KR20150013466A - 무선 통신 시스템에서 동작 채널 결정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에 대한 것으로, 보다 상세하게는 동작 채널 결정 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 TVWS(TV whitespace) 무선랜 시스템에서 스테이션(STA)의 동작 채널을 결정하는 방법은, 채널 시작 주파수(channel start frequency), 채널 간격(channel spacing), 채널 세트(Channel set) 파라미터들을 포함하는 동작 클래스(operating class)를 지시하는 인덱스에 대한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 동작 클래스의 인덱스가 지시하는 파라미터들에 기초하여 상기 동작 채널의 중심 주파수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 동작 채널의 중심 주파수는 동작 채널의 기본 채널 단위 구성에 따라서 상이하게 설정되는 보정값에 기초하여 결정될 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 동작 채널 결정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING OPERATING CHANNEL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 동작 채널을 결정하는 방법 및 이를 위한 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 b는 2.4. GHz 또는 5 GHz에서 비면허 대역(unlicensed band)을 이용하고, IEEE 802.11b는 11 Mbps의 전송 속도를 제공하고, IEEE 802.11a는 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11g는 2.4 GHz에서 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM)를 적용하여, 54 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n은 다중입출력 OFDM(Multiple Input Multiple Output-OFDM; MIMO-OFDM)을 적용하여, 4 개의 공간적인 스트림(spatial stream)에 대해서 300 Mbps의 전송 속도를 제공한다. IEEE 802.11n에서는 채널 대역폭(channel bandwidth)을 40 MHz까지 지원하며, 이 경우에는 600 Mbps의 전송 속도를 제공한다.

한편, 기본적으로는 면허 사용자(licensed user)의 사용을 위해 정의된 주파수 대역에서, 비면허 사용자(unlicensed user)의 동작을 허용하는 통신 방식이 논의되고 있다. 여기서, 면허 사용자가 일시적으로 사용하지 않는 주파수를 화이트스페이스(whitespace)라고 칭할 수 있고, 특히 TV 대역에서의 화이트스페이스를 TV 화이트스페이스(TVWS)라고 칭할 수 있다.

현재, TVWS 대역에서 비면허 기기(unlicensed device)의 동작을 규정하기 위한 IEEE 802.11af 표준이 개발되고 있다.

TVWS는 TV 방송을 위해 할당된 VHF(Very High Frequency) 대역(54~60, 76~88, 174~216MHz)과 UHF(Ultra High Frequency) 대역(470~698MHz)을 포함하며, 해당 주파수 대역에서 동작하는 면허 기기(licensed device; TV방송 및 무선 마이크 등)의 통신을 저해하지 않는다는 조건 하에서 비면허 기기(unlicensed device)에 대해 사용이 허가된 주파수 대역을 의미한다.

512~608MHz, 614~698MHz에서는 특수한 몇 가지 경우를 제외하고 모든 비면허 기기들에게 동작이 허용되어 있으나, 54~60MHz, 76~88MHz, 174~216MHz, 470~512MHz 대역은 고정형 기기(fixed device)간의 통신에만 허용되었다. 고정형 기기란 정해진 위치에서만 전송을 수행하는 기기를 말한다. 이하의 설명에 있어서 화이트 스페이스 대역은 상술한 TVWS를 포함하나, 이에 한정될 필요는 없다.

화이트 스페이스 대역을 사용하기 원하는 비면허 기기는 면허 기기에 대한 보호 기능을 제공해야 한다. 따라서 화이트 스페이스 대역에서 전송을 시작하기 전에 반드시 면허 기기가 해당 대역을 점유하고 있는지 여부를 확인하도록 한다. 즉, 화이트 스페이스 대역에서 면허 기기가 사용 중이지 않은 경우에만 비면허 기기의 사용이 허용될 수 있다.

이를 위하여, 비면허 기기는 인터넷 혹은 전용망을 통해 지리적-위치 데이터베이스(Geo-location DataBase; GDB)에 접속하여 해당 지역에서 사용 가능한 채널 리스트(즉, 사용 가능한 채널(들)의 세트) 정보를 얻어 와야 한다. GDB는 자신에게 등록된 면허 기기의 정보와 해당 면허 기기들의 지리적 위치 및 사용 시간에 따라 동적으로 변화하는 채널 사용 정보를 저장하고 관리하는 데이터 베이스이다. 또한, 화이트 스페이스를 사용하는 비면허 기기들 간의 공존(coexistence) 문제를 해결하기 위해서, 공통 비콘 프레임(common beacon frame) 등과 같은 시그널링 프로토콜 및 스펙트럼 센싱 메커니즘(spectrum sensing mechanism) 등이 이용될 수 있다.

IEEE 802.11 시스템에서 TVWS 단말은 TVWS 스펙트럼에서 IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control) 계층 및 PHY(Physical) 계층을 이용하여 동작하는 비면허 기기를 지칭할 수 있다. 본 문서에서 별도의 설명이 없으면 스테이션(STA)은 TVWS 스펙트럼에서 동작하는 TVWS 단말을 지칭한다.

STA은 면허 사용자(TV 사용자 및 무선 마이크 등)를 포함하여 우선 접속이 허용되는 사용자인 우선적 사용자(incumbent user) 또는 프라이머리 사용자(primary user)를 보호하는 기능을 제공해야 한다. 즉, 우선적 사용자가 TVWS를 사용중이면 STA는 해당 채널의 사용을 중단해야 한다. 따라서 STA는 비면허 기기가 사용할 수 있는 채널(즉, 면허 기기가 사용하지 않는 채널)을 알아내서, 가용 채널(available channel)에서 동작하여야 한다.

STA이 가용 채널을 알아내기 위한 방법에는, 스펙트럼 센싱 메커니즘을 수행하는 방식 및 GDB에 접속하여 TV 채널 스케줄을 알아내는 방식 등이 있다. 스펙트럼 센싱 메커니즘으로 에너지 검출(energy detection) 방식 (수신 신호의 강도가 일정 값 이상이면 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단하는 방식), 특징부 검출(feature detection) 방식 (디지털 TV 프리엠블(Preamble) 이 검출 되면 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단하는 방식) 등이 활용될 수 있다. 다음으로, STA는 GDB 에 접속하여 자신의 위치 정보에 기반한 GDB 정보를 획득하여 해당 위치에서 면허 기기의 채널 사용 여부를 알아야 하고, GDB로의 접속 및 정보 획득은 면허 기기를 보호하기에 충분한 빈도로 수행되어야 한다.

스펙트럼 센싱 방식 또는 GDB를 통하여, 현재 사용 중인 채널과 바로 인접해 있는 채널에서 우선적 사용자가 사용 중인 것으로 판단되면, 단말(또는 STA)과 기지국(또는 Access Point(AP))는 전송 전력을 낮추는 방식으로 우선적 사용자를 보호할 수 있다.

기본적으로 면허 사용자(또는 우선적 사용자)의 사용을 위해 정의된 주파수 대역에서 비면허 사용자의 동작을 허용함에 있어서, 비면허 사용자가 면허 사용자에게 미치는 간섭을 최소화하면서도, 비면허 사용자가 무선 자원을 최대한 효율적으로 사용하도록 제어하는 방안이 요구된다.

본 발명에서는 TVWS 대역에서의 동작 채널을 결정하는 새로운 방안을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

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 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 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 양상에서, TVWS(TV whitespace) 무선랜 시스템에서 스테이션(STA)의 동작 채널을 결정하는 방법은, 채널 시작 주파수(channel start frequency), 채널 간격(channel spacing), 채널 세트(Channel set) 파라미터들을 포함하는 동작 클래스(operating class)를 지시하는 인덱스에 대한 정보를 수신하는 단계; 및 상기 동작 클래스의 인덱스가 지시하는 파라미터들에 기초하여 상기 동작 채널의 중심 주파수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 동작 채널의 중심 주파수는 수학식 f_c ^k = f_s + m*n_k + Correction 에 의하여 결정되고, 상기 f_c ^k 는 k 번째 동작 채널의 중심 주파수이고, 상기 f_s 는 상기 채널 시작 주파수이고, 상기 m은 채널 번호 승수(channel number multiplier)이고, 상기 n_k 는 k 번째 동작 채널의 채널 번호이고, 상기 Correction은 상기 중심 주파수의 보정값일 수 있다.

