KR20130089209A - Apparatus and method for transmitting/receiving data in communication system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for transmitting and receiving data in a communication system are provided to construct a frame in a new frequency band for transmitting and receiving data at high speeds and steadily. CONSTITUTION: A receiving unit (210) receives a beacon frame corresponding to a beacon period, which is transmitted from an access point (AP) using a new frequency band for transmitting/receiving between a plurality of terminals and the AP. An estimating unit (220) estimates a carrier frequency error in the physical layer (PHY) of the new frequency band, and using the estimated carrier frequency error, estimates a time when the beacon frame is received. A control unit (230) corresponds to the time received by the beacon frame to change modes of the terminals from a sleep mode into a receiving standby mode. [Reference numerals] (210) Receiving unit; (220) Estimating unit; (230) Control unit

Description

통신 시스템에서 데이터 송수신 장치 및 방법{Apparatus and method for transmitting/receiving data in communication system}Apparatus and method for transmitting / receiving data in communication system

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 통신 시스템에서 AP(Access point)와 복수의 단말들, 즉 스테이션(station)들 간이 정확하게 동기를 획득하여, 서비스 품질을 유지하고 단말들의 절전(power save)을 극대화하는 데이터 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a communication system, and in particular, to accurately obtain synchronization between an access point (AP) and a plurality of terminals, that is, stations, in a communication system to maintain quality of service and to save power of terminals. An apparatus and method for maximizing data transmission and reception are provided.

현재 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)의 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 통신 시스템의 일 예로 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템에서는, 대용량의 데이터를 한정된 자원을 통해 고속 및 정상적으로 전송하기 위한 방안들에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히, 통신 시스템에서는, 무선 채널을 통한 데이터 전송에 대한 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 WLAN 시스템이 한정된 무선 채널을 효과적으로 이용하여 대용량의 데이터를 정상적으로 송수신하기 위한 방안들이 제안되고 있다.In the current communication system, active researches are being conducted to provide users with services of various quality of service (QoS) having a high transmission speed (hereinafter referred to as 'QoS'). As an example of such a communication system, in a wireless local area network (WLAN) system, researches on methods for rapidly and normally transmitting a large amount of data through limited resources are actively conducted. It's going on. Particularly, in communication systems, researches on data transmission through wireless channels are under way. Recently, WLAN systems have been proposed to effectively transmit and receive large amounts of data by effectively using limited wireless channels.

한편, 현재 통신 시스템에서 보다 대용량의 데이터를 효율적으로 전송하기 위한 기존 통신 시스템에서 데이터 송수신을 위해 사용하는 주파수 대역과는 다른, 새로운 주파수 대역에 대한 연구가 진행되고 있으며, 특히 이러한 새로운 주파수 대역에서의 데이터 송수신을 위한 연구가 진행되고 있다.On the other hand, research is being conducted on a new frequency band that is different from the frequency band used for transmitting and receiving data in an existing communication system for efficiently transmitting a large amount of data in a communication system. Research for data transmission and reception is in progress.

하지만, 현재 통신 시스템에서는, 기존의 주파수 대역과 달리 새로운 주파수 대역에서 데이터 송수신을 위한 구체적인 방안이 전혀 제시되지 못하고 있으며, 특히 새로운 주파수 대역에서 데이터 송수신을 위한 프레임에 대한 구체적인 방안, 및 복수의 사용자들에게 정상적으로 데이터를 송수신하는 구체적인 방안이 전혀 제시되지 못하고 있다. 다시 말해, 새로운 주파수 대역에서 하나의 AP가 복수의 사용자들, 예컨대 단말들에게 QoS를 유지하여 정상적으로 데이터를 송수신하기 위한 구체적인 방안이 전혀 제시되지 못하고 있다.However, in the current communication system, unlike the existing frequency band, a specific method for transmitting and receiving data in a new frequency band has not been proposed at all, and in particular, a concrete method for a frame for transmitting and receiving data in a new frequency band, and a plurality of users. Has not been given any specific ways to send and receive data normally. In other words, there is no specific method for transmitting and receiving data normally by one AP maintaining QoS to a plurality of users, for example, terminals in a new frequency band.

따라서, 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서 새로운 주파수 대역을 통해 데이터를 고속 및 안정적으로 송수신하기 위해, 새로운 주파수 대역에서의 프레임, 및 이러한 프레임을 통해 새로운 주파수 대역에서 복수의 사용자들, 즉 복수의 단말들에게 QoS를 유지하여 정상적으로 대용량의 데이터를 송수신하는 방안이 필요하다.
Thus, a plurality of users, i.e., a plurality of terminals, in a new frequency band, and a new frequency band through such a frame, for fast and reliable transmission and reception of data over a new frequency band in a communication system such as a WLAN system. There is a need for a method of transmitting and receiving a large amount of data normally by maintaining QoS.

