KR102374928B1 - 랜덤 액세스 기반의 상향 다중 사용자 전송을 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법 - Google Patents

랜덤 액세스 기반의 상향 다중 사용자 전송을 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랜덤 액세스 기반의 상향 다중 사용자 전송을 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법으로서, 더욱 상세하게는 상향 다중 사용자 전송 과정에서 랜덤 액세스를 위한 경쟁을 효율적으로 수행하기 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 무선 통신 단말로서, 프로세서; 및 통신부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 단말의 상향 다중 사용자 랜덤 액세스를 위한 백오프 카운터를 획득하되, 상기 백오프 카운터는 상향 다중 사용자 랜덤 액세스를 위한 경쟁 윈도우의 범위 내에서 획득되고, 상향 다중 사용자 전송을 지시하는 트리거 프레임을 수신하고, 상기 트리거 프레임이 랜덤 액세스를 위해 할당된 적어도 하나의 리소스 유닛을 지시할 경우, 상기 트리거 프레임에 대응하여 랜덤 액세스가 수행될 수 있는 리소스 유닛(들)의 개수에 기초하여 상기 백오프 카운터를 감소시키고, 상기 백오프 카운터가 0이거나 0으로 감소된 경우, 상기 랜덤 액세스를 위해 할당된 리소스 유닛(들) 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 리소스 유닛을 통해 상향 다중 사용자 전송을 수행하는 무선 통신 단말 및 이를 이용한 무선 통신 방법을 제공한다.

Description

랜덤 액세스 기반의 상향 다중 사용자 전송을 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법{WIRELESS COMMUNICATION TERMINAL AND WIRELESS COMMUNICATION METHOD FOR RANDOM ACCESS-BASED UPLINK MULTI-USER TRANSMISSION}
본 발명은 랜덤 액세스 기반의 상향 다중 사용자 전송을 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법으로서, 더욱 상세하게는 상향 다중 사용자 전송 과정에서 랜덤 액세스를 위한 경쟁을 효율적으로 수행하기 위한 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
최근 모바일 기기의 보급이 확대됨에 따라 이들에게 빠른 무선 인터넷 서비스를 제공할 수 있는 무선랜(Wireless LAN) 기술이 많은 각광을 받고 있다. 무선랜 기술은 근거리에서 무선 통신 기술을 바탕으로 스마트 폰, 스마트 패드, 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어, 임베디드 기기 등과 같은 모바일 기기들을 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11은 2.4GHz 주파수를 이용한 초기의 무선랜 기술을 지원한 이래, 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다. 먼저, IEEE 802.11b는 2.4GHz 밴드의 주파수를 사용하면서 최고 11Mbps의 통신 속도를 지원한다. IEEE 802.11b 이후에 상용화된 IEEE 802.11a는 2.4GHz 밴드가 아닌 5GHz 밴드의 주파수를 사용함으로써 상당히 혼잡한 2.4GHz 밴드의 주파수에 비해 간섭에 대한 영향을 줄였으며, OFDM 기술을 사용하여 통신 속도를 최대 54Mbps까지 향상시켰다. 그러나 IEEE 802.11a는 IEEE 802.11b에 비해 통신 거리가 짧은 단점이 있다. 그리고 IEEE 802.11g는 IEEE 802.11b와 마찬가지로 2.4GHz 밴드의 주파수를 사용하여 최대 54Mbps의 통신속도를 구현하며, 하위 호환성(backward compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받았는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.
그리고 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 제정된 기술 규격으로서 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다. 또한, 이 규격은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 중복되는 사본을 여러 개 전송하는 코딩 방식을 사용할 수 있다.
무선랜의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율(Very High Throughput, VHT)을 지원하기 위한 새로운 무선랜 시스템에 대한 필요성이 대두되었다. 이 중 IEEE 802.11ac는 5GHz 주파수에서 넓은 대역폭(80MHz~160MHz)을 지원한다. IEEE 802.11ac 표준은 5GHz 대역에서만 정의되어 있으나 기존 2.4GHz 대역 제품들과의 하위 호환성을 위해 초기 11ac 칩셋들은 2.4GHz 대역에서의 동작도 지원할 것이다. 이론적으로, 이 규격에 따르면 다중 스테이션의 무선랜 속도는 최소 1Gbps, 최대 단일 링크 속도는 최소 500Mbps까지 가능하게 된다. 이는 더 넓은 무선 주파수 대역폭(최대 160MHz), 더 많은 MIMO 공간적 스트림(최대 8개), 다중 사용자 MIMO, 그리고 높은 밀도의 변조(최대 256 QAM) 등 802.11n에서 받아들인 무선 인터페이스 개념을 확장하여 이루어진다. 또한, 기존 2.4GHz/5GHz 대신 60GHz 밴드를 사용해 데이터를 전송하는 방식으로 IEEE 802.11ad가 있다. IEEE 802.11ad는 빔포밍 기술을 이용하여 최대 7Gbps의 속도를 제공하는 전송규격으로서, 대용량의 데이터나 무압축 HD 비디오 등 높은 비트레이트 동영상 스트리밍에 적합하다. 하지만 60GHz 주파수 밴드는 장애물 통과가 어려워 근거리 공간에서의 디바이스들 간에만 이용이 가능한 단점이 있다.
한편, 최근에는 802.11ac 및 802.11ad 이후의 차세대 무선랜 표준으로서, 고밀도 환경에서의 고효율 및 고성능의 무선랜 통신 기술을 제공하기 위한 논의가 계속해서 이루어지고 있다. 즉, 차세대 무선랜 환경에서는 고밀도의 스테이션과 AP(Access Point)의 존재 하에 실내/외에서 높은 주파수 효율의 통신이 제공되어야 하며, 이를 구현하기 위한 다양한 기술들이 필요하다.
본 발명은 전술한 바와 같이 고밀도 환경에서의 고효율/고성능의 무선랜 통신을 제공하기 위한 목적을 가지고 있다.
또한, 본 발명은 다수의 단말들의 랜덤 액세스 과정을 효율적으로 관리하기 위한 목적을 가지고 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 단말의 무선 통신 단말 및 무선 통신 방법을 제공한다.
먼저 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 단말로서, 프로세서; 및 통신부를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 단말의 상향 다중 사용자 랜덤 액세스를 위한 백오프 카운터를 획득하되, 상기 백오프 카운터는 상향 다중 사용자 랜덤 액세스를 위한 경쟁 윈도우의 범위 내에서 획득되고, 상향 다중 사용자 전송을 지시하는 트리거 프레임을 수신하고, 상기 트리거 프레임이 랜덤 액세스를 위해 할당된 적어도 하나의 리소스 유닛을 지시할 경우, 상기 트리거 프레임에 대응하여 랜덤 액세스가 수행될 수 있는 리소스 유닛(들)의 개수에 기초하여 상기 백오프 카운터를 감소시키고, 상기 백오프 카운터가 0이거나 0으로 감소된 경우, 상기 랜덤 액세스를 위해 할당된 리소스 유닛(들) 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 리소스 유닛을 통해 상향 다중 사용자 전송을 수행하는 무선 통신 단말이 제공된다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 단말의 무선 통신 방법으로서, 상기 단말의 상향 다중 사용자 랜덤 액세스를 위한 백오프 카운터를 획득하는 단계, 상기 백오프 카운터는 상향 다중 사용자 랜덤 액세스를 위한 경쟁 윈도우의 범위 내에서 획득됨; 상향 다중 사용자 전송을 지시하는 트리거 프레임을 수신하는 단계; 상기 트리거 프레임이 랜덤 액세스를 위해 할당된 적어도 하나의 리소스 유닛을 지시할 경우, 상기 트리거 프레임에 대응하여 랜덤 액세스가 수행될 수 있는 리소스 유닛(들)의 개수에 기초하여 상기 백오프 카운터를 감소시키는 단계; 및 상기 백오프 카운터가 0이거나 0으로 감소된 경우, 상기 랜덤 액세스를 위해 할당된 리소스 유닛(들) 중에서 선택된 리소스 유닛을 통해 상향 다중 사용자 전송을 수행하는 단계;를 포함하는 무선 통신 방법이 제공된다.
상기 프로세서는, 상기 트리거 프레임에 대응한 상향 다중 사용자 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, 상기 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널의 캐리어 센싱을 수행하고, 상기 캐리어 센싱 결과 상기 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널이 유휴 상태로 판단될 경우, 상기 선택된 리소스 유닛을 통해 상향 다중 사용자 데이터를 전송한다.
상기 프로세서는, 상기 캐리어 센싱 결과 상기 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널이 점유 상태로 판단될 경우, 상기 선택된 리소스 유닛을 통해 상향 다중 사용자 데이터를 전송하지 않고, 상기 경쟁 윈도우 범위 내에서 상기 단말의 상향 다중 사용자 랜덤 액세스를 위한 새로운 백오프 카운터를 랜덤하게 획득하고, 획득된 새로운 백오프 카운터를 이용하여 다음 상향 다중 사용자 랜덤 액세스에 참여한다.
상기 새로운 백오프 카운터를 획득하기 위한 경쟁 윈도우는 기존의 경쟁 윈도우와 동일한 크기를 갖는다.
상기 캐리어 센싱은 상기 트리거 프레임과 상기 트리거 프레임에 대응하여 전송되는 PPDU(PHY Protocol Data Unit) 사이의 SIFS 시간 동안 수행된다.
상기 프로세서는, 베이스 무선 통신 단말에게 전송될 보류중인 데이터를 가진 경우에 상기 백오프 카운터를 감소시킨다.
상기 경쟁 윈도우를 결정하기 위한 경쟁 윈도우 최소값 및 경쟁 윈도우 최대값은 랜덤 액세스 파라메터 세트를 통해 전송된다.
상기 랜덤 액세스 파라메터 세트는 비콘 및 프로브 응답에 포함된다.
