KR20110036485A - 무선랜 시스템에서의 데이터 전송방법 및 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서의 데이터 전송방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 주파수 블록을 포함하는 전송 주파수 대역을 이용하는 무선랜 시스템에서의 데이터 전송방법 및 이를 지원하는 스테이션을 제공한다. 본 발명에 따른 데이터 전송방법은 프레임의 타이밍 획득을 위한 정보, 채널 추정 정보, 상기 데이터의 복조 및 디코딩을 위한 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전송정보 필드를 생성하고, 상기 전송정보 필드에 변환 시퀀스를 곱하여 복수의 변환된 전송정보 필드를 생성하고, 상기 복수의 변환된 전송정보 필드 각각을 상기 복수의 주파수 블록 각각을 통해 전송하는 것을 포함하되, 상기 변환 시퀀스는 복수의 변환값을 포함하고, 상기 복수의 변환된 전송정보 필드는 상기 복수의 변환값 각각이 상기 전송정보 필드에 곱해져 생성된다.

Description

무선랜 시스템에서의 데이터 전송방법 및 장치 {Method and Apparatus for transmitting data in WLAN system}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로서, 더 상세하게는 무선랜 시스템에서 프레임의 전송방법 및 장치에 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 대역폭을 사용하는 시스템에 대한 실현 가능성 테스트(feasibility test)가 진행되고 있다.

이 때, 80MHz 또는 그 이상의 채널 대역폭을 사용하는 무선랜 시스템은 종래에 20MHz의 채널 대역폭을 사용하는 IEEE 802.11 a/b/g 규격의 스테이션, 20MHz 또는 40MHz의 채널 대역폭을 사용하는 IEEE 802.11n 규격의 스테이션과의 호환성을 고려하여야 한다. 이하에서 IEEE 802.11 a/b/g/n 규격을 지원하는 스테이션을 포함한 20MHz 또는 40MHz의 채널 대역폭을 사용하는 무선랜 시스템의 스테이션을 레가시(legacy) 스테이션이라 한다. 레가시 스테이션과의 호환성/공존을 위해 VHT 스테이션이 80MHz의 채널 대역폭을 이용한 데이터 전송을 할 때, 레가시 스테이션이 이를 인식할 수 있도록 20MHz 단위로 레가시 스테이션을 위한 정보가 전송될 수 있다. 그런데 20MHz 단위로 동일한 전송신호가 포함되는 경우 전송측에서 평균 진폭 대비 피크값을 나타내는 PAPR(Peak to Average Power Ratio)이 높아질 수 있다. PAPR이 큰 신호는 더 복잡한 신호 증폭기(Power Amplifier)를 요구하게 되어 구현 비용 상승시키는 문제점을 발생시킨다. 따라서, 80MHz의 채널 대역폭을 사용하는 시스템에서 레가시 스테이션과의 공존을 보장하는 동시에 전송신호의 PAPR를 낮추는 방법에 대한 고려가 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 복수의 주파수 블록을 통하여 데이터를 전송하는 무선랜 시스템에서의 프레임 전송 방법을 제공 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 복수의 주파수 블록을 통하여 데이터를 전송하는 시스템에서 레가시 스테이션과의 공존을 보장하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따른 복수의 주파수 블록을 포함하는 전송 주파수 대역을 이용하는 무선랜 시스템에서의 데이터 전송방법은 프레임의 타이밍 획득을 위한 정보, 채널 추정 정보, 상기 데이터의 복조 및 디코딩을 위한 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전송정보 필드를 생성하고, 상기 전송정보 필드에 변환 시퀀스를 곱하여 복수의 변환된 전송정보 필드를 생성하고, 상기 복수의 변환된 전송정보 필드 각각을 상기 복수의 주파수 블록 각각을 통해 전송하는 것을 포함하고, 상기 변환 시퀀스는 복수의 변환값을 포함하고, 상기 복수의 변환된 전송정보 필드는 상기 복수의 변환값 각각이 상기 전송정보 필드에 곱해져 생성된다.

상기 주파수 블록의 대역폭은 20MHz이고, 상기 전송 주파수 대역의 대역폭은 80MHz 일 수 있다.

상기 주파수 블록의 대역폭은 40MHz이고, 상기 전송 주파수 대역의 대역폭은 80MHz일 수 있다.

