KR102076830B1 - 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법 - Google Patents

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Abstract

CSMA/CA에 의한 액세스 제어에 의해 송신 단말로부터 수신처 단말로 송신하는 BSS들이 인접하여 복수개 존재하고, 동일 채널을 사용하는 각 BSS 사이에 간섭 전력값을 고려한 CCA 문턱값을 제어하여 무선 통신을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서, 송신 단말은, 간섭원으로서 고려하는 BSS의 간섭 전력값에 따라 CCA 문턱값을 결정함과 아울러, 간섭 전력값에 따라 수신처 단말에서의 SINR을 산출하고, 이 SINR에 대응하여 변조 방식과 부호화율의 조합인 MCS를 결정하며, CSMA/CA에 의한 액세스 제어를 행하는 제어 수단을 구비한다.

Description

무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법
본 발명은, 무선 LAN(Local Area Network)의 조밀 환경에서 각 통신국의 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 제어에 기인하는 스루풋의 저하를 개선하는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
최근에 노트북이나 스마트폰 등의 휴대 가능하고 고성능인 무선 단말의 보급에 의해 기업이나 공공 공간뿐만 아니라 일반 가정에서도 IEEE 802.11 표준 규격의 무선 LAN이 널리 사용되고 있다. IEEE 802.11 표준 규격의 무선 LAN에는, 2.4GHz대역을 이용하는 IEEE 802.11b/g/n 규격의 무선 LAN과, 5GHz대를 이용하는 IEEE 802.11a/n/ac 규격의 무선 LAN이 있다.
여기서, 동일 장소에서 동시에 사용 가능한 채널 수보다 BSS(Basic Service Set) 수가 많은 무선 LAN의 조밀 환경에서는 복수의 BSS가 동일 채널을 사용하게 된다. 그 경우, 동일 채널을 사용하는 BSS 사이의 간섭 영향에 따라 이 BSS 및 시스템 전체의 스루풋이 저하된다. 그 때문에, 무선 LAN에서는 CSMA/CA 제어를 이용하여 캐리어 센스에 의해 채널이 비어 있을 때에만 데이터의 송신을 행하는 자율 분산적인 액세스 제어가 사용되고 있다.
단, CSMA/CA 제어를 행해도, 동일 채널을 사용하는 무선 LAN의 조밀 환경에서는 캐리어 센스에 의해 채널이 바빠지는 빈도가 높아지기 때문에, 채널의 이용권을 얻을 송신 기회가 저하되고 스루풋이 저하된다.
여기서, 무선국에서 캐리어 센스(carrier sense)를 행함에 있어서, 수신 신호 강도(RSSI)를 이용하여 채널 사용 상황의 아이들(idle) 또는 비지(busy)를 판단하는 CCA(Clear Channel Assessment) 문턱값이 설정되어 있다. 이 CCA 문턱값을 동적으로 제어하는 DSC(Dynamic Sensitivity Control)에 의해, 필요 이상으로 송신 대기하고 있는 상태를 해소하고 송신 기회를 증가시키는 수법이 검토되어 있다(비특허문헌 1, 2, 3). 그 일례를 도 8을 이용하여 설명한다. 또, 무선 기지국을 AP, 무선 단말을 STA로 하고, AP로부터 STA로의 다운링크 통신을 예로 설명한다.
도 8의 (a)는, AP1과 AP2의 CCA 문턱값에 따른 캐리어 센스 범위에 서로의 AP가 포함되어 있는 상태를 나타낸다. 한편, BSS1의 STA1 및 BSS2의 STA2는 각각 다른 쪽의 캐리어 센스 범위의 밖에 있으므로, BSS2의 AP2로부터 STA2로의 송신 중에 BSS1의 AP1로부터 STA1로의 송신은 가능하다. 그러나, AP2의 신호는 BSS1의 AP1의 캐리어 센스에 의해 감지되므로, AP1은 채널 상태가 바쁘다고 판정하여 STA1로의 송신을 대기한다. 이것이 노출 단말 문제이다. 그래서, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, DSC에 의해 AP1은 CCA 문턱값을 제어하여 대응하는 캐리어 센스 범위를 좁히면, AP2가 송신 중이어도 AP1의 송신이 가능해지고 시스템 스루풋이 개선된다.
