KR20160031443A

KR20160031443A - 무선 통신시스템의 채널 정보 피드백을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20160031443A
Application number: KR1020150129437A
Authority: KR
Inventors: 김대현; 오종호; 정병훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2016-03-22
Also published as: US20160081075A1; KR102367780B1; US9929787B2; WO2016039595A1

Abstract

본 개시는 LTE와 같은 4G 통신 시스템 이후 보다 높은 데이터 전송률을 지원하기 위해 제공될 5G 또는 pre-5G 통신 시스템에 관련된 것이다. 본 발명의 실시예들은 무선랜(WLAN)과 같은 무선통신 시스템의 제1 장치에서 제2 장치의 채널 정보 피드백을 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 장치의 동작 방법은 채널 정보의 피드백을 위한 적어도 하나의 제2 장치에 대한 채널 추정 요청 정보를 송신하는 과정과, 상기 제2 장치로부터 상기 채널 정보를 수신하는 과정을 포함한다.

Description

무선 통신시스템의 채널 정보 피드백을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FEEDBACK CHANNEL STATE INFORMATION IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신시스템에 관한 것으로, 특히 무선 통신시스템에서 채널 정보를 피드백하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다.

높은 데이터 전송률을 달성하기 위해, 5G 통신 시스템은 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 60기가(60GHz) 대역과 같은)에서의 구현이 고려되고 있다. 초고주파 대역에서의 전파의 경로손실 완화 및 전파의 전달 거리를 증가시키기 위해, 5G 통신 시스템에서는 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO), 전차원 다중입출력(Full Dimensional MIMO: FD-MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 및 대규모 안테나 (large scale antenna) 기술들이 논의되고 있다.

또한 시스템의 네트워크 개선을 위해, 5G 통신 시스템에서는 진화된 소형 셀, 개선된 소형 셀 (advanced small cell), 클라우드 무선 액세스 네트워크 (cloud radio access network: cloud RAN), 초고밀도 네트워크 (ultra-dense network), 기기 간 통신 (Device to Device communication: D2D), 무선 백홀 (wireless backhaul), 이동 네트워크 (moving network), 협력 통신 (cooperative communication), CoMP (Coordinated Multi-Points), 및 수신 간섭제거 (interference cancellation) 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

이 밖에도, 5G 시스템에서는 진보된 코딩 변조(Advanced Coding Modulation: ACM) 방식인 FQAM (Hybrid FSK and QAM Modulation) 및 SWSC (Sliding Window Superposition Coding)과, 진보된 접속 기술인 FBMC(Filter Bank Multi Carrier), NOMA(non orthogonal multiple access), 및 SCMA(sparse code multiple access) 등이 개발되고 있다.

차세대 무선랜 표준인 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) 802.11ax 표준은 무선랜(local area network, LAN) 액세스 포인트(access point, AP)와 사용자(또는 스테이션(station, STA))가 밀집된 환경에서 사용자의 체감 성능 향상을 목표로 한다. 이러한 밀집 지역에서는 많게는 수십 개의 스테이션이 하나의 AP에 할당되는 경우가 발생하는데 이는 기존의 무선랜 표준 IEEE 802.11ac에서 지원하는 다중사용자-다중입력다중출력(Multiple User - Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO) 기법만으로는 한계가 있다.

IEEE 802.11ac 표준에서는 다수의 스테이션에 신호를 전송하기 위한 방법으로써 MU-MIMO 기법만이 존재하였고 최대 4개의 스테이션에 동시에 신호를 전송하는 것이 가능하였다. 4개의 스테이션에 동시에 신호를 전송하기 위해서는 송신 스테이션에서 4개의 스테이션에 대한 채널 정보를 필요로 하며 이는 각 스테이션으로부터 피드백 받아야 한다. IEEE 802.11ac에서는 최대 4개의 스테이션이 자신의 채널 정보를 피드백 하는 것을 지원하였다. IEEE 802.11ac에서는 동시 전송 가능한 스테이션의 수가 4개로 제한되어 있는데 MU-MIMO 기법만으로 동시 전송 스테이션의 수를 더 늘이기 위해서는 안테나의 개수를 증가시켜야 한다. 송신단에 설치할 수 있는 안테나 수는 물리적 공간에 의해 제한적이다. 또한 안테나 수를 늘릴 수 있더라도 현재 802.11ac의 방법으로는 증가한 스테이션의 수에 비례해서 피드백에 필요한 시간이 증가한다. 이는 밀집 지역에서 전송 효율을 떨어뜨려 혼잡을 더욱 가중시키게 된다.

한편 IEEE 802.11ac는 직교 주파수 분할 다중화 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 기술을 지원하지 않지만, IEEE 802.11ax에서는 OFDMA 기술이 채택될 것으로 예상되고 있다. OFDMA 기술은 부반송파를 서로 다른 사용자에게 할당하여 다중 접속을 가능하게 하여 시스템의 용량증대 등의 여러 장점을 얻을 수 있는 기법이다. 이러한 OFDMA 기술 지원을 통해 추가 자원을 최소로 하고 동시 사용자 수를 늘려 밀집된 환경에서 사용자의 체감 성능을 향상시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 다양한 실시예들은 무선 통신시스템에서 채널 상태 정보를 송수신하는 장치와 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은 무선통신 시스템의 제1 장치에서 제2 장치의 채널 정보 피드백을 위한 자원을 조절하여 효율적인 자원 사용을 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은 MU-MIMO 기술 및 OFDMA 기술을 지원하는 무선통신 시스템에서 각 사용자의 채널 상태를 관리 장치에게 피드백하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은 MU-MIMO 기술 및 OFDMA 기술을 지원하는 무선통신 시스템에서 각 사용자의 채널 상태를 AP에게 피드백할 시 각 사용자의 서비스 지연이 감소되도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은 MU-MIMO 기술 및 OFDMA 기술을 지원하는 무선통신 시스템에서 각 사용자의 채널 상태를 AP에게 피드백할 시 각 사용자의 무선 자원 효율성을 증가시키는 것이 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신시스템에서 제1 장치의 동작 방법이 제공된다. 상기 방법은 채널 정보의 피드백을 위한 적어도 하나의 제2 장치에 대한 채널 추정 요청 정보를 송신하는 과정과, 상기 제2 장치로부터 상기 채널 정보를 수신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 통신시스템에서 제2 장치의 동작 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 장치로부터 채널 추정 요청 정보를 수신하는 과정과, 상기 채널 추정 요청 정보에 기초하여 생성된 채널 정보를 상기 제1 장치로 송신하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 통신시스템의 제1 장치가 제공된다. 상기 제1 장치는 채널 정보의 피드백을 위한 적어도 하나의 제2 장치에 대한 채널 추정 요청 정보를 송신하는 송신기와, 상기 제2 장치로부터 상기 채널 정보를 수신하는 수신기를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무선 통신시스템의 제2 장치가 제공된다. 상기 제2 장치는 제1 장치로부터 채널 추정 요청 정보를 수신하는 수신기와, 상기 채널 추정 요청 정보에 기초하여 생성된 채널 정보를 상기 제1 장치로 송신하는 송신기를 포함한다.

본 발명의 다양한 실시예들은 다수의 사용자들 및 다수의 안테나들이 함께 사용되는 방식인 MU-MIMO 방식 및 다중 채널을 동시에 사용하는 방식인 OFDMA 방식 등이 사용되는 무선 통신 환경에서 각 사용자 또는 STA의 서비스 지연을 감소시키면서도, 무선 자원 효율성을 증가시키는 것이 가능하도록 채널 상황을 AP에게 제공할 수 있다.

본 발명 및 그의 효과에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부되는 도면들을 참조하여 하기의 설명들이 이루어질 것이고, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 무선 통신시스템의 환경을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 기존의 무선 통신시스템에서 채널 정보 피드백시 문제점을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템에서 채널 정보 피드백 처리를 해결하고자 하는 과제를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에 대한 블록 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제2 장치에 대한 블록 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치와 제2 장치에 의해 수행되는 동작의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 프레임 구조를 보여주는 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 STA 정보의 일 예를 보여주는 도면들이다.
도 9a 및 도 9b는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 STA 정보의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 10a 및 도 10b는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 STA 정보의 또 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 11a 내지 도 11c는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 피드백 전송 채널 정보의 예들을 보여주는 도면들이다.
도 12는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 13은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 14는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 15는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 MAC 프레임의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 16은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 MAC 프레임의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 17은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 MAC 프레임의 또 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제2 장치에서 생성되는 MAC 프레임의 또 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 19는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 20은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 21은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 22는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 23은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 24는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 25는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 하기에서는 본 발명의 실시예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외의 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면들에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 따라서 본 특허 명세서에서 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 사용되어지는 도 1 내지 도 25는 단지 예시를 위한 것인 바, 발명의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석되어져서는 아니될 것이다.

