KR102444493B1 - 무선랜 광대역 전송을 위한 방법 및 이를 수행하는 장치들 - Google Patents

Abstract

무선랜 광대역 전송을 위한 방법 및 장치들이 개시된다. 일 실시예에 따른 무선랜 광대역 전송 방법은 자원 유닛 정보를 전송하기 위한 시그널링 구조를 적응적으로 변경하는 단계와, 변경된 시그널링 구조를 이용하여 전송 프레임을 구성하는 단계와, 상기 전송 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

무선랜 광대역 전송을 위한 방법 및 이를 수행하는 장치들{METHOD FOR WIRELESS LAN BROADBAND TRANSMISSION AND APPARATUSES PERFORMING THE SAME}

본 개시는 무선랜 광대역 전송을 위한 방법 및 이를 수행하는 장치들에 관한 것이다.

모바일 트래픽에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 무선 통신 시스템이 지속적으로 발전하고 있다. 특히, Wi-Fi 네트워크는 광범위한 시장 침투와 세대 간 성공적인 진화로 2022년까지 모든 IP 트래픽의 50 % 이상을 차지할 것으로 예상된다. 네트워크 처리량 및 대기 시간에 대한보다 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 IEEE 802.11 작업 그룹은 Wi-Fi의 최근 차세대 물리 계층(PHY) 및 MAC(Medium Access Control) 표준을 논의하기 위해 802.11be라는 새로운 작업 그룹을 구성했는데, EHT(extremely high throughput)라고 한다. IEEE 802.11 표준의 동작 대역폭은 아래와 같다. IEEE 802.11의 이전 세대가 최대 동작 대역폭을 확장하여 채널 본딩(channel bonding)으로 피크 데이터 레이트를 높이면 EHT는 최신 세대(802.11ax)의 두 배인 320MHz까지 더 넓은 대역폭을 지원할 것으로 예상된다.

연속적인 채널 본딩은 단일 20MHz 채널을 넘어 넓은 대역폭을 사용하는 기존 IEEE 802.11의 규칙으로, 이는 시그널링 프로토콜뿐만 아니라 송신기 및 수신기 하드웨어의 단순성을 위한 디자인 선택이 되었지만 넓은 대역폭을 이용하는 데 큰 걸림돌이 된다. 규칙에 의하면, 스테이션은 20, 40, 80 또는 160 MHz의 연속 대역폭으로만 전송할 수 있다. 극단적인 경우, 나머지 스펙트럼이 모두 유휴 상태인 동안, 특정 20MHz 대역폭만 사용 중으로 감지되지만 스테이션은 20MHz 대역폭 이상으로 전송할 수 없다. 대역폭의 가용성이 스펙트럼에 비해 희박하고, 시간이 변하고 예측할 수 없다는 것을 고려하면, 인접 채널 본딩 규칙은 주어진 스펙트럼의 사용을 크게 제한한다.

펑처링(Puncturing)은 인접 채널 본딩의 제한을 재현하기 위해 IEEE 802.11ax에 처음 도입되었으며 EHT를 포함한 미래 세대에서 더 넓은 대역폭 작동에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 802.11ax에서 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)의 채택으로 인해, 데이터 프레임은 이제 주파수 도메인에서 다중 자원 유닛(RU)으로 구성되며, 이들 각각은 인접한 서브 캐리어의 그룹이며 특정 사용자를 대상으로 한다. 이 OFDMA 프레임워크 내에서, 펑처링은 송신국이 사용중인 채널의 RU를 바쁘게 감지하고 유휴 채널로 선택적으로 전송하지 않도록함으로써 다양한 패턴의 희소하게 이용 가능한 대역폭 세트를 사용할 수 있게 한다. 이미 다른 신호에 의해 점유된 대역폭 부분에서 간섭을 방출한다.

그러나, 펑처링이 가능하더라도, RU 할당을 위한 시그널링 채널의 제약으로 인해 광대역 전송을 위해 모든 대역폭 패턴이 지원되는 것은 아니다. 할당된 RU를 수신국에 알리기 위해, OFDMA 프레임의 프리앰블은 RU 할당 정보를 전달하지만, 이 정보의 양은 증가하고 프레임이 더 많은 사용자를 위해 데이터를 전달함에 따라 더 많은 방송 시간이 소비된다. IEEE 802.11ax는 정보를 두 부분으로 나누고 개별 20MHz 채널로 전송하여 신호 방송 시간을 줄인다. 그러나, 이 이중 채널 본딩(dual-channel bonding)에서는 전송 시 특정 연속 40MHz 대역폭을 사용할 수 있어야한다. 그렇지 않으면, 전체 정보의 시그널링이 이루어질 수 없고 따라서 광대역 전송이 가능하지 않다.

