KR20130063058A - 데이터 블록 전송 방법 및 이를 이용한 전송기 - Google Patents

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Abstract

무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법 및 전송기가 제공된다. 전송기는 데이터 블록을 수신기로 전송하고, 상기 전송이 실패이면, 상기 데이터 블록의 재전송을 위한 재전송 블록을 생성한다. 상기 전송기는 상기 재전송 블록의 전송 시간에 따라 채널 접속 여부를 결정한다.

Description

데이터 블록 전송 방법 및 이를 이용한 전송기{METHOD OF TRANSMITTING DATA BLOCK AND TRANSMITER USING THE SAME}
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법 및 이를 이용한 전송기에 관한 것이다.
최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 WLAN(Wireless Local Area Network)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대용 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대용 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.
WLAN에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineering) 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)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.
IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control)의 기본 접속 메커니즘(Basic Access Mechanism)은 이진 익스포넨셜 백오프(binary exponential backoff)와 결합된 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘이다. CSMA/CA 메커니즘은 IEEE 802.11 MAC의 분배 조정 기능(Distributed Coordination Function, DCF)이라고도 불리는데, 기본적으로 "listen before talk" 접속 메커니즘을 채용하고 있다. 이러한 유형의 접속 메커니즘에서는, 스테이션(Station, STA)은 전송을 시작하기에 앞서 무선 채널 또는 매체(Medium)를 청취한다. 청취 결과, 만일 매체가 사용되고 있지 않는 것으로 감지되면, 청취하고 있는 스테이션(listening STA)은 자기 자신의 전송을 시작한다. 반면, 매체가 사용되고 있는 것으로 감지되면, 상기 스테이션은 자기 자신의 전송을 시작하지 않고 이진 익스포넨셜 백오프 알고리즘에 의하여 결정되는 지연 기간에 들어간다.
최근에는 보다 높은 데이터 레이트를 지원하는 IEEE 802.11ac의 표준화가 진행되고 있다. IEEE 802.11ac를 지원하는 시스템을 VHT(Very High Throughput) 시스템이라고도 한다. VHT 시스템은 동적 대역폭 할당, SU/MU-MIMO 및 링크 적응(link adaptation)을 지원한다.
데이터 전송의 신뢰성을 높이기 위해, WLAN 시스템은 재전송을 지원한다. 전송이 실패하면, 데이터를 재전송하는 것이다. 하지만, 재전송이 진행됨에 따라 채널이 좋아지거나 악화될 수 있다.
올바른 채널 상태를 반영하여 재전송이 수행될 필요가 있다.
본 발명은 데이터 블록의 전송 시간에 따라 채널 상태를 반영한 데이터 블록 전송 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 데이터 블록의 전송 시간에 따라 채널 상태를 반영한 전송기를 제공한다.
일 양태에 있어서, 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법은 데이터 블록을 수신기로 전송하는 단계, 상기 데이터 블록의 전송 실패 여부를 결정하는 단계, 상기 전송이 실패이면, 상기 데이터 블록의 재전송을 위한 재전송 블록을 생성하는 단계, 상기 재전송 블록의 전송 시간에 따라 채널 접속 여부를 결정하는 단계, 상기 채널 접속이 결정되면, 상기 채널 접속을 수행하는 단계, 및 상기 채널 접속을 수행한 후 상기 재전송 블록을 상기 수신기로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 수신기로부터 상기 데이터 블록에 대한 수신 확인이 수신되지 않으면 상기 데이터 블록의 전송 실패로 결정할 수 있다.
상기 채널 접속을 수행하는 단계는 상기 수신기로 RTS(Request To Send) 프레임을 전송하는 단계, 및 상기 수신기로부터 CTS(Clear To Send) 프레임을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 데이터 블록의 전송 시간은 전송 레이트에 따라 결정될 수 있다.
다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 데이터 블록을 전송하는 전송기는 무선 신호를 송신 및 수신하는 RF부, 및 상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 데이터 블록을 수신기로 전송하고, 상기 데이터 블록의 전송 실패 여부를 결정하고, 상기 전송이 실패이면, 상기 데이터 블록의 재전송을 위한 재전송 블록을 생성하고, 상기 재전송 블록의 전송 시간에 따라 채널 접속 여부를 결정하고, 상기 채널 접속이 결정되면, 상기 채널 접속을 수행하고, 및 상기 채널 접속을 수행한 후 상기 재전송 블록을 상기 수신기로 전송한다.
