KR20070055611A - 매체 접속 제어(ｍａｃ) 정보를 사용하여무선랜(ｗｌａｎ)에서 스마트 안테나를 작동하는 방법 - Google Patents

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Abstract

스위치드 빔 안테나를 구비한 통신 장치는 복수의 송신기를 포함하는 무선랜(WLAN)에서 동작한다. 스위치드 빔 안테나는 복수의 안테나 빔을 생성한다. 통신 장치를 동작하는 방법은 무선랜에서 동작하는 복수의 송신기로부터 신호를 수신하는 단계, 매체 접속 제어(MAC) 정보를 포함하는 수신 신호를 식별하는 단계, 및 MAC 정보를 포함하는 각각의 수신 신호를 위한 품질 메트릭을 결정하는 단계를 포함한다. 송신기는 품질 메트릭에 기초하여 선택된다. 안테나 빔은 선택된 송신기로부터 MAC 정보를 포함하는 신호를 수신하기 위해서 스캔된다. 각각의 스캔된 안테나 빔과 연관된 품질 메트릭이 결정된다. 스캔된 안테나 빔 중 하나가 그 후 품질 메트릭에 기초하여 선택된 송신기와 통신하기 위해서 선택된다.

Description

매체 접속 제어(ＭＡＣ) 정보를 사용하여 무선랜(ＷＬＡＮ)에서 스마트 안테나를 작동하는 방법{METHOD FOR OPERATING A SMART ANTENNA IN A WLAN USING MEDIUM ACCESS CONTROL INFORMATION}
본 발명은 무선 통신 분야에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 무선 통신 장치와 함께 사용되는 스마트 안테나에 관한 것이다.
무선 통신 시스템에서, 통신 장치는 복수의 지향성 안테나 빔을 생성하는 스마트 안테나를 포함할 수 있다. 무선랜(WLAN)에서 작동할 때, 지향성 안테나 빔을 조종하는 전통적인 방법은, 물리 계층(PHY)에서 수신되는 원신호(raw signal) 강도의 측정에 기초한다. 일반적으로, 통신 장치는, 소정의 측정 시간 간격 동안, 수신된 신호 강도 평균이 최대가 되는 방향으로 지향성 안테나 빔을 조종하도록 시도한다.
단점은 통신 장치가 신호원에 대한 식별 없이 수신 신호 강도를 맹목적으로 최대화한다는 것이다. 보다 지능적인 방식에서는, 통신 장치는 액세스 포인트(AP) 또는 기지국과 같은 네트워크의 중앙 접속 코디네이터(coordinator)에 의해서 주기적으로 또는 준주기적으로(quasi-periodically) 전송되는 브로드캐스트 신호를 청취(listen)한다. 브로드캐스트 신호는 예를 들어 비컨 프레임(beacon frames)을 포 함한다.
통신 장치는 비컨 프레임에서 수신된 신호의 강도가 최대가 되는 방향으로 지향성 안테나 빔을 조종한다. 이러한 경우, 스테이션(station)은 액세스 포인트로부터의 브로드캐스트 비컨 프레임의 전송 시간에 대한 주기성 정보에 의존한다. 시스템은 또한 상이한 지향성 안테나 빔에 대한 비컨 프레임의 수신된 신호 강도를 측정한다. 이러한 측정은, 액세스 포인트로부터의 비컨 프레임의 주기적 전송 시간에 대한 지식을 이용하여 비컨 프레임에 로크(lock)된 각각의 빔의 신호 강도를 주기적으로 스캔함으로써 수행된다.
수신 신호 강도 지수(RSSI) 또는 신호 대 잡음비(SNR)와 같은 수신 신호 품질의 매체 접속 제어 어그노스틱(agnostic) 최대화에 기초한 안테나 빔 조종 방법에는 문제가 존재한다. PHY 신호 품질 지수를 정확하게 측정하는 것은 일반적으로 어려우며, 특히 신호 대 잡음비 또는 간섭비의 품질 지수가 열악하다면 더욱 그러하다. 이는 현재 수신된 신호가 왜곡되지 않은 신호에 더하여 불규칙 잡음(random noise)을 포함하는 것인지, 또는 수신 신호 그 자체가 왜곡되었고 지향성 간섭이 수신된 신호에 부가된 것인지 여부를 수신기에서 알기 어렵기 때문이다.
액세스 포인트로부터 주기적 또는 준주기적 시간 간격(interval)에서 전송된 것임이 알려진 비컨 프레임 신호와 같은 브로드캐스트 신호를 청취하는 것을 기초로 하는 더욱 지능적인 안테나 빔 조종 방법조차도, 여전히 문제가 존재한다. 주기가 알려졌거나 추정될 수 있으며, 상이한 안테나 빔이 상이한 측정 간격에서 수신된 비컨 프레임 신호 강도를 측정하기 위해서 조정될 수 있으며 그 후 비교될 수 있다.