또한, 동적인 CCA 문턱값 제어에 의해 AP1의 송신이 가능해지는 경우에서도, 자신의 BSS 내에서 다른 단말로부터의 무선 LAN 프레임을 수신 중이면 송신 대기하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 무선 LAN 프레임의 프리앰블부에서 BSS 식별을 행하여 자신의 BSS의 무선 LAN 프레임과 그 이외의 무선 신호를 구별한다. 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, AP1에서 자신의 BSS1의 STA1-2로부터 송신된 무선 LAN 프레임을 검출한 경우에는, 이 무선 LAN 프레임을 수신함과 아울러 송신 대기로 한다. 한편, AP1에서 자신의 BSS1의 무선 LAN 프레임을 검출하지 않고 자신의 BSS1 이외의 무선 신호 혹은 자신의 BSS의 BSS 식별자를 확인할 수 없는 무선 LAN 프레임을 검출한 경우에는, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 DSC에 의해 AP1은 CCA 문턱값을 제어함으로써 AP1로부터 STA1-1로의 송신을 가능하게 한다.
비특허문헌 1: "Proposed Specification Framework for TGax," Robert Stacey et al., doc.: IEEE 802.11-14/1453r2, 5 November 2014 비특허문헌 2: The LAN/MAN Standards Committee, "IEEE Std 802.11TM 2012 IEEE standard for Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks Specific requirements Part11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) 비특허문헌 3: Graham Smith, "Dynamic Sensitivity Control Practical Usage," doc.: IEEE 802.11-14/0779r2
그런데, DSC 기술에서는 노출 단말의 상황에서 혹은 BSS 식별자가 일치하지 않는 무선 LAN 프레임을 수신하고 있는 상황에서 CCA 문턱값의 결정 방법은 구체적으로 확립되지 않았다. 그 때문에, CCA 문턱값이 적절한 값으로 제어되지 않는 경우에는, 동적 제어를 실시해도 스루풋이 열화되는 경우도 있다. 예를 들어 과도하게 CCA 문턱값을 높게 하도록 제어한 경우, 높은 간섭 전력을 수신하고 있음에도 불구하고 송신을 개시하고, 결국 송신이 실패하게 된다.
또한, CCA 문턱값에 대응하는 최적의 MCS(Modulation and Coding Scheme)의 선정 방법도 정해지지 않았다. 여기서, MCS는 변조 방식과 부호화율의 조합으로, 필요한 SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)에 따라 적절히 선택된다. 예를 들어, MCS의 선정에 의해 데이터 레이트가 너무 높은 경우도 송신 실패로 이어지고, 너무 낮은 경우는 송신 능력을 충분히 살리지 못하고 용량 저하로 이어진다. 또한, DSC 기술에 의해 적극적으로 송신하는 경우, 다른 BSS가 송신 중인 기간에도 무선 LAN 프레임을 송신하게 되고, 수신처 단말에서 수신되는 무선 LAN 프레임의 SINR이 열화되는 경우가 있다. 따라서, DSC 기술에 의한 동시 송신의 이점을 최대한 살리기 위해서는, 통상적인 MCS 선정 수법과는 별도로 DSC 기술을 사용하는 경우 최적의 MCS 선택 수법의 확립이 필요하지만, 아직 유효한 방법은 확립되지 않았다.
본 발명은, DSC 기술에 의해 CCA 문턱값을 동적으로 제어할 수 있는 경우에 최적인 CCA 문턱값 및 MCS를 선택하고, 무선 LAN 조밀 환경에서 송신 기회를 효율적으로 획득하여 시스템 스루풋을 개선할 수 있는 무선 통신 시스템 및 무선 통신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 발명은, CSMA/CA에 의한 액세스 제어에 의해 송신 단말로부터 수신처 단말로 송신하는 BSS가 인접하여 복수 개 존재하고, 동일 채널을 사용하는 각 BSS 사이에 간섭 전력값을 고려한 CCA 문턱값을 제어하여 무선 통신을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서, 송신 단말은, 간섭원으로서 고려하는 BSS의 간섭 전력값에 따라 CCA 문턱값을 결정함과 아울러, 간섭 전력값에 따라 수신처 단말에서의 SINR을 산출하고, 이 SINR에 대응하여 변조 방식과 부호화율의 조합인 MCS를 결정하며, CSMA/CA에 의한 액세스 제어를 행하는 제어 수단을 구비한다.
제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 송신 단말의 제어 수단은, 송신 단말에서 관측되는 간섭 전력값을 이용하여 수신처 단말에서의 SINR을 상정하고 MCS를 결정하는 구성이다.