또 다른 양태에서, 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법은 데이터 블록을 수신기로 전송하는 단계, 상기 데이터 블록의 전송 실패 여부를 결정하는 단계, 및 상기 전송이 실패이면, 상기 데이터 블록의 전송 시간에 따라 카운터를 증가시키는 단계를 포함한다.
데이터 블록 또는 프레임의 전송 시간을 기준으로 채널 접속 여부 및 사용되는 카운터를 결정한다. 다양한 상황에 따라 동적으로 변화하는 전송 시간을 기준으로 사용함으로써, 다양한 무선 네트워크 환경에 적용할 수 있고 불필요한 채널의 낭비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 도시한 것이다.
도 2는 PPDU 포맷의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 RTS/CTS 교환 절차를 나타낸다.
도 4는 RTS/CTS 교환없는 데이터 전송을 나타낸다.
도 5는 80MHz 대역폭을 이용하여 데이터를 전송하는 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 기기를 나타낸 블록도이다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 도시한 것이다.
WLAN(Wireless Local Area Network) 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.
WLAN 시스템은 80MHz 채널 대역폭(channel bandwidth)을 사용할 수 있는데, 이것은 예시적인 것이다. 예컨대, VHT 시스템은 20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz, 또는 그 이상의 채널 대역폭을 사용할 수도 있다. 이와 같이, WLAN 시스템은 소정 크기, 예컨대 20MHz의 채널 대역폭을 갖는 서브채널이 복수 개가 포함되는 다중 채널 환경을 갖는다.
서브채널은 1차 채널(primary channel)과 2차 채널(secondary channel)로 분류될 수 있다. 1차 채널은 서브채널들 중에서 지정되고, 2차 채널은 비-1차 채널이다.
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 AP(Access Point), 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 MAC(Medium Access Control) 계층와 무선 매체에 대한 PHY 계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다.
STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 비AP(non-AP) STA(STA1, STA3, STA4)으로서, 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.
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 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.
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.
도 2는 PPDU 포맷의 일 예를 나타내는 블록도이다.
PPDU(PLCP Protocol Data Unit)(600)은 L-STF(Legacy-Short Training Field)(610), L-LTF(Legacy-Long Training Field)(620), L-SIG(Legacy-Signal) 필드(630), VHT(Very High Throughput)-SIGA 필드(640), VHT-STF(650), VHT-LTF(660), VHT-SIGB(670) 및 데이터 필드(680)를 포함할 수 있다.
L-STF(610)는 프레임 타이밍 획득(frame timing acquisition), AGC(Automatic Gain Control), 거친(coarse) 주파수 획득 등에 사용된다.
L-LTF(620)는 L-SIG 필드(630) 및 VHT-SIGA 필드(640)의 복조를 위한 채널 추정에 사용된다.
L-SIG 필드(630)는 PPDU의 전송 시간에 관한 위한 제어 정보를 포함한다.
VHT-SIGA 필드(640)는 MIMO(multiple input multiple output) 전송을 지원하는 STA들이 공간 스트림(spatial stream)을 수신하는데 필요한 공통의 정보를 포함한다. VHT-SIGA 필드(640)는 각 STA에 대한 공간 스트림에 대한 정보, 채널 대역폭 정보, 그룹 식별자(Group Identifier), 각 그룹 식별자를 할당받은 STA에 대한 정보, 짧은 GI(Guard Interval), 빔포밍 정보(SU-MIMO 인지 MU-MIMO 인지 여부를 포함)를 포함한다.
VHT-STF(650)는 MIMO 전송에 있어서 AGC 추정의 성능을 개선하기 위해 사용된다.
VHT-LTF(660)는 각 STA이 MIMO 채널을 추정하기 위해 사용된다.