문제점 중 하나는, 비컨 프레임은 단지 준주기적이며, 열약한 수신 환경 또는 무선랜 신호의 전송에 대한 정확한 타이밍의 손실로 인해 손실될 수 있기 때문에, 비컨 프레임 신호의 타이밍이 정확하게 알려지지 않는다는 것이다. 최근의 시스템이 가지고 있는 또 다른 문제는, 통신 장치가 무선랜에서 하나의 비컨 프레임 패킷을 수신하기 위해서 요구되는 일반적으로 100 msec 정도의 비교적 긴 시간 지연이다.
매 100 msec마다 하나의 안테나 빔당 하나의 비컨 프레임 패킷만이 수신되며, 신뢰할 수 있는 신호 강도의 측정을 보장하기 위하여 하나의 안테나 빔당 다수 패킷의 수신이 필요하기 때문에, 만약 빔 탐색이 비컨 프레임의 수신에 순수하게 의존하다면 수행되는 "최상의(best) 안테나 빔"의 스위핑(sweeping) 탐색에 수초 또는 그 이상이 걸릴 수 있다. 빠른 빔 탐색이 필요한 몇몇의 애플리케이션의 경우, 이러한 애플리케이션은 빔 탐색(열악한 통신을 발생시키는 빔을 포함하여) 동안 일어날 수 있는 성능 저하를 용인할 수 없기 때문에, 패킷화된 브로드캐스트 신호의 주기적 수신에 의존하는 조종 방법에 의해서 초래되는 그러한 긴 지연은 중요한 문제일 수 있다.
예를 들어, 무선랜 신호의 측정이 수신된 MAC 패킷 정보의 지능적인 사용 없이 이루어지는 경우 문제가 발생한다. MAC 패킷 와이즈(packet-wise) 정보가 사용되지 않는 경우, 무선랜 스테이션이 원하지 않는 안테나 빔 방향뿐 아니라 양호한(preferred) 안테나 빔 방향을 구별하는 것이 매우 어렵게 된다.
상술한 배경의 관점에서, 본 발명의 목적은 전송 경로뿐 아니라 수신 경로 모두에서, MAC 패킷에 담긴 정보를 사용하여 안테나 조종 문제를 감소시키는 것이다.
본 발명은 스마트 안테나 기반 시스템에서 안테나 빔을 조종하는 방법이다. 시스템은 측정 간격 내에 수신된 모든 프레임의 수신 에너지를 맹목적으로 최대화할 수 있다. 또한 시스템은 액세스 포인트로부터 주기적으로 전송된 신호의 전송 타이밍에 대한 지식에 기초하여 상이한 안테나 빔들을 스캔할 수도 있다.
신호 또는 링크 품질의 측정은, 측정 간격 내에서 수신된 모든 수신된 프레임의 패킷 와이즈 측정 정보뿐만 아니라, 상이한 무선랜(WLAN) 매체 접속 제어(MAC) 패킷 어드레스에 대한 식별(identification) 및 판별(distinction)과 동시에 수행된다. WLAN MAC 패킷 와이즈 어드레스 및 품질 정보를 사용함으로써, 상이한 안테나 빔 상의 신호 또는 링크 품질의 측정이 MAC 패킷 어드레스 및 패킷 와이즈 품질 정보의 어그노스틱(agnostic)인 품질 측정에 의존하는 전통적인 방법과 비교하여 보다 빠르고 보다 정확하게 수행된다.
또한, 빔 탐색 패턴 및 형상 또한 선택적으로 형성될 수 있다. 즉, 빔들은 원하는(desired) 소스/타켓을 향하도록 조종되거나, 원하지 않는(undesired) 소스/타켓으로부터 멀리 떨어지도록 조종되거나, 원하는 소스/타켓에 대한 통신 링크의 향상과의 균형을 맞추는 방향 또는 동일-채널(co-channel) 간섭 액세스 포인트(AP)와 같이 원하지 않는 소스/타켓에 대한 링크의 억제(suppression)와의 균형을 맞추는 방향으로 조종된다. 안테나 빔은 적절한 MAC 패킷 정보를 사용하여 조종된다.
안테나 조종 로직(logic)의 일 실시예는 MAC으로부터 전해지는 품질 메트릭(metric)에 기초한다. 이러한 품질 메트릭들은 수신 신호 강도 지수(RSSI)와, 조종 방법을 사용하는 스테이션(station)에 의해서 현재의 개별적인 MAC 패킷이 전송되는 전송률(transmission rate)을 나타내는 전송-패킷 PHY 레이트(RATE) 값을 포함한다.
추가적인 품질 메트릭은 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 각각의 개별적인 패킷에서 MAC 패킷의 데이터 부분에 포함된 바이트(bytes)의 수를 나타내는 전송 패킷 길이(LENGTH) 값과, 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 패킷들과 관련된 다양한 802.11 무선 랜 MAC-계층 카운터(802.11 표준에서 닷11(dot11) 카운터로 호칭됨)의 값을 포함한다. 이러한 품질 메트릭 모두는 MAC 헤더(header)에서 직접 사용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 무선랜 스테이션은 데이터 타입 패킷을 그것의 원하는 목적지 스테이션으로 전송하는 발명에 합치하는 조종 방법을 사용한다.
