KR20050056146A - 무선 통신 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20050056146A KR1020040103043A KR20040103043A KR20050056146A KR 20050056146 A KR20050056146 A KR 20050056146A KR 1020040103043 A KR1020040103043 A KR 1020040103043A KR 20040103043 A KR20040103043 A KR 20040103043A KR 20050056146 A KR20050056146 A KR 20050056146A
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기에스베르트피에테르-폴세버린
센크팀
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에이저 시스템즈 인크
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Abstract

무선 LAN 등의 무선 통신 시스템에서 자동 데이터 속도 제어를 위한 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 무선 통신 장치는 채널 상관 관계 측정값에 기초하여 송신 속도를 적응시키는 데이터 속도 제어기를 포함한다. 채널 상관 관계 측정값은, 예를 들어, 채널 매트릭스의 고유값 또는 특이값일 수 있다. 데이터 속도 제어기는 데이터 속도를 결정할 때, 신호 품질, 채널 지연 스프레드 또는 둘 다를 또한 고려할 수 있다.

Description

무선 통신 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR AUTOMATIC DATA RATE CONTROL USING CHANNEL CORRELATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 출원은 본 명세서에 참조 문헌으로서 포함된 2003년 12월 9일 출원된 미국 가특허 출원 제 60/528,171 호를 우선권으로서 주장하고 있다.
본 발명은 일반적으로 무선 로컬 영역 네트워크(LAN)와 같은 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 이러한 무선 통신 시스템의 데이터 속도 제어 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 송신기의 전력 레벨을 증가시키거나 전송 데이터 속도를 보다 로버스트의 데이터 속도로 감소시킴으로써, 무선 통신이 행해질 수 있다. 그러나, 송신 전력 레벨은 무선 장치의 표준과 설계 제약에 의해 일반적으로 제한된다. 예를 들어, 대부분의 국가 또는 지역은 각각의 주파수 대역에 대해 특정의 전력 레벨 제한치를 지정하는 표준을 가지고 있다. 추가로, 설계 제약은 무선 장치의 비용, 크기 및 전력 소비를 일반적으로 제한한다.
표준에 부합되도록 무선 장치가 지원해야 하는 최소의 조건 세트를 나타내는 다수의 표준이 구현 또는 제안되었다. IEEE 802.11 표준 및 802.11 표준의 여러 확장 또는 유럽의 HIPERLAN/2 표준 등의 임의의 주어진 표준에 부합시키기 위해서, 특정의 무선 장치는 다른 요건 중에서도 의무적인 데이터 속도 세트를 지원하여야 한다. 그러나, 임의의 주어진 무선 장치에 의한 특정의 이용가능한 데이터 속도의 선택은 그 표준의 범위를 벗어난다. 일반적으로, 전송 전력 레벨의 선택과 대응 전송 데이터 속도과의 반대 관계가 존재한다. 추가로, 다수의 변조 방법에 있어서, 데이터 속도가 높을 수록 전력 증폭기의 선형성이 보다 클 필요가 있다. 따라서, 전송 데이터 속도를 증가시키기 위해서는 예를 들어, 전송 전력 레벨을 대응하여 감소시켜야 한다. 유사하게, 전송 전력 레벨을 증가시키기 위해서는, 전송 데이터 속도를 대응하여 감소시켜야 한다.
본 명세서에서 참조 문헌으로서 포함되고, 2003년 12월 26일에 출원된 "Method and Apparatus for Automatic Data Rate Control in a Wireless Communication System"의 미국 특허 출원 제 10/745,833 호에는, 신호 품질과 전송 전력 레벨에 기초하여 전송된 데이터의 전송 속도를 선택하는 데이터 속도 제어기가 개시되어 있다. 개시된 데이터 속도 제어기는, 현재의 신호 품질이 임의의 주어진 데이터 속도에 대해 최소의 필요한 신호 품질 아래에 있는 경우에 데이터 속도를 감소시킬 수 있으며, 현재의 신호 품질이 임의의 주어진 데이터 속도에 대해 최소의 필요한 신호 품질 위에 있는 경우에 데이터 속도를 증가시킬 수 있는 데이터 속도 장치에 기초하여 전송 속도를 적응시킬 수 있다.
