KR20100137341A

KR20100137341A - 방향성 링크 측정 방법

Info

Publication number: KR20100137341A
Application number: KR1020090101292A
Authority: KR
Inventors: 석용호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-06-21
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2010-12-30

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 방향성 링크 측정 방법은 전송 스테이션과 수신 스테이션 사이에 빔 포밍된 링크의 링크 측정을 위한 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신 스테이션으로 전송하는 단계; 상기 방향성 링크 측정 요청 메시지에 대한 응답으로 전송 파워 제어 정보가 포함된 방향성 링크 측정 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 방향성 링크 측정 응답 메시지에 포함된 상기 전송 파워 제어 정보에 따른 전송 파워로 데이터 프레임을 상기 수신 스테이션으로 전송하는 단계를 포함한다.

무선랜, 링크, 빔포밍.

Description

방향성 링크 측정 방법{Method Of Directional Link Measurement}

본 발명은 무선랜(Wireless Local Area Network, WLAN)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선랜 시스템에서 링크 측정 절차를 수행하고 데이터를 전송하는 기술에 관련된다.

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 무선랜 시스템에서는 좁은 서비스 커버리지의 문제를 해결하는 방안이 필요하다.

그런데, 방향성 안테나를 사용하는 60GHz 밴드의 VHT 무선랜 시스템에서는 방향성 안테나의 전파 진행의 특성상 공간 재사용(Spatial reuse)이 가능하다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는, 무선랜 시스템에서 효율적으로 데이터 전송 서비스를 제공할 수 있도록, 서비스 커버리지를 확장할 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송의 신뢰성을 확보하고, 간섭을 경감시킬 수 있는 방향성 링크 측정 절차를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면 전송 스테이션과 수신 스테이션 사이에 빔 포밍된 링크의 링크 측정을 위한 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신 스테이션으로 전송하는 단계; 상기 방향성 링크 측정 요청 메시지에 대한 응답으로 전송 파워 제어 정보가 포함된 방향성 링크 측정 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 방향성 링크 측정 응답 메시지에 포함된 상기 전송 파워 제어 정보에 따른 전송 파워로 데이터 프레임을 상기 수신 스테이션으로 전송하는 단계를 포함하는 방향성 링크 측정 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선랜 시스템에서 효율적으로 데이터 전송 서비스를 제공할 수 있도록, 서비스 커버리지를 확장할 수 있을 뿐만 아니라 데이터 전송의 신뢰성을 확보할 수 있는 멀티 링크 적응 절차를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면 전력 제어를 통해 다른 단말들 간의 통신에 간섭을 완화하고, 따라서 동시에 여러 단말들 간에 별도의 통신들이 각각 수행될 수 있도록 하여 무선자원 이용의 효율성을 도모할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 실시예에서는 60GHz 밴드에서 동작하는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 무선랜 시스템에서의 멀티캐스트 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 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 예에 따른 무선랜 시스템은 VHT(Very High Throughput) 무선랜 시스템이다.

도 1을 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, 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 1에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다. 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 Non-AP STA(STA 1, STA 3, STA 4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 스테이션인 액세스 포인 트(AP 1(STA 2), AP 2(STA 5)), 및 다수의 액세스 포인트(AP 1, AP 2)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, STA5)이다. Non-AP 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 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 있 으며, 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.

그런데 앞서 설명한 바와 같이, 60GHz 에서 동작하는 VHT 시스템의 경우, 서비스 커버리지(service coverage)를 늘리기 위해 방향성 안테나(directional antenna)를 사용하기도 한다. 문제는, 방향성 안테나를 사용하는 경우 서비스 커버리지는 늘어날 수 있는 반면, 전파가 특정 방향으로 집중적으로 진행함으로 인해 히든 노드(hidden node)가 발생할 수 있다는 점이다. 이러한 문제점은 상기 VHT WLAN 시스템이 이 60GHz 밴드에서 동작하는 경우에 서비스 커버리지가 좁기 때문에 더욱 큰 이슈가 되지만, 6GHz 이하의 밴드에서 동작할 경우에도 동일한 문제가 발생할 수가 있다.

참고로 60 GHz 에서 동작하는 VHT 시스템은 3가지 유형의 안테나를 지원한다. 1) 싱글 안테나(Single antenna): 고정 안테나(fixed antenna)로서 조종 능력 이 없는 안테나(without any steering capability), 2) 섹터 안테나(Sector antenna) : 미리 설정된 개수(predefined number)의 방향으로 파워를 방출하는(radiate) 안테나, 3) 위상 배열 안테나(Phased array antenna) : 위상배열 레이다는 안테를 회전 및 경사시켜 레이다 빔의 형성과 전파 방향을 조정하는 기존의 기계적인 안테나 대신 전자적으로 위상을 조정할 수 있는 다수의 안테나 배열을 조합시켜서 수평으로 360도 와 고각 90도의 전방위에 대하여 기계적인 구동 장치가 없이 전파빔을 조정함으로써 물체의 탐지와 추적이 가능한 신개념의 레이더 시스템이다. 특정 위상이나 가능한 진폭으로 원하는 방향으로 향하도록 전기적으로 제어 가능한 몇몇의 구성 요소를 가진다.

싱글 안테나를 지원하는 단말은 비조정 스테이션(non-steerable STA)에 해당되며, 섹터 안테나와 위상 배열 안테나를 지원하는 단말은 조정 스테이션(steerable STA)에 해당된다. 조정 스테이션(Steerable STA)만이 방향성 전송(directed transmission)을 수행할 수 있다.