따라서, 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 데이터를 송수신 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for transmitting and receiving data in a communication system.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 통신 시스템에서 새로운 주파수 대역에서의 프레임을 구성하여 데이터를 고속 및 안정적으로 송수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for constructing a frame in a new frequency band in a communication system to transmit and receive data at high speed and stability.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 통신 시스템에서 새로운 주파수 대역에서 AP(Access point)와 복수의 단말들 간의 정확한 동기 획득을 통해, 서비스 품질을 유지하면서 상기 단말들의 절전(power save)을 극대화하여 데이터를 정상적으로 송수신하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
In addition, another object of the present invention is to maximize power saving of the terminals while maintaining the quality of service through obtaining accurate synchronization between an access point (AP) and a plurality of terminals in a new frequency band in a communication system. An apparatus and method for normally transmitting and receiving data are provided.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 통신 시스템에서 데이터 수신 장치에 있어서, 복수의 단말들과 AP(Access Point) 간의 데이터 송수신을 위한 새로운 주파수 대역을 통해, 비콘 주기에 상응하여 상기 AP로부터 송신되는 비콘 프레임을 수신하는 수신부; 상기 새로운 주파수 대역의 물리 계층(PHY(Physical) Layer)에서 반송파 주파수 오차값을 추정하고, 상기 추정한 반송파 주파수 오차값을 이용하여, 상기 비콘 프레임의 수신 시점을 추정하는 추정부; 및 상기 비콘 프레임 수신 시점에 상응하여 상기 단말들을 슬립 모드에서 수신 대기 모드로 전환하는 제어부;를 포함한다.
The apparatus of the present invention for achieving the above objects, in a data receiving apparatus in a communication system, the AP corresponding to the beacon period through a new frequency band for data transmission and reception between a plurality of terminals and an access point (AP) Receiving unit for receiving a beacon frame transmitted from; An estimator for estimating a carrier frequency error value in a physical layer (PHY) layer of the new frequency band and estimating a reception time of the beacon frame using the estimated carrier frequency error value; And a controller configured to switch the terminals from a sleep mode to a reception standby mode according to the beacon frame reception time.

본 발명은, 통신 시스템에서 새로운 주파수 대역에서의 프레임을 구성하고, 이렇게 구성된 프레임을 통해 복수의 단말들에게 비콘 오프셋을 갖는 비콘 프레임들을 송수신하여, AP와 복수의 단말들 간이 동기를 정확하게 획득함으로써, 새로운 주파수 대역에서 복수의 단말들에게 서비스 품질을 유지하면서 정상적으로 대용량의 데이터를 송수신하며, 상기 단말들의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
The present invention, by configuring a frame in a new frequency band in the communication system, by transmitting and receiving beacon frames having a beacon offset to a plurality of terminals through the frame configured in this way, by accurately obtaining the synchronization between the AP and the plurality of terminals, In a new frequency band, a large amount of data may be transmitted and received normally while maintaining a quality of service to a plurality of terminals, and power consumption of the terminals may be minimized.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 비콘 프레임의 송수신을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 데이터 수신 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 데이터 수신 장치의 데이터 수신 과정을 개략적으로 도시한 도면.1 is a diagram schematically illustrating transmission and reception of a beacon frame in a communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating a structure of a data receiving apparatus in a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a data receiving process of a data receiving apparatus in a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.

본 발명은, 통신 시스템, 예컨대 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Network, 이하 'WLAN'이라 칭하기로 함) 시스템에서 데이터를 송수신하는 장치 및 방법을 제안한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는 WLAN 시스템을 일 예로 하여 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 데이터 송수신 방안은, 다른 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.The present invention proposes an apparatus and method for transmitting and receiving data in a communication system, such as a wireless local area network (WLAN) system. Here, although an embodiment of the present invention will be described using a WLAN system as an example, the data transmission / reception scheme proposed in the present invention may be applied to other communication systems.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 통신 시스템에서 기존의 시스템에서 사용하는 주파수 대역과는 다른 새로운 주파수 대역에서, AP(Access Point)와 복수의 단말들, 예컨대 스테이션(STA(station))들 간이 전송 지연 등의 서비스 품질을 유지하여, 대용량의 데이터를 정상적으로 를 송수신한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, WLAN 시스템에서 복수의 단말들에게 서비스를 지원하기 위해 AP를 제어하여, 새로운 주파수 대역에서 복수의 단말들에게 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)을 유지하여 정상적으로 신호를 송수신하며, 그에 따라 복수의 사용자들에게 다양한 QoS를 갖는 서비스를 제공한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, in a communication system, in a new frequency band different from that used in an existing system, transmission between an access point (AP) and a plurality of terminals, for example, a station (STA) It maintains the quality of service such as delay, and transmits and receives a large amount of data normally. Here, in an embodiment of the present invention, in order to support a service to a plurality of terminals in a WLAN system, the AP is controlled to provide various quality of service (QoS) to a plurality of terminals in a new frequency band. The signal is normally transmitted and received, thereby providing a service having various QoS to a plurality of users.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템은, 반송파 센싱을 통해 접속 여부를 결정하는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 방식으로 단말들이 다중 접속하며, 그에 따라 중앙 집중적 관리가 불필요하고, 각 단말들 간의 동기 오차를 줄이기 위해서, 기존의 시스템에서 사용하는 주파수 대역과는 다른 새로운 주파수 대역에 대한 물리 계층(PHY(Physical) Layer) 수신단에서 추정한 반송파 주파수 오차값을 활용하여, 시스템 동기, 다시 말해 AP와 복수의 단말들 간 동기의 정확도를 향상시키며, 그 결과 각 단말마다 다른 클럭(clock)을 사용하여도 AP와 복수의 단말들 간이 정확하게 동기를 획득한다.Here, in a WLAN system according to an embodiment of the present invention, terminals are multiplexed in a carrier sense multiple access (CSMA) method for determining whether to connect through carrier sensing, and thus, centralized management is unnecessary, In order to reduce the synchronization error, the system synchronization, that is, the AP and the AP, are utilized by utilizing the carrier frequency error value estimated by the physical layer (PHY) receiver for a new frequency band different from that used in the existing system. The accuracy of synchronization between a plurality of terminals is improved, and as a result, the synchronization between the AP and the plurality of terminals is accurately obtained even when a different clock is used for each terminal.