후술될 본 발명의 다양한 실시예들은 무선 통신시스템에서 상기 시스템의 관리하는 제1 장치와 상기 제1 장치에 의해 관리되는 제2 장치 사이에서 정보의 송수신에 관한 것이다. 특히 본 발명의 실시예들은 상기 제2 장치가 채널 상황을 나타내는 정보를 상기 제1 장치로 피드백하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 다수의 사용자들 및 다수의 안테나들이 함께 사용되는 방식인 다중 사용자 다중 입력 다중 출력(multiple user- multiple input multiple output: MU-MIMO) 방식과 다중 채널을 동시에 사용하는 방식인 직교 주파수 분할 다중화 접속(orthogonal frequency division multiple access: OFDMA) 방식 등이 사용되는 무선랜(wireless local area network: WLAN) 환경에서 적용될 수 있다. 이러한 경우 제1 장치는 액세스 포인트(access point: AP)가 될 수 있으며, 제2 장치는 스테이션(station, STA) 또는 단말이 될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예들이 AP와 하나 이상의 STA를 포함하는 무선랜 시스템에 적용되는 예로서 설명될 것이지만, 본 발명의 실시예들의 보호범위는 이에 제한되지는 않으며 적절하게 배열된 무선 통신 환경에서도 동일하게 적용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 AP 100과 다수의 STA들 201-20N을 포함하는 무선 통신시스템에서 적용될 수 있으며, 여기서 STA들은 채널 상황을 나타내는 채널 정보를 AP 100으로 피드백한다.

무선랜 시스템에서 다수의 STA 각각은 안테나 수, 할당된 채널, 피드백 할 채널, 채널 상태 등이 모두 다르기 때문에 피드백할 채널 정보의 양이 달라질 수 있다. 이러한 경우 다수의 STA들이 동시에 피드백을 시작하더라도 피드백이 끝나는 시점이 달라질 수 있다. 피드백의 시간 차이는 짧지 않을 수 있기 때문에 채널 정보 피드백이 먼저 끝난 채널에 대한 자원의 낭비가 초래될 수 있다. 예를 들어, 도 2a를 참조하면, STA1 내지 STA3에 대한 피드백 시점들은 서로 다르다. STA2에 대한 피드백이 상대적으로 빨리 끝남에 따라 STA2에 대한 채널 #2의 자원이 낭비될 수 있다(210A).

또한, STA들 사이에서의 피드백 종료 시점 차이로 인해 다른 STA들의 채널 점유 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 2b를 참조하면, 채널 정보 피드백 시에 STA들 1-4 간 정보량 차이로 인해 상향링크(uplink, UL) 종료 시점 차이가 발생할 수 있다. UL 종료 시점 차이가 미리 설정된 DIFS(Distributed InterFrame Space) 값(예; 34us) 이상이면, 다른 STA가 먼저 채널을 점유할 수 있다. 이러한 경우 AP는 하향링크(downlink, DL) 데이터를 전송할 수 없고, 다음에 채널을 점유할 때 채널 정보는 유효시간이 경과하게 된다(210B). 즉, 애써 피드백 한 채널 정보가 무용지물이 된다.

후술되는 본 발명의 실시예들은 위와 같이 채널 정보 피드백 시 발생할 수 있는 문제들을 해결하기 위한 방안들을 제안한다. 본 발명의 제1 실시예는 OFDMA 채널 피드백 종료 시점 불일치에 의해 자원 낭비가 없도록 채널 정보를 피드백하는 방법을 제안한다. 이 실시예는 후술되는 도 8a 내지 도 13과 관련하여 설명될 것이다. 본 발명의 제2 실시예는 OFDMA 채널 피드백 종료 시점 불일치시 다른 STA에 의해 자원이 점유되는 것을 막는 방법을 제안한다. 이 실시예는 후술되는 도 15 내지 도 25와 관련하여 설명될 것이다. 각 방법을 설명함에 있어서 도면들 및 예들이 구분되어 설명될 것이지만, 이 도면들 및 예들이 두 방법 모두에 적용 가능하다는 사실에 유의하여야 한다. 따라서 본 발명의 실시예들은 무선랜에서 OFDMA 기법을 통해 채널 정보를 피드백하기 위한 후술되는 매체접근제어(medium access contro, MAC) 프레임 구조 및 프레임 전송 방법들을 모두 고려한다.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 400에 대한 블록 구성을 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치 400은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 장치 400은 안테나부 410과 송수신기 420과 제어기 430과 저장부 440을 포함한다.

안테나부 410은 송수신기 420에 의해 송신 처리된 신호를 무선 채널을 통해 송신하고, 무선 채널상의 신호를 수신한다. 안테나부 410은 빔포밍을 지원하기 위한 다수의 안테나들, 어레이 안테나 또는 안테나 요소(element)들을 포함할 수 있다.

송수신기 420은 송신될 신호를 송신 처리하고, 또한 수신되는 신호를 수신 처리한다. 예를 들어, 송수신기 420은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 데이터 송신 시, 송수신기 420은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 이때 송수신기 420은 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑하고, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산을 통해 OFDM 심벌을 생성할 수 있다. 데이터 수신 시, 송수신기 420은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 송수신기 420은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나부 410을 통해 송신하고, 상기 안테나부 410을 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 송수신기 420은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.

또한, 송수신기 420은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 게다가, 송수신기 420은 빔포밍(beamforming)을 지원할 수 있다. 빔포밍을 위해, 송수신기 420은 안테나부 410에 포함되는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한, 송수신기 420은 송신되는 다수의 데이터 스트림들에 대해 프리코딩(precoding)을 수행할 수 있다. 이러한 제1 장치 400은 MU-MIMO 통신 및 OFDMA 통신을 수행할 수 있다. 송수신기 420은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이러한 송수신기 420은 통신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있으며, 경우에 따라서는 송신기와 수신기 또는 송신부와 수신부로 분리되어 도시될 수 있다.

저장부 440은 송신 장치의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 또한, 저장부 440은 제어기 430의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다. 예를 들어, 저장부 440은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 8a 내지 도 11c에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 생성 동작과, 도 12 내지 도 14에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행과 관련된 프로그램 및/또는 명령어들을 저장할 수 있다. 다른 예로, 저장부 440은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 15 내지 도 18b에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 생성 동작과, 도 19 내지 도 25에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행과 관련된 프로그램 및/또는 명령어들을 저장할 수 있다.

제어기 430은 제1 장치 400의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어기 430은 송수신기 420을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어기 430은 저장부 440에 데이터를 기록하고, 저장부 440에 기록되어 있는 데이터를 읽는다. 제어기 430은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예들에 따른 동작이 수행되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기 430은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 8a 내지 도 11c에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 생성 동작과, 도 12 내지 도 14에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행이 수행되도록 제어할 수 있다. 다른 예로, 제어기 430은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 15 내지 도 18b에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 생성 동작과, 도 19 내지 도 25에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행이 수행되도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어기 430은 NDPA(Null Data Packet Announcement) 프레임 생성 모듈 432와, NDP(Null Data Packet) 프레임 생성 모듈 434를 포함한다. 이러한 제어기 430에 의해 생성되는 MAC 프레임은 후술되는 도 7a, 도 7b, 도 8a 내지 도 11c에 도시된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 송수신기 420은 채널 정보의 피드백을 위한 적어도 하나의 제2 장치에 대한 채널 추정 요청 정보를 송신하고, 상기 제2 장치로부터 상기 채널 정보를 수신한다.

일 실시예에서, 상기 채널 추정 요청 정보는, 상기 제2 장치에 대한 식별 정보와, 피드백을 위한 자원할당 지시 정보를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 식별 정보는, 상기 제2 장치가 속한 그룹을 지시하는 정보와 상기 제2 장치가 속한 주파수 대역을 지시하는 정보 중의 하나를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 자원할당 지시 정보는, 어떠한 채널 정보를 피드백할 지를 지시하는 정보와, 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보와, 채널 정보를 언제 전송할지를 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 장치.

일 실시예에서, 상기 송신기는, 사용가능한 모든 채널들을 통해 복제하여 상기 채널 추정 요청 정보를 송신한다.

다른 실시예에서, 상기 송신기는, 미리 결정된 주요 채널 또는 상기 제2 장치에 대응하는 채널을 통해 상기 채널 추정 요청 정보를 송신한다.

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제2 장치 500에 대한 블록 구성을 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제2 장치 500은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 STA 201-20N 중의 적어도 하나가 될 수 있다.

도 5를 참조하면, 제2 장치 500은 안테나부 510과 송수신기 520과 제어기 530과 저장부 540을 포함한다.

안테나부 510은 송수신기 520에 의해 송신 처리된 신호를 무선 채널을 통해 송신하고, 무선 채널상의 신호를 수신한다. 안테나부 510은 빔포밍을 지원하기 위한 다수의 안테나들, 어레이 안테나 또는 안테나 요소(element)들을 포함할 수 있다.

송수신기 520은 송신될 신호를 송신 처리하고, 또한 수신되는 신호를 수신 처리한다. 예를 들어, 송수신기 520은 시스템의 물리 계층 규격에 따라 기저대역 신호 및 비트열 간 변환 기능을 수행한다. 데이터 송신 시, 송수신기 520은 송신 비트열을 부호화 및 변조함으로써 복소 심벌들을 생성한다. 이때 송수신기 520은 상기 복소 심벌들을 부반송파들에 매핑하고, IFFT(inverse fast Fourier transform) 연산을 통해 OFDM 심벌을 생성할 수 있다. 데이터 수신 시, 송수신기 520은 기저대역 신호를 복조 및 복호화를 통해 수신 비트열을 복원한다. 또한, 송수신기 520은 기저대역 신호를 RF(radio frequency) 대역 신호로 상향변환한 후 안테나부 510을 통해 송신하고, 상기 안테나부 510을 통해 수신되는 RF 대역 신호를 기저대역 신호로 하향변환한다. 예를 들어, 송수신기 520은 송신 필터, 수신 필터, 증폭기, 믹서(mixer), 오실레이터(oscillator), DAC(Digital to Analog Convertor), ADC(Analog to Digital Convertor) 등을 포함할 수 있다.