제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 송신 단말의 제어 수단은 MCS를 결정하고, 결정한 MCS에 대응하는 수신처 단말의 최소 SINR을 결정하며, 수신처 단말에서 이러한 최소 SINR을 달성하기 위해 허용할 수 있는 송신 단말과 간섭원의 거리를 추정하여 CCA 문턱값을 결정하는 구성이다.
제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 수신처 단말은, 스스로 관측하는 간섭 전력값을 포함한 간섭 전력 정보를 송신 단말에 통지하는 수단을 구비하고, 송신 단말의 제어 수단은, 수신처 단말로부터 통지된 간섭 전력값을 이용하여 수신처 단말에서의 SINR을 예측하고 MCS를 결정하는 구성이다.
제1 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 송신 단말의 제어 수단은, MCS와 CCA 문턱값의 초기값을 설정하고, 일정 시간마다 관측하여 얻어지는 간섭 상황에 따라 MCS와 CCA 문턱값의 순차 갱신을 행하는 구성이다. 이 송신 단말의 제어 수단은, 수신처 단말이 일정 시간마다 관측한 간섭 상황으로부터 평균 SINR을 계산하고, 이 평균 SINR로부터 MCS의 갱신을 행함과 아울러, 송신 단말이 일정 시간마다 관측한 바쁜 시간의 비율을 나타내는 평가 함수를 계산하고, 이 평가 함수의 계산 결과에 따라 CCA 문턱값을 변경하는 구성이다. 또한, 송신 단말의 제어 수단은, 수신 프레임에 포함되는 BSS 식별자를 검출하여 자신의 BSS의 BSS 식별자와 일치한 경우는 바쁜 시간(busy time)으로서 제외하는 구성이다.
제2 발명은, CSMA/CA에 의한 액세스 제어에 의해 송신 단말로부터 수신처 단말로 송신하는 BSS가 인접하여 복수 개 존재하고, 동일 채널을 사용하는 각 BSS 사이에 간섭 전력값을 고려한 CCA 문턱값을 제어하여 무선 통신을 행하는 무선 통신 방법에 있어서, 송신 단말은, 간섭원으로서 고려하는 BSS의 간섭 전력값에 따라 CCA 문턱값을 결정하는 단계와, 간섭 전력값에 따라 수신처 단말에서의 SINR을 산출하고, 이 SINR에 대응하여 변조 방식과 부호화율의 조합인 MCS를 결정하는 단계를 가지며, 결정한 CCA 문턱값과 MCS를 설정하여 CSMA/CA에 의한 액세스 제어를 행한다.
본 발명은, 간섭 전력값에 따라 CCA 문턱값을 동적으로 제어함과 아울러, 수신처 단말에서의 SINR에 따라 MCS를 선택할 수 있으므로, 무선 LAN 조밀 환경에서 송신 기회를 효율적으로 획득하여 시스템 스루풋을 개선할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 무선 통신 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 1의 처리 순서예를 나타내는 흐름도이다.
도 3은, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 2의 처리 순서예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 결정 방법 2에서의 CCA 문턱값의 결정예를 나타내는 도면이다.
도 5는, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 3의 처리 순서예를 나타내는 흐름도이다.
도 6은, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 4의 처리 순서예를 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 본 발명에서의 무선 통신 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 다운링크 통신에서의 CCA 문턱값의 제어예 1을 나타내는 도면이다.
도 9는, 다운링크 통신에서의 CCA 문턱값의 제어예 2를 나타내는 도면이다.
도 1은, 본 발명의 무선 통신 시스템의 구성예를 나타낸다.
도 1에서, AP1과 STA1-1, STA1-2는 BSS1을 구성하고, AP2와 STA2-1은 BSS2를 구성한다. AP1을 중심으로 하는 점선의 원은, AP1의 CCA 문턱값에 따른 캐리어 센스 범위를 나타낸다.
여기서는, AP1로부터 STA1-1로 송신하는 다운링크 통신의 경우에, AP1 및 STA1-1이 통신 중인 BSS2의 AP2와 STA2-1로부터 간섭을 받고 있는 상황에서 AP1이 CCA 문턱값 및 MCS를 결정하는 상황을 나타낸다. 즉, 송신 단말이 AP1이고, 수신처 단말이 STA1-1이며, AP1의 제어 전의 CCA 문턱값에 따른 캐리어 센스 범위에 AP2 및 STA2-1이 포함되어 있다. 따라서, AP1에는 AP2와 STA2-1의 통신에 따른 간섭 신호가 검출되고, CSAM/CA 제어에 의해 송신이 불가능하게 되어 있다. 도면의 점선 화살표는 간섭 신호를 나타낸다.
(CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 1)
송신 단말에서의 CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 1은, 송신 단말에서 관측하는 간섭 전력 정보로부터 CCA 문턱값을 결정하고, 송신 단말과 수신처 단말의 간섭 상황을 동등하다고 상정하고, 송신 단말의 간섭 전력 정보로부터 수신처 단말의 수신시의 SINR을 상정하여 MCS를 결정하는 순서이다.
도 2는, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 1의 처리 순서예를 나타낸다. 여기서는, 도 1에 도시된 AP1을 송신 단말로 하고, STA1-1을 수신처 단말로 하여 설명한다.
도 2에서, 송신 단말(AP1)은, 간섭 전력으로서 자신의 BSS 이외의 모든 BSS의 비콘 전력값을 관측한다(S11). 이 때, 송신 단말(AP1)은, 수신처 단말(STA1-1)로부터 송신된 프레임의 수신 전력값(Ps)도 아울러 관측하여 후술하는 STA1-1에서 상정되는 SINR의 계산에 이용한다. 단, STA1-1을 송신 단말로 하고 AP1을 수신처 단말로 한 경우는, 송신 단말(STA1-1)은 자신의 BSS를 포함한 모든 BSS의 비콘 전력값을 관측하여 다른 BSS의 비콘 전력값을 간섭 전력으로 하고, 수신처 단말(AP1)로부터 송신된 자신의 BSS의 비콘의 수신 전력값(Ps)을 수신처 단말(AP1)에서 상정하는 SINR의 계산에 이용한다.
다음에, 송신 단말(AP1)은, 단계 S11에서 관측한 모든 BSS의 비콘 전력값 중에서 간섭원으로서 고려하는 BSS의 비콘 전력값의 총합(∑Pobss)을 산출하고, 그 값을 웃돌도록 CCA 문턱값을 결정한다(S12). 이 CCA 문턱값에 따라 DSC를 실행함으로써, 도 1에 도시된 예에서는 AP1과 AP2의 동시 송신이 가능해진다. 또, 송신 단말(AP1)은 비콘 전력값을 기초로 간섭원으로서 고려하는 BSS를 선정하게 되지만, 예를 들어 BSS의 수를 제한하거나 낮은 MCS에서도 대응할 수 없는 큰 간섭 전력으로 되어 있는 BSS를 제외하고 필요 이상으로 CCA 문턱값이 커지지 않도록 해도 된다.
다음에, 송신 단말(AP1)은, 수신처 단말(STA1-1)에서의 간섭 상황을 자신의 단말과 동등하다고 상정하고, 단계 S11, S12에서 스스로 관측한 간섭 전력 정보에 기초하여 수신처 단말(STA1-1)에서 수신시에 상정되는 SINR을 다음 식에 의해 산출한다(S13).
SINR=Ps/∑Pobss
여기서, Ps는 수신처 단말(STA1-1)로부터 송신된 프레임의 수신 전력값이고, ∑Pobss는 간섭원으로서 고려하는 BSS의 비콘 전력값의 총합이다.
다음에, 송신 단말(AP1)은, 단계 S13에서 상정한 수신처 단말(STA1-1)의 SINR로부터 최적의 MCS를 결정한다(S14). 예를 들어, 미리 최적의 MCS와 SINR값의 관계를 테이블화해 두고, SINR로부터 최적의 MCS를 선택한다. 혹은, 미리 각 MCS의 SINR에 대한 BER(Bit Error Rate) 또는 PER(Packet Error Rate)의 관계를 테이블화해 두고, SINR로부터 예측되는 BER값 또는 PER값이 사전에 설정된 문턱값을 밑도는 MCS 중에서 최대인 MCS를 선택한다.
또, 단계 S12~S14에서, 송신 단말에서 CCA 문턱값 제어와 송신 전력 제어(TPC)가 링크되고, 예를 들어 CCA 문턱값을 올렸을 때에 송신 전력을 내리는 경우에는, 관측한 수신 전력값(Ps)을 조정하여 수신처 단말에서 상정되는 SINR을 보정하고, SINR에 대응하는 MCS를 결정하도록 해도 된다.