60 GHz 에서 동작하는 VHT 시스템의 경우, 히든 노드의 문제를 해결하기 위해 AP 와 같은 CP(central point)을 활용한다. 또는 방향성 RTS 프레임(directed RTS frame) 및 전방향 CTS 프레임(omni-directed CTS frame)을 사용할 수도 있다. 즉, 조정 가능한 스테이션(Steerable STA)은 빔 포밍(beam-forming)을 통해 방향성 RTS 프레임(directed RTS frame)을 AP로 전송한다. 이에 대해 AP는 전방향 CTS 프레임(omni-directed CTS frame)으로 응답한다. BSS에 속하는 모든 스테이션들은 CTS 프레임을 듣게 되며, 이를 토대로 자신의 NAV(Network Allocation Vector) 값 을 설정하여 히든 노드가 발생되는 문제를 해결하고자 하기도 한다. 참고로 이러한 방법을 'CP-initiated channel access mechanism' 이라 부른다.

도 2는 빔 트레이닝 절차를 예시한 도면이다.

앞서 언급한 바와 같이, 60GHz 대역을 사용하는 VHT 무선랜 시스템에서, 서비스 커버리지가 좁은 단점을 보완하기 위하여 방향성 안테나(Directional Antenna)를 사용하는 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 트레이닝 시퀀스(Beam Training Sequence)를 이용하는 빔포밍 과정을 미리 수행할 필요가 있는데, 빔 트레이닝 시퀀스를 도 2를 참조하여 설명하도록 한다. 여기서 빔포밍 기술의 구체적인 구현 방법에 대해서는 아무런 제한이 없으며 빔포밍 기술에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

방향성 안테나를 이용하여 수신기가 있는 소정의 방향으로만 신호를 전송할 경우, 보다 먼 거리까지 신호를 성공적으로 보낼 수가 있다. 이와 같이, 방향성 안테나를 사용하여 서로 통신하고자 하는 장치들 사이에서는 신호의 송수신 이전에 빔 트레이닝 시퀀스를 이용하는 빔포밍 과정이 먼저 수행된다.

도 2를 참조하여 설명하는 빔 트레이닝 절차(Beam training procedure)는 크게 전송 섹터 스윕(Transmission(TX) Sector Sweep) 단계(S210), 링크 정제 반복(Link Refinement Iteration) 단계(S220)를 거쳐 완료된다. 전송 섹터 스윕 단 계(S210)에서, 전송기는 섹터 스윕(sector sweep)을 수행하고, 수신기는 준전방향 수신(quasi-omni RX) 모드에서 동작한다.

여기서 수신기는 데이터 프레임을 수신하는 스테이션인 수신 스테이션(receiving STA)을, 전송기는 데이터 프레임을 전송하는 스테이션인 전송 스테이션(transmitting STA)을 의미할 수 있다. 수신 스테이션과 전송 스테이션, 또는 수신기와 송신기는 상대적인 개념으로서, 데이터 프레임의 전송 방향에 따라 언제든지 바뀔 수 있다. 이는 이하에서도 마찬가지로 적용된다.

섹터 스윕(Sector Sweep)이란, 빔 방향(beam direction)이나 빔 섹터(beam sector)를 전환(switch)하면서 관리 프레임(management frame)을 전송하여 전송 다이버시티 이득(TX diversity gain)을 점검하는 것을 말한다. 이 때, 수신기는 전방향 모드에 가깝게 전환하여 송신기의 전송 다이버시티 이득 점검에 협조한다.

섹터 스윕 후, 전송 스테이션은 링크 정제 반복(Link Refinement Iteration) 단계(S220)에서 수신 다이버시티 이득(RX diversity gain)을 점검한다. 전송 섹터 스윕 과정에서 설정한 최적의 전송 빔 방향(TX beamdirection)에 대해서, 수신기는 빔 방향이나 빔 섹터를 전환(switch)해가면서 관리 프레임을 수신한다. 이 과정을 통해 수신기 최적의 수신 빔 방향(RX beam-direction)을 설정할 수 있다.

최적의 수신 빔 방향을 설정한 수신기는, 이어서 송신기로 하여금 전송 트레이닝을 다시 수행하게 한다. 상술한 절차를 반복하면서, 수신기와 송신기는 전송 다이버시티 이득(TX diversity gain), 수신 다이버시티 이득(RX diversity gain)을 최대로 할 수 있는 전송 빔 방향(TX beam-direction)과 수신 빔 방향(RX beamdirection)을 설정할 수 있게 된다.

이와 같이 이동하는 스테이션의 위치 등에 대한 아무런 사전 정보 없이 전체 방향에 대하여 빔 트레이닝 시퀀스를 이용하여 빔포밍 과정을 수행한다면 빔포밍에 따른 오버헤드가 상당히 커질 것을 예측할 수 있다. 게다가 이러한 빔포밍 과정의 오버헤드는 서비스 커버리지를 보다 확장시키기 위하여 빔-폭(Beam-width)을 좁힐 경우에 더욱 증가하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에서 사용되는 공간 재사용 방법을 간략하게 나타낸 도면이다.

앞서 설명한 바와 같이, 방향성 안테나(Directional antenna)를 사용하는 60 GHz 대역의 VHT 무선랜 시스템에서, 방향성 안테나의 전파 진행(radio propagation)의 특성 상 공간 재사용(spatial reuse)이 가능하다. 도 3을 참조하면, STA 1이 STA 2로, STA 3은 STA 4로 데이터 프레임 또는 제어 신호 등을 전송한다. STA 1 과 STA 3 이 전송하는 각각의 신호가 서로에게 간섭(interference)으로 작용하지 않는 경우, 두 통신이 동시에 이루어짐을 볼 수 있다.

