KR102000587B1

KR102000587B1 - 무선 통신시스템의 중앙 장치 탐색 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102000587B1
Application number: KR1020130102165A
Authority: KR
Inventors: 윤성록; 오종호; 장상현; 조오현; 하길식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2019-07-16
Also published as: KR20150008792A

Abstract

본 발명의 실시예들은 무선 통신시스템의 단말에서 중앙 장치를 탐색함에 있어서 소모되는 전력을 줄이기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신시스템에서 적어도 하나의 중앙 장치를 탐색하기 위한 단말의 동작 방법은, 탐색 요청 신호를 생성하여 상기 중앙 장치로 송신하는 과정과, 상기 탐색 요청 신호를 송신한 이후에 정상 모드에서 저전력 모드로 천이하여 상기 단말을 저전력 모드로 구동시키는 과정과, 상기 중앙 장치로부터 모드 천이 지시 신호가 수신됨에 응답하여 상기 단말을 상기 저전력 모드에서 상기 정상 모드로 천이시키는 과정과, 상기 정상 모드에서 상기 중앙 장치로부터 상기 탐색 요청 신호에 대한 탐색 응답 신호를 수신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신시스템의 중앙 장치 탐색 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DISCOVERING CENTRAL NODES IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신시스템의 휴대 기기에서 전력 소모를 줄이기 위한 기술에 관한 것이다.

정보통신 기술의 발전과 아울러 근거리 무선 환경에서의 다양한 멀티미디어 서비스 요구가 날로 높아지고 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위한 대표적인 무선 통신 기술로 무선랜(wireless local area network, WLAN)이 있다. 무선랜은 사용자가 스마트폰(smart phone), 스마트패드(smart pad), 태블릿(tablet), 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등과 같은 휴대 기기를 이용하여 이동하는 어느 곳에서나 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 한다. 이러한 무선랜은 폭증하는 데이터 트래픽 시대에 가장 경제적이면서도 빠른 통신 인프라로 가치를 인정받고 있다.

한편 휴대 기기들은 배터리를 통해 동작하게 되는데, 휴대 기기를 통한 데이터 트래픽의 사용이 폭증함에 따라 배터리의 소모량도 급격하게 증가하고 있다. 이에 따라 휴대 기기들에서 전력 소모를 줄이기 위한 많은 방안들이 논의되고 있다.

따라서 본 발명의 실시예들은 무선 통신시스템의 휴대 기기에서 전력 소모를 줄이기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 실시예들은 무선 통신시스템의 단말에서 중앙 장치를 탐색함에 있어서 소모되는 전력을 줄이기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 실시예들은 무선랜 시스템에서 스테이션이 액세스포인트들을 탐색할 때 소모되는 전력을 줄이기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신시스템에서 적어도 하나의 중앙 장치를 탐색하기 위한 단말의 동작 방법은, 탐색 요청 신호를 생성하여 상기 중앙 장치로 송신하는 과정과, 상기 탐색 요청 신호를 송신한 이후에 정상 모드에서 저전력 모드로 천이하여 상기 단말을 저전력 모드로 구동시키는 과정과, 상기 중앙 장치로부터 모드 천이 지시 신호가 수신됨에 응답하여 상기 단말을 상기 저전력 모드에서 상기 정상 모드로 천이시키는 과정과, 상기 정상 모드에서 상기 중앙 장치로부터 상기 탐색 요청 신호에 대한 탐색 응답 신호를 수신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 통신시스템의 중앙 장치의 동작 방법은, 적어도 하나의 단말로부터 탐색 요청 신호가 수신됨에 응답하여 탐색 응답 신호를 생성하는 과정과, 상기 탐색 응답 신호의 송신을 대기하는 과정과, 상기 단말을 정상 모드에서 저전력 모드로의 천이를 지시하기 위한 지시 신호를 생성하여 상기 단말로 송신하는 과정과, 상기 탐색 응답 신호를 상기 단말로 송신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 무선 통신시스템에서 적어도 하나의 중앙 장치를 탐색하기 위한 단말 장치는, 탐색 요청 신호를 상기 중앙 장치로 송신하는 송신기와, 상기 탐색 요청 신호를 송신한 이후에 정상 모드에서 저전력 모드로 천이하여 상기 단말을 저전력 모드로 구동시키고, 상기 중앙 장치로부터 모드 천이 지시 신호가 수신됨에 응답하여 상기 단말을 상기 저전력 모드에서 상기 정상 모드로 천이시키는 제어기와, 상기 정상 모드에서 상기 중앙 장치로부터 상기 탐색 요청 신호에 대한 탐색 응답 신호를 수신하는 수신기를 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 무선 통신시스템의 중앙 장치는, 적어도 하나의 단말로부터 탐색 요청 신호를 수신하는 수신기와, 상기 탐색 요청 신호가 수신됨에 응답하여 탐색 응답 신호를 생성하고, 상기 탐색 응답 신호의 송신을 대기하고, 상기 단말을 정상 모드에서 저전력 모드로의 천이를 지시하기 위한 지시 신호를 생성하는 제어기와, 상기 지시 신호를 상기 단말로 송신한 이후에 상기 탐색 응답 신호를 상기 단말로 송신하는 송신기를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 무선랜과 같은 무선 통신시스템에서 배터리를 사용하고 이동성이 있는 단말(예; 스테이션)에서 중앙 장치(예; 액세스포인트)를 탐색하는 경우 탐색요청 프레임을 송신한 후 탐색응답 프레임이 수신될 때까지의 대기 구간을 저전력 모드로 구동함으로써 단말에서 소모되는 전력을 줄일 수 있다.

본 개시 및 그의 효과에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부되는 도면들을 참조하여 하기의 설명들이 이루어질 것이고, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선랜 시스템의 네트워크 구성을 보여주는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예들에 따른 스테이션의 구성을 보여주는 도면들이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트의 구성을 보여주는 도면들이다.
도 4는 종래 기술에 따른 무선랜 시스템에서의 액세스포인트 탐색 절차를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템에서의 액세스포인트 탐색 절차를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 절차에서 사용되는 모드 천이 지시 신호의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 절차에서 사용되는 저전력 프리앰블의 구성을 보여주는 도면들이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 절차에서 사용되는 저전력 프리앰블의 다양한 구성 예들을 보여주는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 동작을 위한 스테이션에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 동작을 위한 액세스 포인트에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액세스포인트의 구성을 보여주는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템에서의 액세스포인트 탐색 절차를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 동작을 위한 스테이션에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 동작을 위한 액세스 포인트에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 동작에 의해 전력 이 절감됨을 설명하기 위한 도면이다.

이 특허 문서에서 본 발명의 원리들을 기술하기 위해 사용되어지는, 하기에서 논의되는 도 1 내지 도 15와 다양한 실시예들은 단지 실시예들을 보여주기 위한 것이지, 발명의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석되어져서는 아니된다. 당해 분야에서 숙련된 자는 본 발명의 원리들이 적절하게 배치된 임의의 무선 통신 시스템에서 구현되어질 수도 있음을 이해할 것이다.

