KR20100042208A

KR20100042208A - 초고처리율 무선랜 시스템에서의 다이렉트 링크의 설정 절차

Info

Publication number: KR20100042208A
Application number: KR1020080136853A
Authority: KR
Inventors: 석용호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-04-23

Abstract

방향성 안테나를 이용하는 초고처리율 무선랜 시스템에서의 다이렉트 링크의 설정 절차를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 개시 QSTA이 다이렉트 링크 설정 요청 메시지를 QAP로 전송하고, 이를 수신한 QAP는 개시 QSTA의 위치 정보를 포함하는 다이렉트 링크 설정 요청 메시지를 수신 QSTA으로 전송한다. 이 과정을 통해서 수신 QSTA은 개시 QSTA의 위치 정보와 함께 신호 세기 정보 등을 획득할 수 있다. 그리고 수신 QSTA은 다이렉트 링크 설정 응답 메시지를 QAP로 전송하며, 이를 수신한 QAP는 수신 QSTA의 위치 정보를 포함하는 다이렉트 링크 설정 응답 메시지를 개시 QSTA으로 전송한다. 개시 QSTA도 수신된 다이렉트 링크 설정 응답 메시지에 포함된 수신 QSTA의 위치 정보와 함께 필요한 경우에는 신호 세기 정보를 획득할 수 있다. 이와 같은 과정은 통해서 개시 QSTA 및 수신 QSTA이 획득한 위치 정보 및/또는 신호 세기 정보는 후속 빔 포밍 과정에서의 오버헤드를 감소시키는 역할을 한다.

Description

초고처리율 무선랜 시스템에서의 다이렉트 링크의 설정 절차{Procedure for establishing a direct link for very high throughput(VHT) wireless local area network(WLAN) system}

본 발명은 무선랜(Wireless Local Area Network, WLAN)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 초고처리율(Very High Throughput, VHT) WLAN 시스템에서 다이렉트 링크를 설정하는 절차에 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 for 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 호환성(Backward Compatibility)을 만족하고 있어 상당한 주목을 받고 있는데, 통신 거리에 있어서도 IEEE 802.11a보다 우위에 있다.

그리고 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 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 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. 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 무선랜 시스템은 1Gbps 이상의 데이터 처리 속도를 지원하기 위하여 최근에 새롭게 제안되고 있는 IEEE 802.11 무선랜 시스템 중의 하나이다. VHT 무선랜 시스템이란 명칭은 임의적인 것이며, 현재는 1Gbps 이상의 쓰루풋을 제공하기 위하여 4X4 MIMO 및 80MHz 또는 그 이상의 채널 밴드폭을 사용하는 시스템에 대한 실현 가능성 테스트(feasibility test)가 진행되고 있다.

VHT 무선랜에서는 현재 1Gbps 이상의 쓰루풋을 달성하기 위한 방법으로 6GHz 이하의 밴드와 60GHz 밴드를 이용하는 두 가지 방법이 논의되고 있는데, 현재 60GHz 밴드의 채널을 이용하는 방안이 더 큰 주목을 받고 있다. 이것은 6GHz 이하 밴드의 채널은 다른 무선통신 시스템에서도 사용 중이기 때문에 사용 가능한 무선 자원이 한정되어 있다는 단점 등에 기인한 것으로서, 60GHz 밴드의 채널을 사용할 경우에는 이러한 단점을 극복할 수 있다. 하지만, 60GHz 밴드는 고주파수의 특성상 6GHz 이하의 밴드에 비하여 서비스 커버리지가 좁은 단점을 갖는다. 따라서 60GHz 밴드를 사용하는 초고처리율(VHT) 무선랜 시스템에서는 좁은 서비스 커버리지의 문제를 해결하는 방안이 필요하다.

한편, IEEE 802.11e는 무선랜에서 서비스품질(Quality of Service, QoS)을 제공하기 위한 여러 가지 매체접속제어(Medium Access Control, MAC) 프로토콜을 정의하고 있다. 그 중의 하나는 다이렉트 링크 설정(Direct Link Setup, DLS)이다. DLS는 인프라스트럭쳐 모드에서 동작하는 QSTA(QoS STA)들 사이에서 직접 통신을 허용하기 위한 것이다. 즉, DLS를 이용할 경우에, QSTA들 사이에 데이터 프레임의 직접 전송이 가능해진다. 반면, DLS를 사용하지 않을 경우에, 모든 데이터 프레임이 AP를 통해 전달되게 된다.