여기서, 공간 재사용 이득(Spatial reuse gain)을 최대화하기 위해서는, 간섭 완화(interference mitigation) 기법이 필요하다. 따라서 본 발명의 실시예데서는 공간 재사용 이듯을 최대화하기 위한 파워 제어 간섭 완화 기법을 제안하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 링크 측정 절차를 나타낸 도면이다.

도 4에서 설명하는 방향성 링크 측정 절차는 도 3에 도시된 STA 1, STA2, STA 3, STA 4에 의해 수행되는 경우를 예시적으로 가정하여 설명하도록 한다. 따라서 도 4를 참조하여 설명하는 방향성 링크 측정 절차는 공간 재사용 이득을 높이기 위해 파워 제어 간섭 완화(Power controlled interference mitigation) 기법이라고 지칭될 수도 있다. 여기서 파워 제어 간섭 완화 기법은 전송 단말이 전송 파워를 조절하여 인접 단말에 끼치는 간섭을 감소시키는 기법이다.

STA 1 이 STA 2로 전송하기 위해, STA 1 과 STA 2는 빔 포밍(beam-forming) 과정을 수행하게 된다. 전송 스테이션 (STA 1) 이 수신 스테이션(STA 2)으로 전송 파워(Transmit Power)를 조절하기 위해서, STA 1 은 STA 2로 향하는 빔 포밍 벡터(beam forming vector)로 방향성 링크 측정 요청 메시지(Directional Link Measurement Request message)를 브로드캐스트(broadcast)한다(S410). 현재 각 스테이션에 설정된 전송 파워에 따르면, STA 1이 전송하는 프레임을 STA 3 이 수신 가능하다. 즉, STA 1이 STA 2에게 프레임을 전송하는 경우 이는 STA 3에게 간섭으로 작용하게 된다.

STA 2와 STA 3이 STA 1이 전송한 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신한다. 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신한 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 메시지를 이용하여 전송 스테이션과 수신 스테이션 간의 빔포밍된 링크에 대하여 여러가지 값을 측정할 수 있는데, 측정 및 기록되는 신호 세기의 예로는 RCPI(received channel power indicator), RSNI(received signal to noise indicator) 등이 있다.

RCPI는 수신된 프레임에 대해 그 프레임을 수신하기 위해 사용된 안테나 커 넥터(antenna connector)로 그 채널 상에서 측정한 총 채널 파워(신호, 노이즈와 간섭 등을 포함)를 나타내는 식별자이다. RSNI는 수신채널의 전력을 표시하는 값으로서, 데이터 프레임 수신 시, 신호 대 노이즈와 간섭의 합의 비율을 나타내는 값이다. RSNI는 수신신호 대비 잡음비를 나타내는 값으로서, 데이터 프레임을 수신하기 위해 사용된 안테나 커넥터로 데이터 프레임이 수신된 채널 상에서 측정된 수신 신호의 파워 대비 노이즈와 간섭의 합의 비율에 의하여 정의된다.

방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신한 STA들(STA 2, STA 3)은, 방향성 링크 측정 응답 메시지(Directional Link Measurement Response message)를 전송함으로써 STA 1에게 자신의 존재를 알리게 된다. 즉, STA 2는 STA 1로 방향성 링크 측정 응답 메시지를 전송하고(S420), STA 3 역시 STA 1로 방향성 링크 측정 응답 메시지를 전송한다(S430). 그런데, STA 3의 방향성 링크 측정 응답 메시지는 STA 2에게도 들리게 된다.

이를 통해 STA 1는 STA 2, STA 3가 STA 1로부터 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신하였다는 사실과, STA 2와 STA 3이 받은 간섭 레벨(interference level)이 얼마인지 알게 된다. 방향성 링크 측정 응답 메시지에는 방향성 링크 측정 요청 메시지에 상응하는 RCPI, RSNI 값 정보가 포함되기 때문이다. 도 4에 도시된 실시예에서 STA 1 는 STA 2 보다 STA 3의 RCPI, RSNI 값이 작다는 것을 알게 되고, 전송 파워를 줄임으로써 STA 3 가 받는 간섭을 줄일 수 있다는 것 또한 알 수 있다.

STA 1은 STA 2 및 STA 3으로부터 수신한 방향성 링크 측정 응답 메시지에 포함된 RCPI, RSNI 값 정보를 이용하여 전송 파워를 조절한다. 이를 통해, 인접 스테 이션들에게 간섭을 주지 않거나 줄일 수 있는 전송 파워로 데이터 전송을 수행한다. 이는 STA 3이 STA 4에게 데이터 프레임을 전송하는 경우에도 적용될 수 있다. 따라서 STA 1은 STA 3 및 STA 4에게 간섭을 주지 않는 전송 파워로 STA 2에게 전송 파워를 제어하여 데이터를 전송하고(S440), STA 3 역시 STA 1 및 STA 2에게 간섭을 주지 않는 전송 파워로 STA 4게 전송 파워를 제어하여 데이터를 전송할 수 있다(S450). 이와 같이 STA 1 이 전송 파워를 조절하여 간섭을 줄임으로써, STA 1 과 STA 2, STA 3 과 STA 4 의 송수신이 동시에 이루어 질 수 있다.

그런데, 전송 스테이션과 수신 스테이션이 빔 포밍된 링크(beam-formed link)를 형성하지 않은 상태에서 방향성 링크 측정 요청 메시지, 방향성 링크 측정 응답 메시지를 주고 받을 경우, 방향성 링크 측정 응답 메시지의 RCPI, RSNI 값은 실제 빔 포밍된 링크에 대한 정확한 측정(measurement) 정보를 반영하지 못못하는 문제점을 가진다.