하기에서 설명될 본 발명의 실시예들은 무선 통신시스템의 휴대 기기에서 소모되는 전력을 줄이기 위한 방안에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 실시예들은 무선랜 시스템에 적용되는 예로 설명될 것이지만, 본 발명의 실시예들에 따른 보호범위가 이에 국한되는 것은 아님에 유의하여야 한다. 즉, 하기에서는 무선랜 시스템의 스테이션(station, STA)이 액세스포인트(access pointer, AP)를 탐색할 때의 전력 소모를 줄이는 방안이 설명될 것이다. 따라서 배터리를 사용하고 이동성이 있는 휴대 기기에 무선랜이 탑재되었을 경우 잘 활용될 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예들은 무선랜 시스템 뿐 아니라, 무선랜과 유사한 중앙 통신 장치 탐색 기능을 가진 무선 통신시스템에 모두 적용이 가능할 것이다. 즉, 본 발명의 실시예들은 무선 통신시스템의 단말이 주변에 있을 수 있는 하나 이상의 중앙 장치(노드)에 정보를 요청하고 임의의 시간 동안 응답을 대기하는 경우에 모두 적용이 가능하다.

본 발명의 실시예들이 적용되는 무선랜 시스템은 IEEE 802.11 표준을 따르는 통신 프로토콜을 사용한다. 무선랜의 AP 탐색 프로토콜을 살펴보면, 스테이션은 주변 AP의 존재 유무와 어떤 AP들이 있는지를 파악하기 위해 탐색요청(Probe Request) 프레임을 전송한다. 주변에 이 탐색 요청 프레임을 수신한 AP가 있다면, 해당 AP는 자신이 관리하고 있는 무선 네트워크의 어드레스(Address)와 통신 환경 정보 등이 담긴 탐색응답(Probe Response) 프레임으로 응답하여 자신의 존재를 스테이션에게 알린다. 이때 응답하는 AP는 다수 개가 존재할 수도 있다. 따라서 AP가 탐색요청 프레임을 수신하고 즉시 탐색응답 프레임을 전송하면 다른 AP의 프레임과 충돌이 일어날 수 있으므로, 각 AP는 새로운 채널 접근 권한을 얻은 후 탐색응답 프레임을 전송한다. 무선랜은 기본적으로 분산형 채널 접근 방식을 사용하기 때문에 스테이션 입장에서는 탐색요청 프레임을 전송 후 임의의 시간을 수신대기 모드로 기다려야 한다. 이때 주변에 무선랜 장치들이 밀집되어 있는 환경일수록 대기해야 하는 시간은 길어진다. 또한 무선랜은 최대 40여 개의 채널을 지원하므로 지원하는 모든 채널에 대해서 AP 탐색을 수행할 경우 탐색응답 프레임들을 수집하기 위해 수신 대기하는 시간은 매우 크다. 문제는 아직 스테이션이 AP에 연결된 상태가 아니기 때문에, AP 탐색을 위해 대기하는 시간 동안 탐색응답 프레임을 수신하는 시간 외에는 모두 쓸모 없는 전력 소모를 한다는 것이다. 따라서, 무선랜 시스템에서 스테이션이 AP 탐색 상황에서 전력 소모를 줄일 수 있는 새로운 방법과 장치가 강구될 필요가 있다.

주변에 무선랜 장치들이 밀집되어 있지 않은 상황도 예외는 아니다. 주변에 AP가 없을 수도 있으므로, 스테이션은 정해진 제한 시간 동안 해당 채널에 머물며 수신대기를 하게 된다. 이 시간 역시 쓸모 없는 전력 소모가 된다.

도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선랜 시스템의 네트워크 구성을 보여주는 도면이다. 무선랜 시스템은 다수(예; 3개)의 AP들 AP1-AP3과, 다수(예; 9개)의 스테이션들 STA1-STA9를 포함한다. STA1-STA9는 스마트폰, 태블릿, 랩탑 컴퓨터 등의 휴대 기기(단말)가 될 수 있으며, 하나의 AP와 연결되어 같은 AP에 연결된 STA 간 통신 및 AP를 거친 인터넷 접속이 가능하다. STA1-STA7은 AP에 이미 연결된 단말들을 나타내며, STA8-STA9는 아직 AP에 연결되지 않은 단말들을 나타낸다. 후술될 본 발명의 실시예들은 AP에 아직 연결되지 않은 STA8 및 STA9과 같은 단말들이 인접 AP 들을 탐색하는데 있어 효율을 높일 수 있도록 한다.

후술되는 본 발명의 실시예들은 도 1에 도시된 무선랜 시스템과 같이 배터리를 사용하고 이동성이 있는 스테이션에서 AP를 탐색하는 경우 탐색요청 프레임을 송신한 후 탐색응답 프레임을 수집하는 동안의 수신대기 구간을 저전력 모드로 구동함으로써 소모되는 전력을 줄일 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예들은 무선랜 시스템과 유사하게 단말이 주변에 있을 수 있는 중앙 장치를 탐색하기 위하여 단말이 중앙 장치에 탐색을 위한 요청을 송신하고 임의의 시간 동안 응답을 대기하는 동작을 수행하는 무선 통신시스템에 모두 적용이 가능하다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 통신시스템에서 적어도 하나의 AP를 탐색하기 위한 스테이션의 동작 방법은, 탐색 요청 신호를 생성하여 AP로 송신하는 과정과, 탐색 요청 신호를 송신한 이후에 정상 모드에서 저전력 모드로 천이하여 스테이션을 저전력 모드로 구동시키는 과정과, AP로부터 모드 천이 지시 신호가 수신됨에 응답하여 스테이션을 저전력 모드에서 정상 모드로 천이시키는 과정과, 정상 모드에서 AP로부터 탐색 요청 신호에 대한 탐색 응답 신호를 수신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 통신시스템의 AP의 동작 방법은, 적어도 하나의 스테이션으로부터 탐색 요청 신호가 수신됨에 응답하여 탐색 응답 신호를 생성하는 과정과, 탐색 응답 신호의 송신을 대기하는 과정과, 스테이션을 정상 모드에서 저전력 모드로의 천이를 지시하기 위한 지시 신호를 생성하여 스테이션으로 송신하는 과정과, 탐색 응답 신호를 스테이션으로 송신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 통신시스템에서 적어도 하나의 AP를 탐색하기 위한 스테이션은 송신기와 수신기와 제어기를 포함한다. 송신기는 탐색 요청 신호를 AP로 송신한다. 제어기는 탐색 요청 신호를 송신한 이후에 정상 모드에서 저전력 모드로 천이하여 스테이션을 저전력 모드로 구동시키고, AP로부터 모드 천이 지시 신호가 수신됨에 응답하여 스테이션을 저전력 모드에서 정상 모드로 천이시킨다. 수신기는 정상 모드에서 AP로부터 탐색 요청 신호에 대한 탐색 응답 신호를 수신한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 통신시스템의 AP는 송신기와 수신기와 제어기를 포함한다. 수신기는 적어도 하나의 스테이션으로부터 탐색 요청 신호를 수신한다. 제어기는 탐색 요청 신호가 수신됨에 응답하여 탐색 응답 신호를 생성하고, 탐색 응답 신호의 송신을 대기하고, 스테이션을 정상 모드에서 저전력 모드로의 천이를 지시하기 위한 지시 신호를 생성한다. 송신기는 지시 신호를 스테이션으로 송신한 이후에 탐색 응답 신호를 스테이션으로 송신한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예들에 따른 스테이션의 구성을 보여주는 도면들이다. 스테이션은 제어기 100, 매체접근제어(medium access control, MAC) 처리기 110, 디지털 수신기 122, 디지털 송신기 124, 아날로그 수신기 132, 아날로그 송신기 134 및 안테나 140을 포함한다. 스테이션의 각 구성요소들은 배터리 105로부터의 전원을 공급받는다.

