KR20110097564A - 무선 통신 시스템에서 사운딩 신호 송신 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 사운딩 신호를 송신하는 방법이 개시되며, 구체적으로, 엑세스 포인트(Access Point; AP)로부터 상기 단말이 속한 그룹에 관한 그룹 정의 정보를 수신하는 단계, 상기 그룹 정의 정보에 기반하여 상기 그룹에 속한 단말들 각각이 사운딩 신호를 송신하는 전송 시간을 판단하는 단계, 및 상기 엑세스 포인트로부터 사운딩 전송 요청 신호를 수신한 경우, 상기 전송 시간 및 기 설정된 송신 순서에 따라 상기 엑세스 포인트로 사운딩 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 사운딩 신호 송신 방법{METHOD FOR TRANSMITTING SOUNDING SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 통신 시스템에서 사운딩 신호 송신 방법에 관한 것이다.
IEEE 802.11은, IEEE에 의해 책정된, 널리 보급된 Wireless LAN (WLAN) 관련 표준 중의 하나이다. 크게 물리(PHY) 계층과 MAC 계층으로 구성되어 있다. 주파수 대역은 2.4GHz외에도, 다양한 주파수 대역에 대해서도 지원을 한다. IEEE 802.11의 몇 개 표준의 책정 시기, 사용 주파수 대역, 주파수 대역 폭, 통신 속도를 아래 표 1에 나타낸 바와 같다.
표준 책정 시기 사용 주파수 대역 주파수 대역폭 통신 속도
IEEE 802.11 1997년 2 GHz 20 MHz 2 Mbps
IEEE 802.11b 1997년 10월 2 GHz 20 MHz 11/22 Mbps
IEEE 802.11a 1999년 10월 2 GHz 20 MHz 54 Mbps
IEEE 802.11g 2000년 6월 2 GHz 20 MHz 54 Mbps
IEEE 802.11n 2009년 9월 2/5 GHz 20/40 MHz 600 Mbps
유선으로 통신을 하는 이더넷(Ethernet)에서는, 송신단이 특정 포트로 패킷(packet)을 전송함과 동시에 다른 포트로 패킷을 수신한다. 만약 자신의 패킷만을 수신한다면, 패킷 충돌은 일어나지 않는다고 판단하게 된다. 자신의 패킷 외에 다른 패킷이 수신된다면, 패킷 충돌이 발생한다는 것을 알게 된다. 즉, 이더넷에서는 송신단이 수신단에서의 패킷 충돌을 감지할 수 있다.
그러나, IEEE 802.11 시스템의 무선기기는 반-이중(half-duplex) 방식으로 동작하므로, 송신단은 수신단에서의 패킷 충돌을 감지할 수 없다. 따라서, IEEE 802.11 송신단은 먼저 채널이 휴지 상태에 있는지 여부를 확인한 후 통신을 실시한다.
IEEE 802.11에서 송신단이 채널을 통해 패킷을 전송 중인지 여부를 확인하는 방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째 방법은 프레임 간 간격(Inter Frame Space; IFS)를 설정하는 것이다. 단말기는 채널이 휴지 상태에 있다고 감지한 후, IFS 만큼 경과 후 전송을 한다. 이미 채널이 휴지 상태에 있다고 감지한 시점에, 먼 곳에 있는 단말기가 전송을 시작했을 수도 있기 때문이다.
채널이 휴지 상태에 있는지 여부를 확인하는 두 번째 방법은 콘텐션 윈도우(contention window)를 설정하는 것이다. 콘텐션 윈도우는 시간 축으로 슬롯 단위로 구성되며, 패킷 전송 준비가 된 단말기는 콘텐션 윈도우인 임의의 시간(backoff interval)을 대기한다. 이 임의의 시간이 경과한 후에, 단말기는 채널 센싱 즉, 채널이 휴지 상태에 있는지 여부를 확인한다. 이때, 채널이 휴지 상태에 있다면 패킷을 전송하고, 채널이 다른 무선 기기에 의하여 사용중인 상태라면 다시 콘텐션 윈도우를 설정한다.