전송 신호의 특성을 개선하여 스테이션의 복잡도와 구현 비용을 줄일 수 있으며, 전송 효율의 증가와 80MHz 이상의 채널 대역폭을 사용하는 스테이션과 20MHz의 채널 대역폭을 사용하는 레가시 스테이션의 공존을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 PLCP 프레임 포맷의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 3은 802.11 STA이 데이터 송수신을 위해 사용할 수 있는 주파수 채널을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송의 일례이다.
도 5는 도4의 예에 따른 전송의 경우 40MHz 단위로 전송/수신하는 STA의 입장에서 바라본 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예가 구현되는 무선장치를 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 실시예는 80MHz의 채널 대역폭을 이용하는 초고처리율(Very High Throughput, VHT) 무선랜 시스템에 유용하게 적용될 수 있지만 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 후술하는 본 발명의 실시예는 40MHz 또는 80MHz를 초과하는, 다수의 20MHz 채널 블록을 포함하는 채널 대역폭을 사용하는 무선랜 시스템에도 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 집합으로서, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. 그리고 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템과 같이, MAC SAP(Service Access Point)에서 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 포인트(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)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), 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 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.

VHT WLAN 시스템에서 STA은 80 MHz의 대역폭(bandwidth)을 갖는 채널을 이용하여 데이터 등을 전송/수신할 수 있다. 이하에서 IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g 등 20MHz의 대역폭을 갖는 채널을 통해 데이터 전송/수신을 수행하는 STA을 Non-HT STA, IEEE 802.11n을 지원하는 STA을 HT STA라 하고, Non-HT STA와 HT STA을 통틀어 레가시(legacy) STA라 한다.

그리고, N MHz의 대역폭을 갖는 채널을 이용하여 데이터를 전송/수신하는 것을 N MHz 데이터 전송/수신이라 하기로 한다. 즉, 80MHz의 대역폭을 갖는 채널을 이용하여 데이터를 전송하는 경우 80MHz 데이터 전송이라 하고, 40MHz의 대역폭을 갖는 채널을 이용하여 데이터를 수신하는 경우 40MHz 데이터 수신, 20MHz의 대역폭을 갖는 채널을 이용하여 데이터를 전송/수신하는 경우 20MHz 데이터 전송/수신이라 한다.

도 2는 PLCP 프레임 포맷의 일례를 나타낸 블록도이다.

Non-HT PLCP 프레임(210)은 Non-HT STA을 지원하는 PLCP 프레임 포맷의 일례이다. Non-HT PLCP 프레임(210)은 L-STF(Non-HT short Training field, 211), L-LTF(Non-HT Long Training field, 212), L-SIG(Non-HT SIGNAL field, 213), 데이터 필드(data field, 219)를 포함한다. L-STF(211)는 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition)과 자동 이득 제어(automatic gain control, AGC) 컨버전스(convergence)를 위하여 사용되며, L-LTF(212)는 L-SIG(213)와 데이터를 복조 (demodulation) 하기 위한 채널 추정(channel estimation)에 사용된다. L-SIG(213)에는 그 이후의 데이터를 복조하고 디코딩(decoding) 하기 위한 정보가 포함된다.

HT-GF PLCP 프레임(230)은 IEEE 802.11n을 지원하는 HT STA들로만 구성된 시스템에서 사용되는 HT STA에 효율적으로 설계된 PLCP 프레임 포맷의 일례이다. HT-GF PLCP는 HT-GF-STF(HT Green Field Short Training field, 231), HT-LTF(HT Long Training field, 232), HT-SIG(HT SIGNAL field, 234), 그리고 데이터 필드 순으로 전송된다. HT-GF-STF(231)는 프레임 타이밍 획득과 AGC 컨버전스, 다이버서티 선택을 위하여 사용되며, HT-LTF(232)는 HT-SIG(234)와 데이터를 복조하기 위한 채널 추정 등을 수행하기 위하여 사용된다. HT-SIG(234)에는 데이터를 복조하고 디코딩하기 위한 정보가 포함된다.