실시예들은 자원 유닛 정보를 전송하기 위한 시그널링 구조를 적응적으로 변경하여 전송 프레임을 전송하는 무선랜 광대역 전송 기술을 제공할 수 있다.

다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

일 실시예에 따른 무선랜 광대역 전송 방법은 자원 유닛 정보를 전송하기 위한 시그널링 구조를 적응적으로 변경하는 단계와, 변경된 시그널링 구조를 이용하여 전송 프레임을 구성하는 단계와, 상기 전송 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.

상기 변경하는 단계는 복수의 채널들의 로드 및 상기 복수의 채널들에 대한 CCA(Clear Channel Assessment) 수행 결과에 기초하여 상기 시그널링 구조를 적응적으로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 변경하는 단계는 복수의 시그널링 구조 중에서 전송 가능한 하나 이상의 후보 시그널링 구조를 선택하는 단계와, 상기 하나 이상의 후보 시그널링 구조 중에서 가장 많은 채널을 사용해 시그널링하는 구조를 최종 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 하나 이상의 후보 시그널링 구조를 선택하는 단계는 복수의 채널들의 로드에 기초하여 상기 복수의 시그널링 구조 중에서 상기 하나 이상의 후보 시그널링 구조를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 최종 선택하는 단계는 상기 복수의 채널들에 대한 CCA(Clear Channel Assessment) 수행 결과에 기초하여 상기 하나 이상의 후보 시그널링 구조 중에서 전송이 불가능한 후보 시그널링 구조를 제외하는 단계를 포함할 수 있다.

도 1은 다양한 대역폭을 위한 IEEE.802.11의 채널화를 나타낸다.
도 2는 연속 채널 본딩을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 연속 채널 본딩을 가지는 종래의 광대역 동작의 비효율성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 펑처링을 이용하는 광대역 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 자원 유닛 할당의 시그널링을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 펑처링 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 2-channel 분할 전송으로 인한 광대역 전송이 불가능한 경우를 나타내고, 도 8은 채널 로드별 분할 전송의 성공 확률을 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 적응적 시그널링 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 적응적 시그널링 구조를 결정하는 순서도의 일 예를 나타낸다.
도 11는 일 실시예에 따른 송신국의 개략적인 블록도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 명세서에서, 송신국은 AP를 의미하고, 수신국 및 스테이션은 단말을 의미한다.

광대역(Wider-band) 전송 기술은 기존 전송 대역폭을 한층 높여 최대 320MHz 대역폭 전송이 가능한 기술이다. OFDMA 및 펑처링 도입 이전의 광대역 전송은 연속된 대역폭에 대한 전송만 허용되었는데, 일부 주파수 채널만 점유되어 있어도 광대역 전송을 할 수가 없는 것이다. OFDMA 및 펑처링 도입 이후에는 비연속적 대역폭에 대해서도 광대역 전송이 가능해졌다.

OFDMA 및 펑처링 도입 이전의 광대역 전송에 대해서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하고, OFDMA 및 펑처링 도입 이후의 광대역 전송에 대해서 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 도 9 내지 도 11을 참조하여 실시예에 따른 무선랜 광대역 전송 방법 및 이를 수행하는 장치에 대해서 설명하도록 한다.

도 1은 다양한 대역폭을 위한 IEEE.802.11의 채널화를 나타내고, 도 2는 연속 채널 본딩을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 연속 채널 본딩을 가지는 종래의 광대역 동작의 비효율성을 설명하기 위한 도면이다.

IEEE 802.11은 도 1과 같이 20, 40, 80 및 160 MHz의 대역폭에 대한 주파수 채널을 정의한다. IEEE 802.11의 BSS(Basic Service Set)는 비콘 프레임을 포함하는 BSS의 스테이션들(AP 및 비-AP 스테이션)을 포함하는 모두가 비콘 프레임을 포함하는 기본 제어 프레임을 교환하고, 채널 액세스를 위한 백오프 프로세스를 수행하는 기본 20MHz 채널을 선택한다. IEEE 802.11의 주파수 채널은 두 가지 범주로 더 분류된다.