도 1은 IEEE 802.11 시스템에서 채널이 휴지 상태에 있는지 여부를 확인하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 단말 3(STA3)의 MAC단에 가장 먼저 패킷이 도착했음을 알 수 있다. 그러나, 단말 3은 DIFS(Data Inter Frame Space)만큼 기다린 후 패킷을 전송한다. 단말 1(STA1)은 자신의 MAC단에 패킷이 도착한 후, DIFS만큼 기다린 시점에 채널이 단말 3에 의하여 점유된 상태인 것을 감지하였으므로, 패킷 전송을 보류한다.
단말 3의 패킷 전송이 완료 된 후, 각 단말들(STA1, STA2, STA5)은 DIFS만큼 기다린 후, 각 단말기가 임의로 선택한 백오프 시간만큼 대기한다. 단말 2(STA2)가 가장 먼저 백오프 시간이 경과하였다고 가정하면, 단말 2가 패킷 전송을 실시하고, 다른 단말기들은 자신의 백오프 시간을 저장한 채로 단말 2의 패킷 전송 완료를 대기한다.
단말 2의 전송이 완료된 후, DIFS만큼 기다린 후에 다른 단말기들(STA1, STA4, STA5)은 저장하고 있는 백오프 시간만큼 대기한다. 만약 단말 4(STA4)와 단말 5(STA5)의 백오프 시간이 같다면, 단말 4와 단말 5는 동시에 패킷을 전송하게 되므로 패킷 충돌이 발생한다. 이러한 경우 단말 1, 단말 4, 단말 5는 다시 DIFS만큼 기다린 후, 가장 짧은 백오프 시간을 가졌던 단말 1이 패킷 전송을 시작한다.
IEEE 802.11 시스템에서는 무선 환경의 성격상 두 가지의 근본적인 문제가 발생한다. 첫 번째 문제는 히든 노드(hidden node)이다. 도 2를 참조하면, 3개의 단말기가 존재하는 경우 단말 A는 단말 B에게 패킷을 전송하지만, 단말 C는 그 패킷을 수신할 수 없다. 단말 C가 단말 B에 패킷을 전송하기 위해 채널 센싱을 수행하며, 단말 C는 채널이 휴지 상태에 있다고 감지하여, 단말 B에게 패킷을 전송하게 되는데, 이 때, 단말 B에서는 패킷 충돌이 일어난다. 이 경우 단말 A는 단말 C에게 있어서 히든 노드가 된다.
두 번째 문제는 노출 노드(exposed node)이다. 도 3과 같이 4개의 단말기가 존재하는 환경을 가정한다. 본 환경에서, 단말 B는 단말 A에게 패킷을 전송하고, 단말 C는 단말 D에게 패킷을 전송하려고 한다. 하지만, 단말 C가 채널을 감지하면, 채널은 이미 점유되어 있는 것으로 판단된다. 하지만, 단말 A는 단말 C의 전송 영역 밖에 있기 때문에, 단말 C는 채널이 휴지 상태가 되기까지 기다릴 필요가 없다. 이러한 경우, 단말 C는 단말 B의 입장에서 노출 노드가 된다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 무선 통신 시스템에서 사운딩 신호 송신 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 일 양상인 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 사운딩 신호를 송신하는 방법은 엑세스 포인트(Access Point; AP)로부터 상기 단말이 속한 그룹에 관한 그룹 정의 정보를 수신하는 단계; 상기 그룹 정의 정보에 기반하여 상기 그룹에 속한 단말들 각각이 사운딩 신호를 송신하는 전송 시간을 판단하는 단계; 및 상기 엑세스 포인트로부터 사운딩 전송 요청 신호를 수신한 경우, 상기 전송 시간 및 기 설정된 송신 순서에 따라 상기 엑세스 포인트로 사운딩 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 그룹 정의 정보가 상기 단말들 각각의 안테나의 개수에 관한 정보 또는 전송 레이어의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게는, 상기 그룹 정의 정보가 상기 그룹에 포함된 단말들이 사운딩 참조 신호를 송신하는 순서에 관한 정보도 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전송 시간은 상기 그룹에 속한 단말들의 안테나 개수 또는 상기 그룹에 속한 단말들의 전송 레이어 개수에 비례하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 양상인 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 사운딩 신호를 송신하는 방법은, 엑세스 포인트(Access Point; AP)로부터 상기 단말이 속한 그룹에 관한 그룹 정의 정보를 수신하는 단계; 상기 엑세스 포인트로부터 사운딩 전송 요청 신호를 수신하는 단계; 상기 그룹 정의 정보와 상기 사운딩 전송 요청 신호에 기반하여 상기 그룹에 속한 단말들 각각이 사운딩 신호를 송신하는 전송 