HT-Mixed PLCP 프레임(250)은 Non-HT STA과 HT STA이 공존하는 시스템에서 HT STA를 지원할 수 있도록 설계된 PLCP 프레임 포맷의 일례이다. HT-Mixed PLCP 프레임(250)은 IEEE 802.11 a/b/g를 지원하는 non-HT STA도 이해 할 수 있도록 하기 위하여 L-STF(251)와 L-LTF(252) 그리고 L-SIG(253)를 포함하고 L-STF(251), L-LTF(252), L-SIG(253)가 먼저 전송된다. L-STF(251), L-LTF(252), L-SIG(253)를 전송되고 나서, HT STA를 위하여 전송하는 데이터의 복조와 디코딩을 위하여 필요한 정보를 담고 있는 HT-SIG(HT-SIGNAL field, 234)가 전송된다. HT-SIG(254)까지는 프리코딩(precoding) 없이 전송을 하여 non-HT STA을 포함한 다양한 STA이 정보를 받을 수 있도록 하고, HT-SIG(254) 이후에 전송하는 HT-LTF와 데이터는 프리코딩을 거친 신호를 전송한다. 이때, 프리코딩을 하여 수신하는 STA에서 프리코딩에 의한 신호 전력(power)이 달라지는 부분을 감안할 수 있도록 HT-STF(HT short training field, 255)를 전송하고, 그 이후에 HT-LTF(256)들과 데이터를 전송한다.

앞서 언급한 바와 같이, 802.11n을 지원하는 HT STA은 데이터를 20 MHz의 대역폭을 갖는 채널과 40 MHz의 대역폭을 갖는 채널을 통해 데이터를 전송할 수 있다. Non-HT STA은 20 MHz 데이터 전송이 가능하다. Non-HT STA와 HT STA이 공존할 때, HT STA이 40 MHz 데이터 전송을 하는 경우 다른 AP와 연결되어 송수신을 할 수 있는 Non-HT STA이 해당 데이터 전송을 파악하고, 해당 데이터 전송이 이루어지는 동안 신호를 전송하지 아니 하도록 설계되어 있다.

도 3은 802.11 STA이 데이터 송수신을 위해 사용할 수 있는 주파수 채널을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 3의 예에서 채널은 각각 20MHz의 대역폭을 갖는 4개의 주파수 블록으로 구성되어 있다. 주파수 블록 A(310), 주파수 블록 B(320), 주파수 블록 C(330), 주파수 블록 D(340)는 각각 20MHz의 대역폭을 갖고 있어 20MHz 데이터 전송에서 하나의 채널로 기능할 수 있다. 도 3의 예에서 각각의 주파수 블록은 연속된 주파수인 것으로 예시되어 있으나 이는 예시에 불과하며 각각의 주파수 블록은 비연속적일 수 있다.

STA이 Non-HT STA, HT-STA, VHT-STA 모두 인식할 수 있는 포맷의 PLCP 프레임을 통하여 도 3의 주파수 블록 A 내지 주파수 블록 D 중 어느 한 주파수 블록에서 20 MHz 데이터 전송을 하면, Non-HT STA, HT-STA, VHT-STA 모두가 정상적으로 인식하여 동작을 할 수 있다. 하지만, 어떤 STA이 주파수 블록 A, 주파수 블록 B, 주파수 블록 C, 주파수 블록 D를 모두 이용하여 80MHz 데이터 전송/수신을 하면서 80MHz 프리앰블(preamble)이 전송될 때, 20MHz 또는 40MHz 단위로만 신호 처리를 하는 레가시 STA은 데이터를 정상적으로 디코딩(decoding)하지 못하고 오동작할 수 있는 가능성이 생긴다

이러한 문제점을 해결하기 위하여 80 MHz 데이터 전송/수신을 하는 경우 4개의 20 MHz 주파수 블록 단위로 레가시 STA이 들을 수 있는 부분 또는 레가시 STA을 위한 정보를 담은 필드(일례로 도2의 L-STF, L-LTF, L-SIG, HT-SIG, HT-LTF 또는 HT-SIG)를 전송을 할 수 있다. 이때, Non-HT STA를 지원하지 아니하고 HT STA만을 지원하고자 하는 경우 80MHz 주파수 대역을 2개의 주파수 블록 마다(40MHz 단위로) HT STA를 위한 정보(일례로 도 2의 HT-SIG, HT-LTF 또는 HT-SIG)를 전송을 할 수 있다.

20MHz(또는 40MHz 단위)로 레가시 STA를 위한 정보를 담은 필드(이하 본 발명에서 ‘전송정보 필드’라 한다.)를 전송하여 20MHz 단위로 신호를 처리하는 레가시 STA가 각 주파수 블록에서 인식할 수 있는 전송정보 필드를 통해 해당 주파수 블록이 사용되고 있음을 알 수 있다. 전송정보 필드는 필요에 따라 L-STF, L-LTF, L-SIG, HT-SIG, HT-LTF, HT-SIG 모두를 포함하도록 설정되거나 일부를 포함하도록 설정될 수 있다.