제어기 100은 스테이션의 동작을 전반적으로 제어하는 구성요소로, 하나 이상의 프로세서(processor)로 구현될 수 있다. 제어기 100은 본 발명의 실시예들에 따른 정상 모드 및 저전력 모드 동작을 제어한다. 정상 모드에서 제어기 100은 아날로그 수신기 132 및 디지털 수신기 122를 통해 신호가 수신되고, 디지털 송신기 124 및 아날로그 송신기 134를 통해 신호가 송신되도록 배터리 105의 공급을 제어한다. 저전력 모드에서 제어기 100은 저전력 아날로그 수신기 136 및 저전력 디지털 수신기 126을 통해 신호가 수신되도록 배터리 105의 공급을 제어한다. 제어기 100은 스테이션의 정상 모드에서 탐색요청 프레임을 생성하고, 생성된 탐색요청 프레임을 AP로 송신하는 동작을 제어한다. 탐색요청 프레임을 송신한 이후에 제어기 100은 스테이션을 정상 모드에서 저전력 모드로 천이시킨다. 또한, 제어기 100은 저전력 모드에서 스테이션으로부터 모드 천이 지시 신호가 수신됨에 응답하여 스테이션을 정상 모드로 천이시킨다. 정상 모드로 천이된 상태에서 제어기 100은 탐색응답 프레임을 수신하는 동작을 제어한다. 일 실시예에서, 모드 천이 지시 신호는 저전력 프리앰블(low power preamble)이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 모드 천이 지시 신호는 바이너리 시퀀스(binary sequence)가 될 수 있다.

안테나 140은 AP로부터의 신호를 수신하고, AP로 송신될 신호를 송신한다. 아날로그 수신기 132는 안테나 140으로부터 수신된 신호를 아날로그/고주파(radio frequency, RF) 처리하여 디지털 신호를 출력한다. 디지털 수신기 122는 아날로그 수신기 132로부터 전달된 신호를 디지털 처리한다. 상기 아날로그 수신기 132 및 디지털 수신기 122는 수신 신호에 대하여 데이터의 복조 및 디코딩 등을 수행하는 물리 계층의 구성요소이다. MAC 처리기 110은 디지털 수신기 122으로부터 전달된 신호를 MAC 계층 처리하여 어플리케이션(Application) 계층으로 전달하고, 어플리케이션 계층으로부터 전달된 신호를 수신하여 MAC 계층 처리한다. 디지털 송신기 124는 MCA 처리기 110으로부터 전달된 신호를 디지털 처리한다. 아날로그 송신기 134는 디지털 송신기 124로부터 전달된 신호를 아날로그/RF 처리한다. 상기 디지털 송신기 124 및 아날로그 송신기 134는 송신 신호에 대하여 데이터의 코딩 및 변조 등을 수행하는 물리 계층의 구성요소이다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 스테이션은 저전력 모드로 동작하며 저전력 모드에서 AP로부터 제공되는 신호를 검출하는 구성요소들을 포함한다. 일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이 스테이션은 저전력 디지털 수신기 126 및 저전력 아날로그 수신기 136을 더 포함한다. 이 구성요소들은 제어기 100의 제어하에 저전력 모드에서 동작하는 구성요소들로, 이 저전력 모드에서 AP로부터 송신되는 모드 천이 지시 신호를 검출한다. 모드 천이 지시 신호는 후술되는 저전력 프리앰블이 될 수 있다.

다른 실시예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이 스테이션은 저전력 디지털 수신기 126을 더 포함한다. 이 저전력 디지털 수신기 126과 아날로그 수신기 132는 제어기 100의 제어하에 저전력 모드에서 동작하는 구성요소들로, 이 저전력 모드에서 AP로부터 송신되는 모드 천이 지시 신호를 검출한다. 모드 천이 지시 신호는 후술되는 저전력 프리앰블이 될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 도 2c에 도시된 바와 같이 스테이션은 저전력 아날로그 수신기 136 및 아날로그/디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC) 128을 더 포함한다. 이 구성요소들은 제어기 100의 제어하에 저전력 모드에서 동작하는 구성요소들로, 이 저전력 모드에서 AP로부터 송신되는 모드 천이 지시 신호를 검출한다. 모드 천이 지시 신호는 후술되는 바이너리 시퀀스가 될 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 AP의 구성을 보여주는 도면들이다. AP는 제어기 200, 매체접근제어(MAC) 처리기 210, 디지털 송신기 222, 아날로그 송신기 224, 아날로그 수신기 234, 디지털 수신기 224 및 안테나 240을 포함한다.

제어기 200은 AP의 동작을 전반적으로 제어하는 구성요소로, 하나 이상의 프로세서(processor)로 구현될 수 있다. 제어기 200은 본 발명의 실시예에 따른 동작을 제어한다. 제어기 200은 스테이션으로부터 탐색요청 프레임이 수신됨에 응답하여 탐색응답 프레임을 생성하여 스테이션으로 송신하는 동작을 제어한다. 또한, 제어기 200은 상기 생성된 탐색응답 프레임을 스테이션으로 송신하기 이전에 모드 천이 지시 신호를 생성하여 송신하는 동작을 제어한다.

안테나 240은 스테이션으로부터의 신호를 수신하고, 스테이션으로 송신될 신호를 송신한다. 아날로그 수신기 234는 안테나 240으로부터 수신된 신호를 아날로그/고주파(radio frequency, RF) 처리하여 디지털 신호를 출력한다. 디지털 수신기 224는 아날로그 수신기 234로부터 전달된 신호를 디지털 처리한다. 상기 아날로그 수신기 234 및 디지털 수신기 224는 수신 신호에 대하여 데이터의 복조 및 디코딩 등을 수행하는 물리 계층의 구성요소이다. MAC 처리기 210은 디지털 수신기 224로부터 전달된 신호를 MAC 계층 처리하여 어플리케이션(Application) 계층으로 전달하고, 어플리케이션 계층으로부터 전달된 신호를 수신하여 MAC 계층 처리한다. 디지털 송신기 222는 MCA 처리기 210으로부터 전달된 신호를 디지털 처리한다. 아날로그 송신기 232는 디지털 송신기 222로부터 전달된 신호를 아날로그/RF 처리한다. 상기 디지털 송신기 22 및 아날로그 송신기 232는 송신 신호에 대하여 데이터의 코딩 및 변조 등을 수행하는 물리 계층의 구성요소이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 AP는 도 3a에 도시된 바와 같이 모드 천이 지시 신호를 생성하는 구성요소인 모드 천이 지시 신호 생성기 250을 포함한다. 일 실시예에서, 모드 천이 지시 신호 생성기 250은 도 3b에 도시된 바와 같이 저전력 프리앰블 생성기(low power preamble generator) 252가 될 수 있다. 일 실시예에서, 저전력 프리앰블 생성기 252는 무선랜 표준 802.ah에서의 저속으로 동작하는 프리앰블이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 저전력 프리앰블 생성기 252는 도 3c에 도시된 바와 같이 바이너리 시퀀스 생성기(binary sequence generator) 254가 될 수 있다.