상기 상향 다중 사용자 랜덤 액세스는 상향 OFDMA 기반 랜덤 액세스이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 단말들의 랜덤 액세스 과정을 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 랜덤 액세스를 위한 백오프 카운터가 0인 단말이 과도하게 축적되는 것을 방지함으로, 충돌 발생 확률을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 경쟁 기반 채널 접근 시스템에서 전체 자원 사용률을 증가시키고, 무선랜 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션의 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액세스 포인트의 구성을 도시한다.
도 5는 STA가 AP와 링크를 설정하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 6은 무선랜 통신에서 사용되는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)/CA(Collision Avoidance) 방법을 도시한다.
도 7은 상향 다중 사용자 전송 과정에서 상향 전송 단말의 동작의 일 실시예를 도시한다.
도 8은 상향 다중 사용자 전송이 실패한 경우, 상향 전송 단말의 후속 동작의 일 실시예를 도시한다.
도 9는 상향 다중 사용자 전송이 실패한 경우, 상향 전송 단말의 후속 동작의 다른 실시예를 도시한다.
도 10은 상향 다중 사용자 전송이 실패한 경우, 상향 전송 단말의 후속 동작의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 11은 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 일 실시예를 도시한다.
도 12 내지 도 15는 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 실시예들을 도시한다.
도 16 내지 도 18은 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA의 OBO 카운터 관리 방법의 실시예들을 도시한다.
도 19 및 도 20은 STA가 전송될 보류중인 데이터를 갖지 않는 경우의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 실시예들을 도시한다.
도 21 및 도 22는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 보호 방법들을 도시한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성이 특정 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이에 더하여, 특정 임계값을 기준으로 “이상” 또는 “이하”라는 한정 사항은 실시예에 따라 각각 “초과” 또는 “미만”으로 적절하게 대체될 수 있다.
본 출원은 대한민국 특허 출원 제10-2016-0057759호, 제10-2016-0117898호 및 제10-2017-0002720호를 기초로 한 우선권을 주장하며, 우선권의 기초가 되는 상기 각 출원들에 서술된 실시예 및 기재 사항은 본 출원의 상세한 설명에 포함되는 것으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선랜 시스템을 도시하고 있다. 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 베이직 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함하는데, BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 기기들의 집합을 나타낸다. 일반적으로 BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분될 수 있으며, 도 1은 이 중 인프라스트럭쳐 BSS를 나타내고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 스테이션(STA1, STA2, STA3, STA4, STA5), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인트(PCP/AP-1, PCP/AP-2), 및 다수의 액세스 포인트(PCP/AP-1, PCP/AP-2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다.
스테이션(Station, STA)은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 디바이스로서, 광의로는 비 액세스 포인트(non-AP) 스테이션뿐만 아니라 액세스 포인트(AP)를 모두 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '단말'은 non-AP STA 또는 AP를 가리키거나, 양 자를 모두 가리키는 용어로 사용될 수 있다. 무선 통신을 위한 스테이션은 프로세서와 통신부를 포함하고, 실시예에 따라 유저 인터페이스부와 디스플레이 유닛 등을 더 포함할 수 있다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하며, 그 밖에 스테이션을 제어하기 위한 다양한 처리를 수행할 수 있다. 그리고, 통신부는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신한다. 본 발명에서 단말은 사용자 단말기(user equipment, UE)를 포함하는 용어로 사용될 수 있다.
액세스 포인트(Access Point, AP)는 자신에게 결합된(associated) 스테이션을 위하여 무선 매체를 경유하여 분배시스템(DS)에 대한 접속을 제공하는 개체이다. 인프라스트럭쳐 BSS에서 비 AP 스테이션들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이지만, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP 스테이션들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. 한편, 본 발명에서 AP는 PCP(Personal BSS Coordination Point)를 포함하는 개념으로 사용되며, 광의적으로는 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등의 개념을 모두 포함할 수 있다. 본 발명에서 AP는 베이스 무선 통신 단말로도 지칭될 수 있으며, 베이스 무선 통신 단말은 광의의 의미로는 AP, 베이스 스테이션(base station), eNB(eNodeB) 및 트랜스미션 포인트(TP)를 모두 포함하는 용어로 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 베이스 무선 통신 단말은 복수의 무선 통신 단말과의 통신에서 통신 매개체(medium) 자원을 할당하고, 스케줄링(scheduling)을 수행하는 다양한 형태의 무선 통신 단말을 포함할 수 있다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. 이때, 분배 시스템을 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선랜 시스템인 독립 BSS를 도시하고 있다. 도 2의 실시예에서 도 1의 실시예와 동일하거나 상응하는 부분은 중복적인 설명을 생략하도록 한다.
도 2에 도시된 BSS3는 독립 BSS이며 AP를 포함하지 않기 때문에, 모든 스테이션(STA6, STA7)이 AP와 접속되지 않은 상태이다. 독립 BSS는 분배 시스템으로의 접속이 허용되지 않으며, 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다. 독립 BSS에서 각각의 스테이션들(STA6, STA7)은 다이렉트로 서로 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션(100)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스테이션(100)은 프로세서(110), 통신부(120), 유저 인터페이스부(140), 디스플레이 유닛(150) 및 메모리(160)를 포함할 수 있다.
먼저, 통신부(120)는 무선랜 패킷 등의 무선 신호를 송수신 하며, 스테이션(100)에 내장되거나 외장으로 구비될 수 있다. 실시예에 따르면, 통신부(120)는 서로 다른 주파수 밴드를 이용하는 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이를 테면, 상기 통신부(120)는 2.4GHz, 5GHz 및 60GHz 등의 서로 다른 주파수 밴드의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스테이션(100)은 6GHz 이상의 주파수 밴드를 이용하는 통신 모듈과, 6GHz 이하의 주파수 밴드를 이용하는 통신 모듈을 구비할 수 있다. 각각의 통신 모듈은 해당 통신 모듈이 지원하는 주파수 밴드의 무선랜 규격에 따라 AP 또는 외부 스테이션과 무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부(120)는 스테이션(100)의 성능 및 요구 사항에 따라 한 번에 하나의 통신 모듈만을 동작시키거나 동시에 다수의 통신 모듈을 함께 동작시킬 수 있다. 스테이션(100)이 복수의 통신 모듈을 포함할 경우, 각 통신 모듈은 각각 독립된 형태로 구비될 수도 있으며, 복수의 모듈이 하나의 칩으로 통합되어 구비될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서 통신부(120)는 RF(Radio Frequency) 신호를 처리하는 RF 통신 모듈을 나타낼 수 있다.
다음으로, 유저 인터페이스부(140)는 스테이션(100)에 구비된 다양한 형태의 입/출력 수단을 포함한다. 즉, 유저 인터페이스부(140)는 다양한 입력 수단을 이용하여 유저의 입력을 수신할 수 있으며, 프로세서(110)는 수신된 유저 입력에 기초하여 스테이션(100)을 제어할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스부(140)는 다양한 출력 수단을 이용하여 프로세서(110)의 명령에 기초한 출력을 수행할 수 있다.
다음으로, 디스플레이 유닛(150)은 디스플레이 화면에 이미지를 출력한다. 상기 디스플레이 유닛(150)은 프로세서(110)에 의해 실행되는 컨텐츠 또는 프로세서(110)의 제어 명령에 기초한 유저 인터페이스 등의 다양한 디스플레이 오브젝트를 출력할 수 있다. 또한, 메모리(160)는 스테이션(100)에서 사용되는 제어 프로그램 및 그에 따른 각종 데이터를 저장한다. 이러한 제어 프로그램에는 스테이션(100)이 AP 또는 외부 스테이션과 접속을 수행하는데 필요한 접속 프로그램이 포함될 수 있다.
본 발명의 프로세서(110)는 다양한 명령 또는 프로그램을 실행하고, 스테이션(100) 내부의 데이터를 프로세싱 할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(110)는 상술한 스테이션(100)의 각 유닛들을 제어하며, 유닛들 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세서(110)는 메모리(160)에 저장된 AP와의 접속을 위한 프로그램을 실행하고, AP가 전송한 통신 설정 메시지를 수신할 수 있다. 또한, 프로세서(110)는 통신 설정 메시지에 포함된 스테이션(100)의 우선 조건에 대한 정보를 판독하고, 스테이션(100)의 우선 조건에 대한 정보에 기초하여 AP에 대한 접속을 요청할 수 있다. 본 발명의 프로세서(110)는 스테이션(100)의 메인 컨트롤 유닛을 가리킬 수도 있으며, 실시예에 따라 스테이션(100)의 일부 구성 이를 테면, 통신부(120) 등을 개별적으로 제어하기 위한 컨트롤 유닛을 가리킬 수도 있다. 즉, 프로세서(110)는 통신부(120)로부터 송수신되는 무선 신호를 변복조하는 모뎀 또는 변복조부(modulator and/or demodulator)일 수 있다. 프로세서(110)는 본 발명의 실시예에 따른 스테이션(100)의 무선 신호 송수신의 각종 동작을 제어한다. 이에 대한 구체적인 실시예는 추후 기술하기로 한다.