그런데, 20MHz의 주파수 블록마다 레가시 STA를 위한 전송정보 필드를 전송하는 경우 평균 진폭 대비 피크값을 나타내는 PAPR(Peak to Average Power Ratio)이 문제될 수 있다. 각 주파수 블록마다 전송되는 전송정보 필드가 동일한 경우에는 신호의 PAPR이 커질 수 있다. 신호의 PAPR이 커질수록 더 복잡한 신호 증폭기 (Power Amplifier, PA)를 요구하게 되며, 복잡한 PA는 구현 비용(cost)을 상승시키기 때문에 최대한 PAPR이 낮은 신호를 설계하는 것이 효율적이다.

본 발명에서는 20 MHz 또는 40 MHz 레가시 STA 그리고 80 MHz VHT STA의 조합으로 이루어진 시스템에서 효율적으로 각 조합을 지원하기 위하여 전송 신호 구성방법을 제안한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복적인 전송신호를 서로 다른 주파수 블록에 전송할 때, PAPR을 낮추기 위하여 변환값을 각각의 주파수 블록을 통해 전송되는 전송신호에 곱하여 전송 한다. 여기에서 변환값은 임의의 복소값(complex value)이고, 전송신호는 전송정보 필드만을 의미하거나 또는 전송정보 필드와 데이터 필드를 모두 포함하는 것일 수 있다. 변환값을 곱하는 것은 전송신호를 스크램블링(scrambling)하거나, 마스킹(masking), 위상 변환(phase shift) 시키는 것을 의미할 수 있다. 전송신호의 PAPR을 낮추기 위하여 변환값을 각각의 주파수 블록마다 곱하여 전송하는 것은 위상변환 등을 통하여 각 주파수 블록의 전송신호를 동일하지 않은 신호로 만들어 주기 위함이다.

20 MHz 주파수 블록 단위로 신호 처리를 하는 STA 입장에서는 전송수신 받는 모든 신호에 특정 복소값이 곱해져 있어도, 채널 추정(channel estimation)하는 프리앰블 또한 같은 값으로 곱해져 있다면, 곱해진 값을 단순한 채널 계수(channel coefficient)의 일부로 여기며, 실제로 어떠한 복소값이 곱해져 있음을 인식하지 못하고 동작한다. 다시 말해서, 어떤 복소값이 곱해져 있는지 여부와 무관하게 동작할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 20MHz 또는 40MHz의 대역폭을 갖는 채널을 이용하여 전송/수신하는 레가시 STA과 VHT STA이 공존(co-existence)하는 환경에서 80 MHz의 대역폭을 갖는 채널을 이용하여 전송/수신 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 80 MHz의 주파수 대역폭을 이용하는 시스템에서는 낮은 주파수 대역의 20 MHz 주파수 블록부터 변환 시퀀스 {+1, +j, a, a*j}를 순차적으로 모든 해당 주파수 블록마다 곱하여 전송한다. 도 3의 예에서 설명하면 주파수 블록 A(310)에는 변환값 +1, 주파수 블록 B(320)에는 변환값 +j, 주파수 블록 C(330)에는 변환값 a, 주파수 블록 D(340)에는 변환값 aj를 곱하여 전송한다. 이때 a는 임의의 복소값이 될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송의 일례이다.

도 4의 예는 임의의 복소값 a가 -1인 경우를 예시한 것이다. 전송 STA는 낮은 주파수 블록부터 변환 시퀀스 {+1, +j, -1, -j}를 각각 순차적으로 곱하여 신호를 전송한다. 즉, 주파수 블록 A(410)에는 변환값 +1, 주파수 블록 B(420)에는 변환값 +j, 주파수 블록 C(430)에는 변환값 -1, 주파수 블록 D(440)에는 변환값 -j를 각각 곱하여 신호를 전송한다.

20MHz의 대역폭을 갖는 채널을 이용한 전송/수신을 지원하는 STA의 입장에서는 상술한 바와 같이 각각의 곱하여진 변환값 +1, 변환값 +j, 변환값 -1, 변환값 -j는 채널 계수로 인식될 뿐이므로 변환값을 곱해주지 아니한 경우와 비교하였을 때, 전송/수신 과정에 변화가 없이 동일하게 구성된다.