도 1은 IEEE 802.11e에 규정된 DLS 절차를 위한 메시지 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 개시 QSTa9Initiating QSTA)이 QAP를 향해 DLS 설정 요청 프레임(예컨대, DLS.request 메시지)을 전송한다. 그리고 QAP는 수신된 DLS 요청 프레임(DLS.request 메시지)을 수신 QSTA(Recipient QSTA)으로 전달한다. 만일 수신 QSTA이 다이렉트 링크의 설정을 원할 경우에, 상기 수신 QSTA은 DLS 응답 프레 임(DLS.response 메시지)을 QAP로 전송하며, QAP는 수신된 DLS 응답 프레임(DLS.response 메시지)를 개시 QSTA으로 전달한다. 이러한 과정을 통해, 개시 QSTA과 수신 QSTA 사이에 다이렉트 링크가 설정되면, 이후에는 상기 개시 QSTA과 수신 QSTA 사이에는 모든 데이터 프레임들이 설정된 다이렉트 링크를 통하여 전송되게 된다.

60GHz 대역을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에서, 서비스 커버리지가 좁은 단점을 보완하기 위하여 방향성 안테나(Directional Antenna)를 사용할 것이 고려되고 있다. 방향성 안테나는, 전방향(omni-directional) 안테나와 대비되는 것으로서, 빔포밍(Beam Forming) 기술을 이용하여 특정한 방향으로만 신호를 전송하는 것을 가리킨다. 빔포밍 기술을 이용하기 위해서는 빔 훈련 시퀀스(Beam Training Sequence)를 이용하는 빔포밍 과정을 미리 수행할 필요가 있다. 이러한 방향성 안테나를 이용하여 수신 단말이 있는 소정의 방향으로만 신호를 전송할 경우에는, 보다 먼 거리까지 신호를 성공적으로 보낼 수 가 있다. 본 발명의 실시예에서는, 빔포밍 기술의 구체적인 구현 방법에 대해서는 아무런 제한이 없으며, 단지 빔포밍 기술을 적용하는 것과만 관련된다.

이와 같이, 방향성 안테나를 사용하기 위해서는 서로 통신하고자 하는 장치들 사이에 빔 훈련 시퀀스를 이용하는 빔포밍 과정이 필요하다. 이것은 QSTA이 AP 와 통신할 경우는 물론, 다이렉트 링크를 설정하고 있는 QSTA들 사이에서도 마찬가지이다. 즉, DLS 설정 절차에 따라서 다이렉트 링크를 설정하고 또한 이 다이렉트 링크를 통해 통신하는 QSTA들이 방향성 안테나를 이용하여 통신하고자 할 경우에는, 빔포밍 과정을 필수적으로 거쳐야 한다.

그런데, 다이렉트 링크를 설정하고 있는 QSTA이 피어 QSTA의 위치에 대한 아무런 정보도 없이 전체 방향에 대하여 빔 훈련 시퀀스를 이용하여 빔포밍 과정을 수행할 경우에는 오버헤드가 상당하다. 이러한 빔포밍 과정의 오버헤드는 서비스 커버리지를 보다 많이 확장시키기 위하여 빔-폭(Beam-width)을 좁힐 경우에 더욱 증가하게 된다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 VHT 무선랜 시스템에서 다이렉트 링크를 설정하고 또한 방향성 안테나를 사용하여 통신하려고 하는 QSTA들 사이에서 빔포밍 과정의 오버헤드를 줄여줄 수 있는 다이렉트 링크의 설정 절차를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초고처리율(VHT) 무선랜 시스템에서의 다이렉트 링크의 설정 절차에 의하면, 상기 VHT 무선랜 시스템은 인프라스트럭쳐 모드로 동작하되, 다이렉트 링크를 설정하고자 하는 개시 QSTA 및 수신 QSTA과, 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA 사이의 통신을 중개하는 QAP를 포함하고, 상기 QAP는 다이렉트 링크의 설정 과정에서 상기 개시 QSTA 및 상 기 수신 QSTA의 위치 정보를 각각 상기 수신 QSTA 및 상기 개시 QSTA에게 제공한다.