또한, 송신 단말은, 수신처 단말로부터 링크 품질 정보를 얻을 수 있는 경우에 단계 S13의 처리를 다음과 같이 변경해도 된다. 송신 단말은, 링크 품질 정보를 기초로 현재 최적의 MCS를 취득하고, 나아가 수신처 단말에서 상정되는 현재 SINR을 산출한다. 다음에, 송신 단말은, 상정되는 현재 SINR과 단계 S11, S12에서 스스로 관측한 간섭 전력 정보에 기초하여 수신처 단말에서 수신시에 상정되는 SINR을 산출해도 된다.
(CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 2)
송신 단말에서의 CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 2는, 우선 MCS를 결정하고, 결정한 MCS로부터 수신처 단말에서 일정한 BER, PER값을 밑도는 최소 SINR을 결정하며, 최소 SINR을 허용할 수 있는 송신 단말과 간섭원의 거리를 추정하여 CCA 문턱값을 결정하는 순서이다.
도 3은, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 2의 처리 순서예를 나타낸다. 여기서는, 도 4에 도시된 TX를 송신 단말로 하고, RX를 수신처 단말로 하여 설명한다.
도 3에서, 결정 방법 2에서는, 우선 송신 단말(TX)의 MCS를 결정한다(S21). 다음에, 결정한 MCS로 수신처 단말(RX)이 수신하기 위해 필요한 최소 SINR을 산출한다(S22). 다음에, 수신처 단말(RX)이 최소 SINR을 달성하기 위해 허용할 수 있는 간섭 전력으로부터 송신 단말(TX)과 간섭원의 거리를 추정하여 송신 단말(TX)의 CCA 문턱값을 결정한다(S23).
예를 들어, 단계 S23의 처리는 도 4에서 다음과 같이 된다. 송신 단말(TX)은, 수신처 단말(RX)로부터 송신된 프레임의 수신 전력값으로부터 수신처 단말(RX)과의 거리(D)를 추정한다. 단계 S22에서 산출한 최소 SINR을 달성하기 위해 허용할 수 있는 간섭 전력으로부터 간섭원과 수신처 단말(RX)의 거리(D')를 추정한다. 송신 단말(TX)과 간섭원의 거리(D+D')에 따른 캐리어 센스 범위(carrier sense range)에 대응하는 CCA 문턱값을 결정한다. 또, 각 추정 거리에 대한 패스 로스(path loss)값(L(D), L(D'))과 수신처 단말(RX)에서 필요한 최소 SINRmin의 관계는, 송신 단말(TX)의 송신 전력 및 안테나 게인을 Pt 및 Gt, 간섭원의 송신 전력 및 안테나 게인을 Pi 및 Gi로 하면 이하와 같이 된다.
SINRmin=Pt-Pi+Gt-Gi+L(D)-L(D')
또, Pt=Pi, Gt=Gi라고 가정하면,
SINRmin=L(D)-L(D')
가 된다.
또한, 단계 S22, S23에서, 수신처 단말(RX)의 SINR을 산출하는 처리를 다음과 같이 변경해도 된다. 수신처 단말(RX)의 간섭 전력은 송신 단말(TX)의 간섭 전력과 동일하다고 상정하고, 송신 단말(TX)이 관측한 간섭 전력에 기초하여 수신처 단말(RX)에서 상정되는 SINR을 산출하여 CCA 문턱값을 결정해도 된다. 혹은, 수신처 단말(RX)에서 관측하는 간섭 전력을 송신 단말(TX)로 피드백하고, 송신 단말(TX)이 수신처 단말(RX)에서 상정되는 SINR을 산출하여 CCA 문턱값을 결정해도 된다.
나아가 송신 단말(TX)에서 CCA 문턱값 제어와 송신 전력 제어(TPC)가 링크되고, 예를 들어 CCA 문턱값을 올렸을 때에 송신 전력을 내리는 경우에는, 수신처 단말(RX)에서 관측한 간섭 전력을 조정하여 수신처 단말에서 상정되는 SINR을 보정하고, SINR에 대응하는 CCA 문턱값을 결정하도록 해도 된다.
(CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 3)
송신 단말에서의 CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 3은, 송신 단말에서 관측하는 간섭 전력 정보로부터 CCA 문턱값을 결정하고, 수신처 단말에서 관측하는 간섭 전력 정보로부터 수신처 단말의 수신시의 SINR을 예측하여 MCS를 결정하는 순서이다.
도 5는, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 3의 처리 순서예를 나타낸다. 여기서는, 도 1에 도시된 AP1을 송신 단말로 하고, STA1-1을 수신처 단말로 하여 설명한다.