또한, 송수신기 520은 다수의 RF 체인들을 포함할 수 있다. 게다가, 송수신기 520은 빔포밍(beamforming)을 지원할 수 있다. 빔포밍을 위해, 송수신기 520은 안테나부 510에 포함되는 다수의 안테나들 또는 안테나 요소(element)들을 통해 송수신되는 신호들 각각의 위상 및 크기를 조절할 수 있다. 또한, 송수신기 520은 송신되는 다수의 데이터 스트림들에 대해 프리코딩(precoding)을 수행할 수 있다. 이러한 제2 장치 500은 MU-MIMO 통신 및 OFDMA 통신을 수행할 수 있다. 송수신기 520은 상술한 바와 같이 신호를 송신 및 수신한다. 이러한 송수신기 520은 통신부 또는 송수신부로 지칭될 수 있으며, 경우에 따라서는 송신기와 수신기 또는 송신부와 수신부로 분리되어 도시될 수 있다.

저장부 540은 송신 장치의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보 등의 데이터를 저장한다. 또한, 저장부 540은 제어기 530의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공한다. 예를 들어, 저장부 540은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 8a 내지 도 11c에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 생성 동작과, 도 12 내지 도 14에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행과 관련된 프로그램 및/또는 명령어들을 저장할 수 있다. 다른 예로, 저장부 540은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 15 내지 도 18b에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 생성 동작과, 도 19 내지 도 25에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행과 관련된 프로그램 및/또는 명령어들을 저장할 수 있다.

제어기 530은 제2 장치 500의 전반적인 동작들을 제어한다. 예를 들어, 제어기 530은 송수신기 520을 통해 신호를 송수신한다. 또한, 제어기 530은 저장부 540에 데이터를 기록하고, 저장부 540에 기록되어 있는 데이터를 읽는다. 제어기 530은 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예들에 따른 동작이 수행되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기 530은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 8a 내지 도 11c에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 수신 동작과, 도 12 내지 도 14에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행이 수행되도록 제어할 수 있다. 다른 예로, 제어기 530은 도 6에 따른 흐름에 따른 동작과, 도 15 내지 도 18b에 도시된 구조에 따른 MAC 프레임(또는 정보)의 수신 동작과, 도 19 내지 도 25에 도시된 흐름에 따른 동작의 수행이 수행되도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어기 530은 빔포밍 프레임 생성 모듈 532를 포함한다. 이러한 제어기 530에 의해 생성되는 빔포밍 프레임은 후술되는 도 12 내지 도 14, 도 19 내지 도 25에 도시된 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 송수신기 520은 제1 장치로부터 채널 추정 요청 정보를 수신하고, 상기 채널 추정 요청 정보에 기초하여 생성된 채널 정보를 상기 제1 장치로 송신한다.

일 실시예에서, 상기 자원할당 지시 정보는: 어떠한 채널 정보를 피드백할 지를 지시하는 정보와, 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보와, 채널 정보를 언제 전송할지를 지시하는 정보 중의 하나를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 채널 추정 요청 정보는, 사용가능한 모든 채널들을 통해 복제되어 상기 제2 장치로 송신된다. 다른 실시예에서, 상기 채널 추정 요청 정보는, 미리 결정된 주요 채널 또는 상기 제2 장치에 대응하는 채널을 통해 상기 제2 장치로 송신된다.

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치와 제2 장치에 의해 수행되는 동작의 흐름 600을 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치 400은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치 500은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 STA 201-20N 중의 적어도 하나가 될 수 있다.

도 6을 참조하면, MU-MIMO 방식 및 OFDMA 방식이 사용되는 WLAN 환경에 속한 무선 통신 시스템의 제1 장치인 AP이 제2 장치인 적어도 하나의 단말로부터 채널 정보를 피드백받는 동작 600의 흐름이 도시되어 있다.

610단계에서, 무선 통신 시스템을 관리하는 제1 장치는 채널 추정을 요청하는 널 데이터 패킷 광고(Null data packet announcement, NDPA) 프레임을 송신한다.

620단계에서, 제1 장치는 널 데이터 패킷(Null data packet, NDP) 프레임을 송신한다.

630단계에서, 제1 장치의 관리 하에 있는 제2 장치는 NDPA 프레임 및 NDP 프레임을 수신한다.

640단계에서, 제2 장치는 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(compressed beamforming frame)을 전송한다.

650단계에서, 제1 장치는 상기 압축된 빔포밍 프레임을 수신하고 다른 단말들을 폴링(polling)하는 빔포밍 리포트 폴 프레임(beamforming report poll frame)을 전송한다.

660단계에서, 제2 장치는 상기 빔포밍 리포트 폴 프레임을 수신하고 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(compressed beamforming frame)을 전송한다.

일 실시예에서, 제1 장치가 NDPA 프레임을 송신하는 과정은 제1 동작, 제2 동작, 제3 동작 및 제4 동작 중 하나를 포함할 수 있다.

제1 동작은 제1 단말 정보를 포함하고 있는 NDPA 프레임을 각 서브대역(sub-band) 별로 복제하여 전송하는 동작을 포함한다. 제1 단말 정보는 채널 정보를 피드백 받고자 하는 모든 단말들의 정보, 예를 들어 접속 아이디(association ID: AID), 피드백 타입, 피드백 길이, 그리고 동시에 송수신하고자 하는 스트림 정보 등을 포함한다.

제2 동작은 제2 단말 정보를 포함하고 있는 NDPA 프레임을 각 서브밴드 별로 구별하여 전송하는 동작을 포함한다. 제2 단말 정보는 채널 정보를 피드백 받고자 하는 단말들 중 각 서브대역을 사용하고자 하는 단말들의 정보, 예를 들어 접속 아이디(association ID: AID), 피드백 타입, 피드백 길이, 그리고 동시에 송수신하고자 하는 스트림 정보 등을 포함한다. 예를 들어, 제2 송신 동작을 위해 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA) 방식이 이용될 수 있다.

제3 동작은 채널 정보를 피드백 받고자 하는 모든 단말들이 속한 그룹 아이디 (GID)를 포함하고 있는 NDPA 프레임을 각 서브밴드 별로 복제하여 전송하는 동작을 포함한다.

제4 동작은 채널 정보를 피드백 받고자 하는 단말들 중 각 서브밴드를 사용하고자 하는 단말들이 속한 그룹들의 아이디 정보(GID)를 포함하고 있는 NDPA 프레임을 각 서브밴드 별로 구별하여 전송하는 동작을 포함한다. 예를 들어, 제4 송신 동작을 위해 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA) 방식이 이용될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 장치가 NDPA 및 NDP를 수신하고 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(compressed beamforming frame)을 전송하는 과정은 제1 방식과 제2 방식 중의 하나를 포함할 수 있다.

제1 방식에 따르면, 제2 장치는 수신한 NDPA를 참조하여 NDPA가 AID 기반으로 구성된 경우, 자신이 속한 서브대역에서 몇 번째로 지목(호출)된 단말인지 파악하고 각 서브대역에서 가장 처음으로(또는 가장 마지막으로) 지목된 단말인 경우에만 전송한다.

제2 방식에 따르면, 제2 장치는 수신한 NDPA를 참조하여 NDPA가 GID 기반으로 구성된 경우, 자신이 속한 그룹에서 어떤 위치에 있는 단말인지 파악하고 각 서브대역에서 가장 낮은(또는 가장 높은)위치가 할당된 단말인 경우에만 전송한다.

일 실시예에서, 제2 장치가 NDPA 및 NDP를 수신하고 채널 정보를 포함한 압축된 빔포밍 프레임(compressed beamforming frame)을 전송하는 과정은, 수신한 NDPA를 참조하여 NDPA에서 지정한 길이에 맞추어 압축된 빔포밍 프레임(compressed beamforming frame)을 전송하기 위하여 남는 프레임 길이가 있다면 0으로 패딩(padding)하여 전송하는 과정을 포함한다.

일 실시예에서, 제1 장치가 상기 압축된 빔포밍 프레임을 수신하고 다른 단말들을 폴링(polling)하는 빔포밍 리포트 폴 프레임(beamforming report poll frame)을 전송하는 과정은 제1 전송 방식과 제2 전송 방식 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제1 전송 방식에 따르면, 제1 장치는 각 서브대역 별로 존재하는 채널 정보를 피드백 받고자 하는 다음 순서의 단말들의 정보, 예를 들어 접속 아이디(association ID: AID), 피드백 타입, 피드백 길이, 그리고 동시에 송수신하고자 하는 스트림 정보 등을 포함하는 단말 정보를 포함하고 있는 NDPA 프레임을 각 서브대역 별로 복제하여 전송한다.

제2 전송 방식에 따르면, 제1 장치는 각 서브대역별로 존재하는 채널 정보를 피드백 받고자 하는 다음 순서의 단말들의 정보, 예를 들어 접속 아이디(association ID: AID), 피드백 타입, 피드백 길이, 그리고 동시에 송수신하고자 하는 스트림 정보 등을 포함하는 단말 정보를 포함하고 있는 NDPA 프레임을 각 서브대역별로 구별하여 전송한다. 예를 들어, 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA)방식이 이용될 수 있다.

도 7a 및 도 7b는 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 프레임 구조를 보여주는 도면들이다. 예를 들어, 제1 장치 400은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있다.

도 7a를 참조하면, 제1 장치 400에서 생성되는 NDPA 프레임 700은 Frame Control 필드 710, Duration 필드 720, RA 필드 730, TA 필드 740, Sounding Dialog Token 필드 750, STA Info. 필드 760 및 FCS 필드 770을 포함한다. STA Info. 필드 760은 각 STA에 대응하는 다수(예; n개)의 필드들을 포함한다.