상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 위치 정보는 상기 QAP에 대한 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA 간에 각도 정보(Degree of Angle, DoA)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 QAP는 상기 위치 정보를 제공할 경우에, 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA에 대한 신호 세기 정보를 함께 제공할 수 있다. 또한, 상기 개시 QSTA과 상기 수신 QSTA은 상기 위치 정보와 함께 필요한 경우에는 신호 세기 정보도 함께 이용하여 설정된 다이렉트 링크를 통한 데이터 프레임의 전송을 위한 빔 포밍 과정을 수행할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 방향성 전송을 이용하여 초고처리율(VHT) 무선랜 시스템에서의 다이렉트 링크의 설정 절차로써, 개시 QSTA이 다이렉트 링크 설정 요청 메시지를 QAP로 전송하는 단계, 상기 QAP는 상기 개시 QSTA의 위치 정보를 포함하는 다이렉트 링크 설정 요청 메시지를 수신 QSTA으로 전송하는 단계, 상기 수신 QSTA은 다이렉트 링크 설정 응답 메시지를 상기 QAP로 전송하는 단계, 및 상기 QAP는 상기 수신 QSTA의 위치 정보를 포함하는 다이렉트 링크 설정 응답 메시지를 상기 개시 QSTA으로 전송하는 단계를 포함한다.

상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 QAP는 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA 각각과 빔 포밍 과정을 수행하여 상기 위치 정보를 획득할 수 있다. 그리고 상기 QAP가 상기 수신 QSTA 또는 상기 개시 QSTA으로 전송하는 다이렉트 링크 설정 요청 메시지와 다이렉트 링크 설정 응답 메시지는 상기 개시 QSTA의 신호 세기 정보 및 상기 수신 QSTA의 신호 세기 정보를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 개시 QSTA과 상기 수신 QSTA은 상기 위치 정보와 상기 신호 세기 정보를 이용하여 설정된 다이렉트 링크를 통한 데이터 프레임의 전송을 위한 빔 포밍 과정을 수행할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 다이렉트 링크를 설정하고자 하는 QSTA은 피어 QSTA과 다이렉트 링크를 설정하는 과정에서, 상대방 QSTA의 위치 정보와 함께 신호 세기 정보를 알 수가 있다. 따라서 다이렉트 링크를 통한 전송에서 방향성 안테나를 이용하고자 하는 QSTA은, 상대방 QSTA의 상대적인 위치 정보를 알 수가 있기 때문에, 빔 포밍을 설정하는 과정에서 초래되는 오버헤드를 감소시킬 수가 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 실시예에서는 60GHz 밴드에서 동작하는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 무선랜 시스템에서의 다이렉크 링크 설정 절차에 유용하게 적용될 수 있지만 여기에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 후술하는 본 발명의 실시예는 6GHz 이하 밴드에서 동작하는 VHT 무선랜 시스템에서도 동일하게 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, VHT 무선랜 시스템과 같은 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 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템과 같이, MAC SAP에서 1GHz 이상의 초고속 데이터 처리를 지원하는 BSS를 VHT(Very High Throughput) BSS라고 한다.

VHT BSS도 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 2에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다. 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 Non-AP STA(Non-AP STA1, Non-AP STA3, Non-AP STA4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2), 및 다수의 액세스 포인트(AP STA1, AP STA2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 인프라스트럭쳐 BSS에서는 AP STA이 BSS의 Non-AP STA들을 관리한다.

반면, 독립 BSS는 애드-혹 모드로 동작하는 BSS이다. IBSS는 AP VHT STA을 포함하지 않기 때문에 중앙에서 관리기능을 수행하는 개체(Centralized Management Entity)가 없다. 즉, IBSS에서는 Non-AP STA들이 분산된 방식(distributed manner) 으로 관리된다. IBSS에서는 모든 STA이 이동 스테이션으로 이루어질 수 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. 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템에서는, 상기 BSS에 포함되는 STA은 모두 VHT STA이거나 또는 VHT STA과 레거시 STA(예컨대, IEEE 802.11n에 따른 HT STA)이 공존할 수도 있다.

무선 통신을 위한 STA은 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이서와 디스플레이 수단 등을 포함한다. 프로세서는 무선 네트워크를 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 Non-AP STA(STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8)으로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴 대용 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 STA 또는 간단히 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 AP가 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.