도 3에 도시된 스테이션(100)은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록도로서, 분리하여 표시한 블록들은 디바이스의 엘리먼트들을 논리적으로 구별하여 도시한 것이다. 따라서 상술한 디바이스의 엘리먼트들은 디바이스의 설계에 따라 하나의 칩으로 또는 복수의 칩으로 장착될 수 있다. 이를테면, 상기 프로세서(110) 및 통신부(120)는 하나의 칩으로 통합되어 구현될 수도 있으며 별도의 칩으로 구현될 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 상기 스테이션(100)의 일부 구성들, 이를 테면 유저 인터페이스부(140) 및 디스플레이 유닛(150) 등은 스테이션(100)에 선택적으로 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AP(200)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 AP(200)는 프로세서(210), 통신부(220) 및 메모리(260)를 포함할 수 있다. 도 4에서 AP(200)의 구성 중 도 3의 스테이션(100)의 구성과 동일하거나 상응하는 부분에 대해서는 중복적인 설명을 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 AP(200)는 적어도 하나의 주파수 밴드에서 BSS를 운영하기 위한 통신부(220)를 구비한다. 도 3의 실시예에서 전술한 바와 같이, 상기 AP(200)의 통신부(220) 또한 서로 다른 주파수 밴드를 이용하는 복수의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 AP(200)는 서로 다른 주파수 밴드, 이를 테면 2.4GHz, 5GHz, 60GHz 중 두 개 이상의 통신 모듈을 함께 구비할 수 있다. 바람직하게는, AP(200)는 6GHz 이상의 주파수 밴드를 이용하는 통신 모듈과, 6GHz 이하의 주파수 밴드를 이용하는 통신 모듈을 구비할 수 있다. 각각의 통신 모듈은 해당 통신 모듈이 지원하는 주파수 밴드의 무선랜 규격에 따라 스테이션과 무선 통신을 수행할 수 있다. 상기 통신부(220)는 AP(200)의 성능 및 요구 사항에 따라 한 번에 하나의 통신 모듈만을 동작시키거나 동시에 다수의 통신 모듈을 함께 동작시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서 통신부(220)는 RF(Radio Frequency) 신호를 처리하는 RF 통신 모듈을 나타낼 수 있다.
다음으로, 메모리(260)는 AP(200)에서 사용되는 제어 프로그램 및 그에 따른 각종 데이터를 저장한다. 이러한 제어 프로그램에는 스테이션의 접속을 관리하는 접속 프로그램이 포함될 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 AP(200)의 각 유닛들을 제어하며, 유닛들 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 메모리(260)에 저장된 스테이션과의 접속을 위한 프로그램을 실행하고, 하나 이상의 스테이션에 대한 통신 설정 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 통신 설정 메시지에는 각 스테이션의 접속 우선 조건에 대한 정보가 포함될 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 스테이션의 접속 요청에 따라 접속 설정을 수행한다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 통신부(220)로부터 송수신되는 무선 신호를 변복조하는 모뎀 또는 변복조부(modulator and/or demodulator)일 수 있다. 프로세서(210)는 본 발명의 실시예에 따른 AP(200)의 무선 신호 송수신의 각종 동작을 제어한다. 이에 대한 구체적인 실시예는 추후 기술하기로 한다.
도 5는 STA가 AP와 링크를 설정하는 과정을 개략적으로 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, STA(100)와 AP(200) 간의 링크는 크게 스캐닝(scanning), 인증(authentication) 및 결합(association)의 3단계를 통해 설정된다. 먼저, 스캐닝 단계는 AP(200)가 운영하는 BSS의 접속 정보를 STA(100)가 획득하는 단계이다. 스캐닝을 수행하기 위한 방법으로는 AP(200)가 주기적으로 전송하는 비콘(beacon) 메시지(S101)만을 활용하여 정보를 획득하는 패시브 스캐닝(passive scanning) 방법과, STA(100)가 AP에 프로브 요청(probe request)을 전송하고(S103), AP로부터 프로브 응답(probe response)을 수신하여(S105) 접속 정보를 획득하는 액티브 스캐닝(active scanning) 방법이 있다.
스캐닝 단계에서 성공적으로 무선 접속 정보를 수신한 STA(100)는 인증 요청(authentication request)을 전송하고(S107a), AP(200)로부터 인증 응답(authentication response)을 수신하여(S107b) 인증 단계를 수행한다. 인증 단계가 수행된 후, STA(100)는 결합 요청(association request)를 전송하고(S109a), AP(200)로부터 결합 응답(association response)을 수신하여(S109b) 결합 단계를 수행한다. 본 명세서에서 결합(association)은 기본적으로 무선 결합을 의미하나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 광의의 의미로의 결합은 무선 결합 및 유선 결합을 모두 포함할 수 있다.
한편, 추가적으로 802.1X 기반의 인증 단계(S111) 및 DHCP를 통한 IP 주소 획득 단계(S113)가 수행될 수 있다. 도 5에서 인증 서버(300)는 STA(100)와 802.1X 기반의 인증을 처리하는 서버로서, AP(200)에 물리적으로 결합되어 존재하거나 별도의 서버로서 존재할 수 있다.
도 6은 무선랜 통신에서 사용되는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)/CA(Collision Avoidance) 방법을 도시한다.
무선랜 통신을 수행하는 단말은 데이터를 전송하기 전에 캐리어 센싱(Carrier Sensing)을 수행하여 채널이 점유 상태(busy)인지 여부를 체크한다. 만약, 일정한 세기 이상의 무선 신호가 감지되는 경우 해당 채널이 점유 상태(busy)인 것으로 판단되고, 상기 단말은 해당 채널에 대한 액세스를 지연한다. 이러한 과정을 클리어 채널 할당(Clear Channel Assessment, CCA) 이라고 하며, 해당 신호 감지 유무를 결정하는 레벨을 CCA 임계값(CCA threshold)이라 한다. 만약 단말에 수신된 CCA 임계값 이상의 무선 신호가 해당 단말을 수신자로 하는 경우, 단말은 수신된 무선 신호를 처리하게 된다. 한편, 해당 채널에서 무선 신호가 감지되지 않거나 CCA 임계값보다 작은 세기의 무선 신호가 감지될 경우 상기 채널은 유휴 상태(idle)인 것으로 판단된다.
채널이 유휴 상태인 것으로 판단되면, 전송할 데이터가 있는 각 단말은 각 단말의 상황에 따른 IFS(Inter Frame Space) 이를테면, AIFS(Arbitration IFS), PIFS(PCF IFS) 등의 시간 뒤에 백오프 절차를 수행한다. 실시예에 따라, 상기 AIFS는 기존의 DIFS(DCF IFS)를 대체하는 구성으로 사용될 수 있다. 각 단말은 해당 단말에 결정된 난수 즉, 백오프 카운터만큼의 슬롯 타임을 상기 채널의 유휴 상태의 간격(interval) 동안 감소시켜가며 대기하고, 슬롯 타임을 모두 소진한 단말이 해당 채널에 대한 액세스를 시도하게 된다. 이와 같이 각 단말들이 백오프 절차를 수행하는 구간을 경쟁 윈도우 구간이라고 한다.
만약, 특정 단말이 상기 채널에 성공적으로 액세스하게 되면, 해당 단말은 상기 채널을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 그러나, 액세스를 시도한 단말이 다른 단말과 충돌하게 되면, 충돌된 단말들은 각각 새로운 난수(즉, 백오프 카운터)를 할당 받아 다시 백오프 절차를 수행한다. 일 실시예에 따르면, 각 단말에 새로 할당되는 난수는 해당 단말이 이전에 사용한 난수 범위(경쟁 윈도우, CW)의 2배의 범위(2*CW) 내에서 결정될 수 있다. 한편, 각 단말은 다음 경쟁 윈도우 구간에서 다시 백오프 절차를 수행하여 액세스를 시도하며, 이때 각 단말은 이전 경쟁 윈도우 구간에서 남게 된 슬롯 타임부터 백오프 절차를 수행한다. 이와 같은 방법으로 무선랜 통신을 수행하는 각 단말들은 특정 채널에 대한 서로간의 충돌을 회피할 수 있다.
다중 사용자 전송
OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 또는 다중 입력 다중 출력(Multi Input Multi Output, MIMO)을 이용할 경우, 하나의 무선 통신 단말이 복수의 무선 통신 단말들에게 동시에 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 복수의 무선 통신 단말들이 하나의 무선 통신 단말에게 동시에 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, AP가 복수의 STA들에게 동시에 데이터를 전송하는 하향 다중 사용자(Downlink Multi-User, DL-MU) 전송, 복수의 STA들이 AP에게 동시에 데이터를 전송하는 상향 다중 사용자(Uplink Multi-User, UL-MU) 전송이 수행될 수 있다.
UL-MU 전송이 수행되기 위해서는 상향 전송을 수행하는 각 STA이 사용할 리소스 유닛 및 전송 시작 시점이 결정되어야 한다. 본 발명의 실시예에 따르면, UL-MU 전송 과정은 AP에 의해 관리될 수 있다. UL-MU 전송은 AP가 전송하는 트리거(trigger) 프레임의 응답으로 수행될 수 있다. 트리거 프레임은 해당 트리거 프레임을 운반하는 PPDU(PHY Protocol Data Unit)의 SIFS 시간 이후의 UL-MU 전송을 지시한다. 또한, 트리거 프레임은 상기 UL-MU 전송을 위한 리소스 유닛 할당 정보를 전달한다. AP가 트리거 프레임을 전송하면 복수의 STA들은 트리거 프레임이 지정한 시점에 각각의 할당된 리소스 유닛을 통해 상향 데이터를 전송한다. 트리거 프레임에 대응한 UL-MU 전송은 트리거 기반 PPDU를 통해 수행된다. 상향 데이터 전송이 완료된 후에 AP는 상향 데이터 전송에 성공한 STA들에 대한 ACK을 전송한다. 이때, AP는 복수의 STA들에 대한 ACK으로서 기 설정된 다중-STA 블록 ACK(Multi-STA Block ACK, M-BA)을 전송할 수 있다.
논-레거시 무선랜 시스템에서는 20MHz 대역의 채널에서 특정 개수, 이를 테면 26, 52 또는 106개의 톤(tone)을 서브채널 단위의 접속을 위한 리소스 유닛으로 사용할 수 있다. 따라서, 트리거 프레임은 UL-MU 전송에 참여하는 각 STA의 식별 정보와, 할당된 리소스 유닛의 정보를 나타낼 수 있다. STA의 식별 정보는 STA의 AID(Association ID), 부분 AID, MAC 어드레스 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 리소스 유닛의 정보는 리소스 유닛의 크기 및 위치 정보를 포함한다.