또한, 상기 WLAN 시스템은, 통신 서비스를 사용자들에게 제공함에 있어 활용도가 높아지면서, 대용량의 데이터 서비스와 더불어 간헐적으로 발생하는 소용량의 데이터를 전송하는 센서 네트워크나 스마트 그리드 네트워크로의 활용도 고려되고 있다. 이러한 응용 네트워크에서는 절전(power save) 기능이 중요한 요구 사항 중에 하나이며, 데이터가 매우 간헐적으로 발생됨에 따라, 길게는 몇 분, 몇 시간, 또는 몇 일에 한번만 데이터의 무선 전송이 발생할 수도 있음으로, 송수신할 데이터가 존재하지 않을 시에는 단말들이 슬립(sleep) 모드로 전환하여 최대한 전력을 아껴야 한다.In addition, the WLAN system has been considered to be utilized as a sensor network or a smart grid network that transmits a small amount of intermittent data as well as a large data service as the utilization of the communication service is provided to users. In these application networks, power save is one of the important requirements, and as data is generated very intermittently, wireless transmission of data may occur for only a few minutes, hours, or days. When there is no data to transmit and receive, the UEs should save power as much as possible by switching to sleep mode.

그리고, 상기 WLAN 시스템에서는, 단말들이 주기적으로 비콘 프레임 전송이 예상되는 시간에만 깨어나서 비콘 프레임을 수신하여 AP의 상황을 점검하게 된다. 하지만, 송신단, 예컨대 AP와 수신단, 예컨대 단말들의 클럭이 일치하지 않는 경우, 실제로 송신단에서 비콘 프레임을 전송하는 시간을 수신단이 정확하게 예측하지 못할 경우에는, 수신단이 여유를 갖고 미리 깨어나서 비콘 프레임 수신을 대기, 즉 슬립 모드에서 비콘 프레임 수신 대기 모드로 전환하여야 한다. 이때, 수신 대기 모드의 동작이 증가함에 따라 단말들의 불필요한 전력 소모가 발생할 수 있으며, 여기서 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서는, AP로부터 단말들의 비콘 프레임의 수신 예상 시간에 대한 마진을 감소시켜 단말들의 전력 소모를 감소시킨다.In the WLAN system, the UE periodically wakes up only at a time when beacon frame transmission is expected to receive a beacon frame to check the status of the AP. However, when the clocks of the transmitting end, for example, the AP and the receiving end, for example, the terminals do not coincide, and the receiving end does not accurately predict the time when the transmitting end actually transmits the beacon frame, the receiving end wakes up in advance and waits to receive the beacon frame. In other words, it should switch from the sleep mode to the beacon frame reception standby mode. In this case, as the operation of the reception standby mode increases, unnecessary power consumption of the terminals may occur. Here, in the communication system according to an exemplary embodiment of the present invention, the terminal reduces the margin for the expected time of receiving the beacon frame of the terminals from the AP. Reduces their power consumption.

