KR20090124881A - Ｖｈｔ 무선랜 시스템에서 ｐｐｄｕ의 채널 할당 방법 및이를 지원하는 스테이션 - Google Patents

Ｖｈｔ 무선랜 시스템에서 ｐｐｄｕ의 채널 할당 방법 및이를 지원하는 스테이션 Download PDF

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Abstract

VHT 무선랜 시스템에서 PPDU의 채널 할당 방법 및 이를 지원하는 스테이션을 제공한다. 본 발명의 실시예는 복수의 서브채널들로 구성된 결합 채널을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에서 PPDUs(PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) Protocol Data Units)의 채널 할당 메커니즘으로써, PPDUs를 결합 채널에 할당하기 위하여, PPDU에 대한 PLCP 프리엠블과 PLCP 헤더를 서브채널 단위로 독립적으로 생성하여 전송하고, 그리고 결합 채널을 통해 하나 또는 그 이상의 PPDUs를 전송한다. 이 경우에, 복수의 서브채널들 각각을 통해 전송되는 PPDU에 대하여, 변조 및 코딩 기법(MCS) 및 에러 정정 기법 중에서 하나 또는 두 가지 모두를 서브채널별로 다르게 적용하고, 그리고 PLCP 프리엠블 및 PLCP 헤더에 각 서브채널별로 적용되는 변조 및 코딩 기법 및/또는 에러 정정 기법에 관한 정보가 포함될 수 있다.

Description

ＶＨＴ 무선랜 시스템에서 ＰＰＤＵ의 채널 할당 방법 및 이를 지원하는 스테이션 {Channel allocation mechanism of PPDUs for Very High Throughput (VHT) wireless local access network system and station supporting the channel allocation mechanism}
본 발명은 무선랜(Wireless Local Access Network, WLAN)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 VHT(Very High Throughput) 무선랜 시스템에서 PPDU(PLCP(Physical Layer Convergence Protocol) Protocol Data Unit)의 채널 할당 메커니즘과 이를 지원하는 스테이션에 관한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
WLAN 기술의 표준화 기구인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802가 1980년 2월에 설립된 이래, 많은 표준화 작업이 수행되고 있다. 초기의 WLAN 기술은 IEEE 802.11을 통해 2.4GHz 주파수를 사용하여 주파수 호핑, 대역 확산, 적외선 통신 등으로 1~2Mbps의 속도를 지원한 이래, 최근에는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)을 적용하여 최대 54Mbps의 속도를 지원할 수 있다. 이외에도 IEEE 802.11에서는 QoS(Quality of Service)의 향상, 액세스 포인트(Access Point) 프로토콜 호환, 보안 강화(Security Enhancement), 무선 자원 측정(Radio Resource measurement), 차량 환경을 위한 무선 접속(Wireless Access Vehicular Environment), 빠른 로밍(Fast Roaming), 메쉬 네트워크(Mesh Network), 외부 네트워크와의 상호작용(Interworking with External Network), 무선 네트워크 관리(Wireless network Management) 등 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다.
IEEE 802.11 중에서 IEEE 802.11b는 2.4GHz 대역의 주파수를 사용하면서 최고 11Mbs의 통신 속도를 지원한다. IEEE 802.11b 이후에 상용화된 IEEE 802.11a는 2.4GHz 대역이 아닌 5GHz 대역의 주파수를 사용함으로써 상당히 혼잡한 2.4GHz 대역의 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 대역의 주파수를 사용하여 최대 54Mbps의 통신속도를 구현하며, 후방 호환 성(Backward Compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받고 있는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.
또한, 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도 및 쓰루풋에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 5GHz 주파수 대역에서 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 뿐만 아니라, 속도를 증가시키기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)을 사용할 수도 있다.