전술한 바와 같이, VHT WLAN 시스템에서는 서비스 커버리지의 확장을 위하여 방향성 안테나를 사용할 것을 고려하고 있다. 일반적으로 서로 통신하는 두 장치가 모두 방향성 안테나를 사용할 경우에, 만일 상기 방향성 안테나의 빔-폭(Beam-width)이 베타(β)이면, 상기 두 장치들 사이에서 빔포밍을 위한 빔 훈련 시퀀스(Beam Training Sequence)는 (360/ β)ㅧ(360/ β)번 요구된다. 예를 들어, 상기 β가 15일 경우에 총 576회(24ㅧ24)의 빔 훈련 시퀀스가 요구된다. 이것은 β가 15이면 각 장치가 선택 가능한 빔의 방향(Beam Direction)은 24이며, 상기 두 장치가 각각 설정 가능한 모든 빔 방향의 조합은 총 576가지가 가능하다는 것을 의미한다. 이것은 다이렉트 링크를 설정하고 있는 두 QSTA이 β가 15인 방향성 안테나를 이용하여 설정된 다이렉트 링크를 통해서 통신하기 위해서는, 빔포밍 과정에서 최대 576회의 빔 훈련 시퀀스가 요구된다는 것을 의미한다.

이것은 방향성 안테나를 이용하는 VHT WLAN 시스템에서 기존의 다이렉트 링크의 설정 절차를 그대로 적용할 경우에, 다이렉트 링크를 설정한 두 QSTA이 빔포밍 과정을 수행하는데 상당한 오버헤드를 초래할 수 있다는 것을 의미한다. 왜냐하 면, 다이렉트 링크를 설정한 두 QSTA은 상기 설정 과정을 통해서 오로지 QSTA을 통해서 프레임을 주고 받기 때문에, 상대방 QSTA의 위치에 관한 정보는 전혀 획득할 수가 없기 때문이다. 따라서 상대방의 위치에 대한 정보가 전혀 없으면서 다이렉트 링크를 설정한 두 QSTA이 빔포밍 과정을 수행하면 상당한 빔 훈련 시퀀스가 필요하다.

이러한 빔포밍 과정의 오버헤드를 감소하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 다이렉트 링크의 설정 절차에서는 빔포밍 과정에 필요한 정보를 QAP가 QSTA에게로 제공하도록 한다. 즉, 두 QSTA 사이의 다이렉트 링크의 설정 절차에 관여하는 QAP는 자신과 이미 결합하거나 또는 인증 과정을 거친 상기 두 QSTA의 위치에 관한 정보를 파악하고 있으므로, 이러한 상대 QSTA의 위치 정보를 다이렉트 링크 설정을 하는 두 QSTA에게 제공함으로써, 다이렉트 링크를 설정한 두 QSTA이 이후에 빔포밍 과정을 수행하는 오버헤드를 감소시킬 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이렉트 링크의 설정 절차를 보여 주는 메시지 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 우선 QAP는 다이렉트 링크를 설정하고자 하는 두 QSTA, 즉 제1 QSTA(QSTA1) 및 제2 QSTA(QSTA2)과 통신하여 각 QSTA의 위치 정보를 획득한다(S10). 도 3에서는 QAP가 제1 QSTA 및 제2 QSTA2과 순차적으로 통신하여 각 QSTA의 위치 정보를 획득하는 것으로 도시되어 있지만, 이것은 단지 예시적인 것이며, 동시에 진행되거나 또는 반대의 순서대로 위치 정보를 획득하는 과정이 진행될 수도 있다.

QAP가 제1 및 제2 QSTA의 위치 정보를 획득하는 과정에도 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 다이렉트 링크를 설정하고자 하는 제1 및 제2 QSTA은 각각 QAP와 결합(Association) 및/또는 인증(Authentication) 과정을 거친다. 그리고 결합 및/또는 인증 과정을 수행하는 과정과 동시에 또는 이와는 별도의 과정을 통해서, 제1 및 제2 QSTA은 QAP와 빔포밍 과정을 우선적으로 수행한다. 이러한 빔포밍 과정을 통해서, QAP는 QSTA들 간에 상대적 위치 정보, 예컨대 DoA(degree of Angle)를 알 수가 있다. DoA는 QSTA간의 상대적인 위치 정보를 알려주는 것으로써, QAP에 대하여 소정의 방향을 기준으로 QSTA 들간에 각도를 나타내는 값일 수 있다. 예를 들어, DoA가 150에서 165까지를 지시하는 소정의 값인 경우에, 해당 QSTA 들은 QAP을 기준으로 150 내지 165 사이의 각도를 사이에 두고 위치하게 된다.