도 7b를 참조하면, NDPA 프레임 700에 포함되는 STA Info. 필드 780은 AID12 필드 782, Feedback Type 필드 784, Nc Index 필드 786을 포함한다.

이하 본 발명의 실시예들에 따라 자원 낭비를 방지하기 위한 채널 피드백 동작의 제1 실시예가 도 8a 내지 도 14를 참조하여 설명될 것이며, 다른 STA에 의해 자원이 점유되는 것을 방지하기 위한 채널 피드백 동작의 제2 실시예가 도 15 내지 도 25를 참조하여 설명될 것이다.

(실시예 1) 자원 낭비를 막는 채널 피드백 방법

전술한 도 2a에 도시된 바와 같이 OFDMA를 이용해 채널 정보를 동시에 피드백 하는 STA들 간에 채널 정보 피드백 시간이 달라 자원이 낭비될 수 있다. 이 시간 차이를 없애기 위해 AP는 각 STA가 피드백 해야 하는 채널 정보량을 고려하여 각 STA의 피드백이 동시에 끝날 수 있도록 피드백을 위한 주파수, 시간 자원을 할당할 수 있다. 이러한 자원 할당이 가능하기 위해 AP는 각 STA의 피드백 정보량 및 전송 시간을 알고 있어야 한다. 각 STA의 피드백 정보량 및 전송 시간은 다음의 방법 A 또는 방법 B을 통해 알 수 있으며, 본 발명의 실시예들에서는 어떠한 방법을 사용해도 무방하다.

(방법 A) 직접 각 STA로부터 수집하는 방법

AP는 각 STA가 가지고 있는 피드백 정보량 및 전송 시간을 직접 수집할 수 있다. 이 때 이러한 정보의 수집 방법은 폴링을 통해 AP가 각 STA에게 정보를 요청하는 방법도 있고, 특정 시간을 이러한 정보 수집을 위해 할당하여 수행하는 방법도 있고, STA들이 경쟁을 통해 AP에게 직접 정보를 전달하는 방법도 있을 수 있다. 이 때 수집하는 정보는 필요한 모든 정보일 수도 있고, 그 정보의 일부분 일 수도 있다.

(방법 B) 기존 정보를 토대로 추정하는 방법

AP는 각 STA가 가지고 있는 피드백 정보량 및 전송 시간을 기존의 정보들을 이용해 추정할 수 있다. 이 때 기존의 정보들은 사전에 공유된 각 STA의 정보일 수도 있고, 이전에 전송 되었던 어떠한 전송의 특성일 수도 있다. 이러한 정보들을 통해 AP는 아래 <수학식 1>과 같이 각 STA의 채널 정보량을 OFDM 심볼 수로 계산할 수 있다.

여기서 N_Φ,i는 STA i가 피드백 해야하는 Φ 원소의 수, N_Ψ,i　는 STA i가 피드백 해야하는 Ψ 원소의 수, N_F,i는 STA i가 피드백 해야하는 서브캐리어(subcarrier) 수, N_DBPS,i는 STA i가 OFDM 심볼당 전송할 수 있는 데이터 비트수를 나타낸다, Φ, Ψ는 각 원소가 피드백 되는 비트수를 나타내며 (5, 7) 또는 (7, 9) 비트이다.

위 방법 A 또는 방법 B을 통해 수집된 정보를 이용해서 AP는 모든 STA의 채널 피드백 시점이 일치하도록 각 STA에 채널 정보를 피드백할 자원을 할당할 수 있다. 이와 같은 자원 할당 정보는 도 8a/8b, 도 9a/9b, 도 10a/10b에 도시된 바와 같이 구현될 수 있는 널 데이터 패킷 광고(Null Data Packet Announcement, NDPA)에 포함되는 STA 정보(Info.) 필드를 이용하여 AP로부터 STA로 송신될 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 STA 정보 800A,800B의 일 예를 보여주는 도면들이다. 예를 들어, 제1 장치 400은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, STA 정보는 도 7a에 도시된 STA Info. 필드 760에 포함될 수 있다.

도 8a를 참조하면, STA 정보 800A는 AID 필드, Feedback Type 필드, Nc Index 필드 및 Feedback TX Start Time 필드 810을 포함한다. Feedback TX Start Time 필드 810은 언제 STA이 해당 채널로 피드백해야 하는지를 지시하는 정보이다. NDPA를 받은 STA이 본인이 어떤 채널에 대한 정보를 어떤 채널을 통해 피드백 해야 하는지 아는 상황을 가정(모든 채널정보를 피드백 하거나 NDPA를 수신한 채널에 대한 정보만 피드백하기로 약속된 상황)하며, 이는 NDPA가 최소자원 단위로 전송될 때 자원 별로 해당 채널을 사용하는 STA의 정보만 전송하는 실시예인 도 14에 해당한다. 이때 STA는 NDPA를 수신한 채널에 대한 채널 정보를 해당 채널을 통해 피드백 하는 경우로 Feedback TX Start Time 필드 810을 통해 언제 STA이 해당 채널로 피드백 하는지만 알려면 된다.

도 8b를 참조하면, STA 정보 800B는 Feedback TX Start Time 필드 810 대신에 Feedback TX Order 필드 812를 포함할 수도 있다. Feedback TX Order 필드 812는 언제 STA이 해당 채널에서 몇번째로 채널 정보를 피드백할지를 지시하는 정보이다.

도 9a 및 도 9b는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 STA 정보의 다른 예를 보여주는 도면들이다. 예를 들어, 제1 장치 400은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, STA 정보는 도 7a에 도시된 STA Info. 필드 760에 포함될 수 있다.

도 9a를 참조하면, STA 정보 900A는 AID 필드, Feedback Type 필드, Nc Index 필드, Feedback Frame TX Channel 필드 910 및 Feedback TX Start Time 필드 920을 포함한다. Feedback Frame TX Channel 필드 910는 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보이며, Feedback TX Start Time 필드 920은 언제 STA이 해당 채널로 피드백해야 하는지를 지시하는 정보이다. 도 9a는 STA이 어떤 채널에 대한 정보를 피드백해야 한다는 것은 알고 있으나 어떤 채널로 피드백 해야 하는지 모르는 상황에 해당한다. 이때 AP가 할당해주는 채널을 이용하여 STA가 채널 정보를 피드백하도록, AP는 Feedback TX Channel 필드 910을 통하여 어떤 채널을 통해 피드백 할지의 정보를 표시한다. 예를 들어, AP는 Feedback TX Channel 필드 910을 통하여 어떤 채널을 통해 피드백 할지의 정보를 비트맵 형태로 표시할 수 있다.

도 9b를 참조하면, STA 정보 900B는 Feedback TX Start Time 필드 920 대신에 Feedback TX Order 필드 922를 포함할 수도 있다. Feedback TX Order 필드 922는 언제 STA이 해당 채널에서 몇번째로 채널 정보를 피드백할지를 지시하는 정보이다.

도 8a/8b, 도 9a/9b 경우 모두 Feedback Type (총 2비트)에 각 STA이 NDP를 수신한 모든 채널에 대한 채널 정보를 피드백 할지 본인이 할당받은 채널 정보만 피드백 할지에 대한 정보가 1비트 추가되어 전송된다. 기존 IEEE 802.11ac에서는 Feedback Type이 1비트이며 단일 STA인지 다중 STA인지만을 알려주지만 OFDMA의 경우 1비트 추가하여 피드백 채널 정보를 포함한다.

도 10a 및 도 10b는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 STA 정보의 또 다른 예를 보여주는 도면들이다. 예를 들어, 제1 장치 400은 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, STA 정보는 도 7a에 도시된 STA Info. 필드 760에 포함될 수 있다.

도 10a를 참조하면, STA 정보 1000A는 AID 필드, Feedback Type 필드, Nc Index 필드, NDP Sounding Channel 필드 1010, Feedback Frame TX Channel 필드 1020 및 Feedback TX Start Time 필드 1030을 포함한다. NDP Sounding Channel 필드 1010은 STA이 어떤 채널에 대한 정보를 피드백해야 하는지를 지시하는 정보이며, Feedback Frame TX Channel 필드 1020는 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보이며, Feedback TX Start Time 필드 1030은 언제 STA이 해당 채널로 피드백해야 하는지를 지시하는 정보이다.

도 10a에 도시된 바와 같은 STA 정보는 NDPA에 특정 채널을 사용에 대한 정보가 없는 경우, 즉 NDPA가 채널 정보를 피드백 할 모든 STA의 정보를 담고 있고 NDPA가 최소 자원 단위로 복제(duplicate)되어 전송(도 12)되거나 Primary 채널을 통해 전송(도 13)되는 실시예에서 사용 가능하다. 이 경우 각 STA은 어떤 채널에 대한 정보를 어떤 채널로 언제 피드백 해야 하는지 모르는 상황이므로, AP는 STA들에 이에 대한 값들을 NDP Sounding Channel, Feedback TX Channel, Feedback TX Start Time의 필드로 알려준다. NDP Sounding Channel 필드 1010은 STA이 어떤 채널에 대한 정보를 피드백 해야 하는지 나타낸다. Feedback TX Channel 필드 1020은 채널 정보를 전송할 채널을 나타낸다. Feedback TX Start Time 필드 1030은 채널 정보를 언제 전송할지를 나타낸다.

도 10b를 참조하면, STA 정보 1000B는 Feedback TX Start Time 필드 1030 대신에 Feedback TX Order 필드 1032를 포함할 수도 있다. Feedback TX Order 필드 1032는 언제 STA이 해당 채널에서 몇번째로 채널 정보를 피드백할지를 지시하는 정보이다.