도 4는 종래 기술에 따른 무선랜 시스템에서의 AP 탐색 절차를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템에서의 AP 탐색 절차를 보여주는 도면이다. 이 도면들은 무선랜 스테이션이 AP를 탐색할 때 액티브 스캔(Active Scan)을 이용하는 경우의 AP와 STA간 프레임 교환을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 종래의 스테이션은 탐색요청(Probe Request) 프레임을 브로드캐스트하여 주변 AP들의 정보를 요청하고, AP는 탐색응답 프레임을 통해 AP 및 AP가 관리하는 네트워크의 정보를 제공한다. 이때 스테이션이 탐색요청 프레임을 전송한 후 탐색응답 프레임을 받기까지 시간 지연이 발생한다. 이 시간은 AP가 탐색응답 프레임을 보내기 위해 전송 기회를 획득하는데 걸리는 시간으로, 분산 채널 접근 방식을 사용하는 무선랜 네트워크에서는 임의의 시간을 갖는다. 탐색요청 프레임을 전송한 스테이션은 아직 특정 AP에 연결되어 있지 않은 상태이므로, 데이터 통신이 불가능해, 이 시간 동안 수신하는 탐색응답 프레임을 제외한 모든 프레임이 쓸모 없게 된다. 하지만 언제 탐색응답 프레임이 수신될 지 모르기 때문에, 이 시간 동안 수신 모드로 전력을 소모하고 있게 된다. 이 시간은 동일 채널을 공유하는 AP 혹은 스테이션이 많을수록, 그리고 AP가 탐색응답 프레임 외에 전송할 프레임을 많이 대기시키고 있을수록 길어진다. 다시 말해 AP와 스테이션이 많이 밀집되어 있는 환경에서는 이 시간 동안 낭비되는 전력이 심각해지게 된다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 탐색요청 프레임 S10을 변경하고, 탐색응답 프레임 S30의 송신에 앞서서 모드 천이 지시 신호 S20을 송신함으로써 앞서 언급한 전력 낭비 문제를 해결한다. 스테이션은 T1 구간에서 자신의 식별자가 담긴 탐색요청 프레임 S10을 전송한다. 이 식별자는 한정된 범위 내의 임의의 수 (예를 들어, 64 미만의 임의의 수)이거나, 스테이션의 MAC 어드레스의 하위 몇 개의 비트가 될 수 있다. 이를 수신한 AP는 구간 T3에서 탐색응답 프레임 S30을 전송하기 직전에 모드 천이 지시 신호 S20을 먼저 전송한다. 이 모드 천이 지시 신호 S20은 스테이션이 저전력 모드에서 검출 가능한 신호이다. 일 실시예에서 모드 천이 지시 신호 S20은 저전력 프리앰블이 될 수 있다. 저전력 프리앰블은 탐색요청 프레임을 통해 전송된 스테이션의 식별자 정보를 포함한다. 일 실시예에서, 저전력 프리앰블은 무선랜 표준 802.11ah에서의 저속으로 동작하는 프리앰블이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 저전력 프리앰블은 바이너리 시퀀스가 될 수 있다.

스테이션은 탐색요청 프레임을 송신한 후 탐색응답 프레임이 수신될 때까지 저전력 모드로 동작할 수 있다. 즉, 스테이션은 구간 T1에서는 정상모드로 동작하고, 구간 T2에서는 저전력 모드로 동작하고, 구간 T3에서는 정상모드로 동작한다. 구간 T2는 탐색요청 프레임 S10이 송신된 후 모드 천이 지시 신호 S20이 수신될 때까지의 시간 구간이다. 구간 T1은 AP 탐색을 위한 탐색요청 프레임 S10이 송신되는 구간이며, 구간 T3은 탐색응답 프레임 S30이 수신되는 구간이다. 구간 T3에서 탐색응답 프레임 S30이 수신되면, 스테이션은 탐색응답 프레임 S30에 대한 ACK(Acknowledgement) 신호 S40을 AP로 송신한다. 일 실시예에 따르면, 저전력 모드에서 스테이션은 도 2a에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136과 저전력 디지털 수신기 126만을 구동시킬 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 저전력 모드에서 스테이션은 도 2b에 도시된 바와 같이 아날로그 수신기 132와 저전력 디지털 수신기 126만을 구동시킬 수 있다. 또다른 실시예에 따르면, 저전력 모드에서 스테이션은 도 2c에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136과 ADC 128만을 구동시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 절차에서 사용되는 모드 천이 지시 신호의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 5에 도시된 모드 천이 지시 신호 S20은 저전력 프리앰블 S22에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, AP에서 생성되는 저전력 프리앰블 S22는 도 2a에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136 및 저전력 디지털 수신기 126에 의해 검출될 수 있다. 다른 예로, AP에서 생성되는 저전력 프리앰블 S22는 도 2b에 도시된 바와 같이 아날로그 수신기 132 및 저전력 디지털 수신기 126에 의해 검출될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 절차에서 사용되는 저전력 프리앰블의 구성을 보여주는 도면들이다. 도 7을 참조하면, 저전력 프리앰블 S22는 3가지 필드들 S22-1, S22-2 및 S22-3을 포함한다. 프레임 검출 필드(Frame Detection Field) S22-1는 수신 스테이션이 프리앰블을 검출할 수 있도록 하기 위해 미리 정해 놓은 트레이닝 심볼(Training Symbol)이 포함되는 필드이다. 스테이션 식별자 필드(STA Identification Field) S22-2는 이전에 탐색요청 프레임 S10을 통해 전달한 스테이션의 식별자 정보가 포함되는 필드이다. 모드 스위칭 필드(Mode Switching Field) S22-3은 저전력 모드에서 정상 모드로 전환하는데 필요한 시간을 보장하기 위한 부분이다. 실제 구현에서 위의 세 부분은 독립적으로 구분될 수도, 혹은 융합되어 복합적인 기능을 수행할 수도 있다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 절차에서 사용되는 저전력 프리앰블의 다양한 구성 예들을 보여주는 도면들이다.

도 8a를 참조하면, 저전력 프리앰블 S22는 프레임 검출 필드로서 802.11ah 프리앰블 S22-1, 스테이션 식별자 필드 S22-2 및 모드 스위칭 필드 S22-3을 포함한다. 이 예는 기존 무선랜 시스템에서 사용되던 프리앰블(예; 8us)의 샘플링 레이트(Sampling Rate)보다 낮은 샘플링 레이트(예; 100us)를 가지도록 함으로써 저전력 프리앰블을 구현한 예에 해당한다. 이러한 경우 저전력 모드에서 스테이션은 저전력 아날로그 수신기 136 및 저전력 디지털 수신기 126만이 구동되거나, 아날로그 수신기 132 및 저전력 디지털 수신기 126만이 구동될 수 있다. 프레임 검출 필드 S22-1에는 저속으로 동작하는 무선랜 표준인 802.11ah의 프리앰블이 포함될 수 있는데, 이 프리앰블은 기존 프리앰블 검출기의 클럭 주파수만 낮춤으로써 검출이 가능하다.