WLAN의 보급이 활성화되고 또한 이를 이용한 어플리케이션이 다양화됨에 따라, 최근에는 IEEE 802.11n이 지원하는 데이터 처리 속도보다 더 높은 처리율을 지원하기 위한 새로운 WLAN 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있다. 그런데, IEEE 802.11n 매체접속제어(Medium Access Control, MAC)/물리계층(Physical Layer, PHY) 프로토콜은 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하는데 있어서 효과적이지 못하다. 왜냐하면, IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜은 단일 STA, 즉 하나의 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)를 갖는 STA의 동작을 위한 것이어서, 기존 의 IEEE 802.11n의 MAC/PHY 프로토콜을 그대로 유지하면서 프레임의 처리량을 증가시킬수록 이에 따라 부가적으로 발생하는 오버헤드(Overhead)도 증가하기 때문이다. 결국, 기존의 IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜, 즉 단일 STA 아키텍쳐를 그대로 유지하면서 무선 통신 네트워크의 쓰루풋을 향상시키는 것은 한계가 있다.
따라서 무선 통신 네트워크에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 달성하기 위해서는 기존의 단일 STA 아키텍쳐인 IEEE 802.11n MAC/PHY 프로토콜과는 다른 새로운 시스템이 요청된다. VHT(Very High Throughput) 시스템은, IEEE 802.11n 무선랜 시스템의 다음 버전으로서, MAC 서비스 접속 포인트(Service Access Point, SAP)에서 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다. VHT 시스템이란 명칭은 임의적인 것인데, 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하기 위하여, 현재는 4X4 MIMO 및 80MHz 채널 밴드폭을 사용하는 VHT 시스템에 대한 실현 가능성 테스트가 진행되고 있다.
전술한 바와 같이, IEEE 802.11a 규격에서는 5GHz 대역에서 20MHz의 채널 밴드폭을 사용하고 있다. 이에 의하면, 국가적으로 차이가 있지만 13개까지 채널 사용이 가능하다. 그리고 IEEE 802.11n 규격에서는 5GHz 대역에서 20MHz와 40MHz의 채널 밴드폭을 사용한다. 이러한 상황에서, 새롭게 제안되고 있는 VHT 시스템에서 5GHz 대역에서 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용하기 위한 방법은 두 가지 가 있다.
첫 번째 방법은 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용하되, 비연속적인 복수의 서브 채널들로 구성된 채널을 사용하는 방법이다. 이러한 방법에 의한 채널을 "어그리게이션 채널(Aggregation Channel)"이라고 할 수 있는데, 이에 의하면 서로 이격되어 있는 복수의 20MHz 채널을 묶어서 VHT 시스템에서 요구되는 80MHz 채널을 확보한다. 이러한 방법은 5GHz 대역에서 상용화되어 현실화되어 있는 5GHz 대역에서의 현재의 채널 사용을 고려한 현실적인 대안이 될 수 있는 장점이 있다. 그러나 서로 이격되어 있는 서브채널을 단일의 통신 프로토콜로 관리하기는 쉽지가 않을 뿐만 아니라, 이격된 정도가 클수록 채널 효율도 서브채널에 따라서 차이가 발생할 수 있기 때문에, 그다지 효율적인 방법은 아니다.
두 번째 방법은 복수의 서브채널들로 구성된 연속된 80Mhz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용하는 방법이다. 이러한 방법에 의한 채널을 "결합 채널(Bonding Chanel)"이라고 할 수 있는데, 이에 의하면 서로 인접한 20MHz의 서브채널을 복수(예컨대, 4개)개 묶어서 VHT 무선랜 시스템에서 요구되는 80MHz 채널을 확보한다. 이러한 방법은 서로 연속된 복수 개의 서브채널을 함께 관리하기 때문에 효율적인 채널 관리가 가능하고 또한 서브채널에 따른 특성의 편차가 작은 장점이 있다.