VHT-SIGB 필드(670)는 각 STA에 대한 개별적인 제어 정보를 포함한다. VHT-SIGB 필드(670)는 MCS(Modualtion and Coding Scheme) 정보를 포함한다. VHT-SIGB 필드(640)의 크기는 MIMO 전송의 유형(MU-MIMO 또는 SU-MIMO) 및 PPDU 전송을 위해 사용하는 채널 대역폭에 따라 다를 수 있다.
데이터 필드(680)는 MAC(Medium Access Control) 계층으로부터 전달된 PSDU(Physical Service Data Unit), 서비스 필드, 테일 비트 및 필요시 패딩 비트를 포함한다.
이제 WLAN 시스템에서 경쟁 기반 채널 접속 방식인 RTS(Request To Send) 프레임과 CTS(Clear To Send) 프레임의 교환 절차에 대해 기술한다.
CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 메커니즘을 사용하는 DCF(Distributed Coordination Function)에서 STA는 CCA(clear channel assessment)를 수행하여, 무선 매체(wireless medium)가 비지(busy)로 감지되면, 무선 매체가 아이들로 바뀔 때 까지 대기한다.
NAV(Network allocation vector)는 네트워크 할당 벡터(Network Allocation Vector, NAV)를 이용한다. NAV는 현재 매체를 사용하고 있거나 또는 사용할 권한이 있는 STA이, 매체가 이용 가능한 상태로 되기까지 남아 있는 시간을 다른 STA에게 지시하는 값이다. 따라서 NAV로 설정된 값은 해당 프레임을 전송하는 STA에 의하여 매체의 사용이 예정되어 있는 기간에 해당된다.
프레임 전송을 막는 NAV의 반대 개념으로 TXOP(Transmission Opportunity)가 있다. TXOP는 STA가 데이터 프레임(또는 데이터 블록)을 전송할 권리를 갖는 시간을 의미한다.
도 3은 RTS/CTS 교환 절차를 나타낸다.
STA1이 AP로 RTS 프레임(210)을 보낸다. AP는 RTS 프레임(210)에 대한 응답으로 CTS 프레임(220)을 보낸다. CTS 프레임(220)을 통해 TXOP를 획득한 STA1는 데이터 블록(230)을 AP로 전송한다. AP는 데이터 블록(230)의 성공적인 수신을 가리키는 ACK 프레임(240)을 보낸다.
STA2 및 STA3는 RTS 프레임(210) 및/또는 CTS 프레임(220)을 청취하고, NAV를 설정한다.
RTS 프레임 및 CTS 프레임은 모든 STA이 수신 할 수 있고, 주변의 STA(예, STA2, STA3)가 NAV를 설정하기 때문에 TXOP를 획득한 STA1의 전송을 보호할 수 있다.
RTS 프레임 및 CTS 프레임은 데이터 프레임보다 짧은 전송 시간(transmit time) 동안 전송된다. 따라서, 충돌(collision)에 의해 RTS 송신/수신이 실패하더라도 빠른 복구가 가능하다. RTS/CTS 프레임을 수신한 STA들이 모두 NAV를 설정하기 때문에, 히든 노드(hidden node)로부터의 데이터 프레임 및 ACK 프레임의 송신이 보호될 수 있다.
채널에 대한 오버헤드를 줄이기 위하여, 데이터 프레임 및/또는 관리(management) 프레임의 길이가 일정한 임계값(이를 'RTSThreshold'이라 함) 보다 길 때 선택적으로 RTS/CTS 프레임 교환을 사용한다. RTSThreshold는 0 ~ 65535 바이트(byte) 사이의 값으로 설정될 수 있다.
RTSThreshold는 RTS/CTS 프레임 교환의 사용을 결정하는 기준이 되며, 또한 MAC PDU(Protocol Data Unit)(이하 MPDU)의 재전송 횟수를 관리하기 위한 참조 값으로 사용된다. 보다 자세히 설명하면, STA는 RTSThreshold 보다 짧은 길이를 갖는 MPDU와 길거나 같은 길이를 갖는 MPDU의 재전송 횟수를 서로 다른 카운터(counter)를 사용하여 관리한다.