도 8b를 참조하면, 저전력 프리앰블 S22는 프레임 검출 필드로서 바이너리 시퀀스 S22-1, 스테이션 식별자 필드 S22-2 및 모드 스위칭 필드 S22-3을 포함한다. 이 예는 프레임 검출 필드 S22-1로서 바이너리 시퀀스가 사용된 예에 해당한다. AP에서 생성되는 바이너리 시퀀스 S22-1은 도 2c에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136 및 ADC 128에 의해 검출될 수 있다. 이 경우 기존 무선랜 시스템에서 사용되던 프리앰블 대비 간단하기 때문에 더 간단하고 낮은 성능을 지닌 저전력 아날로그 수신기 136 및 ADC 128을 사용할 수 있게 된다.

도 8c를 참조하면, 저전력 프리앰블 S22는 프레임 검출 필드 S22-1 및 모드 스위칭 필드 S22-3을 포함한다. 이 예는 스테이션 식별 정보를 별도의 시간영역 필드에 포함시키는 대신에 주파수 영역에 실어 보냄으로써 시간 자원을 절약하는 예에 해당한다. 저전력 프리앰블은 저속의 샘플 레이트를 사용하기 때문에 기존 무선랜에 비해 좁은 대역폭을 사용한다. 가령 샘플 레이트가 1/M(예; 1/10)이 되면 대역폭도 1/M(예; 1/10)배 줄어든다. 따라서 중심 주파수만 조정하여 기존 한 채널 내에 M(예; 10)개의 부채널 형성이 가능해진다. 이 때 특정 부채널을 선택함으로써 스테이션 식별 정보로 활용할 수 있다. 예를 들어, 도 8c에서는 부채널 2가 스테이션 식별 정보로서 사용된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 AP 탐색 동작을 위한 스테이션에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다. 도 9에 도시된 흐름은 단지 예시를 위한 것으로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 위 흐름은 변경되어 사용되어질 수 있다. 예를 들어, AP 탐색 동작은 AP 스캔(scan)하고자 하는 채널 각각에 대해 수행될 수 있으며, 해당 채널에 체류하는 최대 시간을 설정하고 그에 따라 스캔을 중단하는 동작도 수행될 수 있다. 이러한 동작은 종래 방식을 따르면 되기 때문에 별도로 도시하지는 않았음에 유의하여야 한다. 또한, 도 9에서는 모드 천이 지시 신호로서 저전력 프리앰블이 사용되는 경우를 예로 하여 설명될 것이지만, 저전력 모드에서 검출 가능한 모드 천이 지시 신호로 다른 신호가 사용되는 경우에도 마찬가지의 형태의 처리 동작이 수행된다는 사실에 유의하여야 한다.

도 9를 참조하면, 스테이션은 정상 모드에서 탐색 요청 프레임을 생성하고 생성된 탐색 요청 프레임을 브로드캐스트한다(S105). 탐색 요청 프레임을 송신한 이후에 스테이션은 저전력 모드로 천이하고(S110), 저전력 프리앰블의 수신을 대기한다(S115). 저전력 모드로 천이한 후에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 수신기 구성요소들 중 일부 구성요소들만이 구동된다. 일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136 및 저전력 디지털 수신기 126만이 배터리 105로부터의 전원을 공급받고, 나머지 구성요소들로의 전원 공급은 차단된다. 다른 실시예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이 아날로그 수신기 132 및 저전력 디지털 수신기 126만이 배터리 105로부터의 전원을 공급받고, 나머지 구성요소들로의 전원 공급은 차단된다. 또다른 실시예에서, 도 2c에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136 및 ADC 128만이 배터리 105로부터의 전원을 공급받고, 나머지 구성요소들로의 전원 공급은 차단된다.

스테이션은 저전력 프리앰블이 검출되는지 여부와 저전력 프리앰블이 검출된다면 저전력 프리앰블에 포함된 스테이션 식별자(STA ID)가 일치하는지 여부를 확인하는 동작을 수행한다(S120, S125). 저전력 프리앰블이 검출되고 스테이션 식별자가 일치하는 것으로 확인된 경우 스테이션은 정상모드로 천이하고 탐색응답 프레임을 수신한다(S130). 정상모드로 다시 천이한 후에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 스테이션의 구성요소들 중에서 아날로그 수신기 132, 디지털 수신기 122, 디지털 송신기 124 및 아날로그 송신기 134로의 전원 공급이 정상적으로 이루어진다.

자신의 탐색응답 프레임이 수신된 것으로 확인된 경우(S135) 스테이션은 AP 리스트를 업데이트하고 AP 조건을 평가하고(S140), 현재 채널에서의 스캔을 종료할 것인지 여부를 판단한다(S145). AP 조건 평가(condition evaluation)은 수신된 탐색응답 프레임이 제공하는 정보를 통해 수행된다. AP 조건 평가를 통해 해당 AP가 연결할만한 좋은 조건으로 판단되면, 즉 신호강도, 지원 기능, 속도, 지연시간 등이 요구사항을 만족하는 것으로 판단되면, 스테이션은 채널 스캔을 조기에 종료한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP 탐색 동작을 위한 AP에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다. 도 10에 도시된 흐름은 단지 예시를 위한 것으로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 위 흐름은 변경되어 사용되어질 수 있다. 예를 들어, 도 10에서는 AP가 단일의 스테이션으로부터 수신되는 탐색요청 프레임에 응답하여 탐색응답 프레임을 생성 및 송신하는 측면에서의 동작만이 도시되었으나, 다수의 스테이션들이 존재하는 경우에는 마찬가지의 흐름이 확장되어 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 도 10에서는 탐색요청 프레임의 수신에 따른 동작만이 도시되어 있으나, AP가 이 동작 뿐만 아니라 다른 다양한 동작들을 수행된다는 사실은 당업자에게 잘 알려져 있다.

도 10을 참조하면, AP는 저전력 모드를 지원하는 탐색요청 프레임을 스테이션으로부터 수신한다(S205). 탐색요청 프레임이 수신됨에 응답하여 AP는 탐색응답 프레임을 생성하고, 생성된 탐색응답 프레임을 송신 큐(TX Queue)(도시하지 않음)에 푸시(push)한다(S210). 다음에, AP는 탐색응답 프레임에 대한 전송 기회(TX Opportunity) 동안 대기한다(S215). 탐색응답 프레임에 대한 전송 기회에서, AP는 저전력 프리앰블을 생성하여 스테이션으로 송신한다(S220). 저전력 프리앰블을 송신한 이후에, AP는 탐색응답 프레임을 스테이션으로 송신한다(S225).

전술한 본 발명의 일 실시예는 스테이션들이 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스포인트 탐색 동작을 수행하는 경우에 해당한다. 무선랜 시스템에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 뿐만 아니라 기존의 레거시(Legacy) 스테이션들이 공존할 수 있다. 레거시 스테이션들은 본 발명의 일 실시에 따른 탐색응답 프레임에 붙는 모드 천이 지시 신호를 식별하지 못해 무선 채널이 비어있다고 판단하고 프레임 전송을 시도할 수 있다. 이러한 경우 탐색응답 프레임과 레거시 스테이션이 전송하는 프레임 사이에 충돌이 생김에 따라 정상적인 프레임 수신이 불가능해질 수 있다.