무선 LAN 등의 무선 통신 시스템의 자동 데이터 속도 제어를 위한 개선된 방법 및 장치가 필요하다.
일반적으로, 무선 LAN 등의 무선 통신 시스템의 자동 데이터 속도 제어를 위한 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 무선 통신 장치는 채널 상관 관계 측정에 기초하여 전송 속도를 적응시키는 데이터 속도 제어기를 포함한다. 예를 들어, 채널 상관 관계 측정값은 채널 매트릭스의 고유값 또는 특이값일 수 있다. 또한, 데이터 속도 제어기는 데이터 속도를 결정할 때, 신호 품질, 채널 지연 스프레드 또는 둘 다를 고려할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 잇점 뿐만 아니라, 본 발명의 보다 명확한 이해는 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명이 동작할 수 있는 무선 네트워크 환경(100)을 도시한다. 무선 네트워크 환경(100)은 예를 들어, 무선 LAN 또는 그 무선 LAN의 일부일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도 2와 결합되어 후술되고 총칭적으로 스테이션(200)으로 지칭되는 다수의 스테이션(200-1 내지 200-N)은 무선 디지털 통신 시스템(100)에서 하나 이상의 무선 채널을 통해 통신한다. 전형적으로, 접근점(120)은 다른 접근점(도시 생략)을 가진 유선 분배 네트워크(105)에 접속되어 있다. 전형적으로, 접근점(120)은 기지의 방식으로 제어 및 관리 기능을 제공한다. 추가로, 접근점(120)은, 스테이션(200)이 접근점(120)으로부터 전송이 발신될 수 있다는 사실에 기초하도록 모든 트래픽을 중계하는 중앙 노드로서 작용한다. 무선 네트워크 환경(100)은, 예를 들어, IEEE 802.11 표준 또는, 802.11a, 802.11b, 802.11c와 같은 802.11 표준에 대한 여러 확장 표준 또는 HIPERLAN/2 표준에 따라서 구현될 수 있다.
IEEE 802.11 프로토콜은, 모든 통신이 접근점(120)을 통해 중계되어, 관심있는 각각의 전송(다른 접근점(120)은 동일 무선 채널 상에서 활성화될 수 있음)이 스테이션(200)과 접속된 접근점(120)으로부터 발신된다는 것을 명시하고 있다. 이러한 통신 프로토콜의 예는 스테이션(200)이 모든 통신을 중계하는 접근점(120)과 접속되는 개선된 서비스 세트(ESS) 모드의 IEEE 802.11 프로토콜이다.
접근점(120)과 무선 스테이션(200)은 전송 전력 레벨 제한치에 대한 정보를 포함한 프레임을 교환한다. 접근점(120)에서, 네트워크 관리자가 국가 선택을 위해 접근점(120)을 구성하였다면 국가 정보를 얻을 수 있다. 스테이션(200)은 그 접근점(120)으로부터 그 정보를 수신한다. 전송 전력 레벨 제한치를 교환하기 위한 프레임 포맷은 예를 들어, IEEE, "Supplement to Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems - LAN/MAN Specific Requirements - Part 11: Wireless MAC and PHY Specifications: Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5 GHz band in Europe," P802.11h/D2.0(2000년 3월)에 기재되어 있다.
도 2는 본 발명이 동작할 수 있는 종래의 예시적인 MIMO 환경을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 예시적인 MIMO 시스템(200)은 소스 신호(S1 내지 SNt), 송신기(TX1 내지 TXNt), 송신 안테나(210-1 내지 210-Nt), 수신 안테나(215-1 내지 215-Nr) 및 수신기(RX1 내지 RXNr)를 포함한다. MIMO 시스템(200)은 다중 송신 안테나(210) 상에서 개별적인 데이터 스트림을 송신하고, 각각의 수신기(RX)는 이들 데이터 스트림의 조합을 수신한다.