(1) 프라이머리 채널(primary channel): 기본 20MHz 채널을 포함하는 채널. 채널 대역폭에 따라 기본 20, 40, 80 및 160 MHz 채널을 사용할 수 있다.

(2) 세컨더리 채널(Secondary Channel): 다음 광대역의 다른 프라이머리 채널을 형성하기 위해 결합하는 프라이머리 채널의 인접 채널. 대역폭에 따라 세컨더리 20, 40 및 80 MHz 채널을 사용할 수 있다.

프라이머리 X MHz 채널을 PX로, 세컨더리 X MHz 채널을 SX로, 예를 들어 P20, S40 등으로 나타낸다.

종래의 IEEE 802.11 네트워크에서는, BSS가 P20을 결정하면, 더 넓은 대역폭을 위해 프라이머리 채널과 본딩될 세컨더리 채널 세트는 BSS의 P20을 포함하는 연속된(contiguous) 대역폭(프라이머리채널 중 하나에 해당)만 즉시 결정되는데, 연속 채널 본딩(contiguous channel bonding)이라고 한다. 도 2는 BSS의 P20이 왼쪽에서 20MHz 채널 중 세 번째 일 때 연속 채널 본딩에서 사용 가능한 채널을 보여준다.

연속 채널 본딩 규칙에 따른 IEEE 802.11의 광대역 동작(wideband operation)은 다음과 같이 설명된다. 먼저, BSS의 스테이션이 PIFS(point coordination function interframe space, 5 GHz에서 25 초) 후에 백 오프 절차(백오프 카운트가 거의 0에 도달)를 완료함에 따라, 그것은 40MHz 대역폭(P40)의 가용성을 확인하기 위해 S20에 대해 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행한다. 도 2에서, S20은 P20에 대한 하나의 권리이다. S20이 유휴 상태로 감지되면, 40MHz 대역폭(P40)의 가용성이 확인된다. 그런 다음, 세컨더리 채널이 사용 중인 것으로 감지되거나 최대 동작 대역폭에 도달할 때까지 더 넓은 세컨더리 채널에 대해 절차가 반복된다.

전송되는 프레임의 프리앰블은 전송 대역폭(transmission bandwidth)의 정보를 전달하므로, 이 부분을 디코딩한 후, 모든 수신국(receiving station)은 하드-코딩된 채널 본딩 규칙에 따라 대역 필터(band filter)를 튜닝하는 방법을 즉시 알 수 있다. 따라서, 종래의 광대역 동작은 광대역을 통한 송신 및 수신의 동작 로직을 크게 단순화시키며, 전송 대역폭 정보(transmission bandwidth information)의 시그널링(signaling)만 필요로 한다.

그러나, 연속 채널 본딩을 가지는 종래의 광대역 동작은 스파스, 시간 변경, 및 개별 채널의 예측 불가능한 가용성으로 인해 광대역을 이용하는데 비효율적이다. 하나의 20MHz 채널만 사용 중(빨간 사다리꼴로 표시됨) 인 반면 다른 모든 대역이 160MHz의 동작 대역폭에서 유휴 상태인 도 3의 비 효율성 문제를 설명한다다. 도 3에서 송신국(transmitting station)의 P20이 가장 왼쪽에 있다. Case 1에서는, S20이 사용 중이며 스테이션은 오른쪽 6 개의 20MHz 채널(각각 점선 점선 사다리꼴로 표시됨)에도 불구하고 20MHz 대역폭(P20)만 사용할 수 있다(하늘색 사다리꼴로 표시됨). Case 2에서는, S40이 사용 중으로 감지되며 스테이션은 40MHz 대역폭(P40) 만 사용할 수 있으며 오른쪽 80MHz(S80)는 사용하지 않는다. 마찬가지로, Case 3에서는, 스테이션은 왼쪽 80MHz 대역폭(P80)만 사용한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 연속 채널 본딩을 가지는 종래의 광대역 동작은 가용 스펙트럼을 잘 활용하지 못하고 그 효율은 개별 채널의 부하 상태에 크게 의존한다.

