KR102236867B1 - 짧은 물리-계층 제어 프레임들 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제어 프레임을 송신 엔티티(EE1)로부터 수신 엔티티(ER1)로 송신하기 위한 방법에 관한 것이며, 제어 프레임(RTS1)은 제 1 계층과 관련된 정보를 전달하도록 의도되는 "제 1 계층" 헤더 필드(SIG')로 지칭되는 것을 포함하며, 이 방법은 제 1 변조 기술을 사용하는 변조 단계와, 변조 단계 전에, 제 2 계층과 관련된 정보를 상기 제 1 계층 헤더 필드로 삽입하는 단계를 포함한다.

Description

짧은 물리-계층 제어 프레임들{SHORT PHYSICAL-LAYER CONTROL FRAMES}

본 발명의 분야는, 무선, 전기 또는 광학 송신 채널을 이용한 통신 시스템들의 분야이고, 보다 구체적으로, 채널이 복수의 송신 엔티티 또는 수신 엔티티 사이에서 공유되는 경우, 제어 프레임들을 이용한 그 채널의 관리이다.

무선 통신 시스템들, 송전선 통신 및 무선 광학 통신에서, 송신 채널은 공유 리소스로서, 이는 채널을 공유하는 다양한 송신 엔티티와 수신 엔티티 간의 간섭에 의해, 그리고 채널을 통해 통과하는 다양한 데이터 프레임들 간의 충돌에 의해 교란된다. 데이터 프레임 교환을 더욱 신뢰할 만하게 하기 위해서는, 소위 "제어" 프레임들이 데이터 프레임 교환 이전과 이후에, 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이에서 교환된다.

데이터 프레임들 및 제어 프레임들은 동일한 포맷이다. 도 1은 기초로서 데이터 프레임 DATA1과 3개의 제어 프레임들 RTS0, CTS0 및 ACK0의 IEEE 802.11(WiFi) 표준 예로 간주한 프레임의 구성을 도시한다. 이러한 프레임들은 다음 부분들:

-필드들 STF (Short Training Field), LTF (Long Training Field) 및 SIG (Signal Field)로 이루어진 PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) 헤더

-프레임의 타입(예를 들어, 데이터 프레임을 위한 DATA 또는 확인응답 프레임을 위한 ACK)을 나타내는 프레임 제어 필드, 및 그 중에서도, 소스 MAC 어드레스 필드, 수신지 MAC 어드레스 필드, 및/또는 지속기간 필드(프레임 교환의 지속기간)일 수 있는 하나 이상의 필드들을 가진 MAC(Medium Access Control) 헤더,

-MAC 데이터(프레임이 제어 프레임인 경우 존재하지 않음),

-및 FCS(Frame Check Sequence), 테일(tail), 패드(pad)와 같은 다른 필드들

를 모두 포함한다.

STF 필드는 불변이고 시간 동기화를 위해 사용된다. LTF 필드는 주파수 동기화를 위해서 사용되고, SIG 필드는 수신기를 수신지로 하는 데이터를 시그널링하기 위해서 사용된다.

필드들 및 데이터는 OFDM(직교 주파수 분할 다중) 변조를 이용하여 변조된다. 프레임은 OFDM 심볼들의 연속으로서 나타내어 진다.

IEEE 802.11 표준에 기초한 로컬 영역 네트워크들에 의해 사용되는 7개의-층 OSI(Open Systems Interconnection) 통신 모델에서, PLCP 서브계층은 제 1 계층과 가장 낮은 계층인 물리적 계층의 일부이다. MAC 서브계층은 모델의 제 2 계층인 데이터 링크 계층의 일부이다. 데이터 또는 제어 프레임의 수신 시, 엔티티의 PLCP 서브계층은 무엇보다도 STF 필드를 이용하여 프레임 시작을 검출한다. 시간 동기화가 WiFi 프레임에 대해 정확한 경우, 프레임이 복조되고, 결과가 MAC 서브계층으로 복귀된다. MAC 서브계층은 FCS 필드를 이용하여 프레임의 무결성을 체크하고, 결과에 의존하여, 또한, MAC 헤더를 이용하여, 프레임이 실제로 그 엔티티에 대해 의도되었는지를 체크한다. 유사하게, 데이터 프레임 또는 제어 프레임을 생성하기 위한 메커니즘은 또한 처음 2개 계층과, 물리 계층 그리고 데이터 링크 계층 사이의 상호작용들을 요구한다.

데이터 프레임의 교환이 더 신뢰할 만하게 하기 위해서, RTS(Request To Send) 타입의 제어 프레임이 무엇보다도 송신 엔티티에 의해 송신된다. 상기 제어 프레임은 결정된 지속기간 동안 채널을 보유하도록 의도된다. 수신 엔티티는 CTS(Clear To Send) 타입의 제어 프레임을 송신함으로써 응답한다. 이 제어 프레임은, 수정된 지속기간 동안, 채널의 예약을 확인하도록 의도된다. 이후, 송신 엔티티는 데이터 프레임을 송신하고, 수신 엔티티가 ACK(ACKnowldgement) 타입의 제어 프레임을 이용하여 데이터 프레임으로 응답한다.

마찬가지로, 수신 엔티티가 대기(standby) 기간을 종료하고, 데이터 프레임을 수신할 준비가 되어있다는 것을 송신 엔티티로 시그널링할 때, 수신 엔티티에 의해 송신되는 PSPOLL(Power Save Polling) 타입의 제어 프레임이 존재한다. 송신 엔티티가 실제로 수신 엔티티에 송신할 데이터 프레임을 갖는다면, 송신 엔티티는 송신을 한다. 그렇지 않으면, 이것은 ACK 타입의 제어 프레임을 수신 엔티티에 송신한다.

