KR20150000479A

KR20150000479A - 화이트 스페이스 대역에서 동작 채널 설정 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20150000479A
Application number: KR20147027609A
Authority: KR
Inventors: 이욱봉; 김서욱; 곽진삼
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2015-01-02
Also published as: US9439215B2; US20150063332A1; WO2013151268A1

Abstract

본 발명에서는 화이트 스페이스(white space) 대역에서 동작 채널을 설정하는 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 화이트 스페이스(white space) 대역에서 장치가 동작 채널을 설정하는 방법에 있어서, 가용 TV 채널에 대한 정보 및 가용 TV 채널에서의 오프셋 값을 포함하는 화이트 스페이스 맵(White Space Map)을 수신하는 단계 및 가용 TV 채널에 대한 정보 및 가용 TV 채널에서의 오프셋 값에 기초하여 동작 채널을 설정하는 단계를 포함하고, 오프셋 값은 가용 TV 채널의 중심 주파수로부터 동작 채널의 중심 주파수의 이동(shift) 양을 지시할 수 있다.

Description

화이트 스페이스 대역에서 동작 채널 설정 방법 및 이를 위한 장치{METHOD FOR SETTING OPERATING CHANNEL IN WHITE SPACE BAND AND DEVICE THEREFOR}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게 화이트 스페이스(white space) 대역에서 동작 채널을 설정하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

무선랜(wireless local area network, WLAN) 기술에 대한 표준은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준으로서 개발되고 있다. IEEE 802.11a 및 b 는 2.4. GHz 또는 5 GHz 에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하고, IEEE 802.11b 는 11 Mbps 의 전송 속도를 제공하고, IEEE 802.11a 는 54 Mbps 의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g 는 2.4 GHz 에서 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)를 적용하여, 54 Mbps 의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n 은 다중입출력 OFDM(Multiple Input Multiple Output-OFDM; MIMO-OFDM)을 적용하여, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps 의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n 에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz 까지 지원하며, 이 경우에는 600 Mbps 의 전송 속도를 제공한다.

현재, TV 화이트 스페이스(TV whitespace, TVWS) 대역에서 비면허 장치(unlicensed device)의 동작을 규정하기 위한 IEEE 802.11af 표준이 개발되고 있다.

TV 화이트 스페이스(TV White Space) 대역은 TV 방송을 위해 할당된 주파수로서 UHF(Ultra High Frequency) 대역 및 VHF(very high frequency) 대역을 포함하고, 해당 주파수 대역에서 동작하는 면허 장치(licensed device)의 통신을 저해하지 않는다는 조건 하에서 비면허 장치의 사용이 허가된 주파수 대역을 의미한다. 즉, 해당 주파수 대역에서 면허 장치가 사용 중이지 않은 가용 채널(available channel) 또는 가용 주파수 대역을 비면허 장치(unlicensed device)로서 동작하는 장치가 사용할 수 있다. 여기서, 면허 장치에는 TV, 무선 마이크 등이 있을 수 있으며, 면허 장치는 허가된 사용자(licensed user), 인컴번트 사용자(incumbent user) 또는 주 사용자(primary user) 등으로도 불릴 수도 있다.

TV WS 대역을 사용하기 원하는 비면허 장치는 면허 장치에 대한 보호 기능을 제공해야 한다. 따라서, 비면허 장치는 TV WS 대역에서 신호의 전송을 시작하기 전에 가용 채널 정보를 획득하기 위해 반드시 면허 장치가 해당 대역을 점유하고 있는지 여부를 확인해야 한다.

이를 위하여, 비면허 장치는 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)을 수행하여 해당 대역이 면허 장치에 의해 사용되고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 스펙트럼 센싱 메커니즘(mechanism)에는 에너지 검출(Energy Detection) 방식(수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단하는 방식), 피쳐 검출(Feature Detection) 방식(디지털 TV 프리엠블(Preamble)이 검출 되면 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단하는 방식) 등이 있다. 비면허 장치는 특정 채널에서 수신된 신호의 강도가 일정 값 이상이거나, DTV(Digital TV) 프리앰블(Preamble)이 검출되면 면허 장치가 특정 채널을 사용 중인 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 현재 사용 중인 채널과 바로 인접해 있는 채널에서 면허 장치가 사용 중인 것으로 판단되면, 인접 대역으로 방사되는 간섭량의 정도에 따라 때로는 비면허 장치의 전송 전력을 낮추어야 한다.

다만, TV WS 대역에서 비면허 장치가 가용 채널 정보를 획득하기 위해 주파수 센싱에만 의존하는 경우, 비면허 장치는 TV WS 대역에서의 동작을 위한 센싱으로 인한 부담이 가중되고, 절차가 지연될 수 있다. 따라서, 비면허 장치는 인터넷 혹은 전용망을 통해 지리적 위치 데이터베이스(geo-location database)에 접속하여 해당 지역에서 사용 가능한 채널 리스트 정보를 얻어 올 수도 있다. 지리적 위치 데이터베이스는 등록된 면허 장치들의 정보와 면허 장치들의 지리적 위치 및 채널 사용 시간에 따라 동적으로 변화하는 채널 사용 정보를 저장하고 관리하는 데이터베이스이다.

본 발명의 목적은 무선 통신 시스템, 바람직하게 화이트 스페이스(white space) 대역에서 동작을 지원하는 WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템에서 화이트 스페이스 대역에서의 동작 채널을 원활하게 설정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.

또한, 본 발명의 목적은 기존 WLAN 시스템에서 다운-클럭킹(down-clocking)에 의하여 주파수 대역폭이 감소된 채널을 이용하여 화이트 스페이스 대역에서 동작하는 경우에 동작 채널을 원활하게 설정하기 위한 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상은, 화이트 스페이스(white space) 대역에서 장치가 동작 채널을 설정하는 방법에 있어서, 가용 TV 채널에 대한 정보 및 가용 TV 채널에서의 오프셋 값을 포함하는 화이트 스페이스 맵(White Space Map)을 수신하는 단계 및 가용 TV 채널에 대한 정보 및 가용 TV 채널에서의 오프셋 값에 기초하여 동작 채널을 설정하는 단계를 포함하고, 오프셋 값은 가용 TV 채널의 중심 주파수로부터 동작 채널의 중심 주파수의 이동(shift) 양을 지시할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 화이트 스페이스(white space) 대역에서 동작 채널을 설정하는 장치에 있어서, 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛 및 가용 TV 채널에 대한 정보 및 가용 TV 채널에서의 오프셋 값을 포함하는 화이트 스페이스 맵(White Space Map)을 수신하고, 가용 TV 채널에 대한 정보 및 가용 TV 채널에서의 오프셋 값에 기초하여 동작 채널을 설정하는 프로세서를 포함하고, 오프셋 값은 가용 TV 채널의 중심 주파수로부터 동작 채널의 중심 주파수의 이동(shift) 양을 지시할 수 있다.

바람직하게, 이동(shift) 양은 기본 주파수 단위에 오프셋 값의 배수로 결정될 수 있다.

바람직하게, 기본 주파수 단위는 TV 채널의 대역폭 및 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭으로 결정될 수 있다.

바람직하게, 기본 주파수 단위는 (N-B)/2 로 결정될 수 있다. 여기서, N 은 TV 채널의 대역폭이고, B 는 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭이다.

바람직하게, 가용 TV 채널에 대한 정보를 나타내는 비트열의 일부 비트가 오프셋 값을 지시할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무선 통신 시스템, 바람직하게는 화이트 스페이스(white space) 대역에서 동작을 지원하는 WLAN 시스템에서 화이트 스페이스 대역에서의 동작 채널을 원활하게 설정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기존 WLAN 시스템에서 다운-클럭킹(down-clocking)에 의하여 주파수 대역폭이 감소된 채널을 이용하여 화이트 스페이스 대역에서 동작하는 경우에 동작 채널을 원활하게 설정할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일례에 따른 지리적 위치 데이터베이스 제어 하에 스테이션 간 동작을 예시하는 도면이다.
도 6 내지 도 8 은 IEEE 802.11ac 시스템에서 동작 채널이 단일 대역폭(single bandwidth)을 사용하는 경우 프레임 포맷을 예시한다.
도 9 는 하나의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 10 은 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 11 은 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 12 는 연속적인 4 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 13 은 하나의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 14 및 15 는 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 16 내지 18 은 하나의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 19 는 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.
도 20 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무선 접속 시스템들인 IEEE 802 시스템, 3GPP 시스템, 3GPP LTE 및 LTE-A(LTE-Advanced)시스템 및 3GPP2 시스템 중 적어도 하나에 개시된 표준 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들 중 본 발명의 기술적 사상을 명확히 드러내기 위해 설명하지 않은 단계들 또는 부분들은 상기 문서들에 의해 뒷받침될 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시하고 있는 모든 용어들은 상기 표준 문서에 의해 설명될 수 있다.

이하의 기술은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 등과 같은 다양한 무선 접속 시스템에 이용될 수 있다. CDMA 는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000 과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA 는 GSM(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)와 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. OFDMA 는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. UTRA 는 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)의 일부이다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)은 E-UTRA 를 사용하는 E-UMTS(Evolved UMTS)의 일부로써, 하향링크에서 OFDMA 를 채용하고 상향링크에서 SC-FDMA 를 채용한다. LTE-A(Advanced)는 3GPP LTE 의 진화이다.

설명을 명확하게 하기 위해, IEEE 802.11 시스템을 위주로 기술하지만 본 발명의 기술적 특징이 이에 제한되는 것은 아니다.

1. 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템

1. 1. 시스템 일반

도 1 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.

IEEE 802.11 구조는 복수개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트한 STA 이동성을 지원하는 WLAN 이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(BSS: Basic Service Set)는 IEEE 802.11 LAN 에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS 의 멤버로서 2 개의 STA 이 포함되는 것(STA1 및 STA2 는 BSS1 에 포함되고, STA3 및 STA4 는 BSS2 에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS 를 나타내는 타원은 해당 BSS 에 포함된 STA 들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA 가 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA 들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.

IEEE 802.11 LAN 에서 가장 기본적인 타입의 BSS 는 독립적인 BSS(IBSS: Independent BSS)이다. 예를 들어, IBSS 는 2 개의 STA 만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS 의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA 들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN 은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN 이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.

STA 의 켜지거나 꺼짐, STA 가 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS 에서의 STA 의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS 의 멤버가 되기 위해서는, STA 는 동기화 과정을 이용하여 BSS 에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA 는 BSS 에 연계(associated)되어야 한다. 이러한 연계(association)는 동적으로 설정될 수 있고, 분배 시스템 서비스(DSS: Distribution System Service)의 이용을 포함할 수 있다.

도 2 는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 2 에서는 도 1 의 구조에서 분배 시스템(DS: Distribution System), 분배 시스템 매체(DSM: Distribution System Medium), 액세스 포인트(AP: Access Point) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.

LAN 에서 직접적인 스테이션-대-스테이션의 거리는 PHY 성능에 의해서 제한될 수 있다. 어떠한 경우에는 이러한 거리의 한계가 충분할 수도 있지만, 경우에 따라서는 보다 먼 거리의 스테이션 간의 통신이 필요할 수도 있다. 확장된 커버리지를 지원하기 위해서 분배 시스템(DS)이 구성될 수 있다.

DS 는 BSS 들이 상호 연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS 가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS 들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS 가 존재할 수도 있다.