RTSThreshold 보다 짧은 길이를 갖는 MPDU의 재전송 횟수를 관리하는 카운터를 SRC(Short Retry Counter)(또는 제1 재전송 카운터)라고 한다. RTSThreshold 보다 길거나 같은 길이를 갖는 MPDU의 재전송 횟수를 관리하는 카운터를 LRC(Long Retry Counter)(또는 제2 재전송 카운터)라고 한다. SRC에 대한 재전송 횟수 제한 값을 SRL(Short Retry limit)이라고 하고, LRC에 대한 재전송 횟수 제한 값을 LRL(Long Retry limit)이라고 한다.
각 카운터는 다시 RTSThreshold와 비교하여, SRL 또는 LRL까지 증가하여 채널 접속을 위한 랜덤값이 발생되는 경쟁 윈도우(contention window)의 범위가 결정되는 데 영향을 준다. 규격에서 권고하는 LRL 값은 SRL 값보다 작다.
송신하고자 하는 MPDU가 존재하는 STA은 송신 전에 MPDU의 길이와 RTSThreshold를 비교한다. 만약 MPDU의 길이가 RTSThreshold 보다 길거나 같으면 MPDU의 전송 시간과 MPDU에 대한 응답을 수신하기까지 필요한 시간을 길이(duration) 값에 포함하여, RTS/CTS 프레임 교환 과정을 개시한다.
만약 MPDU의 길이가 RTSThreshold 보다 짧다면 STA는 RTS/CTS 프레임 교환없이 바로 MPDU를 전송한다.
도 4는 RTS/CTS 교환없는 데이터 전송을 나타낸다.
STA1는 MPDU를 갖는 데이터 프레임(310)을 전송한다. AP가 데이터 프레임(310)의 수신에 실패하여, ACK를 보내지 않는다고 하자.
STA1은 재전송 프레임(320)을 전송한다. 데이터의 전송 성공 확률을 높이기 위하여 데이터 프레임(310)보다 재전송 프레임(320)이 더 낮은 MCS(Modulation and Coding Scheme)를 사용할 수 있다. 따라서, 재전송 프레임(320)의 전송 시간은 데이퍼 프레임(310)의 전송 시간보다 길어지게 된다.
이와 같이, RTS/CTS 프레임 교환 없이 보다 길어진 전송 시간을 갖는 MPDU가 송신되면, RTS/CTS 프레임 교환을 사용한 경우에 비하여 보다 충돌에 영향을 더 많이 받을 수 있다.
도 5는 80MHz 대역폭을 이용하여 데이터를 전송하는 예를 보여준다.
80MHz 대역폭은 20MHz의 채널 대역폭(channel bandwidth)을 갖는 1차 채널, 20MHz의 채널 대역폭을 갖는 제1 2차 채널 및 40MHz의 채널 대역폭을 갖는 제2 2차 채널로 구성된다고 하자. 서브채널의 개수나 채널 대역폭은 예시에 불과하다.
RTS 프레임과 CTS 프레임은 서브채널 단위로 전송된다. 서브채널의 대역폭이 20MHz 라고 할 때, 80MHz 대역폭에서 4개의 RTS 프레임이 중복적으로(duplicately) 전송된다. 마찬가지로, 80MHz 대역폭에서 4개의 CTS 프레임이 중복적으로 전송될 수 있다.
CTS 프레임이 전송되는 대역폭은 RTS 프레임이 전송되는 대역폭과 같거나 더 작다. 예를 들어, RTS 프레임이 80 MHz 대역폭에 걸쳐 전송되더라도, CTS 프레임은 40MHz 대역폭에 걸쳐 전송될 수 있다. STA는 CTS 프레임이 전송되는 대역폭을 데이터 전송에 사용할 수 있다.
RTS 프레임과 CTS 프레임의 교환으로, 80MHz 대역폭을 모두 사용할 수 있다면, 80MHz 대역폭을 이용하여 STA는 MPDU(410)을 전송한다.
만약 데이터 프레임(410)의 전송에 실패하면, STA은 해당 MPDU에 대한 재전송 카운터의 값을 '1' 증가한 후 재전송을 위하여 채널 접속을 수행한다. 예를 들어, MPDU의 길이가 RTSThreshold 보다 작다면, SRC를 1 증가시킨다.