SIFS(Short Inter-Frame Sequence) 기간은, 송신과 관련이 있는 엔티티의 경우, 시간이 송신 모드에서 수신 모드로(그리고 그 반대로) 지나가게 한다. 필요하다면, 이 기간은 MAC 헤더의 지속기간 필드의 값의 계산 시 포함된다.

데이터 프레임의 데이터는 인터넷 전화 통화 규약(VoIP)의 경우에는 약 100 bytes부터, 또는 기계에서 기계로 데이터 교환의 경우에는 127 bytes부터, 비디오의 경우는 수 킬로바이트까지 가변 크기이다. IEEE 802.11a 표준에 기초하여, 100 bytes의 송신은 40㎲이 걸릴 수 있는 반면, 1500 bytes의 패킷의 송신은 최대 2064㎲까지 걸릴 수 있다. MAC 파트(헤더와 데이터)를 구성하는 모든 바이트들은 송신 채널의 조건들에 기초하여 최적화된 속도에서 변조되는데, 예를 들어, 16QAM(16-state Quadrature Amplification Modulation) 기술의 경우 36Mbit/s로 변조된다.

SIG 필드(24 bytes)가 MAC 파트의 경우 그것보다 더 낮은 속도에서 변조되는데, 예를 들어, BPSK(Binary Phase Shift Keying) 기술의 경우 6 Mbit/s에서 변조되며, 이는 SIG 필드를 MAC 계층의 필드들보다 더 강인하게 한다. 그 이유는, 변조된 신호들이 사용된 속도에 따라 상이한 범위; 더 높은 속도, 더 짧은 신호 범위 및 수신 시 더 높은 에러 위험을 갖기 때문이다.

IEEE 802.11a 표준에 기초하여, 제어 프레임(이것의 20-byte MAC 헤더를 가짐)에 의한 송신의 채널의 점유는 약 32㎲이다. 상대적으로 짧은 데이터 프레임들이 약 40㎲의 채널 점유를 취할 수 있는 데이터 트래픽의 경우, 따라서 제어 프레임들은, 데이터 프레임들과 관련하여, 트래픽의 큰 부분이고 "페이로드" 프레임들로도 알려져 있다. 이는 특히, 기계들 사이에서 IP 트래픽과 데이터 트래픽을 통해 음성을 송신하는 경우이고, 제어 프레임들이 차지하는 대역폭이 문제가 된다.

또한, 나머지 제어 프레임과 관련하여 고속으로 변조된 MAC 헤더의 존재는 그의 강인성을 감소시키고, 제어 프레임의 변조 및 복조 동작들에 대한 복잡도 계수를 구성한다. 머신들 간의 교환들과 관련된 것과 같은 상당한 전력 제약이 있는 송신 엔티티 또는 수신 엔티티의 경우, 이 복잡도 계수는 마찬가지로 문제가 되는 전력 소모를 일으킨다.

특허 출원 US 2009/0092039 A1은, MAC 헤더가 SIG 필드에 삽입되지만, PLCP 서브계층에 대한 것인 SIG 필드에 적용된 변조 이외에 MAC 서브계층에 대해 변조 기술을 이용하여 변조될 필요가 있는 프레임 부분이 남아있는 데이터 프레임을 송신하기 위한 방법을 개시한다.

따라서, 이러한 단점들을 나타내지 않는 솔루션이 요구된다.

본 발명은 송신 엔티티 대 수신 엔티티에 의해 제어 프레임의 송신을 위한 방법에 의해 상황을 개선하며, 제어 프레임은 제 1 계층과 관련된 정보를 송신하도록 의도되는 소위 제 1 계층 헤더 필드를 포함하며, 이 방법은 제 1 변조 기술을 이용한 변조 단계와, 이 변조 단계 전에, 제 2 계층과 관련되는 정보를 상기 제 1 계층 헤더 필드에 삽입하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의해, 제 2 계층 헤더는 더 이상 제어 프레임에 필요하지 않다. 이는 제 2 계층 헤더를 프로세싱하기 위해 의도되는 제 1 계층 헤더가 없게 한다. 종래 기술과 관련하여, 따라서, 이 방법은 제어 프레임의 길이가 짧아지게 하고, 더욱이 2개(계층당 하나)가 아닌 단일 변조 기술만을 이용할 수 있게 한다.

종래 기술에 따르면, 예를 들어, WiFi를 이용하여, MAC 계층(제 2 계층)과 관련되는 정보, 즉, 제어 프레임 타입과 이들의 파라미터들이 MAC 헤더에서 송신된다. 종래 기술에 따르면, PLCP 계층(제 1 계층)의 SIG 필드가 또한 존재하고, 상기 필드는 MAC 헤더를 프로세싱하는 데에 필요한 정보를 송신하도록 의도된다. 본 발명에 따르면, MAC 계층과 관련되는 정보, 즉, 제어 프레임 타입과 그의 파라미터들이 SIG 필드에 삽입된다. 이는 첫째로, MAC 헤더가 없고(더 이상 제어 프레임에 삽입될 필요가 없음), 둘째로, 원래 SIG 필드의 사용이 없다.

종래 기술에 따르면, (20byte MAC 헤더가 있는) WiFi 제어 프레임에 의해 송신 채널의 점유는 약 32㎲이다. 본 발명에 따른 (MAC 헤더가 없는) WiFi 제어 프레임의 경우, 이 지속기간은 약 20㎲이다.