DS 는 논리적인 개념이며 분배 시스템 매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(WM: Wireless Medium)와 분배 시스템 매체(DSM)을 논리적으로 구분하고 있다. 각각의 논리적 매체는 상이한 목적을 위해서 사용되며, 상이한 구성요소에 의해서 사용된다. IEEE 802.11 표준의 정의에서는 이러한 매체들이 동일한 것으로 제한하지도 않고 상이한 것으로 제한하지도 않는다. 이와 같이 복수개의 매체들이 논리적으로 상이하다는 점에서, IEEE 802.11 LAN 구조(DS 구조 또는 다른 네트워크 구조)의 유연성이 설명될 수 있다. 즉, IEEE 802.11 LAN 구조는 다양하게 구현될 수 있으며, 각각의 구현예의 물리적인 특성에 의해서 독립적으로 해당 LAN 구조가 특정될 수 있다.

DS 는 복수개의 BSS 들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 장치를 지원할 수 있다.

AP 는, 연계된 STA 들에 대해서 WM 을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP 를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA 의 기능성을 가지면서, 연계된 STA 들(STA1 및 STA4)가 DS 로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP 는 기본적으로 STA 에 해당하므로, 모든 AP 는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP 에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.

AP 에 연계된 STA 들 중의 하나로부터 그 AP 의 STA 어드레스로 전송되는 데이터는, 항상 비제어 포트(uncontrolled port)에서 수신되고 IEEE 802.1X 포트 액세스 개체에 의해서 처리될 수 있다. 또한, 제어 포트(controlled port)가 인증되면 전송 데이터(또는 프레임)는 DS 로 전달될 수 있다.

도 3 은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 도 2 의 구조에 추가적으로 넓은 커버리지를 제공하기 위한 확장된 서비스 세트(ESS: Extended Service Set)를 개념적으로 나타낸다.

임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS 들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS 는 하나의 DS 에 연결된 BSS 들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS 는 DS 를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS 에 포함되는 STA 들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA 들은 LLC 에 트랜스패런트하게 하나의 BSS 에서 다른 BSS 로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.

IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS 들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS 들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS 들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS 들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS 들은 물리적으로 동일한 위치에 위치할 수 있고, 이는 리던던시를 제공하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 하나 (또는 하나 이상의) IBSS 또는 ESS 네트워크들이 하나 (또는 하나 이상의) ESS 네트워크로서 동일한 공간에 물리적으로 존재할 수 있다. 이는 ESS 네트워크가 존재하는 위치에 애드-혹 네트워크가 동작하는 경우나, 상이한 기관(organizations)에 의해서 물리적으로 중첩되는 IEEE 802.11 네트워크들이 구성되는 경우나, 동일한 위치에서 2 이상의 상이한 액세스 및 보안 정책이 필요한 경우 등에서의 ESS 네트워크 형태에 해당할 수 있다.

도 4 는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 4 에서는 DS 를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.

도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2 가 ESS 를 구성한다. WLAN 시스템에서 STA 는 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 장치다. STA 는 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA 을 포함한다. Non-AP STA 는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 장치에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA 에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.

이하의 설명에서 non-AP STA 는 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 사용자 장치(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station; MS), 이동단말(Mobile Terminal), 이동 가입자국(MSS: Mobile Subscriber Station; MSS) 등으로 칭할 수도 있다. 또한, AP 는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(BS: Base Station; BS), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(eNB: evolved Node-B), 기저 송수신 시스템(BTS: Base Transceiver System; BTS), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.

1. 2. IEEE 802.11 af

TV 화이트 스페이스(TVWS: TV whitespace) 대역에서 비면허 장치(unlicensed device)의 동작을 규정하기 위한 IEEE 802.11af 표준이 개발되고 있다.

TVWS 대역은 TV 방송을 위해 할당된 주파수로서 UHF(Ultra High Frequency) 대역 및 VHF(very high frequency) 대역을 포함하고, 해당 주파수 대역에서 동작하는 면허 장치(licensed device)의 통신을 저해하지 않는다는 조건 하에서 비면허 장치의 사용이 허가된 주파수 대역을 의미한다.

각 지역 별로 TVWS 대역 혹은 TVWS 대역 내 각 TV 채널(혹은 TV 밴드)의 대역폭은 상이할 수 있다. 예를 들어, 미국의 경우 TVWS 대역으로 VHF 와 UHF 채널 대역(54-60MHz, 76-88 MHz, 174-216 MHz, 512-608MHz 및 614-698MHz 대역)에서 서비스를 제공하며, 하나의 TV 채널의 대역폭은 각 6MHz 로 정의된다. 또한, 영국의 경우 TVWS 대역으로 UHF TV 채널 대역(550-614MHz 제외한 480-790MHz 대역)에서 서비스를 제공하며, 하나의 TV 채널의 대역폭은 각 8MHz 로 정의된다.

TVWS 에서 비면허 장치(예를 들어, WLAN 시스템의 STA)이 동작하기 위해서는 면허 장치(또는, 우선적 사용자)에 대한 보호 기법이 우선적으로 제공되어야 한다. 따라서, STA 는 면허 장치에 의해 사용되지 않아서 비면허 장치가 사용할 수 있는 가용 채널을 알아내서 가용 채널 상에서 동작해야 한다. 만약 STA 이 사용중인 채널이 더 이상 가용 채널에 해당하지 않으면 채널 사용을 중단한다.

STA 이 TVWS 에서의 채널 가용성(availability)을 파악하기 위해서, 스펙트럼 센싱을 수행하거나, 지리적 위치 데이터베이스(GDB: geo-location database)에 접속하여 TV 채널 스케줄을 알아낼 수 있다. GDB 는 화이트 스페이스 데이터베이스(WDB: whitespace database)로 지칭될 수도 있다. GDB 정보는 특정 위치에서 면허 장치의 특정 채널의 사용 스케줄 (즉, 채널 사용 시간) 등의 정보를 포함할 수 있다. TV 채널의 가용성을 파악하기 원하는 STA 은, 인터넷 등을 통하여 GDB 에 접속해서 자신의 위치 정보에 기반한 GDB 정보를 얻어와야 하며, 이는 면허 장치를 보호하기에 충분한 시간 단위로 수행되어야 한다.

현재 IEEE 802.11af 표준에서는 크게 두 가지 종류의 장치 타입을 정의한다. 즉, 직접 GDB 에 접속할 수 있는 장치로서 GDB 에 접속하여 장치가 위치한 지리적 위치에 특정된 동작 파라미터들을 획득하는 인에이블링 장치(enabling device)와 및 직접 GDB 에 접속할 수 없는 장치로서 장치가 위치한 지리적 위치에 특정된 동작 파라미터들을 인에이블링 장치로부터 획득하는 종속 장치(dependent device)로 구분된다. 인에이블링 장치(enabling device)는 마스터 장치(master device)로 칭할 수 있으며, 종속 장치(dependent device)는 클라이언트 장치(client device) 혹은 슬레이브 장치(slave device)로 칭할 수 있다. 이와 같은, 인에이블링 장치 및 종속 장치는 모두 WLAN 시스템에서 일반적인 STA(즉, STA 라는 용어는 AP 및 non-AP 를 포함한다)에 해당할 수 있다.

FCC(Federal Communications Commission)의 TVWS 에 대한 규정(regulation)에서는 소출력의 개인이 휴대할 수 있는 개인용/휴대용 장치(P/P: Personal/Portable Device) 및 고정된 위치에서 동작하는 대출력의 고정된 장치(Fixed Device)를 정의하고 있으며, P/P 장치는, 자신의 위치에 대한 식별 능력(identification capability), 즉, 지리적-위치결정 능력(geo-location capability)과 인터넷 액세스를 통한 GDB 로의 접속 능력을 갖고 있는지 여부에 따라서, 모드 II 장치(Mode II device)와 모드 I 장치(Mode I device)의 두 가지 종류로 분류될 수 있다. 여기서, 모드 II 장치 또는 고정된 장치는 인에이블링 장치(마스터 장치)에 해당하고, 모드 I 장치는 종속 장치(클라이언트/슬레이브 장치)에 해당할 수 있다.

이하에서는 화이트 스페이스 대역에서 동작하는 종속 장치가 인에이블링 장치로부터 가용 채널 정보를 획득하는 과정의 일례를 설명한다. 이하, 설명의 편의를 위하여 직접 GDB 에 접속할 수 있는 장치를 '인에이블링 STA'로 통칭하며, 직접 GDB 에 접속할 수 없는 장치를 '종속 STA'로 통칭하여 설명한다.

도 5 는 본 발명의 일례에 따른 지리적 위치 데이터베이스 제어 하에 STA 간 동작을 예시하는 도면이다.

도 5 를 참조하면, 인에이블링 STA 는 인터넷 등을 통해 GDB 에 액세스하여 자신이 위치한 지역의 규제에 따라 자신의 정보(인에이블링 STA 정보)를 GDB 에 전송할 수 있다(S501). 여기서, 인에이블링 STA 정보는 자신의 식별자(identifier), 자신의 지리적 위치(geolocation) 정보를 포함할 수 있으며, 필요한 경우 인에이블링 STA 은 다른 정보(other information) 등도 함께 GDB 에 전송할 수 있다.

이어, 인에이블링 STA 는 GDB 로부터 현재 자신의 위치에서 TVWS 대역 내 사용 가능한 채널 리스트에 관한 정보(available channel information)를 획득할 수 있다(S503).

GDB 로부터 사용 가능한 채널 리스트에 관한 정보를 획득한 인에이블링 STA 는 GDC 인에이블링 신호(GDC enabling signal: geo-location database controlled enabling signal)을 전송하여 BSS 를 구성할 수 있다(S505). 즉, 인에이블링 STA 는 GDC 인에이블먼트 서비스(enablement service)를 제공하는 것을 종속 STA 에 알리기 위하여 사용 가능한 주파수 상의 채널을 통해 GDC 인에이블링 신호를 전송할 수 있다. 이러한, GDC 인에이블링 신호는 비콘 프레임에 해당될 수 있으며, 주기적으로 전송될 수 있다.

특정 규제 영역(regulatory domain)에서 인에이블링 STA 는 종속 STA 에 GDC 인에이블먼트 응답 프레임(GDC Enablement Response frame)을 전송하기 전에 종속 STA 와 보안 인증(secure authentication) 및/또는 연계(association) 과정이 요구될 수 있다. 이러한 요구 사항이 존재하는 경우, 인에이블링 STA 는 GDB 에 접속하여 해당 종속 STA 가 주파수 밴드(예를 들어, TVWS)에서 동작하도록 인증되었는지 확인할 수 있다.

BSS 에 참여하기 원하는 종속 STA 는 TVWS 에서 동작 채널에 대한 스캐닝 과정을 수행할 수 있다. 만약, 종속 STA 가 현재 자신의 위치에서 사용 가능한 채널 리스트를 알고 있는 경우에는 사용 가능한 채널 리스트 상의 채널에 대해서만 수동적(passive) 또는 능동적(active) 스캐닝을 수행할 수 있다. 수동적 스캐닝은, 종속 STA 가 스캐닝 채널 상에서 인에이블링 STA 로부터의 GDC 인에이블링 신호 전송을 듣는(listen) 과정을 의미한다. 능동적 스캐닝은, 종속 STA 가 스캐닝 채널 상에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고, 인에이블링 STA 로부터 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 수신하는 것을 의미한다. 반면, 종속 STA 가 현재 자신의 위치에서 사용 가능한 채널 리스트를 알지 못하는 경우에는 수동적 스캐닝을 통해서 GDC 인에이블링 신호를 수신해야 한다. 이처럼, 스캐닝 동작에 의하여 종속 STA 가 인에이블링 STA 로부터 GDC 인에이블링 신호(혹은 프로브 응답 프레임)를 수신하게 되면, 해당 종속 STA 는 이후 GDC 인에이블먼트 요청 프레임(GDC Enablement Request frame)을 인에이블 장치에 전송할 수 있는 상태로 천이할 수 있다.