본 발명의 다른 양상으로, TVWS(TV whitespace) 무선랜 시스템에서 동작 채널을 결정하는 스테이션(STA) 장치는, 송수신기; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 채널 시작 주파수(channel start frequency), 채널 간격(channel spacing), 채널 세트(Channel set) 파라미터들을 포함하는 동작 클래스(operating class)를 지시하는 인덱스에 대한 정보를 상기 송수신기를 이용하여 수신하고; 상기 동작 클래스의 인덱스가 지시하는 파라미터들에 기초하여 상기 동작 채널의 중심 주파수를 결정하도록 설정될 수 있다. 여기서, 상기 동작 채널의 중심 주파수는 수학식 f_c ^k = f_s + m*n_k + Correction 에 의하여 결정되고, 상기 f_c ^k 는 k 번째 동작 채널의 중심 주파수이고, 상기 f_s 는 상기 채널 시작 주파수이고, 상기 m은 채널 번호 승수(channel number multiplier)이고, 상기 n_k 는 k 번째 동작 채널의 채널 번호이고, 상기 Correction은 상기 중심 주파수의 보정값일 수 있다.

상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서 이하의 사항이 공통으로 적용될 수 있다.

상기 동작 채널이 하나의 기본 채널 단위(Basic Channel Unit)로 구성되는 경우에 상기 Correction의 값은 0이고, 상기 동작 채널이 하나의 2 개의 연속적인 기본 채널 단위로 구성되는 경우에 상기 Correction의 값은 상기 기본 채널 단위/2일 수 있다.

상기 m은 인접한 TV 채널들 간의 간격에 기초하여 결정될 수 있다.

상기 m은 상기 인접한 TV 채널들 간의 간격의 복수개의 값들의 최대 공약수일 수 있다.

상기 m은 6일 수 있다.

상기 n_k는 자연수일 수 있다.

하나의 동작 클래스 인덱스는 복수개의 상이한 채널 시작 주파수 값을 지시할 수 있다.

상기 동작 채널이 하나의 기본 채널 단위로 구성되는 경우에, 낮은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 - (B - W)/2 이고, 중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 0 이고, 높은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 (B - W)/2 이며, B는 TV 채널의 대역폭이고, W는 상기 동작 채널의 대역폭일 수 있다.

상기 동작 채널이 2 개의 연속적인 기본 채널 단위로 구성되는 경우에, 낮은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 - B/2 + W 이고, 중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 B/2 이고, 높은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 3B/2 - W 이고, 낮은 주파수 기본 채널 단위 기준의 중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 W/2이고, 높은 주파수 기본 채널 단위 기준의 중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 B - W/2이며, B는 TV 채널의 대역폭이고, W는 상기 동작 채널의 대역폭일 수 있다.

동작 클래스(operating class)를 지시하는 인덱스에 대한 정보는, 액세스 포인트(AP)로부터의 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임을 통하여 수신될 수 있다.

본 발명에 대하여 전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명은 예시적인 것이며, 청구항 기재 발명에 대한 추가적인 설명을 위한 것이다.

본 발명에 따르면 동작 채널을 결정하는 새로운 방안이 제공될 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 도면은 본 발명에 대한 이해를 제공하기 위한 것으로서 본 발명의 다양한 실시형태들을 나타내고 명세서의 기재와 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11 시스템의 또 다른 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 WLAN 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 예시적인 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 내지 8은 IEEE 802.11ac VHT PPDU 프레임 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 W MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 채널화 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 2W MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 채널화 방안을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일례에 따른 동작 채널 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

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.

이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 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.

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.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시된다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

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 사용될 수 있다. CDMA는 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)나 CDMA2000과 같은 무선 기술(radio technology)로 구현될 수 있다. TDMA는 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. OFDMA는 IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802-20, E-UTRA(Evolved UTRA) 등과 같은 무선 기술로 구현될 수 있다. 명확성을 위하여 이하에서는 IEEE 802.11 시스템을 위주로 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.

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 WLAN이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(Basic Service Set; BSS)는 IEEE 802.11 LAN에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다. 도 1 에서는 2 개의 BSS(BSS1 및 BSS2)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2 개의 STA이 포함되는 것(STA1 및 STA2 는 BSS1에 포함되고, STA3 및 STA4는 BSS2에 포함됨)을 예시적으로 도시한다. 도 1 에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 BSA(Basic Service Area)라고 칭할 수 있다. STA가 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.

IEEE 802.11 LAN에서 가장 기본적인 타입의 BSS는 독립적인 BSS(Independent BSS; IBSS)이다. 예를 들어, IBSS는 2 개의 STA만으로 구성된 최소의 형태를 가질 수 있다. 또한, 가장 단순한 형태이고 다른 구성요소들이 생략되어 있는 도 1 의 BSS(BSS1 또는 BSS2)가 IBSS의 대표적인 예시에 해당할 수 있다. 이러한 구성은 STA들이 직접 통신할 수 있는 경우에 가능하다. 또한, 이러한 형태의 LAN은 미리 계획되어서 구성되는 것이 아니라 LAN이 필요한 경우에 구성될 수 있으며, 이를 애드-혹(ad-hoc) 네트워크라고 칭할 수도 있다.

STA의 켜지거나 꺼짐, STA가 BSS 영역에 들어오거나 나감 등에 의해서, BSS에서의 STA의 멤버십이 동적으로 변경될 수 있다. BSS의 멤버가 되기 위해서는, STA는 동기화 과정을 이용하여 BSS에 조인할 수 있다. BSS 기반구조의 모든 서비스에 액세스하기 위해서는, STA는 BSS에 연관(associated)되어야 한다. 이러한 연관(association)은 동적으로 설정될 수 있고, 분배시스템서비스(Distribution System Service; DSS)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 분배시스템(Distribution System; DS), 분배시스템매체(Distribution System Medium; DSM), 액세스 포인트(Access Point; AP) 등의 구성요소가 추가된 형태이다.

LAN에서 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 분배시스템(DS)이 구성될 수 있다.

DS는 BSS들이 상호연결되는 구조를 의미한다. 구체적으로, 도 1 과 같이 BSS가 독립적으로 존재하는 대신에, 복수개의 BSS들로 구성된 네트워크의 확장된 형태의 구성요소로서 BSS가 존재할 수도 있다.

DS는 논리적인 개념이며 분배시스템매체(DSM)의 특성에 의해서 특정될 수 있다. 이와 관련하여, IEEE 802.11 표준에서는 무선 매체(Wireless Medium; WM)와 분배시스템매체(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.

DS는 복수개의 BSS들의 끊김 없는(seamless) 통합을 제공하고 목적지로의 어드레스를 다루는 데에 필요한 논리적 서비스들을 제공함으로써 이동 기기를 지원할 수 있다.

AP 는, 연관된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS 로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에서 도시하는 STA2 및 STA3 은 STA의 기능성을 가지면서, 연관된 STA들(STA1 및 STA4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 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.

AP에 연관된 STA들 중의 하나로부터 그 AP의 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 DS로 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(Extended Service Set; ESS)를 개념적으로 나타낸다.

임의의(arbitrary) 크기 및 복잡도를 가지는 무선 네트워크가 DS 및 BSS들로 구성될 수 있다. IEEE 802.11 시스템에서는 이러한 방식의 네트워크를 ESS 네트워크라고 칭한다. ESS는 하나의 DS에 연결된 BSS들의 집합에 해당할 수 있다. 그러나, ESS는 DS를 포함하지는 않는다. ESS 네트워크는 LLC(Logical Link Control) 계층에서 IBSS 네트워크로 보이는 점이 특징이다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있고, 이동 STA들은 LLC에 트랜스패런트하게 하나의 BSS에서 다른 BSS로 (동일한 ESS 내에서) 이동할 수 있다.

IEEE 802.11 에서는 도 3 에서의 BSS들의 상대적인 물리적 위치에 대해서 아무것도 가정하지 않으며, 다음과 같은 형태가 모두 가능하다. BSS들은 부분적으로 중첩될 수 있고, 이는 연속적인 커버리지를 제공하기 위해서 일반적으로 이용되는 형태이다. 또한, BSS들은 물리적으로 연결되어 있지 않을 수 있고, 논리적으로는 BSS들 간의 거리에 제한은 없다. 또한, BSS들은 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 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.

도 4 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. WLAN 시스템에서 STA는 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. STA는 AP STA 및 비-AP(non-AP) STA을 포함한다. Non-AP STA는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 4 의 예시에서 STA1, STA3, STA4 는 non-AP STA에 해당하고, STA2 및 STA5 는 AP STA 에 해당한다.

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

화이트 스페이스에서의 가용 채널

화이트 스페이스에서 STA이 동작하기 위해서는 면허 기기(또는, 우선적 사용자)에 대한 보호 기법이 우선적으로 제공되어야 한다. 따라서, STA는 면허 기기에 의해 사용되지 않아서 비면허 기기가 사용할 수 있는 가용 채널을 알아내서 가용 채널 상에서 동작해야 한다. 만약 STA이 사용중인 채널이 더 이상 가용 채널에 해당하지 않으면 채널 사용을 중단한다.