전송 안테나 조종 로직은 MAC으로부터 전달된 품질 메트릭을 수반하고, 현재의 개별적인 MAC 패킷이 이 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송되는 전송율을 나타내는 전송 패킷 PHY 레이트(RATE) 값과 같은 직접 사용가능한 MAC 계층 정보를 포함한다. 품질 메트릭은 또한 이 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 각각의 개별적인 패킷의 MAC 패킷 데이터 부분에 포함된 바이트의 수를 나타내는 전송 패킷 길이(LENGTH) 값과 다양한 802.11 무선 랜 MAC-계층 카운터의 값을 포함한다.
또 다른 실시예는 두 개의 상이한 AP 스테이션으로부터 신호를 수신하는 스마트 안테나 조종 클라이언트 스테이션을 수반한다. 제1 스테이션은 제2스테이션과 가깝게 그리고 제2 스테이션과 반대 방향에 위치되며, 제3 스테이션과 제1 스테이션 사이의 거리는 제2 스테이션과 제1 스테이션 사이의 거리보다 짧다. 스마트 안테나 조종 스테이션은 제2 스테이션으로부터의 에너지를 최소화하도록 수신 안테나 빔을 조종할 수 있다. 제2 스테이션으로부터의 에너지를 최소화하는 것은 제1 스테이션으로부터 수신되는 간섭을 동등하게 최소화하며, 그 결과 증가된 신호대 간섭 및 잡음 비(SINR)를 얻게 된다.
본 발명의 보다 자세한 이해는 첨부된 도면과 결합하여 이해될 예시로 주어진 양호한 실시예에 대한 아래의 설명으로부터 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 동일한 IBBS 내의 다른 스테이션으로부터 데이터 패킷을 수신하는 무선랜 스테이션의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따라 스마트 안테나 조종 로직을 이용하는 무선랜 수신기의 상부 계층 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수신 안테나 조종 로직을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 안테나 전송 조종 방법을 이용하는 무선랜 무선랜 스테이션의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전송 안테나 조종 로직을 도시하는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따라 유사한 방향에서 두 개의 AP 스테이션으로부터 신호를 수신하는 클라이언트 스테이션의 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따라 반대 방향에서 두 개의 AP 스테이션으로부터 신호를 수신하는 클라이언트 스테이션의 블록도이다.
본 발명은 스마트 안테나 기반 시스템에서 스마트 안테나 빔을 조종하는 방법이다. 이 시스템은 측정 간격 내에서 수신된 모든 프레임의 수신 에너지를 맹목적으로 최대화한다. 또한 이 시스템은 액세스 포인트로부터 주기적으로 전송된 신호의 전송 타이밍에 대한 지식에 기초하여 상이한 안테나 빔들을 스캔할 수도 있다.
신호 또는 링크 품질의 측정은 측정 간격 내에서 수신된 모든 수신된 프레임의 패킷 와이즈 측정 정보뿐 아니라, 상이한 무선랜(WLAN) 매체 접속 제어(MAC) 패킷 어드레스에 대한 식별(identification) 및 판별(distinction)과 동시에 수행된다. WLAN MAC 패킷 와이즈 어드레스 및 품질 정보를 사용함으로써, 상이한 안테나 빔 상의 신호 또는 링크 품질의 측정이 MAC 패킷 어드레스 및 패킷 와이즈 품질 정보의 어그노스틱(agnostic)인 품질 측정에 의존하는 전통적인 방법과 비교하여 보다 빠르고 보다 정확하게 수행된다.
또한, 빔 탐색 패턴 및 형상 또한 선택적으로 형성될 수 있다. 즉, 안테나 빔들을 원하는(desired) 소스/타켓을 향하도록 조종되거나, 원하지 않는(undesired) 소스/타켓으로부터 떨어지도록 조종되거나, 원하는 소스/타켓에 대 한 통신 링크 향상과의 균형을 맞추는 방향 또는 동일-채널(co-channel) 간섭 액세스 포인트(AP)과 같이 원하지 않는 소스/타켓에 대한 링크의 억제(suppression)와의 균형을 맞추는 방향으로 조종된다. 안테나 빔의 조종은 도 2에 도시한 것과 같은 적절한 MAC 패킷 정보를 사용하여 인에이블(enable)될 수 있다.
802.11 표준에 따라서, 각각의 무선랜 패킷은 MAC 헤더를 포함하며, MAC 헤더는 기본 서비스 집합 식별자(BSSID), 소스 어드레스(SA), 목적지 어드레스(DA), 전송 스테이션 어드레스(TA) 및 수신 스테이션 어드레스(RA)를 포함하는 MAC 어드레스들의 정보를 포함한다. MAC 헤더는 패킷 타입에 따라서 하나 이상의 어드레스를 포함할 수 있다.