후술될 본 발명의 다른 실시예에 따르면, AP는 모드 천이 지시 신호가 붙은 탐색응답 프레임을 전송하기 전에 CTS(Clear-to-Send) 프레임을 전송함으로써 프레임들 사이의 충돌을 방지하도록 한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 AP의 구성을 보여주는 도면들이다. AP는 제어기 200, 매체접근제어(MAC) 처리기 210, 디지털 송신기 222, 아날로그 송신기 224, 아날로그 수신기 234, 디지털 수신기 224 및 안테나 240을 포함한다.

제어기 200은 AP의 동작을 전반적으로 제어하는 구성요소로, 하나 이상의 프로세서(processor)로 구현될 수 있다. 제어기 200은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작을 제어한다. 제어기 200은 스테이션으로부터 탐색요청 프레임이 수신됨에 응답하여 탐색응답 프레임을 생성하여 스테이션으로 송신하는 동작을 제어한다. 또한, 제어기 200은 상기 생성된 탐색응답 프레임을 스테이션으로 송신하기 이전에 CTS 프레임 및 모드 천이 지시 신호를 생성하여 송신하는 동작을 제어한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 AP는 모드 천이 지시 신호를 생성하는 구성요소인 모드 천이 지시 신호 생성기 250 및 CTS 프레임을 생성하는 구성요소인 CTS 프레임 생성기 260을 포함한다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템에서의 AP 탐색 절차를 보여주는 도면이다. 이 도면은 무선랜 스테이션이 AP를 탐색할 때 액티브 스캔(Active Scan)을 이용하는 경우의 AP와 STA간 프레임 교환을 나타낸다. 이 실시예는 AP가 모드 천이 지시 신호 S20이 붙은 탐색응답 프레임 S30을 전송하기 전에 CTS 프레임 S50을 전송하는 실시예에 해당한다. AP는 CTS 프레임 S50을 통해 이후에 전송할 모드 천이 지시 신호 S20과 탐색응답 프레임 S30의 전송을 위한 시간을 레가시 스테이션들에게 알려준다. 이때 CTS 프레임 S50을 수신한 레가시 스테이션들은 해당 시간 동안 무선 채널이 점유되었다고 판단하고, 그 결과 프레임 전송을 시도하지 않기 때문에 AP는 안전하게 탐색응답 프레임 S30을 전송한다.

도 12를 참조하면, 먼저 스테이션은 자신의 식별자가 담긴 탐색요청 프레임 S10을 전송한다. 이 식별자는 한정된 범위 내의 임의의 수 (예를 들어, 64 미만의 임의의 수)이거나, 스테이션의 MAC 어드레스의 하위 몇 개의 비트가 될 수 있다. 이를 수신한 AP는 모드 천이 지시 신호 S20이 붙은 탐색응답 프레임 S30을 전송하기 앞서서 CTS 프레임 S50을 생성하여 전송한다.

다음에 AP는 탐색응답 프레임 S30을 전송하기 직전에 모드 천이 지시 신호 S20을 먼저 전송한다. 이 모드 천이 지시 신호 S20은 스테이션이 저전력 모드에서 검출 가능한 신호이다. 일 실시예에서 모드 천이 지시 신호 S20은 저전력 프리앰블이 될 수 있다. 저전력 프리앰블은 탐색요청 프레임 S10을 통해 전송된 스테이션의 식별자 정보를 포함한다. 일 실시예에서, 저전력 프리앰블은 무선랜 표준 802.11ah에서의 저속으로 동작하는 프리앰블이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 저전력 프리앰블은 바이너리 시퀀스가 될 수 있다.

스테이션은 탐색요청 프레임 S10을 송신한 후 탐색응답 프레임 S30이 수신될 때까지 저전력 모드로 동작할 수 있다. 저전력 모드로 동작하는 도중에 탐색응답 프레임 S30이 수신되면, 스테이션은 탐색응답 프레임 S30에 대한 ACK(Acknowledgement) 신호 S40을 AP로 송신한다. 일 실시예에 따르면, 저전력 모드에서 스테이션은 도 2a에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136과 저전력 디지털 수신기 126만을 구동시킬 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 저전력 모드에서 스테이션은 도 2b에 도시된 바와 같이 아날로그 수신기 132와 저전력 디지털 수신기 126만을 구동시킬 수 있다. 또다른 실시예에 따르면, 저전력 모드에서 스테이션은 도 2c에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136과 ADC 128만을 구동시킬 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 AP 탐색 동작을 위한 스테이션에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다. 도 13에 도시된 흐름은 단지 예시를 위한 것으로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 위 흐름은 변경되어 사용되어질 수 있다. 예를 들어, AP 탐색 동작은 AP 스캔(scan)하고자 하는 채널 각각에 대해 수행될 수 있으며, 해당 채널에 체류하는 최대 시간을 설정하고 그에 따라 스캔을 중단하는 동작도 수행될 수 있다. 이러한 동작은 종래 방식을 따르면 되기 때문에 별도로 도시하지는 않았음에 유의하여야 한다. 또한, 도 13에서는 모드 천이 지시 신호로서 저전력 프리앰블이 사용되는 경우를 예로 하여 설명될 것이지만, 저전력 모드에서 검출 가능한 모드 천이 지시 신호로 다른 신호가 사용되는 경우에도 마찬가지의 형태의 처리 동작이 수행된다는 사실에 유의하여야 한다.

도 13을 참조하면, 스테이션은 정상 모드에서 탐색 요청 프레임을 생성하고 생성된 탐색 요청 프레임을 브로드캐스트한다(S105). 탐색 요청 프레임을 송신한 이후에 스테이션은 저전력 모드로 천이하고(S110), 저전력 프리앰블의 수신을 대기한다(S115). 저전력 모드로 천이한 후에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 수신기 구성요소들 중 일부 구성요소들만이 구동된다. 일 실시예에서, 도 2a에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136 및 저전력 디지털 수신기 126만이 배터리 105로부터의 전원을 공급받고, 나머지 구성요소들로의 전원 공급은 차단된다. 다른 실시예에서, 도 2b에 도시된 바와 같이 아날로그 수신기 132 및 저전력 디지털 수신기 126만이 배터리 105로부터의 전원을 공급받고, 나머지 구성요소들로의 전원 공급은 차단된다. 또다른 실시예에서, 도 2c에 도시된 바와 같이 저전력 아날로그 수신기 136 및 ADC 128만이 배터리 105로부터의 전원을 공급받고, 나머지 구성요소들로의 전원 공급은 차단된다.