다만, 이러한 결합 채널을 사용하는 VHT 시스템을 채택하기 위해서는 기존의 5GHz 대역을 사용하는 무선랜 시스템, 즉 IEEE 802.11a 및 IEEE 802.11n 무선랜 시스템과의 공존 문제를 해결해야 한다. 즉, 현재 상용화되어 있는 IEEE 802.11a 및 IEEE 802.11n 무선랜 시스템과의 공존 문제가 해결되지 않으면, 5GHz 대역에서 연 속된 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용하는 VHT 시스템을 채용하기가 어렵다. 결국, 연속된 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용하는 VHT 시스템은 불가피하게 기존의 IEEE 802.11a 및 IEEE 802.11n 무선랜 시스템과 공존할 수 밖에 없으며, 따라서 이러한 기존의 무선랜 시스템과의 공존의 문제를 해결할 필요가 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 복수의 서브채널들로 이루어지고 또한 연속된 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 갖는 VHT 시스템에서, 레거시(Legacy STA)과의 공존의 문제를 해결할 수 있는 PPDU의 채널 할당 방법 및 이를 지원하는 스테이션을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 복수의 서브채널들로 이루어진 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 갖는 VHT 시스템에서, 각 서브채널의 채널 특성에 편차가 심한 경우에도 효율적인 채널 이용이 가능한 PPDU의 채널 할당 방법 및 이를 지원하는 스테이션을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 하나의 과제는 복수의 서브채널들로 이루어진 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 갖는 VHT 시스템에서, 각 서브채널의 채널 특성을 고려한 PPDU의 채널 할당 방법 및 이를 지원하는 스테이션을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 복수의 서브채널들로 구성된 결합 채널을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에서 PPDUs(PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) Protocol Data Units)의 채널 할당 메커니즘으로써, 상기 PPDUs를 상기 결합 채널에 할당하기 위하여, 상기 PPDU에 대한 PLCP 프리엠블과 PLCP 헤더를 상기 서브채널 단위로 독립적으로 생성하여 전송하고, 그리고 상기 결합 채널을 통해 하나 또는 그 이상의 PPDUs를 전송하는 것을 포함한다.
상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 복수의 서브채널들 각각을 통해 전송되는 PPDU에 대하여, 변조 및 코딩 기법(MCS) 및 에러 정정 기법 중에서 하나 또는 두 가지 모두를 서브채널별로 다르게 적용하고, 그리고 상기 PLCP 프리엠블 및 상기 PLCP 헤더에 각 서브채널별로 적용되는 변조 및 코딩 기법 및/또는 에러 정정 기법에 관한 정보가 포함될 수 있다.
이 경우에, 상기 결합 채널 전체를 통해 하나의 PPDU를 전송하거나 또는 상기 결합 채널을 구성하는 상기 서브채널들 각각을 통해 별개의 PPDU를 전송할 수 있다. 후자의 경우에, 상기 VHT 무선랜 시스템은 VHT 엑세스 포인트(AP)와 다수의 레거시 스테이션(Legacy STA)을 포함하고, 상기 VHT AP는 상기 서브채널들 각각을 통해 다수의 레거시 STA에게로 별개의 PPDU를 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 서브채널들로 이루어지고 또한 연속된 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 갖는 VHT 시스템에서, 각 서브채널별로 서로 다른 MCS나 에러 정정 기법을 적용하고 또한 각 서브채널을 통해 PPDU를 전송하기 때문에, 레거시(Legacy STA)이 함께 존재하고 있는 경우에도 효율적인 데이터의 전송이 가능하다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 각 서브채널의 채널 특성에 편차가 심한 경우에는 서브채널별로 MCS 및 에러 정정 기법을 다르게 적용할 수 있기 때문에 효율적인 채널 이용이 가능하다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. 그리고 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 BSS를 VHT(Very High Throughput) BSS라고 한다.
하나 이상의 VHT BSS를 포함하는 VHT 시스템은 80MHz 채널 밴드폭을 사용할 수 있는데, 이것은 예시적인 것이다. 예컨대, VHT 시스템은 60MHz나 100MHz, 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용할 수도 있다. 이와 같이, VHT 시스템은 소정 크기, 예컨대 20MHz의 채널 밴드폭을 갖는 서브채널이 복수 개가 포함되는 다중 채널 환경을 갖는다.
BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 1에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다. 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 STA(STA1, STA3, STA4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 STA인 액세스 포인트(Access Point, AP), 및 다수의 AP(AP1, AP2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 반면, IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 모든 STA이 이동 스테이션으로 이루어져 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
STA은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 STA을 VHT STA이라고 한다.
무선 통신을 위한 STA은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이서와 디스플레이 수단 등을 포함한다. 프로세서는 무선 네트워l크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 기능 유닛으로써, STA을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행한다. 그리고 트랜시버는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛이다.
STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 비AP STA(STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8)으로써, 단순히 STA이라고 할 때는 비AP STA을 가리키기도 한다. 비AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 Non-AP STA을 Non-AP VHT STA이라고 한다.
그리고 AP(AP1, AP2)는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다. 그리고 후술하는 바와 같은 다중 채널 환경에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 AP를 VHT AP라고 한다.
복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
DS는 하나의 AP가 다른 AP와 통신하기 위한 메커니즘으로서, 이에 의하면 AP 가 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 STA들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 STA이 다른 BSS로 이동한 경우에 프레임을 전달하거나 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 전달할 수가 있다. 이러한 DS는 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬 네트워크와 같은 무선 네트워크이거나 또는 AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.
도 2는 각각 독자적인 라디오 인터페이스를 갖는 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 갖는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 시스템에 적용될 수 있는 프로토콜의 일례인 다중-라디오 통합 프로토콜(Multi-radio Unification Protocol, MUP)에 대한 블록 다이어그램이다.
도 2를 참조하면, MUP를 지원하는 STA은 복수의 네트워크 인터페이스 카드(Network Interface Card, NIC)를 포함한다. 도 2에서 각각의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 서로 분리되어 도시되어 있는데, 이것은 각각의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)는 MAC/PHY 모듈이 서로 독립적으로 운영된다는 것을 의미한다. 즉, 도 2에 도시되어 있는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)에 대한 구분은, 네트워크 인터페이스 카드(NIC)가 개별적인 MAC/PHY 프로토콜에 따라서 동작하는 논리적인 개체(Logical Entity)라는 것을 나타낸다. 따라서 이러한 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 물리적으로 서로 구별되는 기능 개체로 구현되거나 또는 하나의 물리 개체로 통합하여 구현하는 것도 가능하다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 주 라디오 인터페이스(Primary Radio Interface)와 하나 또는 그 이상의 부 라디오 인터페이스(Secondary Radio Interface)로 구분될 수 있다. 그리고 부 라디오 인터페이스가 복수 개인 경우에, 이들도 제1 부 라디오 인터페이스, 제2 부 라디오 인터페이스, 제3 부 라디오 인터페이스 등등으로 구분될 수 있다. 이러한 주 라디오 인터페이스와 부 라디오 인터페이스의 구분 및/또는 부 라디오 인터페이스 자체의 구분은 정책적인 것이거나 또는 채널 환경을 고려하여 적응적으로 결정되는 것일 수도 있다.
복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 다중-라디오 통합 프로토콜(MUP)를 통해서 통합 관리된다. 그 결과, 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)는 외부에 대해서는 마치 하나의 장치인 것처럼 인식된다. 이러한 동작을 위하여, 상기 VHT 시스템은 가상(Virtual)-매체접속제어(V-MAC)를 포함하는데, V-MAC을 통해 상부 계층(Upper Layer)은 다중-라디오 채널에서 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)에 의하여 동작된다는 것을 인식하지 못하게 된다. 이와 같이, VHT 시스템에서는 V-MAC을 통해 상부 계층(Upper Layer)은 다중-라디오를 인식하지 않게 된다. 즉, 하나의 가상 이더넷 어드레스(Virtual Ethernet Address)가 제공된다.