도 10a를 참조하면, AP는 각 STA의 피드백 정보량을 파악하고 피드백 종료 시점이 일치하도록 각 STA의 NDP Sounding Channel 1010과, Feedback TX Channel 1020과, Feedback TX Start Time 1030을 결정하여 전송한다. 여기서 AP는 NDP Sounding Channel과 Feedback TX Channel에 대하여 전체 채널을 최소 주파수 자원 단위로 나누어 비트맵으로 표시할 수 있다.

예를 들어, 도 11a 내지 도 11c을 참조하면, AP는 80 MHz 채널을 5 MHz 최소 주파수 자원 단위로 나누고, 이러한 16개의 서브채널을 비트맵 구조를 나타낼 수 있다. 연속적으로 할당된 주파수 자원을 표현(도 11a의 경우 40-80MHz 연속 채널의 사용 예, 도 11c의 경우 0-80MHz 전 채널의 사용 예)하는 것 또는 비연속적으로 할당된 주파수 자원을 표현(도 11b의 경우 0-10MHz, 20-30MHz의 비연속 채널의 사용 예)하는 것 가능하다.

다시 도 10a/10b를 참조하면, 도 8a/8b, 도 9a/9b에서 모든 채널 정보를 피드백 할지 부분 채널 정보를 피드백할지를 나타내기 위해 Feedback Type에 1비트를 추가했던 것과 달리, Feedback Type에 추가 정보 없이도 NDP Sounding Channel 1010에 모든 채널 정보를 피드백할지 부분채널 정보를 피드백할지 충분히 표시하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예는 도 8a/8b, 9a/9b, 10a/10b에 도시된 바와 같은 프레임을 통해 채널 정보 피드백 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 그 결과 본 발명의 제1 실시예는 도 2a에서 낭비되었던 자원을 도 3a에 도시된 바와 같이 다른 STA들이 사용할 수 있게 하여 자원 낭비 없이 채널 정보 피드백 과정을 완료할 수 있도록 한다.

도 3a를 참조하면, 한 자원에 STA2와 STA3이 순차적으로 피드백 할 경우 피드백 사이의 간격은 상황에 따라 조절 가능하다. 예를 들어 주변에 전혀 간섭 요인이 없다면 STA3은 NDPA 가 보낸 시작 시간에 바로 전송을 시작하고, 이전에 누가 전송하고 있는지는 고민하지 않는다. 하지만 주변에 간섭 요인이 많다면 충돌을 피하기 위해 STA3은 STA2의 피드백이 끝난 후 SIFS 시간 뒤 피드백을 전송한다. 이 경우는 다음과 같이 2가지 실시예로 동작할 수 있다.

첫째는, NDPA에 명시된 시작 시간까지 채널을 살피고 채널이 아이들(idle) 해진 뒤 SIFS 시간이 지난 시간이 시작 시간과 일치하면 피드백을 전송하는 것이다. 만약 전송하려는 시간이 시작시간보다 빠르거나 늦으면 간섭에 의한 영향이 있을 수 있으니 전송을 피할 수 있다.

둘째는, NDPA에 시작시간이 아니라 자신의 전송 순서만 표시된 경우, 즉 Feedback TX Start Time이 Feedback TX Order로 대체된 상황이다. 이 경우는 자신의 전송 순서만 알고 채널을 살피다가 채널이 아이들해지면 SIFS 시간이 지난 후 전송하는 것이다. 이와 같이 SIFS 시간 후에 전송하는 방법은 간섭에 의한 영향을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다.

앞서서 언급한 바와 같이 OFDMA 피드백 종료 시점을 일치 시키기 위해서 AP는 각 STA의 피드백 정보량을 정확하게 파악할 필요가 있다. 피드백 정보량에 영향을 미치는 요인으로 안테나 수, 피드백 할 채널 수, 할당받은 채널 정보, 채널 상태가 있을 수 있다. 안테나 수는 Capability Information Elements를 AP가 STA과 주고 받음을 통해서 파악할 수 있고, 피드백 할 채널 수는 NDPA의 Feedback Type을 AP가 STA과 주고 받음을 통해서 파악할 수 있고, 할당받은 채널 정보는 PHY 프레임의 SIG 정보를 AP가 STA과 주고 받음을 통해서 파악할 수 있고, 채널 상태는 데이터를 AP가 STA과 주고 받음을 통해서 파악할 수 있다. 하지만 피드백 비트 수인 Φ, Ψ는 각각 5 또는 7 비트, 7 또는 9 비트로 피드백 되는데 이 차이로 인해 약 33%의 피드백 정보량의 차이가 발생할 수 있다. 이러한 차이가 큰 값은 아니지만 문제가 된다면 Capability Information Elements에 Φ, Ψ의 비트를 알려주는 필드를 추가하더라도 1비트면 충분한 값이다. 또한 Φ, Ψ는 STA에서 매번 변화하는 값이 아니라 그 STA의 피드백 시에 사용하는 고유 값이므로 Φ, Ψ 값을 AP에 알려 주기 위한 방법이 없어도 STA들이 한 번 피드백을 하면 AP가 파악 할 수 있는 값이고 그 이후에는 문제가 되지 않는다.

송수신 예들

자원 낭비를 방지하기 위한 채널 피드백 방법에 대한 실시예들이 도 12 내지 도 14에 도시되어 있다. 각 실시예는 제1 장치가 제2 장치로 SAT 정보를 전송하는 예에 해당하며, NDPA에 해당 STA 정보를 실어서 보내는 방법에서 차이가 있다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다.

도 12는 AP가 NDPA에 모든 STA 정보를 최소 자원 단위로 복제(duplicate)해서 STA들로 보내는 방법 1200을 도시한다. 모든 STA 정보 STA 1-2는 우선(primary) 채널인 채널#1 뿐만 아니라 채널#2를 통해서도 전송된다.

도 13은 AP가 primary 채널로만 NDPA에 모든 STA 정보를 STA들로 보내는 방법 1300을 도시한다. 모든 STA 정보 STA 1-2는 primary 채널인 채널#1을 통해서 전송된다.

도 14는 AP가 NDPA에 해당 채널을 사용하는 STA 정보만 해당 채널을 통해서 전송하는 방법 1400을 도시한다. STA 정보 STA 1은 채널#1을 통해서 전송되며, STA 정보 STA 2는 채널#2를 통해서 전송된다.

도 12 및 도 13에 도시된 실시예는 도 9a/9b에 도시된 STA 정보와 함께 사용 가능하며, 도 14에 도시된 실시예는 도 8a/8b에 도시된 STA 정보와 함께 사용 가능하다. 도 12 내지 도 14에 도시된 예들은 OFDMA 방식을 통한 전송의 예들만을 도시하고 있지만, 본 발명의 실시예들은 이에 제한되는 것이 아니며, MIMO와 OFDMA가 결합된 상태에서도 공간 스트림(spatial stream) 별로 독립적으로 제안된 방법을 사용할 수 있기 때문에 손쉽게 확장이 가능하다는 사실에 유의하여야 한다.

(실시예 2) 다른 STA에 의해 자원이 점유되는 것을 막는 채널 피드백 방법

이 실시예는 채널 정보 피드백을 위해 크게 2가지 MAC 프레임 구조를 가질 수 있다. 하나는 STA가 그룹 식별자(Group ID, GID)를 기반으로 피드백 할 STA를 지정하는 방식이다. 다른 하나는 접속 식별자(Association ID, AID)를 기반으로 피드백할 STA를 지정하는 방식이다. GID를 기반으로 하는 방식은 STA의 GID, 사용자 위치(User Position), 사용자 대역(User Band)을 알고 있다고 가정한다. 이 방식은 확장 그룹 식별자 관리 프레임(Extended Group ID Management frame)의 교환을 통해 가능하다. AID를 기반으로 하는 방식은 특별한 사전 정보를 필요로 하지 않는다. 이하에서 각 방식들에 대해 필요한 MAC 프레임을 정의하고 프레임 전달 방법 및 과정을 설명하기로 한다.

(방식 2.1) GID기반 방식

도 15는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 MAC 프레임 1500의 일 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있다.

도 15를 참조하면, MAC 프레임으로서 널 데이터 패킷 광고(Null Data Packet Announcement, NDPA) 프레임 1500은 Frame Control Duration 필드, RA 필드, TA 필드, Sounding Dialog Token 필드, Group ID 필드 1510, NC Index 필드들 1520, Compressed Beamforming Feedback Length and Band Feedback Type 필드 1530, FCS 필드를 포함한다.

AP는 프레임 전송 과정에서 채널 정보를 피드백 해야 할 STA들을 Group ID 1510을 통해 표시한다. RA 필드는 SU(Single User)인 경우 수신 STA의 주소이며, MU인 경우 브로드캐스팅(broadcasting) 주소이다. Nc Index 1520은 그룹에 속한 STA들에 할당되는 공간 스트림(spatial stream)의 수를 각각 3 비트(bits) 씩 할당하여 나열한 값이다. Compressed Beamforming Feedback Length 1530은 STA들이 채널 정보를 피드백 할 때 피드백 프레임의 길이를 나타낸다. Band Feedback type 1530은 현재 할당된 대역에 대해서만 피드백 할 지 전체 대역에 대해서 피드백 할 것인지에 대한 값을 나타낸다. Compressed Beamforming Feedback Length 1530은 대역폭(bandwidth), 수신안테나 수, 공간 스트림(spatial stream) 수에 기초하여 결정되며, 실제 시간, 심볼의 수, 또는 어떠한 단위 시간의 배수 등으로 표현할 수 있다.