시간을 판단하는 단계; 및 상기 전송 시간 및 기 설정된 송신 순서에 따라 상기 엑세스 포인트로 사운딩 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 사운딩 전송 요청 신호가 상기 단말들 각각의 안테나의 개수에 관한 정보, 전송 레이어의 개수에 관한 정보 및 상기 단말들 각각의 LTF(Long Training Field)의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 그룹 정의 정보는 상기 그룹에 포함된 단말들의 ID 및 상기 그룹에 포함된 단말들이 사운딩 참조 신호를 송신하는 순서에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전송 시간은 상기 그룹에 속한 단말들의 안테나 개수에 비례하는 것을 특징으로 한다. 또는 상기 전송 시간은 상기 그룹에 속한 단말들의 전송 레이어 개수 또는 LTF(Long Training Field) 개수에 비례하는 것을 특징으로 한다.
한편 본 발명의 또 다른 양상인 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 사운딩 신호를 송신하는 방법은 엑세스 포인트(Access Point; AP)로부터 상기 단말이 속한 그룹에 관한 그룹 정의 정보를 수신하는 단계; 상기 그룹 정의 정보에 기반하여 상기 단말이 속한 그룹에서 상기 단말이 사운딩 신호를 송신할 순서를 판단하는 단계; 및 상기 엑세스 포인트로부터 사운딩 전송 요청 신호를 수신한 경우, 상기 단말이사운딩 신호를 송신할 순서에 기 설정된 최대 대기 시간 동안 엑세스 포인트로 사운딩 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 무선 통신 시스템에서 사운딩 신호를 효과적으로 송신할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 IEEE 802.11 시스템에서 채널이 휴지 상태에 있는지 여부를 확인하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 IEEE 802.11 시스템에서 히든 노드 문제를 설명하기 위한 도면.
도 3은 IEEE 802.11 시스템에서 노출 노드 문제를 설명하기 위한 도면.
도 4는 IEEE 802.11n 시스템에서 지원하는 PPDU(Physical Layer Convergence Procedure Protocol Data Unit) 포맷을 도시하는 도면.
도 5는 채널의 랭크 또는 레이어에 따라서 다른 크기로 적용되는 직교 맵핑 행렬을 나타내는 도면.
도 6은 IEEE 802.11n 시스템에서 정의하고 있는 사운딩 PPDU 송신 방법을 도시하는 도면.
도 7은 IEEE 802.11ac 시스템에서 다중 사용자 MIMO를 지원하기 위한 PPDU 포맷을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 사운딩 수행 방법이 적용되는 환경을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 사운딩 수행 방법의 개념도.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 사운딩 수행 방법을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 사운딩 수행 방법을 도시하는 도면.
도 12는 다중 사용자 MIMO를 지원하기 위한 그룹 정의 필드를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시예에 따라 각 단말의 안테나 개수에 관한 정보를 포함하는 그룹 정의 필드를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에서 제 1 시그널링 방법을 이용하여 사운딩 PPDU를 송신하는 예를 설명하기 위한 도면.
도 15는 IEEE 802.11n 시스템에서 정의하고 있는 HT 제어 필드 프레임를 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에서 제 2 시그널링 방법을 이용하여 사운딩 PPDU를 송신하기 위한 제어 필드 프레임을 예시하는 도면
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에서 제 2 시그널링 방법을 이용하여 사운딩 PPDU를 송신하기 방법을 도시하는 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 의해 본 발명의 구성, 작용 및 다른 특징들이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적 특징들이 IEEE 802.11 시스템에 적용된 예들이다.