도 7은 상향 다중 사용자 전송 과정에서 상향 전송 단말의 동작의 일 실시예를 도시한다. 전술한 바와 같이, UL-MU 전송에 참여하는 STA들은 트리거 프레임(310)을 통해 리소스 유닛을 할당 받고, 할당된 리소스 유닛을 통해 MPDU(Aggregate MAC Protocol Data Unit) 또는 A-MPDU(Aggregate MPDU)를 전송한다. 이때, STA는 트리거 프레임(310)에서 지정한 전송 길이에 따라 (A-)MPDU(320)를 구성하여 전송한다.
UL-MU 전송에 참여하는 STA는 트리거 프레임(310)을 받은 시점의 해당 단말의 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 버퍼의 정보에 기초하여 (A-)MPDU(320)를 구성할 수 있다. 더욱 구체적으로, STA는 EDCA 버퍼에서 각 액세스 카테고리 별로 남아있는 백오프 카운터와 AIFSN 값을 고려하여, UL-MU 전송의 채널 액세스 시점의 액세스 카테고리들 간의 우선 순위를 정한다. STA가 전송할 (A-)MPDU(320)는 결정된 최우선 순위의 액세스 카테고리의 데이터로 먼저 구성될 수 있다. 그 다음으로, (A-)MPDU(320)는 STA의 허용된 전송 길이 내에서 다음 우선 순위의 액세스 카테고리의 데이터를 포함하도록 구성될 수 있다. 도 7을 참조하면, UL-MU 전송에 참여하는 STA1의 EDCA 버퍼에서 액세스 카테고리들 간의 우선 순위는 VI(비디오), VO(보이스), BK(백그라운드), BE(베스트 에포트) 순으로 결정된다. 따라서, STA1은 최우선 순위의 VI 액세스 카테고리의 데이터로 (A-)MPDU(320)를 구성한다. 또한, STA1은 (A-)MPDU(320)의 허용된 전송 길이 내에서 남은 길이를 다음 우선 순위의 VO 및 BK 카테고리의 데이터로 채울 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트리거 프레임(310)이 전송되기 이전에 STA가 AP에게 버퍼 상태 리포트(BSR)를 전송하였으며, BSR의 대상 트래픽이 EDCA 버퍼에 아직 남아있는 경우, STA는 해당 트래픽을 최우선 순위로 (A-)MPDU를 구성할 수 있다. 만약 STA의 허용된 전송 길이가 남아있는 경우, STA는 전술한 액세스 카테고리들 간의 우선 순위에 기초하여 (A-)MPDU의 남은 부분을 구성할 수 있다.
도 8은 상향 다중 사용자 전송이 실패한 경우, 상향 전송 단말의 후속 동작의 일 실시예를 도시한다. 경쟁 기반의 채널 액세스 과정에서, 각 단말은 단일 사용자 전송을 위해 도 6의 실시예와 같이 백오프 카운터를 사용하고 관리한다. 그러나 트리거 기반의 UL-MU 전송에 참여할 경우, STA는 해당 STA에서 관리되던 백오프 카운터에 관계없이 UL-MU 전송을 수행할 수 있다. STA가 UL-MU 전송에 성공할 경우, 해당 STA는 백오프 카운터 및 재시도 카운터를 초기화할 수 있다. 만약 동일 액세스 카테고리의 큐에 후속 데이터가 있는 경우, STA는 후속 데이터를 위한 새로운 백오프 카운터를 할당하여 채널 경쟁에 참여할 수 있다.
그러나 STA의 UL-MU 전송이 실패한 경우, STA는 해당 데이터에 대한 전송 과정을 재개할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, STA가 전송한 트리거 기반 PPDU에 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우, STA의 UL-MU 전송이 실패한 것으로 판단될 수 있다. STA는 UL-MU 전송 과정에서 전송에 실패한 데이터를 다음 UL-MU 전송 과정 또는 해당 STA의 단일 사용자 전송 과정을 통해 전송할 수 있다. 도 8의 실시예에 따르면, UL-MU 전송 과정에서 전송에 실패한 데이터를 해당 STA의 단일 사용자 전송 과정을 통해 전송할 경우, STA는 단일 사용자 전송을 위한 기존의 백오프 카운터를 이용하여 채널 액세스를 수행할 수 있다. 단일 사용자 전송을 위한 기존의 백오프 카운터는 해당 UL-MU 전송 과정 전까지 STA가 유지하고 있던 백오프 카운터이다. 즉, UL-MU 전송이 실패한 경우, STA는 단일 사용자 전송을 위해 유지하고 있던 백오프 카운터를 재사용하여 채널 액세스를 시도할 수 있다.
더욱 구체적으로, 도 8은 UL-MU 전송이 실패한 STA1이 단일 사용자 전송을 통해 데이터 전송을 재시도하는 과정을 나타내고 있다. 도 8 및 이하의 도면들에서 <x, y>의 x 및 y는 해당 단말의 남아있는 백오프 카운터와 재시도 카운터를 나타낸다. UL-MU 전송 과정을 위한 트리거 프레임을 수신하기 전에, STA1의 남아있는 백오프 카운터는 3이었다. STA1은 UL-MU 전송 과정에서 트리거 기반 PPDU를 전송하지만, 이에 대응하는 응답을 수신하지 못한다. 따라서, STA1은 단일 사용자 전송 과정을 통해 해당 데이터의 전송을 재시도할 수 있다. 이때, STA1은 남아있는 백오프 카운터 3을 이용하여, 단일 사용자 전송을 위한 채널 액세스를 시도할 수 있다. 이후의 백오프 절차에서 백오프 카운터가 만료될 경우, STA1은 단일 사용자 전송을 수행할 수 있다.
도 9는 상향 다중 사용자 전송이 실패한 경우, 상향 전송 단말의 후속 동작의 다른 실시예를 도시한다. 도 8의 실시예와 같이 UL-MU 전송이 실패한 STA가 단일 사용자 전송을 위한 기존의 백오프 카운터를 이용하여 데이터 전송을 재시도할 경우, STA는 동일한 데이터에 대하여 1회의 경쟁으로 2회 이상의 전송 기회를 갖게 될 수 있다. 이 경우, UL-MU 전송에 참여하는 STA와 UL-MU 전송에 참여하지 못하는 STA 간의 채널 액세스의 공정성이 어긋나게 된다.
따라서 본 발명의 다른 실시예에 따르면, UL-MU 전송이 실패한 STA는 단일 사용자 전송이 실패한 것으로 간주하고 다음 채널 액세스 과정을 수행한다. 이를 위해, UL-MU 전송에 참여하는 STA는 해당 STA가 유지하고 있던 백오프 카운터를 0으로 감소시킬 수 있다. UL-MU 전송이 실패한 경우, STA는 해당 액세스 카테고리에 대한 재시도 카운터를 1 증가시키고, 증가된 재시도 카운터에 기초한 경쟁 윈도우 범위에서 새로운 백오프 카운터를 획득한다. 재시도 카운터의 증가에 따라 STA의 경쟁 윈도우는 제1 경쟁 윈도우에서 제2 경쟁 윈도우로 변경될 수 있다. 제1 경쟁 윈도우의 크기가 경쟁 윈도우의 최대 크기가 아닌 경우, 제2 경쟁 윈도우의 크기는 제1 경쟁 윈도우의 크기의 2배에 1을 더한 값일 수 있다. STA는 제2 경쟁 윈도우 내에서 새로운 백오프 카운터를 획득하고, 획득된 새로운 백오프 카운터를 이용하여 채널 액세스를 수행한다.
도 9를 참조하면, STA1의 제1 경쟁 윈도우의 크기는 15이며, 제1 경쟁 윈도우 내에서 획득된 백오프 카운터 7을 사용하여 채널 액세스를 수행한다. 첫 번째 백오프 절차에서 STA1의 백오프 카운터는 3으로 감소되고, 트리거 프레임에 의한 UL-MU 전송 과정이 개시된다. UL-MU 전송 과정에 참여하는 STA1은 백오프 카운터를 0으로 감소시키고, 트리거 기반 PPDU의 전송을 시도할 수 있다. 그러나 STA1의 UL-MU 전송이 실패하여, STA1은 단일 사용자 전송을 통해 해당 데이터의 전송을 재시도한다. STA1은 해당 액세스 카테고리에 대한 재시도 카운터를 1 증가시키고, 증가된 재시도 카운터에 기초한 제2 경쟁 윈도우의 크기 32 내에서 새로운 백오프 카운터 13을 획득한다. STA1은 획득된 새로운 백오프 카운터 13을 이용하여 채널 액세스를 수행한다.
한편, 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, 캐리어 센싱 결과 채널이 점유 상태로 판단되어 STA가 트리거 기반 PPDU를 전송하지 않을 수 있다. 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 캐리어 센싱 결과 채널이 점유 상태로 판단되어 트리거 기반 PPDU가 전송되지 않을 경우, STA의 UL-MU 전송이 실패한 것으로 간주되지 않을 수 있다. 따라서, STA는 단일 사용자 전송을 위한 재시도 카운터를 증가시키지 않을 수 있다.
도 10은 상향 다중 사용자 전송이 실패한 경우, 상향 전송 단말의 후속 동작의 또 다른 실시예를 도시한다. AP로부터 수신된 트리거 프레임에 대응하는 UL-MU 전송에 참여할 경우, STA는 의도하지 않은 시점에 데이터 전송을 시도해야 한다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따르면, UL-MU 전송 실패로 인한 페널티를 경감시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, UL-MU 전송이 실패한 경우, STA는 재시도 카운터를 증가시키지 않고 기존의 경쟁 윈도우 범위에서 새로운 백오프 카운터를 획득한다. STA는 획득된 새로운 백오프 카운터를 이용하여 채널 액세스를 수행한다.