다음으로 본 발명의 실시예들에 따른 VHT 시스템에서 PPDU 채널 할당 메커니즘에 대하여 설명한다. 후술하는 실시예들은 20MHz의 밴드폭을 갖는 인접한 네 개 의 서브채널이 결합되어 있는 결합 채널을 사용하는 VHT 시스템(즉, 80MHz 채널 밴드폭 을 갖는 결합 채널)에 관한 것이지만, 이것은 단지 예시적인 것이다. 후술하는 본 발명의 실시예는, 복수 개, 예컨대 3개 또는 5개 이상의 서브채널을 포함하는 VHT 시스템에도 동일하게 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 또한, 서브채널의 밴드폭이 20MHz인 VHT 시스템으로 본 발명의 실시예가 한정되는 것도 아니다.
서로 인접한 4개의 서브채널(20MHz 채널 밴드폭)들로 구성된 결합 채널(80MHz 채널 밴드폭)을 사용하는 VHT 시스템의 경우에, 각각의 서브 채널에 대한 채널 특성은 서로 상이하다. 즉, 일정한 시점에서의 채널 특성도 다를 뿐만 아니라 시간에 따른 채널의 변동도 다른 양상을 보여 준다. 예를 들어, 주파수가 가장 낮은 제1 서브채널은 아무런 간섭이 없지만, 주파수가 가장 높은 제4 서브채널은 여러 가지 요인에 의하여 채널 특성이 나빠질 수가 있다. 또한, 특정한 서브채널에만 레거시 STA이 공존함으로 인하여, 해당 서브채널은 레거시 STA에 의한 간섭의 문제를 해결할 필요가 있다.
도 3은 결합 채널 전체를 하나의 채널로 간주하고 기존의 방법과 같이 PPDU를 할당하는 메커니즘을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 하나의 PPDU를 4개의 서브채널로 구성된 결합 채널 전체에 걸쳐서 할당하여 상대방 VHT STA으로 전송한다. 이 경우에, PPDU의 전송을 위한 PLCP 프리엠블(Preamble)과 PLCP 헤더(Header)도, 각 서브채널별로 독립적으로 구 성하지 않고, 결합 채널 전체에 걸쳐서 할당하여 전송할 수 있다. 이러한 방법은, 단일 채널로 구성된 무선랜 시스템에서 PPDU의 채널 할당 방법과 동일하기 때문에, 그 적용이 용이한 장점이 있다.
반면, 도 3에 도시된 방법은, 결합 채널을 구성하는 각 서브채널에 대한 채널 특성을 고려하지 않기 때문에, 어느 하나의 서브채널의 특성이 나쁜 경우에도 전체 결합 채널의 전송 효율이 나빠지는 문제가 있다. 즉, PPDU에 대한 에러율(Error Rate)이 가장 나쁜 채널 특성을 보이는 서브채널에 의해 결정되기 때문에, 비록 다른 서브채널의 채널 특성이 우수한 경우에도 높은 전송 효율을 얻을 수가 없다. 이와 같은 경우에는, PPDU에 대한 변조 및 코딩 기법(Modulation and Coding Scheme, MCS) 및/또는 에러 정정 기법(Error Correction Scheme) 또한 가장 나쁜 채널 특성을 보이는 서브 채널에 의하여 결정된다. 따라서 도 3에 도시된 것과 같은 PPDU의 채널 할당 메커니즘에 의하면, 채널 특성이 상대적으로 좋은 서브채널들을 효과적으로 활용하지 못하는 한계가 있으며, 그 결과 결합 채널 전체의 전송 효율을 떨어뜨린다.
이러한 한계를 극복하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 결합 채널을 구성하는 서브채널들 각각의 채널 특성이 균일하지 않고 또한 유동적일 수 있는 VHT 시스템의 본질적 특성을 고려한 PPDUs의 채널 할당 기법을 제안한다.