IEEE 802.11n은 2.4GHz/5GHz대역을 사용해서, 최대전송속도 600Mbps (40MHz, 4-레이어 전송)까지를 지원하는 표준이다. 802.11a/b/g보다 넓은 대역폭을 사용하고, MIMO 전송을 지원한다.
도 4는 IEEE 802.11n 시스템에서 지원하는 PPDU(Physical Layer Convergence Procedure Protocol Data Unit) 포맷을 도시하는 도면이다. Non-HT PPDU는 기존의 IEEE 802.11 a/b/g에서 지원하는 PPDU이다. L-STF(Short Training Field)는 초기 시간 측정(initial time estimation), 자동 이득 제어 수렴(automatic gain control convergence) 및 초기 주파수 오프셋 측정(initial frequency offset estimation)을 위하여 사용된다. L-LTF(Long Training Field)는 주파수 오프셋과 채널 측정을 위하여 사용된다. L-SIG에는 L-SIG 뒤에 오는 데이터를 해독하기 위해서 수신기가 알아야 할 패킷 정보가 포함된다.
HT-mixed 포맷은 IEEE 802.11n 시스템의 HT STA와 레거시 시스템의 STA가 공존할 수 있게 설계된 PPDU이다. 본 PPDU에는 non-HT STF(L-STF), non-HT LTF(L-LTF), 그리고 non-HT SIG(L-SIG)가 정의되어 있다. 레거시 시스템의 STA는 L-SIG를 읽고, 그 뒤 데이터로 본 PPDU를 해석하게 되는 반면, IEEE 802.11n 시스템의 HT STA는 L-SIG뒤에 오는 HT-SIG를 읽음으로써, 해당 포맷이 HT STA를 위한 것임을 알 수 있다. HT 시스템에서는 단일 사용자(Single User)-MIMO(SU-MIMO) 전송이 가능하다. 따라서, L-STA, L-LTF, L-SIG, 그리고 HT-SIG는 non-MIMO 전송 기법으로 전송이 되고, HT-STF부터 Data까지는 SU-MIMO 전송이 된다.
셋째로, HT-GF(greenfield) 포맷이 있다. 본 PPDU는 레거시 시스템의 STA와의 공존이 아닌, IEEE 802.11n 시스템의 HT STA만을 지원할 수 있게 설계 되어 있다.
상술한 바와 같이 IEEE 802.11n 에서는 MIMO 채널 측정을 위하여 HT-Mixed/HT-GF 포맷 PPDU에서 HT-LTF를 정의했다. HT-LTF를 사용하여 MIMO 채널을 측정하기 위해서, 직교 맵핑 행렬(orthogonal mapping matrix) PHTLTF를 HT-LTF에 곱하여 사용한다. PHTLTF는 1과 -1로 구성되어 있고, 아래 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
수학식 1의 PHTLTF는 도 5와 같이 채널의 랭크 또는 레이어에 따라서 다른 크기로 적용된다.
도 5를 참조하면, 트레이닝 심볼은 공간적 스트림 단위로 정의된다. 공간적 스트림의 개수가 1, 2, 4개 일 때에는 각각 1, 2, 4개의 HT-LTF가 전송이 되지만, 공간적 스트림의 개수가 3개 일 때에는 4개의 HT-LTF가 사용된다.
IEEE 802.11n 시스템에서는 MIMO전송을 지원하기 위해서 채널 측정을 위한 사운딩 PPDU를 정의한다. 사운딩은 PLCP 프리앰블에 있는 HT-LTF를 통해서 수행되며, 수신단에서 전송하는 총 LTF의 개수는 수신기의 총 안테나 개수 혹은 공간적 스트림의 개수에 의해서 결정된다. 도 6과 같이 송신단이 트레이닝 요청 (Training request; TRQ) 신호를 전송하면, TRQ를 수신한 수신단은 사운딩 PPDU를 전송한다.
IEEE 802.11ac 시스템에서는 IEEE 802.11n 시스템보다 높은 쓰루풋(throughput)을 요구한다. 이를 위해, IEEE 802.11ac 시스템은 IEEE 802.11n 시스템보다 더 넓은 대역폭을 사용하고, 다중 사용자 MIMO(MU-MIMO)를 지원한다.