도 10을 참조하면, STA1의 초기 경쟁 윈도우의 크기는 15이며, 초기 경쟁 윈도우 내에서 획득된 백오프 카운터 7을 사용하여 채널 액세스를 수행한다. 첫 번째 백오프 절차에서 STA1의 백오프 카운터는 3으로 감소되고, 트리거 프레임에 의한 UL-MU 전송 과정이 개시된다. UL-MU 전송 과정에 참여하는 STA1은 백오프 카운터를 0으로 감소시키고, 트리거 기반 PPDU의 전송을 시도할 수 있다. 그러나 STA1의 UL-MU 전송이 실패하여, STA1은 단일 사용자 전송을 통해 해당 데이터의 전송을 재시도한다. STA1은 기존의 경쟁 윈도우의 크기 15 내에서 새로운 백오프 카운터 8을 획득한다. STA1은 획득된 새로운 백오프 카운터 8을 이용하여 채널 액세스를 수행한다.
상향 다중 사용자 랜덤 액세스
논-레거시 무선랜 시스템에서는 UL-MU 랜덤 액세스가 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 UL-MU 랜덤 액세스는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스를 통해 수행될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. AP에 의해 전송되는 트리거 프레임이 랜덤 액세스를 위해 할당된 리소스 유닛(들)을 지시할 경우, STA들은 해당 리소스 유닛(들)을 통해 랜덤 액세스를 수행할 수 있다. 랜덤 액세스를 위한 리소스 유닛(즉, 랜덤 리소스 유닛)은 기 설정된 AID 값을 통해 식별될 수 있다. 트리거 프레임에서 사용자 정보 필드의 AID 서브필드가 기 설정된 AID 값을 나타낼 경우, 이에 대응하는 리소스 유닛은 랜덤 리소스 유닛으로 식별될 수 있다. STA들은 트리거 프레임을 통해 지시된 랜덤 리소스 유닛(들) 중 적어도 하나를 선택하고, 선택된 랜덤 리소스 유닛을 통해 UL-MU 전송을 시도할 수 있다.
UL OFDMA 기반 랜덤 액세스를 시도하는 STA들은 전송 기회를 얻기 위해 경쟁을 수행한다. UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에서의 경쟁을 위해 별도의 OFDMA 백오프(OBO) 카운터가 사용된다. OBO 카운터는 각 STA 별로 관리되는 OFDMA 경쟁 윈도우(OCW)의 범위 내에서 획득된다. AP는 각 STA의 OCW 결정을 위한 OCW 최소값(즉, OCWmin)과 OCW 최대값(즉, OCWmax)을 랜덤 액세스 파라메터 세트를 통해 전송한다. 랜덤 액세스 파라메터 세트는 비콘, 프로브 응답, (재)결합 응답, 인증 응답 중 적어도 하나에 포함되어 전송될 수 있다. UL OFDMA 기반 랜덤 액세스를 최초로 시도하는 STA는 수신된 랜덤 액세스 파라메터 세트에 기초하여, 해당 STA의 OCW를 'OCWmin - 1'로 설정한다. 그 다음, STA는 0부터 OCW까지의 범위에서 임의의 정수를 선택하여 OBO 카운터를 획득한다. 본 발명의 실시예에서, OBO 카운터 및 OCW는 각각 UL-MU 랜덤 액세스를 위한 백오프 카운터 및 UL-MU 랜덤 액세스를 위한 경쟁 윈도우를 나타낼 수 있다.
STA들은 매 트리거 프레임이 전송될 때마다, 랜덤 액세스가 수행될 수 있는 리소스 유닛(들)의 개수만큼 자신의 OBO 카운터를 감소시킨다. 즉, 랜덤 액세스에 N개의 리소스 유닛(들)이 할당된 경우, STA들은 해당 트리거 프레임에 의한 UL-MU 전송 과정의 랜덤 액세스 경쟁에서 최대 N만큼 OBO 카운터를 감소시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, STA는 AP에게 전송될 보류중인 데이터를 가진 경우에 OBO 카운터를 감소시킬 수 있다. STA의 OBO 카운터가 랜덤 액세스가 수행될 수 있는 리소스 유닛(들)의 개수보다 작거나 같으면, STA의 OBO 카운터는 0으로 감소된다. OBO 카운터가 0이거나 0으로 감소되면, STA는 랜덤 액세스를 위해 할당된 리소스 유닛(들) 중 적어도 하나를 임의로 선택하고, 선택된 리소스 유닛을 통해 UL-MU 전송을 수행할 수 있다. 해당 경쟁 과정에서 OBO 카운터를 0으로 감소시키지 못한 STA는 다음 트리거 프레임이 전송될 때 전술한 OBO 카운터 감소 과정을 반복하여 랜덤 액세스를 시도할 수 있다.
도 11은 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 일 실시예를 도시하고 있다. 각 STA는 OBO 카운터를 사용하여 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스를 위한 경쟁을 수행한다. 도 11의 실시예에서, 트리거 프레임(312)은 4개의 랜덤 리소스 유닛을 지시한다. 트리거 프레임(312)을 수신한 STA들은 랜덤 리소스 유닛의 개수 4에 기초하여 해당 STA의 OBO 카운터를 감소시킨다. 이때, 랜덤 리소스 유닛의 개수 4보다 작거나 같은 OBO 카운터를 가진 STA1, STA2 및 STA4의 OBO 카운터가 0으로 감소된다. 따라서, STA1, STA2 및 STA4는 트리거 프레임(312)에 의해 할당된 랜덤 리소스 유닛들 중 하나를 선택하여 트리거 기반 PPDU를 전송할 수 있다.
도 11의 실시예에서는 STA1 과 STA4가 동일한 랜덤 리소스 유닛을 선택하여 트리거 기반 PPDU를 전송하며, 이로 인해 충돌이 발생한다. 따라서, STA1과 STA4는 전송된 트리거 기반 PPDU에 대응하는 응답을 수신하지 못한다. UL OFDMA 기반 랜덤 액세스가 실패한 경우, STA는 기 설정된 비율로 OCW를 증가시키고, 증가된 OCW 범위 내에서 새로운 OBO 카운터를 랜덤하게 획득한다. OCW 증가에 따라 STA의 OCW는 제1 OCW에서 제2 OCW로 변경될 수 있다. 제1 OCW의 크기가 OCW 최대값이 아니면, 제2 OCW의 크기는 제1 OCW의 크기의 2배에 1을 더한 값일 수 있다. 그러나 STA의 기존의 OCW의 크기가 OCW 최대값과 같으면, STA는 랜덤 액세스가 실패한 경우에도 OCW를 증가시키지 않는다. 즉, 제1 OCW의 크기가 OCW 최대값과 같으면, 제2 OCW는 제1 OCW와 동일하게 설정될 수 있다. 도 11의 실시예에서, STA1과 STA4는 증가된 제2 OCW에서 새로운 OBO 카운터를 각각 랜덤하게 획득하고, 획득된 새로운 OBO 카운터를 이용하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다.
도 12 내지 도 15는 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 실시예들을 도시하고 있다. 각 도면의 실시예에서, 이전 도면의 실시예들과 동일하거나 상응하는 부분은 중복적인 설명을 생략하도록 한다.
도 12는 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 제1 실시예를 도시한다. 트리거 기반 PPDU(422, 522)의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, STA들은 액세스 하려는 채널에 대한 캐리어 센싱을 수행해야 한다. 트리거 프레임(412, 512)은 트리거 기반 PPDU(422, 522)의 전송 전의 캐리어 센싱이 요구되는지 여부를 별도의 'CS required' 필드를 통해 지시할 수 있다. 이때, 캐리어 센싱은 트리거 프레임(412, 512)과 이에 대응하여 전송되는 트리거 기반 PPDU(422, 522) 사이의 SIFS 시간 동안 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, OBO 카운터가 0이거나 0으로 감소된 STA들은 랜덤 리소스 유닛들 중 하나를 선택하여 랜덤 액세스를 시도할 수 있다. 이때, STA는 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널의 캐리어 센싱을 수행한다. 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널이 캐리어 센싱 결과 유휴 상태로 판단될 경우, STA는 선택된 리소스 유닛을 통해 트리거 기반 PPDU를 전송할 수 있다. 그러나 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널이 캐리어 센싱 결과 점유 상태로 판단될 경우, STA는 선택된 리소스 유닛을 통해 트리거 기반 PPDU를 전송할 수 없다. 캐리어 센싱 결과 채널이 점유 상태로 판단되어 트리거 기반 PPDU가 전송되지 않을 경우, STA가 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여하기 위한 OCW 및 OBO 카운터가 결정되어야 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 캐리어 센싱 결과 채널이 점유 상태로 판단되어 트리거 기반 PPDU가 전송되지 않을 경우, STA는 해당 시점의 OBO 카운터를 유지한 채 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다. 즉, STA는 OBO 카운터를 0으로 유지하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다. 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서도 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구되면, STA는 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널이 유휴 상태로 판단될 경우 트리거 기반 PPDU를 전송할 수 있다.
도 12를 참조하면, 첫 번째 트리거 프레임(412)은 5개의 랜덤 리소스 유닛을 지시하며, 'CS required' 필드를 1로 설정하여 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱을 요구한다. 첫 번째 트리거 프레임(412)을 수신한 STA들은 랜덤 리소스 유닛의 개수 5에 기초하여 해당 STA의 OBO 카운터를 감소시킨다. 이때, 랜덤 리소스 유닛의 개수 5보다 작거나 같은 OBO 카운터를 가진 STA1, STA2 및 STA4의 OBO 카운터가 0으로 감소된다. STA1, STA2 및 STA4는 채널 액세스를 위해 캐리어 센싱을 수행한다. STA1이 센싱한 채널은 유휴 상태로 판단되었지만, STA2 및 STA4가 센싱한 채널은 점유 상태로 판단되었다. 따라서, STA1은 첫 번째 트리거 프레임(412)에 대응하여 트리거 기반 PPDU(422)를 전송하지만, STA2 및 STA4는 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. 이때, STA2 및 STA4는 랜덤 액세스를 보류하고, OBO 카운터 0을 유지한 채 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다.