재전송을 위한 백오프(backoff) 결과 수신기에서의 간섭(interference)로 인하여 40MHz 대역폭만 사용 가능하다고 하자. 재전송 MPDU(420)의 전송 시간은 초기 MPDU(410)의 전송 시간 보다 더 길어지게 된다.
전술한 바와 같이, MPDU의 송신을 위하여 소요되는 전송 시간은 전송이 결정되는 시점의 무선 환경에 따라서 달라진다. 그런데, 기존 WLAN 시스템에서는 단지 MDPU의 길이를 기준으로 SRC 또는 LRC를 증가시키므로, 정확한 무선 환경이 재전송 과정에 적용되지 못하는 문제점이 있다.
제안된 발명은 무선 네트워크에서 채널을 보호하고 프레임 재전송을 관리하는 데 있어 무선 환경에 따라 결정된 전송 시간이 반영될 수 있는 방법을 제공한다.
MPDU의 전송 시간은 전송 레이트(transmission rate)에 따라 결정된다. MPDU 또는 MMPDU의 전송 조건 및 적용되는 기술에 따라 전송 레이트가 결정된다. 전송 레이트를 결정하는 데 사용되는 전송 조건은 전송 대역폭, 공간 스트림(spatial stream)의 수, 및 MCS 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
STA는 MPDU를 어떤 PPDU 포맷으로 전송할지 결정한다. STA는 링크 적응(link adaptation)을 적용하여 MCS를 결정할 수 있다. 링크 적응에서 전송기는 수신기로부터 채널 상태를 수신한다. 따라서, STA는 수신된 채널 상태를 기반으로 MCS를 적응적으로 결정할 수 있다.
링크 적응이 지원되지 않으면, STA는 재전송 횟수 또는 경험적으로 얻어진 정보에따라 MCS를 결정할 수 있다. 또는, 전송 대역폭이 동적으로 변경되면, STA는 결정된 전송 대역폭에 대해 MCS를 적용할 수 있다.
PPDU 포맷이 결정되면, 다음과 같이 전송 시간(TXTIME)이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, PHYOVERHEAD는 PPDU에 부가되는 프리앰블 및/또는 훈련 심벌(training symbol)의 길이에 따라 정해지는 값이고, PPDUdata는 전송되는 데이터 블록(예, MPDU 또는 PSDU)의 길이에 따라 정해지는 값이고, RPHY는 결정된 전송 레이트에 따라 정해지는 값이다.
보다 구체적으로, 2011년 5월에 게시된 IEEE P802.11ac/D1.0 "Amendment 5: Enhancements for Very High Throughput for Operation in Bands below 6 GHz"의 22.4.3 절에 의하면, VHT 포맷 PPDU의 전송 시간은 다음과 같이 정의된다.
Figure pat00002
여기서,
TL - STF, TL - LTF, TL - SIG, TVHTSIG -A, TVHT - PREAMBLE, TVHTSIG -B은 L-STF, L-LTF, L-SIG, VHTSIG-A, VHT-PREAMBLE 및 VHTSIG-B의 길이(duration),
TSYM은 심벌 길이(symbol interval),
NSYM은 데이터 필드내의 데이터 심벌들의 갯수이다.
전송 시간이 전송 시간 임계값(ThresholdTxTime) 보다 크거나 같으면 RTS/CTS 프레임 교환 또는 CTS-to-self 프레임 송신을 사용한다.
재전송되는 MPDU의 성공 확률을 높이기 위해서 재전송 횟수에 따라 이전에 송신된 MCS에 비하여 낮은 MCS를 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다.
STA1은 STA2로 MPDU(610)을 전송한다.
STA2로부터 ACK을 수신하지 못한 STA1은 첫번째 재전송을 위해 재전송 MPDU(620)을 전송한다. 재전송 MPDU(620)는 MPDU(610) 보다 더 낮은 MCS를 사용할 수 있다.
재전송 MPDU(620)에 대해서도 STA2로부터 ACK을 수신하지 못한 STA1은 두번째 재전송을 위해 재전송 MPDU(640)을 준비한다. 재전송 MPDU(640)는 MPDU(620) 보다 더 낮은 MCS를 사용할 수 있고, 이 재전송 MPDU(640)의 전송 시간은 전송 시간 임계값(ThresholdTxTime)보다 더 길어진다고 하자. 이 경우 STA1는 재전송 MPDU(640)를 바로 전송하는 것이 아니라, RTS 프레임(631)을 STA2로 보내 채널 상태를 확인한다.