본 발명에 따르면, 제어 프레임은 MAC 계층과 관련되는 필드 또는 헤더를 더 이상 포함하지 않기 때문에, 이 MAC 계층과 관련된 변조 기술을 이용한 어떤 변조도 필요하지 않다. 남은 것은 PLCP 계층과 관련된 변조 기술을 이용하여 SIG 필드의 변조가 전부이고, 이는 MAC 계층과 관련된 변조 기술 보다 더욱 강인하고 덜 복잡하다.

본 발명에 의해, 제어 프레임은 더 짧아지고, 송신 엔티티는 한 가지 모드의 변조만을 구현할 필요가 있고, 후자는 가장 강인한 것인 제 1 계층과 관련된다는 것을 이해할 것이다. 이는, 데이터 트래픽의 제어 프레임들이 차지하는 대역폭을 감소시키고, 그의 송신 강인성을 증가시키고 송신 엔티티에서의 변조 동작들의 수와 복잡성을 감소시킨다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 제 2 계층과 관련된 삽입 정보는, 적어도:

●제어 프레임 타입(PLCP 타입)과 관련된 하나의 정보,

●송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 교환 지속기간(DUR)과 관련된 하나의 정보,

●송신 엔티티에 대한 하나의 식별자(부분적 TA),

●수신 엔티티에 대한 하나의 식별자(부분적 RA)

를 포함하는 그룹으로부터 적어도 하나의 정보를 포함한다.

유리하게도, 제 1 계층과 관련되는 정보가 헤더 필드로 삽입되는 경우, 2개의 엔티티들 사이에서 데이터 프레임들의 교환을 위해 필요한 다양한 제어 프레임 타입들을 획득하는 것이 가능하다.

이 테이블은 WiFi용으로 사용된 메인 제어 프레임들을 위한 SIG 필드의 구성을 예시로서 나열한다.

SIG에 존재하는 것-> ――――――――― 제어 프레임 타입 ↓	교환 지속기간	송신 엔티티 식별자	수신 엔티티 식별자
RTS	Yes	Yes	Yes
CTS	Yes	No	Yes
ACK	No	No	Yes
PSPOLL	No	Yes	Yes

예로서, ACK 제어 프레임(WiFi의 경우 소위 "확인응답" 프레임)은, 그의 SIG 필드에서, "ACK" 타입을 포함할 뿐만 아니라 ACK 프레임이 의도되는 수신 엔티티에 대한 식별자를 포함하지만, 송신 엔티티를 위한 식별자도, 어떤 지속기간 정보도 포함하지 않는다.

본 발명은 또한, 송신 엔티티로부터 수신 엔티티가 제어 프레임을 수신하기 위한 방법에 관한 것이며, 제어 프레임은 제 1 계층과 관련된 정보를 송신하도록 의도되는 헤더 필드를 포함하며, 방법은 제 1 변조 기술을 이용한 상기 헤더 필드에 대한 복조 단계, 및 복조 단계 다음에, 복조된 헤더 필드로부터, 제 2 계층과 관련된 정보를 추출하기 위한 추출 단계를 포함한다.

이 방식으로 추출된 정보는 제 2 계층, 예를 들어, MAC 계층으로 송신되어, 거기에서 이 계층과 관련된 정보로서 프로세싱될 수 있다.

종래 기술과 관련하여, 이 방법은 제어 프레임이 수신되는 경우 2개가 아닌 단일 복조 타입만을 사용하게 한다. 이는 수신 엔티티에서 복조 동작들의 수와 복잡도를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 추출된 정보는 제 2 계층으로 송신되지 않는다. 수신 엔티티의 식별자와 추출된 정보 사이에 유사성이 검출되지 않으면 추출된 정보가 제 2 계층으로 송신되지 않는다.

유리하게도, 수신 엔티티에 의해 수신되지만 의도되지는 않는 제어 프레임의 프로세싱은 제 2 계층, 예를 들어, MAC 계층의 관여 없이 제 1 계층, 예를 들어, PLCP 계층에서 정지한다. 이는 수신 엔티티에 대해 시간과 계산들을 절약시켜 준다.

본 발명은 또한, 송신 엔티티가 수신 엔티티로 데이터 프레임을 송신하기 위한 방법에 관한 것이고, 데이터 프레임을 송신하는 단계 이전에, 다음 단계들

●송신 엔티티와 수신 엔티티 사이에서 통신 채널을 보유하도록 의도되는 예약 요청 제어 프레임의 송신 ―이 예약 요청 제어 프레임은 방금 설명된 제어 프레임의 송신을 위한 방법에 따라 송신됨―,

●수신 엔티티가 통신 채널의 예약을 송신 엔티티에 확인해주도록 의도되는 예약 확인 제어 프레임의 수신 ―예약 확인 제어 프레임은 방금 설명된 제어 프레임의 수신을 위한 방법에 따라 수신됨―

을 포함한다.

각각의 송신된 데이터 프레임의 경우, 적어도 2개의 제어 프레임들이 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이에서 교환된다. 데이터 프레임들의 점유율과 관련된 제어 프레임의 점유율은, 특히 데이터 프레임들이 짧은 경우에 크다. 따라서, 본 발명에 의해, 데이터 프레임들의 송신에 의해 발생된 트래픽의 제어 프레임들의 볼륨이 차지하는 점유율이, 제어 프레임들의 사이즈가 종래 기술과 관련하여 감소되기 때문에 감소된다는 것을 이해할 것이다.

본 발명은 또한, 수신 엔티티가 송신 엔티티로부터 데이터 프레임을 수신하기 위한 방법에 관한 것이며, 데이터 프레임의 수신 단계 다음에, 데이터 프레임의 수신을 송신 엔티티에 확인응답하도록 의도되는 확인응답 제어 프레임의 송신 단계를 포함하며, 확인응답 제어 프레임은 방금 설명된 제어 프레임을 송신하기 위한 방법에 따라 송신된다.