도 5에서, 수신처 단말(STA1-1)은, 간섭 전력으로서 모든 BSS의 비콘 전력값을 관측하고, 간섭원으로서 고려하는 BSS의 비콘 전력값의 총합(∑Pobss) 및 BSS ID 정보와, 송신 단말(AP1)로부터 수신한 비콘의 수신 전력값(Ps)을 간섭 전력 정보로서 송신 단말(AP1)에 보고한다(S31). 또, 수신처 단말(STA1-1)은, 간섭 전력 정보를 기초로 간섭원으로서 고려하는 BSS를 선정하게 되지만, 예를 들어 BSS의 수를 제한하거나 낮은 MCS에서도 대응할 수 없는 큰 간섭 전력으로 되어 있는 BSS를 제외해도 된다. 또한, 수신처 단말(STA1-1)은, 송신 단말(AP1)로부터의 간섭 전력 정보 수집 요구에 따라 관측한 결과를 응답해도 되고, 예를 들어 비콘 인터벌 기간 또는 그 정수배의 일정 기간마다 관측한 결과를 보고해도 된다.
다음에, 수신처 단말(STA1-1)로부터 보고를 받은 송신 단말(AP1)은, 간섭 전력으로서 모든 BSS 또는 간섭 전력 정보로 보고된 간섭원으로서 고려하는 BSS의 비콘 전력값을 관측한다(S32). 다음에, 송신 단말(AP1)은, 단계 S32에서 관측한 간섭원으로서 고려하는 BSS의 비콘 전력값의 총합(∑Pobss)을 산출하고, 그 값을 웃돌도록 CCA 문턱값을 결정한다(S33).
다음에, 송신 단말(AP1)은, 수신처 단말(STA1-1)로부터 보고된 간섭 전력 정보에 기초하여 수신처 단말(STA1-1)의 수신시의 SINR을 다음 식에 의해 예측한다(S34).
SINR=Ps/∑Pobss
또, SINR의 예측에 이용하는 Ps, ∑Pobss는 수신처 단말(STA1-1)에서 관측한 비콘 전력값이므로, 결정 방법 1과 같이 송신 단말(AP1)에서 관측한 비콘 전력값으로부터 상정되는 SINR보다 정확한 SINR을 산출할 수 있다.
다음에, 송신 단말(AP1)은, 수신처 단말(STA1-1)의 예측한 SINR로부터 최적의 MCS를 결정한다(S35). 예를 들어, 미리 최적의 MCS와 SINR값의 관계를 테이블화해 두고, SINR로부터 최적의 MCS를 선택한다. 혹은, 미리 각 MCS의 SINR에 대한 BER 또는 PER의 관계를 테이블화해 두고, SINR로부터 예측되는 BER값 또는 PER값이 사전에 설정된 문턱값을 밑도는 MCS 중에서 최대인 MCS를 선택한다.
또, 송신 단말에서 CCA 문턱값 제어와 송신 전력 제어(TPC)가 링크되고, 예를 들어 CCA 문턱값을 올렸을 때에 송신 전력을 내리는 경우에는, 단계 S31에서 관측하여 보고된 수신처 단말의 수신 전력값(Ps)을 조정하여 SINR을 예측하고, SINR에 대응하는 MCS를 결정하도록 해도 된다.
또한, 송신 단말은, 수신처 단말로부터 링크 품질 정보를 얻을 수 있는 경우에 단계 S34의 처리를 다음과 같이 변경해도 된다. 송신 단말은, 링크 품질 정보를 기초로 현재 최적의 MCS를 취득하고, 나아가 수신처 단말에서 상정되는 현재 SINR을 산출한다. 다음에, 송신 단말은, 상정되는 현재 SINR과 단계 S31에서 관측하여 보고된 수신처 단말의 간섭 전력 정보에 기초하여 수신처 단말의 수신시의 SINR을 예측해도 된다.
(CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 4)
송신 단말에서의 CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 4는, 송신 단말에서 MCS와 CCA 문턱값의 초기값을 설정하고, 일정 시간마다 관측하는 간섭 상황으로부터 평가 함수를 계산하고, MCS 선정과 CCA 문턱값의 순차 갱신을 행하는 순서이다.
도 6은, CCA 문턱값 및 MCS의 결정 방법 4의 처리 순서예를 나타낸다. 여기서는, 도 1에 도시된 AP1을 송신 단말로 하고, STA1-1을 수신처 단말로 하여 설명한다.