이하에서는 펑처링에 대해서 상세히 설명하도록 한다. 비-연속 채널 본딩을 위한 펑처링(Puncturing)은 OFDMA(orthogonal frequency-division multiple access)의 채택으로 IEEE 802.11ax에서 처음 소개되었다. 다음에, OFDMA에 대한 펑처링 및 시그널링을 통한 광대역 동작을 설명한다.

도 4는 펑처링을 이용하는 광대역 동작을 설명하기 위한 도면이다.

IEEE 802.11ax는 80/160MHz 대역폭의 다운링크 다중 사용자 전송을 위한 펑처링을 지원한다. OFDMA의 프레임워크 내에서, 대역폭은 자원 유닛(RU)으로 분할되고, 이들 각각은 인접한 서브캐리어의 그룹이고 다수의 사용자가 동시에 서비스받을 수 있도록 스테이션에 할당된다. 서로 다른 동작 대역폭에 대한 RU 크기와 RU 수는 아래와 같다.

펑처링이 활성화된 AP는 P20에서 백오프를 완료하기 전 PIFS, 대역폭 내에서 동작 대역폭에 적합한 다중 사용자 OFDMA 프레임을 준비하고 각 20MHz 채널에 대해 CCA를 수행한다. CCA 수행 결과에 따르면, AP는 사용중인 것으로 감지된 20MHz 채널 내 RU를 널(펑처링)하고 조작된 프레임(manipulated frame)을 전송하여 이미 점유된 대역폭 부분에서 제로 전력(zero power)이 방출되도록 한다. 따라서, 펑처링은 비-연속 대역폭 패턴을 사용할 수 있게 한다. 도 4는 RU 크기가 52개의 서브캐리어(20MHz에서 4RU)로 80MHz 동작 대역폭을 펑 처링하는 동작 예를 보여준다.

도 5는 자원 유닛 할당의 시그널링을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 펑처링 모드를 설명하기 위한 도면이다.

AP는 스테이션에게 할당된 자원 유닛 위치를 시그널링해야 한다. 전송 프레임의 프리앰블 중 HE-SIG-B 필드에 RU 정보가 배치된다. 할당 정보의 전송시간(airtime) 감소를 위해 2-channel 분할 전송을 수행한다. 스테이션은 두 채널 정보를 모두 수신해야 자원 유닛 정보를 알 수 있다. 할당 정보의 전송 안정성을 위해 주파수 축에서 2회 반복 전송 수행한다. 스테이션은 둘 중 하나만을 수신하면 자원 유닛 정보를 알 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하여, 이를 더 상세히 설명하도록 한다.

대기 상태(standby state)에 있는 스테이션은 관련된 BSS의 P20만 듣는다. 따라서, 각각의 OFDMA 프레임의 프리앰블은 수신국에 어느 RU가 어느 스테이션에 할당되는지에 대한 정보를 RU 정보(RU-info)로 표시하여, 수신국이 시간에 따라 수신 체인(receive chain)을 튜닝하고 할당된 RU를 디코딩하도록 해야 한다.

IEEE 802.11ax에서 RU 정보는 프리앰블의 HE-SIG-B 필드에 배치된다. 도 5에 도시된 바와 같이, HE-SIG-B 필드는 하나의 공통 필드(common field) 및 다수의 사용자 블록 필드(multiple user block field)로 구성된다. 각각의 사용자 블록 필드는 하나 이상의 사용자 필드(user field)로 구성되며, 각 사용자 필드는 RU가 할당되는 스테이션의 ID 및 디코딩에 필요한 추가 정보(공간 스트림 수, 전송 빔포밍 표시, 변조 및 코딩 방식, 이중 캐리어 변조 및 코딩)를 포함한다. 따라서, 프레임의 RU 정보는 프레임에 의해 제공되는 사용자의 수에 따라 가변 길이를 가지며, 송신국(AP)이 많은 수의 RU를 사용하여 많은 수의 사용자(160MHz 대역폭에 대해 최대 136명의 사용자)에게 서비스를 제공하는 경우 HE-SIG-B의 길이가 지나치게 길어진다.

