단말이 전송하는 벡터에 따라 달라질 수 있다. 즉, SNR(signal to noise ratio)을 최대화하는 기존의 빔포밍 기법과 다르게 다른 BSS에 속한 스테이션에 미칠 수 있는 간섭을 최소화하는 벡터가 설계됨으로써, 간섭 누출량이 최소화될 수 있다.

세 번째로, 복수의 단말들 각각은 간섭 누출량이라는 메트릭(metric)을 가지고 있으며, 모든 단말들이 자신의 간섭 누출량을 액세스 포인트에 피드백하는 것이 아니라 간섭 누출량이 미리 설정된 임계값보다 낮은 단말만이 간섭 누출량의 피드백을 시도함으로써 단말들 간의 충돌이 감소될 수 있다. 네 번째로, 간섭 누출량은 기존의 간섭 정렬 기법에서 전송되는 채널 정보에 비해 적은 크기를 가지므로, 피드백 오버헤드가 감소될 수 있다. 다섯 번째로, 복수의 액세스 포인트들은 서로 간의 협력을 통해 간섭 누출량뿐만 아니라 채널 정보를 기반으로 동시 전송할 단말의 조합을 설정할 수 있으므로, 무선랜 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

다음으로, 기회적 간섭 정렬 기법을 위한 MAC 프로토콜이 설명될 것이다. 아래에서, 간섭 정렬은 IA로 지칭될 수 있고, 기회적 간섭 정렬은 OIA로 지칭될 수 있고, 간섭 누출량은 LIF로 지칭될 수 있다.

OIA에 참여하는 액세스 포인트 및 간섭 부공간 결정 방법

도 6은 OIA에 참여하는 액세스 포인트 및 간섭 부공간을 결정하기 위한 방법을 도시한 개념도이다.

도 6을 참조하면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 BSS1을 구성할 수 있고, 제2 액세스 포인트(AP2)는 BSS2를 구성할 수 있고, 제3 액세스 포인트(AP3)는 BSS3을 구성할 수 있다. 복수의 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 서로의 커버리지 내에 위치하거나 커버리지 밖에 위치할 수 있다. 복수의 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 유선 또는 무선을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 코디네이터 액세스 포인트로 동작할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA에 참여하는 복수의 후보 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 식별 정보(예를 들어, BSSID(basic service set identifier), MAC 주소 등)로 구성된 OIA 후보 AP 리스트를 생성할 수 있다. 또한, 제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA 후보 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각의 간섭 부공간을 설정할 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA 후보 AP 리스트, OIA 후보 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각의 간섭 부공간을 나타내는 정보(예를 들어, 벡터) 등을 포함한 OIA-RTS 프레임(600)을 생성할 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 DIFS(DCF inter frame space) 동안 채널이 아이들(idle) 상태인 경우 랜덤 백오프(random backoff)에 따른 경쟁 윈도우(contention window) 후에 OIA-RTS 프레임(600)을 전송할 수 있다.

한편, OIA-RTS 프레임(600)을 수신한 복수의 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각은 이후에 자신에게 CTS-폴 프레임(601, 603)이 전송되는 것을 알 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA-RTS 프레임(600)의 OIA 후보 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각에 순차적으로 CTS-폴 프레임(601, 603)을 전송할 수 있다. 여기서, CTS-폴 프레임(601, 603)은 OIA-CTS 프레임(602, 604)의 전송을 트리거하기 위한 프레임을 의미할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA-RTS 프레임(600)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 CTS-폴 프레임(601)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송할 수 있다. CTS-폴 프레임(601)을 수신한 제2 액세스 포인트(AP2)는 OIA에 참여하고자 하는 경우 CTS-폴 프레임(601)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 OIA-CTS 프레임(602)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 반면, 제2 액세스 포인트(AP2)는 OIA에 참여하지 않을 경우 OIA-CTS 프레임(602)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송하지 않을 수 있다. 여기서, OIA-CTS 프레임(602)은 제2 액세스 포인트(AP2)의 간섭 부공간에 대한 널 스페이스인 신호 부공간을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 OIA-CTS 프레임(602)을 수신한 경우 제2 액세스 포인트(AP2)가 OIA에 참여하는 것을 알 수 있고, 제2 액세스 포인트(AP2)의 신호 부공간을 알 수 있다. 반면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 CTS-폴 프레임(601)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 내에 제2 액세스 포인트(AP2)로부터 OIA-CTS 프레임(602)을 수신하지 못한 경우, CTS-폴 프레임(601)의 전송 종료 시점으로부터 PIFS(PCF(point coordination function) inter frame space) 후에 제2 액세스 포인트(AP2)에 CTS-폴 프레임(601)을 다시 전송하여 응답을 요청할 수 있고, 또는 OIA 후보 AP 리스트에 포함된 다음 액세스 포인트인 제3 액세스 포인트(AP3)에 CTS-폴 프레임(603)을 전송할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA-CTS 프레임(602)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 CTS-폴 프레임(603)을 제3 액세스 포인트(AP3)에 전송할 수 있다. CTS-폴 프레임(603)을 수신한 제3 액세스 포인트(AP3)는 OIA에 참여하고자 하는 경우 CTS-폴 프레임(603)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 OIA-CTS 프레임(604)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 반면, 제3 액세스 포인트(AP3)는 OIA에 참여하지 않을 경우 OIA-CTS 프레임(604)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송하지 않을 수 있다. 여기서, OIA-CTS 프레임(604)은 제3 액세스 포인트(AP3)의 간섭 부공간에 대한 널 스페이스인 신호 부공간을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 제3 액세스 포인트(AP3)로부터 OIA-CTS 프레임(604)을 수신한 경우 제3 액세스 포인트(AP3)가 OIA에 참여하는 것을 알 수 있고, 제3 액세스 포인트(AP3)의 신호 부공간을 알 수 있다. 반면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 CTS-폴 프레임(603)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 내에 제3 액세스 포인트(AP3)로부터 OIA-CTS 프레임(604)을 수신하지 못한 경우 CTS-폴 프레임(603)의 전송 종료 시점으로부터 PIFS 후에 제3 액세스 포인트(AP3)에 CTS-폴 프레임(603)을 다시 전송하여 응답을 요청할 수 있고, 또는 OIA 후보 AP 리스트에 포함된 다음 액세스 포인트(예를 들어, 제4 액세스 포인트(미도시))에 CTS-폴 프레임(미도시)을 전송할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA 후보 AP 리스트에 포함된 복수의 후보 액세스 포인트(AP2, AP3) 각각에 전송한 CTS-폴 프레임(601, 603)의 응답을 기반으로 OIA 참여 AP 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 제1 액세스 포인트(AP1)는 CTS-폴 프레임(601, 603)에 대한 응답인 OIA-CTS 프레임(602, 604)을 전송한 액세스 포인트(AP2, AP3)를 OIA에 참여하는 최종 액세스 포인트로 결정할 수 있고, 최종 액세스 포인트의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 AP 리스트를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 제1, 2, 3 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각의 식별 정보를 포함한 OIA 참여 AP 리스트를 생성할 수 있다.