도 12의 실시예에서, 두 번째 트리거 프레임(512)은 5개의 랜덤 리소스 유닛을 지시하며, 'CS required' 필드를 1로 설정하여 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱을 요구한다. 두 번째 트리거 프레임(512)을 수신한 STA들은 랜덤 리소스 유닛의 개수 5에 기초하여 해당 STA의 OBO 카운터를 감소시킨다. 이때, 랜덤 리소스 유닛의 개수 5보다 작거나 같은 OBO 카운터를 가진 STA3, STA5 및 STA7의 OBO 카운터가 0으로 감소된다. 또한, 이전의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 랜덤 액세스가 보류된 STA2 및 STA4의 OBO 카운터는 0이다. 따라서, STA2, STA4, STA3, STA5 및 STA7은 채널 액세스를 위해 캐리어 센싱을 수행한다. STA2 및 STA 7이 센싱한 채널은 유휴 상태로 판단되었지만, STA4, STA3 및 STA5가 센싱한 채널은 점유 상태로 판단되었다. 따라서, STA2 및 STA7은 두 번째 트리거 프레임(512)에 대응하여 트리거 기반 PPDU(522)를 전송하지만, STA4, STA3 및 STA5는 랜덤 액세스를 수행하지 않는다.
도 13은 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 제2 실시예를 도시한다. 연속된 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 OBO 카운터가 0인 STA들이 쌓이게 되면, 한정된 리소스 유닛 내에서 랜덤 액세스 STA들의 충돌 가능성이 높아지게 된다. 따라서 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 캐리어 센싱 결과 채널이 점유 상태로 판단되어 트리거 기반 PPDU가 전송되지 않을 경우, STA는 새로운 OBO 카운터를 획득하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다. 더욱 구체적으로, STA는 기존의 OCW 내에서 새로운 OBO 카운터를 랜덤하게 획득하고, 획득된 새로운 OBO 카운터를 이용하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다. 캐리어 센싱 결과로 인해 STA가 채널에 액세스하지 않은 경우는 전송 실패로 간주할 수 없으며 랜덤 액세스를 위한 채널에 영향을 미치지 않은 상황이다. 따라서, 새로운 OBO 카운터를 획득하기 위한 OCW는 기존의 OCW와 동일한 크기를 가질 수 있다.
도 13을 참조하면, 첫 번째 트리거 프레임(414)은 5개의 랜덤 리소스 유닛을 지시하며, 'CS required' 필드를 1로 설정하여 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱을 요구한다. 도 12의 실시예와 마찬가지로, 첫 번째 트리거 프레임(414)을 수신한 STA들 중 OBO 카운터가 0으로 감소된 STA1, STA2 및 STA4가 채널 액세스를 위해 캐리어 센싱을 수행한다. STA1이 센싱한 채널은 유휴 상태로 판단되었지만, STA2 및 STA4가 센싱한 채널은 점유 상태로 판단되었다. 따라서, STA1은 첫 번째 트리거 프레임(414)에 대응하여 트리거 기반 PPDU(424)를 전송하지만, STA2 및 STA4는 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. STA2 및 STA4는 랜덤 액세스를 보류하고, 새로운 OBO 카운터를 획득하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다. 이때, STA2 및 STA4의 새로운 OBO 카운터는 각각 해당 STA의 기존의 OCW 내에서 획득될 수 있다. 도 13의 실시예에서, STA2는 새로운 OBO 카운터 7을 획득하며 STA4는 새로운 OBO 카운터 5를 획득한다.
도 13의 실시예에서, 두 번째 트리거 프레임(514)은 5개의 랜덤 리소스 유닛을 지시하며, 'CS required' 필드를 1로 설정하여 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱을 요구한다. 두 번째 트리거 프레임(514)을 수신한 STA들 중 OBO 카운터가 0으로 감소된 STA3, STA4, STA5 및 STA7은 채널 액세스를 위해 캐리어 센싱을 수행한다. STA3 및 STA 7이 센싱한 채널은 유휴 상태로 판단되었지만, STA4 및 STA5가 센싱한 채널은 점유 상태로 판단되었다. 따라서, STA3 및 STA7은 두 번째 트리거 프레임(514)에 대응하여 트리거 기반 PPDU(524)를 전송하지만, STA4 및 STA5는 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. 한편, STA2가 획득한 새로운 OBO 카운터 7은 두 번째 트리거 프레임(514)이 지시한 랜덤 리소스 유닛의 개수 5보다 크다. 따라서, STA2 역시 트리거 기반 PPDU를 전송하지 않으며, 남아있는 백오프 카운터 2를 이용하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다.
도 14는 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 제3 실시예를 도시한다. 전술한 바와 같이, 연속된 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 OBO 카운터가 0인 STA들이 쌓이게 되면, 한정된 리소스 유닛 내에서 랜덤 액세스 STA들의 충돌 가능성이 높아지게 된다. 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 캐리어 센싱 결과 채널이 점유 상태로 판단되어 트리거 기반 PPDU가 전송되지 않을 경우, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스가 실패한 것으로 간주할 수 있다. 따라서, STA는 기 설정된 비율로 OCW를 증가시키고, 증가된 OCW 범위 내에서 새로운 OBO 카운터를 랜덤하게 획득한다. 전술한 실시예에서와 같이, 증가된 OCW의 크기는 기존의 OCW의 크기의 2배에 1을 더한 값일 수 있다. STA는 증가된 OCW 범위 내에서 새로운 OBO 카운터를 랜덤하게 획득하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다.
도 14를 참조하면, 첫 번째 트리거 프레임(416) 및 이에 대응하는 트리거 기반 PPDU(426)의 전송 과정은 도 12 및 도 13의 실시예에서 설명된 바와 같다. 캐리어 센싱 결과 채널이 점유 상태로 판단된 STA2 및 STA4는 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. STA2 및 STA4는 랜덤 액세스를 보류하고, 새로운 OBO 카운터를 획득하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다. 이때, STA2 및 STA4의 새로운 OBO 카운터는 각각 해당 STA의 증가된 OCW 내에서 획득될 수 있다. 도 14의 실시예에서, STA2는 새로운 OBO 카운터 7을 획득하며 STA4는 새로운 OBO 카운터 5를 획득한다. STA2 및 STA4가 각각 새로운 OBO 카운터를 획득한 이후, 두 번째 트리거 프레임(516) 및 이에 대응하는 트리거 기반 PPDU(526)의 전송 과정은 도 13의 실시예에서 설명된 바와 같다.
도 15는 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 제4 실시예를 도시한다. 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱이 요구될 경우, STA는 캐리어 센싱 결과에 따라 OBO 카운터 감소시킬지 여부를 결정할 수 있다. 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널이 캐리어 센싱 결과 유휴 상태로 판단될 경우, STA는 전술한 OBO 카운터 감소 과정을 수행할 수 있다. 그러나 선택된 리소스 유닛이 포함된 채널이 캐리어 센싱 결과 점유 상태로 판단될 경우, STA는 OBO 카운터를 감소시키지 않고 해당 OBO 카운터를 유지한 채 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다. 이를 통해, 연속된 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 OBO 카운터가 0인 STA들이 쌓이게 되는 것을 방지할 수 있다.
도 15를 참조하면, 첫 번째 트리거 프레임(418)은 5개의 랜덤 리소스 유닛을 지시하며, 'CS required' 필드를 1로 설정하여 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱을 요구한다. 첫 번째 트리거 프레임(418)을 수신한 STA들은 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱을 수행한다. STA1, STA4 및 STA5가 센싱한 채널은 유휴 상태로 판단되었지만, STA2 및 STA3가 센싱한 채널은 점유 상태로 판단되었다. 따라서, STA1, STA4 및 STA5는 첫 번째 트리거 프레임(418)에 대응하여 OBO 카운터를 감소시키지만, STA2 및 STA3는 OBO 카운터를 감소시키지 않는다. 이때, STA2 및 STA3는 랜덤 액세스를 보류하고, 해당 OBO 카운터를 유지한 채 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다. 마찬가지로, 두 번째 트리거 프레임(518)을 수신한 STA들은 트리거 기반 PPDU의 전송 전에 캐리어 센싱을 수행한다. 캐리어 센싱을 수행한 채널이 점유 상태로 판단된 STA3 및 STA5는 두 번째 트리거 프레임(518)에 대응하여 OBO 카운터를 감소시키지 않는다.
AP는 다수의 채널들을 랜덤 액세스를 위해 할당할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, STA들은 전체 채널들에 대해 캐리어 센싱을 수행하여 OBO 카운터 감소 여부를 결정할 수 있다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에 따르면, STA들은 할당된 각 20MHz 채널 별로 캐리어 센싱을 수행할 수 있다. 이때, STA들은 유휴 상태로 판단된 채널에 포함된 랜덤 리소스 유닛에 대해서만 랜덤 액세스를 시도할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, STA는 유휴 상태로 판단된 채널에 포함된 랜덤 리소스 유닛(들)의 개수에 기초하여 OBO 카운터를 감소시킬 수 있다.
도 16 내지 도 18은 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA의 OBO 카운터 관리 방법의 실시예들을 도시하고 있다.
전술한 바와 같이, AP는 비콘(600) 등을 통해 랜덤 액세스 파라메터 세트를 STA들에게 전송할 수 있다. 랜덤 액세스 파라메터 세트는 각 STA의 OCW 결정을 위한 OCW 최소값과 OCW 최대값, 또는 상기 값들을 유도할 수 있는 정보를 포함한다. UL OFDMA 기반 랜덤 액세스를 시도하는 STA들은 OCW 최소값과 OCW 최대값 사이에서 OCW를 결정하고, OCW 범위 내에서 OBO 카운터를 랜덤하게 선택한다. AP가 전송하는 트리거 프레임(610, 620)이 적어도 하나의 랜덤 리소스 유닛을 지시할 경우(또는, 랜덤 액세스를 지시하는 기 설정된 AID 값을 갖는 사용자 정보 필드가 하나 이상 존재할 경우), STA들은 지시된 랜덤 리소스 유닛(들) 중 적어도 하나를 통해 랜덤 액세스를 시도할 수 있다.