HE-SIG-B 전송의 에어타임(airtime)을 절반으로 줄이기 위해, 사용자 블록 필드는 동등하게 분할되고 각각 HE-SIG-B1 및 HE-SIG-B2로 표시되는 2 개의 콘텐츠 채널로 할당된다. 그 다음, P40의 2개의 별개의 20MHz 대역폭을 통해 병렬로 전송되고, 도 5에 도시된 바와 같이 S40에서 백업으로서 반복된다. 즉, 전체 P80이 RU 정보 시그널링에 사용된다. 할당된 RU의 위치를 찾으려면 각 스테이션은 P40 또는 S40에서 두 콘텐츠 채널을 모두 디코딩해야 한다. 그러나, P40에서 하나의 콘텐츠 채널 및 S40에서 다른 콘텐츠 채널을 디코딩하는 것은 허용되지 않는다. P80의 일부가 사용 중이라고 감지되어 전송을 위해 구멍을 뚫어야하는 경우가 있을 수 있다. 송신국이 P40 또는 S40의 가용성을 볼 수 없다면, 광대역 전송을 비활성화하고 P20에서 20MHz 프레임을 전송하는데, 이는 전체 RU 정보가 수신국에 제공될 수 없기 때문이다.

낮은 복잡도로 RU 정보를 얻기 위해 P40과 S40 사이에서 디코딩 할 수 있는 정보를 수신국에 미리 알려주기 위해, 펑처링 모드 (패턴) 정보는 도 6에 도시된 대역폭 필드를 사용하여 프리앰블의 HE-SIG-A에 제공된다. 모드 1 내지 3은 펑처링이 없음에 해당한다. 모드 4는 80MHz 프레임에서 S20의 펑처링을 나타내며, 따라서 수신국이 S40에서 2 개의 HE-SIG-B 채널을 디코딩할 수 있게 한다. 모드 6은 모드 4와 동일한 펑처링 패턴을 가진 160MHz 프레임을 나타낸다. 반대로, 모드 5 및 7의 경우 스테이션은 HE-SIG-B1 및 HE-SIG-B2를 얻기 위해 P40을 디코딩해야 한다. 펑처링 모드 표시는 S80에서 RU 정보 채널이 전송되지 않아 펑처링 패턴이 허용되기 때문에 펑처링 패턴의 정보를 S80에서 제공하지 않는다는 점에 유의해야 한다.

도 7은 2-channel 분할 전송으로 인한 광대역 전송이 불가능한 경우를 나타내고, 도 8은 채널 로드별 분할 전송의 성공 확률을 나타낸다.

도 7은 RU 정보 신호의 실패로 인해 IEEE 802.11ax에서 광대역 전송이 비활성화된 경우, 즉 P40도 S40도 사용할 수 없는 경우를 보여준다. 다시 말해, 도 7의 3 가지 경우에 있어서, 모든 사용 중인 채널(busy channel)을 펑처링하는 것은 RU 정보 시그널링의 실패로 이어지고 허용되지 않는다.

펑처링에 의해 지원되는 대역폭 패턴은 현재의 RU 정보 시그널링 구조로 인해 제한된다. 예를 들어, 대역폭이 넓을수록 문제가 심해진다. EHT에서 320MHz를 사용하면 더 많은 사용자가 프레임에서 서비스를 받을 수 있으므로 RU 정보의 정보 비트 수가 증가한다. IEEE 802.11ax가 시그널링 오버헤드를 줄이기 위해 두 개의 컨텐츠 채널을 사용하기로 선택함에 따라 EHT 또는 다음 세대는 더 많은 컨텐츠 채널을 채택할 수 있다. 그러나, RU 정보 채널의 수를 증가시키면 모든 콘텐츠 채널이 동시에 전송될 수 있는 대역폭 패턴의 가용성이 낮아진다.

2-채널 분할 전송은 두 채널 중 하나라도 수신하지 못하는 경우 광대역 전송이 불가하고, 에어타임 감소 효과가 제한적이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 채널 로드가 높은 경우 더 적은 채널로 분할하는 것이 안정성에서 이득이고, 채널 로드가 낮은 경우 더 많은 채널로 분할하는 것이 에어타임에서 이득인 것을 확인할 수 있다.

실시예는 고정적 정보 채널 할당을 사용하지 않고, 정보 채널 구성을 적응적으로 변경, 즉 시그널링 구조를 변경하여 전송 프레임을 구성할 수 있다. 이를 통해, 2-채널 분할 전송의 문제를 해결하고자 한다. 이하에서는 실시예에서 제안하는 적응적 시그널링 구조의 변경을 설명하도록 한다.

도 9는 일 실시예에 따른 적응적 시그널링 구조를 설명하기 위한 도면이다.