본 명세서에 사용된 "MIMO" 용어는 다중 전송층이 있는 시스템, 즉 몇몇 구별가능한 스트림이 상이한 안테나로부터 동일 주파수 채널로 전송될 수 있음을 의미할 수 있다. 이러한 MIMO 전송을 수신하는 여러 구성의 하나 이상의 수신 안테나가 있을 수 있다는 것을 알아야 한다. 속도 향상의 전형적인 구현예에 있어서, 송신 안테나만큼의 많은 수신 안테나 또는 송신 안테나보다 많은 수신 안테나가 있을 수 있다.
MIMO 시스템의 성능은 무선 채널의 제공된 산란에 의존한다. 본 발명은 이러한 산란이 불량하고, 여러 채널 구성 요소간의 상관 관계(즉, 공간 채널 상관 관계)가 소정의 임계치를 초과할 때, 시스템은 다중 안테나를 이용하여 데이터 속도를 증가시킬 수 없다는 것을 인식하고 있다. 산란은 송신기와 수신기(또는 접근점(AP)과 스테이션(STA))의 주변 환경에 의존한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 도 6과 결부시켜 후술되는 자동 데이터 속도 제어기(600)는 상관 관계, 채널 지연 스프레드 및 신호 품질(예, SNR 또는 콘스텔레이션 오류 벡터로 표현됨)의 함수인 데이터 속도 어드바이서(610)를 포함하는 자동 데이터 속도 제어 기능을 제공한다.
상관 관계 이론
상술한 바와 같이, 데이터 속도 어드바이서(610)는 스테이션간의 상관 관계에 기초하여 데이터 속도를 선택한다. 상관 관계에 대한 하나의 측정값은 채널 응답으로부터 추정될 수 있는 MIMO 채널에 대응하는 고유값 세트이다. 추가로, MIMO 링크의 성능은 신호 대 잡음비(SNR)에 상당히 의존한다. SNR은 패킷의 프리앰블(preamble) 또는 이전에 수신된 패킷으로부터 추정될 수 있다. 이러한 MIMO 채널의 추정은 모든 경우에 있어서, 전송된 데이터의 성공적인 복구를 행하는데 필요하다. 링크 품질의 다른 측정값은, 예를 들어, 누락된 또는 수신된 확인 응답의 개수로부터 각각 결정될 수 있는, 그들의 착신지가 에러가 있거나 에러가 없이 송신 및 수신한 패킷의 퍼센트이다.
본 발명은 다중 안테나를 가진 스테이션 또는 접근점을 포함하는 WLAN 네트워크 내의 개별적인 스테이션에 제공되는 속도를 최대화하려고 한다. 이는 SNR, 채널 지연 스프레드 채널 상관 관계 및 잘못 수신된 패킷의 퍼센트를 이용하여, 가장 선호하는 전송 특성(예, 변조 크기, 코딩 속도 및 독립적인 데이터스트림의 개수)을 선택함으로써 달성된다.
도 3은 본 발명의 특징을 포함하는 예시적인 송신/수신 스테이션(300)(또는 대안으로, 접근점(120))의 개략 블록도이다. 본 발명의 전송 데이터 속도 제어 측면이 스테이션(300)과 접근점(120) 둘 다에 적용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 스테이션(300)은 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 장치, 또는 본 명세서에서 수정된 셀룰러 전화, 개인 휴대 정보 단말 또는 페이저 등의 무선 통신 기능을 가진 장치로서 각각 구현되어 본 발명의 특징 및 기능을 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 예시적인 스테이션(300)은 도 6과 결부시켜 추가로 후술되는 자동 데이터 속도 제어기(600)를 포함한다. 추가로, 송신기/수신기(300)는 데이터 전송을 제어하는 매체 접근 제어기(MAC)(305)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, MAC(305)는 자동 데이터 속도 제어기(600)를 포함한다. 다른 구현예에서, 자동 데이터 속도 제어기(600)는 MAC(305)와 상호 작용하는 개별적인 장치일 수 있다. 일반적으로, 자동 데이터 속도 제어기(600)는 베이스밴드 프로세서(320)에 의해 사용되는 속도 및 변조를 결정한다. 베이스밴드 프로세서(320)는 RF 회로(430)에 신호를 제공하며, 또한 알려진 방식으로 하나 이상의 안테나(340-1 내지 340-N)에 신호를 제공한다.