STA2로부터 CTS 프레임(632)를 수신한 STA1은 재전송 MPDU(640)을 STA2로 전송한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다.
도 6의 실시예와 비교하여, STA1은 RTS 프레임(631)을 보낸 후, STA2로부터 CTS 프레임(632)을 수신하지 못한다. 따라서, STA1는 두번째 재전송을 수행하지 않는다.
재전송되는 데이터 블록의 전송 시간에 따라, RTS/CTS 프레임을 교환하고, 채널 충돌이 검출되면, 데이터 블록을 재전송하지 않는다. 따라서, 타 STA과의 충돌을 예방하고, 불필요한 재전송을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다. 이는 복수의 MDPU를 포함하는 A-MPDU(Aggregated MPDU)를 이용하는 예이다.
STA1은 STA2는 A-MPDU(810)를 전송한다. A-MPDU(810)는 MPDU1(811), MPDU2(812), MPDU3(813), MPDU4(814)를 포함하는 것을 예시하고 있으나, MPDU의 수에 제한이 있는 것은 아니다.
STA2는 A-MPDU(810)에 대한 수신 확인으로 BA(Block Acknowledgement) 프레임(820)을 보낸다.
BA 프레임(820)을 기반으로 MPDU1(811), MPDU3(813), MPDU4(814)의 수신 실패를 판단한 STA1은 재전송을 위한 A-MPDU(830)을 보낸다. 재전송 A-MPDU(830)는 MDPU1(831), MPDU3(833), MPDU4(834)를 포함한다. 재전송 A-MPDU(830)에 포함되는 MDPU1(831), MPDU3(833), MPDU4(834)의 MCS는 A-MPDU(810)에 포함된 MPDU1(811), MPDU3(813), MPDU4(814)의 MCS 보다 더 낮아질 수 있다.
A-MMPDU의 재전송에 있어서, 두번째 재전송부터는 각 MPDU 별로 개별적으로 재전송이 수행될 수 있다.
BA 프레임(840)을 기반으로 STA1는 MPDU3(813), MPDU4(814)의 수신 실패를 파악한다고 하자.
STA1는 MPDU3(850)을 두번째 재전송으로써 전송한다. 그리고, MPDU3(850)에 대한 ACK(860)을 수신한다.
MDPU4(890)의 전송 시간이 전송 시간 임계값보다 크다고 판단되면, STA1은 RTS 프레임(870)을 STA2로 보내 채널 상태를 확인한다.
STA2로부터 CTS 프레임(880)를 수신한 STA1은 MPDU4(890)을 STA2로 전송한다.
재전송되는 각 MPDU의 전송 시간을 전송 시간 임계값과 비교하여, 전송 시간이 전송 시간 임계값보다 커지면 RTS/CTS 교환 과정을 개시한다.
초기 전송이 실패하고, 전송 시간이 전송 시간 임계값보다 작으면, RTS/CTS 교환이 수행되지 않으며, SRC가 1만큼 증가된다. 재전송에서, 전송 시간이 전송 시간 임계값보다 크면, RTS/CTS 교환이 수행된다. 상기 재전송이 실패하면, LRC가 1만큼 증가된다.
종래 기술에 의하면, MPDU의 바이트 길이를 기준으로 SRC 또는 LRC를 증가시킨다. 하지만, 바이트 길이는 실제 채널 상황을 올바르게 반영하지 못한다.
예를 들어, MDPU3의 바이트 길이가 RTSThreshold 보다 작다면, SRC 만을 관리하며, SRL 만큼 재전송을 수행해야 한다. 하지만, 제안된 방법에 의하면, MPDU3에 대한 재전송 횟수는 사용된 MCS에 따라 SRC에서 LRC로 변경된다. 따라서, 작은 바이트 길이를 갖는 MPDU라고 하더라도, 전송 시간이 길어짐에 따라 LRC의 적용을 받게 된다.