STA이 화이트 스페이스(예를 들어, TVWS)에서의 채널(예를 들어, TV 채널) 가용성(availability)을 파악하기 위해서, 스펙트럼 센싱을 수행하거나, GDB에 접속하여 TV 채널 스케줄을 알아낼 수 있다. GDB 정보는 특정 위치에서 면허 기기의 특정 채널의 사용 스케줄 (즉, 채널 사용 시간) 등의 정보를 포함할 수 있다. TV 채널의 가용성을 파악하기 원하는 STA은, 인터넷 등을 통하여 GDB에 접속해서 자신의 위치 정보에 기반한 GDB 정보를 얻어와야 하며, 이는 면허 기기를 보호하기에 충분한 시간 단위로 수행되어야 한다.

본 문서에서는 설명의 편의를 위하여 GDB로부터 수신하는 가용 채널 및 주파수에 관한 정보를 화이트 스페이스 맵(White Space Map; WSM)이라 칭할 수 있다. WSM은 STA가 GDB로부터 획득한 채널 및 주파수 정보를 기반으로 TVWS 대역에서 비면허 기기가 사용할 수 있는 채널에 관한 정보를 맵의 형태로 만든 것이다. WSM은 비면허 기기가 사용할 수 있는 가용 채널 리스트 또는 주파수(available channel list or frequencies)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 가용 채널 리스트에 포함된 채널들은 법적으로 보호되어야 하는 신호(또는, 사용자)들이 사용하고 있지 않는 채널들이고, 비면허 기기가 GDB에 접속한 시점에서 비면허 기기가 사용 가능한 채널이다. 또는, 비면허 기기가 GDB에 접속한 시점으로부터 특정 시간 이후로부터의 사용 가능 채널에 대한 요청을 했을 경우, 해당 시점으로부터 사용 가능한 채널 및 주파수에 대한 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 비면허 기기가 GDB에 가용 채널에 대한 요청을 했을 경우, 비면허 기기가 사용할 수 없는 채널을 시그널링 함으로써 사용 가능 채널 및 주파수에 대한 정보를 전달할 수도 있다.

현재 FCC(Federal Communications Commission)의 TVWS에 대한 규정(regulation)에서는 크게 두 가지 종류의 기기 타입을 정의한다. 즉, 소출력의 개인이 휴대할 수 있는 개인용/휴대용 기기(Personal/Portable Device) 및 고정된 위치에서 동작하는 대출력의 고정된 기기(Fixed Device)이 정의된다. 고정된 기기(Fixed Device)는 고정된 STA으로 칭할 수도 있고, 개인용/휴대용(Personal/Portable) 기기는 P/P STA으로 칭할 수도 있다. 고정된 STA 및 P/P SA는 모두 WLAN 시스템에서 일반적인 STA(즉, STA라는 용어는 AP 및 non-AP를 포함한다)에 해당할 수 있다. 이들 두 종류의 기기는 각각 TVWS에서 동작할 때, 각각 다른 동작 규칙(operation rule)이 적용될 수 있다. 고정된 기기는 그 위치가 변하지 않는 특정 위치에서 신호를 송/수신 한다. 물론 고정된 기기 역시 해당 위치에서 신호를 전송하기 위해서는, GDB에 접속하여 가용 채널 정보를 획득해야 한다. 고정된 기기는 GPS와 같은 위치를 확인할 수 있는 장비가 내장되어 있을 수도 있지만, 설치자(installer)에 의해서 그 위치를 사람이 직접 입력함으로써 그 위치 정보를 GDB에 전달할 수 있다. 물론, 위치를 사람이 직접 입력하는 경우에는 한 번 설치되고 위치가 입력되고 나면 그 위치가 바뀌지 않는다는 것을 전제로 하며, 위치가 변경되는 경우에는 그에 따른 위치도 변경/등록되어야 한다. 고정된 기기는 동종의 다른 고정된 기기를 서비스 할 수도 있고, P/P 기기를 서비스 할 수도 있다. 고정된 기기가 가용 채널 정보를 GDB로부터 받아 올 때, 반드시 자신의 기기 타입을 전달하여 자신이 직접 사용할 수 있는 자신의 가용 채널 정보를 받아와야 한다. 동시에, P/P 기기를 위한 서비스를 하기 위해서는 P/P 기기가 사용할 수 있는 가용 채널 정보를 GDB로부터 또는 GDB와 연결되어 있는 프록시(proxy) 서버로부터 추가로 받아와야 한다. 고정된 기기와 P/P 기기가 사용할 수 있는 채널 구간이 다르고, 각각의 동작시 최대 허용 전송 전력과 인접 채널에 대한 요구조건이 다르기 때문에, 각 기기 타입 별로 가용 채널 리스트가 달라지기 때문이다. 예를 들어, 고정된 기기는 54~60 MHz, 76~88 MHz, 174~216 MHz, 470~512 MHz 대역의 주파수 구간 뿐 아니라, 512~608 MHz, 614~698 MHz 대역의 주파수 구간에서도 신호 전송이 허용된다. 그러나, P/P 기기는 512~608 MHz, 614~698 MHz 대역의 주파수 구간 이외의 다른 주파수 대역의 TVWS 대역에서는 신호 전송이 허용되지 않는다. 고정된 기기는 P/P 기기보다 높은 전력으로 신호를 전송할 수 있으며, 실효 등방 방사 전력(Effective Isotropic Radiated Power; EIRP)으로 최대 4 Watt의 전송 전력이 허용된다.

P/P 기기는 특정되지 않은 위치에서 신호를 송/수신 할 수 있는 장비이며, 그 위치가 변할 수 있다는 점이 특징이다. 대부분의 경우 사람이 휴대 할 수 있는 장비로서, 그 이동성을 예측할 수 없다. 가용 주파수 대역은 512~608 MHz, 614~698 MHz 의 주파수 구간이고, 최대 전송 전력은 100mW (EIRP)이다. 즉, P/P 기기에 대한 허용 전송 전력은 고정형 기기에 비하여 제한된다.

P/P 기기는, 자신의 위치에 대한 식별 능력(identification capability), 즉, 지리적-위치결정 능력(geo-location capability)과 인터넷 액세스를 통한 GDB로의 접속 능력을 갖고 있는지 여부에 따라서, 모드 II 기기(Mode II device)와 모드 I 기기(Mode I device)의 두 가지 종류로 분류될 수 있다. 즉, 모드 II 기기는 지리적-위치결정 능력과 인터넷 액세스 능력을 가지며, GDB에 접속해서 자신의 위치에서의 가용 채널에 대한 정보를 획득한 후 해당 위치에서 TVWS 상에서 동작할 수 있다. 또한, 모드 II 기기는 가용 채널정보를 GDB로부터 획득한 후, 모드 I 기기에게 통신을 시작할 수 있도록 명령할 수 있는 신호(예를 들어, 인에이블(enable) 신호)를 전송함으로써 네트워크를 시작할 수 있다. 한편, 모드 I 기기에게는 지리적-위치결정 능력이나 GDB 액세스 능력이 요구되지 않으며, GDB에 액세스하여 유효한 가용 채널 정보를 가지고 있는 모드 II 기기 또는 고정된 기기에 의해 제어 받아서 동작하는 것이 요구된다. 모드 I 기기는 모드 II 기기 또는 고정된 기기로부터 가용 채널 정보를 획득할 수 있으며, 주기적으로 가용 채널의 유효성을 확인해야 한다. 또한, 모드 I 기기에 대해서는 해당 기기의 식별자(device ID)에 대한 확인을 거친 후 가용 채널에서의 동작이 허용될 수 있다. 여기서, 모드 II 기기 또는 고정된 기기는 인에이블링 STA에 해당하고, 모드 I 기기는 종속(dependent) STA에 해당할 수 있다. 인에이블링 STA이 종속 STA에게 전송하는 인에이블링 신호는 비콘 프레임에 해당할 수 있다.

모드 II 기기에 해당하는 P/P 기기가 다른 P/P 기기를 서비스 할 수 있고, 또는 모드 II 에 해당하는 P/P 기기가 고정된 기기에게 서비스를 제공할 수도 있다. 이 경우, 모드 II P/P 기기는 고정된 기기를 위한 가용 채널 정보를 GDB로부터 획득하여 고정된 기기에게 전달할 수 있다.