이후, 종속 STA 가 BSS 에 참여하기 위해서는 인에이블링 STA 의 제어를 받아서 동작해야 한다.

종속 STA 는 스캐닝 과정이 완료된 후에 BSS 에 참여하기 위해서 인에이블링 STA 에 GDC 인에이블먼트 요청 프레임(GDC Enablement Request frame)을 전송할 수 있다(S507).

이어, GDC 인에이블먼트 요청 프레임을 수신한 인에이블링 STA 는 GDC 인에이블먼트 요청 프레임을 전송한 종속 STA 에 GDC 인에이블먼트 응답 프레임(GDC Enablement Response frame)을 전송한다(S509). GDC 인에이블먼트 응답 프레임은 GDC 인에이블먼트 요청에 대한 승인 혹은 거절을 지시하는 상태 코드를 포함할 수 있다.

GDC 인에이블먼트 응답 프레임은 화이트 스페이스 맵(WSM: White Space Map)을 포함할 수 있다. WSM 은 인에이블링 STA 가 GDB 로부터 획득한 채널 및 주파수 정보를 기반으로 TVWS 대역에서 비면허 장치가 사용할 수 있는 채널에 관한 정보를 맵의 형태로 만든 것이다. WSM 은 비면허 장치가 사용할 수 있는 가용 채널 리스트 또는 주파수(available channel list or frequencies) 및 해당 가용 채널에서 최대로 허용되는 전송 전력(maximum allowed transmission power)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 가용 채널 리스트에 포함된 채널들은 법적으로 보호되어야 하는 신호(또는, 사용자)들이 사용하고 있지 않는 채널들이고, 비면허 장치가 GDB 에 접속한 시점에서 비면허 장치가 사용 가능한 채널이다. 또는, 비면허 장치가 GDB 에 접속한 시점으로부터 특정 시간 이후로부터의 사용 가능 채널에 대한 요청을 했을 경우, 해당 시점으로부터 사용 가능한 채널 및 주파수에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또는, 비면허 장치가 GDB 에 가용 채널에 대한 요청을 했을 경우, 비면허 장치가 사용할 수 없는 채널을 시그널링 함으로써 사용 가능 채널 및 주파수에 대한 정보를 전달할 수도 있다. 또한, 동작 채널 대역폭(WLAN 채널)이 WSM 내에 지시된 다중의 채널에 걸치는(span) 경우, 다중의 채널들 마다 최대 전력 레벨은 상이할 수 있으므로, 실제 동작 시 전송 파워 레벨은 다중의 채널들 중 최소 전송 파워 레벨에 의하여 제한될 수 있다.

WSM 은 맵 ID(Map ID) 필드, 채널 번호(Channel Number) 필드, 최대 전력 레벨(Maximum Power Level) 필드 및 유효 시간(Valid Time) 필드 등을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며, 가용 채널에 대한 정보를 포함하는 다른 형태의 WSM 이 본 발명의 예시들에서 적용될 수 있다.

맵 ID(Map ID) 필드는 가용 채널 리스트의 ID 를 나타낸다. 채널 번호(Channel Number) 필드는 TVWS 장치가 사용할 수 있는 채널 번호를 나타낸다. 채널 번호는 TV 채널 번호, 스펙트럼 범위 등으로 표현될 수 있으며, 주파수 영역에서 가용 채널을 특정할 수 있는 정보로서의 의미를 가진다. 최대 전력 레벨(Maximum Power Level) 필드는 가용 채널에서 TVWS 장치의 최대 전송 전력을 나타낸다. 유효 시간(Valid Time) 필드는 가용 채널을 지속적으로 사용할 수 있는 기간을 나타낸다. 유효 시간 필드는 필수적이 아니라 선택적(optional)으로 포함될 수도 있다.

이후, 종속 STA 는 WSM 을 수신함으로써 종속 STA 는 인에이블링 STA 와 데이터, 제어, 관리 프레임 등에 대한 상호 송수신을 시작할 수 있다.

인에이블링 STA 는 GDC 인에이블먼트 응답 프레임 외에도, 채널 가용성 질의 응답 프레임(CAQ Response frame: Channel Availability Query Response frame) 및 WSM 안내 프레임(WSM Announcement frame)를 통해 WSM 을 종속 STA 에 전송할 수 있다.

인에이블링 STA 는 해당 인에이블링 STA 의 수신 범위 내에 종속 STA 가 위치하고 있음을 확인하고, 사용 가능한 채널 리스트를 승인(validate)하기 위하여 연결 확인 신호 프레임(CVS frame: Contact Verification Signal frame)을 주기적으로 전송할 수 있다(S511). 즉, 인에이블링 STA 는 자신의 서비스 범위 내 위치한 종속 STA 와의 연결을 유효하게 유지하기 위하여 CVS 프레임을 주기적으로 전송할 수 있다. 종속 STA 는 인에이블링 STA 로부터 WSM 들을 제공한 인에이블링 STA 의 수신 범위 내에 자신이 위치하는지 확인(verify)하기 위하여 CVS 프레임을 수신하게 된다.

종속 STA 는 기존에 수신한 WSM 의 맵 ID 필드와 CVS 프레임의 맵 ID 필드의 값을 비교하여, 현재 유효한 채널이 무엇인지를 주기적으로 확인할 수 있으며, CVS 프레임의 맵 ID 로 지시되지 않는 WSM 은 유효하지 않은 것으로 결정할 수 있다. 맵 ID 필드의 값이 동일한 경우, 종속 STA 는 기존의 WSM 이 유효한 것으로 가정하고, 계속하여 기존의 WSM 을 이용할 수 있다.

반면, 맵 ID 필드의 값이 상이한 경우, 기존의 WSM 은 효력이 없으며, 종속 STA 는 새로운 사용 가능한 채널에 대한 정보를 획득하기 위하여 채널 가용성 질의 요청 프레임(CAQ Request frame: Channel Availability Query Request frame)을 인에이블링 STA 에 전송한다(S513).

CAQ 요청 프레임을 수신한 인에이블링 STA 는 사용 가능한 채널에 대한 정보를 업데이트하기 위하여 해당 종속 STA 에 채널 가용성 질의(CAQ) 응답 프레임을 전송한다(S515). CAQ 응답 프레임은 업데이트된 WSM 을 포함할 수 있다. 이후, 종속 STA 는 업데이트된 WSM 을 수신함으로써 인에이블링 STA 와 데이터, 제어, 관리 프레임 등에 대한 상호 송수신을 시작할 수 있다.

2. 채널화 ( Channelization ) 방법

TVWS 에서 동작하는 통신 시스템(예를 들어, WLAN)을 위한 채널(혹은 밴드)(이하에서는, TV 채널과 구분하기 위해서 동작 채널(혹은 밴드)이라고 칭한다.)을 구성하는 방안이 요구된다. TVWS 장치에 의해 사용 가능한 TV 채널은 장치의 위치 등에 따라 달라질 수 있다. 특히 주파수 상에서 연속적인 TV 채널을 이용할 수 없는 경우에도 TVWS 장치의 동작을 원활하게 지원하기 위해서, 연속적인 또는 불연속적인(non-contiguous) 동작 채널이 지원하는 방안이 고려될 수 있다.

본 발명에서는 동작 채널이 지원하는 기본적인 단위를 주파수 세그먼트(segment)라고 칭할 수 있다. 동작 채널이 지원하는 기본적인 단위의 대역폭을 W MHz 라고 가정하면, TVWS 에서의 동작 채널의 대역폭은 W, 2W, 4W, 8W 등의 연속적인(contiguous) 형태로 정의될 수 있고, W+W 또는 2W+2W 등의 불연속적인(non-contiguous) 형태로 정의될 수도 있다. 이러한 동작 채널폭에 대한 정보는 동작 정보 요소를 통하여 정의될 수 있다.

예를 들어, W=2 MHz 인 경우에, 하나의 주파수 세그먼트로 구성되는 동작 채널(즉, 2 MHz 채널), 2 개의 연속적인 주파수 세그먼트들로 구성되는 동작 채널(즉, 4 MHz 채널), 4 개의 연속적인 주파수 세그먼트들로 구성되는 동작 채널(즉, 8 MHz 채널), 8 개의 연속적인 주파수 세그먼트들로 구성되는 동작 채널(즉, 16 MHz 채널) 등의 정의될 수 있다. 또한, 2 개의 불연속적인 주파수 세그먼트들로 구성되는 동작 채널(즉, 2 MHz + 2 MHz 채널), 2 개의 불연속적인 주파수 부분(section)으로 구성되며 각각의 주파수 부분은 연속적인 주파수 세그먼트들을 포함하는 동작 채널(즉, 4 MHz + 4 MHz 채널) 등이 구성될 수 있다. 다만, W=2 MHz 는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위는 상이한 대역폭을 가지는 주파수 세그먼트의 예시들을 포함한다.

프라이머리 채널(primary channel)은 BSS 에 속한 모든 STA 들에 대한 공통의 동작 채널을 의미한다. 즉, 프라이머리 채널은 STA 의 동작의 기본적인 채널에 해당한다. 한편, 세컨더리 채널(secondary channel)은, 프라이머리 채널에 연계(associate)되는 채널이며, 프라이머리 채널과 합하여 보다 넓은 대역폭 및 높은 수율(high throughput)을 지원하기 위해 사용되는 채널이다. 예를 들어, 4 MHz 채널이 2 개의 2 MHz 채널로 구성된 경우를 가정하면, 그 중에서 프라이머리 채널의 위치(location)가 결정되어야 한다. 프라이머리 채널의 위치는 2 개의 2 MHz 채널 중에서 높은 주파수 부분인지 낮은 주파수 부분인지를 지시(indicate)할 수 있다.

또한, TVWS 에서의 동작하는 시스템을 위한 동작 채널의 설정(즉, 채널화)은, 가용 TV 채널(즉, 우선적 사용자가 존재하지 않는 TV 채널)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 연속적인 TV 채널의 사용이 불가능한 경우(즉, TV 채널 n 은 비면허기기의 사용이 가능하지만 TV 채널 n-1 과 n+1 은 사용 가능하지 않은 경우), 또는 연속적인 TV 채널이 사용 가능한 경우 몇 개의 연속적인 TV 채널이 사용가능한지를 고려하여, TVWS 시스템을 위한 채널화가 결정될 수 있다. 즉, 동작 채널이 설정될 수 있다.

위와 같이 가용 TV 채널에 기초하여 결정되는 동작 채널에 대한 설정 정보는 인에이블링 STA 로부터 종속 STA 에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 동작 채널에 대한 설정 정보는, 채널 시작 주파수, 채널 폭, 채널 중심 주파수 인덱스(프라이머리 채널을 포함하는 주파수 세그먼트의 중심 주파수 인덱스 및 프라이머리 채널을 포함하지 않는 주파수 세그먼트의 중심 주파수 인덱스), 프라이머리 채널 위치 등을 포함할 수 있다. 여기서, 채널 시작 주파수는 동작 클래스(operating class) 정보에 의해 정의될 수 있다. 또한, 채널 폭(예를 들어, W, 2W, 4W, W+W, 2W+2W 등)에 대한 정보는, 상기 동작 채널 정보 요소 등에 의해 정의될 수 있다. 채널 중심 주파수 인덱스, 프라이머리 채널 위치 등에 대한 파라미터는 PLME MIB(Physical Layer Management Entity Management Information Base) 등에 의하여 정의될 수 있다.

한편, IEEE 802.11ac (very high throughput)의 경우 20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz 의 주파수 대역폭을 지원한다.