도 4는 MIMO 기반의 OFDM 무선 장치의 성능에 대한 SNR 및 채널 상관 관계의 영향을 도시한다. 도 4는 IEEE 802.11a 시스템의 2개의 송신기와 2개의 수신기(2×2) 확장의 비트 오류률(BER) 성능(400)을 도시한다. 예시적인 시스템은 108 (2×54) Mbps의 데이터 속도로 되는 0.75의 코딩 속도인 64 QAM 변조를 이용한다. 2002년 8월 17일 - 24일, 1-4(2002) 개최된 Proc. URSI XXVII General Assembly의 A. van Zelst와 J.S. Hammerschmidt의 "A Single Coefficient Spatial Correlation Model for Multiple-Input Multiple-Output(MIMO) Radio Channels"에 기술된 바와 같이, MIMO 채널의 상관 관계가 모델링된다.
여기서, ρ는 0에서 1로 변하는 상관 관계를 모델링하는 파라미터이다. 특히, 0인 ρ은 완전히 상관 관계가 없는 것에 해당하며, 1인 ρ은 완전히 상관 관계가 있는 것에 해당한다. 레일리 페이딩 지수의 감쇠 전력 지연 프로파일이 적용된다. 일반적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, SNR이 증가할 때 성능도 증가하고(즉, BER은 감소), 상관 관계 계수가 증가할 때 성능은 감소한다.
도 5는 0의 상관 관계 ρ을 가진 2개의 송신기와 2개의 수신기(2×2) 구성의 SNR에 따른 BER 성능(500)을 도시한다. 상이한 데이터 속도(510-1 내지 510-6)는 각각 12, 24, 48, 72, 108 Mbps에 해당한다. 상이한 속도(510-1 내지 510-6)는 (802.11a/g에서 또한 행해지는 바와 같이) 코딩 속도와 변조를 변경함으로써 달성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, BER 성능은 SNR과 데이터 속도의 함수이다. 수신기가 특정 SNR에서 동작하면, 필요한 BER 성능을 달성하는 데이터 속도가 선택될 수 있다. 도 5는 BER 성능과 SNR 조건에 대한 변조 및 코딩 속도의 영향을 나타내고 있다.
예시적인 성능 파라미터 추정
신호 대 잡음비(SNR)
다른 단말기와의 무선 채널의 SNR은 수신된 패킷의 프리앰블을 이용하여 추정될 수 있다. 이는 임의의 수신된 패킷의 프리앰블 내의 긴 트레이닝(LT) 기호를 이용하여 행해질 수 있다. 예를 들어, IEEE 표준 802.11a, 5GHz 대역(1999)의 고속 물리층에서 제안된 바와 같이, 긴 트레이닝 기호는 기호의 반복 및 순환식의 프리픽스(prefix)이다. 동기화 후에, 트레이닝 기호의 2개의 버전간의 차이점은 잡음뿐이다. 따라서, 2개의 기호를 감산하면 잡음의 추정값을 얻게 된다.
SNR을 측정하는 보다 정확한 다른 방법은 패킷내의 검출된 데이터를 이용하는 것이다. 예를 들어, 최소 제곱 추정법을 이용하는 콘스텔레이션 포인트 추정으로부터, 분할 후의 검출된 콘스텔레이션 포인트가 감산된다. 그 결과로, 통계가 신호와 잡음 레벨간의 비율에 연관시키는 추정값에 있어서 오류가 발생한다. SNR을 측정하는 다른 기술은 패킷 수신(신호 레벨) 동안과 채널 상에서의 아이들(idle) 주기(잡음 레벨) 동안에 수신 에너지 레벨을 측정하는 것이다. SNR의 수는 2개의 값을 감산함으로써 얻게 된다.
이들 파라미터 또는 몇몇 패킷에 대한 실행 평균값이 테이블에 저장되어, 추가로 후술되는 개선된 데이터 속도 선택에 사용될 수 있다.