그리고 다이렉트 링크의 설정 절차를 개시하는 제1 QSTA(QSTA1)은 피어 QSTA인 제2 QSTA(QSTA2)과의 다이렉트 링크의 설정을 요청하는 메시지, 예컨대 DLS 설정 요청(DLS Setup Request) 프레임을 QAP로 전송한다(S21). 이 DLS 설정 요청 프레임은, 예를 들어, IEEE 802.11e에 따른 기존의 DLS 설정 요청 프레임에 포함되는 것과 동일한 정보를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니며, 후술하는 단계 S22에서 QAP가 제2 QSTA(QSTA 2)으로 전송하는 DLS 설정 요청 프레임에 포함되는 정보들 중에서, 제1 QSTA이 알고 있거나 또는 측정할 수 있는 전부 또는 일부의 정보를 더 포함할 수도 있다.

그리고 제1 QSTA으로부터 DLS 설정 요청 프레임을 수신한 QAP는, 다이렉트 링크의 설정을 요청하는 메시지, 예컨대 DLS 설정 요청 프레임을 제2 QSTA(QSTA 2) 으로 전송한다(S22). 본 단계에서 QAP가 전송하는 DLS 설정 요청 프레임은 IEEE 802.11e에 따라서 기존의 DLS 설정 요청 프레임에 포함되는 정보는 물론, 제2 QSTA(QSTA 2)이 제1 QSTA의 위치를 파악하는데 유용한 정보, 예컨대 제1 QSTA과 제2 QSTA 간에 DoA를 비롯하여, 필요한 경우에는 제1 QSTA의 위치를 파악하는데 필요한 추가 정보로써, 제1 QSTA (및 제2 QSTA)과 QAP 사이의 신호 강도(Signal Strength)를 지시하는 정보 등을 포함할 수 있다.

일반적으로 단말은 특정 단말과의 DoA 및 절대적 또는 상대적 신호 강도를 알면 해당 단말의 상대적인 위치를 계산할 수가 있다. 본 발명의 실시예에 경우에, QAP에 대한 제1 QSTA 과 제2 QSTA 간에 DoA 및 QAP와 제1 QSTA간 신호 강도를 제2 QSTA이 알 수 있다면, 상기 제2 QSTA은 제1 QSTA의 QAP에 대한 상대적인 위치를 파악할 수가 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 이러한 상대 단말(제1 QSTA)의 위치 정보는 제2 QSTA이 제1 QSTA과의 다이렉트 링크를 이용할 경우의 빔포밍 과정에 활용될 수 있으며, 불필요한 빔 훈련 시퀀스를 줄일 수가 있다.

도 4는 단계 S22에서 QAP가 제2 QSTA으로 전송하는 DLS 설정 요청 프레임에 포함되는 정보 요소들의 일례를 보여 주는 도면이다. 도 4를 참조하면, DLS 설정 요청 프레임은 카테고리(Category) 정보, 액션(Action) 정보, 목적 단말의 MAC 어드레스(Destination MAC Address) 정보, 소스 단말의 MAC 어드레스(Source MAC Address) 정보, 능력치(Capability) 정보, DLS 타임아웃 값(DLS timeout Value) 정보, 지원 레이트(Supported Rates) 정보, 확장 지원 레이트(Extended Supported Rates) 정보, DoA 정보, DoA 정확도 추정치(DoA Accuracy Estimate) 정보, 목표 단 말의 RCPI(Destination RCPI) 정보, 및 소스 단말의 RCPI(Source RCPI) 정보를 포함한다. 여기서, DoA 정보와 소스 단말의 RCPI 정보가 QAP에 대한 제1 QSTA의 상대적인 위치를 파악하는데 이용되며, 필요한 경우에는 목표 단말의 RCPI 정보도 이용될 수 있다.

계속해서 도 3을 참조하면, 다이렉트 링크의 설정 요청 메시지를 수신한 제2 QSTA(QSTA 2)은 다이렉트 링크의 설정 응답 메시지, 예컨대 DLS 설정 응답(DLS Setup Response) 프레임을 QAP로 전송한다(S23). 이 DLS 설정 응답 프레임은, 예를 들어, IEEE 802.11e에 따른 기존의 DLS 설정 응답 프레임에 포함되는 것과 동일한 정보를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니며, 후술하는 단계 S24에서 QAP가 제1 QSTA(QSTA 1)으로 전송하는 DLS 설정 응답 프레임에 포함되는 정보들 중에서, 제2 QSTA이 알고 있거나 또는 측정할 수 있는 전부 또는 일부의 정보를 더 포함할 수도 있다.