특히, 상기 WLAN 시스템에서 절전 동작으로, 슬립 모드에 있는 단말들은 AP가 전송하는 비콘 프레임을 수신하기 위해서 주기적으로 깨어나 AP의 상태를 주기적으로 점검하며, 이를 위해서는 송신단과 수신단, 다시 말해 AP와 단말들 간이 서로 동기가 맞아 있어야만이 수신단, 즉 단말들이 비콘 프레임의 전송 시점을 예측하여 슬립 모드에서 깨어나 수신 준비를 한다. 한편, 현재 WLAN 시스템에서는, 송신단과 수신단이 독립적인 클럭을 활용하여 대략적인 동기만을 수행하여 수신단에서 정확한 비콘 프레임의 예상 시간을 예측하기 어렵고, 아울러 큰 마진을 갖고, 미리 깨어 있다가 비콘 프레임을 수신함으로 전력 소모 관점에서 비효율적이지만, 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서는, 송신단과 수신단의 클럭 동기가 이루어져 비콘 프레임의 예상 시간에 대한 마진이 감소되고, 그에 따라 비콘 프레임을 수신하는 단말들이 미리 깨어나는 시간을 줄이며, 그 결과 단말들의 전력 소비를 감소시킨다.In particular, in the WLAN system, in the power saving operation, the terminals in the sleep mode periodically wake up to receive the beacon frame transmitted by the AP, and periodically check the state of the AP. For this purpose, the transmitter and the receiver, that is, the AP and the terminals Only when the receivers are synchronized with each other, the receiver, that is, the terminals, predict the transmission time of the beacon frame and wake up from the sleep mode to prepare for reception. On the other hand, in the current WLAN system, the transmitter and the receiver perform only coarse synchronization by using independent clocks, and thus, it is difficult to predict the accurate time of the beacon frame accurate at the receiver, and also has a large margin and wakes up before receiving the beacon frame. Although inefficient in terms of power consumption, in a communication system such as a WLAN system according to an embodiment of the present invention, a clock synchronization between a transmitting end and a receiving end is performed to reduce a margin for an estimated time of a beacon frame, thereby receiving a beacon frame. It reduces the time that the terminals wake up in advance, and consequently reduces the power consumption of the terminals.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템에서는 단말들이 송수신할 데이터가 없다고 판단되면, 슬립 모드로 동작하면서 소비 전력을 최소화한다. 그리고, AP의 상황을 주기적으로 파악하기 위해서 일정한 주기를 갖고 전송되는 비콘 프레임만을 수신한다. 그러므로, 비콘 프레임이 전송되었을 것이라고 예상되는 시간에 단말들은 슬립 모드에서 수신 모드로 전환한다. 여기서, IEEE 802.11 WLAN 시스템에서는, 정의된 TSF(Time Synchronization Function)의 타이머가 ±0.01% 이내임으로, AP의 비콘 전송 주기가 100ms이고, 단말에서 비콘 프레임을 수신하는 주기가 1000초인 경우에는 0.01%의 타이머 정확도 때문에 최대 100ms까지 오차가 발생할 수 있다.Here, in the WLAN system according to the embodiment of the present invention, if it is determined that there is no data to be transmitted or received by the terminals, the power consumption is minimized while operating in the sleep mode. And, in order to periodically grasp the status of the AP, it receives only beacon frames transmitted with a certain period. Therefore, at the time when the beacon frame is expected to be transmitted, the terminals switch from the sleep mode to the receive mode. Here, in the IEEE 802.11 WLAN system, since the timer of the defined Time Synchronization Function (TSF) is within ± 0.01%, the beacon transmission period of the AP is 100ms, and if the period of receiving the beacon frame at the terminal is 1000 seconds, 0.01% Errors can occur up to 100ms due to timer accuracy.

이때, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템에서는, AP와 단말들이 동일한 클럭을 갖고 있음으로, 전술한 바와 같은 오차를 감소시킨다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템에서는, 첫 비콘 프레임을 수신한 시간부터 비콘 프레임의 주기를 같은 클럭을 갖고 계산함으로, 다음 비콘의 전송 시간과 수신 시간을 정확히 알 수 있다. 하지만, 현재 WLAN 시스템에서는 클럭을 동기화하는 기능이 없기 때문에 서로 다른 오차를 갖고 있는 클럭을 사용하여 비콘 주기를 계산하는 시간 오차가 발생한다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 AP와 단말들 간의 비콘 프레임 송수신에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.At this time, in the WLAN system according to the embodiment of the present invention, since the AP and the UE have the same clock, the error as described above is reduced. That is, in the WLAN system according to the embodiment of the present invention, the transmission time and the reception time of the next beacon can be accurately known by calculating the period of the beacon frame with the same clock from the time of receiving the first beacon frame. However, the current WLAN system does not have the ability to synchronize the clock, so a time error for calculating the beacon period using a clock having a different error occurs. Then, the beacon frame transmission and reception between the AP and the terminal in the communication system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 비콘 프레임의 송수신을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating transmission and reception of a beacon frame in a communication system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서 AP(100)는, 비콘 주기(102)마다 비콘 프레임들(104,106,108)을 송신하며, 단말들(150,170)은, 비콘 프레임(152,172)을 수신한 후, 다음 비콘 프레임 수신을 추정하여 슬립 모드(154,174)에서 수신 대기 모드(156,176)로 전환하여 비콘 프레임을 수신한다.Referring to FIG. 1, in the communication system, such as a WLAN system, the AP 100 transmits beacon frames 104, 106, and 108 every beacon period 102, and the terminals 150 and 170 receive the beacon frames 152 and 172. Next, the next beacon frame reception is estimated, and the sleep mode 154 and 174 are switched to the standby mode 156 and 176 to receive the beacon frame.

예컨대, 단말들(150,170)이 비콘 프레임(152,172)을 수신한 후, 10분(600초) 이후에 다음 비콘 프레임 수신을 추측하고, 타이머의 정확도가 0.01%, 단말들(150,170)의 클럭 오차가 10ppm, AP(100)의 클럭 오차가 10ppm이라고 하면, 타이머 정확도에 의한 60ms와 단말들(150,170) 클럭 오차에 의한 6ms, AP(100)의 클럭 오차에 의한 6ms를 고려하여 최대 72ms동안 수신 대기 모드(156,176)로 존재한다.For example, after the terminals 150 and 170 receive the beacon frames 152 and 172, the next beacon frame reception is estimated after 10 minutes (600 seconds), the accuracy of the timer is 0.01%, and the clock errors of the terminals 150 and 170 are 10ppm, if the clock error of the AP 100 is 10ppm, the reception standby mode for up to 72ms considering 60ms by the timer accuracy, 6ms by the clock errors of the terminals 150, 170, 6ms by the clock error of the AP 100 (156,176).