각각의 수신된 데이터 프레임의 경우, 적어도 하나의 제어 프레임이 송신된다. 데이터 프레임들의 점유율과 관련한 제어 프레임들의 점유율은, 특히 데이터 프레임들이 짧은 경우 크다. 따라서, 본 발명에 의해, 데이터 프레임들의 수신에 의해 발생된 트래픽의 제어 프레임들의 볼륨이 차지하는 점유율이, 제어 프레임들의 사이즈가 종래 기술과 관련하여 감소되기 때문에 감소된다는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 데이터 프레임의 수신 단계에 앞서서, 수신 엔티티가 대기 모드를 종료하고 데이터 프레임을 수신할 준비가 되어 있다는 것을 송신 엔티티에 통지하도록 의도되는 대기 종료 표시 제어 프레임(standby exit indication control frame)의 송신 단계가 선행하며, 대기 종료 표시 제어 프레임은 방금 설명된 제어 프레임을 송신하기 위한 방법에 따라 송신된다.

WiFi의 경우, 예를 들어, 이 양상은 "PSPOLL" 타입의 제어 프레임을 고려하게 한다.

본 발명은 또한, 송신 엔티티가 수신 엔티티로 제어 프레임을 송신하기 위한 디바이스에 관한 것이며, 제어 프레임은 제 1 계층과 관련된 정보를 송신하도록 의도되는 헤더 필드를 포함하고, 상기 헤더 필드는 필드 변조 기술을 이용하여 변조되고, 디바이스는 제 2 계층과 관련된 정보를 제 1 계층과 관련된 헤더 필드로 삽입하기 위한 유닛을 포함한다.

본 발명은 또한 수신 엔티티가 송신 엔티티로부터 제어 프레임을 수신하기 위한 디바이스에 관한 것이며, 제어 프레임은 제 1 계층과 관련된 정보를 송신하도록 의도되는 헤더 필드를 포함하고, 상기 헤더 필드는 제 1 변조 기술을 이용하여 복조되고, 디바이스는 제 1 계층과 관련된 헤더 필드로부터, 제 2 계층과 관련된 정보를 추출하기 위한 유닛을 포함한다.

본 발명은 또한 송신 엔티티가 수신 엔티티로 데이터 프레임을 송신하기 위한 디바이스에 관한 것이며,

●송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 통신 채널을 데이터 프레임을 위해 예약하도록 의도되는 예약 요청 제어 프레임을 생성할 수 있는 상술된 바와 같은 제어 프레임의 송신을 위한 디바이스,

●수신 엔티티에 의해 통신 채널의 예약을 송신 엔티티에게 확인해주도록 의도되는 예약 확인 제어 프레임을 프로세싱할 수 있는 상술된 바와 같은 제어 프레임의 수신을 위한 디바이스

를 포함한다.

본 발명은 또한, 수신 엔티티가 송신 엔티티로부터 데이터 프레임을 수신하기 위한 디바이스에 관한 것이며,

●수신 엔티티에 의해 데이터 프레임의 수신을 송신 엔티티로 확인응답하도록 의도되는 확인응답 제어 프레임을 생성할 수 있는 상술된 바와 같은 제어 프레임의 송신을 위한 디바이스

를 포함한다.

본 발명은 또한 송신 엔티티에 의해 송신되고 수신 엔티티를 수신지로 하는 제어 프레임을 전달하는 제어 신호에 관한 것이며, 제어 프레임은 제 1 계층과 관련된 변조 기술을 이용하여 변조된 제 1 계층과 관련된 필드를 포함하고, 이 필드는 제 2 계층과 관련된 정보를 포함한다.

종래 기술과 관련하여, 본 발명에 따른 이 신호는 더 적은 대역폭을 점유하는데, 제 2 계층과 관련된 정보가 제 2 계층과 관련된 필드로 삽입되지 않고, 오히려 제 1 계층과 관련된 기존의 필드로 삽입되기 때문이고, 제 2 계층과 관련된 필드의 부재로 인해, 이를 위한 그것의 재사용이 허용된다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 신호에 포함되는 제 2 계층에 관한 정보는 적어도:

●제어 프레임 타입과 관련된 하나의 정보,

●송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 교환의 지속기간과 관련된 하나의 정보,

●송신 엔티티에 대한 한 개의 식별자,

●수신 엔티티에 대한 한 개의 식별자

를 포함하는 그룹으로부터 적어도 하나의 정보를 포함한다.

이와 같이, 신호는 송신 엔티티와 수신 엔티티 사이의 데이터 프레임의 송신을 위해 필요한 제어 프레임들 중 어느 하나, 그중에서도, 채널 예약, 채널 예약 확인, 확인응답 또는 대기 종료 표시 프레임들 중 어느 하나를 전달할 수 있다.

본 발명은 또한, 상술된 바와 같이 데이터 프레임의 송신을 위해 적어도 하나의 디바이스를 포함하는, 통신 네트워크에 연결된 송신 엔티티에 관한 것이다.

이러한 송신 엔티티는, 예를 들어, WiFi 네트워크에서의 스테이션 또는 액세스 포인트이다. 액세스 포인트는, 예를 들어, 가정이나 전문가의 인터넷 액세스 게이트웨이이고, 스테이션은, 예를 들어, 컴퓨터, 태블릿, 전화 또는 텔레비전 신호 디코더이다.

본 발명은 또한 상술된 바와 같이 데이터 프레임의 수신을 위한 적어도 하나의 디바이스를 포함하는, 통신 네트워크에 연결된 수신 엔티티에 관한 것이다.