한편, GDB는 DTV나 마이크로-폰 등의 우선적 사용자의 채널 사용 스케줄 및 보호 범위(protection contour)를 고려하여, 비면허 기기가 요청하는 위치에서의 가용 채널 정보를 계산하여 비면허 기기에게 전달할 수 있다. GDB에서 가용 채널 정보를 계산할 때 고려하는 파라미터들은 기기 타입, 동작하고자 하는 위치, 전송 전력 그리고 스펙트럼 마스크(spectrum mask) 등이 있다. 기기 타입에 따라서, FCC 규정에서는 인접채널에 대한 사용 여부도 달라지는데, 예를 들어 DTV가 30번 채널에서 사용 중일 때, 29번과 31번 채널이 비어 있더라도 고정된 기기는 29번 및 31번 채널들을 사용할 수 없지만, P/P 기기는 이 두 채널을 사용할 수 있다. 이는, 고정된 기기의 경우에 전송 전력이 높아서 인접 채널에 대한 간섭을 유발할 가능성이 높기 때문이다.

이하에서는 설명의 편의를 위해서 화이트 스페이스의 일례로서 TVWS를 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 DB에 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 GDB에 의해 제어되는 비면허 장비의 동작이 허용될 것으로 기대되며, 이에 대해서 적용되는 본 발명의 원리에 따른 예시들은 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 현재 최종 규칙이 발표된 TVWS에 대한 FCC 규칙을 기반으로 본 발명의 원리에 대해서 설명하지만, 본 발명의 범위는 FCC 규칙에 따른 화이트 스페이스 대역 상에서의 동작에만 제한되는 것은 아니고, 다른 규칙을 준수하는 화이트 스페이스 대역 상에서의 본 발명의 원리에 따른 예시들을 포함한다.

모드 I 기기의 가용 채널 정보 획득

이하에서는 화이트 스페이스 대역에서 동작하는 모드 I 기기가 모드 II 기기 또는 고정된 기기로부터 가용 채널 정보를 획득하는 과정의 일례를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일례에 따른 예시적인 링크 셋업 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 S510에서 모드 II 기기 또는 고정된 기기(이하에서는, 모드 II 기기/고정된 기기로 표현함)는 인터넷 등을 통해 GDB에 액세스하여, 현재 자신의 위치에서 사용가능한 채널 리스트(예를 들어, WSM)을 획득할 수 있다.

단계 S520에서, 모드 II 기기/고정된 기기는 비콘을 전송하여 BSS를 구성할 수 있다. 비콘 프레임에는 가용 채널 리스트에 대한 정보 등이 포함될 수 있다. 또한, 비콘 프레임은 주기적으로 전송될 수 있다.

단계 S530에서, BSS에 참여하기 원하는 모드 I 기기는 TVWS에 대한 스캐닝 과정을 수행할 수 있다. 만약, 모드 I 기기가 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, 모드 I 기기가 스캐닝 채널 상에서 모드 II 기기/고정된 기기로부터의 비콘 전송을 듣는(listen) 과정을 의미한다. 능동적 스캐닝은, 모드 I 기기가 스캐닝 채널 상에서 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고, 모드 II 기기/고정된 기기로부터 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 수신하는 것을 의미한다.

여기서, 모드 I 기기가 BSS에 참여하기 위해서는 모드 II 기기/고정된 기기의 제어를 받아서 동작해야 한다. 따라서, 모드 I 기기는 모드 II 기기/고정된 기기와 링크 셋업을 수행해야 한다.

단계 S540에서, 모드 I 기기는 스캐닝 과정이 완료된 후에 BSS에 참여하기 위해서 연관(association) 과정을 수행할 수 있다. 이를 위해서, 모드 I 기기는 연관 요청 프레임을 모드 II 기기/고정된 기기에게 전송할 수 있다.

연관 요청/응답 과정이 성공적으로 완료된 후에, 단계 S550에서 보안 셋업(security setup) 과정을 수행하게 된다. 보안 셋업은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 모드 II 기기/고정된 기기와 모드 I 기기 간에는 보안 셋업이 반드시 수행되어야 한다. 이는 모드 II 기기/고정된 기기가 모드 I 기기에게 WSM을 전달할 때에, 무결성 확인(integrity check) 등이 요구되기 때문이다.

단계 S560에서 모드 I 기기는, 보안 셋업이 완료된 후에, 모드 II 기기/고정된 기기에게 채널 가용성(Channel Availability) 요청 프레임(또는 채널 가용성 질의(Channel Availability Query; CAQ) 요청 프레임)을 전송하여 사용가능한 채널의 리스트(예를 들어, WSM)을 요청할 수 있다. 모드 II 기기/고정된 기기는, 채널 가용성 응답 프레임(또는 CAQ 응답 프레임)을 모드 I 기기에게 전송함으로써 가용 채널 리스트(예를 들어, WSM)를 제공할 수 있다. 모드 I 기기가 가용 채널 리스트(예를 들어, WSM)을 수신함으로써, 모드 II 기기/고정된 기기와의 링크 셋업 과정을 완료할 수 있다. 링크 셋업이 완료되면, 모드 I 기기는 모드 II 기기/고정된 기기와 데이터, 제어, 관리 프레임 등에 대한 상호 송수신을 시작할 수 있다.

링크 셋업 이후에는, 단계 S570에서 도시하는 바와 같이, 모드 I 기기는 모드 II 기기/고정된 기기로부터 CVS(Contact Verification Signal)을 주기적으로 수신할 수 있다. 즉, 모드 I 기기(즉, 종속 STA)가 화이트스페이스 대역에서 동작하기 위해서는 반드시 모드 II 기기/고정된 기기(즉, 인에이블링 STA)에 의해서 제어를 받아야 하며, GDB 액세스 능력이 없는 모드 I 기기는 가용 채널/주파수에 대한 유효성을 확인하기 위해서, 모드 II 기기/고정된 기기에 의해서 주기적으로 송신되는 CVS를 이용할 수 있다. CVS는 링크 셋업 상태를 유효하게 유지하는 기능을 할 수 있다. CVS는 모드 II 기기/고정된 기기가 가지고 있는 WSM의 맵 ID를 포함할 수 있다. 이에 따라, 모드 I 기기는 현재 유효한 채널이 무엇인지를 주기적으로 확인할 수 있고, CVS의 맵 ID로 지시되지 않는 WSM은 유효하지 않은 것으로 결정할 수 있다. 즉, 모드 I 기기가 CVS 프레임을 수신한 경우, 자신이 가지고 있는 WSM의 맵 ID와 비교하여 상이한 경우에, CAQ 요청 프레임을 모드 II 기기/고정된 기기에게 전송하여 새로운 가용 채널 리스트(예를 들어, WSM)을 요청할 수 있다.

PPDU 프레임 포맷

PPDU(Physical Layer Convergence Protocol(PLCP) Packet Data Unit) 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 기본적인(예를 들어, non-HT(High Throughput)) PPDU 프레임 포맷은 L-STF(Legacy-STF), L-LTF(Legacy-LTF), SIG 필드 및 데이터 필드만으로 구성될 수 있다. 또한, PPDU 프레임 포맷의 종류(예를 들어, HT-mixed 포맷 PPDU, HT-greenfield 포맷 PPDU, VHT(Very High Throughput) PPDU 등)에 따라서, SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다.

STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호이고, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호이다. STF와 LTF를 합쳐서 PCLP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.

SIG 필드는 RATE 필드 및 LENGTH 필드 등을 포함할 수 있다. RATE 필드는 데이터의 변조 및 코딩 레이트에 대한 정보를 포함할 수 있다. LENGTH 필드는 데이터의 길이에 대한 정보를 포함할 수 있다. 추가적으로, SIG 필드는 패리티(parity) 비트, SIG TAIL 비트 등을 포함할 수 있다.

데이터 필드는 SERVICE 필드, PSDU(PLCP Service Data Unit), PPDU TAIL 비트를 포함할 수 있고, 필요한 경우에는 패딩 비트도 포함할 수 있다. SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MAC PDU에 대응하며, 상위 계층에서 생성/이용되는 데이터를 포함할 수 있다. PPDU TAIL 비트는 인코더를 0 상태로 리턴하기 위해서 이용될 수 있다. 패딩 비트는 데이터 필드의 길이를 소정의 단위로 맞추기 위해서 이용될 수 있다.

MAC PDU는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성된다. MAC 프레임은 MAC PDU로 구성되어 PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU를 통하여 송신/수신될 수 있다.

한편, 널-데이터 패킷(NDP) 프레임 포맷은 데이터 패킷을 포함하지 않는 형태의 프레임 포맷을 의미한다. 즉, NDP 프레임은, 일반적인 PPDU 포맷에서 PLCP 헤더 부분(즉, STF, LTF 및 SIG 필드)만을 포함하고, 나머지 부분(즉, 데이터 필드)은 포함하지 않는 프레임 포맷을 의미한다. NDP 프레임은 짧은(short) 프레임 포맷이라고 칭할 수도 있다.