채널 상관 관계
채널 상관 관계 즉, MIMO 상관 관계는 MIMO 채널 매트릭스 H로부터 추정될 수 있다. 채널의 추정값은 모든 경우에 있어서 간섭 검출을 이용하는 시스템에 필수적이다. 유효 자유도(EDOF) 및 유효 치수(ED) 등과 같이, 이러한 상관 관계에 있어서 몇몇 제안된 측정값이 있다. 이들 측정값은 얼마나 많은 독립적인 스트림의 데이터가 채널을 통해 전송되는지를 결정하는데 모두 사용된다.
본 발명은 채널 매트릭스의 고유값(EV) 또는 특이값(SV)을 계산하는 것을 제안한다. 이는 특이값 분해(SVD)를 이용하여 계산될 수 있다. 전체적으로 상관 관계가 없는 MIMO 채널에서, 이들 EV 모두는 동일한 값을 가지며 높은 값일 수 있다. 상관 관계가 있는 채널에서, 몇몇 EV는 보다 낮은 값일 수 있다. 상관 관계에 대한 양호한 측정값은 EV의 최대값과 그들간의 비율이다.
수신된 ACK 수와 누락된 ACK 수간의 균형
수신된 ACK 수와 누락된 ACK 수간의 균형이 또한 계산될 수 있다. 이러한 측정값은 수신된 확인 응답수와 누락된 확인 응답수를 저장한다. 이러한 통계를 계산하는데 사용되는 패킷의 수는, 임의의 주어진 데이터 속도로 전송된 패킷 또는 임의의 주어진 데이터 속도로 전송된 최종 X 패킷과 관련된 모든 ACK를 기초로 할 수 있다.
채널 상관 관계에 기초한 데이터 속도 적응
도 6은 본 발명의 특징을 포함하는 자동 데이터 속도 제어기(600)의 개략적인 블록도이다. 자동 데이터 속도 제어기(600)는, 본 명세서에서 수정되어 본 발명의 특징 및 기능을 포함되는 바와 같이, 본 명세서에서 참조 문헌으로서 포함되는 2003년 12월 26일에 출원된 "Method and Apparatus for Automatic Data Rate Control in a Wireless Communication System"의 미국 특허 출원 제 10/745,883 호에 기재된 기술을 이용하여 구현될 수 있다.
일반적으로, 자동 데이터 속도 제어기(600)는 데이터 속도 어드바이서(610)로부터의 정보에 기초하여 속도 제어 적응을 제공한다. 추가로 후술되는 바와 같이, 데이터 속도 어드바이서(610)는 베이스밴드 프로세서로부터 수신된 신호 품질 정보를 이용한다. 신호 품질은 일부 평균화함으로써 휴지 주기동안에 측정된 수신된 신호 세기 및 잡음 레벨로부터 얻게 되거나 수신된 EVM(802.11a 표준에 기재된 바와 같이, 오류 벡터 크기)로부터 얻게 된다. 본 발명의 일측면에 따르면, 자동 데이터 속도 제어기(600)는 최적의 전송 방법을 선택하기 위해서 링크의 채널 상관 관계를 또한 고려한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 자동 데이터 속도 제어기(600)는 데이터 속도 어드바이서(610)와 데이터 속도 알고리즘(620)을 포함한다. 예시적인 데이터 속도 어드바이서(610)는 도 7과 결부시켜 후술되는 룩업 테이블(700)을 이용하여 속도 어드바이스(advise)를 생성한다. 일반적으로, 룩업 테이블(700)은 임의의 주어진 SNR 및 상관 관계에 이용하기 위한 적절한 전송 모드(변조 형태, 콘스텔레이션 크기 및 코딩 속도)를 제공한다.