본 발명의 실시예에 의하면, PLCP 프리엠블과 PLCP 헤더는 각각의 서브채널에 대하여 독립적으로 전송한다. 이것은 후속 PPDU의 전송에 있어서 사용할 MCS 및 /또는 에러 정정 기법(Error Correction Scheme), 예컨대 LDCP(Low density Parity Check) 또는 리드 솔로몬 코드(Reed Solomon Code) 등과 같은 FEC(Forward Error Correction)를 서브채널별로 다르게 적용하기 위함이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 VHT 무선랜 시스템에서 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 단일 PPDU(single PPDU)의 전송을 위한 시간에서 전송 객체인 PPDU1, PPDU2, 및 PPDU3은 서브채널별로 서로 다른 기법에 따라서 전송되는 것을 보여 주고 있다. 이것은 각 서브채널별로 전송 객체인 PPDU1, PPDU2, PPDU3에 적용되는 MCS 및/또는 에러 정정 기법이 서로 다를 수 있다는 것을 나타낸다. 그리고 이와 같이, 각 서브채널별로 적용되는 MCS 및/또는 에러 정정 기법은, 각 서브채널 단위의 PLCP 프리엠블 및/또는 PLCP 헤더에 포함된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 VHT 무선랜 시스템에서 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다. 도 5의 실시예는 PPDU Aggregation for Point-to-Point Connection 기법이라고 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 각각의 PPDU들이 독립적인 서브채널을 사용하여 전송된다. 즉, 동일한 PPDU를 여러 개의 서브채널을 통해서 전송하는 것이 아니라 하나의 PPDU를 하나의 서브채널에만 할당하여 전송한다. 따라서 본 실시예에서는 서브채널이 다르면 이를 통해 전송되는 PPDU도 다르다. 만약, 결합 채널을 구성하는 서브채널의 수가 N개 라면, 동시에 전송할 수 있는 PPDU의 개수는 최대 N개가 된다.
이러한 실시예에 의하면, 각각의 PPDU에 대해서 서로 다른 MCS 및/또는 에러 정정 기법의 적용이 가능하다. 즉, PPDU 단위로 독립적인 서브채널을 사용하여 전송하기 때문에, 각 PPDU 단위로 임의의 MCS 및/또는 에러 정정 기법을 적용할 수가 있다. 예컨대, 특정 시점에서 채널 특성이 우수한 서브채널의 경우에는, MCS 및/또는 에러 정정 기법에 의하여 파생되는 부가 데이터의 양이 상대적으로 적은 변조 및 코딩 기법이나 에러 정정 기법을 적용하고, 채널 특성이 열악한 서브채널의 경우에는 채널 환경이 좋지 않은 경우에도 성공적인 PPDU의 전송을 보장할 수 있는 MCS 및/또는 에러 정정 기법을 적용할 수 있다. 그리고 만약 특정한 서브채널에서 레거시 STA이 동작하고 있고 또한 이 레거시 STA에 의하여 해당 서브채널이 점유되어 있는 경우에는, 이 서브채널을 통해서는 PPDU를 전송하지 않을 수도 잇다.
이러한 방식으로 각 서브채널별로 PPDU를 할당하기 위해서는, 그 이전에 전송되는 PCLP 프리엠블 및/또는 PLCP 헤더를 이용하여 이러한 정보를 상대방 VHT STA에게 미리 알려 주는 것이 바람직하다. 즉, PLCP 프레임블 및/또는 PLCP 헤더를 이용하여, 신호 감지(Signal Detection), 자동 이득 제어(Automatic Gain Control, AGC), 다양성 선택(Diversity Selection), 채널 및 미세 주파수 오프셋 추정(Channel and fine Frequency Offset Estimation), 및/또는 변조 및 코딩 기법(MCS)와 에러 정정 기법에 대한 정보를 수신측 VHT STA에게 알려준다.