이하에서는, 도 6 내지 8을 참조하여 IEEE 802.11ac VHT PPDU 프레임 포맷에 대해서 설명한다. VHT를 지원하는 IEEE 802.11ac의 물리계층(PHY)은 20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz의 대역폭을 지원할 수 있다.

도 6 내지 도 8에서 도시하는 바와 같이, VHT PPDU 프레임 포맷은 L-STF, L-LTF, L-SIG, VHT SIG-A, VHT STF, VHT LTF1, ..., VHT LTFx, VHT SIG-B, Data 필드를 포함할 수 있다. L-STF, L-LTF 및 L-SIG 필드는 일반 프레임 포맷에서 설명한 사항과 같이 구성될 수 있다. VHT SIG-A, VHT STF, VHT LTF1, ..., VHT LTFx, VHT SIG-B는 VHT PPDU 포맷을 위해 정의되는 필드들이다.

VHT SIG-A 필드에는 길이/듀레이션(Length/Duration), 채널 대역폭(Channel Bandwidth), 공간 스트림의 개수(Number of Spatial Streams), 그룹 ID, 부분 AID(Partial Association ID) 등에 관한 정보가 포함될 수 있다.

VHT STF 필드는 VHT PPDU를 위한 STF(즉, 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호)를 포함한다.

VHT LTF1, ..., VHT LTFx 필드는 VHT PPDU를 위한 LFT(즉, 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호)를 포함한다.

VHT SIG-B 필드에는 MCS 비트, 테일(tail) 비트, CRC(Cyclic Redundancy Check) 비트 등이 포함될 수 있으며, 나머지 비트들은 유보될(reserved) 수 있다.

도 6의 20MHz VHT PPDU 프레임 포맷의 예시에서, 주파수 도메인에서 20MHz 대역폭은 64개의 부반송파(subcarrier)로 분할(divide)된다. L-STF, L-LTF, L-SIF 및 VHT SIG-A 필드는 부반송파 인덱스 -26 내지 26 상에서 전송되고, VHT STF, VHT LTF1, ..., VHT LTFx, VHT SIG-B, Data 필드는 부반송파 인덱스 -28 내지 28 상에서 전송된다. 여기서, 부반송파 인덱스 0은 중심(center) 또는 DC(Direct Current) 주파수이며 전송에 이용되지 않는다.

도 7의 40MHz VHT PPDU 프레임 포맷의 예시에서, 주파수 도메인에서 40MHz 대역폭은 128개의 부반송파로 분할된다. L-STF, L-LTF, L-SIF 및 VHT SIG-A 필드는 부반송파 인덱스 -58 내지 -6 및 6 내지 58 상에서 전송된다. VHT STF, VHT LTF1, ..., VHT LTFx 필드는 부반송파 인덱스 -58 내지 58 상에서 전송된다. VHT SIG-B 및 Data 필드는 부반송파 인덱스 -58 내지 -2 및 2 내지 58 상에서 전송된다. 여기서, 부반송파 인덱스 0은 중심 (또는 DC) 주파수이며 전송에 이용되지 않는다.

도 8의 80MHz VHT PPDU 프레임 포맷의 예시에서, 주파수 도메인에서 80MHz 대역폭은 256개의 부반송파로 분할된다. L-STF, L-LTF, L-SIF 및 VHT SIG-A 필드는 부반송파 인덱스 -122 내지 -70, -58 내지 -6, 6 내지 58, 및 70 내지 122 상에서 전송된다. VHT STF, VHT LTF1, ..., VHT LTFx 필드는 부반송파 인덱스 -122 내지 122 상에서 전송된다. VHT SIG-B 및 Data 필드는 부반송파 인덱스 -122 내지 -2 및 2 내지 122 상에서 전송된다. 여기서, 부반송파 인덱스 0은 중심 (또는 DC) 주파수이며 전송에 이용되지 않는다.

또한, 도면으로 도시하지는 않지만 160MHz PPDU 프레임 포맷에서는, 주파수 도메인에서 160MHz 대역폭은 512개의 부반송파로 분할된다. L-STF, L-LTF, L-SIF 및 VHT SIG-A 필드는 부반송파 인덱스 -250 내지 -198, -186 내지 -134, -122 내지 -70, -58 내지 -6, 6 내지 58, 70 내지 122, 134 내지 186, 및 198 내지 250 상에서 전송된다. VHT STF, VHT LTF1, ..., VHT LTFx 필드는 부반송파 인덱스 -250 내지 250 상에서 전송된다. VHT SIG-B 및 Data 필드는 부반송파 인덱스 -250 내지 -130, -126 내지 -6, 6 내지 126, 및 130 내지 250 상에서 전송된다. 여기서, 부반송파 인덱스 0은 중심 (또는 DC) 주파수이며 전송에 이용되지 않는다.

TVWS 에서의 무선랜 동작 채널의 채널화

기존의 무선랜(WLAN) 시스템은 2.4GHz, 5GHz 또는 60GHz 등 동작 주파수 상에서 정의되는 비면허 대역(unlicensed band)에서 다양한 전송 속도를 제공할 수 있다. TVWS 대역을 이용하는 무선랜 시스템(예를 들어, IEEE 802.11af 표준에 따르는 시스템)의 동작 주파수는, 국가 마다 상이하게 정의되어 있는 TV 대역을 고려하여 정의되어야 한다.

예를 들어, 미국의 경우에는 하나의 TV 채널의 대역폭은 6MHz이고, 54-60MHz, 76-88 MHz, 174-216 MHz, 512-608MHz, 및 614-698MHz 대역에서 GDB의 제어하에 무선랜 서비스가 제공될 수 있다. 아래의 표 1은 미국에서 사용가능한 TV 채널을 나타낸다.

이러한 TVWS에서의 동작을 위해서 기존의 IEEE 802.11ac 표준에서 정의하는 PHY 구조를 5배 다운-클록킹(down-clocking)해서 4MHz, 8MHz, 16MHz 대역폭의 채널로 채널화하는 방안, 또는 4MHz 채널만을 이용해서 채널화하는 방안 등이 제안되었다. 또한, IEEE 802.11ac 표준의 PHY 구조를 4배 또는 8배 다운-클록킹해서 5MH 대역폭의 채널로 채널화하는 방안 등이 제안되었다.

한편, 영국의 경우에는 하나의 TV 채널의 대역폭은 8MHz이고, 550-614MHz 대역을 제외한 480-790MHz 대역에서 GDB의 제어 하에 무선랜 서비스가 제공될 수 있다. 이러한 TVWS에서의 동작을 위해서 기존의 IEEE 802.11ac 표준의 PHY 구조를 6배 다운-클록킹해서 40/6MHz(=약 6.67MHz) 대역폭의 채널로 채널화하는 방안이 제안되었다.

동작 클래스

IEEE 802.11 표준에 따르는 시스템이 동작하는 채널은 동작 클래스(operating class)로서 정의될 수 있다. 무선 기기에 적용되는 규칙들의 세트들이 정해져 있는데, 그 규칙들의 세트들 중에서 하나의 세트를 지시하는 인덱스가 하나의 동작 클래스에 대응하는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 규칙들의 하나의 세트는 채널 시작 주파수(Channel Starting Frequency), 채널 스페이싱(Channel Spacing), 채널 세트(Channel Set), 동작방식 제한 세트(Behavior Limit Set)으로 구성될 수 있다. 즉, 동작 클래스는 특정 주파수, 대역폭 및 채널 번호로 정의되는 미리 정해진 채널 그룹이라고 할 수 있다. 간략하게 표현하자면, 동작 클래스는 소정의 규칙에 따른 채널(들)의 그룹을 규정한다고 할 수 있다. 또는, 동작 클래스는 채널을 특정을 위한 파라미터 세트라고도 표현할 수 있다. 예를 들어, 미국의 경우 동작 클래스는 아래의 표 2 와 같이 정의될 수 있다.

아래의 표 2는 미국에서의 동작 클래스 정의의 일례를 나타낸다.

예를 들어, 상기 표2와 같은 동작 클래스는 다음과 같이 해석될 수 있다. 예를 들어, US 동작 클래스 인덱스 1에서 사용가능한 WLAN 채널은 모두 4개(즉, Channel set 항목의 원소의 개수)이며, 각각의 채널의 대역폭은 20 MHz이라는 것은 Channel Spacing 항목으로부터 알 수 있다. 또한, 각각의 채널의 중심 주파수는 다음의 수학식 1에 따라서 정해질 수 있다.