일 실시예는 도 2에 도시되어 있으며, 이 경우 패킷은 도 1에 도시한 무선 매체(30)(wireless media)를 통해서 동일한 독립 기본 서비스 집합(IBSS) 내의 다른 스테이션(10)으로부터 본 발명에 따른 조종 방법을 사용하는 스테이션(20)에 의해서 수신된 802.11 무선 랜 데이터 프레임 타입이다. DA, SA 및 BSSID는 MAC 헤더에 내장(embed)된다. DA, SA 및 BSSID의 별개의 조합 각각은 소스 스테이션과 목적 스테이션 사이의 무선 매체를 의미한다.
각각의 스테이션(10, 20)은 예를 들어, 액세스 포인트, 통신 장치 또는 기지국일 수 있다. 각각의 스테이션(10, 20)은 복수의 안테나 빔을 생성하기 위한 스위치드 빔(switched beam) 안테나, 복수의 안테나 빔 중에서 하나를 선택하기 위해 스위치드 빔 안테나에 접속된 빔 선택기 및 무선랜 내에서 작동하는 복수의 송신기로부터 신호를 수신하기 위해 스위치드 빔 안테나와 빔 선택기에 접속된 송수신기 를 포함한다. 좀 더 자세히 설명하자면, 송수신기는 본 발명에 따른 조종 알고리즘을 지원하기 위해 다수의 상이한 모듈을 포함한다.
조종 알고리즘은 IEEE 802.11 표준 무선랜 관리(Management) 프레임 타입의 프레임(패킷)의 소스 및 목적지 MAC 어드레스를 포함하는 MAC 계층 정보에 접근하고 이를 사용한다. 이러한 정보는 비컨 프레임, 프로브(probe) 요청 프레임, 프로브 응답(Response) 프레임, 인증(authentication) 프레임, 인증 해제(de-authentication) 프레임, 연관(association) 요청 프레임, 연관 응답 프레임, 재연관(Re-association) 요청 프레임, 재연관 응답 프레임, 및 연관 해제(disassociation) 프레임을 포함한다.
조종 알고리즘은 데이터 수신을 위해서 사용가능한 안테나 빔들로부터 최적의 안테나 빔을 탐색하기 위해 직접적으로 사용가능한 MAC 계층 정보를 사용한다. 사용가능한 MAC 계층 정보는, 스테이션에 의해서 수신된 각각의 개별적인 802.11 무선랜 MAC 패킷의 IEEE 802.11 무선랜 물리 계층 수렴 프로토콜(Physical Layer Convergence Protocol, PLCP) 헤더 부분으로부터 보고되는 수신 신호 강도 지수(RSSI) 값; 조종 방법을 이용하는 스테이션에 의해서 방금 수신된 현재의 개별적인 MAC 패킷이 그것의 송출기(sender)에 의해서 전송되는 전송율을 나타내는 수신 패킷 레이트(RATE) 값; 각각의 개별적인 수신 패킷의 MAC 패킷 데이터 부분에 포함된 바이트의 수를 나타내는 길이(LENGTH) 값; 및 다른 스테이션으로부턴 수신된 패킷과 관련된, IEEE 802.11 표준에서 닷(dot)11 카운터라고 호칭되는 다양한 IEEE 802.11 무선랜 MAC 계층 카운터의 값을 포함한다. 본원에서 언급된 패킷은 IEEE 802.11 무선 표준에서 모든 정의된 타입 또는 서브 타입의 패킷 또는 프레임을 포함한다.
조종 알고리즘은 수신 안테나 조종을 위해서 사용가능한 안테나 빔에 접속하고 이를 사용한다. 수신 패킷 에러율(그리고 역으로, 패킷 성공률), 수신 프레임들의 평균 PHY 전송율 및 특정 소스 MAC 소스 어드레스에 대해서 특유한 수신 MAC 패킷의 데이터 부분의 평균 단기간 처리율(short-term throughput)과 같은 MAC 계층 정보가 사용된다.
도 2에 도시된 안테나 조종 로직의 일 실시예는 도 3에 추가로 도시되었다. MAC 계층으로부터 전해진 품질 메트릭은 수신 신호 강도 지수(RSSI)(1004)와, 본 발명에 따른 조종 방법을 사용하는 스테이션(station)에 의해서 전송되는 전송율을 나타내는 전송-패킷 PHY 레이트(RATE) 값(1001)과, 본 발명에 따른 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 각각의 개별적인 패킷에서 MAC 패킷의 데이터 부분에 포함된 바이트의 수를 나타내는 전송 패킷 길이(LENGTH) 값(1002)과, 본 발명의 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 패킷과 관련된 다양한 802.11 무선 랜 MAC-계층 카운터(802.11 표준에서 닷11(dot1) 카운터로 호칭됨)의 값(1003)을 포함하며, 이러한 품질 메트릭 모두는 MAC 헤더에서 직접 사용될 수 있다.