여기서, AP(100)와 단말들(150,170) 간에 반송파 주파수 오차가 클럭 주파수 오차와 같을 경우, 비콘 프레임의 수신을 위한 수신 대기 모드(156,176)의 동작 시간을 감소시켜, 단말들(150,170)의 전력 소모를 보다 감소시킬 수 있다. 즉, 전술한 바와 같은, 기존의 시스템에서 사용하는 주파수 대역과는 다른 새로운 주파수 대역에서 반송파 주파수 오차를 단말들(150,170)의 물리 계층 수신단에서 정확히 추정하여 매체 접속 제어(MAC: Media Access Control, 이하 'MAC'라 칭하기로 함) 계층으로 전달하는 인터페이스(interface)를 정의하고, 반송파 주파수 오차의 전달 시에 AP(100)와 단말들(150,170) 간의 클럭을 공유한다. 그러므로, 상기 단말들(150,170)은, CSMA 동작 상에서 채널을 점유하지 못해 발생하는 오차만큼의 마진만을 갖고 수신 대기 모드(156,176)로 존재하여 비콘 프레임을 수신한다.Here, when the carrier frequency error between the AP 100 and the terminals 150 and 170 is the same as the clock frequency error, the operation time of the reception standby mode 156 and 176 for receiving the beacon frame is reduced, thereby reducing the power of the terminals 150 and 170. The consumption can be further reduced. That is, as described above, the carrier frequency error is accurately estimated at the physical layer receiving end of the terminals 150 and 170 in a new frequency band different from the frequency band used in the existing system. Define an interface to be delivered to the layer (MAC) and share a clock between the AP 100 and the terminals 150 and 170 when the carrier frequency error is transmitted. Therefore, the terminals 150 and 170 exist in the reception standby mode 156 and 176 to receive beacon frames with only margin as much as an error caused by not occupying the channel in the CSMA operation.

보다 구체적으로 설명하면, AP(100)는, 비콘 프레임(104)를 송신한 후, 비콘 주기(102) 이후에 다음 비콘 프레임(106,108)을 송신한다. 여기서, 상기 AP(100)는, 상기 비콘 주기(102) 이후의 절대적 시간에서 다음 비콘 프레임(106)이 송신하여야 하나, 클럭 주파수의 오차에 의해 상기 비콘 주기(102) 이후의 절대적 시간보다 늦게 다음 비콘 프레임(108)을 송신한다.More specifically, after transmitting the beacon frame 104, the AP 100 transmits the next beacon frames 106 and 108 after the beacon period 102. Here, the AP 100 should transmit the next beacon frame 106 at an absolute time after the beacon period 102, but later than an absolute time after the beacon period 102 due to a clock frequency error. Transmit the beacon frame 108.

그리고, 단말1(150)과 단말2(172)은, AP(100)로부터 비콘 프레임(152,172)을 수신한다. 여기서, 상기 단말1(150)은, 상기 AP(100)로부터 비콘 프레임(152)을 수신한 후, 전술한 바와 같이, 상기 AP(100)와 상기 단말1(150)의 타이머 정확도 및 클럭 오차를 고려하여, 다음 비콘 프레임의 수신을 추정, 즉 다음 비콘 프레임을 수신하는 시구간을 추정하며, 다음 비콘 프레임의 수신을 추정에 따라 다음 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 모드(154)에서 수신 대기 모드(156)로 전환하여, 상기 AP(100)가 비콘 주기(102) 이후에 송신하는 비콘 프레임(106,108), 즉 다음 비콘 프레임을 수신한다.The terminal 1 150 and the terminal 2 172 receive the beacon frames 152 and 172 from the AP 100. Here, the terminal 1 150, after receiving the beacon frame 152 from the AP 100, as described above, the timer accuracy and the clock error of the AP 100 and the terminal 1 (150) In consideration of the following, in the sleep mode 154, the sleep mode 154 may be used to estimate the reception of the next beacon frame, that is, to estimate a time period for receiving the next beacon frame, and to receive the next beacon frame according to the estimation of the reception of the next beacon frame. 156, the AP 100 receives the beacon frames 106 and 108, that is, the next beacon frame, transmitted after the beacon period 102.

또한, 상기 단말2(170)는, 전술한 바와 같이, 반송파 주파수 오차를 전달하는 인터페이스를 갖고, 기존의 시스템에서 사용하는 주파수 대역과는 다른 새로운 주파수 대역의 물리 계층에서 추정한 반송파 주파수 오차값을 상위 계층, 즉 MAC 계층으로 전송하여 네트워크 동기에 활용한다. 그러므로, 상기 단말2(170)는, 상기 AP(100)로부터 비콘 프레임(172)을 수신한 후, 전술한 바와 같이, 상기 AP(100)와 상기 단말2(170)의 타이머 정확도 및 클럭 오차, 그리고 상기 물리 계층에서 추정한 반송파 주파수 오차값을 고려하여, 다음 비콘 프레임의 수신을 추정, 즉 다음 비콘 프레임을 수신하는 시구간을 추정하며, 다음 비콘 프레임의 수신을 추정에 따라 다음 비콘 프레임을 수신하기 위해 슬립 모드(174)에서 수신 대기 모드(176)로 전환하여, 상기 AP(100)가 비콘 주기(102) 이후에 송신하는 비콘 프레임(106,108), 즉 다음 비콘 프레임을 수신한다. 이때, 상기 단말2(170)의 수신단에서 추정된 반송파 주파수 오차가 정확하여, 상기 AP(100)와 상기 단말2(170) 간의 클럭 오차가 존재하지 않는다. 그에 따라, 상기 단말2(170)는, CSMA 동작에 의해 발생하는 마진만큼을 고려하여 수신 대기 모드(176)로의 동작 시점을 결정하며, 이때 물리 계층의 반송파 주파수 오차 추정에서의 에러 또한 마진에 포함시켜 수신 대기 모드(176)로의 동작 시점을 결정한다.In addition, the terminal 2 (170), as described above, has an interface for transmitting a carrier frequency error, and the carrier frequency error value estimated in the physical layer of a new frequency band different from the frequency band used in the existing system It transmits to upper layer, that is, MAC layer, to be used for network synchronization. Therefore, after the terminal 2 170 receives the beacon frame 172 from the AP 100, as described above, the timer accuracy and clock error of the AP 100 and the terminal 2 170, In consideration of the carrier frequency error value estimated by the physical layer, the reception of the next beacon frame is estimated, that is, the time interval for receiving the next beacon frame is estimated, and the next beacon frame is received according to the estimation of the reception of the next beacon frame. In order to switch from the sleep mode 174 to the standby mode 176, the AP 100 receives the beacon frames 106 and 108, that is, the next beacon frame transmitted after the beacon period 102. At this time, the carrier frequency error estimated by the receiving end of the terminal 2 (170) is accurate, and there is no clock error between the AP 100 and the terminal 2 (170). Accordingly, the terminal 2 170 determines an operation time point to the reception standby mode 176 in consideration of the margin generated by the CSMA operation, and also includes an error in the carrier frequency error estimation of the physical layer. The operation time of the reception standby mode 176 is determined.