예를 들어, 36번 채널의 중심 주파수는 5.18 GHz (= 5 + 0.005 * 36)이고, 40번 채널의 중심 주파수는 5.2 GHz(= 5 + 0.005 * 40)이고, 44번 채널의 중심 주파수는 5.22 GHz(= 5 + 0.005 * 44)이고, 48번 채널의 중심 주파수는 5.24 GHz(=5 + 0.005 * 48) 이다.

이와 유사하게 US 동작 클래스 인덱스 2에서 각각의 채널의 위치 및 대역폭이 특정될 수 있다. US 동작 클래스 인덱스 2에서 동작방식 제한 세트(Behavior Limit Set)의 DFS_50_100_Behavior는 무선위치결정 레이더가 프라이머리 기기로 정의된 대역에서 동작하는 STA이 서비스 중에 50-100 마이크로초 레이더 펄스를 모니터링할 것이 요구됨을 나타낸다. 그 외에도 다양한 동작방식 제한이 정의될 수 있다.

동작 클래스에 대한 정보는 비콘 프레임, 프로브 응답 프레임 등에 포함될 수 있다. 이에 따라, 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임을 수신하는 STA은 해당 AP 또는 BSS가 지원하는 동작 채널에 대한 정보를 알 수 있다.

TVWS 에서의 동작 클래스 정의 방안

기존의 IEEE 802.11 표준에 따르는 시스템에서는 국가 별로 사용할 수 있는 중심 주파수 및 대역폭이 동작 클래스로서 정의되어 있고, 각 STA들은 동작 클래스에 따른 규칙에 의해서 동작 채널(operational channel) (또는, WLAN 채널)을 구성하여 전송을 수행할 수 있었다.

그러나, TVWS 상에서의 동작을 정의하는 IEEE 802.11af 표준에서는 동작 클래스가 정의되어 있지 않다. 전술한 바와 같이, IEEE 802.11 계열의 무선랜 시스템에서 사용되는 채널은 모두 동작 클래스로서 표현될 필요가 있으므로, TVWS에서 동작하는 WLAN 시스템(예를 들어, IEEE 802.11af 시스템)에서 적용되는 동작 클래스를 정의하는 것이 요구된다.

이하의 설명에서는 아래의 표 3과 같은 시스템 파라미터를 가정한다. 그러나, 본 발명의 범위는 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 값의 파라미터에 의해서 정의되는 시스템에 대해서도 본 발명에서 제안하는 원리가 동일하게 적용될 수 있다.

상기 표 3에서 나타내는 바와 같이, TVWS 기본 채널 단위(basic channel unit in TVWS)의 대역폭을 W MHz (예를 들어서 5MHz)라고 하고, 하나의 TV 채널의 대역폭을 B MHz (예를 들어서 미국, 한국의 경우 6MHz, 영국, 유럽의 경우 8MHz)라고 가정한다. 또한, W ≤ B로 가정한다.

동작 클래스를 정의하기 위해서는 상기 표 3의 6개의 파라미터가 모두 정의되어야 한다. 그 중 B 는 국가 별로 이미 결정되어 있는 값이므로, 본 발명에서는 이미 주어진 값으로 가정하고 나머지 파라미터들의 결정 방안에 대해서 제안한다.

본 발명에서는 먼저 W 와 f _c ^k 를 결정하기 위해서, TVWS WLAN 동작 채널을 위한 가능한 채널화 방안에 대해서 모두 살펴본다. 이에 따라, 나머지 n _k, m, f _s 를 정의하여 완성된 동작 클래스를 정의하는 방식으로 설명한다.

W 및 f _c ^k

먼저, TVWS 상에서 동작하는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 W MHz 인 경우의 채널화 방안에 대해서 설명한다.

도 9는 W MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 채널화 방안을 설명하기 위한 도면이다.

도 9(a)는 낮은 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, TV 채널의 가장 낮은 주파수에 WLAN 동작 채널의 가장 낮은 주파수를 맞추는 방식이다.

도 9(b)는 중간 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, TV 채널의 중심 주파수에 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 방식이다.

도 9(c)는 높은 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, TV 채널의 가장 높은 주파수에 WLAN 동작 채널의 가장 높은 주파수를 맞추는 방식이다.

상기 도 9(a) 내지 9(c)와 같은 채널화 방식에 있어서 k 번째 WLAN 동작 채널의 중심 주파수 (f _c ^k)는 다음의 표 4와 같이 정의될 수 있다.

상기 표 4의 수학식 2-1에서의 -(B - W)/2, 상기 수학식 2-2에서의 0, 상기 수학식 2-3에서의 (B - W)/2는 채널 중심 주파수 보정값이라고 칭할 수 있다.

다음으로, TVWS 상에서 동작하는 WLAN 동작 채널의 대역폭이 2W MHz 인 경우의 채널화 방안에 대해서 설명한다. 이 경우, 연속하는(contiguous) 2개의 TV 채널(즉, 2*B MHz 채널)이 사용가능한 것으로 가정한다.

도 10은 2W MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 채널화 방안을 설명하기 위한 도면이다.

도 10(a)는 낮은 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, 연속된 2 개의 TV 채널의 가장 낮은 주파수에 WLAN 동작 채널의 가장 낮은 주파수를 맞추는 방식이다.

도 10(b)는 중간 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, 연속된 2 개의 TV 채널의 중심 주파수(또는 연속된 2 개의 TV 채널의 경계)에 WLAN 동작 채널의 중심 주파수를 맞추는 방식이다.

도 10(c)는 높은 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, 연속된 2 개의 TV 채널의 가장 높은 주파수에 WLAN 동작 채널의 가장 높은 주파수를 맞추는 방식이다

도 10(d)는 낮은 주파수 기본 채널 단위 기준의 중간 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, 연속된 2 개의 TV 채널 중에서 낮은 주파수 쪽의(또는 도 10(d)에서 왼쪽의) TV 채널의 중심 주파수에, 2 개의 W MHz WLAN 동작 채널 중에서 낮은 주파수 쪽의 W MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞춘다. 그리고, 더 높은 주파수 쪽의 W MHz 동작 채널은, 낮은 주파수의 W MHz WLAN 동작 채널에 주파수 상에서 연속하게 위치시키는 (또는 시프트시키는) 방식을 나타낸다.

도 10(e)는 높은 주파수 기본 채널 단위 기준의 중간 주파수 정렬 방식을 나타낸다. 즉, 연속된 2 개의 TV 채널 중에서 높은 주파수 쪽의(또는 도 10(e)에서 오른쪽의) TV 채널의 중심 주파수에, 2 개의 W MHz WLAN 동작 채널 중에서 높은 주파수 쪽의 W MHz 동작 채널의 중심 주파수를 맞춘다. 그리고, 더 낮은 주파수 쪽의 W MHz 동작 채널은, 높은 주파수의 W MHz WLAN 동작 채널에 주파수 상에서 연속하게 위치시키는 (또는 시프트시키는) 방식을 나타낸다.

상기 도 10(a) 내지 10(e)와 같은 채널화 방식에 있어서 k 번째 WLAN 동작 채널의 중심 주파수 (f _c ^k)는 다음의 표 5와 같이 정의될 수 있다.

상기 표 5에서의 상기 수학식 3-1 내지 3-5 각각에서의 채널 중심 주파수 보정값은, - B/2 + W, B/2, 3B/2 - W, W/2, B - W/2라고 할 수 있다.

즉, 상기 표 4 및 상기 표 5의 수학식 2-1, 2-2, 2-3, 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5의 일반형은 f _c ^k = f _s + m* n _k + Correction 으로 표현할 수 있고, 여기서 Correction의 값은 각각의 수학식에 대해서 -(B - W)/2, 0, (B - W)/2, - B/2 + W, B/2, 3B/2 - W, W/2, B - W/2 이라고 표현할 수 있다.