UL OFDMA 기반 랜덤 액세스가 실패한 경우, STA는 OCW를 증가시키고, 증가된 OCW 범위 내에서 새로운 OBO 카운터를 랜덤하게 획득한다. 전술한 실시예에서와 같이, 증가된 OCW의 크기는 기존의 OCW의 크기의 2배에 1을 더한 값일 수 있다. STA는 증가된 OCW 범위 내에서 새로운 OBO 카운터를 랜덤하게 획득하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다. 한편, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스가 성공한 경우, STA는 OCW를 OCW 최소값으로 재설정한다. 이때, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA가 새로운 OBO 카운터를 획득하기 위한 규칙이 필요하다.
먼저 도 16의 실시예에 따르면, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA는 기존의 OBO 카운터를 유지한 채 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다. 즉, STA는 OBO 카운터를 0으로 유지하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다. 도 16을 참조하면, 첫 번째 트리거 프레임(610)은 4개의 랜덤 리소스 유닛을 지시하며, 두 번째 트리거 프레임(620)은 2개의 랜덤 리소스 유닛을 지시한다. 첫 번째 트리거 프레임(610)을 수신한 STA1의 OBO 카운터는 0으로 감소되며, STA1은 트리거 기반 PPDU의 전송에 성공한다. UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA1은 OCW를 OCW 최소값으로 재설정하고, OBO 카운터를 0으로 유지한다. 두 번째 트리거 프레임(620)을 수신할 때, STA1의 OBO 카운터는 0이므로 STA1은 또 다시 트리거 기반 PPDU를 전송할 수 있다. 이와 같이, OBO 카운터를 0으로 유지하면, STA는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스가 실패할 때까지 계속해서 랜덤 액세스 기회를 얻게 된다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예로서, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA는 재설정된 OCW에 기초하여 새로운 OBO 카운터를 획득할 수 있다. 이때, 재설정된 OCW의 크기는 OCW 최소값과 같을 수 있다. STA는 새로운 OBO 카운터를 이용하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다. 도 17을 참조하면, 첫 번째 트리거 프레임(610)을 수신한 STA1의 OBO 카운터는 0으로 감소되며, STA1은 트리거 기반 PPDU의 전송에 성공한다. UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA1은 OCW를 OCW 최소값으로 재설정하고, 재설정된 OCW 내에서 새로운 OBO 카운터 5를 획득한다. STA1은 새로운 OBO 카운터 5를 이용하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다. 두 번째 트리거 프레임(620)을 수신한 STA1의 OBO 카운터는 3으로 감소되며, OBO 카운터가 0으로 감소되지 않았으므로 STA1은 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. STA1은 남아있는 OBO 카운터 3을 이용하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예로서, UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA는 새로운 랜덤 액세스 파라메터 세트를 수신할 때까지 랜덤 액세스에 참여하지 않을 수 있다. 도 18의 실시예에서, 첫 번째 트리거 프레임(610)에 대응하여 랜덤 액세스에 성공한 STA1은 랜덤 액세스 파라메터 세트를 포함한 다음 비콘(700)이 수신될 때까지 추가적인 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. 따라서, STA1은 두 번째 트리거 프레임(620)이 수신되었을 때 별도의 랜덤 액세스를 수행하지 않는다. 일 실시예에 따르면, STA1은 새로운 랜덤 액세스 파라메터 세트를 수신할 때까지 OCW 및 OBO 카운터를 재설정하지 않을 수 있다.
도 19는 STA가 전송될 보류중인 데이터를 갖지 않는 경우의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 일 실시예를 도시하고 있다. 트리거 기반 PPDU를 전송하도록 지시된 STA는, 보류중인 상향 데이터가 없는 경우, 데이터를 전송하지 않거나 하나 이상의 QoS Null 프레임을 전송할 수 있다. 그러나 보류중인 상향 데이터가 없는 STA가 랜덤 액세스 과정에서도 QoS Null 프레임을 전송하면, 랜덤 리소스 유닛에서의 충돌 확률이 높아지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 STA는 AP에게 전송될 보류중인 데이터를 가진 경우에만 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여할 수 있다. 전송될 보류중인 데이터가 없는 STA는 QoS Null 프레임을 포함한 어떠한 데이터도 랜덤 액세스를 통해 전송하지 않는다.
도 20은 STA가 전송될 보류중인 데이터를 갖지 않는 경우의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 다른 실시예를 도시하고 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전송될 데이터가 EDCA 버퍼에 없는 STA가 랜덤 리소스 유닛을 지시하는 트리거 프레임을 수신한 경우, STA의 선택에 따라 랜덤 액세스 시도 여부가 결정될 수 있다.
도 20(a)에 도시된 바와 같이, 버퍼 상태 리포트 등의 정보를 전송하기 위해 랜덤 액세스에 참여하는 STA1은 전술한 OBO 카운터 감소 과정을 수행할 수 있다. OBO 카운터가 0으로 감소된 경우, STA1은 랜덤 리소스 유닛(들) 중 적어도 하나를 임의로 선택하여 QoS Null 프레임을 전송할 수 있다. UL OFDMA 기반 랜덤 액세스에 성공한 STA1은 OCW를 재설정하고 새로운 OBO 카운터를 획득할 수 있다.
그러나 도 20(b)에 도시된 바와 같이, STA1이 QoS Null 프레임마저 전송하지 않는 경우, STA1은 OBO 카운터 감소 과정을 수행하지 않는다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, STA는 AP에게 전송될 보류중인 데이터를 가진 경우에만 OBO 카운터를 감소시킬 수 있다. STA1은 랜덤 액세스에 참여하지 않았기 때문에 해당 랜덤 액세스 과정 이후에 OCW를 재설정하지 않는다. 즉, STA1은 기존의 OCW 및 OBO 카운터를 이용하여 다음의 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에 참여한다.
도 21 및 도 22는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 보호 방법들을 도시하고 있다. 다중 사용자 전송 과정의 데이터 전송 보호를 위해 다중 사용자 RTS(MU-RTS)가 사용될 수 있다. MU-RTS는 트리거 프레임의 변형 포맷을 가질 수 있으며, 사용자 정보 필드를 통해 적어도 하나의 수신자의 동시 CTS 전송을 유도할 수 있다. MU-RTS를 수신한 수신자들은 SIFS 시간 후에 동시 CTS를 전송한다. 복수의 수신자들에 의해 전송되는 동시 CTS는 동일한 웨이브 폼을 갖는다. MU-RTS 및/또는 동시 CTS를 수신한 주변 단말들은 NAV(Network Allocation Vector)를 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, MU-RTS와 동시 CTS의 전송을 통해 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정을 보호할 수 있다. 그러나 랜덤 액세스 과정에서는 어떠한 STA가 데이터 전송을 위해 랜덤 액세스를 시도할 것인지 사전에 판단할 수 없다. 만약 랜덤 액세스를 시도하려는 STA들이 모두 동시 CTS를 전송하게 되면, 실제 랜덤 액세스에 성공하는 STA 뿐만 아니라 랜덤 액세스에 실패하는 STA의 무선 범위까지 불필요한 보호가 수행될 수 있다. 이로 인해, 인접 네트워크의 성능 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 랜덤 액세스를 수행할 STA들 중 동시 CTS를 전송하는 STA의 개수를 최소화하기 위한 방법이 필요하다.
도 21은 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 보호 방법의 일 실시예를 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, AP는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 사용될 랜덤 리소스 유닛(들)의 개수 정보를 MU-RTS에 삽입하여 전송할 수 있다. 랜덤 액세스를 시도하려는 STA는 수신된 MU-RTS로부터 랜덤 리소스 유닛의 개수 정보를 추출한다. STA는 추출된 랜덤 리소스 유닛의 개수 정보를 참조하여, 이어지는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 상기 STA의 OBO 카운터가 0으로 감소될 수 있는지 여부를 판단한다. OBO 카운터가 0으로 감소될 수 있을 경우, STA는 동시 CTS를 전송한다. 그러나 OBO 카운터가 0으로 감소될 수 없을 경우, STA는 동시 CTS를 전송하지 않는다.
도 21을 참조하면, UL OFMDA 기반 랜덤 액세스 과정에서 사용될 랜덤 리소스 유닛들의 개수는 4이다. AP는 상기 랜덤 리소스 유닛들의 개수 정보를 MU-RTS를 통해 전송한다. MU-RTS를 수신한 STA들은 랜덤 리소스 유닛들의 개수 정보를 획득하고, 획득된 정보를 참조하여 해당 STA의 OBO 카운터가 0으로 감소될 수 있는지 여부를 판단한다. 이때, 랜덤 리소스 유닛들의 개수인 4보다 작거나 같은 OBO 카운터를 가진 STA1, STA2 및 STA3가 동시 CTS를 전송한다. 그러나 랜덤 리소스 유닛들의 개수인 4보다 큰 OBO 카운터를 가진 STA4 및 STA5는 이어지는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 OBO 카운터를 0으로 감소시킬 수 없으므로 동시 CTS를 전송하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따르면, MU-RTS는 다양한 방법으로 이어지는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정에서 사용될 랜덤 리소스 유닛(들)의 개수 정보를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따르면, MU-RTS는 랜덤 액세스를 위해 별도로 지정된 식별자를 AID 필드 또는 'type-dependent per user info' 필드를 통해 나타내고, 이를 랜덤 리소스 유닛(들)의 개수만큼 반복할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, MU-RTS는 랜덤 액세스를 위해 별도로 지정된 식별자를 AID 필드를 통해 나타내고, 랜덤 리소스 유닛(들)의 개수 정보를 'type-dependent per user info' 필드를 통해 나타낼 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 랜덤 리소스 유닛(들)의 개수를 대표할 수 있는 식별자를 지정하여 MU-RTS의 'per user info' 필드의 AID 필드에 삽입할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, MU-RTS는 랜덤 액세스를 지시하는 별도의 식별자를 포함하고, 리소스 유닛 할당 필드에서 특정 리소스 유닛 패턴을 통해 랜덤 리소스 유닛(들)의 개수 정보를 나타낼 수 있다.