송신국(예를 들어, AP)은 조건에 따라 적응적으로 시그널링 구조를 변경할 수 있다. 송신국은 채널별 로드 및 CCA 결과에 따라 적응적으로 RU 정보의 컨텐츠 채널을 구성하는 것이다. 즉, 송신국은 시그널링 오버헤드가 최소화되는 동안 대역폭 이용이 최대화되도록 고정된 것을 사용하지 않고 조건을 모니터링하고 RU 정보 구조를 결정할 수 있다.

비어있는 채널만을 이용해서 시그널링 정보 분할 전송하기 때문에, 시그널링 성공률이 극대화될 수 있으며, 비어있는 채널을 최대한 이용해서 분할 전송하기 때문에 에어타임 감속이 극대화될 수 있다.

도 9에서는 시그널링 구조의 결정을 다음 제약을 충족시키는 예로 설명하는 것이다.

(1) 최대 병렬 컨텐츠 채널 수

RU 정보 시그널링을 위한 컨텐츠 채널의 수가 증가함에 따라, 시그널링 오버헤드는 감소하지만, 수신국은 더 많은 컨텐츠 채널을 동시에 디코딩할 수 있어야한다. 320MHz 대역폭의 최소 시그널링 오버헤드에 대한 극단적인 경우는 16개의 컨텐츠 채널 세트를 실행하는 것인데, 스테이션의 모든 채널을 동시에 디코딩할 수 있는 스테이션의 기능이 필요하기 때문에 복잡성이 증가하기 때문이다. 80MHz 대역폭에 해당하는 최대 4개의 콘텐츠 채널을 가정한다.

(2) RU 정보 신호의 대역폭 범위

RU 정보의 콘텐츠 채널 세트는 적어도 하나의 콘텐츠 채널 세트가 성공적으로 전송될 가능성을 최대화하기 위해 다른 대역폭에서의 백업으로서 반복될 수 있다. 디코딩할 콘텐츠 채널 세트는 펑처링 모드로서 프리앰블에 의해 통지되며, 각각의 수신국은 대응하는 대역폭 부분에 용이하게 튜닝할 수 있어야한다. 따라서, 더 많은 반복은 스테이션이 더 넓은 대역폭으로 즉시 튜닝할 수 있어야 한다. 802.11ax와 마찬가지로 P80 내에서 RU 정보 채널의 반복을 제한한다. 이것은 프리앰블 수신 동안 스테이션이 P80 이상의 수신 체인을 튜닝하지 않도록 한다.

(3) RU 정보 채널 배치

IEEE 802.11ax에서, 일련의 RU 정보 콘텐츠 채널은 인접한 대역폭에 배치되므로 스테이션은 한 번에 최소 대역폭 부분으로 조정해야 한다. 이에, 동일한 제약, 즉 RU 정보 채널의 연속 배치를 고려한다.

위에서 언급한 제약 조건이 고려될 때, 도 9에 도시된 RU 정보 시그널링 구조 모드의 일 예가 사용될 수 있다.

(1) 하나의 채널 시그널링 구조 모드

전체 RU 정보는 단일 20MHz 채널을 통해 제공될 수 있다. 가장 큰 시그널링 오버헤드에도 불구하고, P20을 통해 RU 정보 시그널링이 항상 성공하여 대역폭 활용을 최대화할 수 있다.

(2) 두 채널 시그널링 구조 모드

802.11ax와 마찬가지로 RU 정보는 2 개의 20MHz 채널을 통해 제공될 수 있다. 이것은 시그널링 오버헤드와 성공 확률 측면에서 다른 두 모드 사이에서 균형 잡힌 선택이 될 수 있다.

(3) 4개의 채널 시그널링 구조 모드

이 모드는 시그널링 오버헤드를 최소화하지만 전체 P80이 시그널링을 위해 유휴 상태여야 하므로 시그널링 장애 확률을 최대화하므로 낮은 채널 로드에서 사용될 수 있다.

설명의 편의를 위해, 80MHz 대역폭으로 가정하여, 이에 해당하는 최대 4개의 콘텐츠 채널을 가정한 것이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 최대 대역폭에 따라 설정가능한 콘텐츠 채널의 개수는 정해질 수 있다. 예를 들어, 최대 대역폭이 320MHz 인 경우16개의 콘텐츠 채널이 정해지고, 이를 이용하여 RU 정보 시그널링 구조 모드가 결정될 수 있다.