도 6에서, 송신 단말(AP1)에서 MCS와 CCA 문턱값의 초기값을 설정하고(S41), 수신처 단말(STA1-1)에서 간섭 상황을 일정 시간(t1)마다 관측하며(S42), 데이터 프레임의 평균 SINR을 계산하고(S43), 평균 SINR로부터 최적의 MCS를 결정한다(S44). 예를 들어, 미리 최적의 MCS와 SINR값의 관계를 테이블화해 두고, SINR로부터 최적의 MCS를 선택한다. 혹은, 미리 각 MCS의 SINR에 대한 BER 또는 PER의 관계를 테이블화해 두고, SINR로부터 예측되는 BER값 또는 PER값이 사전에 설정된 문턱값을 밑도는 MCS 중에서 최대인 MCS를 선택한다.
다음에, 송신 단말(AP1)은, 바쁜 시간과 데이터 프레임 시간을 일정 시간(t2)으로 관측하고(S45), CCA 문턱값 평가를 위한 평가 함수(f(p))를 계산한다(S46). 여기서, 평가 함수(f(p))의 일례를 나타낸다.
f(p)=LF/(TB+TBO+TF)
LF: 1프레임의 평균 비트수
TB: 1프레임 송신까지 관측한 평균 바쁜 시간, 단 자신의 BSS 신호(자신의 BSS의 BSS 식별자와 프레임 내의 BSS 문턱값이 일치)에 의한 바쁜 기간은 제외함
TBO: 1프레임 송신까지 필요한 DIFS + 백오프 시간의 평균
TF: 1프레임의 평균 데이터 프레임 시간길이
p: CCA 문턱값
다음에, 평가 함수의 계산에 의해 전회보다 개선되어 있는지를 판정하고(S47), 개선되어 있으면 CCA 문턱값을 전회와 동일 방향으로 변경하고(S48), 개선되지 않았으면 CCA 문턱값을 전회와 반대 방향으로 변경한다(S49). MCS, CCA 문턱값의 초기값에 대한 평가는 전회의 평가값이 없으므로, CCA 문턱값을 예를 들어 임의의 방향으로 변경해 본다. 이상의 평가 함수에 의한 판정 횟수를 인크리먼트하고(S50), 규정된 횟수가 될 때까지 단계 S42로부터의 처리를 반복한다(S51).
도 7은, 본 발명의 무선 통신 장치의 구성예를 나타낸다. 또, 송신 단말 및 수신처 단말은 공통 구성이다.
도 7에서, 무선 통신부(11)는, 안테나(12)를 통해 무선 신호를 송수신한다. 정보 기록부(13) 및 정보 관리부(14)는, 수신처 단말로부터 송신되는 프레임의 수신 전력값, 다른 BSS의 간섭이 될 수 있는 단말로부터 송신되는 프레임의 수신 전력값, 무선 LAN 단말의 송신 전력값과 안테나 게인값 등 예상되는 SINR을 산출할 때에 필요한 수치를 기록, 관리한다. 또한, Goodput이나 PER 데이터를 이용하여 MCS를 결정하는 경우의 SINR에 대한 최적의 MCS를 테이블로서 가진다. 나아가 바쁜 시간을 계측하는 경우의 바쁜 시간도 기록하고 관리한다.
계산부(15)는, 정보 기록부(13) 및 정보 관리부(14)에서 기록 관리되고 있는 정보로부터 SINR의 상정값이나 예측값을 계산하거나 평가 함수의 계산을 행한다.
시간 관리부(16)는, 자신의 BSS의 수신 신호 이외의 신호에 기인하는 바쁜 시간을 계측한다.
제어부(17)는, 상기 각 결정 방법 1~4의 단계마다의 처리에 따라 정보 입력 및 출력 처리를 행한다. 또한, AP인 경우에는, 간섭 전력 정보의 수집 타이밍 알림 등의 기능이 더해진다.