도 7은 IEEE 802.11ac 시스템에서 다중 사용자 MIMO를 지원하기 위한 PPDU 포맷을 도시한다.
도 7을 참조하면, 다중 사용자 MIMO를 지원하기 위한 PPDU는 PLCP 프리앰블(L-STF, L-LTF, L-SIG)을 선두에 배치한다. 그 뒤, MU-MIMO 방식으로 데이터를 수신하는 단말들(VHT STA)에게 공통으로 수신될 정보에 담겨있는 VHT-SIG A가 있다. VHT-STF와 VHT-LTF로 채널 측정을 한 후, VHT-SIG B을 수신한다. VHT-SIG B는 단말 특정 정보가 담겨 있다. 이 정보를 바탕으로 VHT STA는 VHT 데이터를 디코딩한다. VHT-SIG A에 들어갈 정보는 각 단말에 대한 공간적 스트림에 관한 정보 외에, MU-MIMO을 위한 그룹 ID가 들어간다. VHT-SIG B는 각 STA들의 코딩 타입, MCS에 대한 정보가 들어간다.
MU-MIMO를 지원하기 위해서는, 수신단들 즉 단말들이 송신단 즉, AP(Access Point)에게 채널 정보를 알리기 위해, 사운딩을 해줄 필요가 있다. 그러나, 사운딩을 할 때, 단말들의 안테나의 개수 즉, 레이어의 개수에 따라 사운딩 PPDU의 길이가 고정되어 있지 않다는 문제가 있다. 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 사운딩 수행 방법이 적용되는 환경을 도시한다.
도 8을 참조하면, 3개의 단말들이 AP에게 사운딩한다고 가정한다. 여기서 각 단말이 사운딩 하는 시간이 문제될 수 있다. 즉, 모든 단말들이 동시에 사운딩을 실시한다면, AP에서는 사운딩 PPDU의 충돌이 일어난다. 결과적으로, AP는 채널 사운딩을 실패하게 된다.
이는 각 단말들이 AP 에게 사운딩을 할 경우, 단말들은 서로의 사운딩에 걸리는 시간을 예측할 수 없고, 이에 따라 각각의 단말들은 언제 사운딩을 하면 되는지 알 수 없기 때문이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 사운딩 수행 방법의 개념도이다.
도 9를 참조하면, 각 단말은 AP로부터 TRQ를 수신한 후 다른 단말이 가진 안테나 개수에 비례하는 시간을 대기하고 사운딩을 수행하는 방법을 제안한다. 여기서, 각 단말기의 안테나의 개수이 비례하는 시간 이외에도 각 단말기가 전송하는 LTF의 개수 또는 전송 레이어의 개수에 비례하는 시간을 대기하는 것도 고려할 수 있다. 안테나 간 상관관계나 공간 다중화의 프리코딩으로 인하여 AP 입장에서는 각 단말기의 안테나 개수와 전송 레이어 개수는 항상 일치하는 것이 아니기 때문이다. 이하에서는 본 발명에 대해서 상세하게 기술한다.
<제 1 실시예>
본 발명의 MU-MIMO를 지원하기 위한 사운딩 수행 방법 중 첫 번째 방법은 모든 단말들이 기 설정된 최대 대기 시간이 경과한 후에 비로소 사운딩 PPDU을 전송하는 것이다. 이와 같은 방법에 의하는 경우에는 AP의 별도의 시그널링이 불필요하며, 각 단말기는 전송 레이어의 개수와 상관없이 최대 대기 시간이 경과 후 자신의 차례에 사운딩 PPDU를 송신한다. 최대 대기 시간은 AP가 지원하는 최대 레이어 개수에 기반하여 설정되는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 사운딩 수행 방법을 도시하는 도면이다. 특히 도 10에서 단말 1 내지 단말 3은 각각 1 레이어 전송, 2 레이어 전송, 3 레이어 전송을 수행하고, 자신들이 사운딩을 수행하는 순서는 미리 알고 있다고 가정한다.