도 17은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 MAC 프레임 1700의 또 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있다.

도 17을 참조하면, MAC 프레임으로서 빔포밍 리포트 폴(Beamforming Report Poll, BRP) 프레임 1700은 Frame Control Duration 필드, RA 필드, TA 필드, Sounding Dialog Token 필드, Group ID 필드 1710, User Position 필드 1720, Feedback Segment Retransmission Bitmap User 필드 1730, FCS 필드를 포함한다.

BRP 프레임 1700에는 이 프레임을 수신하고 채널 정보를 피드백 해야 할 STA의 주소가 포함될 수 있다. 첫번째 예에 따르면, RA필드에 수신 STA의 주소가 포함될 수 있다. 이 경우는 Group ID 필드 1710, User Position 필드 1720은 사용할 필요가 없다. 이 경우는 기존의 IEEE 802.11ac의 BRP프레임과 동일한 프레임을 각 서브대역(sub-band)으로 전송하는경우에 해당한다. 두번째 예에 따르면, RA 필드에 브로드캐스팅(broadcasting) 주소가 포함될 수 있으며, 이러한 경우 Group ID 필드 1710, User Position 필드 1720에 표시된 STA들이 채널 정보를 피드백 하게 된다.

도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제2 장치에서 생성되는 MAC 프레임의 또 다른 예를 보여주는 도면들이다. 예를 들어, 제2 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 STA 201-20N이 될 수 있다.

도 18a를 참조하면, MAC 프레임으로서 Compressed Beamforming 프레임 1800은 Category 필드, HE(High Efficiency) Action 필드, HE MIMO Control 필드, HE Compress Beamforming Report 필드, MU Exclusive Beamforming Report 필드를 포함한다.

도 18b를 참조하면, HE MIMO Control 필드 1830은 Nc Index 필드, Nr Index 필드, Channel Width 필드, Grouping 필드, Codebook Information 필드, Feedback Type 필드, Remaining Feedback Segments 필드, First Feedback Segment 필드, Reserved 필드, Sounding Digalog Token 필드를 포함한다. 기존의 IEEE 802.11ac가 20, 40, 80, 160MHz의 대역만 가지는 것과 달리 OFDMA를 지원하면 5MHz, 10MHz 등의 서브대역(sub-band)을 가질 수 있기 때문에, 채널 폭(Channel Width)이 더 다양한 주파수를 표시할 수 있도록 비트가 증가될 필요가 있다. 이는 기존 IEEE 802.11ac의 reserved 필드에서의 2비트를 활용함으로써 가능하다. 즉, Channel Width 필드와 reserved 필드를 이용함으로써 OFDMA 방식에서 지원되는 다양한 주파수(또는 서브대역)이 표시될 수 있다.

위에서 정의된 MAC 프레임을 바탕으로 [도면9]~[도면12]의 실시예와 같이 프레임 전송 과정을 거쳐 채널 정보를 피드백 받을 수 있다.

(방법 2.2) AID 기반 방식

도 16은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치에서 생성되는 MAC 프레임 1600의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있다.

도 16을 참조하면, MAC 프레임으로서 널 데이터 패킷 광고(Null Data Packet Announcement, NDPA) 프레임 1600은 Frame Control Duration 필드, RA 필드, TA 필드, Sounding Dialog Token 필드, STA 정보 필드들 1610, Compressed Beamforming Feedback Length and Band Feedback 필드 1620, FCS 필드를 포함한다.

AP는 프레임 전송 과정에서 채널 정보를 피드백 해야 할 STA들을 개개인의 Association ID를 통해 표시한다. STA 필드 1610은 다수(예: N)의 STA들 각각에 대한 AID를 저장하는 필드들을 포함한다. RA 필드는 SU(Single User)인 경우 수신 STA의 주소이며, MU인 경우 브로드캐스팅(broadcasting) 주소이다. STA Info 필드들 1610은 각 STA의 AID와 Nc 정보를 포함한다. Compressed Beamforming Feedback Length 1620은 STA들이 채널 정보를 피드백 할 때 피드백 프레임의 길이를 나타낸다. Band Feedback type 1620은 현재 할당된 대역에 대해서만 피드백 할 지 전체 대역에 대해서 피드백 할 것인지에 대한 값을 나타낸다. GID 기반 방식과 마찬가지로 Compressed Beamforming Feedback Length 1620은 대역폭(bandwidth), 수신안테나 수, 공간 스트림(spatial stream) 수에 기초하여 결정되며, 실제 시간, 심볼의 수, 또는 어떠한 단위 시간의 배수 등으로 표현할 수 있다.

송수신예들

도 19는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다. 이 예는 AP가 NDPA 프레임을 STA들로 송신하고, STA들이 다중 STA 채널 정보를 피드백 하는 동작에 해당한다.

도 19를 참조하면 1개의 액세스 포인트(AP) 와 4 개의 STA들이 존재하는 WLAN 망에서 송수신 동작이 수행된다. 여기에서 상기 액세스 포인트(AP)는 4개의 STA들의 채널을 추정하기 위하여 Null Data Packet(NDP)을 이용한 채널 추정 시퀸스 (sounding sequence)을 수행한다.

도 19에서는 AP가 STA1 ~ STA4 에게 채널 추정을 요청한다는 정보를 담은 NDPA프레임을 생성하고, 동일한 NDPA 프레임을 사용 가능한 주파수 대역(sub-band)들(#1,#2)을 통하여 이를 복제하여(duplicate) 전송한다. 여기서 각 STA 이 어떠한 서브대역을 이용해 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블(preamble)에 그 정보가 담겨 있다고 가정한다.

상기 AP는 NDPA를 전송한 후에는 NDP 프레임을 전송하고, 채널 정보를 담은 압축된 빔포밍 프레임 (compressed beamforming frame)을 기다린다.

상기 STA 들은 NDPA를 수신하면 자신이 어떠한 서브대역을 이용해서 어떠한 서브대역의 채널 정보를 전송해야 할 지 알게 되고, NDPA에 포함되어 있는 STA 정보 순서를 살피고 각 서브대역의 STA들 중 제일 먼저 지목된 STA들이 각각의 서브대역 채널 정보를 짧은 프레임간 간격(short inter-frame space: SIFS) 후 전송한다. 여기서 상기 STA들이 채널 정보를 측정할 서브대역과 채널 정보를 전송할 서브대역이 동일하다고 가정한다.

상기 AP는 각각의 서브대역을 통해 첫 번째 STA들(STA1,STA3)의 채널 정보를 수신하고, 각각의 서브대역의 두 번 째 STA들(STA2,STA4)에게 채널 정보를 요청하기 위한 폴링(polling) 프레임을 전송한다. 여기서 각각의 서브대역으로 전송되는 폴링 프레임들이 서로 다른 수신자 주소(Receiver Address: RA)를 갖는 MAC 프레임들을 서로 다른 서브대역으로 전송하는, 예를 들면 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA)방식을 이용하는, 방법으로 전송된다고 가정한다.

상기 STA들 중 상기 폴링 프레임에 의하여 지목된 STA들(STA2,STA4)은 각각의 서브대역 채널 정보를 짧은 프레임간 간격(SIFS) 후 전송한다.

한편, 도 19에서는 각 STA 가 어떠한 서브대역의 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블(preamble)에 그 정보가 담겨 있다고 가정하였지만, 이 정보는 사전에 다른 프레임을 통해 이미 알려졌을 수도 있고, NDPA의 프리앰블이 아닌 다른 부분에 담겨 있을 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 19에서는 상기 STA들이 채널 정보를 측정할 서브대역과 채널 정보를 전송할 서브대역이 동일하다고 가정하였지만, 이는 동일하지 않을 수도 있고, 상기 STA가 사용 가능한 모든 서브대역에 대한 정보가 포함되어 있을 수도 있음은 물론이다.

도 20은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다. 이 예는 AP가 NDPA 프레임을 STA들로 송신하고, STA들이 다중 STA 채널 정보를 피드백 하는 동작에 해당한다.

도 20을 참조하면, 1개의 액세스 포인트(AP) 와 4 개의 STA들이 존재하는 WLAN 망에서 송수신 동작이 수행된다. 여기에서 상기 액세스 포인트(AP)는 4개의 STA들의 채널을 추정하기 위하여 Null Data Packet(NDP)을 이용한 채널 추정 시퀸스 (sounding sequence)을 수행한다.

도 20에서는 AP가 STA1 ~ STA4 에게 채널 추정을 요청한다는 정보를 담은 NDPA 프레임을 생성하고, 동일한 NDPA 프레임을 사용 가능한 주파수 대역(sub-band)들(#1,#2)을 통해 이를 복제하여(duplicate) 전송한다.

상기 AP는 NDPA를 전송한 후에는 NDP 프레임을 전송하고, 채널 정보를 담은 압축된 빔포밍 프레임(compressed beamforming frame)을 기다린다.

상기 STA들은 NDPA를 수신하면 NDPA에 포함되어 있는 STA 정보 순서를 살피고 제일 먼저 지목된(또는 제일 작은 Association ID를 갖는) STA가 사용 가능한 모든 서브대역 채널 정보를 짧은 프레임간 간격(short inter-frame space: SIFS) 후 전송한다.

상기 AP는 각각의 서브대역을 통해 첫 번째 STA(STA1)의 채널 정보를 수신하고, 다음 순서의 STA(STA2)에게 채널 정보를 요청하기 위한 폴링(polling) 프레임을 전송한다. 이러한 송수신 동작은 다수의 STA들 STA1-STA4에 대하여 수행될 수 있다.