전송-패킷 PHY 레이트(RATE) 값(1001), 전송-패킷 길이(LENGTH) 값(1002) 및 다양한 802.11 무선 랜 MAC-계층 카운터의 값(1003)은 품질 메트릭 계산기(1005)로 전해지며, 품질 메트릭 계산기(1005)는 특정 소스 MAC 어드레스에 대해서 특유한 수신 패킷 에러율(그리고 역으로, 패킷 성공률), 특정 소스 MAC 어드레스에 대해서 특유한 수신 프레임들의 평균 PHY 전송율, 및 특정 소스 MAC 소스 어드레스에 대해서 특유한 수신 MAC 패킷들의 데이터 부분의 평균 단기간 처리율을 포함하는 파생된(derivative) 품질 메트릭을 생성한다.
파생된 품질 메트릭과 직접 사용가능한 품질 메트릭 모두는 대응하는 MAC 어드레스와 함께, 사용가능한 정보에 기초하여 통신을 위하여 최상의 안테나 빔이 결정되는 안테나 빔 선택기(1009)로 전해진다. 수신 안테나 빔 선택기(1009)는 수신 안테나 빔을 조종하기 위하여 하나 이상의 품질 메트릭과 대응 MAC 주소를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 안테나 빔 선택기(1009)는 특정한 MAC 어드레스를 갖는 WLAN 스테이션으로부터의 모든 수신 패킷의 수신 RSSI(1004)를 유일한 품질 메트릭으로서 사용할 수 있다.
조종 알고리즘은 데이터 전송에 사용가능한 빔들로부터 최적의 빔을 탐색하기 위해 사용가능한 MAC 계층 정보에 접속하고 이를 사용한다. 사용가능한 MAC 계층 정보는 조종 방법을 사용하는 스테이션(station)에 의해서 전송되는 현재의 개별적인 MAC 패킷이 전송되는 전송율을 나타내는 전송-패킷 PHY 레이트(RATE) 값과; 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송의 각각의 개별적인 패킷에서 MAC 패킷의 데이터 부분에 포함된 바이트의 수를 나타내는 전송 패킷 길이(LENGTH) 값과; 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 패킷과 관련된 다양한 802.11 무선랜 MAC 계층 카운터의 길이(LENGTH) 값을 포함한다.
조종 알고리즘은 전송 패킷 에러율, 전송된 프레임들의 평균 PHY 전송율, 및 특정 목적지의 MAC 목적지 어드레스에 대해서 특유한 전송 MAC 패킷의 데이터 부분의 평균 단기간 처리율(short-term throughput)을 포함하는 MAC 계층 정보에 접속하고 이를 사용한다.
도 4는 데이터 타입 패킷을 원하는 목적지 스테이션(50)에 전송하는 조종 방법을 사용하는 무선랜 스테이션(40)에 대한 또 다른 실시예를 도시한다. MAC 목적지 어드레스는 MAC 어드레스 추출기(extractor)(304)에 의해서 추출되고, 품질 메트릭은 품질 메트릭 추출기(305)에 의해서 추출된다. 추출된 품질 메트릭과 MAC 목적지 어드레스는 서로 연관되어 안테나 조종 로직(301)으로 전송되고, 안테나 조종 로직(301)은 특정 MAC 어드레스를 갖는 목적지 스테이션과 통신하기 위한 최상의 전송 안테나 빔을 결정한다. MAC 데이터는 적절한 프레임으로 재포맷(reformat)되며, 무선랜 스테이션 PHY(302)에 의해서 변조되며, 미리 결정된 안테나 빔(300)을 통해 전송된다.
도 4의 전송 안테나 조종 로직은 도 5에 추가로 도시되었다. MAC 계층으로부터 전해진 품질 메트릭은, 조종 방법을 사용하는 스테이션(station)에 의해서 현재의 개별적인 패킷이 전송되는 전송율을 나타내는 전송-패킷 PHY 레이트(RATE) 값(2001)과, 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 각각의 개별적인 패킷에서 MAC 패킷의 데이터 부분에 포함된 바이트의 수를 나타내는 전송 패킷 길이(LENGTH) 값(2002)과, 조종 방법을 사용하는 스테이션에 의해서 전송된 패킷과 관련된 다양한 802.11 무선 랜 MAC-계층 카운터(802.11 표준에서 닷11(dot11) 카운터로 호칭됨)의 값(2003)과 같은 직접적으로 사용가능한 MAC 계층 정보를 포함한 다.
전송-패킷 PHY 레이트(RATE) 값(2001), 전송-패킷 길이(LENGTH) 값(2002) 및 다양한 802.11 무선 랜 MAC-계층 카운터의 값(2003)은 품질 메트릭 계산기(2005)로 전해지며, 품질 메트릭 계산기(2005)는 특정 목적지 MAC 어드레스에 대해서 특유한 전송 패킷 에러율(2006)(그리고 역으로, 패킷 성공률), 특정 목적지 MAC 어드레스에 대해서 특유한 전송 프레임의 평균 PHY 전송율, 및 특정 목적지 MAC 목적지 어드레스에 대해서 특유한 전송 MAC 패킷들의 데이터 부분의 평균 단기간 처리율을 포함하는 파생된 품질 메트릭을 계산한다.