도 10을 참조하면, 단말 1은 AP의 TRQ를 수신한 후, IFS만큼 기다린 후, 사운딩 PPDU을 보낸다. 최대 대기 시간 T 만큼 경과한 후, 단말 2는 사운딩 PPDU을 전송한다. 그리고 다시 최대 대기 시간 T 만큼 경과한 후, 단말 3은 사운딩 PPDU을 전송한다. 즉, 단말들은 자신이 사운딩 PPDU를 전송하는 순서에 최대 대기 시간 동안 자신의 사운딩 PPDU를 AP로 전송한다.
<제 2 실시예>
본 발명의 MU-MIMO를 지원하기 위한 사운딩 수행 방법 중 두 번째 방법은 최소한의 시간만 대기하여 각 단말들이 적절한 시점에 사운딩을 실시하는 방법이다. 각 단말들은 자신이 가지고 있는 안테나 개수만큼의 사운딩 PPDU을 보낼 필요가 있다. 상술한 바와 같이 안테나 개수에 따라 필요한 LTF의 개수가 정의되어 있다. 따라서, 다른 단말들이 가지고 있는 LTF 개수에 비례하는 만큼의 시간만 대기한 후, 사운딩 PPDU을 전송하는 것은, 사운딩 PPDU의 충돌을 피할 뿐 만 아니라, 필요한 최소한의 시간으로 사운딩 이 가능한 이점이 있다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 MU-MIMO를 지원하기 위한 사운딩 수행 방법을 도시하는 도면이다. 특히 도 11에서 각 단말기는 자신의 사운딩 PPDU 송신 순서를 미리 알고 있으며, 단말 1에는 3개의 안테나, 단말 2에는 2개의 안테나, 단말 3에는 4개의 안테나가 있다고 가정한다.
도 11을 참조하면, 현재의 IEEE 802.11n된 바에 따라 단말 1, 단말 2, 단말 3이 전송해야 할 LTF의 개수는 각각 4개, 2개, 4개이다. AP가 사운딩 PPDU을 요구하기 위한 TRQ를 전송하면, 각 단말기는 사운딩 PPDU을 전송할 준비를 한다.
먼저 단말 1이 TRQ를 수신한 후, IFS 후에, 사운딩 PPDU을 전송한다. 단말 1은 총 4개의 LTF로 구성된 사운딩 PPDU를 전송한다. 단말 2와 단말 3도 단말 1이 4개의 LTF로 구성된 사운딩 PPDU를 전송한다는 것을 사전에 알고, 사운딩 PPDU전송을 대기한다. 단말 1의 사운딩 PPDU 완료 후, 단말 2가 사운딩 PPDU을 전송한다. 이때, 단말 2는 2개의 LTF로 구성된 사운딩 PPDU를 전송하고, 단말 3도 그 사실을 알고, 사운딩 PPDU 전송을 대기한다. 단말 2의 사운딩 PPDU이 완료된 시점에, 단말 3은 사운딩 PPDU을 전송한다.
본 발명의 제 2 실시예는 각 단말들이 다른 단말들이 가지고 있는 안테나의 개수를 알고 있다고 가정하였다. 아래에는 위에서 본 발명의 제 2 실시예를 위한 시그널링 방법에 관하여 설명한다.
MU-MIMO 전송을 지원함에 있어 AP는 단말들을 사전에 그룹 ID로 묶고 도 12에 도시된 그룹 정의 필드를 포함하는 신호를 전송한다. 도 12에 도시된 신호는 그룹 ID와 그룹에 포함된 단말들의 ID를 포함하며, 단말들은 사전에 자신이 속한 그룹에 포함된 어떠한 단말들이 존재하는지 및 어떠한 순서로 사운딩 PPDU를 송신하여야 하는지 미리 알 수 있다.
따라서, 제 2 실시예를 지원하기 위한 첫 번째 시그널링 방법으로서, 그룹 정의 필드에 각 단말의 안테나 개수에 관한 정보를 도 13과 같이 포함하는 것을 제안한다. 여기서, 각 단말기의 안테나의 개수를 알리는 것 외에도, 각 단말기에 LTF의 개수, 전송 레이어의 개수를 알리는 것이 가능하다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시예에서 제 1 시그널링 방법을 이용하여 사운딩 PPDU를 송신하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, AP의 커버리지 안에는 총 6개의 단말들이 존재하며, 그 중 단말1, 단말2, 그리고 단말3의 3개 단말들에게 MU-MIMO전송을 수행한다고 가정한다. 또한, 단말1, 단말2, 그리고 단말3는 각각 1, 2, 4개의 안테나를 가지고 있다고 가정한다.