만약 SRL=7, LRL=3 이라고 가정하자. SRC의 값이 6인데 낮아진 MCS로 인하여 LRC의 값이 증가할 수 있다. 이와 같은 경우 다시 LRC의 값이 LRC 과 같아질 때까지 재전송을 수행하는 것은 채널 상황을 보다 나빠질 게 할 수 있으므로, SRC와 LRC의 합이 제한갑을 넘지 않도록 한다.
따라서, MPDU에 대해 재전송이 이루어지는 경우는
CRC < Climit, LRC < Climit 또는 SRC+LRC < Climit
이 된다. 여기서, Climit는 주어진 제한값이다. CRC, LRC 또는 SRC+LRC가 Climit와 같아지면, 더이상 재전송이 수행되지 않고 해당되는 MPDU는 폐기될(discard) 수 있다.
앞서 기술한 제안된 발명이 적용된 MPDU의 재전송 과정이나 A-MPDU의 재전송 과정은 대역폭 또는 공간 스트림(spatial stream)의 수가 동적으로 변화하지 않는 것을 전제로 기술하고 있지만, 이는 예시에 불과하다. 제안된 발명은 대역폭이 증가 또는 감소하거나 공간 스트림의 수가 증가 또는 감소하여 PHY 데이터 레이트가 변경되는 경우에도 적용 가능하다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 블록 전송 방법을 나타낸다.
80MHz 대역폭은 20MHz의 채널 대역폭(channel bandwidth)을 갖는 1차 채널, 20MHz의 채널 대역폭을 갖는 제1 2차 채널 및 40MHz의 채널 대역폭을 갖는 제2 2차 채널로 구성된다고 하자. 서브채널의 개수나 채널 대역폭은 예시에 불과하다.
RTS 프레임과 CTS 프레임의 교환으로, 80MHz 대역폭을 모두 사용할 수 있다면, 80MHz 대역폭을 이용하여 전송기는 데이터 블록(910)을 전송한다. 하지만, 수신기로부터 ACK 프레임이 도착하지 않아 송신이 실패하고 재전송을 수행한다고 하자.
만약 데이터 블록(910)의 전송에 실패하면, 전송기는 데이터 블록의 전송 시간을 기준으로 재전송 카운터를 관리할 수 있다. 80MHz 대역폭을 모두 사용하여 초기 전송이 수행되므로, 데이터 블록(910)의 전송 시간은 전송 시간 임계값보다 작다고 한다. 전송기는 데이터 블록(910)의 전송 실패시 SRC의 값을 1 만큼 증가시킨다.
재전송 데이터 블록(920)의 대역폭은 40MHz에 불과하여, 재전송 데이터 블록(920)의 전송 시간은 전송 시간 임계값보다 크다고 한다. 전송기는 재전송 데이터 블록(920)의 전송 실패시 LRC의 값을 1 만큼 증가시킨다.
데이터 블록의 전송 시간을 기준으로 재전송 카운터를 관리함으로써, 악화된 채널 상태를 반영하여 채널 접속을 시도하도록 할 수 있다.
제안된 발명은 MU-MIMO에도 적용될 수 있다. 전송기는 MU-MIMO를 위한 A-MPDU를 복수의 수신기로 전송한다. 재전송을 수행함에 따라, SU-MIMO를 위한 MPDU(또는 A-MPDU) 또는 감소된 공간 스트림을 갖는 MPDU(또는 A-MPDU)가 전송될 수 있다. MPDU의 전송 시간을 기준으로 RTS/CTS 교환 여부를 결정하여, 타 사용자의 채널을 보호하고 악화된 채널이 사용되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보다 좋은 채널을 선택할 수 있어, 재전송의 효율을 높일 수 있다.
데이터 블록 또는 프레임의 전송 시간을 기준으로 채널 접속 여부 및 사용되는 재전송 카운터를 결정한다. 다양한 상황에 따라 동적으로 변화하는 전송 시간을 기준으로 사용함으로써, 다양한 무선 네트워크 환경에 적용할 수 있고 불필요한 채널의 낭비를 줄일 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예가 구현되는 무선 기기를 나타낸 블록도이다.