여기서, 상기 단말2(170)가 동기 획득을 위해 추정한 물리 계층에서의 주파수 추정치는, 잡음이 존재하는 환경에서 추정됨에 따라 추정 에러가 발생하며, 이때 상기 단말2(170)는, 상기 AP(100)로부터 수신한 패킷이 복수개일 경우에는 수신한 패킷들의 평균치를 활용하여 반송파 주파수 추정 에러를 감소시킨다. 또한, 상기 단말2(170)는, 반송파 주파수 오차를 물리 계층에서 추정하여 상위 계층, 즉 MAC 계층으로 전달하기 위해 반송파 주파수 오차 값을 IEEE 802.11 시스템에서 수신 벡터(RXVECTOR)의 하나의 파라미터(parameter)로 추가하거나, CCA(Channel Clear Assessment)와 같은 형태의 물리 계층-캐리어 주파수 오프셋(CFO: Carrier Frequency Offset, 이하 'CFO'라 칭하기로 함) 등으로 새로운 프리미티브(primitive)를 정의한다.In this case, an estimation error occurs as the frequency estimate in the physical layer estimated by the terminal 2 170 for synchronization acquisition is estimated in an environment in which noise is present. When there are a plurality of packets received from 100), the carrier frequency estimation error is reduced by using an average value of the received packets. In addition, the terminal 2 170, in order to estimate the carrier frequency error in the physical layer to deliver to the upper layer, that is, the MAC layer, the carrier frequency error value in the IEEE 802.11 system one parameter (RXVECTOR) of one parameter (parameter) A new primitive is defined by a physical layer-carrier frequency offset (CFO), such as a channel clear assessment (CCA).

이렇게 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템, 예컨대 WLAN 시스템에서 AP와의 정확한 동기 획득을 위해, 복수의 단말들은, 기존의 시스템에서 사용하는 주파수 대역과는 다른 새로운 주파수 대역의 물리 계층에서 추정한 반송파 주파수 오차값을 이용하여 AP와 동기를 획득하며, 특히 상기 추정한 반송파 주파수 오차값을 통해 슬립 모드에서 수신 대기 모드로의 전환 시점을 결정하여, 단말들의 절전을 극대화, 즉 단말들의 전력 소모를 최소화한다. 또한, 상기 단말들이 추정한 반송파 주파수 오차값은, 수신 벡터의 파라미터 또는 프리미티브로 정의되어 물리 계층에서 상위 계층, 즉 MAC 계층으로 전달된다.As such, in order to obtain accurate synchronization with an AP in a communication system such as a WLAN system according to an embodiment of the present invention, a plurality of terminals may use a carrier frequency estimated in a physical layer of a new frequency band different from that used in an existing system. Acquire synchronization with the AP by using the error value, and in particular, determine a switching point from the sleep mode to the reception standby mode based on the estimated carrier frequency error value, thereby maximizing power saving of the terminals, that is, minimizing power consumption of the terminals. . In addition, the carrier frequency error value estimated by the terminals is defined as a parameter or primitive of a received vector and transferred from the physical layer to the upper layer, that is, the MAC layer.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 WLAN 시스템은, 단말들의 물리 계층에서 추정한 반송파 주파수 오차값을 활용하여 송수신단, 즉 AP와 단말들 간의 네트워크 동기에 활용하며, 그에 따라 동기의 정확도를 향상시키고, 그 결과 단말들의 절전을 위해 슬립 모드에서 비콘 프레임을 수신하기 위해서 깨어나야 하는 시간, 즉 수신 대기 모드로의 전환 시점을 보다 정확하게 추정, 즉 비콘 프레임 수신 시점을 정확하게 산출하여 수신 대기 모드로 동작함으로, 단말의 전력 소비를 절감한다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 단말, 다시 말해 데이터 수신 장치에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.That is, the WLAN system according to the embodiment of the present invention utilizes the carrier frequency error value estimated at the physical layer of the terminals to utilize the network synchronization between the transceiver, that is, the AP and the terminals, thereby improving the accuracy of the synchronization. As a result, the time to wake up in order to receive the beacon frame in the sleep mode for the power saving of the terminal, that is, more accurately estimates the transition time to the standby mode, that is, calculate the beacon frame reception time accurately and operate in the reception standby mode, Reduce power consumption of the terminal. Next, a terminal, that is, a data receiving apparatus in a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 데이터 수신 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 2는, 상기 통신 시스템에서 AP와 정확한 동기화를 통해 AP로부터 데이터, 즉 비콘 프레임을 수신하는 단말의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a diagram schematically illustrating a structure of a data receiving apparatus in a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 is a diagram schematically illustrating a structure of a terminal that receives data, that is, a beacon frame, from an AP through accurate synchronization with the AP in the communication system.