위 방법을 통해 OIA에 참여하는 최종 액세스 포인트로 제1, 2, 3 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3)이 결정될 수 있고, OIA에 참여하는 제1, 2, 3 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각의 간섭 부공간이 결정될 수 있다. 위 방법은 유선 또는 무선을 통해 수행될 수 있다.

OIA를 위한 사운딩 방법

도 7은 OIA를 위한 사운딩 방법을 도시한 개념도이다.

여기서, 도 7에 도시된 사운딩 방법은 도 6에 도시된 OIA에 참여하는 액세스 포인트 및 간섭 부공간을 결정하기 위한 방법 이후에 연속적으로 수행될 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 도 6에 도시된 제1 액세스 포인트(AP1)와 동일할 수 있고, 제2 액세스 포인트(AP2)는 도 6에 도시된 제2 액세스 포인트(AP2)와 동일할 수 있고, 제3 액세스 포인트(AP3)는 도 6에 도시된 제3 액세스 포인트(AP3)와 동일할 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 코디네이터 액세스 포인트로 동작할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA 참여 AP 리스트 및 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각의 신호 부공간을 나타내는 정보를 포함한 OIA NDP 공지 프레임(605)을 생성할 수 있다. OIA NDP 공지 프레임(605)은 OIA에 참여하는 단말의 식별 정보를 포함하지 않을 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA-CTS 프레임(604)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 OIA NDP 공지 프레임(605)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. OIA NDP 공지 프레임(605)을 수신한 적어도 하나의 단말들은 OIA NDP 공지 프레임(605)에 포함된 정보를 기반으로 OIA에 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3)이 참여하는 것을 알 수 있고, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각의 신호 부공간을 알 수 있다. OIA에 참여하고자 하는 단말은 OIA NDP 공지 프레임(605)에 포함된 정보를 기반으로 자신과 연결된 액세스 포인트(AP1) 외에 다른 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 정보(예를 들어, 식별 정보, 신호 부공간 등)를 알 수 있다. 따라서, OIA에 참여하고자 하는 단말은 이후에 다른 액세스 포인트(AP2, AP3)로부터 전송되는 NDP 프레임(609, 612)을 획득한 경우, 획득된 NDP 프레임(609, 612)을 기반으로 다른 액세스 포인트(AP2, AP3)로의 간섭 누출량을 계산할 수 있다.

한편, OIA에 참여하는 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각은 제1 액세스 포인트(AP1)로부터 전송된 OIA NDP 공지 프레임(605)을 획득할 수 있다. 이 경우, 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각은 OIA NDP 공지 프레임(605)에 포함된 정보를 기반으로 자신이 사운딩에 참여하는 것을 확인할 수 있고, 자신의 사운딩 순서에 OIA NDP 공지 프레임(605)에 포함된 정보와 동일한 정보를 포함하는 OIA NDP 공지 프레임(608, 611)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 코디네이터 액세스 포인트가 아닌 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각에 의한 사운딩은 숨겨진 단말을 위해 수행될 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA NDP 공지 프레임(605)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 NDP 프레임(606)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. NDP 프레임(606) 중 각 스트림(stream)을 나타내는 LTF(long training field)은 다음과 같이 생성될 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 사운딩마다 신호 부공간을 나타내는 직교 벡터를 랜덤하게 선택할 수 있고, 선택된 직교 벡터에 대응하는 선형 변환 빔포밍을 가상 안테나로 전송하는 스트림으로 정의함으로써 LTF를 생성할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 NDP 프레임(606)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 AP-폴 프레임(607)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송할 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 AP-폴 프레임(607)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송함으로써 제2 액세스 포인트(AP2)에 의한 사운딩을 트리거할 수 있다.

제2 액세스 포인트(AP2)는 AP-폴 프레임(607)을 수신한 경우 AP-폴 프레임(607)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 OIA NDP 공지 프레임(608)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 제2 액세스 포인트(AP2)는 OIA NDP 공지 프레임(608)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 NDP 프레임(609)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 제2 액세스 포인트(AP2)는 NDP 프레임(609)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 AP-폴 프레임(610)을 제3 액세스 포인트(AP3)에 전송할 수 있다. 여기서, OIA NDP 공지 프레임(608), NDP 프레임(609), AP-폴 프레임(610)의 기능 및 송수신 방법은 앞서 설명한 OIA NDP 공지 프레임(605), NDP 프레임(606), AP-폴 프레임(607)의 기능 및 송수신 방법과 각각 동일할 수 있다.

제3 액세스 포인트(AP3)는 AP-폴 프레임(610)을 수신한 경우 AP-폴 프레임(610)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 OIA NDP 공지 프레임(611)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 제3 액세스 포인트(AP3)는 OIA NDP 공지 프레임(611)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 NDP 프레임(612)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 제3 액세스 포인트(AP3)는 NDP 프레임(612)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 AP-폴 프레임(613)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 제3 액세스 포인트(AP3)는 AP-폴 프레임(613)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송함으로써 사운딩이 종료된 것을 알릴 수 있다. 여기서, OIA NDP 공지 프레임(611), NDP 프레임(612), AP-폴 프레임(613)의 기능 및 송수신 방법은 앞서 설명한 OIA NDP 공지 프레임(605), NDP 프레임(606), AP-폴 프레임(607)의 기능 및 송수신 방법과 각각 동일할 수 있다.

간섭 누출량 피드백 방법

사운딩에 참여한 단말은 OIA에 참여하는 모든 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3)로부터 수신한 NDP 프레임(606, 609, 612)을 기반으로 송신 벡터를 결정할 수 있다. 즉, 단말은 NDP 프레임(606, 609, 612)을 기반으로 채널 정보를 획득할 수 있고, 획득된 채널 정보 및 NDP 프레임(606, 609, 612)에 대한 SINR(signal to interference noise ratio) 중 적어도 하나를 기반으로 송신 벡터를 결정할 수 있다. 또한, 단말은 간섭 누출량을 최소화 하도록 송신 벡터를 결정할 수 있다.