예를 들어, 전송 스테이션은 수신 스테이션을 향해 빔포밍을 한 후 방향성 링크 측정 요청 메시지를 전송하였지만, 수신 스테이션은 전방향 모드(omni-directional mode)에서 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신 하였다. 이 경우, 수신 스테이션이 측정한 RCPI, RSNI 값은 수신 스테이션이 전송 스테이션을 향해 빔포밍한 상태에서 측정한 RCPI, RSNI 값과 차이가 나게 된다. 일반적으로, 수신 스테이션은 전송 스테이션을 인지하기 전까지 모든 스테이션으로부터 오는 프레임을 수신할 수 있도록 전방향 모드(omni-directional mode)에서 대기하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 일 실시예로, 전송 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 메시지를 보낸 후, BIFS(Beam-forming Inter-Frame Space) 시간 후에, BF 프레임을 보낸다. 여기에서 BF 프레임은 수신 스테이션을 향해 빔 포밍되어 전송되는 프레임을 말하며, 널 데이터 프레임(Null Data frame)을 사용하거나 새로운 프레임을 정의해서 사용할 수 있다. 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신한 수신 스테이션은 전송 스테이션을 향하여 빔포밍을 수행하게 되고, 이어서 전송되는 BF 프레임을 통해 링크 측정을 수행한다. 즉, 전송 스테이션과 수신 스테이션 모두 서로를 향해 빔 포밍 과정을 마친 후에 링크 측정이 수행되므로, 빔 포밍된 상태에서의 RCPI, RSNI 값을 얻을 수 있다.

다른 실시예로, 전송 스테이션이 방향성 링크 측정 요청 메시지를 전송하기 전에, RTS(Request To Send) 프레임과 CTS(Clear To Send) 프레임을 수신 스테이션과 교환한다. RTS 프레임과 CTS 프레임을 교환한 경우, 전송 스테이션과 수신 스테이션은 각각을 향해 빔 포밍을 수행하게 되고, 수신 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 메시지를 빔 포밍된 링크에서 수신하게 된다. 따라서, 이 경우 방향성 링크 측정 요청 메시지 다음에 추가적으로 전술한 예에서의 BF 프레임을 전송할 필요가 없으며, 수신 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 메시지에 대한 측정값을 방향성 링크 측정 응답 메시지를 통해 응답한다.

앞선 일례에서 전송 스테이션이 방향성 링크 측정 요청 메시지를 전송하기 전에, RTS 프레임과 CTS 프레임을 수신 스테이션과 교환하는 경우, 프로토콜 오버헤드(protocol overhead)가 커질 수 있다. 이러한 프로토콜 오버헤드를 줄이기 위하여 CTS-to-self 프레임을 사용할 수 있다. 전송 스테이션은 방향성 링크 측정 요 청 메시지를 전송하기 전에 CTS 프레임을 전송한다. CTS 프레임에 수신자 어드레스(Receiver Address, RA) 필드와 전송자 어드레스(Transmitter Address, TA) 필드는 전송 스테이션과 수신 스테이션의 어드레스로 설정한다. 즉, STA1 이 STA2로 방향성 링크 측정 요청 메시지를 전송하기 전에 CTS-to-self 프레임을 보내는 경우라면, STA1 이 보내는 CTS 프레임에서 RA 필드는 STA1의 MAC 어드레스, TA 필드는 STA2 MAC 어드레스로 설정한다. CTS 프레임을 엿들은(overhearing) 스테이션 중에, CTS 프레임의 TA 필드와 정합(matching)되는 스테이션은 CTS 프레임의 RA 필드에 해당되는 스테이션을 향해 빔포밍을 하게 된다. CTS 프레임을 수신한 수신 스테이션은 전송 스테이션을 향해 빔포밍을 수행하게 되고, 따라서 수신 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 메시지를 빔포밍된 링크에서 수신하게 된다. 이 경우 수신 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 메시지에 대한 측정값을 방향성 링크 측정 응답 메시지를 통해 응답한다.

도 5는 본 발명의 실시예에서 전송되는 방향성 링크 측정 요청 메시지를 나타내는 도면이다. 도 4 또는 이후 도 8을 참조하여 설명한 실시예에서 전송되는 방향성 링크 측정 요청 메시지는 도 5에 도시된 방향성 링크 측정 요청 프레임(Directional Link Measurement Request frame)의 포맷을 사용할 수 있다.

방향성 링크 측정 요청 프레임은 카테고리(Category) 필드(510), 액션(Action) 필드(520), 다이알로그 토큰(Dialog Token) 필드(530), 빔 포밍된 링크 주소(Beam-formed Link Address) 필드(540), 전송 파워 사용(Transmit Power Used) 필드(550), RCPI 임계치(RCPI Threshold) 필드(560), RSNI 임계치(RSNI Threshold) 필드(570)를 포함한다.

카테고리 필드(510)와 액션 필드(520)는 해당 프레임의 카테고리와 동작 내용을 간략히 나타낸다. 즉 해당 프레임이 링크 측정에 관련된 것이며, 이를 요청하기 위한 제어 신호임을 나타낼 수 있다. 다이알로그 토큰 필드(530)는 이후 전송될 방향성 링크 측정 응답 메시지와의 맵핑을 위한 식별 정보를 나타낼 수 있다.

빔 포밍된 링크 어드레스 필드(540)는, 방향성 링크 측정 요청 메시지를 전송하는 스테이션이 링크 측정을 수행하기 원하는 빔 포밍된 링크에 상응하는 목적 스테이션을 나타낸다. 즉 빔 포밍된 링크 어드레스 필드(540)에는 전송 스테이션과 수신 스테이션 간에 설정된 빔 포밍된 링크의 어드레스 정보 또는 타겟 스테이션인 수신 스테이션의 어드레스 정보가 포함될 수 있다.