도 2를 참조하면, 상기 데이터 수신 장치(200), 즉 단말은, AP로부터 비콘 주기에 따라 비콘 프레임을 수신하는 수신부(210), 상기 비콘 주기에 따라 다음 비콘 프레임 수신 시점을 추정하는 추정부(220), 상기 추정한 다음 비콘 프레임 수신 시점에 상응하여 다음 비콘 프레임을 수신하기 위해 단말을 슬립 모드에서 수신 대기 모드로 전환하는 제어부(230)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the data receiving apparatus 200, that is, the terminal may include a receiver 210 that receives a beacon frame according to a beacon period from an AP, and an estimator that estimates a next beacon frame reception time according to the beacon period ( 220), the control unit 230 for switching the terminal from the sleep mode to the reception standby mode in order to receive the next beacon frame corresponding to the estimated time of receiving the next beacon frame.

상기 수신부(210)는, 비콘 주기에 상응하여 상기 AP로부터 송신되는 비콘 프레임을 수신하며, 이때 상기 수신부(210)는 비콘 프레임의 수신을 위해 슬립 모드에서 수신 대기 모드로 전환하여 상기 비콘 프레임을 수신하고, 상기 비콘 프레임을 수신한 이후에는 단말의 절전을 위해 슬립 모드로 전환한다.The receiver 210 receives a beacon frame transmitted from the AP in response to a beacon period, and in this case, the receiver 210 switches from a sleep mode to a reception standby mode to receive the beacon frame in order to receive the beacon frame. After receiving the beacon frame, the mobile station enters a sleep mode to save power of the terminal.

그리고, 상기 추정부(220)는, 상기 AP가 송신하는 비콘 프레임을 수신하기 위해, 상기 슬립 모드에서 상기 수신 대기 모드로의 전환 시점을 추정하며, 특히 상기 슬립 모드에서 상기 수신 대기 모드로의 전환 시점을 정확하게 추정하기 위해, 즉 전술한 바와 같이, 상기 AP와 단말 간의 정확한 동기 획득을 위해, 물리 계층에서 반송파 주파수 오차값을 추정하고, 상기 물리 계층에서 추정한 반송파 주파수 오차값을 이용하여 AP와 동기를 획득하며, 특히 상기 추정한 반송파 주파수 오차값을 통해 슬립 모드에서 수신 대기 모드로의 전환 시점을 정확하게 결정하여, 단말들의 절전을 극대화, 즉 단말들의 전력 소모를 최소화한다. 여기서, 상기 추정한 반송파 주파수 오차값은, 수신 벡터의 파라미터 또는 프리미티브로 정의되어 물리 계층에서 상위 계층, 즉 MAC 계층으로 전달된다.In addition, the estimator 220 estimates a transition time from the sleep mode to the reception standby mode to receive a beacon frame transmitted by the AP, and in particular, transitions from the sleep mode to the reception standby mode. In order to accurately estimate the viewpoint, that is, as described above, in order to obtain accurate synchronization between the AP and the terminal, the carrier frequency error value is estimated at the physical layer, and the carrier frequency error value is estimated using the carrier frequency error value estimated at the physical layer. Synchronization is obtained, and in particular, the timing of the transition from the sleep mode to the reception standby mode is accurately determined through the estimated carrier frequency error value, thereby maximizing power savings of the terminals, that is, minimizing power consumption of the terminals. Here, the estimated carrier frequency error value is defined as a parameter or primitive of a received vector and transferred from the physical layer to a higher layer, that is, a MAC layer.

또한, 상기 제어부(230)는, 상기 슬립 모드에서 수신 대기 모드로의 전환 시점에 상응하여, 단말을 슬립 모드에서 수신 대기 모드로 전환시켜, 상기 수신부(210)가 상기 AP로부터 송신되는 비콘 프레임을 수신하도록 제어하며, 상기 수신부(210)가 상기 수신 대기 모드에서 상기 비콘 프레임을 수신하면, 상기 단말을 수신 대기 모드에서 슬립 모드로 전환시켜, 상기 단말의 전력 소모를 최소화하도록 제어한다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 단말, 다시 말해 데이터 수신 장치의 데이터 수신, 즉 비콘 프레임 수신 동작에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In addition, the controller 230 switches the terminal from the sleep mode to the reception standby mode in response to the switching time from the sleep mode to the reception standby mode, so that the receiver 210 receives the beacon frame transmitted from the AP. When the reception unit 210 receives the beacon frame in the reception standby mode, the terminal 210 switches to the sleep mode from the reception standby mode, thereby minimizing power consumption of the terminal. Next, referring to FIG. 3, a data reception, that is, a beacon frame reception operation of a terminal, that is, a data reception device, in a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 데이터 수신 장치의 데이터 수신 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 3은, 상기 통신 시스템에서 AP와 정확한 동기화를 통해 AP로부터 데이터, 즉 비콘 프레임을 수신하는 단말의 동작 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a data receiving process of a data receiving apparatus in a communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. 3 is a diagram schematically illustrating an operation of a terminal receiving data, that is, a beacon frame, from an AP through accurate synchronization with the AP in the communication system.