그리고 제2 QSTA으로부터 DLS 설정 응답 프레임을 수신한 QAP는, 다이렉트 링크의 설정 요청에 응답하는 메시지, 예컨대 DLS 설정 응답 프레임을 제1 QSTA(QSTA 1)으로 전송한다(S24). 본 단계에서 QAP가 전송하는 DLS 설정 응답 프레임은 IEEE 802.11e에 따라서 기존의 DLS 설정 응답 프레임에 포함되는 정보는 물론, 제1 QSTA(QSTA 1)이 제2 QSTA의 위치를 파악하는데 유용한 정보, 예컨대 QAP에 대한 제1 QSTA 과 제2 QSTA 간에 DoA를 비롯하여, 필요한 경우에는 제2 QSTA의 위치를 파악하는데 필요한 추가 정보로써, 제2 QSTA (및 제1 QSTA)과 QAP 사이의 신호 강도(Signal Strength)를 지시하는 정보 등을 포함할 수 있다.

일반적으로 단말은 특정 단말간에 DoA 및 절대적 또는 상대적 신호 강도를 알면 해당 단말의 상대적인 위치를 계산할 수가 있다. 본 발명의 실시예에 경우에, QAP에 대한 제1 QSTA 과 제2 QSTA 간에 DoA 및 QAP와 제2 QSTA 간에 신호 강도를 제1 QSTA이 알 수 있다면, 상기 제1 QSTA은 제2 QSTA의 QAP에 대한 상대적인 위치를 파악할 수가 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 이러한 상대 단말(제2 QSTA)의 위치 정보는 제1 QSTA이 제2 QSTA과의 다이렉트 링크를 이용할 경우의 빔포밍 과정에 활용될 수 있으며, 불필요한 빔 훈련 시퀀스를 줄일 수가 있다.

도 5는 단계 S24에서 QAP가 제1 QSTA으로 전송하는 DLS 설정 응답 프레임에 포함되는 정보 요소들의 일례를 보여 주는 도면이다. 도 5를 참조하면, DLS 설정 응답 프레임은 카테고리(Category) 정보, 액션(Action) 정보, 목적 단말의 MAC 어드레스(Destination MAC Address) 정보, 소스 단말의 MAC 어드레스(Source MAC Address) 정보, 능력치(Capability) 정보, DLS 타임아웃 값(DLS timeout Value) 정보, 지원 레이트(Supported Rates) 정보, 확장 지원 레이트(Extended Supported Rates) 정보, DoA 정보, DoA 정확도 추정치(DoA Accuracy Estimate) 정보, 목표 단말의 RCPI(Destination RCPI) 정보, 및 소스 단말의 RCPI(Source RCPI) 정보를 포함한다. 여기서, DoA 정보와 목적 단말의 RCPI 정보가 QAP에 대한 제2 QSTA의 상대적인 위치를 파악하는데 이용되며, 필요한 경우에는 소스 단말의 RCPI 정보도 이용될 수 있다.

이상의 과정의 통해서, 제1 QSTA과 제2 QSTA 사이의 다이렉트 링크의 설정 절차가 종료되면, 제1 QSTA 및 제2 QSTA은 빔 훈련 시퀀스 절차를 수행한다(S25). 본 발명의 실시예에 의하면, 제1 QSTA은 피어 QSTA인 제2 QSTA의 위치 정보를 파악하고 있고, 또한 제2 QSTA은 피어 QSTA인 제1 QSTA의 위치 정보를 파악하고 있기 때문에, 모든 위치에 대하여 빔 훈련 시퀀스 절차를 수행할 필요가 없다. 대신, 본 발명의 실시예에 의하면, 제1 및 제2 QSTA은 각각 상대방 QSTA의 가능성이 높은 영역에 대해서만 빔 훈련 시퀀스 절차를 수행하면 되기 때문에, 빔 포밍 과정에서 초래되는 오버헤드를 상당히 감소시킬 수가 있다.