단말은 결정된 송신 벡터를 기반으로 자신과 연결되지 않은 액세스 포인트로의 간섭 누출량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 간섭 누출량은 송신 벡터에 의해 액세스 포인트의 채널로 프로젝션(projection)된 벡터의 크기를 의미할 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 간섭 누출량의 피드백 방법을 도시한 개념도이다.

여기서, 도 8a 및 도 8b에 도시된 간섭 누출량의 피드백 방법은 도 7에 도시된 사운딩 방법 이후에 연속적으로 수행될 수 있다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 도 7에 도시된 제1 액세스 포인트(AP1)와 동일할 수 있고, 제2 액세스 포인트(AP2)는 도 7에 도시된 제2 액세스 포인트(AP2)와 동일할 수 있고, 제3 액세스 포인트(AP3)는 도 7에 도시된 제3 액세스 포인트(AP3)와 동일할 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 코디네이터 액세스 포인트를 의미할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 LIF(leakage of interference) 피드백 공지 프레임(614)을 생성할 수 있다. LIF 피드백 공지 프레임(614)은 피드백될 간섭 누출량의 범위를 나타내는 필드, LIF 피드백 공지 프레임(614) 이후에 간섭 누출량을 피드백 받기 위해 설정된 기간을 나타내는 듀레이션 필드 등을 포함할 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 AP-폴 프레임(613)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 LIF 피드백 공지 프레임(614)을 자신과 연결된 단말들에 전송할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)에 연결된 단말들(STA1x, …, STA1z) 각각은 LIF 피드백 공지 프레임(614)을 수신할 수 있고, LIF 피드백 공지 프레임(614)에 포함된 정보를 기반으로 피드백될 간섭 누출량의 범위, 간섭 누출량을 피드백 받기 위해 설정된 기간 등을 알 수 있다. 단말들(STA1x, …, STA1z) 각각은 간섭 누출량의 총합(즉, 자신과 연결되지 않은 제2 액세스 포인트(AP2) 및 제3 액세스 포인트(AP3)로의 간섭 누출량의 총합)이 피드백될 간섭 누출량의 범위에 속하는 경우 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)을 전송할 수 있다. 이때, 단말들(STA1x, …, STA1z) 각각은 DIFS 동안 채널이 아이들 상태인 경우 랜덤 백오프에 따른 경쟁 윈도우 후에 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다.

단말들(STA1x, …, STA1z) 각각은 채널 추정을 위해 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)의 프리앰블(preamble)을 IEEE 802.11ac 표준에 규정된 SU MIMO 빔포밍 사운딩을 위한 NDP 프레임과 동일하게 전방향(omni)으로 전송할 수 있고, LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)의 페이로드(payload)를 NDP 프레임(606, 609, 612)을 기반으로 결정된 송신 벡터를 사용하여 빔포밍할 수 있다.

단말들(STA1x, …, STA1z) 각각은 간섭 누출량을 피드백 받기 위해 설정된 기간 내에 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)을 전송해야 한다. 만일, 간섭 누출량을 피드백 받기 위해 설정된 기간이 지난 후에 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)이 전송된 경우, 제1 액세스 포인트(AP1)는 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)을 성공적으로 수신하지 못할 수 있다.

여기서, LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)은 간섭 누출량을 나타내는 필드, 상향링크 데이터의 크기를 나타내는 필드 등을 포함할 수 있다. 간섭 누출량을 나타내는 필드는 단말(STA1x, …, STA1z)과 연결되지 않은 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 간섭 누출량 또는 간섭 누출량의 총합을 나타낼 수 있다. 간섭 누출량을 나타내는 필드가 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 간섭 누출량을 나타내는 경우, 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 간섭 누출량은 OIA NDP 공지 프레임(605)의 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 액세스 포인트의 순서데로 간섭 누출량을 나타내는 필드에 위치할 수 있다.

단말(STA1x, …, STA1z)은 자신과 연결되지 않은 액세스 포인트들(AP2, AP3)로부터 NDP 프레임(609, 612)을 수신하지 못한 경우 액세스 포인트들(AP2, AP3)로의 간섭 누출량을 계산하지 못한다. 이 경우, 간섭 누출량을 나타내는 필드 중 적어도 하나의 비트는 액세스 포인트들(AP2, AP3)로의 간섭 누출량을 계산하지 못한 것을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 액세스 포인트들(AP2, AP3)로의 간섭 누출량이 0으로 계산된 경우 간섭 누출량을 나타내는 필드는 0으로 설정될 수 있다.

상향링크 데이터의 크기를 나타내는 필드는 단말(STA1x, …, STA1z)이 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 상향링크 데이터의 크기를 나타낼 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)에 포함된 상향링크 데이터의 크기를 나타내는 필드를 고려하여 스케쥴링을 할 수 있다.

한편, 단말(STA1x, …, STA1z)과 연결되지 않은 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각은 제1 액세스 포인트(AP1)로부터 전송된 LIF 피드백 공지 프레임(614)을 획득할 수 있고, LIF 피드백 공지 프레임(614)에 포함된 듀레이션 필드에 나타난 기간동안 수신 모드로 동작할 수 있다. 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각은 단말(STA1x, …, STA1z)로부터 전송된 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)을 획득할 수 있고, LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)으로부터 OIA를 위해 필요한 정보를 획득할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 단말(STA1x, …, STA1z)로부터 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)의 수신을 완료한 경우 AP-폴 프레임(616)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송할 수 있다. 즉, 제1 액세스 포인트(AP1)는 마지막 LIF 피드백 프레임(615-z)의 전송 종료 시점으로부터 SIFS 후에 AP-폴 프레임(616)을 제2 액세스 포인트(AP2)에 전송함으로써 제2 액세스 포인트(AP2)에 의한 피드백을 트리거할 수 있다.

제2 액세스 포인트(AP2)는 제1 액세스 포인트(AP1)로부터 AP-폴 프레임(616)을 수신한 경우 AP-폴 프레임(616)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 LIF 피드백 공지 프레임(617)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 제2 액세스 포인트(AP2)에 연결된 단말(STA2x, …, STA2z)은 LIF 피드백 공지 프레임(617)을 수신할 수 있고, DIFS 동안 채널이 아이들 상태인 경우 랜덤 백오프에 따른 경쟁 윈도우 후에 LIF 피드백 프레임(618-x, …, 618-z)을 전송할 수 있다. 제2 액세스 포인트(AP2)는 단말(STA2x, …, STA2z)로부터 LIF 피드백 프레임(618-x, …, 618-z)의 수신을 완료한 경우 마지막 LIF 피드백 프레임(618-z)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 AP-폴 프레임(619)을 제3 액세스 포인트(AP3)에 전송할 수 있다. 여기서, LIF 피드백 공지 프레임(617), LIF 피드백 프레임(618-x, …, 618-z), AP-폴 프레임(619)의 기능 및 송수신 방법은 앞서 설명한 LIF 피드백 공지 프레임(614), LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z), AP-폴 프레임(616)의 기능 및 송수신 방법과 각각 동일할 수 있다.