도 3을 참조하면, 310단계에서 상기 데이터 수신 장치, 즉 단말은, AP로부터 송신되는 비콘 프레임을 수신한다.Referring to FIG. 3, in step 310, the data receiving apparatus, that is, the terminal, receives a beacon frame transmitted from an AP.

그리고, 320단계에서, 상기 비콘 프레임을 수신한 후, 슬립 모드로 전환하며, 비콘 주기에 상응하여 상기 AP로부터 송신되는 다음 비콘 프레임을 수신하기 위해 상기 슬립 모드에서 상기 수신 대기 모드로의 전환 시점을 추정한다. 여기서, 상기 슬립 모드에서 상기 수신 대기 모드로의 전환 시점을 정확하게 추정하기 위해, 즉 전술한 바와 같이, 상기 AP와 단말 간의 정확한 동기 획득을 위해, 물리 계층에서 반송파 주파수 오차값을 추정하고, 상기 물리 계층에서 추정한 반송파 주파수 오차값을 이용하여 AP와 동기를 획득하며, 특히 상기 추정한 반송파 주파수 오차값을 통해 슬립 모드에서 수신 대기 모드로의 전환 시점을 정확하게 결정하여, 단말들의 절전을 극대화, 즉 단말들의 전력 소모를 최소화한다. 여기서, 상기 추정한 반송파 주파수 오차값은, 수신 벡터의 파라미터 또는 프리미티브로 정의되어 물리 계층에서 상위 계층, 즉 MAC 계층으로 전달된다.In operation 320, after the beacon frame is received, the mobile station switches to the sleep mode, and a time point for switching from the sleep mode to the reception standby mode to receive the next beacon frame transmitted from the AP according to the beacon period. Estimate. In this case, in order to accurately estimate a transition time from the sleep mode to the reception standby mode, that is, to accurately acquire synchronization between the AP and the terminal as described above, a carrier frequency error value is estimated at a physical layer, and the physical Acquire synchronization with the AP by using the carrier frequency error value estimated by the layer, and in particular, accurately determine the switching time from the sleep mode to the reception standby mode using the estimated carrier frequency error value, thereby maximizing power savings of the terminals. Minimize the power consumption of the terminals. Here, the estimated carrier frequency error value is defined as a parameter or primitive of a received vector and transferred from the physical layer to a higher layer, that is, a MAC layer.

그런 다음, 330단계에서, 상기 비콘 주기에 상응하여 상기 AP로부터 송신되는 다음 비콘 프레임을 수신하기 위해, 상기 슬립 모드에서 수신 대기 모드로의 전환 시점에 상응하여, 단말을 슬립 모드에서 수신 대기 모드로 전환하며, 상기 수신 대기 모드에서 상기 비콘 프레임을 수신한다. 여기서, 상기 수신 대기 모드에서 비콘 프레임을 수신하면, 상기 단말을 수신 대기 모드에서 슬립 모드로 전환시켜, 상기 단말의 전력 소모를 최소한다.Then, in step 330, in order to receive the next beacon frame transmitted from the AP in response to the beacon period, the terminal from the sleep mode to the reception standby mode corresponding to the transition time from the sleep mode to the reception standby mode Switch to receive the beacon frame in the reception standby mode. Here, when the beacon frame is received in the reception standby mode, the terminal is switched to the sleep mode from the reception standby mode, thereby minimizing power consumption of the terminal.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

Claims (1)

통신 시스템에서 데이터 수신 장치에 있어서,
복수의 단말들과 AP(Access Point) 간의 데이터 송수신을 위한 새로운 주파수 대역을 통해, 비콘 주기에 상응하여 상기 AP로부터 송신되는 비콘 프레임을 수신하는 수신부;
상기 새로운 주파수 대역의 물리 계층(PHY(Physical) Layer)에서 반송파 주파수 오차값을 추정하고, 상기 추정한 반송파 주파수 오차값을 이용하여, 상기 비콘 프레임의 수신 시점을 추정하는 추정부; 및
상기 비콘 프레임 수신 시점에 상응하여 상기 단말들을 슬립 모드에서 수신 대기 모드로 전환하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 수신 장치.
A data receiving apparatus in a communication system,
A receiver configured to receive a beacon frame transmitted from the AP in response to a beacon period through a new frequency band for data transmission and reception between a plurality of terminals and an access point (AP);
An estimator for estimating a carrier frequency error value in a physical layer (PHY) layer of the new frequency band and estimating a reception time of the beacon frame using the estimated carrier frequency error value; And
And a controller configured to switch the terminals from a sleep mode to a reception standby mode in response to the beacon frame reception time.
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