이러한 수신 엔티티는, 예를 들어, WiFi 네트워크에서의 스테이션 또는 액세스 포인트이다. 액세스 포인트는, 예를 들어, 가정이나 전문가의 인터넷 액세스 게이트웨이이고, 스테이션은, 예를 들어, 컴퓨터, 태블릿, 전화 또는 텔레비전 신호 디코더이다.

본 발명은 마찬가지로, 상술된 바와 같은 데이터 프레임의 송신을 위한 디바이스와 상술된 바와 같은 데이터 프레임의 수신을 위한 디바이스 둘 모두를 포함하는 송신 엔티티와 수신 엔티티에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 상술된 바와 같은 적어도 하나의 송신 엔티티와 상술된 바와 같은 적어도 하나의 수신 엔티티를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 시스템에 관한 것이다.

이러한 시스템은, 예를 들어, WiFi 네트워크에서의 액세스 포인트와 스테이션(들)을 포함한다.

본 발명은 또한, 상술된 바와 같은 제어 프레임의 송신을 위한 방법이 프로세서에 의해 실행되는 경우 그 방법의 단계들의 구현을 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

본 발명은 마찬가지로, 방금 설명된 프로그램에 대한 기록 매체에 관한 것이며, 기록 매체는 컴퓨터 판독가능하고, 임의의 프로그래밍 언어를 사용하는 것이 가능하고, 소스 코드, 오브젝트 코드 또는 부분적으로 컴파일링된 형태로서 소스 코드와 오브젝트 코드 사이의 중간 코드의 형태, 또는 임의의 다른 바람직한 형태일 수 있다.

본 발명은 또한, 상술된 바와 같이 제어 프레임의 수신을 위한 방법이 프로세서에 의해 실행되는 경우 그 방법의 단계들의 구현을 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

본 발명은 마찬가지로, 방금 설명된 프로그램을 위한 기록 매체에 관한 것이며, 기록 매체는 컴퓨터 판독가능하고, 임의의 프로그래밍 언어를 사용하는 것이 가능하고, 소스 코드, 오브젝트 코드 또는 부분적으로 컴파일링된 형태로서 소스 코드와 오브젝트 코드 사이의 중간 코드의 형태, 또는 임의의 다른 바람직한 형태일 수 있다.

본 발명은 또한, 상술된 바와 같이 데이터 프레임의 송신을 위한 방법이 프로세서에 의해 실행되는 경우 그 방법의 단계들의 구현을 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

본 발명은 마찬가지로, 방금 설명된 프로그램을 위한 기록 매체에 관한 것이며, 기록 매체는 컴퓨터 판독가능하고, 임의의 프로그래밍 언어를 사용하는 것이 가능하고, 소스 코드, 오브젝트 코드 또는 부분적으로 컴파일링된 형태로서 소스 코드와 오브젝트 코드 사이의 중간 코드의 형태, 또는 임의의 다른 바람직한 형태일 수 있다.

본 발명은 또한, 상술된 바와 같이 데이터 프레임의 수신을 위한 방법이 프로세서에 의해 실행되는 경우 그 방법의 단계들의 구현을 위한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 방금 설명된 프로그램을 위한 기록 매체에 관한 것이며, 기록 매체는 컴퓨터 판독가능하고, 임의의 프로그래밍 언어를 사용하는 것이 가능하고, 소스 코드, 오브젝트 코드 또는 부분적으로 컴파일링된 형태로서 소스 코드와 오브젝트 코드 사이의 중간 코드의 형태, 또는 임의의 다른 바람직한 형태일 수 있다.

본 발명의 다른 이점들과 특징들은 본 발명의 특정 실시형태인 아래의 설명을 읽음으로써 더욱 명확해질 것이며, 이는 단순 예시적인 그리고 비제한적인 예, 및 첨부된 도면으로 제공된다.

도 1은 종래 기술에 따른 데이터 프레임의 구조와 다양한 제어 프레임들의 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 데이터 프레임의 구조와 다양한 제어 프레임들의 구조를 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시형태에 따른 다양한 제어 프레임들의 구조를 상세히 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 제어 프레임의 송신을 위한 방법의 단계들을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 제어 프레임의 수신을 위한 방법의 단계들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시형태들에 따른 제어 프레임의 수신을 위한 방법의 단계들을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른, 송신 엔티티 EE1에 대한 설계 예를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른, 수신 엔티티 ER1에 대한 설계 예를 도시한다.

나머지 설명 부분에서는, WiFi에 의해 서로 간에 통신하는 엔티티들에 의한, 즉, IEEE 802.11 표준에 기초한 송신 채널에 의한 본 발명의 실시형태들의 경우에 대하여 고려할 것이다. 본 발명은 이러한 경우로 한정되지 않고, 송전선 통신(IEEE 1901 표준), 또는 무선 광학 통신(IEEE 802.15.7 표준)과 같은 다른 타입들의 송신 채널들에 적용될 수 있다.

종래 기술에 따른, 데이터 프레임 DATA1의 구조와 제어 프레임들 RTS0, CTS0 및 ACK0의 구조가 도 1을 참고로 하여 위에서 추가로 제시되었다.

도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른, 데이터 프레임의 구조와 다양한 제어 프레임들의 구조를 도시한다.

예로서 도시된 제어 프레임과 데이터 프레임 사이의 시퀀스는 종래 기술과 관련하여 변경되지 않은 상태이고 도 1을 참고로 하여 설명되었다.