제3 액세스 포인트(AP3)는 2 액세스 포인트(AP2)로부터 AP-폴 프레임(619)을 수신한 경우 AP-폴 프레임(619)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 LIF 피드백 공지 프레임(620)을 브로드캐스트 방식으로 전송할 수 있다. 제3 액세스 포인트(AP3)에 연결된 단말(STA3x, …, STA3z)은 LIF 피드백 공지 프레임(620)을 수신할 수 있고, DIFS 동안 채널이 아이들 상태인 경우 랜덤 백오프에 따른 경쟁 윈도우 후에 LIF 피드백 프레임(621-x, …, 621-z)을 전송할 수 있다. 제3 액세스 포인트(AP3)는 단말(STA3x, …, STA3z)로부터 LIF 피드백 프레임(621-x, …, 621-z)의 수신을 완료한 경우 마지막 LIF 피드백 프레임(621-z)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 AP-폴 프레임(622)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 제3 액세스 포인트(AP3)는 AP-폴 프레임(622)을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송함으로써 간섭 누출량의 피드백이 완료된 것을 알릴 수 있다. 여기서, LIF 피드백 공지 프레임(620), LIF 피드백 프레임(621-x, …, 621-z), AP-폴 프레임(622)의 기능 및 송수신 방법은 앞서 설명한 LIF 피드백 공지 프레임(614), LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z), AP-폴 프레임(616)의 기능 및 송수신 방법과 각각 동일할 수 있다.

간섭 누출량의 피드백 절차를 통해 간섭 누출량을 피드백한 단말의 수가 적은 경우, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 간섭 누출량의 피드백 절차를 반복적으로 수행할 수 있다. 이 경우, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 피드백될 간섭 누출량의 범위를 단계적으로 변화시켜가며 간섭 누출량의 피드백 절차를 반복적으로 수행할 수 있다. 간섭 누출량의 피드백 절차가 수행되는 횟수와 피드백될 간섭 누출량의 범위는 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 간의 협력을 통해 미리 설정될 수 있다.

다음으로, 앞서 설명된 간섭 누출량의 피드백 방법 중에서 OIA의 성능 향상을 위한 구성이 보다 상세하게 설명될 것이다. 여기서, OIA의 성능 향상을 위한 구성은 BSS1에 속한 스테이션들의 동작을 기준으로 설명되나, 이는 BSS2에 속한 스테이션들 및 BSS3에 속한 스테이션들에 동일하게 적용될 수 있다.

단말(STA1x, …, STA1z)은 간섭 누출량을 피드백하는 경우 기본적으로 다른 액세스 포인트들(AP2, AP3)에 야기하는 간섭 크기의 총합을 스칼라 값으로 나타낸 간섭 누출량을 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 실제로, 단말(STA1x, …, STA1z)은 다른 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각으로부터의 채널 정보를 추정할 수 있고, 추정된 채널 정보를 기반으로 송신 벡터를 결정할 수 있고, 결정된 송신 벡터를 기반으로 다른 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 간섭 누출량을 계산할 수 있다.

그러나 다른 액세스 포인트들(AP2, AP3)의 간섭 누출량 총합이 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송된 경우, 제1 액세스 포인트(AP1)는 액세스 포인트들(AP2, AP3) 중 어떤 액세스 포인트에 대한 간섭 누출량이 상대적으로 크고 작은지 알 수 없다. 예를 들어, 제2 액세스 포인트(AP2)의 간섭 누출량이 상대적으로 매우 크고 제3 액세스 포인트(AP3)의 간섭 누출량이 상대적으로 매우 작은 경우, 이는 단말(STA1x, …, STA1z)이 제2 액세스 포인트(AP2)의 영향권에 있음을 나타낼 수 있다. 스케쥴링의 공정성 측면에서, 간섭 누출량의 총합이 동일하다면 특정 액세스 포인트의 영향권에 있는 단말(STA1x, …, STA1z)보다 모든 액세스 포인트들의 영향권에 있는 단말(STA1x, …, STA1z)을 선택하는 것이 유리할 수 있다.

더욱이, LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)에 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 간섭 누출량이 포함되는 경우에도 피드백 양의 증가는 미미하다. 예를 들어, OIA가 적용되는 BSS가 4개인 경우, 단말(STA1x, …, STA1z)은 자신이 속한 BSS를 제외한 3개의 BSS들의 간섭 누출량을 피드백할 수 있다. 즉, 4개의 BSS들 각각의 간섭 누출량을 피드백하는 경우는 4개의 BSS들의 간섭 누출량 총합을 피드백하는 경우에 비해 피드백 양은 3배 증가한다. 기존에 간섭 누출량 총합이 8비트(즉, 1바이트)로 양자화된 후 전송되었다면, 4개의 BSS들 각각의 간섭 누출량은 3바이트로 양자화된 후 전송될 수 있다. 이는 BSS 수의 증가에 따라 OIA를 위한 피드백 양이 선형적으로 증가하는 것을 의미하므로, BSS 수의 증가에 따라 피드백 양이 지수적으로 증가하는 IA보다 유리하다. 따라서, 간섭 누출량을 나타내는 필드는 단말(STA1x, …, STA1z)에 연결되지 않은 액세스 포인트들(AP2, AP3) 각각의 간섭 누출량을 포함할 수 있다.

한편, OIA는 많은 장점에도 불구하고 다중 사용자 다이버시티를 사용하는 것이기 때문에 어느 정도의 성능을 보장하기 위해서는 많은 단말이 존재하여야 한다. OIA의 시뮬레이션(simulation) 결과 10개 이상의 단말이 존재하는 경우 성능 개선의 효과가 발생되며, 단말의 수가 많을수록 성능 개선의 효과가 뛰어나다. 반면, 단말의 수가 적어 OIA의 성능이 보장되지 않는 경우, 기존의 OIA와 달리 채널 정보를 피드백하는 것이 효과적일 수 있다. 여기서, 채널 정보는 단말과 인접 BSS에 속한 액세스 포인트 간의 채널 정보를 의미할 수 있다.