RU 정보 시그널링 구조는 채널 로드 및 CCA 수행 결과에 따라 결정될 수 있다.

채널 로드의 통계에 따르면, 송신국은 시그널링의 성공이 최대화되도록 시그널링 구조를 결정할 수 있다. 미리 구성된 시그널링 구조가 전송시 대역폭 패턴에 맞지 않아서 광대역 전송이 가능하지 않을 수 있다.

송신 직전에 CCA 결과에 따라, 송신국은 대역폭 패턴을 식별하고 최소 오버헤드를 갖도록 시그널링 구조 모드를 최종 선택할 수 있다. 선택된 시그널링 구조는 항상 대역폭 패턴에 적합한 것이기 때문에 광대역 전송 성공 및 시그널링 오버헤드 측면에서 효과적일 수 있다.

즉, 송신국은 채널별 로드 변화를 측정하여 로드 변화가 높은 채널에 시그널링하지 않는 RU 정보 시그널링 구조의 후보들을 생성할 수 있는데, 이를 통해, 송신국은 모든 시그널링 구조 준비 또는 실시간 시그널링 구조 준비의 복잡성을 감소할 수 있다. 또한, 송신국은 실시간 채널별 센싱을 통해 준비된 후보군 중 전송 가능하고 최소 에어타임을 갖는 후보를 최종 선택하는 것이다.

도 10은 일 실시예에 따른 적응적 시그널링 구조를 결정하는 순서도의 일 예를 나타낸다. 도 10에서는 설명의 편의를 위해, 도 10의 시그널링 구조 (a), (b), (c)를 이용하도록 한다.

단계 1010에서, 송신국은 기본 채널 단위의(로) 복수의 채널들에 대해서 로드를 측정한다. 기본 채널 단위는 20MHz일 수 있다. 이때, 복수의 채널들 중에서 프라이머리 채널을 제외한 나머지 채널들에 대해서만 로드를 측정할 수 있다. 로드는 channel utilization을 의미하는 것으로, 채널이 평균적으로 얼마나 점유되어 있는지를 의미한다.

단계 1020에서, 송신국은 전송할 데이터의 존재 여부에 따라 전송 프레임을 미리 구성하여 준비를 할지를 판단할 수 있다.

단계 1030에서, 송신국은 측정된 로드가 특정 임계치 이하인 채널 i에 대해서는 플래그 a_i를 1로 설정할 수 있다. 측정된 로드가 특정 임계치 이하라는 것은 해당 채널이 사용될 가능성이 높다는 것이다. 만약, 최대 최대 대역폭이 320MHz 인 경우 i의 범위는 1~16이며, i가 1인 경우는 프라이머리 채널이다.

단계 1040에서, 송신국은 단계 1030에서 설정된 채널별 플래그 값을 기준으로 RU 시그널링 구조들 중 전송 가능한 구조를 모두 선택하여 물리계층 헤더를 생성할 수 있다.

예를 들어, a₂=1, a₃=1, a₄=1인 경우, 송신국은 시그널링 구조 (a), (b), (c)를 이용한 물리계층 헤더를 각각 생성할 수 있다(채널 1은 프라이머리 채널이라고 가정한 것임). a₂=1, a₃=1, a₄=0 인 경우, 송신국은 시그널링 구조 (b), (c)를 이용한 물리계층 헤더를 각각 생성할 수 있다. a_2=1, a_3=0, a_4=0 인 경우, 송신국은 시그널링 구조 (b), (c)를 이용한 물리계층 헤더를 각각 생성할 수 있다. a_2=0, a_3=0, a_4=0 인 경우, 송신국은 시그널링 구조 (c)를 이용한 물리계층 헤더를 각각 생성할 수 있다.

단계 1050에서, 송신국은 복수의 채널들에 대해서 CCA를 수행할 수 있다. 백오프 카운트가 0이 되고, 채널별 센싱(CCA)이 완료되면 Yes가 되는 것이다. 채널 i의 CCA 센싱 결과를 b_i라고 한다. b_i=1이면 IDLE, b_i=0이면 BUSY라고 가정한다.

단계 1060에서, 송신국은 단계 1040에서 미리 준비된 물리계층 헤더들을 대상으로 채널별 센싱 결과를 기준으로 전송 불가능한 후보를 제외할 수 있다.