스테이션은 CTS 프레임이 수신되는지 여부를 확인하는 동작을 수행한다(S117). CTS 프레임이 수신된 것으로 확인된 경우, 스테이션은 저전력 프리앰블이 검출되는지 여부와 저전력 프리앰블이 검출된다면 저전력 프리앰블에 포함된 스테이션 식별자(STA ID)가 일치하는지 여부를 확인하는 동작을 수행한다(S120, S125). 저전력 프리앰블이 검출되고 스테이션 식별자가 일치하는 것으로 확인된 경우 스테이션은 정상모드로 천이하고 탐색응답 프레임을 수신한다(S130). 정상모드로 다시 천이한 후에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 스테이션의 구성요소들 중에서 아날로그 수신기 132, 디지털 수신기 122, 디지털 송신기 124 및 아날로그 송신기 134로의 전원 공급이 정상적으로 이루어진다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 AP 탐색 동작을 위한 AP에서의 동작 흐름을 보여주는 도면이다. 도 14에 도시된 흐름은 단지 예시를 위한 것으로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 위 흐름은 변경되어 사용되어질 수 있다. 예를 들어, 도 14에서는 AP가 단일의 스테이션으로부터 수신되는 탐색요청 프레임에 응답하여 탐색응답 프레임을 생성 및 송신하는 측면에서의 동작만이 도시되었으나, 다수의 스테이션들이 존재하는 경우에는 마찬가지의 흐름이 확장되어 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 도 14에서는 탐색요청 프레임의 수신에 따른 동작만이 도시되어 있으나, AP가 이 동작 뿐만 아니라 다른 다양한 동작들을 수행된다는 사실은 당업자에게 잘 알려져 있다.

도 14를 참조하면, AP는 저전력 모드를 지원하는 탐색요청 프레임을 스테이션으로부터 수신한다(S205). 탐색요청 프레임이 수신됨에 응답하여 AP는 탐색응답 프레임을 생성하고, 생성된 탐색응답 프레임을 송신 큐(TX Queue)(도시하지 않음)에 푸시(push)한다(S210). 다음에, AP는 탐색응답 프레임에 대한 전송 기회(TX Opportunity) 동안 대기한다(S215). 탐색응답 프레임에 대한 전송 기회에서, AP는 먼저 CTS 프레임을 생성하여 스테이션으로 송신하고(S217), 그 다음에 저전력 프리앰블을 생성하여 스테이션으로 송신한다(S220). 저전력 프리앰블을 송신한 이후에, AP는 탐색응답 프레임을 스테이션으로 송신한다(S225).

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 AP 탐색 동작에 의해 스테이션에서의 전력이 절감됨을 설명하기 위한 도면이다. 도 15에서 A는 탐색요청 프레임의 전송 시간을 나타내며, B는 탐색응답 프레임을 수신하기까지의 대기 시간을 나타내며, C는 탐색응답 프레임의 수신 시간을 나타내며, D는 스테이션이 탐색응답 프레임의 수신에 대해 ACK로 응답하는 시간을 나타내며, 그리고 E는 저전력 프리앰블의 길이를 나타낸다. 예를 들어, 무선랜 규격에 따라 각 구간의 시간을 계산해 보면 다음의 표 1과 같다.

A: 600[us], 440 byte의 Probe Request와 6Mbps의 PHY Rate 가정 시
B: (K+1)*150 [ms], 50개 이상의 STA 가정 시, K는 AP가 Probe Request 수신 전에 TX Queue에 갖고 있는 프레임 수
C: 980[us], 720 byte의 Probe Response와 6Mbps의 PHY Rate 가정 시
D: 64[us], 6Mbps PHY Rate 가정 시
E: 100[us], 가정 치, 기존 WLAN Preamble은 8us 임.

P_TX, P_RX, P_IDLE, P_LP를 각각 전송모드, 수신모드, 수신대기 모드, 저전력 모드의 전력 소모라고 가정할 때, 도 15의 (a)에 도시된 바와 같은 종래 기술에 의한 스테이션의 평균 전력 소모 P_normal는 다음의 수학식 1과 같다.

마찬가지로 본 발명의 실시예들이 적용되었을 때의 전력 소모 P_lowpower는 다음의 수학식 2와 같다.

일반적으로 P_TX는 P_RX의 1.5배, P_RX와 P_IDLE은 동일한 수준으로 알려져 있다. 또한 P_LP를 P_IDLE의 0.5배로 가정하고 K=0이라 할 때, 위의 수학식 1과 수학식 2는 P_IDLE에 대해 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

결과적으로 스테이션이 많은 상황에서는 B 구간의 시간이 다른 구간에 비해 훨씬 크므로, 종래 기술의 전력 소모는 수신대기 모드의 전력소모량에 수렴하고, 본 발명의 실시예에 의한 전력 소모는 저전력 모드의 전력소모량에 수렴한다. 스테이션이 많은 환경에서 실제로는 K>0일 가능성이 높으므로 위 결과는 더욱 수렴하게 될 것이다. 저전력 모드의 전력소모량은 스테이션의 구현에 따라 달라질 수 있는데, 아날로그/디지털 수신기를 모두 저전력 모드로 구현할 경우 앞서 언급한 예보다 큰 효과도 기대할 수 있다.

다양한 상황의 AP 탐색 사례를 가정할 수 있다. 우선 동일 채널에서 AP를 탐색 중인 스테이션이 다수개 존재하고, 이중 10개가 우연히 동일한 STA ID를 생성하였다고 가정하자. 이 경우 B구간에서 STA은 최대 9회 잘못 깨어나게 된다. 이 경우에도 전력 소모는 다음의 수학식 4와 같이 45% 줄일 수 있다.

다음으로 주변에 AP가 많아서, B라는 시간 동안 다수 개의 탐색응답 프레임이 수신되는 경우를 가정해 보자. 30개의 AP를 가정하면 총 30회 깨어나게 되며, 이 때 전력 소모는 다음의 수학식 5와 같이 40% 줄일 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들은 무선랜 시스템과 같이 배터리를 사용하고 이동성이 있는 스테이션에서 AP를 탐색하는 경우 탐색요청 프레임을 송신한 후 탐색응답 프레임이 수신될 때까지의 대기 구간을 저전력 모드로 구동함으로써 소모되는 전력을 줄일 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 실시예들은 무선랜 시스템에 적용된 경우로 설명하였으나 본 발명의 보호범위는 반드시 이에 한정되지 않다. 예를 들어, 무선랜 시스템과 유사하게 단말이 주변에 있을 수 있는 중앙 장치를 탐색하기 위하여 단말이 중앙 장치에 탐색을 위한 요청을 송신하고 임의의 시간 동안 응답을 대기하는 동작을 수행하는 무선 통신시스템에 모두 적용이 가능하다. 다른 예로, 본 발명의 실시예들은 하나의 스테이션과 AP 사이에서 AP 탐색을 위한 절차가 수행되는 예로 국한되어 설명되었으나, 다수의 스테이션과 AP들 사이에서도 본 발명의 실시예들은 동일하게 적용될 수 있을 것이다. 또 다른 예로, 본 발명의 실시예들은 도 2a 내지 도 2c, 도 3a 내지 도 3c에 각각 도시된 바와 같은 구성을 가지는 스테이션 및 AP의 구성요소들에 의해 수행되는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 실시예들에 따른 동작은 적절하게 구성된 스테이션 및 AP의 구성요소들에 의해 수행될 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예들에 따른 동작은 프로세서에 의해 구현될 수도 있다. 이러한 경우 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령이 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판단 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM이나 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 본 발명에서 설명된 기지국 또는 릴레이의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현된 경우 상기 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 본 발명에 포함된다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 제어기
105: 배터리
110: 매체접근제어(MAC) 처리기
122: 디지털 수신기
124: 디지털 송신기
126: 저전력 디지털 수신기
132: 아날로그 수신기
134: 아날로그 송신기
136: 저전력 아날로그 수신기