즉, 단말의 수가 적어 OIA의 성능이 보장되지 않는 경우, 추정된 채널 정보를 기반으로 OIA 대신에 기존의 IA가 수행될 수 있고, OIA가 수행되는 경우에도 액세스 포인트는 추정된 채널 정보 기반의 수신 빔포밍을 통해 SNR을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 수신된 프레임의 SNR은 기존의 OIA에 비해 향상될 수 있다. 또는, 액세스 포인트는 순차적 간섭 제거(successive interference cancellation, SIC) 기법 등과 같은 간섭 신호 처리 기법을 사용하여 원하는 신호를 검파할 수 있다. 이를 위해, 단말(STA1x, …, STA1z)은 자신과 연결된 액세스 포인트뿐만 아니라 인접 BSS에 속한 액세스 포인트에 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)을 전송할 수 있다.

한편, 단말(STA1x, …, STA1z)은 복수의 안테나를 가지고 있는 경우 안테나 개수만큼의 채널 정보를 추정할 수 있도록 LTF를 포함한 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)을 전송하여야 한다. 이러한 LTF를 포함한 LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)의 형태는 IEEE 802.11ac 표준에서 규정된 SU MIMO 빔포밍 사운딩을 위한 NDP 프레임의 형태와 동일할 수 있다. LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)은 NDP 프레임과 달리 페이로드를 더 포함할 수 있다. LIF 피드백 프레임은 사운딩 절차 후에 전송되므로, 사운딩 결과에 따른 송신 벡터를 사용하여 빔포밍될 수 있다.

도 9는 LIF 피드백 프레임에 대한 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 9를 참조하면, LIF 피드백 프레임(900)은 프리앰블 및 페이로드를 포함할 수 있다. LIF 피드백 프레임(900)의 프리앰블은 L-STF(legacy-short training field)(901), L-LTF(legacy-long training field)(902), L-SIG(legacy-signal) 필드(903), VHT-SIG-A1(very high throughput-signal-A1) 필드(904), VHT-SIG-A2(very high throughput-signal-A2) 필드(905), VHT-STF(906), VHT-LTF1~N(907-1, …, 907-N)을 포함할 수 있다. LIF 피드백 프레임(900)의 프리앰블은 NDP 프레임과 동일하게 빔포밍 없이 전방향으로 전송될 수 있다.

LIF 피드백 프레임(900)의 페이로드는 서비스 필드(908), 데이터 필드(909), 테일 및 패딩 필드(910)를 포함할 수 있다. LIF 피드백 프레임(900)의 페이로드는 빔포밍 방식으로 전송될 수 있다.

반면, IEEE 802.11ac 표준에 규정된 SU/MU MIMO에서 데이터 프레임의 레거시(legacy) 프리앰블 부분만 레거시 스테이션을 위해 전방향으로 전송될 수 있고, 데이터 프레임의 VHT 프리앰블부터는 이미 사운딩된 후이므로 빔포밍 방식으로 전송될 수 있다.

OIA에 참여하는 단말 선택 방법

도 10은 OIA에 참여하는 단말을 선택하는 방법을 도시한 개념도이다.

여기서, 도 10에 도시된 OIA에 참여하는 단말을 선택하는 방법은 도 8a 및 도 8b에 도시된 간섭 누출량의 피드백 방법 이후에 연속적으로 수행될 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 제1 액세스 포인트(AP1)와 동일할 수 있고, 제2 액세스 포인트(AP2)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 제2 액세스 포인트(AP2)와 동일할 수 있고, 제3 액세스 포인트(AP3)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 제3 액세스 포인트(AP3)와 동일할 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 코디네이터 액세스 포인트를 의미할 수 있다.

액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 자신과 연결된 단말로부터 수신한 LIF 피드백 프레임을 기반으로 간섭 누출량을 확인할 수 있고, 채널 정보를 추정할 수 있다. 또한, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 자신과 연결되지 않은 단말로부터 수신한 IL 피드백 프레임을 기반으로 간섭 누출량을 확인할 수 있고, 채널 정보를 추정할 수 있다.

액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 간섭 누출량 및 추정된 채널 정보를 기반으로 두 가지 방식으로 신호를 처리할 수 있다. 첫 번째 방식으로, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 LIF 피드백 프레임을 기반으로 채널 정보를 추정할 수 있으므로, OIA 대신에 기존의 IA를 기반으로 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 이를 위해, 제1 액세스 포인트(AP1)는 다른 액세스 포인트들(AP2, AP3)로부터 추정된 채널 정보를 획득할 수 있고, 채널 정보를 기반으로 간섭 정렬을 위한 프리코딩 매트릭스(matrix)를 계산할 수 있다. 첫 번째 방식은 채널 상호성에 따라 하향링크 전송에 사용될 수 있다.

두 번째 방식에 의하면, OIA에서 채널 정보가 추가로 사용됨으로써 신호에 대한 SNR이 향상될 수 있다. 즉, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 OIA 적용시에 추가적으로 채널 정보를 사용함으로써 원하는 신호에 대한 SNR을 향상시킬 수 있고, 순차적 간섭 제거(SIC) 기법 등과 같은 간섭 신호 처리 기법을 사용하여 원하는 신호를 검파할 수 있다. 두 번째 방식에 의하면, OIA 기반의 상향링크 전송의 성능이 개선될 수 있다. 아래에서는, 두 번째 방식이 상세하게 설명될 것이다.

액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 자신과 연결된 단말들 중 간섭 누출량이 적은 단말을 우선 순위로 하여 단말들의 조합에 대한 SINR을 추정할 수 있다. 또한, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 자신과 연결된 모든 단말의 조합이 아닌 일부 단말의 조합에 대한 SINR을 추정할 수 있다. 예를 들어, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 자신과 연결된 단말로부터 피드백된 간섭 누출량, 자신과 연결된 단말이 자신에게 야기하는 간섭 누출량, 자신과 연결된 단말로부터의 수신 신호 세기 등의 순서로 우선 순위를 두고 각 항목마다 값이 작은 복수의 단말들을 선택할 수 있다. 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 선택된 단말들의 조합에 대한 SINR을 추정할 수 있다. 또한, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 SINR을 추정하는 경우 수신 빔포밍을 수행한다는 가정하에 SINR을 추정할 수 있다.