예를 들어, b₄=0 인 경우, 송신국은 준비된 물리계층 헤더 중 시그널링 구조 (a)에 해당하는 후보가 있으면 제외할 수 있다. b₃=0 인 경우, 송신국은 준비된 물리계층 헤더 중 시그널링 구조 (a)에 해당하는 후보가 있으면 제외할 수 있다. b₂=0 인 경우, 송신국은 준비된 물리계층 헤더 중 시그널링 구조 (b)에 해당하는 후보가 있으면 제외할 수 있다.

단계 1070에서, 송신국은 남은 물리계층 헤더 후보 중에서 가장 많은 채널을 사용해 시그널링을 수행하는 후보를 선택할 수 있다.

예를 들어, 송신국은 시그널링 구조 (a), (b), (c)를 이용한 물리계층 헤더가 모두 남아있으면 (a)를 선택할 수 있으며, 시그널링 구조 (b), (c)를 이용한 물리계층 헤더가 모두 남아있으면 (b)를 선택할 수 있다. 송신국은 이외의 경우에는 시그널링 구조 (c)를 선택할 수 있다.

단계 1080에서, 송신국은 선택된 물리계층 헤더를 이용해 전송할 데이터 프레임을 구성하고, 데이터 프레임에 펑처링을 수행하여 최종 프레임을 구성할 수 있다.

단계 1090에서, 송신국은 최종 프레임을 하나 이상의 수신국에 전송할 수 있다.

도 11는 일 실시예에 따른 송신국의 개략적인 블록도이다.

송신국(1100)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한 송신국으로, AP를 의미한다. 송신국(1100)은 도 9 및 도 10에서 설명한 적응적 시그널링 구조를 결정하는 동작을 수행할 수 있다. 송신국(1100)은 메모리(1110) 및 프로세서(1130)를 포함할 수 있다.

메모리(1110)는 프로세서(1130)에 의해 실행가능한 인스트럭션들(또는 프로그램)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 인스트럭션들은 프로세서(1130)의 동작 및/또는 프로세서(1130)의 각 구성의 동작을 실행하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수 있다.

프로세서(1130)는 메모리(1110)에 저장된 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(1130)는 메모리(1110)에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드(예를 들어, 소프트웨어) 및 프로세서(1130)에 의해 유발된 인스트럭션(instruction)들을 실행할 수 있다.

프로세서(1130)는 목적하는 동작들(desired operations)을 실행시키기 위한 물리적인 구조를 갖는 회로를 가지는 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치일 수 있다. 예를 들어, 목적하는 동작들은 프로그램에 포함된 코드(code) 또는 인스트럭션들(instructions)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 하드웨어로 구현된 데이터 처리 장치는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 프로세서 코어(processor core), 멀티-코어 프로세서(multi-core processor), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다.

프로세서(1130)에 의해 수행되는 동작은 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 송신국의 적응적 시그널링 구조를 결정하는 동작과 실질적으로 동일하다. 이에, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 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 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

1. 자원 유닛 정보를 전송하기 위한 시그널링 구조를 적응적으로 변경하는 단계;
   변경된 시그널링 구조를 이용하여 전송 프레임을 구성하는 단계; 및
   상기 전송 프레임을 전송하는 단계
   를 포함하고,
   상기 변경하는 단계는,
   복수의 채널들의 로드 및 상기 복수의 채널들에 대한 CCA(Clear Channel Assessment) 수행 결과에 기초하여 상기 시그널링 구조를 적응적으로 변경하는 단계
   를 포함하고,
   상기 수행 결과에 기초하여 상기 시그널링 구조를 적응적으로 변경하는 단계는,
   상기 복수의 채널들의 로드에 기초하여 복수의 시그널링 구조 중에서 전송 가능한 하나 이상의 후보 시그널링 구조를 선택하여 물리계층 헤더를 생성하는 단계; 및
   송신 직전에 상기 하나 이상의 후보 시그널링 구조에 대해 생성된 물리계층 헤더에 대한 채널별 CCA(Clear Channel Assessment)를 수행하고, CCA 수행 결과에 기초하여 상기 하나 이상의 후보 시그널링 구조 중에서 전송이 불가능한 후보 시그널링 구조를 제외하고 가장 많은 채널을 사용해 시그널링하는 구조를 최종 선택하는 단계
   를 포함하는, 무선랜 광대역 전송 방법.
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