도 3 및 도 4의 경우를 가정한다면, STA 1 이 STA 2와 빔 포밍을 수행한 후, STA 1이 STA 2로 빔 포밍된 링크(beam-formed link)을 통해 전송할 경우, 주변 단말 또는 주변 스테이션에서 발생될 간섭을 최소화 하기 위해 STA 1은 방향성 링크 측정 요청 프레임을 전송한다.

즉, 빔 포밍된 링크 어드레스(Beam-formed link address)는 도 3 및 도 4의 경우, STA 2 의 MAC 어드레스를 나타낼 수 있다. 따라서 방향성 링크 측정 요청 프레임이 목적지의 어드레스(Destination Address)가 브로드캐스트 어드레스(Broadcast Address)로 설정된 경우에는, 인접 스테이션들은 해당 빔 포밍된 링크(beam-formed link)의 소스 스테이션(source STA)과 목적지 스테이션(destination STA)을 알 수 있게 된다. 또는 방향성 링크 측정 요청 프레임의 목 적지 어드레스(Destination Address)가 특정 단말 또는 특정 스테이션의 주소로 설정된 경우에는 해당 특정 단말 또는 스테이션만이 방향성 링크 측정 요청 프레임에 응답할 수 있다.

그리고 전송 파워 사용 필드(550)는 방향성 링크 측정 요청 프레임을 수신한 스테이션이 이에 대한 응답으로 방향성 링크 측정 응답 프레임을 전송하는 경우에 사용할 전송 파워에 대한 정보를 포함한다. 수신 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 프레임에 포함된 상기의 전송 파워 정보에 따른 전송 파워로 방향성 링크 측정 응답 프레임을 전송할 수 있다.

그런데 방향성 링크 측정 요청과 응답 절차를 통하더라도, 간섭 레벨(Interference level)이 매우 높다면, 파워 제어(power control)를 통해 다른 단말들로의 간섭을 감소시키는 것이 불가능하거나 무의미할 수 있다. 또는 그 반대로 간섭 레벨이 매우 낮다면 굳이 간섭 완화를 위해 파워 제어를 하는 것이 불필요하거나 무의미할 수 있다.

이러한 경우를 고려하여, 방향성 링크 측정 요청 프레임에 RCPI 임계치(RCPI Threshold), RSNI 임계치(RSNI Threshold) 값들에 대한 정보를 포함시킬 수 있다. 편의상 이들을 각각 RCPI 임계치 정보, RSNI 임계치 정보라 지칭하도록 한다.

방향성 링크 측정 요청 프레임에는 RCPI 임계치 정보를 담고 있는 RCPI 임계치 필드(560), RSNI 임계치 정보를 담고 있는 RSNI 임계치 필드(570)가 포함된다. 방향성 링크 측정 요청 프레임을 듣거나 수신한 스테이션이 RCPI, RSNI 값을 측정하고, 그 측정된 RCPI, RSNI 값이 RCPI 임계치 필드(560), RSNI 임계치 필드(570) 에 포함된 RCPI 임계치 및/또는 RSNI 임계치보다 크거나 또는 작은 경우에만 해당 방향성 링크 측정 요청 프레임에 대하여 응답하도록 한다.

즉 수신 스테이션은 측정한 RCPI 값이 방향성 링크 측정 요청 프레임의 RCPI 임계치보다 큰 경우에 방향성 링크 측정 응답 프레임으로 응답할 수 있다. 또는 수신 스테이션은 측정한 RSNI 값이 방향성 링크 측정 요청 프레임의 RSNI 임계치보다 작은 경우에 한하여 방향성 링크 측정 응답 프레임으로 응답하도록 설정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에서 전송되는 방향성 링크 측정 응답 메시지를 나타내는 도면이다. 도 4 또는 이후의 도 8을 참조하여 설명한 실시예에서 전송되는 방향성 링크 측정 응답 메시지는 도 6을 참조하여 설명하는 방향성 링크 측정 응답 프레임(Directional Link Measurement Response frame)의 포맷을 가질 수 있다. 도 4를 참조하여서도 설명하였으나, 방향성 링크 측정 요청 프레임을 수신한 스테이션은 방향성 링크 측정 응답 프레임으로 응답한다.

방향성 링크 측정 응답 프레임은 카테고리(Category) 필드(610), 액션(Action) 필드(620), 다이알로그 토큰(Dialog Token) 필드(630), 측정 안테나 모드(Measurement Antenna Mode) 필드(640), RCPI 필드(650), RSNI 필드(660), TPC 보고(TPC Report) 필드(670), 타겟 전송 파워 사용(Target Transmit Power Used) 필드(680)가 포함될 수 있다.

카테고리 필드(610)와 액션 필드(620)는 해당 프레임의 카테고리와 동작 내용을 간략히 나타낸다. 즉 해당 프레임이 링크 측정에 관련된 것이며, 링크 측정 요청에 대하여 응답하기 위한 제어 신호임을 나타낼 수 있다. 다이알로그 토큰 필드(630)는 이전에 전송된 방향성 링크 측정 요청 메시지와의 맵핑을 위한 식별 정보를 나타낼 수 있다.