스테이션은 SNR과 누락된 확인 응답(ACK)(즉, 수신된 ACK와 누락된 ACK간의 균형)을 관찰함으로써, AP(예를 들어, 인프라구조의 기본 서비스 세트(BSS) 모드)로의 링크의 품질을 모니터링할 수 있다. 이러한 수의 누락된 ACK는 잘못 수신된 패킷의 개수와 직접 관련되어 있다. 이러한 링크 품질은, 스테이션이 데이터 속도 선택 알고리즘을 통해 통신에 사용하는 데이터 속도, 즉, 변조 형태, 콘스텔레이션 크기 및 코딩 속도를 결정하는데 사용된다. 유사하게, 접근점은 모든 관련된 스테이션으로의 링크를 모니터링하여, 최적의 데이터 속도 각각을 선택한다. 또한, 독립적인 기본 서비스 세트(IBSS) 모드에서, 모든 스테이션은 통신하는 다른 모든 스테이션으로의 링크에 대한 정보를 수집하여, 최적의 데이터 속도 각각을 선택한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 자동 데이터 속도 제어기(600)는 2개의 상호 동작 객체, 즉, 속도 어드바이서 객체(610)와 데이터 속도 알고리즘 객체(620)를 포함한다. 예시적인 속도 어드바이서(610)는 링크에 대한 DCQ(데이터 속도 통신 품질) 또는 DSQ(데이터 속도 신호 품질)(또는 둘다)에 기초하여 최적의 속도를 결정한다. DCQ 값은 모뎀으로부터의 신호 및 잡음 레벨 판독값에 기초한 SNR 표시이다. 또한, DSQ 값은 OFDM 콘스텔레이션 오류에 기초로 하지만 SNR의 표시이다. 속도 어드바이서 객체는 소정의 테이블(700)을 이용하여 신호 품질 값을 최적의 데이터 속도에 매핑하고, 데이터 속도를 감소, 유지 또는 증가시킬지에 관한 어드바이스를 데이터 속도 알고리즘 객체(620)에 부여한다.
데이터 속도 알고리즘 객체(620)는 어드바이서(610)로부터의 어드바이스를 이용하여 현재의 데이터 속도 전송에 대한 데이터 속도를 선택한다. 누락된 ACK의 경우에, 데이터 속도 알고리즘(620)은, 수명 타이머의 종료가 끝나기 전에 현재의 프레임을 전달한 가능성을 증가시키기 위해서, 다음 재전송을 위한 데이터 속도를 일시적으로 낮출 수 있다. 또한, 데이터 속도 알고리즘(620)은, 무선 링크가 속도 어드바이서(610)가 생각하는 것보다 양호하게 수행함을 전달된 프레임 이력(즉, 있을 경우, 몇몇 손실된 ACK)이 나타내는 경우에, DCQ 및 DSQ의 값에 기초하여 데이터 속도를 증가시킬 수 있다.
도 6은 데이터 속도 알고리즘(620)의 여러 상태간의 천이를 도시한다. 예시적인 데이터 속도 알고리즘(620)은 4개의 상태, 즉, 스테이션(300)이 정상적으로 동작하고 있는 정상 동작 상태(650)와, 스테이션(300)이 상위 데이터 속도에서 하나의 프레임을 전송하려고 시도하는 검증 상태(probation state)(660)와, 스테이션(300)이 ACK를 누락한 프레임을 동일 데이터 속도로 재전송하는 재전송 상태(670)와, ACK를 누락한 프레임을 각각의 누락된 ACK와 함께 보다 낮은 데이터 속도로 재전송하는 재시도 만료 회피 폴백 상태(retry expiry avoidance fallback state)(680)를 포함하여, 결과적으로 프레임이 확인 응답될 수 있는 가능성을 최적화할 수 있다. 데이터 속도 알고리즘(620)의 보다 상세한 설명에 대해서는 2003년 12월 26일에 출원된 미국 특허 출원 제 10/745,883 호를 참조한다.