상기 STA들 중 상기 폴링 프레임에 의하여 지목된 STA는 사용 가능한 모든 서브대역 채널 정보를 짧은 프레임간 간격(SIFS) 후 전송한다.

한편, 도 20에서는 각 STA 가 사용 가능한 서브대역의 채널 정보를 피드백(feedback) 한다고 가정하였지만, 이 사용 가능한 서브대역의 수는 각 STA별로 다를 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 20에서는 상기 AP가 채널 정보를 요청하기 위한 폴링(polling) 프레임을 사용 가능한 모든 sub-band를 이용해 전송한다고 가정하였지만, 이는 일부의 서브대역만을 이용해서 전송될 수도 있음은 물론이다.

도 21은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다. 이 예는 AP가 NDPA 프레임을 STA들로 송신하고, STA들이 다중 STA 채널 정보를 피드백 하는 동작에 해당한다.

도 21을 참조하면, 1개의 액세스 포인트(AP) 와 4 개의 STA들이 존재하는 WLAN 망에서 송수신 동작이 수행된다. 여기에서 상기 액세스 포인트(AP)는 4개의 STA들의 채널을 추정하기 위하여 Null Data Packet(NDP)을 이용한 채널 추정 시퀸스 (sounding sequence)을 수행한다.

도 21에서는 AP가 STA1 ~ STA4 에게 채널 추정을 요청한다는 정보를 담은 NDPA 프레임을 생성하고, 서로 다른 NDPA 프레임을 사용 가능한 주파수 대역(sub-band)들에 구분하여, 예를 들면 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA)방식을 이용하여, 전송한다. 여기에서는 상기 AP가 상기 STA들이 어떤 서브대역을 사용할 수 있는지를 알고 있다고 가정한다. 또한 각 STA 가 어떠한 서브대역을 이용해 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블에 그 정보가 담겨 있다고 가정한다.

상기 STA들은 NDPA를 수신하면 자신이 어떠한 서브대역을 이용해서 어떠한 서브대역의 채널 정보를 전송해야 할 지 알게 되고, NDPA에 포함되어 있는 STA 정보 순서를 살피고 각 서브대역의 STA들 중 제일 먼저 지목된 STA들(STA1,STA3)이 각각의 서브대역 채널 정보를 짧은 프레임간 간격(short inter-frame space: SIFS) 후 전송한다. 여기에서는 상기 STA들이 채널 정보를 측정할 서브대역과 채널 정보를 전송할 서브대역이 동일하다고 가정한다.

상기 AP는 각각의 서브대역을 통해 첫 번째 STA들(STA1,STA3)의 채널 정보를 수신하고, 각각의 서브대역의 두 번 째 STA들(STA2,STA4)에게 채널 정보를 요청하기 위한 폴링(polling) 프레임을 전송한다. 여기에서는 각각의 서브대역으로 전송되는 폴링 프레임들이 서로 다른 수신자 주소(Receiver Address: RA)를 갖는 MAC 프레임들을 서로 다른 서브대역으로 전송하는, 예를 들면 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA)방식을 이용하는, 방법으로 전송된다고 가정한다.

한편, 도 21에서는 각 STA 가 어떠한 서브대역의 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블에 그 정보가 담겨 있다고 가정하였지만, 이 정보는 사전에 다른 프레임을 통해 이미 알려졌을 수도 있고, NDPA의 프리앰블이 아닌 다른 부분에 담겨 있을 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 21에서는 상기 STA들이 채널 정보를 측정할 서브대역과 채널 정보를 전송할 서브대역이 동일하다고 가정하였지만, 이는 동일하지 않을 수도 있고, 상기 STA가 사용 가능한 모든 서브대역에 대한 정보가 포함되어 있을 수도 있음은 물론이다.

도 22는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다. 이 예는 AP가 NDPA 프레임을 STA들로 송신하고, STA들이 다중 STA 채널 정보를 피드백 하는 동작에 해당한다.

도 22를 참조하면 1개의 액세스 포인트(AP) 와 4 개의 STA들이 존재하는 WLAN 망에서 송수신 동작이 수행된다. 여기에서 상기 액세스 포인트(AP)는 4개의 STA들의 채널을 추정하기 위하여 Null Data Packet(NDP)을 이용한 채널 추정 시퀸스 (sounding sequence)을 수행한다.

도 22에서는 AP가 STA1 ~ STA4 에게 채널 추정을 요청한다는 정보를 담은 NDPA 프레임을 생성하고, 서로 다른 NDPA 프레임을 사용 가능한 주파수 대역(sub-band)들에 구분하여, 예를 들면 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA)방식을 이용하여, 전송한다. 여기에서는 상기 AP가 상기 STA들이 어떤 서브대역을 사용할 수 있는지를 알고 있다고 가정한다. 또한 각 STA 가 어떠한 서브대역을 이용해 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블에 그 정보가 담겨 있다고 가정한다.

상기 AP는 각각의 서브대역을 통해 첫 번째 STA(STA1)의 채널 정보를 수신하고, 다음 순서의 STA에게 채널 정보를 요청하기 위한 폴링(polling) 프레임을 전송한다. 이러한 송수신 동작은 다수의 STA들 STA-STA4에 대하여 수행될 수 있다.

한편, 도 22에서는 각 STA 가 사용 가능한 서브대역의 채널 정보를 피드백(feedback) 한다고 가정하였지만, 이 사용 가능한 서브대역의 수는 각 STA별로 다를 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 22에서는 상기 AP가 채널 정보를 요청하기 위한 폴링(polling) 프레임을 사용 가능한 모든 서브대역을 이용해 전송한다고 가정하였지만, 이는 일부의 서브대역만을 이용해서 전송될 수도 있음은 물론이다.

도 23은 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다. 이 예는 AP가 NDPA 프레임을 STA들로 송신하고, STA들이 다중 STA 채널 정보를 피드백 하는 동작에 해당한다.

도 23을 참조하면, 1개의 액세스 포인트(AP) 와 4개의 STA들이 존재하는 WLAN 망에서 송수신 동작이 수행된다. 여기에서 상기 STA들은 한 개의 그룹 안에 속해 있다고 가정한다. 상기 액세스 포인트(AP)는 상기 그룹 안에 속한 4개의 STA들의 채널을 추정하기 위하여 Null Data Packet(NDP)을 이용한 채널 추정 시퀸스 (sounding sequence)을 수행한다.

도 23에서는 AP가 STA1 ~ STA4가 속한 Group 에게 채널 추정을 요청한다는 그룹 아이디(group ID: GID)를 포함한 NDPA 프레임을 생성하고, 동일한 NDPA 프레임을 사용 가능한 주파수 대역(sub-band)들에 이를 복제하여(duplicate) 전송한다. 여기에서는 상기 AP가 상기 STA들이 어떤 서브대역을 사용할 수 있는지를 알고 있다고 가정한다. 또한 각 STA 가 어떠한 서브대역을 이용해 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블에 그 정보가 담겨 있다고 가정한다.

상기 STA들은 NDPA를 수신하면 자신이 어떠한 서브대역을 이용해서 어떠한 서브대역의 채널 정보를 전송해야 할 지 알게 되고, Group 정보에 포함되어 있는 STA 위치(position) 및 기타 순서를 살피고 각 서브대역의 STA들 중 제일 먼저 지목된(또는 가장 낮은 순서의) STA들이 각각의 서브대역 채널 정보를 짧은 프레임간 간격(short inter-frame space: SIFS) 후 전송한다. 여기에서는 상기 STA들이 채널 정보를 측정할 서브대역과 채널 정보를 전송할 서브대역이 동일하다고 가정한다.

도 24는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다. 이 예는 AP가 NDPA 프레임을 STA들로 송신하고, STA들이 다중 STA 채널 정보를 피드백 하는 동작에 해당한다.

도 24를 참조하면, 1개의 액세스 포인트(AP) 와 4 개의 STA들이 존재하는 WLAN 망에서 송수신 동작이 수행된다. 여기에서 상기 STA들은 한 개의 그룹 안에 속해 있다고 가정한다. 상기 액세스 포인트(AP)는 상기 그룹 안에 속한 4개의 STA들의 채널을 추정하기 위하여 Null Data Packet(NDP)을 이용한 채널 추정 시퀸스(sounding sequence)을 수행한다.

도 24에서는 AP가 STA1 ~ STA4가 속한 Group 에게 채널 추정을 요청한다는 그룹 아이디(group ID: GID)를 포함한 Null data packet announcement (NDPA)프레임을 생성하고, 동일한 NDPA 프레임을 사용 가능한 주파수 대역(sub-band)들에 이를 복제하여(duplicate) 전송한다. 이 때, 도 11에서는 상기 AP가 상기 STA들이 어떤 서브대역을 사용할 수 있는지를 알고 있다고 가정한다. 또한 각 STA 가 어떠한 서브대역을 이용해 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블에 그 정보가 담겨 있다고 가정한다.

한편, 도 24에서는 각 STA 가 사용 가능한 서브대역의 채널 정보를 피드백(feedback) 한다고 가정하였지만, 이 사용 가능한 서브대역의 수는 각 STA별로 다를 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 24에서는 상기 AP가 채널 정보를 요청하기 위한 폴링(polling) 프레임을 사용 가능한 모든 서브대역을 이용해 전송한다고 가정하였지만, 이는 일부의 서브대역만을 이용해서 전송될 수도 있음은 물론이다.