파생된 품질 메트릭과 직접 사용가능한 품질 메트릭 양자 모두는 대응하는 MAC 어드레스와 함께, 사용가능한 정보에 기초하여 통신을 위하여 최상의 안테나 빔이 결정되는 전송 안테나 빔 선택기(2009)로 전해진다. 전송 안테나 빔 선택기(2009)는 전송 안테나 빔을 조종하기 위하여 하나 이상의 품질 메트릭과 대응 MAC 주소를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 안테나 빔 선택기(2009)는 평균 단기 전송 처리율을 유일한 품질 메트릭으로서 사용할 수 있다.
조종 방법은 수신 및/또는 전송 MAC 패킷의 MAC 어드레스 정보를 이용하여 원하는 소스 및/또는 원하는 목적지를 식별하고, 분류하고, 모니터하며, 수신 및/또는 전송 MAC 패킷의 MAC 어드레스 정보를 이용하여 원하지 않는 소스 및/또는 원하지 않는 목적지를 식별하고, 분류하고, 모니터한다.
스마트 안테나 조종 방법을 사용하는 무선랜 스테이션이 하나를 초과하는 스테이션과 통신하는 경우, 무선랜 스테이션은 각각의 스테이션과 연관된 품질 메트 릭을 식별하고, 스테이션들의 상태를 모니터하고, 스테이션들을 원하는 소스/목적지 및 원하지 않는 소스/목적지로 분류할 수 있다. 실제 환경(예를 들어, 스테이션의 기하학적 위치)에 따라서, 스마트 안테나 조종 스테이션은 원하는 스테이션으로의/부터의 에너지를 최대화하거나, 원하지 않는 스테이션으로의/부터의 에너지를 최소화하는 것을 선택할 수 있다.
궁극적인 목적은 신호 대 간섭 및 잡음 비(SINR)를 최대화하는 것이며, 이로써 높은 처리율을 얻을 수 있다. 도 6은 스마트 안테나 조종 클라이언트 스테이션(61)이 AP 스테이션(62, 63)들로부터 신호를 수신하는 실시예를 도시한다. 상기 스테이션(62, 63)들은 스테이션(61)에 대해서 유사한 방향으로 위치되어 있으며, 스테이션(62)은 스테이션(63)보다 스테이션(61)에 가까이 위치한다. 스마트 안테나 조종 스테이션(61)은, 마치 스테이션(63)이 존재하지 않는 것처럼 스테이션(62)에 대하여 수신 안테나 빔을 조종할 수 있다.
또 다른 실시예가 도 7에 도시되었으며, 스마트 안테나 조종 클라이언트 스테이션(71)은 AP 스테이션(72, 73)들로부터 신호를 수신한다. 상기 스테이션(72)은 스테이션(71)에 대해서 스테이션(73)의 반대 방향과 가까운 방향으로 위치되며, 스테이션(72)과 스테이션(71) 사이의 거리는 스테이션(73)과 스테이션(71) 사이의 거리보다 짧다. 스마트 안테나 조종 스테이션(71)은 스테이션(73)으로부터의 에너지를 최소화하기 위해 수신 안테나 빔을 조종할 수 있다. 스테이션(73) 에너지를 최소화 하는 것은 스테이션(71)에 의해 수신되는 간섭을 등가적으로 최소화시키며, 그 결과 SINR이 최대화된다.
안테나 빔을 조종하는 대안적인 방법은 MAC 계층보다 상위에 있는 계층에 의해서 제공되는 성능(performance) 정보를 최상의 안테나 빔을 탐색하는데 사용하는 것이다. 예를 들어, 전송 제어 프로토콜(Transport Control Protocol, TCP)이 WLAN을 통한 파일 전송에 사용되는 경우, 스마트 안테나 시스템을 구비한 수신 스테이션은 각각의 스캔된 빔에 대하여 상대적으로 긴 측정 기간 동안 빔을 회전시킬 수 있으며, 각각의 빔을 위한 측정 간격 동안 시스템은 특정 빔을 사용하여 획득된 TCP 계층 또는 애플리케이션 계층 데이터 처리율을 측정한다.
이러한 접근은 물리 계층 신호 강도에만 기초하여 안테나를 조종함으로써 빔을 간섭 소스로 잠재적으로 조정하는 문제를 완화한다. 그러나 이러한 접근은 일반적으로 MAC 패킷 와이즈 측정과 비교하여 훨씬 긴 시간이 걸리기 때문에, 본 발명의 MAC 계층 패킷 와이즈 스캐닝과 비교하여 과도하게 긴 측정 간격이 요구된다.
당업자라면 상술한 설명 및 연관된 도면에 나타난 교시의 이점을 포함한 본 발명의 다수의 변형 및 다른 실시예를 떠올릴 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 개시된 특정 실시예에 의해 한정되지 않으며, 변형 및 실시예는 첨부된 청구항의 범위내에 포함될 것이다.