AP는 MU-MIMO 그룹으로 설정된 단말들에게 그룹 정의 필드를 전송한다. 그 그룹 정의 필드에는 그룹 ID, 각 단말의 ID(MAC ID나 혹은 MAC ID를 대체할 수 있는 ID), 그리고 각 단말이 가지고 있는 안테나의 개수나 각 단말이 전송하는 LTF의 개수에 관한 정보를 전송한다. 따라서, 각 단말은 같은 그룹 ID를 가진 다른 단말들이 몇 개의 안테나를 가지고 있는지 알 수 있다. 단말2는 단말1이 1개의 LTF를 보낼 것을 가정하고, 자신이 사운딩 PPDU를 보낼 시점을 계산하게 되고, 단말3은 단말1가 1개의 LTF, 단말2가 2개의 LTF를 보낼 것을 가정하고, 자신이 사운딩 PPDU을 보낼 시점을 계산하게 된다.
제 2 실시예를 지원하기 위한 두 번째 시그널링 방법으로서 AP가 TRQ를 전송하는 경우 각 단말의 안테나 개수 혹은 LTF 개수를 지정해서 시그널링하는 방법이다.
도 15는 IEEE 802.11n 시스템에서 정의하고 있는 HT 제어 필드 프레임를 도시한다. 도 15와 같이 TRQ는 HT 제어 필드 프레임 내에서 1 비트 정보로 정의되어 단말들로 전송된다. 그러나 IEEE 802.11n은 단일 사용자 MIMO만을 지원하기 때문에, MU-MIMO를 지원하기 위해서는 HT 제어 필드 프레임에 수정이 필요하다.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에서 제 2 시그널링 방법을 이용하여 사운딩 PPDU를 송신하기 위한 제어 필드 프레임을 예시하는 도면이다.
도 16을 참조하면, VHT를 지원하는 제어 필드 프레임 내에, TRQ 필드 외에도 안테나 개수에 대한 필드를 정의한다. AP는 각 단말에게 TRQ를 전송함과 동시에 각 단말들이 가지는 안테나의 개수를 동시에 지시할 수 있다. 이와 같은 정보를 기반으로 각 단말은 다른 단말이 소요할 사운딩 PPDU의 시간을 계산할 수 있으며, 자신이 사운딩 PPDU을 보내어야 할 시간을 알 수 있다. 여기서, 각 단말기의 안테나의 개수를 알리는 것 외에도, 각 단말기에 LTF의 개수, 전송 레이어의 개수를 알리는 것이 가능하다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시예에서 제 2 시그널링 방법을 이용하여 사운딩 PPDU를 송신하기 방법을 도시하는 도면이다.
도 17을 참조하면, AP는 단말들에게 그룹 정의 필드를 전송하여 MU-MIMO전송을 위한 그룹 ID를 알린다. 단말들이 MU-MIMO 그룹으로 묶였다는 것을 확인 한 후, AP는 각 단말기에게 사운딩 PPDU를 전송하도록 TRQ를 전송한다. 이때, TRQ를 전송함과 동시에 각 단말들이 가지는 안테나의 개수를 동시에 지시한다. 각 단말기는 VHT 제어 필드 프레임를 읽음으로써, 같은 MU-MIMO 그룹ID를 가진 다른 단말들이 몇 개의 안테나를 가지고 있는지 알 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 문서에서 본 발명의 실시예들은 주로 단말과 기지국 간의 데이터 송수신 관계를 중심으로 설명되었다. 본 문서에서 기지국에 의해 수행된다고 설명된 특정 동작은 경우에 따라서는 그 상위 노드(upper node)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 기지국을 포함하는 복수의 네트워크 노드들(network nodes)로 이루어지는 네트워크에서 단말과의 통신을 위해 수행되는 다양한 동작들은 기지국 또는 기지국 이외의 다른 네트워크 노드들에 의해 수행될 수 있음은 자명하다. 기지국은 고정국(fixed station), Node B, eNode B(eNB), 억세스 포인트(access point) 등의 용어에 의해 대체될 수 있다. 또한, 단말은 UE(User Equipment), MS(Mobile Station), MSS(Mobile Subscriber Station) 등의 용어로 대체될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
상술한 바와 같은 무선 통신 시스템에서 사운딩 신호 송신 방법은 IEEE 802.11 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.11 시스템 이외에도 다양한 다중 안테나 무선 통신 시스템에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 사운딩 신호를 송신하는 방법으로서,