제어 프레임들 RTS1, CTS1 및 ACK1, 또는 채널 예약 요청, 채널 예약 확인 및 확인응답 프레임들은, 종래 기술과는 대조적으로, MAC 헤더도 그리고 다음에 오는 필드들, FCS, 테일 및 패드도 포함하지 않는다. 본 발명에 따른 제어 프레임들은, 종래 기술과 관련하여 변경되지 않은 상태로 있는 STF 및 LTF 필드들과, 변경된 SIG 필드를 포함한다. 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 본 발명은 통상적으로 MAC 헤더로 삽입되는 제 2 계층(MAC)과 관련되는 정보를 SIG 필드에 삽입함으로써 SIG 필드의 예상치 못한 사용을 제안한다.

제어 프레임의 송신 이전에, 변경된 SIG 필드는 제 1 계층, 예를 들어, BPSK에 특정한 저속 변조 기술을 이용하여 변조된다.

이와 같이, 제어 프레임들의 기능을 유지하는 한, 이들이 더 짧아질 뿐만 아니라 더 이상 MAC 헤더, 예를 들어, 16QAM에 특정한 고속 변조를 이들에 적용할 필요도 없어진다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다양한 제어 프레임들의 구조를 상세하게 도시한다.

STF 및 LTF 필드들이 종래 기술과 관련하여 변경되지 않은 상태로 있다는 것을 상기한다.

변경된 SIG 필드는 최대 4개의 필드들:

●PCLP 타입:제어 프레임 타입을 나타냄:이 필드는 항상 존재함,

●DUR:일 프레임(복수의 프레임들)에 대한 교환 지속기간을 나타냄:이 지속기간은 마이크로초로, 또는 OFDM 심볼들의 수로서 표현될 수 있음, 각각의 OFDM 심볼은 4 마이크로초의 지속기간을 가짐,

●부분 RA:802.11 표준에 기초하여 부분 AID와 같은 단순화된 수신지 MAC 어드레스가 될 수 있는 수신 엔티티에 대한 단순화된 식별자,

●부분 TA:802.11 표준에 기초하여 부분 AID와 같은 단순화된 소스 MAC 어드레스가 될 수 있는 송신 엔티티에 대한 단순화된 식별자

로 이루어질 수 있다.

도 3a는 RTS 타입의 제어 프레임, 즉, 데이터 프레임을 수신 엔티티로 송신하기 원하는 엔티티에 의해 송신된 프레임의 구성을 도시하며, 이는 2개의 엔티티들 사이에서 특정 지속기간 동안 통신 채널의 예약을 요청하도록 의도된다. RTS 타입의 제어 프레임의 SIG'필드는 PLCP 타입 필드(값 RTS를 가짐) 외에도, DUR 필드, 부분 RA 필드 및 부분 TA 필드로 이루어진다.

도 3b는 CTS 타입의 제어 프레임, 즉, RTS 타입의 제어 프레임을 이전에 수신했던 엔티티에 의해 송신된 프레임의 구성을 도시하며, 이는 특정 지속기간 동안 통신 채널의 예약을 확인하도록 의도되며, 이 지속기간은 제어 프레임 RTS의 수신 이후로 경과된 지속기간을 고려하기 위해서 이 엔티티에 의해 수정된다. CTS 타입의 제어 프레임의 SIG''필드는 PLCP 타입 필드(값 CTS를 가짐) 외에도, DUR 필드, 및 부분 RA 필드로 이루어진다.

도 3c는 ACK 타입의 제어 프레임, 즉, 데이터 프레임의 정확한 수신을 데이터 프레임을 송신한 엔티티에 확인시키도록 의도되는, 이전에 데이터 프레임을 수신한 엔티티에 의해 송신된 프레임의 구성을 도시한다. ACK 타입의 제어 프레임의 SIG'''필드는 PLCP 타입 필드(값 ACK를 가짐) 외에도, 부분 RA 필드로 이루어진다.

도 3d는, PSPOLL 타입의 제어 프레임, 즉 대기 모드를 종료하고 그리고 자신이 데이터 프레임을 수신하게 하는 모드에 있다는 것을 데이터 프레임을 송신할 수 있는 다른 엔티티로 나타내기 원하는 엔티티에 의해 송신된 프레임의 구성을 도시한다. PSPOLL 타입의 제어 프레임의 SIG'''필드는 PLCP 타입 필드(값 PSPOLL을 가짐) 외에도, 부분 RA 필드와 부분 TA 필드로 이루어진다.

도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 제어 프레임의 송신을 위한 방법의 단계들을 도시한다.

본 방법은 도 2와 관련하여 프레임 RTS1의 예를 기초로 하여 제시된다.

단계 E1에서, 엔티티 EE1은, 그의 MAC 계층 상에서, 프레임 RTS1을 특징으로 하는 파라미터들을 생성한다, 즉:

●방법의 주제인 제어 프레임의 타입은: RTS,

●송신 채널의 속도, 프레임들 RTS1, CTS1, 데이터 프레임의 길이, 및 SIFS 기간들 및 사용된 변조를 고려한 엔티티들 EE1과 ER2 사이의 완전한 교환의 지속기간:이 지속기간은 마이크로초로 또는 OFDM 심볼들의 수로서 표현될 수 있다,

●수신 엔티티(ER1)의 단순화된 식별자: 부분 RA,

●송신 엔티티(EE1)의 단순화된 식별자: 부분 TA.

단계 E2에서, MAC 계층에 의해 생성되는 이러한 파라미터들은 엔티티 EE1의 PLCP 계층으로 전달된다.

단계 E3에서, 엔티티 EE1의 PLCP 계층은 MAC 계층으로부터의 파라미터들을, SIG'필드 외에도, STF 필드와 LTF 필드를 갖는 제어 프레임의 SIG'필드로 삽입한다.