측정 안테나 모드 필드(640)는 방향성 링크 측정 요청 프레임을 수신한 안테나의 모드를 나타낸다. 즉 측정 안테나 모드 필드(640)에 포함되는 측정 안테나 모드 정보는, 방향성 링크 측정 요청 프레임을 수신한 수신 스테이션의 안테나의 안테나 모드(Antenna Mode)가 전방향 안테나(Omni-directional antenna) 모드인지, 아니면 방향성 안테나(Directional antenna) 모드인지를 나타내는 정보이다.

RCPI 필드(650) 와 RSNI 필드(660)는 방향성 링크 측정 요청 프레임 수신 시에 수신 스테이션이 측정한 수신 RCPI 값 정보와 수신 RSNI 값 정보를 각각 나타낸다. 그리고 TPC 보고 필드(670)는 방향성 링크 측정 응답 프레임으로 응답하는 스테이션이 현재 방향성 링크 측정 응답 프레임을 전송하기 위해 사용한 파워와 링크 여유(Link Margin)를 나타낸다.

또한 방향성 링크 측정 응답 프레임으로 응답하는 스테이션은 해당 빔 포밍된 링크의 전송기(transmitter) 또는 전송 측 스테이션(transmitting STA)의 전송 파워(Transmit Power)를 특정 값으로 설정해 줄 것을 방향성 링크 측정 응답 프레임을 통해 요청할 수도 있다. 이 경우, 방향성 링크 측정 응답 프레임에는 타켓 전송 파워 사용 필드(680)가 포함될 수 있다. 타켓 전송 파워 사용 필드(680) 에는 요청하고자 하는 전송 파워 값에 대한 정보인 전송 파워 제어 정보가 포함된다. 방향성 링크 측정 응답 프레임을 수신한 전송 스테이션은 타켓 전송 파워 사용 필 드(680)에 설정된 값 또는 전송 파워 제어 정보에 따른 전송 파워로 이후의 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

그러나 타겟 전송 파워 사용 필드에 설정된 전송 파워 값이 너무 낮은 경우에는 전송 스테이션은 그보다 큰 값의 전송 파워로 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 이 경우 타켓 전송 파워 사용 필드(680)에 설정된 전송 파워 값은 전송 파워의 하한선 또는 최소값으로서 기능할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향성 링크 측정 방법 및 이에 따라 공간 재사용 채널 액세스가 수행되는 스테이션들을 도시한 도면이며, 도 8은 도 7에 도시된 스테이션들이 방향성 링크 측정 방법을 수행하는 것을 도시한 흐름도이다.

도 7을 참조하면, STA 1 내지 STA 5가 무선랜 시스템에 존재한다. 여기서 STA 5 는 전방향 안테나(Omni-directional antenna)만 지원한다고 가정한다. 따라서 STA 5가 프레임을 브로드캐스팅하면 STA 1 및 STA 4에게 들리거나 수신될 수 있다. STA 2 및 STA 3은 상대적으로 STA 5로부터 간섭의 영향을 적게 받는다. 간섭의 정도는 이와 같은 서비스 커버리지와 같은 물리적인 거리 등의 여러 요소에 의해 결정될 수 있다.

이러한 상황에서, 도 8을 참조하면 파워 제어 간섭 완화를 통한 공간 재사용 이득을 높이기 위해 스테이션들은 이하에서 설명하는 경쟁 기반의 채널 액세스 메커니즘(contention based channel access mechanism)을 사용한다. 경쟁 기반의 채널 액세스 메커니즘을 위해, RTS 프레임 RTS(request to send) 프레임과 CTS(clear to send) 프레임이 전송 스테이션과 수신 스테이션 간에 교환된다. RTS 프레임의 발송으로 전송되는 RTS 신호는 영역이 깨끗한지를 알기 위해 전송하는 신호이며, 수신 스테이션이 RTS 신호를 수신하게 되면, 전송 스테이션으로 CTS 신호를 전송함으로써 응답이 이루어진다. 물론 CTS 신호는 CTS 프레임에 포함된다.

STA 1이 STA 2 와 빔 포밍(beam-forming)을 완료한 후에, 방향성 링크 측정 요청 메시지를 해당 빔 포밍된 링크(beam-formed link)를 통해 브로드캐스트(broadcast)한다(S810). STA 1이 브로드캐스트한 방향성 링크 측정 요청 메시지는 STA 2 및 STA 3에게 수신되었다. STA 2 및 STA 3은 STA 1에게 방향성 링크 측정 응답 메시지로 응답한다(S820). 이를 통해 STA 1은, STA 2 내지 STA 5 중에 STA 3 만이 STA 1과 STA 2 간의 통신으로 인한 간섭을 받는다는 것을 알 수 있다.

그리고 이와 별개로 STA 4는 STA 5에게 RTS 프레임을 전송한다(S830). STA 5는 이에 대한 응답으로 CTS 프레임을 브로드캐스트한다(S840). STA 5가 브로드캐스트하는 CTS 프레임은 STA 1 및 STA 4에게 들린다.

이 경우, STA 1 은 STA 5 가 보내는 CTS 프레임을 통해 전송 스테이션, 수신 스테이션의 주소를 확인할 수 있다. STA 1 은 STA 5로부터 엿들은 CTS 프레임을 통해 전송 스테이션, 수신 스테이션이 각각 STA 4, STA 5이며 STA 4 와 STA 5 는 현재 자신이 채널 액세스 중인 빔포밍된 링크 에 의해서 영향을 받지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서 STA 1과 STA 4는 각자의 채널 액세스를 계속해서 수행하고, STA 1 과 STA 2, STA 4 와 STA 5 간의 각각의 통신이 동시에 이루어질 수 있다.