상기 표 4 및 5 에서 설명한 f _c ^k 의 결정을 위한 수학식의 예시들에서, f _s 는 표 4에서의 두 번째 채널화 방안(즉, 도 9(b))에서와 같이 가용 TV 채널의 중심 주파수를 기준으로 정의하였다. 이 경우, TV 채널의 중심 주파수가 아닌 다른 위치에 WLAN 동작 채널이 위치하는 예시들(즉, 도 9(a), 9(b), 10(a), 10(b), 10(c), 10(d), 10(e))에서는 정확한 시작 주파수 값에 해당하지 않으므로 이에 대한 보정이 필요하다. 이에 대해서 후술하여 구체적으로 설명한다.

n _k , m 및 f _s

먼저 m (즉, WLAN 동작 채널들 간의 간격)을 결정하는 방안에 대해서 설명한다. m 을 결정하기 위해서는 각 나라의 TV 채널화가 고려되어야 한다. 미국을 예로 든다면, 대부분의 인접 TV 채널 간의 간격(즉, Δfc = fc(k) - fc(k-1))이 6 MHz로 정의되어 있지만, 상기 표 1을 참조하면 22 MHz (채널 2와 채널 5 사이), 92 MHz (채널 6과 채널 7 사이), 260 MHz (채널 13과 채널 14 사이), 12 MHz (채널 36과 채널 38 사이)의 간격으로 정의되어 있기도 하다.

m 은 WLAN 동작 채널들 간의 간격을 의미하지만, TV 채널들 간의 간격도 고려해서 하나의 값으로 결정할 수 있다. 이를 위하여, TV 채널들 간의 간격이 복수개의 값 중에서 하나의 값으로 정의되어 있는 경우, 상기 복수개의 값들의 최대 공약수로 m 값을 정의할 수 있다. 예를 들어, 미국의 경우 TV 채널들 간의 간격은 6, 22, 92, 260, 12 MHz 와 같은 5 개의 값 중에서 하나로 정의되어 있다. 이를 고려하여 m 의 최대값을 2 MHz (즉, 6, 22, 92, 260 및 12 MHz의 최대 공약수)라고 정의할 수 있다. 추가적으로, m 값을 상기 최대 공약수의 약수들(예를 들어, 상기 최대 공약수가 2인 경우, 그 약수들인 1, 0.5, 0.4, 0.2, 0.1 등) 중에서 하나의 값으로 정의할 수도 있다.

또한, 채널들을 하나의 동작 클래스로 묶지 않고, 간격이 달라지는 구간별로 동작 클래스를 나눌 수도 있다. 즉, TV 채널 간의 간격이 달라지는 구간을 구분하여, 동일한 채널 간 간격을 가지는 TV 채널들의 주파수 대역에서 하나의 동작 클래스에 속하는 WLAN 동작 채널들을 정의할 수 있다. 예를 들어, 미국의 경우에는 제 1 동작 클래스는 TV 채널 2에 해당하는 주파수 대역 상에서 정의되는 WLAN 동작 채널을 포함하고, 제 2 동작 클래스는 TV 채널 5 내지 6에 해당하는 주파수 대역 상에서 정의되는 WLAN 동작 채널을 포함하고, 제 3 동작 클래스는 TV 채널 7 내지 13에 해당하는 주파수 대역 상에서 정의되는 WLAN 동작 채널을 포함하고, 제 4 동작 클래스는 TV 채널 14 내지 36에 해당하는 주파수 대역 상에서 정의되는 WLAN 동작 채널을 포함하고, 제 5 동작 클래스는 TV 채널 38 내지 51에 해당하는 주파수 대역 상에서 정의되는 WLAN 동작 채널을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 이와 같이 동작 클래스를 구분하는 경우, 하나의 동일한 동작 클래스 내의 TV 채널 간격은 모두 6 MHz로 동일하다. 이러한 경우, m = 6MHz 로 정의할 수 있다. 추가적으로, m 값을 6 MHz의 약수들(예를 들어, 1, 2, 3, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1 등) 중의 하나의 값으로 정의할 수도 있다.

또한, 국가별 규정(regulation)에 의해서 주파수 간격에 따른 제약 조건이 존재하는 경우에는, 이를 고려하여 m 값을 결정해야 한다. 예를 들어 영국의 경우에는 TV 채널 대역폭(즉, 8MHz) 보다 작은 단위(예를 들어, 200 kHz)를 기준으로 채널 할당 또는 송신전력 제한이 달라지는 규정이 존재한다. 이 경우에는, m 값을 상기 단위(예를 들어, 200 kHz) 또는 그 약수들(예를 들어, 200kHz, 100kHz 등) 중에서 하나의 값으로 정의할 수도 있다.

다음으로, f _s 를 결정하는 방안에 대해서 설명한다.

IEEE 802.11 계열의 표준에 따른 WLAN 시스템의 모든 채널은 동작 클래스의 파라미터들을 이용하여 상기 수학식 2-2의 형태(즉, f _c ^k = f _s + m* n _k)로 표현되어야 한다. 상기 수학식 2-2의 형태는 상기 도 9(b)의 예시에서와 같이 WLAN 동작 채널의 중심 주파수가 위치가 TV 채널의 중심 주파수와 동일한 경우에는 해당 WLAN 채널을 정확하게 표현할 수 있지만, 다른 채널화 방안(예를 들어, 상기 도 9(a) 또는 도 9(c))의 경우에는 상기 수학식 2-2의 형태로 정확하게 표현할 수 없다. 이는, 채널의 중심 주파수를 결정하는 기준점이 되는 시작 주파수(f _s)가 다른 두 경우(예를 들어, 상기 도 9(a) 또는 도 9(c))의 WLAN 동작 채널의 위치를 상기 수학식 2-2의 형태로 표현하기에 적합하지 않기 때문이다.

따라서, 본 발명에서는 먼저 상기 채널화 방안의 두 번째 방식(예를 들어, 상기 도 9(b)의 채널화 방식)을 기준으로 f _s 값을 결정한 후, 이 값을 보정하여 다른 채널화 방식에서의 f _s (즉, 보정된 f _s (= f _s ' ))를 결정한다. 이 경우, n _k 를 채널화 방식마다 다르게 결정하지 않고 동일한 값으로 사용할 수 있다. 즉, 이 방안은 f _s 를 채널화 방식에 따라서 보정하고, n _k 를 채널화 방식에 무관하게 동일한 값으로 사용할 수 있다. 또는 f _s 를 채널화 방식에 무관하게 동일한 값으로 결정한 후에, n _k 를 채널화 방식마다 각각 다르게 결정할 수도 있다.

위와 같은 방식으로 f _s 및 n _k 를 결정하기 위해서, 가장 먼저 상기 채널화 방안의 두 번째 방식(예를 들어, 상기 도 9(b))의 방식)을 기준으로 f _s 를 결정해야 한다. 이와 같이 f _s 를 결정하는 방법은 크게 2가지가 있다.

첫 번째 방법은, n _k 값이 정수(또는 자연수)가 되도록 하는 f _s 를, 동작 채널이 정의되는 대역폭에 가까운 단순한 기준 값(예를 들어, 상기 표 2의 예시에서 5 GHz) 중에서 결정하는 방식이다. 예를 들어, 미국의 경우에 TV 채널이 54MHz 부터 사용가능하므로 f _s = 50 MHz로 정의할 수 있다. 그 후, 이미 결정되어 있는 파라미터들을 이용하여 상기 수학식 2-2의 형태가 되도록 n _k 값들을 구해본다. 만약 n _k 값들이 정수(또는 자연수)가 되지 않는 경우에는, f _s 의 값을 조정하여 n _k 값들이 정수(또는 자연수)가 되도록 하는 f _s 값을 선택한다.

두 번째 방법은, n ₁ = 1로 고정시킨 후 상기 수학식 2-2를 이용하여 f _s 를 결정하는 방식이다. 예를 들어, 미국과 같은 TV 채널이 주어지고, m = 2 MHz로 결정된 경우에, 상기 수학식 2-2를 변형하면 f _s = f _c ^k - m* n _k = f _c ¹ - m* n ₁ = 57 - 2*1 = 55 [MHz]으로 결정할 수 있다. 이와 같이, f _s 를 결정하는 경우에는 n _k 값이 1부터 시작하여 비교적 간단하게 구해지며, 항상 자연수가 되는 것을 보장할 수 있다.

만약 f _s 를 채널화 방식에 무관하게 동일한 값을 사용하도록 정의하는 경우에는 f _s 를 보정할 필요가 없으므로, 바로 n _k 값을 결정할 수 있다.

그러나 채널화 방식에 따라 f _s 를 보정한 값을 사용하도록 정의하는 경우에는, 보정된 f _s (즉, f _s ' )를 결정해야 한다. 보정된 f _s 는 다음의 표 6과 같은 방식에 따라서 결정될 수 있다.

상기 표 6에서 나타내는 바와 같이, f _s 의 보정은 상기 도 9 내지 10에서 설명한 예시들에서 TV 채널의 중심 주파수와 동작 채널의 중심 주파수 간의 차이값(또는 오프셋)만큼을 보정하는 것이라고 이해될 수도 있다.