액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 추정된 SINR이 큰 순서데로 적어도 하나의 단말 조합(즉, OIA에 참여하는 후보 단말 조합)을 선택할 수 있고, 선택된 단말 조합에 포함된 단말들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 STA 리스트를 생성할 수 있다. 제2 액세스 포인트(AP2)는 OIA 후보 STA 리스트, OIA에 필요한 정보 등을 포함한 OIA 정보 프레임(623)을 생성할 수 있고, OIA 정보 프레임(623)을 유선 또는 무선을 통해 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다. 또한, 제3 액세스 포인트(AP3)는 OIA 후보 STA 리스트, OIA에 필요한 정보 등을 포함한 OIA 정보 프레임(624)을 생성할 수 있고, OIA 정보 프레임(624)을 유선 또는 무선을 통해 제1 액세스 포인트(AP1)에 전송할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA 정보 프레임들(623, 624)에 포함된 정보를 기반으로 OIA에 참여하는 최종 단말을 선택할 수 있고, 선택된 최종 단말의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 STA 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 제1 액세스 포인트(AP1)는 무선랜 시스템의 성능, 전체 SINR, 스케쥴링, LIF 피드백 프레임(615-x, …, 615-z)에 포함된 상향링크 데이터의 크기 정보, 트래픽의 지연(latency) 등을 고려하여 OIA 참여 STA 리스트를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA에 참여하는 최종 단말의 조합이 복수인 경우 복수의 OIA 참여 STA 리스트들 생성할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 무선랜 시스템의 성능을 고려하여 SINR의 총합이 가장 큰 단말 조합을 포함한 OIA 참여 STA 리스트를 생성할 수 있다. 이는 간섭 누출량뿐만 아니라 추정된 채널 정보를 기반의 간섭 제거 성능을 고려한 것이므로, 이를 통해 성능이 향상될 수 있다.

또한, 제1 액세스 포인트(AP1)는 최대 처리량을 가지는 단말의 수를 최대화하는 최대 스케쥴링 기법, 최소 처리량을 가지는 단말의 수를 최소화하는 최소 스케쥴링 기법, 최대 스케쥴링 기법과 최소 스케쥴링 기법의 중간인 비례 공정(proportional fair) 스케쥴링 기법을 고려하여 OIA 참여 STA 리스트를 생성할 수 있다.

또한, 제1 액세스 포인트(AP1)는 완전히 중첩된 영역에 위치한 적어도 하나의 단말을 포함한 OIA 참여 STA 리스트와 부분 중첩된 영역에 위치한 적어도 하나의 단말을 포함한 OIA 참여 STA 리스트를 각각 생성할 수 있다. 부분 중첩된 영역에 위치한 적어도 하나의 단말은 완전히 중첩된 영역에 위치한 적어도 하나의 단말에 비해 더 적은 수의 BSS에 속할 수 있다. 따라서, IA 또는 OIA의 적용에 있어서 부분 중첩된 영역에 위치한 적어도 하나의 단말은 완전히 중첩된 영역에 위치한 적어도 하나의 단말에 비해 유리할 수 있다.

한편, 제1 액세스 포인트(AP1)는 OIA 참여 STA 리스트를 포함한 STA 리스트 프레임(625)을 제2 액세스 포인트(AP2) 및 제3 액세스 포인트(AP3)에 유선 또는 무선을 통해 전송할 수 있다. 복수의 OIA 참여 STA 리스트들이 존재하는 경우, STA 리스트 프레임(625)은 복수의 OIA 참여 STA 리스트들뿐만 아니라 OIA 참여 STA 리스트들 각각의 전송 순서 정보를 더 포함할 수 있다.

OIA 기반의 데이터 프레임 송수신 방법

도 11a 및 도 11b은 OIA 기반의 데이터 프레임 송수신 방법 도시한 개념도이다.

여기서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 OIA 기반의 데이터 프레임 송수신 방법은 도 10에 도시된 OIA에 참여하는 단말을 선택하는 방법 이후에 연속적으로 수행될 수 있다.

도 11a 및 도 11b을 참조하면, 제1 액세스 포인트(AP1)는 도 10에 도시된 제1 액세스 포인트(AP1)와 동일할 수 있고, 제2 액세스 포인트(AP2)는 도 10에 도시된 제2 액세스 포인트(AP2)와 동일할 수 있고, 제3 액세스 포인트(AP3)는 도 10에 도시된 제3 액세스 포인트(AP3)와 동일할 수 있다. 여기서, 제1 액세스 포인트(AP1)는 코디네이터 액세스 포인트를 의미할 수 있다.

제1 액세스 포인트(AP1)는 TxOP를 설정한 후에 OIA 기반의 데이터 송수신 방법을 수행할 수 있다. 먼저, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 전송을 보호하기 위해 RTS 프레임(1100)-CTS 프레임(1101, 1102) 교환 절차를 수행할 수 있다. 제1 액세스 포인트(AP1)는 DIFS 동안 채널이 아이들 상태인 경우 랜덤 백오프에 따른 경쟁 윈도우 후에 RTS 프레임(1100)을 전송할 수 있다. RTS 프레임(1100)은 RTS 프레임(1100)에 대한 응답인 CTS 프레임(1101, 1102)을 전송할 액세스 포인트의 리스트(즉, OIA 참여 AP 리스트)를 포함할 수 있다. OIA 참여 AP 리스트에 기재된 액세스 포인트들(AP1, AP2)의 순서는 CTS 프레임(1101, 1102)을 전송할 순서를 의미할 수 있다.

RTS 프레임(1100)을 수신한 제2 액세스 포인트(AP2)는 RTS 프레임(1100)에 포함된 정보를 기반으로 액세스 포인트들(AP2, AP3) 중에서 자신이 가장 먼저 CTS 프레임(1101)을 전송하도록 설정된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제2 액세스 포인트(AP2)는 RTS 프레임(1100)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 CTS 프레임(1101)을 전송할 수 있다.

RTS 프레임(1100)을 수신한 제3 액세스 포인트(AP3)는 RTS 프레임(1100)에 포함된 정보를 기반으로 액세스 포인트들(AP2, AP3) 중에서 자신이 제2 액세스 포인트(AP2) 다음으로 CTS 프레임(1102)을 전송하도록 설정된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제3 액세스 포인트(AP3)는 CTS 프레임(1101)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 CTS 프레임(1102)을 전송할 수 있다.

RTS 프레임(1100)-CTS 프레임(1101, 1102) 교환 절차가 완료된 경우, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 OIA에 참여하는 단말의 리스트(즉, OIA 참여 STA 리스트)를 공지할 수 있다. 즉, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 CTS 프레임(1102)의 전송 종료 시점부터 SIFS 후에 OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)을 전송할 수 있다. OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)은 OIA 참여 STA 리스트(즉, STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z 포함), 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 전송 가능 구간 정보 등을 포함할 수 있다.