도 6 내지 도 8 은 IEEE 802.11ac 시스템에서 동작 채널이 단일 대역폭(single bandwidth)을 사용하는 경우 프레임 포맷을 예시한다.

도 6 은 단일 대역폭이 20MHz 인 경우를 나타내고, 도 7 은 단일 대역폭이 40MHz 인 경우를 나타내며, 도 8 은 단일 대역폭이 80MHz 인 경우를 나타낸다. 단일 대역폭이 160MHz 인 경우의 프레임 구성은 도시하지 않았지만, 80MHz 의 프레임을 2 개 이용하여 구성될 수 있다.

IEEE 802.11ac 시스템에서 프레임 포맷은 L-STF(Non-HT Short Training field) 필드, L-LTF(Non-HT Long Training field) 필드, L-SIG(Non-HT SIGNAL) 필드, VHT-SIG-A(VHT Signal A) 필드, VHT-STF(VHT Short Training field) 필드, VHT-LTF(VHT Long Training field) 필드, VHT-SIG-B(VHT Signal B) 필드, PSDU(s)(PLCP service data unit) 을 전송하는 Data 필드를 포함하여 구성된다. 여기서, L-STF 필드, L-LTF 필드, L-SIG 필드는 IEEE 802.11ac 시스템 프레임의 프리앰블(preamble)을 구성하며, 각 채널 대역폭에서 프리앰블 부분은 20MHz 채널 대역폭을 가지는 프레임의 프리앰블이 반복되는 구조를 가지고 있다. 예를 들어, 채널 대역폭이 40MHz 인 경우는 채널 대역폭이 20MHz 인 프레임의 프리앰블이 2 번 반복적으로 사용되고, 40MHz 인 경우는 채널 대역폭이 20MHz 인 프레임의 프리앰블이 4 번 반복적으로 사용된다.

IEEE 802.11ac 의 프레임에서 L-STF, L-LTF, L-SIG, VHT SIG-A 필드는 실제로 사용하는 서브캐리어의 수가 IEEE 802.11a 또는 IEEE 802.11g 시스템에서 사용되는 서브캐리어의 수와 동일하게 구성된다. 이는 IEEE 802.11a 또는 IEEE 802.11g 등의 시스템의 레가시 사용자(legacy user)가 해당 프레임의 시그널(SIG)을 읽을 수 있도록 하기 위함이다. 다만, IEEE 802.11af 시스템에서 사용할 TVWS 대역은 레가시 사용자가 존재하지 않을 수 있으므로, L-STF, L-LTF, L-SIG, VHT SIG-A 필드에서 사용하는 서브캐리어 수 혹은 OFDM 파라미터는 VHT-LTF 필드 혹은 Data 필드와 동일하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 다시 도 6 을 참조하면, L-STF, L-LTF, L-SIG, VHT SIG-A 필드는 52 개의 서브캐리어로 구성되는 예를 도시하고 있으나, VHT-LTF 필드 혹은 Data 필드와 동일하게 56 개의 서브캐리어로 구성될 수도 있다. 또한, 각 필드의 명칭도 기존과 상이한 명칭을 사용할 수 있으며, 일례로 각 필드 명칭이 O-STF(Omni-STF), O-LTF(Omni-LTF), O-SIG(Omni-SIG), WS SIG-A 등으로 바뀔 수도 있다.

IEEE 802.11af 시스템에서는 앞서 도 6 내지 도 8 에 설명한 IEEE 802.11ac 표준의 물리계층 프레임을 다운-클럭킹(down-clocking)하여 물리계층 프레임의 대역폭을 보다 작게 만드는 방법을 고려하고 있다. 다운-클럭킹은 샘플링 주기를 기존보다 보다 크게 하여 결과적으로 주파수 대역폭을 다운-클럭킹 비율(down-clocking ratio) 만큼 감소시키는 것을 의미한다. 예를 들어, IEEE 802.11ac 시스템의 물리계층 프레임을 5 배 다운-클럭킹하여 20MHz, 40MHz, 80MHz 의 대역폭을 각각 4MHz, 8MHz, 16MHz 로 만들 수 있다. 또한, IEEE 802.11ac 시스템의 물리계층 프레임을 4 배 혹은 8 배 다운-클럭킹하여 주파수 대역폭을 5MHz, 10MHz, 20MHz 로 만들 수 있다. 또한, IEEE 802.11ac 시스템의 물리계층 프레임을 6 배 다운-클럭킹하여 40/6MHz(=약 6.67MHz), 80/6MHz(=약 13.3MHz) 등으로 만들 수 있다.

이와 같이 IEEE 802.11ac 시스템의 물리계층 프레임을 다운-클럭킹하여 주파수 대역폭을 줄이는 경우, 감소된 주파수 대역폭을 가지는 채널을 위한 채널화에 대하여 고려하는 것이 바람직하다. 예를 들어, IEEE 802.11ac 시스템의 프레임을 5 배 다운-클럭킹하여 주파수 대역폭을 4MHz, 8MHz, 16MHz 을 만드는 경우나 4 배 또는 8 배 다운-클럭킹하여 주파수 대역폭을 5MHz, 10MHz, 20MHz 를 만드는 경우 혹은 6 배 다운-클럭킹하여 주파수 대역폭을 40/6MHz(=약 6.67MHz), 80/6MHz(=약 13.3MHz) 등을 만드는 경우에 대한 채널화에 대한 고려가 필요하다.

나아가, WS 대역의 채널 폭과 IEEE 802.11af 의 최소 채널 대역폭인 W MHz 가 상이한 경우, 2W, 4W, 8W 등의 채널 대역폭을 가지는 동작 채널에 대한 채널화를 지원하기가 힘든 문제가 있다. 예를 들어, WS 대역의 채널 폭이 6MHz 이며, IEEE 802.11af 의 최소 채널 대역폭이 4MHz 라고 가정하면, 4MHz 채널을 기준으로 TV 채널의 중심 주파수(center frequency)에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우, 8MHz, 16MHz 등의 주파수 대역폭을 가지는 동작 채널을 지원하기가 어렵다. 마찬가지로, IEEE 802.11af 의 최소 채널 대역폭이 5MHz 인 경우에도 5MHz 채널을 기준으로 10MHz, 20MHz 등을 지원하기가 힘들다. 또한, WS 대역의 채널 폭이 8MHz 이며, IEEE 802.11af 의 최소 채널 대역폭이 40/6MHz(=약 6.67MHz)라고 가정하면, 40/6MHz(=약 6.67MHz) 채널을 기준으로 80/6MHz(=약 13.3MHz) 등을 지원하기가 힘들다. 이는, TV 채널의 중심 주파수(center frequency)에 IEEE 802.11af 의 최소 대역폭(W)을 가지는 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우, 해당 W 채널의 중심 주파수와 연속적인 주파수 세그먼트로 구성되는 동작 채널(2W 또는 4W)에 포함되는 W 채널의 중심 주파수와 동일하지 않은 문제가 발생될 수 있기 때문이다. 이처럼, 각 채널 대역폭 별로 동작 채널이 지원하는 최소 대역폭 상에서 프리앰블이 동일하게 위치하지 않는 문제가 발생되어 프리앰블 검출(detection)을 통해 동작 채널을 원활히 확인할 수 없어, 결국 IEEE 802.11af 의 최소 채널 대역폭인 W MHz 을 가지는 동작 채널을 이용하여 채널화를 수행하게 되면, 2W, 4W, 8W 등의 채널 대역폭을 가지는 동작 채널에 대한 채널화를 지원하기가 힘든 문제가 있다. 따라서, WS 대역의 채널 폭과 IEEE 802.11af 의 최소 채널 대역폭인 W MHz 와 상이한 경우에도, 2W, 4W, 8W 등의 채널 대역폭을 가지는 동작 채널에 대한 채널화를 지원할 수 있는 방안이 필요하다.

한편, 종래의 802.11 시스템의 경우 각 국가 별로 중심 주파수와 사용할 수 있는 대역폭이 정해져 있고, 그에 따라서 각 STA 들은 해당 규칙에 의해서 WLAN 채널을 구성해서 전송을 하였다.

표 1 은 미국에서 정의된 WLAN 의 동작 클래스에 대한 정보를 예시한다.

표 1 을 참조하면, 각 WLAN 채널의 동작 클래스 별로 중심 주파수가 정해져 있는 것을 알 수 있다.

또한, FCC 와 Ofcom(Office of Communications)에서는 각 단체에서 지정한 데이터 서버가 알려준 대로(즉, FCC 에서는 TV 채널 번호 형식, Ofcom 에서는 하위 주파수(lower frequency) 및 상위 주파수(upper frequency) 형식) 다른 STA 에게 알려주게 되어있다. 이와 관련해서 802.11af 의 WSM 의 정보에는 아래 표 2 와 같은 필드가 정의되어 있다.

표 2 는 WSM 의 정보의 일례를 나타낸다.

하지만, 실제 무선랜(예를 들어, 802.11af)에서는 TV 채널의 대역폭 대로 사용하지 않을 수 있고, 여러 개의 TV 채널에 걸쳐서 WLAN 채널을 구성할 수 있기 때문에 어떤 채널을 사용할 수 있는지에 대해서 추가 시그널링이 필요할 수 있다.

본 발명에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여 화이트 스페이스 대역에서 WLAN 시스템의 동작 채널을 설정하는 방안과 동작 채널을 설정하기 위한 시그널링 방법을 제안한다.

이하, 설명의 편의를 위해 다운-클럭킹 비율을 4 배, 5 배, 6 배 및 8 배를 가정하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 비율로 다운-클럭킹이 수행될 수도 있다. 또한, 4MHz, 5MHz, 40/6MHz(=약 6.67MHz)를 만드는 다운-클럭킹 비율은 4 배, 5 배, 6 배 및 8 배 외에도 다양하게 존재할 수 있다.

또한, 설명의 편의를 위하여 특정 국가의 TVWS 에서 사용하는 WLAN 의 동작 채널의 최소 대역폭을 B MHz(예를 들어, B=4MHz, 5MHz, 40/6MHz(=약 6.67MHz))라고 가정한다. 또한, 특정 국가의 TVWS 에서 TV 채널 폭을 N MHz (예를 들어, 미국의 경우 N=6MHz, 영국의 경우 8MHz)라고 가정한다.

또한, 설명의 편의를 위해서 화이트 스페이스의 일례로서 TVWS 를 들어서 본 발명의 예시들에 대해서 설명하지만, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 범위는, 특정 위치에서의 사용 가능한 채널에 대한 정보를 제공하는 DB 에 의해서 제어되는 모든 화이트 스페이스에서의 동작에 대해서 적용되는 본 발명의 예시들을 포함한다. 예를 들어, 현재 시점에서는 화이트 스페이스에 해당하지 않지만, 추후 화이트 스페이스에 해당할 것으로 기대되는 다른 주파수 대역에서도 GDB 에 의해 제어되는 비면허 장비의 동작이 허용될 것으로 기대되며, 이에 대해서 적용되는 본 발명의 원리에 따른 예시들은 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.

2. 1. 실시예 1

1) 최소 대역폭 B MHz 의 채널화 방법

WLAN 동작 채널의 최소 대역폭 B MHz 의 채널화를 수행하기 위하여 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 각 TV 채널의 중심 주파수에 맞추지 않고, TV 채널의 중심 주파수에서 일정 주파수만큼 이격되어 위치할 수 있다. 이때, 이격되는 주파수의 값은 TV 채널의 대역폭과 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭으로 결정될 수 있다. 즉, WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 씩 낮은 혹은 높은 주파수로 이동(shift)시켜 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 예를 들어, 해당 지역의 TV 채널 중 홀수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추고, 짝수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 반면, 홀수 번째 채널과 짝수 번째 TV 채널에 대하여 이와 반대 방향으로 이동시켜 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수도 있다.