또한, 이러한 본 발명의 실시예에 따라서 각 서브채널별로 독립적인 PPDU를 전송하는 기법, 즉 PPDU Aggregation for Point-to-Point Connection 기법을 효율적으로 사용하기 위해서는, 동일한 시간에 전송되는 PPDU의 전송 시간을 최대한 동 일하게 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 서로 다른 서브채널을 통해 전송되는 PPDU의 전송 시간을 일치시키기 위해서는, PPDU를 적절히 분할하여 조각화(Fragmentation)하거나 또는 '0'패팅(zero padding) 등의 방법을 이용하여, 하나의 서브채널을 통해서 전송되는 PPDU의 크기를 적응적으로 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 VHT 무선랜 시스템에서 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다. 도 6의 실시예는 PPDU Aggregation for Point-to-Multipoint Connection 기법이라고 할 수 있다.
레거시 STA이 VHT AP에 접속하는 경우에, 도 4에 도시된 것과 같은 PPDUs의 채널 할당 절차에 의할 경우에, 상기 VHT AP에 의하여 관리되는 VHT BSS의 전체 성능이 떨어지고 데이터 전송 쓰루풋이 떨어지는 문제가 발생할 수가 있다. 왜냐하면, 복수의 서브채널을 포함하는 결합 채널을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에서, 레거시 STA이 어느 하나의 서브채널만을 사용하는 경우, 예컨대 80MHz 채널 밴드폭을 사용하는 VHT BSS에서 레거시 IEEE 802.11 STA이 20MHz의 채널 밴드폭만을 사용하는 경우에, 도 4에 도시된 것과 같은 PPDUs의 채널 할당 메커니즘에 의하면, 나머지 서브채널들(즉, 60MHz 채널)은 사용하지 않고 버려지게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 한 가지 방법으로, 본 발명의 실시예에 따른 VHT 무선랜 시스템에서는, 레거시 IEEE 802.11 STA이 VHT AP에 접속할 경우에, 각각 서로 다른 서브채널을 사용하도록 한다. 이 경우에, 하나 또는 그 이상의 레거 시 STA이 VHT AP에 결합한 경우에는, 다른 STA은 그것이 VHT STA이든 레거시 STA이든지 상관없이, 먼저 결합하고 있는 레거시 STA과는 다른 서브채널들 중의 하나 또는 일부를 사용하도록 설정할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 다른 네 개의 레거시 STA, 즉 제1 레거시 스테이션(Legacy STA 1), 제2 레거시 스테이션(Legacy STA 2), 제3 레거시 스테이션(Legacy STA 3), 및 제4 레거시 스테이션(Legacy STA 4)은 각각 서로 다른 서브채널(예컨대, 각 레거시 스테이션에 대하여 순차적으로 제1 서브채널, 제2 서브채널, 제3 서브채널, 및 제4 서브채널)을 사용하여 VHT-AP에 접속하도록 할 수 있다. 이를 위하여, 상기 VHT-AP는 프로브 응답 프레임 및/또는 비이콘 프레임 등을 모든 서브채널에 대하여 각각 독립적으로 전송하도록 하는 것이 바람직하다.
만일, VHT AP가 레거시 STA들에게 프레임을 전송하는 경우라고 가정하자. 이 경우에 VHT AP는 결합 채널을 구성하고 있으며 상기 레거시 STA들이 결합하고 있는 서브채널을 이용하여 프레임을 각각의 레거시 STA을 위하여 전송한다. 만일, 80MHz 채널 밴드폭을 사용하는 VHT STA이라면, 최대로 80MHz 채널 전부를 사용하여 4개의 레거시 STA에게 프레임을 전송할 수가 있다. 이 경우에, 각각의 레거시 STA들에 대한 PPDU는 독립적인 서브채널을 사용해서 전송된다. 만약, 서브채널의 수가 N개 라면, 동시에 전송될 수 있는 레거시 STA의 수는 최대 N개가 된다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 독립적인 서브채널을 사용하는 레거시 STA에 대해서는, 각각 임의의 MCS 및/또는 에러 정정 기법이 적용된다. 즉, 본 발명의 실시예에 의하면, 서로 다른 서브채널을 사용하는 레거시 STA에 대해서는 MCS 및/또는 에러 정정 기법이 서로 다를 수가 있다. 이를 위하여, 각 서브채널별로 PPDU를 할당하기 이전에 전송되는 PCLP 프리엠블 및/또는 PLCP 헤더를 이용하여 이러한 정보를 상대방 VHT STA에게 미리 알려 주는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, PLCP 프레임블 및/또는 PLCP 헤더를 이용하여, 신호 감지(Signal Detection), 자동 이득 제어(Automatic Gain Control, AGC), 다양성 선택(Diversity Selection), 채널 및 미세 주파수 오프셋 추정(Channel and fine Frequency Offset Estimation), 및/또는 변조 및 코딩 기법(MCS)와 에러 정정 기법에 대한 정보 등을 해당 서브채널을 통하여 수신측 VHT STA에게 알려준다.