그리고 다이렉트 링크를 통한 전송에 필요한 빔 포밍 과정을 완료된 제1 및 제2 QSTA은 각각 설정된 다이렉트 링크를 통하여 상대방 QSTA에게로 데이터 프레임 등을 전송한다(S26). 이 경우에, 제1 및 제2 QSTA은 각각 방향성 안테나를 이용하여 상대방 QSTA에게로 데이터 프레임 등을 전송할 수가 있기 때문에, 비록 60GHz 대역을 사용하더라도 서비스 커버리지를 확장시킬 수가 있다.

그런데, 두 QSTA 사이에 다이렉트 링크를 설정한 이후에, 상기 두 QSTA 중에서 적어도 하나의 QSTA이 이동함으로써, 기존에 설정된 빔 포밍을 수정할 필요가 있다. 즉, 단말이 이동하는 경우에는 이에 맞춰서 다이렉트 링크를 설정하고 있는 두 QSTA 사이의 빔 포밍을 수정해야 하는데, 이하에서는 이에 관하여 설명한다.

도 6은 제1 및 제2 QSTA 사이에서 다이렉트 링크를 설정한 후에 제1 QSTA의 이동으로 빔 포밍을 수정하는 과정의 일례를 보여 주는 메시지 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 우선 위치를 이동한 제1 QSTA(QSTA 1)은 QAP와 통신하여 QAP와 제1 QSTA 사이의 빔 포밍을 다시 수행한다(S31). 제1 QSTA과 QAP 사이에서 수행되는 빔 포밍 절차는 기존의 방법이 그대로 적용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이에 대한 특별한 제한이 없다.

그리고 제1 QSTA은 피어 QSTA과의 빔 포밍을 재설정하기 위하여 필요한 정보를 요청하는 요청 메시지, 예컨대 DLS DOA 요청 프레임을 QAP로 전송한다(S32). 상기 DLS DOA 요청 프레임은 빔 포밍의 재설정이 필요한 다이렉트 링크를 식별할 수 있는 정보를 포함할 수 있는데, 예를 들어 소스 단말의 MAC 어드레스 정보와 목표 단말의 MAC 어드레스 정보를 포함할 수 있다. 도 7은 이러한 DLS DOA 요청 프레임에 포함되는 정보의 일례를 보여 주는 도면으로서, 카테고리(Category) 정보, 액션(Action) 정보, 목표 단말의 MAC 어드레스(Destination MAC Address) 정보, 및 소스 단말의 MAC 어드레스(Source MAC Address) 정보를 포함할 수 있다.

그리고 제1 QSTA으로부터 요청 메시지(예컨대, DLS DOA 요청 프레임)를 수신한 QAP는 상기 제1 QSTA의 요청에 대한 응답 메시지, 예컨대 DLS DOA 응답 프레임을 제1 QSTA으로 전송한다(S33). 상기 DLS DOA 응답 프레임은 빔 포밍의 재설정이 필요한 다이렉트 링크를 식별할 수 있는 정보와 함께 빔 포밍의 재설정에 필요한 정보를 포함할 수 있는데, 예를 들어 소스 단말의 MAC 어드레스 정보와 목표 단말의 MAC 어드레스 정보 외에도 DoA 정보, DoA 정확도 추정치 정보, 소스 RCPI 정보, 및 목표 RCPI 정보를 포함할 수 있다. 도 8은 이러한 DLS DOA 응답 프레임에 포함되는 정보의 일례를 보여 주는 도면으로서, 카테고리(Category) 정보, 액션(Action) 정보, 목표 단말의 MAC 어드레스(Destination MAC Address) 정보, 소스 단말의 MAC 어드레스(Source MAC Address) 정보, DoA 정보, DoA 정확도 추정치(DoA Accuracy Estimate), 목표 RCPI(Destination RCPI) 정보, 및 소스 RCPI(Source RCPI) 정보를 포함할 수 있다.

그리고 본 실시예의 일 측면에 의하면, 다이렉트 링크의 설정 이후에 제1 QSTA(QSTA 1)이 이동하여 QAP와의 빔 포밍이 수정된 경우에, QAP는 수정된 위치 정보를 상기 다이렉트 링크와 관련된 단말들, 예컨대 제2 QSTA에게 제공할 수 있다. 이러한 수정된 위치 정보는 예컨대, QAP가 관련 QSTA들(제1 QSTA 및 제2 QSTA)에게 비탄원(Unsolicited) DLS DOA 응답 프레임을 전송함으로써, 수행될 수 있다. 비탄원 DLS DOA 응답 프레임이란, 해당 QSTA들의 명시적인 요청이 없는 경우에도, QAP가 자발적으로 수정된 위치 정보를 제공하기 위하여 전송하는 프레임을 가리키며, 이러한 명칭은 단지 예시적인 것이다.