또한, TV 채널의 일정 범위를 지정하고, 특정 범위 별로 홀수/짝수 번째 TV 채널의 중심 주파수의 이동 방향을 상이하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 해당 지역의 TV 채널 중 21-36 번 채널의 경우는 홀수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추고, 짝수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추며, 38-51 번 채널의 경우는 이와 반대로 짝수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추고, 홀수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수로 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다.

이하, TV 채널 대역폭(N)이 6MHz 이며, 동작 채널의 최소 대역폭이 4MHz(B)인 경우를 예를 들어 설명한다.

도 9 는 하나의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 9 에서는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 4MHz 인 경우를 예시하며, 4MHz 동작 채널은 예를 들어 IEEE 802.11ac 의 20MHz 채널을 5 배 다운-클럭킹하여 만들 수 있다.

도 9 를 참조하면, 상술한 방법을 적용하여 TV 채널의 중심 주파수에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추지 않고, 1MHz(=(6-4)/2 MHz) 씩 작은 혹은 높은 주파수로 이동(shift)시켜 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 즉, j 번째 TV 채널에서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz 만큼 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추고, j+1 번째 TV 채널에서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz 만큼 낮은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

앞서 설명한 바와 같이, 홀수 번째 TV 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz 높은 주파수에 802.11af 동작 채널의 중심 주파수를 맞추며, 짝수 번째 TV 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz 낮은 주파수에 802.11af 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 방법을 적용하면, j 번째 TV 채널은 홀수 번째 TV 채널에 해당되고, j+1 번째 TV 채널은 이와 반대로 짝수 번째 TV 채널에 해당할 수 있다. 반면, 홀수 번째 채널과 짝수 번째 TV 채널에 대하여 이와 반대 방향으로 이동시켜 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우, j 번째 TV 채널은 짝수 번째 TV 채널에 해당되고, j+1 번째 TV 채널은 홀수 번째 TV 채널에 해당할 수 있다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, TV 채널의 특정 범위 별로 홀수/짝수 번째 TV 채널의 중심 주파수의 이동 방향을 상이하게 설정하는 경우, j 번째 TV 채널이 21-36 번 TV 채널에 속하는 경우에는 홀수 번째 TV 채널 혹은 38-51 번 TV 채널에 속하는 경우에는 짝수 번째 TV 채널에 해당될 수 있다.

2) 연속적인 2*B MHz 의 채널화 방법

동작 채널이 연속적인 형태로 정의되며 2*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 연속적인 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수는 각 TV 채널의 경계에 맞출 수 있다.

또한, 모든 TV 채널의 경계에 2*B MHz WLAN 시스템의 동작 채널의 중심 주파수가 있지는 않을 수 있다. 예를 들어, 앞서 최소 대역폭 B MHz 채널화 방법과 같이, 홀수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추고, 짝수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우에는, 홀수 번째 TV 채널과 짝수 번째 TV 채널의 경계에 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 반면, 홀수 번째 채널과 짝수 번째 TV 채널에 대하여 이와 반대 방향으로 이동시켜 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우에는, 짝수 번째 TV 채널의 홀수 번째 TV 채널의 경계에 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수도 있다.

도 10 은 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 10 에서는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 연속적인 8MHz 인 경우를 예시하며, 연속적인 8MHz 동작 채널은 예를 들어, IEEE 802.11ac 의 40MHz 채널을 5 배 다운-클럭킹하여 만들 수 있다.

도 10 을 참조하면, 상술한 방법을 적용하여 TV 채널의 중심 주파수에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추지 않고, 각 TV 채널의 경계에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 다시 말해, j 번째 TV 채널과 j+1 번째 TV 채널의 경계에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

특히, 앞서 설명한 바와 같이, 홀수 번째 TV 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz (=(6-4)/2 MHz) 높은 주파수에 802.11af 동작 채널의 중심 주파수를 맞추며, 짝수 번째 TV 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz (=(6-4)/2 MHz) 낮은 주파수에 802.11af 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 방법을 적용하면, 홀수 번째 TV 채널과 짝수 번째 TV 채널의 경계에 8MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞추게 된다. 즉, 도 10 에서 j 번째 TV 채널은 홀수 번째 TV 채널에 해당되고, j+1 번째 TV 채널은 짝수 번째 TV 채널에 해당할 수 있다. 반면, 홀수 번째 채널과 짝수 번째 TV 채널에 대하여 이와 반대 방향으로 이동시켜 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우에는, j 번째 TV 채널은 짝수 번째 TV 채널에 해당되고 j+1 번째 TV 채널은 홀수 번째 TV 채널에 해당할 수 있다.

3) 불연속적인 2*B MHz 동작 채널의 채널화 방법

동작 채널이 불연속적인 형태로 정의되며 2*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 불연속적인 2*B MHz 동작 채널은 앞서 1)에서 제안한 B MHz 채널을 두 개 이용하여 만들 수 있다. 여기서, IEEE 802.11ac 시스템에서 160MHz 대역폭을 지원할 때, 80MHz 대역폭을 2 개 이용하여 동작 채널을 만드는 것과 동일하거나 유사한 방법을 이용할 수 있다.

2*B MHz 동작 채널의 채널화를 위하여, 2*B MHz 동작 채널을 구성하는 WLAN B MHz 채널 별로 앞서 설명한 B MHz 동작 채널에 대한 채널화 방법을 적용하여 각각 중심 주파수를 맞출 수 있다.

도 11 은 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 11 에서는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 불연속적인 8MHz 인 경우를 예시하며, 불연속적인 8MHz 동작 채널은 IEEE 802.11af 의 4MHz 채널을 2 개 이용하여 만들 수 있다.

도 11 을 참조하면, 각 4MHz 동작 채널에 대한 채널화 방법을 적용하여 TV 채널의 중심 주파수에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추지 않고, 1MHz(=(6-4)/2 MHz) 씩 작은 혹은 높은 주파수로 이동(shift)시켜 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 즉, j+1 번째 TV 채널에서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz 만큼 낮은 주파수에서 WLAN 동작 채널(4MHz)의 중심 주파수를 맞추고, j+2 번째 TV 채널에서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz 만큼 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널(4MHz)의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

여기서, 각 동작 채널이 속한 TV 채널은 2 개가 연속적일 수 있으며, 불연속적일 수도 있다. 도 11 에서는 2 개의 TV 채널이 연속적인 경우를 예시한다.

4) 연속적인 4*B MHz 의 채널화 방법

동작 채널이 연속적인 형태로 정의되며 4*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 연속적인 4*B MHz 동작 채널의 중심 주파수는 각 TV 채널의 경계에 맞출 수 있다.

또한, 모든 TV 채널의 경계에 4*B MHz WLAN 시스템의 동작 채널의 중심 주파수가 있지는 않을 수 있다. 예를 들어, 앞서 최소 대역폭 B MHz 채널화 방법과 같이, 홀수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추고, 짝수 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우에는, 매 두 번째, 홀수 번째 TV 채널과 짝수 번째 TV 채널의 경계(연속적인 4 개의 TV 채널 중 2 번째 및 3 번째 TV 채널의 경계)에 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 반면, 홀수 번째 채널과 짝수 번째 TV 채널에 대하여 이와 반대 방향으로 이동시켜 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우에는, 매 두 번째, 짝수 번째 TV 채널과 홀수 번째 TV 채널의 경계(연속적인 4 개의 TV 채널 중 2 번째 및 3 번째 TV 채널의 경계)에 2*B MHz 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 즉, 2*B MHz 채널의 중심 주파수를 맞추되, 2*B MHz 채널의 앞 옆에 B MHz 채널이 연속적으로 구성됨으로써, 전체적으로 4*B MHz 동작 채널을 구성할 수 있다. 결국, 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수가 위치할 수 있는 TV 채널의 경계 중에서, 매 2 개의 TV 채널의 경계마다 하나씩에만 4*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 위치시킨다.

도 12 는 연속적인 4 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 12 에서는, WLAN 동작 채널의 대역폭이 연속적인 16MHz(4*B)인 경우를 예시하며, 16MHz 동작 채널은 예를 들어, IEEE 802.11ac 의 80MHz 채널을 5 배 다운-클럭킹하여 만들 수 있다.

도 12 를 참조하면, 상술한 방법을 적용하여 TV 채널의 중심 주파수에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추지 않고, 각 TV 채널의 경계에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 다시 말해, j 번째 TV 채널과 j+1 번째 TV 채널의 경계에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

특히, 앞서 설명한 바와 같이, 앞서 최소 대역폭 4 MHz(B) 채널화 방법에 따라 홀수 번째 TV 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz (=(6-4)/2 MHz) 높은 주파수에 802.11af 동작 채널의 중심 주파수를 맞추며, 짝수 번째 TV 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수보다 1MHz (=(6-4)/2 MHz) 낮은 주파수에 802.11af 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 방법을 적용하면, 매 두 번째, 홀수 번째 TV 채널과 짝수 번째 TV 채널의 경계에 8 MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞추게 된다. 즉, 도 12 에서 j+1 번째 TV 채널은 두 번째, 홀수 번째 TV 채널에 해당되고, j 번째 TV 채널은 짝수 번째 TV 채널에 해당할 수 있다. 반면, 홀수 번째 채널과 짝수 번째 TV 채널에 대하여 이와 반대 방향으로 이동시켜 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우, j+1 번째 TV 채널은 두 번째, 짝수 번째 TV 채널에 해당되고, j 번째 TV 채널은 홀수 번째 TV 채널에 해당할 수 있다.

5) 불연속적인 4*B MHz 동작 채널의 채널화 방법

동작 채널이 불연속적인 형태로 정의되며 4*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 불연속적인 4*B MHz 동작 채널은 앞서 1)에서 제안한 B MHz 채널을 4 개 이용하여 만들 수 있다. 또는, 앞서 2)에서 제안한 2*B MHz 채널을 두 개 이용하여 만들 수 있다. 또는, 앞서 1)에서 제안한 B MHz 채널 두 개와 앞서 2)에서 제안한 2*B MHz 채널 한 개를 이용하여 만들 수 있다.

4*B MHz 동작 채널의 채널화를 위하여, 4*B MHz 동작 채널을 구성하는 B MHz/2*B MHz 채널 별로 앞서 설명한 B MHz 동작 채널에 대한 채널화 방법/연속적인 2*B MHz 동작 채널에 대한 채널화 방법을 적용하여 각각 중심 주파수를 맞출 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따라 최소 대역폭인 B MHz 동작 채널을 이용하여 2*B 또는 4*B MHz 동작 채널의 채널화를 수행하더라도, 2*B 또는 4*B MHz 동작 채널에서도 B MHz 동작 채널과 프리앰블의 위치가 동일하게 정렬(align)될 수 있으므로, 프리앰블 검출(detection)을 통해 동작 채널을 원활히 확인할 수 있다.

또한, B MHz 동작 채널이 인접하여 연속적인 2*B 또는 4*B MHz 동작 채널을 설정할 수 있으므로, 기존의 IEEE 802.11ac 시스템에서와 동일한 크기를 가지는 IFFT(IDFT)를 이용할 수 있다.