Claims

무선 통신 시스템에서 단말의 동작 방법에 있어서,
적어도 하나의 중앙 장치(central node)를 발견(discovering)하기 위한 탐색 요청 신호(probe request signal)를 송신하는 과정과,
상기 탐색 요청 신호를 송신한 후, 저전력 모드(low power mode)로 천이하는 과정과,
상기 저전력 모드로 동작 중, 상기 적어도 하나의 중앙 장치 중 하나의 중앙 장치로부터 모드 천이 지시 신호(mode switch instruction signal)를 수신하는 과정과,
상기 모드 천이 지시 신호를 수신한 후, 정상 모드(normal mode)로 천이하는 과정과,
상기 정상 모드로 동작 중, 상기 하나의 중앙 장치로부터 상기 탐색 요청 신호에 대응하는 탐색 응답 신호(probe response signal)을 수신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모드 천이 지시 신호는, 저전력 프리앰블(preamble)을 포함하고,
상기 저전력 프리앰블은, 정상 모드 프리앰블보다 상대적으로 낮은 샘플링 레이트를 가지는 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 상기 단말이 상기 저전력 모드에서 상기 정상 모드로의 천이하는데 필요한 시간을 보장하기 위한 스위칭 필드, 상기 단말의 식별 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 다수의 부채널들 중에서 선택된 특정 부채널을 통해 수신되는 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 저전력 모드는, 상기 단말의 정상 수신기 및 저전력 수신기 중, 신호를 수신하기 위해 상기 저전력 수신기가 사용되는 모드인 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모드 천이 지시 신호 및 상기 탐색 응답 신호의 전송 시간에 대한 정보를 수신하는 과정을 더 포함하는 방법.
무선 통신 시스템의 중앙 장치(central node)의 동작 방법에 있어서,
단말로부터 적어도 하나의 중앙 장치(central node)를 발견(discovering)하기 위해 송신된 탐색 요청 신호(probe request signal)를 수신하는 과정과,
상기 탐색 요청 신호를 수신한 후, 상기 단말을 저전력 모드(low power mode)에서 정상 모드(normal mode)로 천이하게 하는 모드 천이 지시 신호(mode switch instruction signal)를 송신하는 과정과,
상기 모드 천이 지시 신호를 송신한 후, 상기 단말로 상기 탐색 요청 신호에 대응하는 위한 탐색 응답 신호(probe response signal)를 송신하는 과정을 포함하며,
상기 탐색 응답 신호는, 상기 단말에 정상 모드로 동작 중 상기 단말에 수신되는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 모드 천이 지시 신호는, 저전력 프리앰블(preamble)을 포함하고,
상기 저전력 프리앰블은, 정상 모드 프리앰블보다 상대적으로 낮은 샘플링 레이트를 가지는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 상기 단말이 상기 저전력 모드에서 상기 정상 모드로의 천이하는데 필요한 시간을 보장하기 위한 스위칭 필드, 상기 단말의 식별 정보 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 다수의 부채널들 중에서 선택된 특정 부채널을 통해 수신되는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 저전력 모드는, 상기 단말의 정상 수신기 및 저전력 수신기 중, 신호를 수신하기 위해 상기 저전력 수신기가 사용되는 모드인 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 모드 천이 지시 신호 및 상기 탐색 응답 신호의 전송 시간에 대한 정보를 송신하는 과정을 더 포함하는 방법.
무선 통신 시스템에서 단말에 있어서,
송수신부와,
상기 송수신부와 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
적어도 하나의 중앙 장치(central node)를 발견(discovering)하기 위한 탐색 요청 신호(probe request signal)를 송신하고,
상기 탐색 요청 신호를 송신한 후, 저전력 모드(low power mode)로 천이하고,
상기 저전력 모드로 동작 중, 상기 적어도 하나의 중앙 장치 중 하나의 중앙 장치로부터 모드 천이 지시 신호(mode switch instruction signal)를 수신하고,
상기 모드 천이 지시 신호를 수신한 후, 정상 모드(normal mode)로 천이하고,
상기 정상 모드로 동작 중, 상기 하나의 중앙 장치로부터 상기 탐색 요청 신호에 대응하는 탐색 응답 신호(probe response signal)을 수신하도록 제어하는 단말.
청구항 13에 있어서,
상기 모드 천이 지시 신호는, 저전력 프리앰블(preamble)을 포함하고,
상기 저전력 프리앰블은, 정상 모드 프리앰블보다 상대적으로 낮은 샘플링 레이트를 가지는 단말.
청구항 14에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 상기 단말이 상기 저전력 모드에서 상기 정상 모드로의 천이하는데 필요한 시간을 보장하기 위한 스위칭 필드, 상기 단말의 식별 정보 중 적어도 하나를 포함하는 단말.
청구항 14에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 다수의 부채널들 중에서 선택된 특정 부채널을 통해 수신되는 단말.
청구항 13에 있어서,
상기 저전력 모드는, 상기 단말의 정상 수신기 및 저전력 수신기 중, 신호를 수신하기 위해 상기 저전력 수신기가 사용되는 모드인 단말.
청구항 13에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 모드 천이 지시 신호 및 상기 탐색 응답 신호의 전송 시간에 대한 정보를 수신하도록 제어하는 단말.
무선 통신 시스템의 중앙 장치(central node)에 있어서,
송수신부와,
상기 송수신부와 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하며,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
단말로부터 적어도 하나의 중앙 장치(central node)를 발견(discovering)하기 위해 송신된 탐색 요청 신호(probe request signal)를 수신하고,
상기 탐색 요청 신호를 수신한 후, 상기 단말을 저전력 모드(low power mode)에서 정상 모드(normal mode)로 천이하게 하는 모드 천이 지시 신호(mode switch instruction signal)를 송신하고,
상기 모드 천이 지시 신호를 송신한 후, 상기 단말로 상기 탐색 요청 신호에 대응하는 위한 탐색 응답 신호(probe response signal)를 송신하도록 제어하며,
상기 탐색 응답 신호는, 상기 단말에 정상 모드로 동작 중 상기 단말에 수신되는 중앙 장치.
청구항 19에 있어서,
상기 모드 천이 지시 신호는, 저전력 프리앰블(preamble)을 포함하고,
상기 저전력 프리앰블은, 정상 모드 프리앰블보다 상대적으로 낮은 샘플링 레이트를 가지는 중앙 장치.
청구항 20에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 상기 단말이 상기 저전력 모드에서 상기 정상 모드로의 천이하는데 필요한 시간을 보장하기 위한 스위칭 필드, 상기 단말의 식별 정보 중 적어도 하나를 포함하는 중앙 장치.
청구항 20에 있어서,
상기 저전력 프리앰블은, 다수의 부채널들 중에서 선택된 특정 부채널을 통해 수신되는 중앙 장치.
청구항 19에 있어서,
상기 저전력 모드는, 상기 단말의 정상 수신기 및 저전력 수신기 중, 신호를 수신하기 위해 상기 저전력 수신기가 사용되는 모드인 중앙 장치.
청구항 19에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 모드 천이 지시 신호 및 상기 탐색 응답 신호의 전송 시간에 대한 정보를 송신하도록 제어하는 중앙 장치.
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