AP 무선 기지국(액세스 포인트)
STA 무선 단말
11 무선 통신부
12 안테나
13 정보 기록부
14 정보 관리부
15 계산부
16 시간 관리부
17 제어부

Claims (8)

  1. 제어 수단을 포함하는 송신 단말로서,
    상기 제어 수단은 :
    간섭원으로서 고려하는 BSS(Basic Service Set)의 간섭 전력값에 따라 CCA(Clear Channel Assesment) 문턱값을 결정하도록 구성되고;
    상기 간섭 전력값 및 수신처 단말로부터 수신된 프레임의 수신 전력값에 따라 상기 수신처 단말에서의 SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)을 산출하도록 구성되고;
    상기 SINR에 따라 변조 방식과 부호화율의 조합인 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정하도록 구성되고; 그리고
    상기 결정된 CCA 문턱값 및 상기 결정된 MCS를 설정하여, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)에 기초한 액세스 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 단말.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 송신 단말에서 관측되는 상기 간섭 전력값을 이용하여 상기 수신처 단말에서의 상기 SINR을 상정하여 상기 MCS를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 단말.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 수단은 :
    상기 MCS를 결정하고;
    결정한 MCS에 따라 상기 수신처 단말의 최소 SINR을 결정하며;
    상기 최소 SINR에 따라 상기 송신 단말과 간섭원의 거리를 추정하여 상기 CCA 문턱값을 결정하는 구성인 것을 특징으로 하는 송신 단말.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 MCS와 상기 CCA 문턱값의 초기값을 설정하고, 일정 시간마다 관측하여 얻어지는 간섭 상황에 따라 상기 MCS와 상기 CCA 문턱값의 순차 갱신을 행하는 구성인 것을 특징으로 하는 송신 단말.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어 수단은 :
    상기 수신처 단말이 일정 시간마다 관측한 상기 간섭 상황으로부터 평균 SINR을 계산하도록 구성되고;
    상기 평균 SINR에 따라 상기 MCS의 갱신을 행하도록 구성되고;
    상기 송신 단말이 일정 시간마다 관측한 바쁜 시간의 비율을 나타내는 평가 함수를 계산하도록 구성되고;
    상기 평가 함수의 계산 결과에 따라 상기 CCA 문턱값을 변경하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 단말.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어 수단은 수신 프레임에 포함되는 BSS 식별자를 검출하여 자신의 BSS의 BSS 식별자와 일치한 경우는 상기 바쁜 시간으로서 제외하는 구성인 것을 특징으로 하는 송신 단말.
  7. CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)에 의한 액세스 제어에 의해 송신 단말로부터 수신처 단말로 무선 송신하는 BSS(Basic Service Set)가 인접하여 복수 개 존재하고, 동일 채널을 사용하는 각 BSS 사이에 간섭 전력값을 고려한 CCA(Clear Channel Assesment) 문턱값을 제어하여 무선 통신을 행하는 무선 통신 방법으로서,
    상기 송신 단말에서, 상기 방법은 :
    간섭원으로서 고려하는 BSS의 상기 간섭 전력값에 따라 상기 CCA 문턱값을 결정하는 단계;
    상기 간섭 전력값 및 상기 수신처 단말로부터 수신된 프레임의 수신 전력값에 따라 상기 수신처 단말에서의 SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)을 산출하는 단계;
    상기 SINR에 대응하여 변조 방식과 부호화율의 조합인 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정하는 단계; 및
    상기 결정한 CCA 문턱값과 상기 결정한 MCS를 설정하여 상기 CSMA/CA에 의한 액세스 제어를 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.
  8. CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)에 의한 액세스 제어에 의해 송신 단말로부터 수신처 단말로 무선 송신하는, 서로 인접한 복수 개의 BSS(Basic Service Set)들을 포함하는 무선 통신 시스템으로서,
    동일 채널을 사용하는 각 BSS 사이에 간섭 전력값을 고려한 CCA(Clear Channel Assesment) 문턱값을 제어하여 무선 통신을 행하기 위해 :
    상기 수신처 단말은, 스스로 관측하는 간섭 전력값을 포함한 간섭 전력 정보를 상기 송신 단말에 통지하는 수단을 구비하고,
    상기 송신 단말은 제어 수단을 구비하는데,
    상기 제어 수단은 :
    간섭원으로서 고려하는 BSS(Basic Service Set)의 간섭 전력값에 따라 CCA(Clear Channel Assesment) 문턱값을 결정하도록 구성되고;
    수신처 단말로부터 통지되는 간섭 전력값 및 상기 수신처 단말로부터 수신된 프레임의 수신 전력값을 사용하여 상기 수신처 단말에서의 SINR(Signal to Interference and Noise power Ratio)을 산출하도록 구성되고;
    상기 SINR에 따라 변조 방식과 부호화율의 조합인 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 결정하도록 구성되고; 그리고
    상기 결정된 CCA 문턱값 및 상기 결정된 MCS를 설정하여, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)에 기초한 액세스 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
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