다음으로, n _k 를 결정한다. 이전 과정까지 정해진 값을 토대로, 상기 수학식 2-2를 변형한 수학식 n _k = ( f _c ^k - f _s )/m 에 k 값을 하나씩 대입하면서 구할 수 있다. n _k 값들은 모두 자연수이어야 하므로 만약 n _k 값들이 자연수가 나오지 않으면 f _s 를 이동시키거나, m 값을 더 작은 값으로 바꾼 후, n _k 값들이 자연수가 구해질 때까지 다시 구한다.

아래의 표 7 및 8은 전술한 바와 같은 본 발명의 제안들에 따라 결정한 동작 클래스의 예시들이다. 가용 TV 채널은 미국의 경우를 기준으로 하였고, 채널화 방식은 상기 도 9(b) 또는 도 10(b)를 가정하였다.

상기 표 7의 경우에, 상기 수학식 2-2 (f _c ^k = f _s + m* n _k)에 각각의 파라미터를 대입하면, 상기 표 1과 같은 TV 채널 주파수의 중심 주파수와 동일한 위치에 5 MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 중심 주파수가 위치하는 형태로 WLAN 동작 채널이 표현될 수 있다. 예를 들어, 5 MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 중심 주파수는, 55 + 2*1 = 57 [MHz], 55 + 2*12 = 79 [MHz], 55 + 2*15 = 85 [MHz], ... 와 같이 계산된다.

또한, 상기 표 8의 경우에, 상기 수학식 3-2 (f _c ^k = f _s + m* n _k + B/2)에 각각의 파라미터를 대입하면, 상기 표 1과 같은 TV 채널 주파수의 중심 주파수와 동일한 위치에 10 MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 중심 주파수가 위치하는 형태로 WLAN 동작 채널이 표현될 수 있다. 예를 들어, 10 MHz 대역폭의 WLAN 동작 채널의 중심 주파수는, 80 + 2*1 + 6/2= 85 [MHz], 80 + 2*50 + 6/2= 183 [MHz], 80 + 2*53 + 6/2= 189 [MHz], ... 와 같이 계산된다.

도 11은 본 발명의 일례에 따른 동작 채널 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

단계 S1110에서 STA은 동작 클래스에 대한 정보를 수신할 수 있다. 상기 동작 클래스는 본 발명에서 제안하는 바에 따라 구성될 수 있으며, 특히 TVWS에서 GDB의 제어하에 동작하는 무선랜 시스템을 위해서 정의될 수 있다. 동작 클래스에 대한 정보는 동작 채널의 결정에 필요한 파라미터들(예를 들어, 채널 시작 주파수, 채널 간격, 채널 세트 등)을 지시할 수 있다. 동작 클래스에 대한 정보는 AP로부터의 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임을 통하여 수신될 수 있다.

단계 S1120에서 STA은 동작 클래스에 대한 정보에 의해 지시되는 파라미터들을 이용하여 동작 채널을 결정할 수 있다. 특히, STA은 동작 클래스에 의해 지시되는 파라미터들의 값을 본 발명에서 제안하는 수학식 f _c ^k = f _s + m* n _k + Correction (여기서, Correction의 값은 상기 수학식 2-1 내지 2-3, 3-1 내지 3-5에서 정의하는 바와 같다)에 기초하여 동작 채널의 주파수 상에서의 위치(즉, 중심 주파수)를 결정할 수 있다.

도 11을 참조하여 설명한 동작 채널 결정 방법에 있어서, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

제 1 STA(10)는 프로세서(11), 메모리(12), 송수신기(13)를 포함할 수 있다. 제 2 STA(20)는 프로세서(21), 메모리(22), 송수신기(23)를 포함할 수 있다. 송수신기(13 및 23)는 무선 신호를 송신/수신할 수 있고, 예를 들어, IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 송수신기(13 및 21)와 연결되어 IEEE 802 시스템에 따른 물리 계층 및/또는 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(11 및 21)는 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제 1 STA 및 제 2 STA의 동작을 구현하는 모듈이 메모리(12 및 22)에 저장되고, 프로세서(11 및 21)에 의하여 실행될 수 있다. 메모리(12 및 22)는 프로세서(11 및 21)의 내부에 포함되거나 또는 프로세서(11 및 21)의 외부에 설치되어 프로세서(11 및 21)와 공지의 수단에 의해 연결될 수 있다.

위와 같은 무선 장치의 구체적인 구성은, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 사항들이 독립적으로 적용되거나 또는 2 이상의 실시예가 동시에 적용되도록 구현될 수 있으며, 중복되는 내용은 명확성을 위하여 설명을 생략한다.

상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 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, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시형태들은 IEEE 802.11 시스템을 중심으로 설명하였으나, 다양한 이동통신 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (11)

1. TVWS(TV whitespace) 무선랜 시스템에서 스테이션(STA)의 동작 채널을 결정하는 방법에 있어서,
   채널 시작 주파수(channel start frequency), 채널 간격(channel spacing), 채널 세트(Channel set) 파라미터들을 포함하는 동작 클래스(operating class)를 지시하는 인덱스에 대한 정보를 수신하는 단계; 및
   상기 동작 클래스의 인덱스가 지시하는 파라미터들에 기초하여 상기 동작 채널의 중심 주파수를 결정하는 단계를 포함하고,
   상기 동작 채널의 중심 주파수는 수학식 f_c ^k = f_s + m*n_k + Correction 에 의하여 결정되고,
   상기 f_c ^k 는 k 번째 동작 채널의 중심 주파수이고,
   상기 f_s 는 상기 채널 시작 주파수이고,
   상기 m은 채널 번호 승수(channel number multiplier)이고,
   상기 n_k 는 k 번째 동작 채널의 채널 번호이고,
   상기 Correction은 상기 중심 주파수의 보정값인, 동작 채널 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 동작 채널이 하나의 기본 채널 단위(Basic Channel Unit)로 구성되는 경우에 상기 Correction의 값은 0이고,
   상기 동작 채널이 하나의 2 개의 연속적인 기본 채널 단위로 구성되는 경우에 상기 Correction의 값은 상기 기본 채널 단위/2인, 동작 채널 결정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 m은 인접한 TV 채널들 간의 간격에 기초하여 결정되는, 동작 채널 결정 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 m은 상기 인접한 TV 채널들 간의 간격의 복수개의 값들의 최대 공약수인, 동작 채널 결정 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 m은 6인, 동작 채널 결정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 n_k는 자연수인, 동작 채널 결정 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   하나의 동작 클래스 인덱스는 복수개의 상이한 채널 시작 주파수 값을 지시하는, 동작 채널 결정 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 동작 채널이 하나의 기본 채널 단위로 구성되는 경우에,
   낮은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 - (B - W)/2 이고,
   중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 0 이고,
   높은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 (B - W)/2 이며,
   B는 TV 채널의 대역폭이고,
   W는 상기 동작 채널의 대역폭인, 동작 채널 결정 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 동작 채널이 2 개의 연속적인 기본 채널 단위로 구성되는 경우에,
   낮은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 - B/2 + W 이고,
   중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 B/2 이고,
   높은 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 3B/2 - W 이고,
   낮은 주파수 기본 채널 단위 기준의 중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 W/2이고,
   높은 주파수 기본 채널 단위 기준의 중간 주파수 정렬 채널화 방식에서 상기 Correction 값은 B - W/2이며,
   B는 TV 채널의 대역폭이고,
   W는 상기 동작 채널의 대역폭인, 동작 채널 결정 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    동작 클래스(operating class)를 지시하는 인덱스에 대한 정보는, 액세스 포인트(AP)로부터의 비콘 프레임 또는 프로브 응답 프레임을 통하여 수신되는, 동작 채널 결정 방법.
11. TVWS(TV whitespace) 무선랜 시스템에서 동작 채널을 결정하는 스테이션(STA) 장치에 있어서,
    송수신기; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 채널 시작 주파수(channel start frequency), 채널 간격(channel spacing), 채널 세트(Channel set) 파라미터들을 포함하는 동작 클래스(operating class)를 지시하는 인덱스에 대한 정보를 상기 송수신기를 이용하여 수신하고; 상기 동작 클래스의 인덱스가 지시하는 파라미터들에 기초하여 상기 동작 채널의 중심 주파수를 결정하도록 설정되며,
    상기 동작 채널의 중심 주파수는 수학식 f_c ^k = f_s + m*n_k + Correction 에 의하여 결정되고,
    상기 f_c ^k 는 k 번째 동작 채널의 중심 주파수이고,
    상기 f_s 는 상기 채널 시작 주파수이고,
    상기 m은 채널 번호 승수(channel number multiplier)이고,
    상기 n_k 는 k 번째 동작 채널의 채널 번호이고,
    상기 Correction은 상기 중심 주파수의 보정값인, 동작 채널 결정 STA 장치.

Images