상술한 과정에서, STA 4 와 STA 5는 채널 액세스(channel access)를 위해, RTS 프레임 및 CTS 프레임을 교환 하였다(S830, S840). STA 1이 STA 4 또는 STA 5 의 서비스 커버리지(service coverage) 내에 위치하여 RTS 프레임, CTS 프레임을 수신한 경우, STA 1은 원칙적으로 NAV(network allocation vector)를 (재)설정할 수 있다. 만약 STA 1이 STA 5로부터 수신한 CTS 프레임으로 인해 NAV 값을 설정하면, STA 1 은 STA 2로 채널 액세스를 하는 것이 불가능 해진다.

그러나 이에 앞서 STA 1은 STA 1이 STA 2로 빔 포밍된 링크을 통해 전송하게 되면, STA 3 만이 간섭을 받게 된다는 것을 STA 1은 이미 알고 있다. 즉, STA 1 과 STA 2, STA 4 와 STA 5는 동시 통신이 가능한 상태이지만, NAV 설정이 되는 경우에는 동시 통신은 이루어지지 못한다.

따라서, 공간 재사용 이득(spatial reuse gain)을 높이기 위해서, 스테이션들은 특정 빔포밍된 링크에 대해서 채널 액세스를 하고 있는 도중에 주변 스테이션에 의한 NAV 설정 요청, 예를 들어 RTS 프레임 및/또는 CTS 프레임을 수신한 경우, NAV 설정을 무시할 수 있다.

참고로 본 발명의 실시예에서는 스테이션이 NAV 설정을 무시할 수 있는 경우를 다음의 경우로 한정할 수 있다. 스테이션은 자신이 채널 액세스를 하고 있는 특정 빔 포밍된 링크(beam-formed link)에 의해 간섭을 받는 스테이션의 집단과 NAV 설정이 필요한 전송 기회(transmission opportunity, TXOP)의 전송/수신 스테이션들을 비교한다. 만약, 두 집단이 겹치지 않는다면, NAV 설정이 필요하지 않다고 판단할 수 있다. 이것은, 자신이 현재 채널 액세스를 수행하고 있는 빔 포밍된 링크 상에서 어떠한 전송도 NAV 설정이 필요한 TXOP에는 간섭을 끼치지 않기 때문이다.

즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바를 참조하여 설명하는 경우, STA 1은 자신이 채널 액세스를 수행하고 있는 빔 포밍된 링크로 인해 간섭을 받는 스테이션의 집단(STA 2 및 STA 3)과 RTS/CTS 프레임의 교환으로 인해 NAV (재)설정이 필요한 스테이션의 집단(STA 4)을 비교하고, 두 집단간에 겹치는 부분이 없음을 확인하면 NAV 설정을 무시하게 된다. 따라서 STA 1과 STA2 간의 통신, STA 4와 STA 5간의 통신이 동시에 수행되는 것이 가능해 진다.

즉, 우선 CTS 프레임을 수신한 STA 4는 STA 5로 데이터를 전송한다(S850). 그리고 이와 동시에, STA 1은 방향성 링크 측정 응답 메시지에 따라 제어된 전송 파워 값으로 RTS 프레임을 STA 2에게 전송하고, STA 2는 CTS 프레임으로 STA 1에게 응답한다. 그러면 STA 1은 역시 제어된 전송 파워로 STA 2에게 데이터를 전송할 수 있다(S880).

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공간 재사용 채널 액세스 방법을 수행할 수 있는 무선통신 장치를 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 무선통신 장치는 프로세서(910)와 RF 부(920) 및 메모리(930)를 포함한다. 즉 도 8에 도시된 무선통신 장치는 방향성 안테나 또는 전방향 안테나를 지원하고 링크에 대한 빔 트레이닝 절차를 수행할 수 있으며, 빔 포밍된 링크에 대하여 링크 측정을 수행할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 방향성 링크의 측정 및 채널 액세스 절차 역시 수행할 수 있다. 멀티 링크 간 링크 변경, 멀티 링크 적응 절차 및/또는 멀티 링크 적응 방법을 수행할 수 있다.

무선통신 장치는 프로세서(processor)(910)와 RF(radio frequency) 부(920) 를 포함한다. 메모리(930)는 프로세서(910)와 연결되어, 프로세서(910)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. 프로세서(910)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(930)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 이 밖에도 무선통신 장치는 디스플레이부나 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있으나 도면상에 도시하지 않으며, 상세한 설명 또한 생략하도록 한다.

본 발명의 실시예에서 지칭되는 방향성 링크에는 전송 스테이션과 수신 스테이션 간의 빔 포밍된 링크가 포함되며 이를 빔 포밍된 링크 또는 방향성 링크라고 지칭할 수 있다. 프로세서(910)는 빔 포밍된 링크에 대한 링크 측정을 위해 방향성 링크 측정 요청 메시지를 생성하고, 링크 측정 응답 메시지를 회신받은 후엔 전송 파워를 제어하여 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 물론 방향성 링크 측정 요청 메시지, 방향성 링크 측정 응답 메시지 및 데이터 프레임은 RF부(920)를 통하여 송수신할 수 있으며, 이들 제어 신호 또는 데이터 프레임은 메모리(930)에 일시적으로 또는 영구적으로 저장 가능하다.

또한 도 9의 무선통신 장치가 수신 스테이션인 경우에는 프로세서(910)는 방향성 링크 측정 요청 메시지의 신호 세기 등을 측정하여 신호 세기가 일정치 이상이거나 잡음 정도가 일정치 이하인 경우에 한하여 방향성 링크 측정 응답 메시지로 응답하도록 설정될 수 있다. 또한 프로세서(910)는 전송 스테이션이 어느 정도의 전송 파워로 데이터 프레임을 전송해야 하는지에 대한 정보인 전송 파워 제어 정보 를 방향성 링크 측정 응답 메시지에 포함시킬 수 있다.