본 발명은 MIMO 시스템에 있어서, 데이터 속도 선택 알고리즘(620)은 현재의 링크 정보뿐만 아니라, 링크의 채널 상관 관계를 이용하여, 최적의 전송 방법을 선택함으로써 개선될 수 있다. 환언하면, 독립된 데이터 스트림을 전송하는 안테나의 수, 변조 형태, 콘스텔레이션 크기, 코딩 속도는 SNR, 누락/수신된 ACK의 균형 및 채널 매트릭스의 상관 관계를 기초로 한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상관 관계 정보는 입력으로서 데이터 속도 어드바이서(610)에 부가된다. 도 7과 결부시켜 추가로 후술되는 바와 같이, 속도 어드바이서(610)는 현재의 링크 정보(DCQ 및/또는 DSQ 값)와 함께 채널 상관 관계의 조합을 이용하여 독립된 데이터 스트림(즉, 독립된 안테나)의 최적의 수와, 이들 스트림 각각에 대해서 정확한 데이터 속도와 같이 어느 변조 형태 및 코딩이 사용되는지를 선택할 수 있다. 상관 관계와 DCQ/DSQ를 데이터 스트림 수에 매핑하고, DCQ/DSQ를 이들 스트림에 사용되는 데이터 속도에 매핑하는 하나 이상의 소정 테이블(700)에 기초하여 이들이 결정될 수 있다.
도 7은 2개의 송신기(TX) 브렌치를 가진 예시적인 시스템에 대해 도 6의 속도 어드바이서(610)에 의해 사용될 수 있는 예시적인 데이터 속도 테이블(700)을 나타내며, 변조 깊이 및 코딩 속도를 가변시킴으로써 (안테나 당) 속도(a - h)를 적용한 샘플 테이블을 도시한다. 예를 들어, 예시적인 시스템은 다음의 예시적인 속도(a - h)를 이용할 수 있다.
속도 a : BPSK, 속도 ½코딩 = 6 Mbps
속도 b : BPSK, 속도 ¾코딩 = 9 Mbps
속도 c : QPSK, 속도 ½코딩 = 12 Mbps
속도 d : QPSK, 속도 ¾코딩 = 18 Mbps
속도 e : 16QAM, 속도 ½코딩 = 24 Mbps
속도 f : 16QAM, 속도 ¾코딩 = 36 Mbps
속도 g : 64QAM, 속도 ⅔ 코딩 = 48 Mbps
속도 h : 64QAM, 속도 ¾코딩 = 54 Mbps
테이블(700)은 특정 SNR 및 상관 관계 쌍에 대한 어드바이스된 데이터 속도를 나타낸다. 이러한 속도는 사용하는 송신 브렌치의 개수와 어드바이스된 변조/코딩 속도 조합으로 구성되어 있다.
0의 상관 관계는 공간적인 상관 관계가 없는 경우를 나타내며, 1의 상관 관계는 완전히 상관 관계가 있는 신호의 경우를 나타냄을 알아야 한다. 2개의 송신기 2개의 수신기 시스템에 있어서, 상관 관계 행렬은 다음과 같이 주어진다.
여기서, ρ는 테이블에 표시된 상관 관계 측정값을 나타내며, H는 채널 매트릭스이다.
도 8은 상관 관계가 없는 경우의 시스템 적용 속도 선택의 최대 처리량을 나타낸다. 최대 처리량은 (1 - PER)*(속도 처리량)으로서 계산되며, 여기서, PER은 패킷 오류률을 나타낸다. 이러한 예에서, 속도 처리량은 BPSK의 경우에 12 Mbps이며, QPSK의 경우는 24 Mbps이며, 16QAM의 경우는 48 Mbps이며, 64QAM의 경우는 72 Mbps이다. 실선은 하나의 송신기 브렌치의 결과치를 나타내며, 점선은 2개의 송신 브렌치의 결과치를 나타낸다. 곡선의 포락선(선(810)으로 하이라이트됨)은 데이터 속도 선택 방법에 의해 선택된 속도이다. 도 8로부터, 매우 낮은 SNR 값의 경우에만, 하나의 송신기의 경우가 선택되며, 높은 SNR 값의 경우에는 2개의 송신기의 경우가 선택된다는 것이 명백하다.
도 9는 0.8인 상관 관계(ρ)에 대한 동일 결과치를 나타내며, 여기서, 2개의 송신기 브렌치의 경우의 성능은 심각하게 감소된다. 이런 이유로, 데이터 속도 선택 알고리즘은 최대 33 dB의 SNR까지인 하나의 송신기 브렌치의 경우에 해당하는 속도를 항상 선택하며, 여기서, 2개의 송신기 16QAM 속도를 선택한다.