단계 E4에서, 엔티티 EE1의 PLCP 계층은 BPSK 타입의 변조를 SIG'필드에 적용한다. 프레임 RTS1은 이제 송신될 준비가 되어 있다.

단계 E5에서, 엔티티 EE1의 PLCP 계층은 프레임 RTS1을 송신한다.

도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 제어 프레임의 수신을 위한 방법의 단계들을 도시한다.

방법은 도 2와 관련하여 프레임 RTS1의 예를 기초로 하여 제시된다.

단계 R1에서, 엔티티 ER1의 PLCP 계층은 프레임 RTS1을 수신하고, 이것이 STF 필드, LTF 필드 및 SIG'필드로 구성되어 있다는 것을 검출한다.

단계 R2에서, 엔티티 ER1의 PLCP 계층은 프레임 RTS1의 SIG'필드를 복조한다.

단계 R3에서, 엔티티 ER1의 PLCP 계층은 SIG'필드로부터 다음의 MAC 계층 파라미터들을 추출한다:

●방법의 주제인 제어 프레임의 타입:RTS,

●엔티티 EE1에 의해 예약된 온전한 교환의 지속기간,

●수신 엔티티(ER1)의 단순화된 식별자:부분 RA

●송신 엔티티(EE1)의 단순화된 식별자: 부분 TA.

단계 R4에서, 이러한 파라미터들은 PLCP 계층으로부터 엔티티 EE1의 MAC 계층으로 전달된다.

단계 R5에서, 파라미터들이 MAC 계층 상에서 프로세싱된다. 이 프로세싱은 프레임 CTS1에 의해 반응하는 결정을 포함한다. 이 결정은 상술된 단계들 E1 내지 E5와 유사한 단계들로 이어지는데, ER1에 의해 프레임 CTS1을 EE1으로 송신하는 것으로 이어진다.

도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 제어 프레임의 수신을 위한 방법의 단계들을 도시한다.

이 유리한 변형예에서, 단계 R3의 다음 단계 R3b에서, PLCP 계층은, 수신 엔티티의 단순화된 식별자, SIG'필드로부터 추출된 부분 RA가 엔티티 ER1의 그것과 실제로 대응하는지를 체크한다.

관련성이 있으면, 다음 단계는 단계 R4로 진행한다.

관련성이 없으면, 수신된 제어 프레임이 엔티티 ER1를 수신지로 하지 않기 때문에 수신된 제어 프레임이 무시되고, 단계들(R4와 R5)이 실행되지 않는다. 이는, 추출된 파라미터들을 MAC 계층으로 송신하지 않고 그 프레임이 ER1을 수신지로 하지 않는다는 신속한 사실 결정을 가능하게 하므로 후자는 동일한 결론에 도달할 수 있다. 이와 같이, 시간과 계산의 절약이 달성된다.

본 발명은 소프트웨어 및/또는 하드웨어 컴포넌트들에 의해 구현된다. 이를 염두에 두고, 용어 "모듈" 및 "유닛"은, 본 문서에서, 논의되고 있는 모듈에 대해 설명된 것에 따르면, 기능 또는 기능들의 세트를 구현할 수 있는 소프트웨어 컴포넌트 및 하드웨어 컴포넌트 둘 모두에 또는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트들의의 세트에 해당할 수 있다.

도 7을 참고하면, 본 발명에 따른 송신 엔티티 EE1에 대한 설계예가 이제 제시될 것이다.

이 예에서, 송신 엔티티 EE1은 적어도:

-데이터 프레임의 송신을 위한 디바이스(300),

-제어 프레임(RTS1) 또는 데이터 프레임(DATA1)을 송신할 수 있는 송신 모듈(370),

-송신 전에 프레임의 필드들을 변조할 수 있는 변조기(360),

-수신 후에 프레임의 필드들을 복조할 수 있는 복조기(350),

-제어 프레임(CTS1, ACK1)을 수신할 수 있는 수신 모듈(340)

를 포함한다.

데이터 프레임의 송신을 위한 디바이스(300)는 적어도:

-상술된 바와 같이 제어 프레임의 송신을 위한 방법의 단계들을 구현할 수 있는 제어 프레임의 송신을 위한 디바이스(100),

-상술된 바와 같이 제어 프레임의 수신을 위한 방법의 단계들을 구현할 수 있는 제어 프레임의 수신을 위한 디바이스(200)

를 포함한다.

제어 프레임의 송신을 위한 디바이스(100)는 상술되는 바와 같은 발명을 구성하는 수단을 구현하기 위한 마이크로프로세서가 장착되는 프로세싱 유닛(130)을 포함한다. 특히, 디바이스(100)는 제 2 계층과 관련된 정보를 제 1 계층과 관련된 헤더 필드로 삽입하기 위한 유닛(180)을 포함한다. 삽입 유닛(180)은 프로세싱 유닛(130)의 마이크로프로세서에 의해 제어된다.

또한, 디바이스(100)는 제어 프레임의 송신을 위한 방법의 단계들을 구현하는 컴퓨터 프로그램(110)을 저장하는 메모리(120)를 포함한다. 초기화 시, 컴퓨터 프로그램(110)의 코드 명령들이, 예를 들어, 프로세싱 유닛(130)의 프로세서에 의해 실행되기 전에 RAM 스토어로 로딩된다.

제어 프레임의 송신을 위한 디바이스(100)는 적어도 송신 모듈(370) 및 변조기(360)과 협력할 수 있다.