도 7은 도 4를 참조하여 설명한 전술한 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 도식적으로 보여 주는 도면이다. 도 7의 (a)를 참조하면, 하나의 PPDU(예컨대, PPDU1, PPDU2, PPDU3, PPDU4)를 결합 채널 전체를 통해 전송한다. 다만, 본 발명의 실시예에 의하면, 각 서브채널 마다 MCS나 에러 정정 기법 등은 각 서브채널의 채널 특성을 고려하여 다르게 적용할 수도 있다. 도 7의 (b)를 참조하면, 각 서브채널 단위로 하나의 PPDU를 할당하여 순차적으로 전송한다. 즉, 하나의 PPDU가 복수 개의 서브채널에 걸쳐서 전송되지는 않는다.
이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상을 보여주기 위한 예시적인 것으로서, 상기 실시예에의 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호 범위는 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 의하여 특정된다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 각각 독자적인 라디오 인터페이스를 갖는 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 갖는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 시스템에 적용될 수 있는 프로토콜의 일례인 다중-라디오 통합 프로토콜(Multi-radio Unification Protocol, MUP)에 대한 블록 다이어그램이다.
도 3은 결합 채널 전체를 하나의 채널로 간주하는 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 도 4의 다이어그램에서 구체적인 PPDUs의 채널 할당 메커니즘을 보여 주는 다이어그램이다.

Claims (5)

  1. 복수의 서브채널들로 구성된 결합 채널을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에서 PPDUs(PLCP(Physical Layer Convergence Procedure) Protocol Data Units)의 채널 할당 메커니즘에 있어서,
    상기 PPDUs를 상기 결합 채널에 할당하기 위하여, 상기 PPDU에 대한 PLCP 프리엠블과 PLCP 헤더를 상기 서브채널 단위로 독립적으로 생성하여 전송하고, 그리고
    상기 결합 채널을 통해 하나 또는 그 이상의 PPDUs를 전송하는 것을 포함하는 PPDUs의 채널 할당 메커니즘.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서브채널들 각각을 통해 전송되는 PPDU에 대하여, 변조 및 코딩 기법(MCS) 및 에러 정정 기법 중에서 하나의 기법 또는 두 가지 기법 모두를 서브채널별로 다르게 적용하고, 그리고
    상기 PLCP 프리엠블 및 상기 PLCP 헤더에 각 서브채널별로 적용되는 변조 및 코딩 기법 및/또는 에러 정정 기법에 관한 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 PPDUs의 채널 할당 메커니즘.
  3. 제2항에 있어서, 상기 결합 채널 전체를 통해 하나의 PPDU를 전송하는 것을 특징으로 하는 PPDUs의 채널 할당 메커니즘.
  4. 제2항에 있어서, 상기 결합 채널을 구성하는 상기 서브채널들 각각을 통해 별개의 PPDU를 전송하는 것을 특징으로 하는 PPDUs의 채널 할당 메커니즘.
  5. 제4항에 있어서, 상기 VHT 무선랜 시스템은 VHT 엑세스 포인트(AP)와 다수의 레거시 스테이션(Legacy STA)을 포함하고,
    상기 VHT AP는 상기 서브채널들 각각을 통해 다수의 레거시 STA에게로 별개의 PPDU를 전송하는 것을 특징으로 하는 PPDUs의 채널 할당 메커니즘.
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