도 5는 도4의 예에 따른 전송의 경우 40MHz 단위로 전송/수신하는 STA의 입장에서 바라본 것이다.

40 MHz 단위로 데이터를 송수신하는 STA 입장에서는 80 MHz 주파수 내부에서 총 3군데의 위치(주파수 블록 A+주파수 블록 B (510), 주파수 블록 B + 주파수 블록 C (520), 주파수 블록 C + 주파수 블록 D (530))에서 데이터를 송수신할 수 있다. 각 전송/수신 가능한 주파수 영역에서는 기존의 전송방식과 동일하게 신호를 전송/수신 할 수 있어야 한다. 도 5의 예에서와 같이 각 20 MHz 주파수 블록에 곱해지는 변환 시퀀스를 {+1, +j, -1, -j}으로 구성을 하게 되면, 80 MHz 주파수 대역 내부의 각 40 MHz 블록(510, 520, 530) 입장에서는 항상 20 MHz 단위로 {+1, +j}를 곱할 수 있는 형태가 된다.

40 MHz가 송수신이 가능한 첫 번째 40 MHz(A+B, 510)에서 전송 할 때에는 20 MHz 주파수 블록 단위로 {+1,+j}이 수신될 것이며, 두 번째 40 MHz(B+C, 520)에서는 송신을 할 때에는 20 MHz 블록 단위로 (+j)·{+1,+j}이 수신될 것이지만, 40 MHz 전체에 곱해진 +j값은 채널 계수의 일부로 인식을 되어 정상적인 동작이 가능하다. 세 번째 40 MHz(C+D, 530) 에서는 두 번째 송신 블록과 같이 (-1)·{+1, +j}이 20 MHz 주파수 블록 단위로 신호가 곱해져 전송되며, 이 또한 40 MHz 입장에서는 투명한 전송방법이 된다.

상술한 바와 같이 80 MHz을 송수신 하고 있는 STA입장에서 전체 80 MHz 신호(signal)에 임의의 복소값이 곱해져도 전송/수신의 특성이 변화하지 않는다. 그러므로 변환 시퀀스 {+1, +j, -1, -j}에 임의의 복소값 b를 곱하더라도 특성은 변화하지 않는다. 예를 들어 {+1, +j, -1, -j} 대신하여 {-1, -j, 1, +j} 도 사용할 수 있으며, {+j, -1, -j, +1} 도 가능하고, {-j, +1, +j, -1} 또한 가능하다.

이하의 표 1 내지 표 4는 도 3의 20 MHz 주파수 블록에서 PAPR을 최소화 하는 값을 구하기 위한 시뮬레이션(Simulation) 결과를 보여준다. 여기에서 PAPR은 99.9%의 피크값(peak power) 대 평균값(average power)의 비율을 dB(decibel)로 표현하였으며, 어떠한 신호를 PAPR 측정하는가에 따라 다른 값이 나올 수 있으므로, L-LTF와 L-STF 신호에 대해 모두 PAPR을 측정하였다. 또한 PAPR은 신호를 오버샘플링(oversampling)하는가 하지 않는가에 따라 달라질 수 있기에 오버샘플링 한 경우와 오버샘플링 하지 않은 경우의 결과를 모두 시뮬레이션 하였다.

표 1은 오버샘플링 된(oversampled) L-LTF 신호에 대한 시뮬레이션 결과이다.

Figure pat00001

표 2는 오버샘플링되지 아니한(non-oversampled) L-LTF 신호에 대한 시뮬레이션 결과이다.

Figure pat00002

표 3은 오버샘플링 된(oversampled) L-STF 신호에 대한 시뮬레이션 결과이다.

Figure pat00003

표 4는 오버샘플링되지 아니한(non-oversampled) L-STF 신호에 대한 시뮬레이션 결과이다.

Figure pat00004

표 1 내지 표 4로부터 시뮬레이션 결과를 간략히 살펴보면 오버 샘플링 한 경우와 오버샘플링 하지 아니한 경우 결과에 약간의 차이는 있으나 전반적으로 유사하게 나타남을 볼 수 있다.

상술한 바와 같이 80MHz의 주파수 대역폭을 갖는 신호를 전송함에 있어서 20MHz 주파수 블록 단위로 변환 시퀀스 {1, j, a, aj}를 낮은 주파수 대역의 주파수 블록부터 순차적으로 곱하여 전송하는 경우 전송신호의 PAPR을 줄일 수 있다.