또한 링크 측정 과정을 거친 후에, 프로세서(910)는 빔 포밍된 링크를 통해 채널 액세스를 수행할 수 있다. 그리고 전송 스테이션과 수신 스테이션 이외의 스테이션들에 의한 CTS 프레임 전송, 데이터 프레임 전송 등의 통신 수행에 무관하게 전송 스테이션과 수신 스테이션 간의 채널 액세스를 수행하고, 프레임을 송수신할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 모든 방법은 상기 방법을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로 제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서 또는 도 3에 도시된 단말의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 2는 빔 트레이닝 절차를 예시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에서 전송되는 방향성 링크 측정 요청 메시지를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에서 전송되는 방향성 링크 측정 응답 메시지를 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방향성 링크 측정 방법 및 이에 따라 공간 재사용 채널 액세스가 수행되는 스테이션들을 도시한 도면이다.

도 8은 도 7에 도시된 스테이션들이 방향성 링크 측정 방법을 수행하는 것을 도시한 흐름도이다.

Claims

전송 스테이션과 수신 스테이션 사이에 빔 포밍된 링크의 링크 측정을 위한 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신 스테이션으로 전송하는 단계;

상기 방향성 링크 측정 요청 메시지에 대한 응답으로 전송 파워 제어 정보가 포함된 방향성 링크 측정 응답 메시지를 수신하는 단계; 및

상기 방향성 링크 측정 응답 메시지에 포함된 상기 전송 파워 제어 정보에 따른 전송 파워로 데이터 프레임을 상기 수신 스테이션으로 전송하는 단계를 포함하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 요청 메시지는 RCPI(Received Channel Power Indicator) 임계치 정보를 포함하며,

상기 수신 스테이션은 상기 방향성 링크 측정 요청 메시지를 이용하여 측정한 상기 빔 포밍된 링크의 RCPI 값이 상기 RCPI 임계치 정보에 따른 값보다 큰 경우에 한하여 상기 방향성 링크 측정 응답 메시지를 발송하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 요청 메시지는 RSNI(Received Signal to Noise Indicator) 임계치 정보를 포함하며,

상기 수신 스테이션은 방향성 링크 측정 요청 메시지를 이용하여 측정한 빔포밍된 링크의 RSNI 값이 상기 RSNI 임계치 정보에 따른 값보다 작은 경우에 한하여 상기 방향성 링크 측정 응답 메시지를 발송하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 요청 메시지는 빔포밍된 링크의 어드레스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 요청 메시지는 전송 파워 사용 정보를 포함하며, 상기 수신 스테이션은 상기 전송 파워 사용 정보에 따른 전송 파워로 상기 방향성 링크 측정 응답 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 응답 메시지는

측정 안테나 모드 정보를 포함하며, 상기 측정 안테나 모드 정보는 상기 수신 스테이션이 상기 방향성 링크 측정 요청 메시지를 수신한 안테나가 전방향 모드인지 방향성 모드인지를 나타내는 정보인 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방 법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 응답 메시지는

상기 수신 스테이션이 수신한 상기 방향성 링크 측정 요청 메시지에 대하여 측정한 RCPI 값 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 응답 메시지는

상기 수신 스테이션이 수신한 상기 방향성 링크 측정 요청 메시지에 대하여 측정한 RSNI 값 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 응답 메시지는 상기 수신 스테이션이 상기 방향성 링크 측정 응답 메시지를 전송하기 위해 사용한 전송 파워와 상기 빔포밍된 링크의 여유분에 대한 정보 중 하나 이상의 정보를 포함하는 TPC 보고를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 방향성 링크 측정 응답 메시지에 포함된 전송 파워 제어 정보는 전송 스테이션이 상기 데이터 프레임을 전송할 때 사용할 전송 파워의 최소값을 나타내는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 데이터 프레임을 전송하기 전에, 상기 수신 스테이션으로 RTS 프레임을 전송하는 단계; 및

상기 수신 스테이션으로부터 CTS 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하는 방향성 링크 측정 방법.
제 11항에 있어서,

상기 수신 스테이션으로부터 CTS 프레임을 수신하기 전에 상기 수신 스테이션이 아닌 스테이션으로부터 CTS 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하되,

상기 수신 스테이션이 아닌 스테이션으로부터 수신한 CTS 프레임은 무시하고, 상기 수신 스테이션으로부터 수신한 CTS 프레임에 따라 채널 액세스를 수행하는 것을 특징으로 하는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수신 스테이션을 향해 빔 포밍된 BF 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하되,

상기 전송 파워 제어 정보는 상기 BF 프레임을 기반으로 측정되어 얻어지는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수신 스테이션으로 RTS(Request To Send) 프레임을 전송하는 단계; 및

상기 RTS 프레임에 대한 응답으로 CTS(Clear To Send) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하고,

상기 방향성 링크 측정 요청 메시지는 상기 RTS와 상기 CTS의 교환으로 확립되는 빔 포밍 정보를 기반으로 설정된 링크로 전송되는 방향성 링크 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 수신 스테이션에 수신자 어드레스를 상기 전송 스테이션의 MAC 어드레스로 하고, 전송자 어드레스를 상기 수신 스테이션의 MAC 어드레스로 하는 CTS-to-self 프레임을 전송하는 단계를 더 포함하되,

상기 방향성 링크 측정 요청 메시지는 상기 CTS-to-self 프레임의 전송을 통해 확립되는 빔 포밍 정보를 기반으로 설정된 링크로 전송되는 방향성 링크 측정 방법.