2. 2. 실시예 2

각 국가의 TVWS 에서 지원하는 최소 대역폭을 가지는 WLAN 시스템의 동작 채널의 경우 TV 채널의 중심에 위치 시키고, 최소 대역폭 보다 큰 대역폭을 가지는 WLAN 시스템의 동작 채널의 경우 가능한 중심 주파수를 최소 대역폭의 경계(edge)에 위치시킨다. 즉, 최소 대역폭을 가지는 동작 채널은 TV 채널의 중심 주파수에 해당 동작 채널의 중심 주파수를 맞추되, 최소 대역폭을 가지지 않는 동작 채널은 최소 대역폭의 경계에 해당 동작 채널의 중심 주파수를 맞춘다.

예를 들어, 미국의 경우 각 TV 채널의 대역폭이 6MHz 이므로 지원하는 WLAN 동작 채널의 최소 대역폭을 4MHz 혹은 5MHz 로 가정하며, 영국의 경우 각 TV 채널의 대역폭이 8MHz 이므로 지원하는 WLAN 동작 채널의 최소 대역폭을 40/6MHz(=약 6.67MHz) 로 가정하면, 미국의 경우 4MHz 혹은 5MHz 대역폭을 가지는 동작 채널, 영국의 경우 40/6MHz(=약 6.67MHz) 대역폭을 가지는 동작 채널은 중심 주파수를 해당 동작 채널이 속한 TV 채널의 중심 주파수에 맞춘다. 반면, 최소 대역폭이 4MHz 인 경우에 8MHz, 16MHz 등의 대역폭을 가지는 동작 채널, 최소 대역폭이 5MHz 인 경우에 10MHz, 20MHz 등의 대역폭을 가지는 동작 채널, 또는 최소 대역폭이 40/6MHz(=약 6.67MHz)인 경우에 80/6MHz(=약 13.3MHz) 등의 대역폭을 가지는 동작 채널의 경우에는, 가능한 중심 주파수를 최소 대역폭의 경계(edge)에 위치시킨다. WLAN 동작 채널의 최소 대역폭이 위와 상이한 대역폭을 가지더라도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

1) 최소 대역폭 B MHz 의 채널화 방법

최소 대역폭 B MHz 의 대역폭을 가지는 동작 채널의 경우, 해당 동작 채널의 중심 주파수를 해당 동작 채널이 속한 TV 채널의 중심 주파수에 맞춘다.

이하, TV 채널 대역폭(N)이 6MHz 이며, 동작 채널의 최소 대역폭이 5MHz(B)인 경우를 예를 들어 설명한다.

도 13 은 하나의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 13 에서는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 5MHz 인 경우를 예시하며, 5MHz 동작 채널은 예를 들어 IEEE 802.11ac 의 20MHz 채널을 4 배 다운-클럭킹하거나 IEEE 802.11ac 의 40MHz 채널을 8 배 다운-클럭킹하여 만들 수 있다.

도 13 을 참조하면, 상술한 방법을 적용하여 TV 채널의 중심 주파수에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 즉, 즉, j 번째 TV 채널 및 j+1 번째 TV 채널에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

2) 연속적인 2*B MHz 의 채널화 방법

동작 채널이 연속적인 형태로 정의되며 2*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 연속적인 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수는 해당 동작 채널을 구성하는 최소 대역폭 B MHz 채널의 경계(edge)에 위치시킨다. 즉, 각 최소 대역폭 B MHz 채널의 중심 주파수를 해당 채널이 속한 TV 채널의 중심 주파수에 맞춘 상태에서, 두 최소 대역폭 B MHz 채널 중 어느 하나의 채널을 고정시킨 채, 고정된 채널의 경계(edge)에 연속적인 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 위치시킨다.

도 14 및 15 는 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 14 및 15 에서는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 연속적인 10MHz 인 경우를 예시하며, 연속적인 10MHz 동작 채널은 예를 들어, IEEE 802.11ac 의 40MHz 채널을 4 배 다운-클럭킹하거나 IEEE 802.11ac 의 80MHz 채널을 8 배 다운-클럭킹하여 만들 수 있다.

도 14 및 15 를 참조하면, 상술한 방법을 적용하여 TV 채널의 중심 주파수 혹은 연속된 TV 채널의 경계에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추지 않고, IEEE 802.11af 의 동작 채널을 구성하는 최소 대역폭 5MHz 의 경계에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다.

도 14 에서는 좌측에 위치한 최소 대역폭 5MHz 채널의 중심 주파수를 해당 채널이 속한 j 번째 TV 채널의 중심 주파수에 맞추고, 해당 최소 대역폭 5MHz 채널의 우측 경계(edge)에 10MHz 대역폭을 가지는 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다. 즉, 좌측에 위치한 최소 대역폭 5MHz 채널을 고정시킨 채, 우측에 위치한 최소 대역폭 5MHz 채널을 이동시킨 것과 동일하다. 반면, 도 15 에서는 우측에 위치한 최소 대역폭 5MHz 채널의 중심 주파수를 해당 채널이 속한 j+1 번째 TV 채널의 중심 주파수에 맞추고, 해당 최소 대역폭 5MHz 채널의 좌측 경계(edge)에 10MHz 대역폭을 가지는 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다. 즉, 우측에 위치한 최소 대역폭 5MHz 채널을 고정시킨 채, 좌측에 위치한 최소 대역폭 5MHz 채널을 이동시킨 것과 동일하다.

3) 불연속적인 2*B MHz 동작 채널의 채널화 방법

4) 연속적인 4*B MHz 의 채널화 방법

동작 채널이 연속적인 형태로 정의되며 4*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 연속적인 4*B MHz 동작 채널의 중심 주파수는 해당 동작 채널을 구성하는 2*B MHz 채널의 경계(edge)에 위치시킨다. 즉, 각 2*B MHz 채널의 중심 주파수를 앞서 2)에서 제안한 방안을 적용하여 각 2*B MHz 채널을 구성하는 두 최소 대역폭 B MHz 채널 중 어느 하나의 채널의 경계(edge)에 위치시킨 상태에서, 두 2*B MHz 채널 중 어느 하나의 채널의 경계(edge)에 연속적인 4*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 위치시킨다.

5) 불연속적인 4*B MHz 동작 채널의 채널화 방법

이와 같이, 본 실시예에 따라 최소 대역폭인 B MHz 동작 채널을 이용하여 2*B 또는 4*B MHz 동작 채널의 채널화를 수행하더라도, 위치가 변경되지 않은 B MHz 채널을 프라이머리 채널로 설정한다면, 2*B 또는 4*B MHz 동작 채널에서도 B MHz 동작 채널과 프리앰블의 위치가 동일하게 정렬(align)될 수 있으므로, 프리앰블 검출(detection)을 통해 동작 채널을 원활히 확인할 수 있다.

2. 3. 실시예 3

상술한 바와 같이, TVWS 에서 STA 이 동작하기 위해서는 인컴번트 장치(incumbent device)(또는, 면허 장치)에 대한 보호 기법이 우선적으로 제공되어야 하므로, WLAN 이 사용하는 TV 채널의 좌측(lower frequency) 또는 우측(higher frequency)에 TV 등의 인컴번트 장치가 사용하고 있는 경우에 따라 상이하게 채널화를 수행할 수 있다. 즉, 동작 채널이 설정되는 TV 채널에 인접한 TV 채널 중에서 인컴번트 장치가 사용하는 TV 채널에 따라 동작 채널의 중심 주파수가 상이하게 설정될 수 있다. 본 실시예에서 불연속적인 2*B MHz 또는 4*B MHz 동작 채널의 경우, 앞서 2. 1. 내지 2. 2. 에서 설명한 방법을 따를 수 있다.

인컴번트 장치가 WLAN 이 사용하는 TV 채널에 인접한 TV 채널을 사용하는 경우, 인컴번트 장치가 사용하는 TV 채널의 위치에 따라 다음과 같이 케이스를 구분할 수 있다.

케이스 1 은 WLAN 이 사용하는 TV 채널의 좌측(lower frequency)에 인접한 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하고 있는 경우가 해당된다. 즉, WLAN 이 j 번째 TV 채널을 사용하는 경우, j-1 번째 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하고 있는 경우를 의미한다. 이때, j+1 번째 TV 채널은 인컴번트 장치가 사용하고 있지 않다고 가정한다.

케이스 2 는 WLAN 이 사용하는 TV 채널의 우측(higher frequency)에 인접한 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하고 있는 경우가 해당된다. 즉, WLAN 이 j 번째 TV 채널을 사용하는 경우, j+1 번째 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하고 있는 경우를 의미한다. 이때, j-1 번째 TV 채널은 인컴번트 장치가 사용하고 있지 않다고 가정한다.

케이스 3 은 WLAN 이 사용하는 TV 채널의 좌측(lower frequency)과 우측(higher frequency)에 인접한 TV 채널을 모두 인컴번트 장치가 사용하고 있는 경우가 해당된다. 즉, WLAN 이 j 번째 TV 채널을 사용하는 경우, j-1 번째 TV 채널과 j+1 번째 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하고 있는 경우를 의미한다.

1) 최소 대역폭 B MHz 의 채널화 방법

WLAN 동작 채널의 최소 대역폭 B MHz 의 채널화를 수행하기 위하여 각 케이스 별로 구분하여 채널화를 수행할 수 있다.

케이스 1 및 2 의 경우, 앞서 2. 1. 에서 설명한 방법과 유사하게 채널화를 수행할 수 있다. 즉, 동작 채널이 설정되는 TV 채널에 인접한 TV 채널 중에서 어느 하나의 TV 채널을 상기 인컴번트 장치가 사용 중인 경우, 동작 채널의 중심 주파수는 동작 채널이 설정되는 TV 채널의 중심 주파수로부터 인컴번트 장치가 사용 중인 TV 채널의 반대 방향으로 일정 주파수만큼 이격되어 위치할 수 있다. 이때, 일정 주파수의 값은 TV 채널의 대역폭과 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 케이스 1 의 경우는, j 번째 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추고, 케이스 2 의 경우는, j 번째 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다.

케이스 3 의 경우, 앞서 2. 2. 에서 설명한 방법과 동일하게 채널화를 수행할 수 있다. 즉, WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 해당 동작 채널이 속한 TV 채널의 중심 주파수에 맞출 수 있다.

도 16 내지 18 은 하나의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 16 내지 18 에서는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 5MHz 인 경우를 예시하며, 5MHz 동작 채널은 예를 들어 IEEE 802.11ac 의 20MHz 채널을 4 배 다운-클럭킹하거나 IEEE 802.11ac 의 40MHz 채널을 8 배 다운-클럭킹하여 만들 수 있다.

도 16 은 WLAN 이 사용하는 TV 채널의 좌측(lower frequency)에 인접한 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하는 경우(케이스 1), 1/2MHz(=(6-5)/2 MHz) 높은 주파수로 이동(shift)시켜 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 즉, j 번째 TV 채널에서 TV 채널의 중심 주파수보다 1/2MHz 만큼 높은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

도 17 은 WLAN 이 사용하는 TV 채널의 우측(higher frequency)에 인접한 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하는 경우(케이스 2), 1/2MHz(=(6-5)/2 MHz) 낮은 주파수로 이동(shift)시켜 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 즉, j 번째 TV 채널에서 TV 채널의 중심 주파수보다 1/2MHz 만큼 낮은 주파수에서 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

도 18 은 WLAN 이 사용하는 TV 채널의 좌측(lower frequency) 및 우측(higher frequency)에 인접한 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하는 경우(케이스 3), TV 채널의 중심 주파수에 IEEE 802.11af 의 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다. 즉, j 번째 TV 채널에서 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 나타낸다.

2) 연속적인 2*B MHz 의 채널화 방법

동작 채널이 연속적인 형태로 정의되며 2*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 아래 케이스 별로 구분하여 채널화를 수행할 수 있다.