시뮬레이션 결과에서 볼 수 있듯이 임의의 복소값 a를 조정하여 20MHz, 40MHz 주파수 대역폭의 신호를 처리하는 레가시 STA과의 공존을 보장하여 후방 호환성을 확보할 수 있다. 그 일례로 임의의 복소값 a를 -1로 한 {+1,+j,-1,-j}을 낮은 주파수 대역의 20MHz 주파수 블록부터 차례로 곱하여 전송하는 경우 후방 호환성을 가질 수 있다. {+1,+j,-1,-j}를 순환천이(cyclic shift)하여 얻어지는 ({+j,-1,-j,+1}, {-1,-j,+1,+j} 또는 {-j,+1,+j,-1}를 각각의 20MHz 주파수 블록에 대하여 곱하여 전송하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다.

또한 {+1,+1,-1,+1} 또는 {+1,-1,+1,+1}을 낮은 주파수 대역의 20MHz 주파수 블록부터 차례로 곱하여 전송하는 경우 PAPR 관점에서 최적화 된 결과를 얻을 수 있다. {+1,+1,-1,+1} 또는 {+1,-1,+1,+1}은 L-LTF 신호와 관련하여 최적화 된 시퀀스로 L-STF 신호와 관련하여 보았을 때 최적화 된 시퀀스라 할 수 없으나 L-STF 신호는 L-LTF신호와 함께 전송되는 점을 감안하면 전체적인 PAPR의 관점에서 낮은 PAPR을 갖도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예가 구현되는 무선장치를 나타낸 블록도이다. 무선장치(1100)는 AP 또는 non-AP STA일 수 있다.

무선장치(1100)는 프로세서(1110), 메모리(1120), 송수신기(1130) 및 안테나(1150)를 포함한다. 송수신기(1130)는 프레임을 송신/수신하고 프로세서(1110)는 송수신기(1130)와 연결되어 프레임을 생성한다. 프로세서(1110)와 송수신기(1130)는 IEEE 802.11의 물리계층과 MAC 계층을 구현한다. 프로세서(1110) 및/또는 송수신기(1130)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(1120)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(1120)에 저장되고, 프로세서(1110)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(1120)는 프로세서(1110) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(1110)와 연결될 수 있다.

상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 복수의 주파수 블록을 포함하는 전송 주파수 대역을 이용하는 무선랜 시스템에서의 데이터 전송방법에 있어서,
    프레임의 타이밍 획득을 위한 정보, 채널 추정 정보, 상기 데이터의 복조 및 디코딩을 위한 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전송정보 필드를 생성하고,
    상기 전송정보 필드에 변환 시퀀스를 곱하여 복수의 변환된 전송정보 필드를 생성하고,
    상기 복수의 변환된 전송정보 필드 각각을 상기 복수의 주파수 블록 각각을 통해 전송하는 것을 포함하되,
    상기 변환 시퀀스는 복수의 변환값을 포함하고, 상기 복수의 변환된 전송정보 필드는 상기 복수의 변환값 각각이 상기 전송정보 필드에 곱해져 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.

  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주파수 블록의 대역폭은 20MHz이고, 상기 전송 주파수 대역의 대역폭은 80MHz인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 변환 시퀀스는 {1, j, -1, -j}인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 변환 시퀀스는 {+1, +1, -1, +1}인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 변환 시퀀스는 {+1, -1, +1, +1}인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 주파수 블록의 대역폭은 40MHz이고, 상기 전송 주파수 대역의 대역폭은 80MHz인 것을 특징으로 하는 방법.

  7. 복수의 주파수 블록을 포함하는 전송 주파수 대역을 이용하여 데이터를 전송하는 스테이션에 있어서,
    무선 프레임을 생성하는 프로세서; 및
    상기 프로세서와 기능적으로 연결되고 무선 프레임을 전송하는 송수신기;를 포함하되,
    상기 프로세서는 프레임의 타이밍 획득을 위한 정보, 채널 추정 정보, 상기 데이터의 복조 및 디코딩을 위한 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전송정보 필드를 생성하고,
    상기 전송정보 필드에 변환 시퀀스를 곱하여 복수의 변환된 전송정보 필드를 생성하도록 설정되고,
    상기 송수신기는 상기 복수의 변환된 전송정보 필드 각각을 상기 복수의 주파수 블록 각각을 통해 전송하도록 설정된 것을 특징으로 하는 스테이션.
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