본 명세서에 기재되고 나타낸 실시예 및 여러 수정예는 본 발명의 이론의 단순한 예시이며, 여러 수정예는 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 구현될 수 있음을 당업자라면 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 무선 LAN 등의 무선 통신 시스템의 자동 데이터 속도 제어를 위한 개선된 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명이 동작할 수 있는 무선 네트워크 환경을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 특징을 포함하는 도 1의 예시적인 스테이션에 대한 개략적인 블록도,
도 3은 본 발명의 특징을 포함하는 예시적인 송신/수신 스테이션에 대한 개략적인 블록도,
도 4는 MIMO 기반의 OFDM 무선 장치의 성능에 대한 신호 대 잡음비(SNR)와 채널 상관 관계의 영향을 도시하는 도면,
도 5는 0의 상관값(ρ)을 갖는 예시적인 2개의 송신기 및 2개의 수신기(2×2) 구성의 SNR에 따른 비트 오류률 성능을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 특징을 포함하는 도 3의 자동 데이터 속도 제어기의 개략적인 블록도,
도 7은 도 6의 속도 어드바이서(advisor)에 의해 사용될 수 있는 예시적인 데이터 속도 테이블을 나타내는 샘플 테이블,
도 8은 상관 관계가 없는 속도 선택을 적용한 시스템의 최대 처리량을 나타내는 도면,
도 9는 0.8의 상관 관계(ρ)에 대한 속도 선택을 적용한 시스템의 최대 처리량을 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 무선 네트워크 환경 105 : 유선 분배 네트워크
120 : 접근점 200 : 스테이션
300 : 송신/수신 스테이션 305 : 매체 접근 제어기
320 : 베이스밴드 프로세서 330 : 무선 주파수 회로
600 : 자동 데이터 속도 제어기

Claims (10)

  1. 채널 상관 관계의 측정값에 기초하여 송신된 데이터의 송신 속도를 적응시키는 데이터 속도 제어기를 포함하는 무선 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 속도 제어기는 현재의 링크 정보에 기초하여 상기 송신 속도를 추가로 적응시키는 무선 통신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 속도는 독립된 데이터 스트림을 송신하는 하나 이상의 다수의 안테나, 변조 형태, 콘스텔레이션 크기 및 코딩 속도 중 하나 이상을 정의하는 무선 통신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 속도 제어기는 다음 프레임 송신에 대한 에상 신호 품질에 기초하여 상기 송신 속도를 적응시키는 무선 통신 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 속도 제어기는, 현재의 신호 품질이 임의의 주어진 데이터 속도의 최소의 필요한 신호 품질 아래에 있는 경우에, 데이터 속도를 감소시키는 데이터 속도 어드바이스에 기초하여 상기 송신 속도를 적응시키는 무선 통신 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 속도 제어기는, 현재의 신호 품질이 임의의 주어진 데이터 속도의 최소의 필요한 신호 품질 위에 있는 경우에, 데이터 속도를 증가시키는 데이터 속도 어드바이스에 기초하여 상기 송신 속도를 적응시키는 무선 통신 장치.
  7. 하나 이상의 데이터 프레임을 송신하는 단계와,
    채널 상관 관계의 측정값에 기초하여 상기 데이터의 송신 속도를 적응시키는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적응 단계는 현재의 링크 정보에 기초하여 상기 송신 속도를 추가로 적응시키는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 송신 속도는 독립된 데이터 스트림을 송신하는 하나 이상의 다수의 안테나, 변조 형태, 콘스텔레이션 크기 및 코딩 속도를 정의하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 적응 단계는 다음 프레임 송신의 예상 신호 품질에 기초하여, 또는 현재의 신호 품질이 임의의 주어진 데이터 속도의 최소의 필요한 신호 품질 아래에 있는 경우에 데이터 속도를 감소시키고 현재의 신호 품질이 임의의 주어진 데이터 속도의 최소의 필요한 신호 품질 위에 있는 경우에 데이터 속도를 증가시키는 데이터 속도 어드바이스에 기초하여, 상기 송신 속도를 적응시키는 방법.
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