케이스 1 및 2 의 경우, 앞서 2. 1. 에서 설명한 방법과 유사하게 채널화를 수행할 수 있다. 즉, 동작 채널이 설정되는 TV 채널이 2 개의 연속적인 TV 채널인 경우, 동작 채널의 중심 주파수는 2 개의 연속적인 TV 채널의 경계에 위치할 수 있다. 예를 들어, 케이스 1 의 경우는, j 번째 TV 채널과 j+1 번째 TV 채널의 경계에 연속적인 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 그리고, 케이스 2 의 경우는, j 번째 TV 채널과 j-1 번째 TV 채널의 경계에 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 다만, 케이스 3 의 경우 연속적인 2*B MHz 동작 채널에 대한 채널화를 수행할 수 없다.

도 19 는 연속적인 2 개의 TV 채널이 사용 가능한 경우에 대하여 본 발명에 따른 채널화의 일례를 나타낸다.

도 19 에서는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 연속적인 10MHz 인 경우를 예시하며, 연속적인 10MHz 동작 채널은 예를 들어 IEEE 802.11ac 의 40MHz 채널을 4 배 다운-클럭킹하거나 IEEE 802.11ac 의 80MHz 채널을 8 배 다운-클럭킹하여 만들 수 있다.

도 19 를 참조하면, WLAN 이 사용하는 TV 채널의 좌측(lower frequency) 혹은 우측(higher frequency)에 인접한 TV 채널을 인컴번트 장치가 사용하는 경우(케이스 1 또는 2), j 번째 TV 채널과 j+1 번째 TV 채널의 경계에 연속적인 2*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 경우를 예시하고 있다.

3) 연속적인 4*B MHz 의 채널화 방법

동작 채널이 연속적인 형태로 정의되며 4*B MHz 의 대역폭을 가지는 경우, 아래 케이스 별로 구분하여 채널화를 수행할 수 있다.

케이스 1 및 2 의 경우, 앞서 2. 1. 에서 설명한 방법과 유사하게 채널화를 수행할 수 있다. 즉, 동작 채널이 설정되는 TV 채널이 4 개의 연속적인 TV 채널인 경우, 동작 채널의 중심 주파수는 4 개의 연속적인 TV 채널 중 2 번째 및 3 번째 TV 채널의 경계에 위치할 수 있다.

다만, 케이스 1 의 경우는, j+2 번째 TV 채널 및 j+3 번째 TV 채널 모두 인컴번트 장치가 사용하고 있지 않다고 가정한다. 이 경우, j+1 번째 TV 채널과 j+2 번째 TV 채널의 경계에 연속적인 4*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 또한, 케이스 2 의 경우는 j-2 번째 TV 채널 및 j-3 번째 TV 채널 모두 인컴번트 장치가 사용하고 있지 않다고 가정한다. 이 경우, j-1 번째 TV 채널과 j-2 번째 TV 채널의 경계에 연속적인 4*B MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 다만, 케이스 3 의 경우 연속적인 4*B MHz 동작 채널에 대한 채널화를 수행할 수 없다.

이상으로, IEEE 802.11ac 의 프레임을 다운-클럭킹하여 주파수 대역폭을 변경시키는 경우, 변경된 주파수 대역폭을 가지는 IEEE 802.11af 동작 채널에 대한 채널화 방법을 설명하였다.

보다 구체적으로, 다시 도 5 를 참조하여 설명하면, GDB 에 접속할 수 있는 인에이블링 STA 는 S501 단계와 같이 GDB 에 접속하여 자신이 위치한 지역의 TVWS 대역에서 사용 가능한 채널 리스트를 획득하고, S507 혹은 S513 단계와 같이 사용 가능한 TV 채널에 대한 정보를 GDB 에 접속할 수 없는 종속 STA 에 알려줄 수 있다.

여기서, 인에이블링 STA 는 TV 대역이 아닌 다른 대역으로 어떠한 TV 채널이 사용 가능한지 종속 STA 에 알려줄 수 있다. 또한, 종속 STA 는 가능한 모든 주파수 대역폭을 가지는 채널을 스캐닝하여 비콘 프레임(혹은 GDC 인에이블링 시그널)을 획득할 수 있으며, 비콘 프레임이 전송되는 채널에 대하여 IEEE 802.11af 시스템에서 정의된 절차(예를 들어, 도 5 에서 S505 단계 내지 S515 단계)에 따라 해당 채널을 사용할 수 있다. 이때, 각 동작 채널의 중심 주파수는 앞서 2. 1. 내지 2. 3. 에서 설명한 방법에 따라 정의되고, 종속 STA 는 각 동작 채널의 대역폭에 따라서 여러 번 스캐닝을 수행할 수도 있다.

또한, 종속 STA 는 최소 대역폭(예를 들어, 4MHz, 5MHz, 또는 40/6MHz=약 6.67MHz)을 가지는 채널에 대해서만 스캐닝을 수행하고, 동작 채널의 대역폭에 대한 정보는 시그널을 통해서 인에이블링 STA 로부터 획득할 수도 있다. 예를 들어, IEEE 802.11ac 의 프레임 구조가 각 대역폭에서 프리앰블 부분은 20MHz 의 프레임의 프리앰블을 반복적으로 사용하는 것과 동일하게, IEEE 802.11ac 의 프레임을 5 배(4MHz 경우), 4 배 혹은 8 배(5MHz 경우), 6 배(40/6MHz=약 6.67MHz 경우) 다운-클럭킹 한 IEEE 802.11af 의 프레임 구조가 각 대역폭에서 프리앰블 부분은 최소 대역폭(4MHz, 5MHz, 40/6MHz=약 6.67MHz)의 프리앰블을 반복적으로 사용하기 때문에 종속 STA 는 동작 채널의 대역폭에 대한 정보를 시그널을 통해서 획득하게 되면, 해당 대역폭을 가지는 동작 채널에 대한 스캐닝이 가능하기 때문이다. 이 경우, 인에이블링 STA 는 현재 자신의 BSS 가 사용하는 채널과 전체 혹은 일부가 중첩(overlap) 되는 모든 최소 대역폭 동작 채널에서 BSS 가 사용하는 채널에 대한 정보(예를 들어, 동작 채널의 대역폭 정보)를 주기적으로 브로드캐스팅할 수 있다.

2. 4. 시그널링 방법

앞서 도 5 의 예시와 같이 인에이블링 STA 장치는 가용 채널에 대한 정보를 종속 STA 에게 알려주고, 종속 STA 은 앞서 설명한 방법으로 동작 채널을 설정할 수 있다. 이때, 인에이블링 STA 장치가 가용 채널에 대한 정보를 종속 STA 에게 시그널링하는 방법은 다음과 같이 두 가지로 구분될 수 있다.

2. 4. 1. 암묵적 방법( Implicit method )

이 방법에 따르면, 인에이블링 STA 은 TVWS 의 가용 채널(available channel) 혹은 가용 주파수 대역을 FCC 나 Ofcom 등에서 정의한 대로 WSM 등을 통해(예를 들어, 도 5 의 예시에서 S509 단계 혹은 S515 단계) 종속 STA 에게 알려주고, 종속 STA 은 가용 채널 정보를 통해 암묵적으로 다음과 같은 케이스에 따라 중심 주파수를 예측할 수 있다. 즉, STA 은 TVWS 의 가용 채널 혹은 가용 주파수 대역 정보만으로 중심 주파수를 산출하여 WLAN 동작 채널을 설정할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 동작 채널을 설정하기 위하여 앞서 설명한 2. 3. (실시예 3)의 방법을 이용하는 것을 가정하여, 설명하나 이에 한정되는 것은 아니며 앞서 설명한 2. 1. (실시예 1) 또는 2. 2. (실시예 2)가 동일하게 적용될 수 있다.

1 개의 채널이 가용 채널이 경우

인에이블링 STA 이 알려준 가용채널에서 연속으로 1 개의 채널만이 가용 채널이라고 알려준 경우, STA 은 1 개의 가용 채널에 인접한 좌측과 우측의 채널이 각각 인컴번트 장치(incumbent device)에 의해 사용되는 것으로 판단하고, WLAN 채널의 중심 주파수를 각 가용 채널의 중심에 맞춘다. 즉, 위의 2. 3. 에서 케이스 3 에 해당되는 경우를 의미한다. 예를 들어서 가용채널=(5)이고, 4 번과 6 번은 사용하는 가용채널 리스트에 없는 경우, TV 채널 5 번의 중심 주파수에 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞춘다. 여기서, 5 은 TV 채널 번호이며, 5 의 형태로 알려줄 수도 있으나, Ofcom 에서의 경우와 같이 해당 주파수를 하위 주파수(lower frequency)와 상위 주파수(upper frequency)의 형태로 알려주고, STA 이 주파수 정보를 통해 해당 TV 채널이 어떤 것인지 알 수도 있다.

연속된 2 개의 채널이 가용 채널이 경우

인에이블링 STA 이 알려준 가용 채널에서 연속으로 2 개의 채널만이 가용 채널이라고 알려준 경우, STA 은 연속한 2 개의 가용 채널의 인접한 좌측과 우측의 채널이 각각 인컴번트 장치(incumbent device)에 의해 사용되는 것으로 판단하고, 낮은 번호를 가지는 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 맞추고 (2. 3. 에서 케이스 1), 높은 번호를 가지는 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 맞춘다 (2. 3. 에서 케이스 2). 예를 들어, 가용채널=(5,6)이고 4 번과 7 번은 사용하는 가용채널 리스트에 없는 경우, 4 번 채널과 7 번 채널은 각각 인컴번트 장치에 의해 사용되는 것으로 판단하고, 5 번 채널의 경우 5 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 6 번 채널의 경우 6 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 둔다. 이 경우, 5 번 TV 채널과 6 번 TV 채널의 경계에 중심 주파수를 가지는 2*B MHz WLAN 동작 채널을 추가 구성할 수 있다.

연속된 3 개의 채널이 가용 채널이 경우

인에이블링 STA 이 알려준 가용채널에서 연속으로 3 개의 채널만이 가용 채널이라고 알려준 경우, STA 은 연속한 3 개의 가용 채널에 인접한 좌측과 우측의 채널이 각각 인컴번트 장치(incumbent device)에 의해 사용되는 것으로 판단하고, 3 개의 가용 채널 중 2 개의 연속한 가용 채널을 선택하여 2*B MHz WLAN 동작 채널을 구성하며, 나머지 1 개의 채널에서는 B MHz WLAN 동작 채널을 구성할 수 있다.

예를 들어, 가용채널=(5,6,7)이고 4 번과 8 번은 사용하는 가용채널 리스트에 없는 경우, 4 번 채널과 8 번 채널은 각각 인컴번트 장치에 의해 사용되는 것으로 판단하고, 5 번 채널의 경우 5 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고 (2. 3. 에서 케이스 1), 6 번 채널의 경우 6 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 7 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수 또는 TV 채널의 중심 주파수에 WLAN 중심 주파수를 둔다. 이 경우, 5 번 TV 채널과 6 번 TV 채널의 경계에 중심 주파수를 가지는 2*B MHz WLAN 동작 채널을 추가 구성할 수 있다.

또는, 5 번 채널의 경우 5 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수 또는 TV 채널의 중심 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 6 번 채널의 경우 6 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 7 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 둔다. 이 경우, 6 번 TV 채널과 7 번 TV 채널의 경계에 중심 주파수를 가지는 2*B MHz WLAN 동작 채널을 추가 구성할 수 있다.