예로서, 프로세싱 유닛(130)의 제어 하에서, 삽입 유닛(180)은 파라미터들 PLCP 타입, DUR, 부분 RA 및 부분 TA를 제어 프레임 RTS의 SIG 필드로 삽입한다. 이후, 프로세싱 유닛(130)은 변조기(360)에게 SIG 필드를 변조할 것을 지시한 후, 송신 모듈(370)에게 프레임 RTS를 송신할 것을 지시한다.

제어 프레임의 수신을 위한 디바이스(200)는 상술된 바와 같이 본 발명을 구성하는 수단을 구현하기 위한 마이크로프로세서가 장착되는 프로세싱 유닛(230)을 포함한다. 특히, 디바이스(200)는 제 2 계층과 관련된 정보를 제 1 계층과 관련된 헤더 필드로부터 추출하기 위한 유닛(280)을 포함한다. 추출 유닛(280)은 프로세싱 유닛(230)의 마이크로프로세서에 의해 제어된다.

또한, 디바이스(200)는 제어 프레임의 수신을 위한 방법의 단계들을 구현하는 컴퓨터 프로그램(210)을 저장하는 메모리(220)를 포함한다. 초기화 시, 컴퓨터 프로그램(210)의 코드 명령들이, 예를 들어, 프로세싱 유닛(230)의 프로세서에 의해 실행되기 전에 RAM 스토어로 로딩된다.

제어 프레임의 수신을 위한 디바이스(200)는 적어도 수신 모듈(340) 및 복조기(350)와 협력할 수 있다.

예로서, 프레임 CTS가 수신 모듈(340)에 의해 수신되는 경우, 프로세싱 유닛(230)은 모듈(340)에게 프레임의 SIG 필드를 복조기(350)로 송신할 것을 지시하여 SIG 필드가 복조된다. 이후, 프로세싱 유닛(230)의 제어 하에서, 추출 유닛(280)은 복조 SIG 필드로부터 파라미터들 PLCP 타입, DUR, 및 부분 RA를 추출한다.

도 8과 관련하여, 이제 본 발명에 따른 수신 엔티티 ER1을 위한 설계 예가 제시될 것이다.

이 예에서, 수신 엔티티 ER1은 적어도:

-데이터 프레임의 수신을 위한 디바이스(400),

-데이터 프레임(DATA1) 또는 제어 프레임(RTS1)을 수신할 수 있는 수신 모듈(440),

-수신 후에 프레임의 필드들을 복조할 수 있는 복조기(450),

-송신 전에 프레임의 필드들을 변조할 수 있는 변조기(460),

-제어 프레임(CTS1, ACK1)을 송신할 수 있는 송신 모듈(470)

를 포함한다.

데이터 프레임의 송신을 위한 디바이스(400)는 적어도:

-도 7과 관련하여 이미 설명된 제어 프레임의 송신을 위한 디바이스(100),

-도 7과 관련하여 이미 설명된 제어 프레임의 수신을 위한 디바이스(200)

를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 엔티티는 송신 엔티티(EE1)와 수신 엔티티(ER1) 둘 모두일 수 있다. 이 경우, 단일 송신 모듈(370 또는 470), 단일 변조기(360 또는 460), 단일 복조기(350 또는 450), 및/또는 단일 수신 모듈(340 또는 440) 만을 사용하는 것이 가능하다.

방금 나타낸 본 발명의 예시적인 실시형태들은 고려될 수 있는 실시형태들 중 일부일 뿐이다. 본 발명이 데이터 트래픽에서 제어 프레임들이 차지하는 대역폭을 감소시키고, 그의 송신 강인성을 증가시키고, 송신 엔티티에서의 변조 동작들의 수와 복잡성, 그리고 수신 엔티티에서의 복조 동작들의 수와 복잡성 또한 감소시킨다는 것을 보여준다.

Claims (3)

1. 송신 엔티티에 의해 수신 엔티티에 제어 프레임을 송신하는 단계를 포함하고,
   상기 제어 프레임은, 물리 계층과 관련된 정보를 전달하도록 구성되는, 물리 계층 헤더 필드를 포함하고, 송신하는 것은, 상기 송신 엔티티에 의해 구현되는 다음의 동작들:
   상기 물리 계층 헤더 필드에 MAC 계층 헤더와 관련된 정보를 삽입하는 것 ― 상기 삽입된 정보는 상기 제어 프레임에 대한 수신 엔티티를 식별하도록 의도됨 ―; 및
   상기 물리 계층과 관련된 변조 기술을 이용하는 변조 동작에서 상기 제어 프레임을 변조하는 것
   을 포함하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 MAC 계층 헤더와 관련된 상기 삽입된 정보는:
   제어 프레임 타입과 관련된 한 피스(piece)의 정보,
   상기 송신 엔티티와 상기 수신 엔티티 사이의 교환(interchange)의 지속기간과 관련된 한 피스의 정보,
   상기 송신 엔티티에 대한 하나의 식별자,
   상기 수신 엔티티에 대한 하나의 식별자
   로 구성된 그룹으로부터의 적어도 한 피스의 정보를 포함하는, 방법.
3. 송신 엔티티에 의한 수신 엔티티로의 제어 프레임의 송신을 위한 디바이스로서,
   상기 제어 프레임은 물리 계층과 관련된 정보를 전달하도록 구성되는, 물리 계층 헤더 필드를 포함하고, 상기 디바이스는:
   상기 물리 계층 헤더 필드에, MAC 계층 헤더와 관련된 정보를 삽입하도록 구성된 유닛 ― 상기 삽입된 정보는 상기 제어 프레임에 대한 수신 엔티티를 식별하도록 의도됨 ―, 및
   상기 물리 계층과 관련된 변조 기술을 이용하여 상기 물리 계층 헤더 필드를 변조하도록 구성된 변조기
   를 포함하는, 디바이스.
   

Images