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 IEEE 802.11e에 규정된 DLS 절차를 위한 메시지 흐름도이다.

도 4는 도 3의 단계 S22에서 QAP가 제2 QSTA으로 전송하는 DLS 설정 요청 프레임에 포함되는 정보 요소들의 일례를 보여 주는 도면이다.

도 5는 도 3의 단계 S24에서 QAP가 제1 QSTA으로 전송하는 DLS 설정 응답 프레임에 포함되는 정보 요소들의 일례를 보여 주는 도면이다.

도 7은 DLS DOA 요청 프레임에 포함되는 정보의 일례를 보여 주는 도면이다.

도 8은 DLS DOA 응답 프레임에 포함되는 정보의 일례를 보여 주는 도면이다.

Claims

초고처리율(VHT) 무선랜 시스템에서의 다이렉트 링크의 설정 절차에 있어서,

상기 VHT 무선랜 시스템은 인프라스트럭쳐 모드로 동작하되, 다이렉트 링크를 설정하고자 하는 개시 QSTA 및 수신 QSTA과, 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA 사이의 통신을 중개하는 QAP를 포함하고,

상기 QAP는 다이렉트 링크의 설정 과정에서 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA의 위치 정보를 각각 상기 수신 QSTA 및 상기 개시 QSTA에게 제공하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
제1항에 있어서, 상기 위치 정보는 상기 QAP에 대한 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA 각각의 각도 정보(Degree of Angle, DoA)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
제2항에 있어서, 상기 QAP는 상기 위치 정보를 제공할 경우에, 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA에 대한 신호 세기 정보를 함께 제공하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 개시 QSTA과 상기 수신 QSTA은 상기 위치 정보를 이용하여 설정된 다이렉트 링크를 통한 데이터 프레임의 전송을 위한 빔 포밍 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
방향성 전송을 이용하여 초고처리율(VHT) 무선랜 시스템에서의 다이렉트 링크의 설정 절차에 있어서,

개시 QSTA이 다이렉트 링크 설정 요청 메시지를 QAP로 전송하는 단계;

상기 QAP는 상기 개시 QSTA의 위치 정보를 포함하는 다이렉트 링크 설정 요청 메시지를 수신 QSTA으로 전송하는 단계;

상기 수신 QSTA은 다이렉트 링크 설정 응답 메시지를 상기 QAP로 전송하는 단계; 및

상기 QAP는 상기 수신 QSTA의 위치 정보를 포함하는 다이렉트 링크 설정 응답 메시지를 상기 개시 QSTA으로 전송하는 단계를 포함하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
제5항에 있어서, 상기 QAP는 상기 개시 QSTA 및 상기 수신 QSTA 각각과 빔 포밍 과정을 수행하여 상기 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
제5항에 있어서, 상기 QAP가 상기 수신 QSTA 또는 상기 개시 QSTA으로 전송하는 다이렉트 링크 설정 요청 메시지와 다이렉트 링크 설정 응답 메시지는 상기 개시 QSTA의 신호 세기 정보 및 상기 수신 QSTA의 신호 세기 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
제7항에 있어서, 상기 개시 QSTA과 상기 수신 QSTA은 상기 위치 정보와 상기 신호 세기 정보를 이용하여 설정된 다이렉트 링크를 통한 데이터 프레임의 전송을 위한 빔 포밍 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 링크의 설정 절차.
초고처리율(VHT) 무선랜 시스템에서 방향성 전송을 이용하여 피어 QSTA과 다이렉트 링크를 설정한 개시 QSTA을 위한 절차에 있어서,

상기 개시 QSTA은 상기 다이렉트 링크를 설정한 이후에 위치를 이동하였고,

상기 개시 QSTA은 QAP와 통신하여 방향성 전송을 위한 빔 포밍을 다시 수행하는 단계;

상기 개시 QSTA은 DLS DoA 요청 프레임을 상기 QAP로 전송하는 단계; 및

상기 QAP는 DLS DoA 응답 프레임을 상기 개시 QSTA으로 전송하는 단계를 포함하는 절차.