연속된 K 개의 채널이 가용 채널이 경우

인에이블링 STA 이 알려준 가용채널에서 연속으로 K 개의 채널만이 가용 채널이라고 알려준 경우(예를 들어서 K 은 4 보다 큼), STA 은 연속한 K 개의 가용 채널에 인접한 좌측과 우측의 채널이 각각 인컴번트 장치(incumbent device)에 의해 사용되는 것으로 판단하고, K 개의 가용 채널 중 2 개의 연속한 가용 채널을 하나 이상 선택하여 2*B MHz WLAN 동작 채널을 구성하며, 나머지 채널이 존재하는 경우, 나머지 채널에서는 B MHz WLAN 동작 채널을 구성할 수 있다.

먼저, 가용 채널 중 홀수 번째 채널(위의 예에서는 5 와 7, 가용채널=(4,5,6,7)인 경우에는 4 와 6)에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 맞추고, 짝수 번째 채널(위의 예에서는 6 과 8, 가용채널=(4,5,6,7)인 경우에는 5 와 7)에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 맞출 수 있다.

예를 들어 가용채널=(5,6,7,8)이고 4 번과 9 번은 사용하는 가용채널 리스트에 없는 경우, 4 번 채널과 9 번 채널은 각각 인컴번트 장치에 의해 사용되는 것으로 판단하고, 5 번 채널의 경우 5 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 6 번 채널의 경우 6 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 7 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 8 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 둔다. 이 경우, 5 번 TV 채널과 6 번 TV 채널의 경계와 7 번 TV 채널과 8 번 TV 채널의 경계에 각각 중심 주파수를 가지는 2 개의 2*B MHz WLAN 채널을 추가 구성할 수 있다.

다른 방법으로, 가용 채널 중 첫 번째 채널에 대해서는 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수 또는 TV 채널의 중심 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 마지막 채널 대해서는 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수 또는 TV 채널의 중심 주파수에 WLAN 중심 주파수를 둔다. 두 번째 채널부터는 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수와 낮은 주파수를 번갈아 둔다. 즉, 두 번째 채널은 중심 주파수 보다 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 세 번째 채널에서는 중심 주파수 보다 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에, 네 번째 채널은 중심 주파수 보다 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 맞추는 등 이와 동일하게 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다(K＞5인 경우).

예를 들어, 가용채널=(5,6,7,8)이고 4 번과 9 번은 사용하는 가용채널 리스트에 없는 경우, 4 번 채널과 9 번 채널은 각각 인컴번트 장치에 의해 사용되는 것으로 판단하고, 5 번 채널의 경우 5 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수 또는 TV 채널의 중심 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 6 번 채널의 경우 6 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 높은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 7 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수에 WLAN 중심 주파수를 두고, 8 번 TV 채널의 중심 주파수에서 (N-B)/2 MHz 낮은 주파수 또는 TV 채널의 중심 주파수에 WLAN 중심 주파수를 둔다. 이 경우, 6 번 TV 채널과 7 번 TV 채널의 경계에 중심 주파수를 가지는 2*B MHz WLAN 동작 채널을 추가 구성할 수 있다.

2. 4. 2. 명시적 방법( Explicit method )

이 방법에 따르면, 인에이블링 STA 장치는 각각의 TVWS 의 가용 채널(available channel) 혹은 가용 주파수 대역을 가용채널을 종속 STA 에게 알려줄 때, B 대역폭(즉, WLAN 의 동작 채널의 최소 대역폭)을 기준으로 WLAN 동작 채널의 중심 주파수가 TV 채널의 중심 주파수에서 얼만큼 이동(shift) 되었는지를 추가로 알려줄 수 있다. 이때, 중심 주파수의 이동(shift) 양(혹은 값)은 예를 들어, 0, +1 또는 -1 과 같이 알려줄 수도 있고, 절대적인 양을 알려줄 수도 있다.

먼저, 인에이블링 STA 은 중심 주파수의 이동 양을 0, +1 또는 -1 로 알려줄 수 있다. 즉, 중심 주파수의 이동 양은 기본 주파수 단위에 오프셋 값의 배수로 결정될 수 있으나, 기본 주파수 단위는 절대적인 수치가 아니며 TV 채널의 대역폭과 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭으로 결정될 수 있다. 예를 들어서, 중심 주파수가 TV 채널의 중심 주파수에 놓이는 경우 0 로 알려주고, (N-B)/2 MHz 를 높은 주파수 쪽으로 이동하는 경우 +1 로 알려주고, (N-B)/2 MHz 를 낮은 주파수 쪽으로 이동하는 경우 -1 로 알려준다. 이 경우, 아래 표 3 과 같이 오프셋 값(Offset value)을 추가하여 WSM 정보를 구성할 수 있다.

표 3 은 본 발명에 따른 WSM 정보의 일례를 나타낸다.

이때, 채널 번호와 오프셋 값을 하나의 필드로 표현할 수 있다. 즉, 채널 번호의 일정 비트를 오프셋 값으로 이용할 수 있다. 예를 들어, 채널 번호의 두 개의 최상위 비트(MSB: Most Significant Bit, 채널 번호가 b1b2b3b4b5b6b7b8 로 구성된다면, b1 과 b2) 또는 채널 번호의 두 개의 최하위 비트(LSB: Least Significant Bit, 채널 번호가 b1b2b3b4b5b6b7b8 로 구성된다면, b7 과 b8)를 통해 오프셋 정보의 정보(00='0', 01='1' 또는 10='-1')를 주고, 나머지 비트로 채널 번호를 알려줄 수 있다.

표 4 는 본 발명에 따른 WSM 정보의 일례를 나타낸다.

표 4 를 참조하면, 설명의 편의를 위해 WSM 정보 필드 중에 채널 번호, 오프셋만을 표현하고, 다른 필드 값은 표현하지 않았다. 표 4 와 같이 WSM 정보가 전송된다고 가정하면, STA 은 다음과 같이 동작 채널을 설정할 수 있다.

먼저, TV 채널 21 번과 22 번은 2 개의 가용 채널이 연속된 경우로, 21 번의 경우 높은 주파수로 중심 주파수가 이동되고, 22 번의 경우 낮은 주파수로 중심 주파수가 이동되어 있으므로, 21 번과 22 번 TV 채널의 경계에 2*B MHz 의 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다. 또한, TV 채널 19 번과 26 번은 1 개의 채널만이 가용하고, 각각 TV 채널의 중심 주파수가 이동되지 않은 경우이므로 TV 채널 19 번과 26 번의 중심 주파수에 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞출 수 있다.

다음으로, 인에이블링 STA 은 중심 주파수의 이동 양을 절대적인 양으로 알려줄 수 있다. 예를 들어서, 오프셋(K)*단위(Unit) MHz 를 높은 주파수 쪽으로 이동하는 경우, 기본 단위를 미리 정하고 (예를 들어서, 기본 단위=100 kHz), K 값을 알려 줄 수 있다. 즉, 중심 주파수의 이동 양은 기본 주파수 단위에 오프셋 값(K)의 배수로 결정된다. 이 경우, 중심 주파수는 TV 채널의 시작 주파수(starting frequency)로부터의 오프셋 값이 될 수도 있고 (이때, K 는 양의 수), TV 채널의 중심 주파수로부터 오프셋 값이 될 수도 있다. 이처럼, K 값이 TV 채널의 중심 주파수로부터의 오프셋 값인 경우 TV 채널의 중심 주파수로부터 높은 주파수로 이동하는 경우에는 양의 값을 TV 채널의 중심 주파수로부터 낮은 주파수로 이동하는 경우에는 음의 값으로 알려줄 수 있다. 이 경우, 아래 표 5 또는 표 6 과 같이 오프셋 값(Offset value)를 추가하여 WSM 정보를 구성할 수 있다. 표 5 의 경우 TV 채널의 시작 주파수로부터의 오프셋 값을 알려주는 경우를 가정하며, 표 6 의 경우 TV 채널의 중심 주파수로부터의 오프셋 값을 알려주는 경우를 가정한다.

표 5 는 본 발명에 따른 WSM 정보의 일례를 나타낸다.

표 6 은 본 발명에 따른 WSM 정보의 일례를 나타낸다.

3. 본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 20 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 20 을 참조하면, 제 1 STA(200)은 프로세서(processor, 201), 메모리(memory, 202) 및 RF 부(radio frequency unit, 203)을 포함한다. 프로세서(201)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(201)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(202)는 프로세서(201)와 연결되어, 프로세서(201)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 부(203)는 프로세서(201)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

제 2 STA(210)은 프로세서(211), 메모리(212) 및 RF 부(213)을 포함한다. 프로세서(211)는 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서(211)에 의해 구현될 수 있다. 메모리(212)는 프로세서(211)와 연결되어, 프로세서(211)를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 부(213)는 프로세서(211)와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(202, 212)는 프로세서(201, 211) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(201, 211)와 연결될 수 있다. 또한, 제 1 STA(200)은 및/또는 제 2 STA (210)은 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 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 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 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 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.

본 발명에 따른 다양한 실시 방안은 IEEE 802.11 시스템에 적용되는 예를 중심으로 설명하였으나, IEEE 802.11 시스템 이외에도 다양한 무선 접속 시스템에 동일하게 적용하는 것이 가능하다.

Claims

화이트 스페이스(white space) 대역에서 장치가 동작 채널을 설정하는 방법에 있어서,
가용 TV 채널에 대한 정보 및 상기 가용 TV 채널에서의 오프셋 값을 포함하는 화이트 스페이스 맵(White Space Map)을 수신하는 단계; 및
상기 가용 TV 채널에 대한 정보 및 상기 가용 TV 채널에서의 오프셋 값에 기초하여 상기 동작 채널을 설정하는 단계를 포함하고,
상기 오프셋 값은 상기 가용 TV 채널의 중심 주파수로부터 상기 동작 채널의 중심 주파수의 이동(shift) 양을 지시하는, 동작 채널 설정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동(shift) 양은 기본 주파수 단위에 상기 오프셋 값의 배수로 결정되는, 동작 채널 설정 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 기본 주파수 단위는 상기 TV 채널의 대역폭 및 상기 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭으로 결정되는, 동작 채널 설정 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 기본 주파수 단위는 (N-B)/2 로 결정되는, 동작 채널 설정 방법.
(여기서, N 은 TV 채널의 대역폭이고, B 는 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭임)
제 1 항에 있어서,
상기 가용 TV 채널에 대한 정보를 나타내는 비트열의 일부 비트가 상기 오프셋 값을 지시하는, 동작 채널 설정 방법.
화이트 스페이스(white space) 대역에서 동작 채널을 설정하는 장치에 있어서,
무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 유닛; 및
가용 TV 채널에 대한 정보 및 상기 가용 TV 채널에서의 오프셋 값을 포함하는 화이트 스페이스 맵(White Space Map)을 수신하고, 상기 가용 TV 채널에 대한 정보 및 상기 가용 TV 채널에서의 오프셋 값에 기초하여 상기 동작 채널을 설정하는 프로세서를 포함하고,
상기 오프셋 값은 상기 가용 TV 채널의 중심 주파수로부터 상기 동작 채널의 중심 주파수의 이동(shift) 양을 지시하는, 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 이동(shift) 양은 기본 주파수 단위에 상기 오프셋 값의 배수로 결정되는, 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 기본 주파수 단위는 상기 TV 채널의 대역폭 및 상기 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭으로 결정되는, 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 기본 주파수 단위는 (N-B)/2 로 결정되는, 장치.
(여기서, N 은 TV 채널의 대역폭이고, B 는 동작 채널이 지원하는 최소 주파수 대역폭임)
제 6 항에 있어서,
상기 가용 TV 채널에 대한 정보를 나타내는 비트열의 일부 비트가 상기 오프셋 값을 지시하는, 장치.