KR20170118127A - 무선랜 시스템에서 제어 정보를 포함하는 무선 프레임 전송 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

무선랜 시스템에서 제어 정보를 포함하는 무선 프레임 전송 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 문서는 무선랜 시스템에서 제어 정보를 포함하는 다중 사용자 또는 다중 스테이션(STA) 무선 프레임 전송 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다.
이를 위해 프레임을 전송하는 스테이션은 시그널링 필드 및 데이터 필드를 포함하는 프레임을 생성하되, 시그널링 필드는 상기 프레임 해석을 위한 제어 정보를 포함하는 제 1 시그널링 필드(SIG A 필드) 및 프레임을 수신하는 복수의 STA 각각에 개별적인 제어 정보를 포함하는 제 2 시그널링 필드(SIG B 필드)를 포함하고, 제 2 시그널링 필드는 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보를 포함하는 제 1 블록 및 상기 복수의 STA 각각에 대한 제어 정보를 포함하는 제 2 블록을 포함하도록 한다.

Description

무선랜 시스템에서 제어 정보를 포함하는 무선 프레임 전송 방법 및 이를 위한 장치
이하의 설명은 무선랜 시스템에서 제어 정보를 포함하는 다중 사용자 또는 다중 스테이션(STA) 무선 프레임 전송 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다.
무선랜 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.
상술한 무선랜 표준은 최대 160MHz 대역폭을 사용하고, 8개의 공간 스트림을 지원하여 최대 1Gbit/s의 속도를 지원하는 IEEE 802.11ac 표준을 거쳐, IEEE 802.11ax 표준화에 대한 논의가 이루어지고 있다.
IEEE 802.11ax 표준화에서는 OFDMA 전송 방식 및 다중 사용자 (MU) 전송 방식이 이용될 예정이다. 이에 따라 한 시점에 여러 사용자에게 프레임을 전송하거나 여러 사용자로부터 프레임을 수신할 때 효율적으로 자원을 할당하는 방법이 요구된다.
또한, IEEE 802.11ax 시스템에서는 무선 프레임 내 복수의 사용자에 대한 다양한 제어 정보를 포함하여 전송해야 하기 때문에 이를 효율적으로 전송하는 방법 및 장치에 대한 고려가 필요하다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는 무선랜(WLAN) 시스템에서 복수의 스테이션 (STA)에게 무선 프레임을 전송하는 방법에 있어서, 시그널링 필드 및 데이터 필드를 포함하는 프레임을 생성하되, 상기 시그널링 필드는 상기 프레임 해석을 위한 제어 정보를 포함하는 제 1 시그널링 필드(SIG A 필드) 및 상기 복수의 STA 각각에 개별적인 제어 정보를 포함하는 제 2 시그널링 필드(SIG B 필드)를 포함하고, 상기 제 2 시그널링 필드는 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보를 포함하는 제 1 블록 및 상기 복수의 STA 각각에 대한 제어 정보를 포함하는 제 2 블록을 포함하며, 상기 생성된 프레임을 상기 복수의 STA에 전송하는, 무선 프레임 전송 방법을 제안한다.
상기 제 2 시그널링 필드는 하나의 상기 제 1 블록과 상기 제 1 블록에 후속하는 하나 이상의 상기 제 2 블록을 포함할 수 있으며, 상기 제 2 블록의 수는 상기 복수의 STA의 수에 따라 결정될 수 있다.
상기 제 1 블록은 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보로서 상기 복수의 STA에 대한 자원 할당 정보를 포함할 수 있다.
상기 자원 할당 정보는 자원 할당 단위의 크기, 각 자원 할당 단위의 주파수 영역 배치에 대한 정보 및 각 자원 할당 단위 당 할당된 사용자의 수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 제 2 시그널링 필드는 20 MHz 대역마다 독립적으로 인코딩되는 제어 정보를 포함할 수 있다.
상기 제 2 시그널링 필드는 80 MHz 대역 내에서 40 MHz 단위로 반복되어 전송될 수 있으며, 이 경우 특정 40 MHz 내에서는 20 MHz 대역마다 독립적으로 인코딩되는 제어 정보를 포함할 수 있다.
상기 제 2 시그널링 필드의 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은 각각 블록 단위로 개별적으로 인코딩될 수 있다.