무선 기기(50)는 프로세서(51), 메모리(52) 및 RF(radio frequency)부(53)를 포함한다. 프로세서(51)는 도 6 및 9의 실시예에서 전송기의 기능을 구현한다. 프로세서(51)는 프레임의 전송 및 재전송을 수행하고, 재전송 카운터를 관리할 수 있다. 메모리(52)는 프로세서(51)의 동작을 위한 파라미터를 저장한다. RF부(53)는 무선 신호를 송신 및 수신할 수 있다.
프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 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 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (19)

  1. 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법에 있어서,
    데이터 블록을 수신기로 전송하는 단계;
    상기 데이터 블록의 전송 실패 여부를 결정하는 단계;
    상기 전송이 실패이면, 상기 데이터 블록의 재전송을 위한 재전송 블록을 생성하는 단계;
    상기 재전송 블록의 전송 시간에 따라 채널 접속 여부를 결정하는 단계;
    상기 채널 접속이 결정되면, 상기 채널 접속을 수행하는 단계; 및
    상기 채널 접속을 수행한 후 상기 재전송 블록을 상기 수신기로 전송하는 단계를 포함하는 데이터 블록 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신기로부터 상기 데이터 블록에 대한 수신 확인이 수신되지 않으면 상기 데이터 블록의 전송 실패로 결정하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 접속을 수행하는 단계는
    상기 수신기로 RTS(Request To Send) 프레임을 전송하는 단계; 및
    상기 수신기로부터 CTS(Clear To Send) 프레임을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 블록의 전송 시간은 전송 레이트에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전송 레이트는 전송 대역폭, 공간 스트림(spatial stream)의 수, 및 MCS(Modualtion and Coding Scheme) 중 적어도 어느 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송이 실패이면, 채널 접속을 위한 재전송 카운터의 값을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 재전송 카운터는 SRC(Short Retry Counter) 및 LRC(Long Retry Counter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 블록의 전송 시간에 따라 상기 SRC 또는 상기 LRC가 증가되는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  9. 무선 통신 시스템에서 데이터 블록을 전송하는 전송기에 있어서,
    무선 신호를 송신 및 수신하는 RF부; 및
    상기 RF부와 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    데이터 블록을 수신기로 전송하고,
    상기 데이터 블록의 전송 실패 여부를 결정하고,
    상기 전송이 실패이면, 상기 데이터 블록의 재전송을 위한 재전송 블록을 생성하고,
    상기 재전송 블록의 전송 시간에 따라 채널 접속 여부를 결정하고,
    상기 채널 접속이 결정되면, 상기 채널 접속을 수행하고, 및
    상기 채널 접속을 수행한 후 상기 재전송 블록을 상기 수신기로 전송하는 전송기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 수신기로부터 상기 데이터 블록에 대한 수신 확인이 수신되지 않으면 상기 데이터 블록의 전송 실패로 결정하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 수신기로 RTS(Request To Send) 프레임을 전송하고, 상기 수신기로부터 CTS(Clear To Send) 프레임을 수신하여 상기 채널 접속을 수행하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 데이터 블록의 전송 시간은 전송 레이트에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전송기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전송 레이트는 전송 대역폭, 공간 스트림(spatial stream)의 수, 및 MCS(Modualtion and Coding Scheme) 중 적어도 어느 하나를 기반으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전송기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 전송이 실패이면, 채널 접속을 위한 재전송 카운터의 값을 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 재전송 카운터는 SRC(Short Retry Counter) 및 LRC(Long Retry Counter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 데이터 블록의 전송 시간에 따라 상기 SRC 또는 상기 LRC가 증가되는 것을 특징으로 하는 전송기.
  17. 무선 통신 시스템에서 데이터 블록 전송 방법에 있어서,
    데이터 블록을 수신기로 전송하는 단계;
    상기 데이터 블록의 전송 실패 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 전송이 실패이면, 상기 데이터 블록의 전송 시간에 따라 카운터를 증가시키는 단계를 포함하는 데이터 블록 전송 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 카운터는 SRC(Short Retry Counter) 및 LRC(Long Retry Counter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 데이터 블록의 전송 시간이 임계값 보다 작으면 상기 SRC가 증가되고, 상기 데이터 블록의 전송 시간이 임계값 보다 크면, 상기 LRC가 증가되는 것을 특징으로 하는 데이터 블록 전송 방법
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