    엑세스 포인트(Access Point; AP)로부터 상기 단말이 속한 그룹에 관한 그룹 정의 정보를 수신하는 단계;
    상기 그룹 정의 정보에 기반하여 상기 그룹에 속한 단말들 각각이 사운딩 신호를 송신하는 전송 시간을 판단하는 단계; 및
    상기 엑세스 포인트로부터 사운딩 전송 요청 신호를 수신한 경우, 상기 전송 시간 및 기 설정된 송신 순서에 따라 상기 엑세스 포인트로 사운딩 신호를 송신하는 단계를 포함하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그룹 정의 정보는,
    상기 단말들 각각의 안테나의 개수에 관한 정보, 상기 단말들 각각의 전송 레이어의 개수에 관한 정보 및 상기 단말들 각각의 LTF(Long Training Field)의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 그룹 정의 정보는,
    상기 그룹에 포함된 단말들이 사운딩 참조 신호를 송신하는 순서에 관한 정보를 포함하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 시간은,
    상기 그룹에 속한 단말들의 안테나 개수에 비례하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송 시간은,
    상기 그룹에 속한 단말들의 전송 레이어 개수 또는 LTF(Long Training Field) 개수에 비례하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  6. 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 사운딩 신호를 송신하는 방법으로서,
    엑세스 포인트(Access Point; AP)로부터 상기 단말이 속한 그룹에 관한 그룹 정의 정보를 수신하는 단계;
    상기 엑세스 포인트로부터 사운딩 전송 요청 신호를 수신하는 단계;
    상기 그룹 정의 정보와 상기 사운딩 전송 요청 신호에 기반하여 상기 그룹에 속한 단말들 각각이 사운딩 신호를 송신하는 전송 시간을 판단하는 단계; 및
    상기 전송 시간 및 기 설정된 송신 순서에 따라 상기 엑세스 포인트로 사운딩 신호를 송신하는 단계를 포함하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 사운딩 전송 요청 신호는,
    상기 단말들 각각의 안테나의 개수에 관한 정보, 상기 단말들 각각의 전송 레이어의 개수에 관한 정보 및 상기 단말들 각각의 LTF(Long Training Field)의 개수에 관한 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 그룹 정의 정보는,
    상기 그룹에 포함된 단말들의 ID 및 상기 그룹에 포함된 단말들이 사운딩 참조 신호를 송신하는 순서에 관한 정보를 포함하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 전송 시간은,
    상기 그룹에 속한 단말들의 안테나 개수에 비례하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 전송 시간은,
    상기 그룹에 속한 단말들의 전송 레이어 개수 또는 LTF(Long Training Field) 개수에 비례하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  11. 다중 안테나 무선 통신 시스템에서 단말이 사운딩 신호를 송신하는 방법으로서,
    엑세스 포인트(Access Point; AP)로부터 상기 단말이 속한 그룹에 관한 그룹 정의 정보를 수신하는 단계;
    상기 그룹 정의 정보에 기반하여 상기 단말이 속한 그룹에서 상기 단말이 사운딩 신호를 송신할 순서를 판단하는 단계; 및
    상기 엑세스 포인트로부터 사운딩 전송 요청 신호를 수신한 경우, 상기 단말이사운딩 신호를 송신할 순서에 기 설정된 최대 대기 시간 동안 엑세스 포인트로 사운딩 신호를 송신하는 단계를 포함하는,
    사운딩 신호 송신 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기 설정된 최대 대기 시간은,
    상기 그룹에 포함된 단말들의 사운딩 전송 시간들 중 최대 사운딩 신호 전송 시간인,
    사운딩 참조 신호 송신 방법.
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