상기 제 2 시그널링 필드의 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은 각각 개별적인 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 시그널링 필드는 상기 제 2 시그널링 필드가 전송되는 자원 영역에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에서는 무선랜(WLAN) 시스템에서 복수의 스테이션 (STA)에게 무선 프레임을 전송하는 무선 장치에 있어서, 시그널링 필드 및 데이터 필드를 포함하는 프레임으로서, 상기 시그널링 필드는 상기 프레임 해석을 위한 제어 정보를 포함하는 제 1 시그널링 필드(SIG A 필드) 및 상기 복수의 STA 각각에 개별적인 제어 정보를 포함하는 제 2 시그널링 필드(SIG B 필드)를 포함하고, 상기 제 2 시그널링 필드는 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보를 포함하는 제 1 블록 및 상기 복수의 STA 각각에 대한 제어 정보를 포함하는 제 2 블록을 포함하는, 상기 프레임을 생성하도록 구성되는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 생성된 프레임을 상기 복수의 STA에 전송하는 송수신기를 포함하는, 무선 장치를 제안한다.
상기 제 2 시그널링 필드는 하나의 상기 제 1 블록과 상기 제 1 블록에 후속하는 하나 이상의 상기 제 2 블록을 포함할 수 있으며, 상기 제 2 블록의 수는 상기 복수의 STA의 수에 따라 결정될 수 있다.
상기 제 1 블록은 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보로서 상기 복수의 STA에 대한 자원 할당 정보를 포함할 수 있다.
상기 자원 할당 정보는 자원 할당 단위의 크기, 각 자원 할당 단위의 주파수 영역 배치에 대한 정보 및 각 자원 할당 단위 당 할당된 사용자의 수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 제 2 시그널링 필드의 제어 정보를 20 MHz 대역마다 독립적으로 인코딩할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 제 2 시그널링 필드의 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록을 각각 블록 단위로 개별적으로 인코딩할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다중 사용자 전송용 무선 프레임 전송에 있어서 제어 정보를 효율적으로 전송할 수 있다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 무선랜 시스템에서 활용되는 블록 Ack 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 능동적 스캐닝 및 수동적 스캐닝 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 8은 TIM을 수신한 스테이션의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 13은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 MAC 프레임 포맷을 나타낸 도면이다.
도 17은 Short MAC 프레임 포멧을 나타낸 도면이다.
도 18 및 도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ax 시스템에서의 PPDU 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시형태에 따라 HE-SIG B를 구성하여 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자원 할당 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시형태에 따라 특정 20 MHz 대역의 HE SIG B가 다른 대역들에 복제되어 전송되는 형태를 도시하고 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시형태에 따라 각 20 MHz 대역의 HE SIG B를 서로 독립적으로 구성하여 전송되는 형태를 도시하고 있다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 다른 실시형태들에 따라 광대역에서 HE-SIG B를 전송하는 방법을 도시하고 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시형태에 따라 특정 대역에서 모든 STA에 대한 HE-SIG B를 하나의 단위로 인코딩하는 방식을 도시한 도면이다.
도 27은 도 26과 같이 인코딩하는 경우 CRC와 Tail bit의 위치를 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 각 STA별 HE-SIG B Contents를 개별적으로 인코딩하는 방식을 도시한 도면이다.
도 29 및 도 30은 개별 인코딩 방식에서 CRC 구성 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 특정 대역에서 HE-SIG B를 인코딩하는 방식을 도시한 도면이다.
도 32는 상술한 바와 같은 방법을 구현하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
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 도시된다.
상술한 바와 같이 이하의 설명은 무선랜 시스템에서 넓은 대역을 가지는 채널을 효율적으로 활용하기 위한 방법 및 이를 위한 장치에 대한 것이다. 이를 위해 먼저 본 발명이 적용되는 무선랜 시스템에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 무선랜 시스템의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선랜 시스템은 하나 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합이다.
STA는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리계층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 논리 개체로서, 액세스 포인트(access point, AP)와 비AP STA(Non-AP Station)을 포함한다. STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.
그리고, AP는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)에게 무선 매체를 통해 분배 시스템(Distribution System, DS)으로의 접속을 제공하는 개체이다. AP는 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), Node-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.
BSS는 인프라스트럭처(infrastructure) BSS와 독립적인(Independent) BSS(IBSS)로 구분할 수 있다.