OIA에 참여하는 단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)은 순차적 간섭 제거 기법 등과 같은 간섭 신호 처리 기법을 사용하여 OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)을 성공적으로 디코딩할 수 있다. 만일 단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)의 성능 한계로 인하여 OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)이 단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)에서 성공적으로 디코딩되기 어려운 것으로 판단된 경우, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)을 동일한 형태로 동시에 전송할 수 있다. 이때, OIA STA 공지 프레임들(1103, 1104, 1105) 각각에 포함된 송신기 주소는 제1 액세스 포인트(AP1)의 주소로 설정될 수 있다.

단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)은 OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)을 통해 자신이 OIA에 참여하는 것을 알 수 있고, OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)에 포함된 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 전송 가능 구간 정보를 기반으로 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)은 전송하고자 하는 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 길이가 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 전송 가능 구간 정보가 나타내는 길이보다 짧은 경우 패딩(padding)을 추가할 수 있다. 반대로, 단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)은 전송하고자 하는 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 길이가 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 전송 가능 구간 정보가 나타내는 길이보다 긴 경우 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)을 분할(segmentation)할 수 있다.

단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)은 OIA STA 공지 프레임(1103, 1104, 1105)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)을 빔포밍 방식으로 전송할 수 있다. 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)을 수신할 수 있고, 순차적 간섭 제거(SIC) 기법 등과 같은 간섭 신호 처리 기법을 사용하여 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)으로부터 원하는 신호를 검파한 후 복호할 수 있다.

액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 수신 종료 시점으로부터 SIFS 후에 블록 ACK(block acknowledgement, BA) 프레임(1109, 1110, 1111)을 전송함으로써 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 수신 성공 여부를 단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)에 알려 줄 수 있다. 만일 단말들(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z) 중에 간섭 신호 제거 능력이 없는 단말이 존재하는 경우, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 낮은 MCS를 사용하여 블록 ACK 프레임(1109, 1110, 1111)을 전송할 수 있다.

한편, 제2 액세스 포인트(AP2)는 복수의 단말들(STA2-x, STA2-y)에 블록 ACK 프레임(1110)을 전송해야 하므로, MU MIMO 방식으로 블록 ACK 프레임(1110)을 전송할 수 있다. 이 경우, 제2 액세스 포인트(AP2)는 블록 ACK 프레임(1110)을 프리코딩하여 전송할 수 있다. 또한, 제3 액세스 포인트(AP3)는 복수의 단말들(STA3-y, STA3-z)에 블록 ACK 프레임(1111)을 전송해야 하므로, MU MIMO 방식으로 블록 ACK 프레임(1111)을 전송할 수 있다. 이 경우, 제3 액세스 포인트(AP3)는 블록 ACK 프레임(1111)을 프리코딩하여 전송할 수 있다.

단말(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)은 블록 ACK 프레임(1109, 1110, 1111)을 수신할 수 있고, 순차적 간섭 제거(SIC) 기법 등과 같은 간섭 신호 처리 기법을 사용하여 블록 ACK 프레임(1109, 1110, 1111)으로부터 원하는 신호를 검파한 후 복호할 수 있다.