Claims (18)

  1. 복수의 송신기를 포함하는 무선랜(WLAN)에서 통신 장치를 작동하는 방법으로서, 상기 통신 장치는 복수의 안테나 빔을 생성하기 위해서 스위치드 빔(switched-beam) 안테나를 포함하는 것인, 통신 장치를 작동하는 방법에 있어서,
    무선랜 내에서 작동하는 복수의 송신기로부터 신호를 수신하는 단계;
    매체 접속 제어(MAC) 정보를 포함하는 수신 신호를 식별하는 단계;
    MAC 정보를 포함하는 각각의 수신 신호에 대한 품질 메트릭(metric)을 결정하는 단계;
    상기 품질 메트릭에 기초하여 송신기를 선택하는 단계;
    상기 선택된 송신기로부터 MAC 정보를 포함하는 신호를 수신하기 위해서 복수의 안테나 빔을 스캐닝(scanning)하고, 각각의 스캔된 안테나 빔과 연관된 품질 메트릭을 결정하는 단계; 및
    상기 선택된 송신기와 통신하기 위하여 상기 품질 메트릭에 기초하여 상기 스캔된 안테나 빔 중 하나를 선택하는 단계
    를 포함하는 통신 장치 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 MAC 정보는 패킷 내에 포함되어 있으며, 상기 MAC 정보는 각각의 패킷에 대한 소스(source) 어드레스 및 목적지(destination) 어드레스를 포함하는 것인, 통신 장치 작동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 선택된 안테나 빔을 상기 선택된 송신기의 소스 어드레스와 연관시켜, 연이은(subsequent) 패킷이 동일한 소스 어드레스에서 수신되는 경우, 동일한 안테나 빔이 상기 MAC 정보를 수신하는데 사용되도록 하는, 상기 연관 단계를 더 포함하는 통신 장치 작동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    선택되지 않은 송신기들로부터 MAC 정보를 포함하는 신호를 수신하기 위하여 복수의 안테나 빔을 주기적으로 스캔하고, 각각의 스캔된 안테나 빔과 연관된 품질 메트릭을 결정하는 단계;
    상기 선택되지 않은 송신기들과 연관된 상기 품질 메트릭을 상기 선택된 송신기와 연관된 상기 품질 메트릭과 비교하는 단계; 및
    상기 선택되지 않은 송신기 중 하나와 통신하기 위해서 상기 비교에 기초하여 상기 스캔된 안테나 빔 중 하나를 선택하는 단계
    를 더 포함하는 통신 장치 작동 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    MAC 정보를 포함하는 신호를 제공하지 않는 송신기들을 식별하는 단계; 및
    MAC 정보를 포함하는 신호를 제공하지 않는 것으로 식별된 상기 송신기들의 방향으로 안테나 빔을 선택하는 것을 방지하는 단계
    를 더 포함하는 통신 장치 작동 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 각각의 수신 신호에 대한 품질 메트릭을 결정하는 단계는 수신 신호와 연관된 MAC 정보에 기초하며,
    상기 MAC 정보는 수신 신호 강도 지수(RSSI) 값, 상기 신호가 전송되는 전송율(transmission rate)을 나타내는 수신 패킷 레이트(RATE) 값, 상기 신호의 데이터 부분에 포함된 바이트(byte)의 수를 나타내는 길이(LEBGTH) 값 및 dot11 카운터의 값 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 통신 장치 작동 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 각각의 수신 신호에 대한 품질 메트릭을 결정하는 단계는 수신 신호와 연관된 MAC 정보에 기초하며,
    상기 MAC 정보는 수신 패킷 에러율, 패킷 성공률, 수신 프레임들의 평균 PHY 전송율 및 상기 신호의 데이터 부분의 평균 단기 처리율(short-term throughput) 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 통신 장치 작동 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 빔은 복수의 지향성 안테나 빔을 포함하는 것인, 통신 장치 작동 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 안테나 빔은 무지향성 안테나 빔과 복수의 지향성 안테나 빔을 포함하며, 상기 무지향성 안테나 빔은 MAC 정보를 포함하는 수신 신호를 식별하는데 사용되며, 상기 지향성 안테나 빔은 선택된 송신기와 통신하는데 사용되는 것인, 통신 장치 작동 방법.