도 22는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정의 보호 방법의 다른 실시예를 도시하고 있다. 동일 TXOP 내에서 복수 회의 UL-MU 전송이 수행될 경우, 전체 UL-MU 전송 과정의 대상 STA들에 대한 MU-RTS 및 CTS의 송수신이 TXOP 초기에 한번에 수행될 수 있다. 이때, AP는 보호 대상인 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정들에서 사용될 랜덤 리소스 유닛(들)의 총 개수 정보를 MU-RTS에 삽입하여 전송할 수 있다. MU-RTS는 도 21에서 설명된 방법들 중 적어도 하나를 통해, 이어지는 UL OFDMA 기반 랜덤 액세스 과정들에서 사용될 랜덤 리소스 유닛(들)의 총 개수 정보를 나타낼 수 있다.
도 22를 참조하면, 동일 TXOP 내에서 2회의 UL OFMDA 기반 랜덤 액세스 과정이 수행되며, 이 과정들에서 사용될 랜덤 리소스 유닛들의 총 개수는 9이다. AP는 상기 랜덤 리소스 유닛들의 총 개수 정보를 MU-RTS를 통해 전송한다. MU-RTS를 수신한 STA들은 랜덤 리소스 유닛들의 총 개수 정보를 획득하고, 획득된 정보를 참조하여 해당 STA의 OBO 카운터가 0으로 감소될 수 있는지 여부를 판단한다. STA1 내지 STA5는 모두 9보다 작거나 같은 OBO 카운터를 가지고 있으며, 따라서 해당 STA들은 동시 CTS를 전송할 수 있다.
상기와 같이 무선랜 통신을 예로 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 셀룰러 통신 등 다른 통신 시스템에서도 동일하게 적용될 수 있다. 또한 본 발명의 방법, 장치 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 구성 요소, 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서의 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아는 것으로 해석해야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시예들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명되었으나, 그 밖의 다양한 형태의 이동통신 장치, 이동통신 시스템 등에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 통신 단말로서,
    프로세서; 및
    통신부를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 단말의 상향링크 직교 주파수 분할 다중 접속 기반 임의 접속(an uplink orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-based random access: UORA)을 수행하기 위한 경쟁 윈도우(contention window)와 관련된 경쟁 윈도우 정보를 수신하되,
    상기 경쟁 윈도우 정보는 상기 경쟁 윈도우의 최소 값을 포함하고,
    상기 경쟁 윈도우는 상기 최소 값에 기초하여 설정되며,
    상기 경쟁 윈도우의 범위 내에서 OFDMA 임의 접속 백오프(OFDMA random access backoff: OBO) 카운터를 선택하며,
    자원 할당 정보를 포함하는 트리거 프레임을 수신하되,
    상기 OBO 카운터의 값이 상기 자원 할당 정보에 기초하여 할당된 하나 또는 그 이상의 자원 유닛의 개수보다 적은 경우, 상기 OBO 카운터는 '0'으로 설정되는 무선 통신 단말.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우의 초기 값은 상기 최소 값으로 설정되는 무선 통신 단말.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 하나 또는 그 이상의 자원 유닛 중 자원 유닛을 선택하고,
    상기 트리거 프레임에 포함된 특정 필드가 캐리어 센싱(carrier sensing)의 수행을 지시하는 경우, 상기 선택된 자원 유닛을 포함하는 채널에서 상기 캐리어 센싱을 수행하되,
    상기 OBO 카운터는 상기 하나 또는 그 이상의 자원 유닛의 개수에 의해서 감소되는 무선 통신 단말.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 자원 유닛들 중 상기 트리거 프레임에 대한 응답으로 상향링크 다중 사용자 전송을 위해서 선택된 상기 자원 유닛을 포함하는 상기 채널이 상기 캐리어 센싱에 따라 비지(busy)이고, 상기 OBO 카운터가 '0' 또는 '0'으로 감소된 경우, 다음 트리거 프레임이 수신되기 전에 상기 경쟁 윈도우의 범위 내에서 새로운 OBO 카운터가 결정되는 무선 통신 단말.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 새로운 OBO 카운터를 이용하여 후속 UORA(subsequent UORA)에 참여하되,
    상기 채널이 상기 캐리어 센싱에 기초하여 비지로 결정된 경우, 상기 상향링크 다중 사용자 전송은 상기 선택된 자원 유닛을 통해서 수행되지 않고,
    상기 새로운 OBO 카운터는 상기 경쟁 윈도우의 상기 범위 내에서 임의 적으로 결정되는 무선 통신 단말.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 새로운 OBO 카운터를 결정하기 위한 상기 경쟁 윈도우는 기존의 경쟁 윈도우와 동일한 크기를 갖는 무선 통신 단말.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 자원 유닛을 포함하는 상기 채널이 상기 캐리어 센싱에 따라 유휴(idle)이고, 상기 OBO 카운터가 '0' 또는 '0'으로 감소된 경우, 상기 상향링크 다중 사용자 전송은 상기 선택된 자원 유닛에 기초하여 수행되는 무선 통신 단말.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐리어 센싱은 상기 트리거 프레임과 상기 트리거 프레임에 대응하여 전송되는 PPDU(PHY Protocol Data Unit) 사이의 SIFS 시간 동안 수행되는 무선 통신 단말.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 트리거 프레임이 수신되고, 베이스 무선 통신 단말에게 전송될 보류중인 데이터가 없는 경우, 상기 OBO 카운터는 감소되지 않는 무선 통신 단말.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우의 상기 최소 값은 임의 접속 파라미터 셋을 통해서 전송되는 무선 통신 단말.
  11. 무선 통신 단말의 무선 통신 방법으로서,
    상기 단말의 상향링크 직교 주파수 분할 다중 접속 기반 임의 접속(an uplink orthogonal frequency division multiple access (OFDMA)-based random access: UORA)을 수행하기 위한 경쟁 윈도우(contention window)와 관련된 경쟁 윈도우 정보를 수신하는 단계,
    상기 경쟁 윈도우 정보는 상기 경쟁 윈도우의 최소 값을 포함하고,
    상기 경쟁 윈도우는 상기 최소 값에 기초하여 설정되며; 및
    상기 경쟁 윈도우의 범위 내에서 OFDMA 임의 접속 백오프(OFDMA random access backoff: OBO) 카운터를 선택하는 단계,
    자원 할당 정보를 포함하는 트리거 프레임을 수신하되,
    상기 OBO 카운터의 값이 상기 자원 할당 정보에 기초하여 할당된 하나 또는 그 이상의 자원 유닛의 개수보다 적은 경우, 상기 OBO 카운터는 '0'으로 설정되는 무선 통신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우의 초기 값은 상기 최소 값으로 설정되는 무선 통신 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 자원 유닛 중 자원 유닛을 선택하는 단계; 및
    상기 트리거 프레임에 포함된 특정 필드가 캐리어 센싱(carrier sensing)의 수행을 지시하는 경우, 상기 선택된 자원 유닛을 포함하는 채널에서 상기 캐리어 센싱을 수행하는 단계를 더 포함하되,
    상기 OBO 카운터는 상기 하나 또는 그 이상의 자원 유닛의 개수에 의해서 감소되는 무선 통신 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 이상의 자원 유닛들 중 상기 트리거 프레임에 대한 응답으로 상향링크 다중 사용자 전송을 위해서 선택된 상기 자원 유닛을 포함하는 상기 채널이 상기 캐리어 센싱에 따라 비지(busy)이고, 상기 OBO 카운터가 '0' 또는 '0'으로 감소된 경우, 다음 트리거 프레임이 수신되기 전에 상기 경쟁 윈도우의 범위 내에서 새로운 OBO 카운터가 결정되는 무선 통신 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 새로운 OBO 카운터를 이용하여 후속 UORA(subsequent UORA)에 참여하는 단계를 더 포함하되,
    상기 채널이 상기 캐리어 센싱에 기초하여 비지로 결정된 경우, 상기 상향링크 다중 사용자 전송은 상기 선택된 자원 유닛을 통해서 수행되지 않고,
    상기 새로운 OBO 카운터는 상기 경쟁 윈도우의 상기 범위 내에서 임의 적으로 결정되는 무선 통신 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 새로운 OBO 카운터를 결정하기 위한 상기 경쟁 윈도우는 기존의 경쟁 윈도우와 동일한 크기를 갖는 무선 통신 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 자원 유닛을 포함하는 상기 채널이 상기 캐리어 센싱에 따라 유휴(idle)이고, 상기 OBO 카운터가 '0' 또는 '0'으로 감소된 경우, 상기 상향링크 다중 사용자 전송은 상기 선택된 자원 유닛에 기초하여 수행되는 무선 통신 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 캐리어 센싱은 상기 트리거 프레임과 상기 트리거 프레임에 대응하여 전송되는 PPDU(PHY Protocol Data Unit) 사이의 SIFS 시간 동안 수행되는 무선 통신 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 트리거 프레임이 수신되고, 베이스 무선 통신 단말에게 전송될 보류중인 데이터가 없는 경우, 상기 OBO 카운터는 감소되지 않는 무선 통신 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 경쟁 윈도우의 상기 최소 값은 임의 접속 파라미터 셋을 통해서 전송되는 무선 통신 방법.
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