도 25는 발명의 실시예들에 따른 무선 통신시스템의 제1 장치 및 제2 장치에서 프레임 송수신의 다른 예를 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제1 장치는 MU-MIMO 방식과 OFDMA 방식을 지원하는 도 1에 도시된 바와 같은 WLAN 환경의 AP 100이 될 수 있으며, 제2 장치는 STA 201-20N이 될 수 있다. 이 예는 AP가 NDPA 프레임을 STA들로 송신하고, STA들이 다중 STA 채널 정보를 피드백 하는 동작에 해당한다.

도 25를 참조하면, 1개의 액세스 포인트(AP) 와 4 개의 STA들이 존재하는 WLAN 망에서 송수신 동작이 수행된다. 여기에서 상기 STA들 중 STA1과 STA2는 한 개의 그룹 안에, STA3과 STA4는 또 다른 그룹 안에 속해 있다고 가정한다. 상기 액세스 포인트(AP)는 상기 그룹들 안에 속한 4개의 STA들의 채널을 추정하기 위하여 Null Data Packet(NDP)을 이용한 채널 추정 시퀸스(sounding sequence)을 수행한다.

도 25에서는 AP가 STA1 ~ STA2가 속한 Group 에게 채널 추정을 요청한다는 그룹 아이디(group ID: GID)를 포함한 NDPA 프레임을 생성하고, STA3 ~ STA4가 속한 Group 에게 채널 추정을 요청한다는 그룹 아이디(group ID: GID)를 포함한 NDPA 프레임을 생성한다. 상기 AP는 생성된 두 NDPA 프레임들을 사용 가능한 주파수 대역(sub-band)들에 구분하여, 예를 들면 하향 링크 직교 주파수 분할 다중화 접속(DL-OFDMA)방식을 이용하여, 전송한다. 여기에서는 상기 AP가 상기 STA들이 어떤 서브대역을 사용할 수 있는지를 알고 있다고 가정하고, STA1과 STA2가 서브대역 #1을, STA3과 STA4가 서브대역 #2를 사용한다고 가정한다. 또한 각 STA 가 어떠한 서브대역을 이용해 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블에 그 정보가 담겨 있다고 가정한다.

한편, 도 25에서는 각 STA 가 어떠한 서브대역의 채널 정보를 피드백(feedback) 할 것인지는 NDPA의 프리앰블에 그 정보가 담겨 있다고 가정하였지만, 이 정보는 사전에 다른 프레임을 통해 이미 알려졌을 수도 있고, NDPA의 프리앰블이 아닌 다른 부분에 담겨 있을 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 25에서는 상기 STA들이 채널 정보를 측정할 서브대역과 채널 정보를 전송할 서브대역이 동일하다고 가정하였지만, 이는 동일하지 않을 수도 있고, 상기 STA가 사용 가능한 모든 서브대역에 대한 정보가 포함되어 있을 수도 있음은 물론이다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들은 다수의 사용자들 및 다수의 안테나들이 함께 사용되는 방식인 MU-MIMO 방식 및 다중 채널을 동시에 사용하는 방식인 OFDMA 방식 등이 사용되는 무선 통신 환경에서 각 사용자 또는 STA의 채널 상황을 액세스 포인트에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 다수의 사용자들 및 다수의 안테나들이 함께 사용되는 방식인 MU-MIMO 방식 및 다중 채널을 동시에 사용하는 방식인 OFDMA 방식 등이 사용되는 무선 통신 환경에서 각 사용자 또는 STA의 서비스 지연을 감소시키는 것이 가능하도록 채널 상황을 AP에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 다수의 사용자들 및 다수의 안테나들이 함께 사용되는 방식인 MU-MIMO 방식 및 다중 채널을 동시에 사용하는 방식인 OFDMA 방식 등이 사용되는 무선 통신 환경에서 각 사용자 또는 STA의 무선 자원 효율성을 증가시키는 것이 가능하도록 채널 상황을 AP에게 제공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

본 발명의 특정 측면들은 또한 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 리드 온니 메모리(read only memory, ROM)와, 랜덤-접속 메모리(random access memory, RAM)와, 컴팩트 디스크- 리드 온니 메모리(compact disk-read only memory, CD-ROM)들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들(상기 인터넷을 통한 데이터 송신과 같은)을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통해 분산될 수 있고, 따라서 상기 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 발명을 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의해 쉽게 해석될 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 콤팩트 디스크(compact disk, CD), DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명은 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로부터 상기 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 상기 프로그램 제공 장치는 상기 프로그램 처리 장치가 기 설정된 컨텐츠 보호 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 컨텐츠 보호 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 상기 그래픽 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 그래픽 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 상기 송수신 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.

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 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims

무선 통신시스템에서 제1 장치의 동작 방법에 있어서:
채널 정보의 피드백을 위한 적어도 하나의 제2 장치에 대한 채널 추정 요청 정보를 송신하는 과정; 및
상기 제2 장치로부터 상기 채널 정보를 수신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
상기 제2 장치에 대한 식별 정보와, 피드백을 위한 자원할당 지시 정보를 포함하는 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 식별 정보는,
상기 제2 장치가 속한 그룹을 지시하는 정보와 상기 제2 장치가 속한 주파수 대역을 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 자원할당 지시 정보는:
어떠한 채널 정보를 피드백할 지를 지시하는 정보와, 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보와, 채널 정보를 언제 전송할지를 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보를 상기 제2 장치로 송신하는 과정은,
사용가능한 모든 채널들을 통해 복제하여 송신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보를 상기 제2 장치로 송신하는 과정은,
미리 결정된 주요 채널 또는 상기 제2 장치에 대응하는 채널을 통해 송신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 장치는 액세스 포인트(AP)를 포함하고, 상기 제2 장치는 스테이션(STA)을 포함하는 방법.
무선 통신시스템에서 제2 장치의 동작 방법에 있어서:
제1 장치로부터 채널 추정 요청 정보를 수신하는 과정; 및
상기 채널 추정 요청 정보에 기초하여 생성된 채널 정보를 상기 제1 장치로 송신하는 과정을 포함하는 방법.
청구항 8에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
상기 제2 장치에 대한 식별 정보와, 피드백을 위한 자원할당 지시 정보를 포함하는 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 식별 정보는,
상기 제2 장치가 속한 그룹을 지시하는 정보와 상기 제2 장치가 속한 주파수 대역을 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 자원할당 지시 정보는:
어떠한 채널 정보를 피드백할 지를 지시하는 정보와, 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보와, 채널 정보를 언제 전송할지를 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 방법.
청구항 8에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
사용가능한 모든 채널들을 통해 복제되어 상기 제2 장치로 송신되는 방법.
청구항 8에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
미리 결정된 주요 채널 또는 상기 제2 장치에 대응하는 채널을 통해 상기 제2 장치로 송신되는 방법.
청구항 8에 있어서, 상기 제1 장치는 액세스 포인트(AP)를 포함하고, 상기 제2 장치는 스테이션(STA)을 포함하는 방법.
무선 통신시스템의 제1 장치에 있어서:
채널 정보의 피드백을 위한 적어도 하나의 제2 장치에 대한 채널 추정 요청 정보를 송신하는 송신기; 및
상기 제2 장치로부터 상기 채널 정보를 수신하는 수신기를 포함하는 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
상기 제2 장치에 대한 식별 정보와, 피드백을 위한 자원할당 지시 정보를 포함하는 장치.
청구항 16에 있어서, 상기 식별 정보는,
상기 제2 장치가 속한 그룹을 지시하는 정보와 상기 제2 장치가 속한 주파수 대역을 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 장치.
청구항 16에 있어서, 상기 자원할당 지시 정보는:
어떠한 채널 정보를 피드백할 지를 지시하는 정보와, 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보와, 채널 정보를 언제 전송할지를 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 송신기는,
사용가능한 모든 채널들을 통해 복제하여 상기 채널 추정 요청 정보를 송신하는 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 송신기는,
미리 결정된 주요 채널 또는 상기 제2 장치에 대응하는 채널을 통해 상기 채널 추정 요청 정보를 송신하는 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 제1 장치는 액세스 포인트(AP)를 포함하고, 상기 제2 장치는 스테이션(STA)을 포함하는 장치.
무선 통신시스템의 제2 장치에 있어서:
제1 장치로부터 채널 추정 요청 정보를 수신하는 수신기; 및
상기 채널 추정 요청 정보에 기초하여 생성된 채널 정보를 상기 제1 장치로 송신하는 송신기를 포함하는 장치.
청구항 22에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
상기 제2 장치에 대한 식별 정보와, 피드백을 위한 자원할당 지시 정보를 포함하는 장치.
청구항 23에 있어서, 상기 식별 정보는,
상기 제2 장치가 속한 그룹을 지시하는 정보와 상기 제2 장치가 속한 주파수 대역을 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 장치.
청구항 23에 있어서, 상기 자원할당 지시 정보는:
어떠한 채널 정보를 피드백할 지를 지시하는 정보와, 채널 정보를 전송할 채널을 지시하는 정보와, 채널 정보를 언제 전송할지를 지시하는 정보 중의 하나를 포함하는 장치.
청구항 22에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
사용가능한 모든 채널들을 통해 복제되어 상기 제2 장치로 송신되는 장치.
청구항 22에 있어서, 상기 채널 추정 요청 정보는,
미리 결정된 주요 채널 또는 상기 제2 장치에 대응하는 채널을 통해 상기 제2 장치로 송신되는 장치.
청구항 22에 있어서, 상기 제1 장치는 액세스 포인트(AP)를 포함하고, 상기 제2 장치는 스테이션(STA)을 포함하는 장치.