  10. 복수의 송신기를 포함하는 무선랜(WLAN)에서 동작하는 통신 장치에 있어서,
    복수의 안테나 빔을 생성하기 위한 스위치드 빔 안테나;
    상기 복수의 안테나 빔 중 하나를 선택하기 위해서 상기 스위치드 빔 안테나에 접속된 빔 선택기; 및
    상기 무선랜 내에서 동작하는 상기 복수의 송신기로부터 신호를 수신하기 위해서 상기 스위치 빔 안테나 및 상기 빔 선택기에 접속된 송수신기로서,
    MAC 정보를 포함하는 상기 수신 신호를 식별하기 위한 MAC 모듈 및
    MAC 정보를 포함하는 각각의 수신 신호에 대한 품질 메트릭을 결정하기 위한 품질 메트릭 모듈을 포함하는 것인, 상기 송수신기
    를 포함하고,
    상기 빔 선택기는, 상기 품질 메트릭에 기초하여 송신기를 선택하고, 상기 선택된 송신기로부터 MAC 정보를 포함하는 신호를 수신하기 위해 복수의 안테나 빔을 스캔하며;
    상기 품질 메트릭 모듈은 각각의 스캔된 안테나 빔과 연관된 품질 메트릭을 결정하고;
    상기 빔 선택기는 상기 선택된 송신기와 통신하기 위해 상기 품질 메트릭에 기초하여 스캔된 안테나 빔 중 하나를 선택하는 것인,
    통신 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 MAC 정보는 패킷 내에 포함되며, 상기 MAC 정보는 각각의 패킷에 대한 소스 어드레스 및 목적지 어드레스를 포함하는 것인, 통신 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 송수신기는 상기 선택된 안테나 빔과 상기 선택된 송신기의 소스 어드레스를 연관시켜서 연이은(subsequent) 패킷이 동일한 소스 어드레스에서 수신되는 경우, 동일한 안테나 빔이 상기 MAC 정보를 수신하는데 사용되도록 하는 것인, 통신 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 빔 선택기는 선택되지 않은 송신기들로부터 MAC 정보를 포함하는 신호를 수신하기 위하여 복수의 안테나 빔을 주기적으로 스캔하며;
    상기 품질 메트릭 모듈은 각각의 스캔된 안테나 빔과 연관된 품질 메트릭을 결정하고, 상기 선택되지 않은 송신기들과 연관된 품질 메트릭과 상기 선택된 송신기와 연관된 품질 메트릭을 비교하며;
    상기 빔 선택기는 상기 선택되지 않은 송신기 중 하나와 통신하기 위하여 상기 비교에 기초하여 상기 스캔된 안테나 빔 중 하나를 선택하는 것인,
    통신 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 MAC 모듈은 MAC 정보를 포함하는 신호를 제공하지 않는 송신기들을 식별하며;
    상기 빔 선택기는 MAC 정보를 포함하는 신호를 제공하지 않는 것으로 식별된 상기 송신기들의 방향으로 안테나 빔을 선택하는 것을 방지하는 것인,
    통신 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 송수신기는,
    각각의 수신 신호에 대한 수신 신호 강도를 결정하는 신호 강도 지수(RSSI) 모듈;
    각각의 신호가 전송되는 전송율을 나타내는 수신 패킷 레이트(RATE) 값을 경정하는 레이트(RATE) 모듈;
    각각의 신호의 데이터 부분에 포함된 바이트의 수를 나타내는 길이(LENGTH) 값을 결정하는 길이(LENGTH) 모듈; 및
    각각의 신호에 대한 패킷의 수신된 개수를 세는 카운터(counter)
    를 더 포함하며,
    상기 품질 메트릭 모듈은, 수신 신호와 연관된 MAC 정보에 기초하여 각각의 수신 신호에 대한 품질 메트릭을 결정하며, 상기 MAC 정보는 상기 RSSI 모듈로부터 수신된 RSSI 값, 상기 RATE 모듈로부터 수신된 패킷 RATE 값, 상기 LENGTH 모듈로부터 수신된 LENGTH 값 및 상기 카운터의 값 중 적어도 하나를 포함하는 것인,
    통신 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 송수신기는,
    각각의 신호에 대하여 수신 패킷의 에러율을 결정하는 수신 패킷 에러율 모듈;
    각각의 신호에 대하여 수신 패킷의 성공률을 결정하는 패킷 성공률 모듈;
    각각의 신호에 대하여 수신 프레임들의 평균 PHY 전송율을 결정하는 전송율 모듈; 및
    각각의 신호에 대하여 데이터 부분의 평균 단기 처리율(short-term throughput)을 결정하는 처리율처리율을 더 포함하며,
    상기 품질 메트릭 모듈은, 수신 신호와 연관된 MAC 정보에 기초하여 각각의 수신 신호를 위한 품질 메트릭을 결정하며,
    상기 MAC 정보는 수신 패킷 에러율, 패킷 성공률, 각각의 신호에 대한 수신 프레임들의 평균 PHY 전송율 및 각각의 신호에 대한 데이터 부분의 평균 단기 처리율(short-term throughput) 중 적어도 하나를 포함하는 것인,
    통신 장치.
  17. 제10항에 있어서, 상기 복수의 안테나 빔은 복수의 지향성 안테나 빔을 포함하는 것인, 통신 장치.
  18. 제10항에 있어서, 상기 복수의 안테나 빔은 무지향성 안테나 빔과 복수의 지향성 안테나 빔을 포함하며, 상기 무지향성 안테나 빔은 MAC 정보를 포함하는 수신 신호를 식별하는데 사용되며, 지향성 안테나 빔은 선택된 송신기와 통신하는데 사용되는 것인, 통신장치.
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