위와 같이 하나의 단말 조합(STA1-x, STA2-x, STA2-y, STA3-y, STA3-z)에 대한 데이터 프레임(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2)의 송수신 절차가 완료된 후, 다른 단말 조합(STA1-y, STA1-z, STA2-z, STA3-x, STA3-w)에 대한 데이터 프레임(1118-1, 1118-2, 1119, 1120-1, 1120-2)의 송수신 절차가 수행될 수 있다. 여기서, RTS 프레임(1112), CTS 프레임들(1113, 1114), OIA STA 공지 프레임들(1115, 1116, 1117), 데이터 프레임들(1118-1, 1118-2, 1119, 1120-1, 1120-2) 및 블록 ACK 프레임들(1121, 1122, 1123)의 기능 및 송수신 방법은 앞서 설명한 RTS 프레임(1100), CTS 프레임들(1101, 1102), OIA STA 공지 프레임들(1103, 1104, 1105), 데이터 프레임들(1106, 1107-1, 1107-2, 1108-1, 1108-2) 및 블록 ACK 프레임들(1109, 1110, 1111)의 기능 및 송수신 방법과 동일할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 인접 BSS에 속한 단말에 대한 채널 정보를 알고 있는 경우 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 간의 협력을 통해 IA 또는 간섭 널링을 수행할 수 있다. 또한, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 IA 또는 간섭 널링을 통해 획득된 프리코딩 매트릭스를 채널 상호성에 따라 하향링크 전송에 적용할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 프리코딩된 신호를 전송할 수 있으므로, 간섭 신호 처리 능력이 없는 단말은 복잡한 간섭 신호 처리 절차를 수행하지 않고서도 원하는 신호를 복호할 수 있다. 또한, 하향링크의 IA을 위한 사운딩 절차를 수행하지 않은 액세스 포인트들(AP1, AP2, AP3) 각각은 상향링크의 OIA을 위한 사운딩 결과를 기반으로 하향링크에 대한 IA를 수행할 수 있다. 즉, 하향링크를 통해 전송되는 블록 ACK 프레임(1109, 1110, 1111, 1121, 1122, 1123)에 IA가 적용됨으로써, 성능이 향상될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 실시예들은 무선랜에서 복수의 BSS들이 서로 중첩되어 간섭을 미치는 환경에서 간섭 정렬 기법 등과 같은 간섭 신호 처리 기법에 따른 데이터 프레임 송수신을 위한 사운딩 방법 및 스케쥴링 방법을 제시한다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수의 스테이션들은 서로 협력하여 간섭 신호를 처리할 수 있다. 또한, 복수의 스테이션들이 프레임을 송수신하더라도 동일 채널에서 간섭이 완화되므로 무선랜 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명의 실시예들을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 의미할 수 있다. 하드웨어 장치는 본 발명의 실시예들에 따른 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. 프로그램 명령은 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 기반으로 컴퓨터에서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 의미할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 제1 액세스 포인트(access point)에서 수행되는 기회적 간섭 정렬(opportunistic interference alignment, OIA)을 위한 사운딩(sounding) 방법으로서,
   복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 AP 리스트(list)를 포함한 RTS(request to send) 프레임을 전송하는 단계;
   상기 OIA 후보 AP 리스트 중에서 첫 번째 액세스 포인트인 제2 액세스 포인트에 CTS(clear to send) 프레임의 전송을 트리거(trigger)하기 위한 CTS-폴(poll) 프레임을 전송하는 단계; 및
   상기 제2 액세스 포인트로부터 상기 CTS-폴 프레임에 대한 응답인 CTS 프레임을 수신하는 단계를 포함하는, 사운딩 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 사운딩 방법은,
   CTS 프레임을 전송한 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보를 포함한 OIA 참여 AP 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는, 사운딩 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 RTS 프레임은,
   상기 복수의 액세스 포인트들 각각의 간섭 부공간을 나타내는 정보를 더 포함하는, 사운딩 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 CTS 프레임은,
   상기 제2 액세스 포인트의 신호 부공간을 나타내는 정보를 포함하는, 사운딩 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 사운딩 방법은,
   OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 AP 리스트를 포함한 NDP(null data packet) 공지 프레임을 전송하는 단계;
   NDP 프레임을 전송하는 단계;
   상기 OIA 참여 AP 리스트 중에서 첫 번째 액세스 포인트인 상기 제2 액세스 포인트의 사운딩을 트리거하기 위한 AP-폴 프레임을 상기 제2 액세스 포인트에 전송하는 단계; 및
   상기 OIA 참여 AP 리스트 중에서 마지막 액세스 포인트인 제N 액세스 포인트로부터 사운딩이 완료된 것을 나타내는 AP-폴 프레임을 수신하는 단계를 포함하는, 사운딩 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 NDP 공지 프레임은,
   OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트들 각각의 신호 부공간을 나타내는 정보를 더 포함하는, 사운딩 방법.
7. 제1 액세스 포인트(access point)에서 수행되는 기회적 간섭 정렬(opportunistic interference alignment, OIA)을 위한 스케쥴링(scheduling) 방법으로서,
   간섭 누출량의 범위를 나타내는 정보를 포함한 LIF(leakage of interference) 피드백(feedback) 공지 프레임을 전송하는 단계;
   상기 제1 액세스 포인트에 연결된(associated) 복수의 단말들 중 상기 간섭 누출량의 범위에 속하는 간섭 누출량을 가지는 적어도 하나의 단말로부터 LIF 피드백 프레임을 수신하는 단계;
   OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 AP 리스트 중에서 첫 번째 액세스 포인트인 제2 액세스 포인트의 LIF 피드백을 트리거하기 위한 AP-폴 프레임을 상기 제2 액세스 포인트에 전송하는 단계; 및
   상기 OIA 참여 AP 리스트 중에서 마지막 액세스 포인트인 제N 액세스 포인트로부터 LIF 피드백이 완료된 것을 나타내는 AP-폴 프레임을 수신하는 단계를 포함하는, 스케쥴링 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 LIF 피드백 공지 프레임은,
   상기 LIF 피드백 프레임을 수신하기 위해 설정된 기간을 나타내는 정보를 더 포함하는, 스케쥴링 방법.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 LIF 피드백 프레임은,
   상기 제1 액세스 포인트 외에 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들로의 간섭 누출량 총합을 포함하는, 스케쥴링 방법.
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 LIF 피드백 프레임은,
    상기 제1 액세스 포인트 외에 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각의 간섭 누출량을 포함하는, 스케쥴링 방법.
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 LIF 피드백 프레임은,
    단말이 전송할 상향링크(uplink) 데이터 크기를 나타내는 정보를 포함하는, 스케쥴링 방법.
12. 청구항 7에 있어서,
    상기 LIF 피드백 프레임은 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송되는, 스케쥴링 방법.
13. 청구항 7에 있어서,
    상기 LIF 피드백 프레임의 프리앰블(preamble)은 전방향으로 전송되는, 스케쥴링 방법.
14. 청구항 7에 있어서,
    상기 LIF 피드백 프레임의 페이로드(payload)는 빔포밍(beamforming) 방식으로 전송되는, 스케쥴링 방법.
15. 청구항 7에 있어서,
    상기 스케쥴링 방법은,
    상기 제1 액세스 포인트에 연결된 복수의 단말들 각각의 간섭 관련 정보를 기반으로 OIA에 참여하는 적어도 하나의 후보 단말의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 STA 리스트를 생성하는 단계;
    상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각으로부터 OIA에 참여하는 적어도 하나의 후보 단말의 식별 정보로 구성된 OIA 후보 STA 리스트를 수신하는 단계;
    상기 제1 액세스 포인트에서 생성된 OIA 후보 STA 리스트 및 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각으로부터 수신한 OIA 후보 STA 리스트에 포함된 복수의 후보 단말들 각각의 간섭 관련 정보를 기반으로 OIA에 참여하는 적어도 하나의 최종 단말의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 STA 리스트를 생성하는 단계; 및
    상기 OIA 참여 STA 리스트를 상기 OIA 참여 AP 리스트에 포함된 복수의 액세스 포인트들 각각에 전송하는 단계를 포함하는, 스케쥴링 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 간섭 관련 정보는,
    간섭 누출량 및 SINR(signal to interference noise ratio) 중 적어도 하나를 포함하는, 스케쥴링 방법.
17. 제1 액세스 포인트(access point)에서 수행되는 기회적 간섭 정렬(opportunistic interference alignment, OIA) 기반의 데이터 프레임 수신 방법으로서,
    RTS 프레임을 전송하는 단계;
    OIA에 참여하는 복수의 액세스 포인트 각각으로부터 상기 RTS 프레임에 대한 응답인 CTS 프레임을 수신하는 단계;
    OIA에 참여하는 복수의 단말들 각각의 식별 정보로 구성된 OIA 참여 STA 리스트를 포함한 OIA STA 공지 프레임을 전송하는 단계;
    상기 OIA 참여 STA 리스트에 포함된 복수의 단말들 중 상기 제1 액세스 포인트에 연결된 적어도 하나의 단말로부터 데이터 프레임을 수신하는 단계; 및
    상기 데이터 프레임에 대한 응답인 ACK(acknowledgement) 프레임을 상기 제1 액세스 포인트에 연결된 적어도 하나의 단말에 전송하는 단계를 포함하는, 데이터 프레임 수신 방법.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 RTS 프레임은,
    OIA에 참여하는 적어도 하나의 액세스 포인트의 식별 정보를 포함하는, 데이터 프레임 수신 방법.
19. 청구항 17에 있어서,
    상기 OIA STA 공지 프레임은,
    OIA에 참여하는 복수의 단말들 각각이 전송 가능한 데이터 프레임의 길이를 나타내는 정보를 더 포함하는, 데이터 프레임 수신 방법.
20. 청구항 17에 있어서,
    상기 ACK 프레임은,
    채널 상호성(channel reciprocity)에 따라 추정된 하향링크 채널 정보를 기반으로 획득된 프리코딩 매트릭스(precoding matrix)가 적용되는, 데이터 프레임 수신 방법.

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