도 1에 도시된 BBS는 IBSS이다. IBSS는 AP를 포함하지 않는 BSS를 의미하고, AP를 포함하지 않으므로, DS로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.
도 2는 무선랜 시스템의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 BSS는 인프라스트럭처 BSS이다. 인프라스트럭처 BSS는 하나 이상의 STA 및 AP를 포함한다. 인프라스트럭처 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 비AP STA 간에 직접 링크(link)가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서 직접 통신도 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 인프라스트럭처 BSS는 DS를 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.
DS는 복수의 AP들을 연결하는 메커니즘(mechanism)으로서, 반드시 네트워크일 필요는 없으며, 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬(mesh) 네트워크와 같은 무선 네트워크일 수도 있고, AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.
도 3은 무선랜 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 3 에서는 DS를 포함하는 기반 구조 BSS 의 일례가 도시된다.
도 3 의 예시에서 BSS1 및 BSS2가 ESS를 구성한다. 무선랜 시스템에서 스테이션은 IEEE 802.11 의 MAC/PHY 규정에 따라 동작하는 기기이다. 스테이션은 AP 스테이션 및 비-AP(non-AP) 스테이션을 포함한다. Non-AP 스테이션은 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 기기에 해당한다. 도 3의 예시에서 스테이션1, 스테이션3, 스테이션4 는 non-AP 스테이션에 해당하고, 스테이션2 및 스테이션5 는 AP 스테이션에 해당한다.
이하의 설명에서 non-AP 스테이션은 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.
도 4는 일반적인 링크 셋업(link setup) 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 능동적 스캐닝 및 수동적 스캐닝 방법을 설명하기 위한 도면이다.
스테이션이 네트워크에 대해서 링크를 셋업하고 데이터를 송수신하기 위해서는, 먼저 네트워크를 발견(discovery)하고, 인증(authentication)을 수행하고, 어소시에이션(association)을 맺고(establish), 보안(security)을 위한 인증 절차 등을 거쳐야 한다. 링크 셋업 과정을 세션 개시 과정, 세션 셋업 과정이라고도 칭할 수 있다. 또한, 링크 셋업 과정의 발견, 인증, 어소시에이션, 보안 설정의 과정을 통칭하여 어소시에이션 과정이라고 칭할 수도 있다.
도 4를 참조하여 예시적인 링크 셋업 과정에 대해서 설명한다.
단계 S410에서 스테이션은 네트워크 발견 동작을 수행할 수 있다. 네트워크 발견 동작은 스테이션의 스캐닝(scanning) 동작을 포함할 수 있다. 즉, 스테이션이 네트워크에 액세스하기 위해서는 참여 가능한 네트워크를 찾아야 한다. 스테이션은 무선 네트워크에 참여하기 전에 호환 가능한 네트워크를 식별하여야 하는데, 특정 영역에 존재하는 네트워크 식별과정을 스캐닝이라고 한다.
스캐닝 방식에는 능동적 스캐닝(active scanning)과 수동적 스캐닝(passive scanning)이 있다. 도 4에서는 예시적으로 능동적 스캐닝 과정을 포함하는 네트워크 발견 동작을 도시하지만 수동적 스캐닝 과정으로 동작할 수 있다.
능동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 스테이션은 채널들을 옮기면서 주변에 어떤 AP가 존재하는지 탐색하기 위해 프로브 요청 프레임(probe request frame)을 전송하고 이에 대한 응답을 기다린다. 응답자(responder)는 프로브 요청 프레임을 전송한 스테이션에게 프로브 요청 프레임에 대한 응답으로 프로브 응답 프레임(probe response frame)을 전송한다. 여기에서, 응답자는 스캐닝되고 있는 채널의 BSS에서 마지막으로 비컨 프레임(beacon frame)을 전송한 스테이션일 수 있다. BSS에서는 AP가 비컨 프레임을 전송하므로 AP가 응답자가 되며, IBSS에서는 IBSS 내의 스테이션들이 돌아가면서 비컨 프레임을 전송하므로 응답자가 일정하지 않다. 예를 들어, 1번 채널에서 프로브 요청 프레임을 전송하고 1번 채널에서 프로브 응답 프레임을 수신한 스테이션은, 수신한 프로브 응답 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널(예를 들어, 2번 채널)로 이동하여 동일한 방법으로 스캐닝(즉, 2번 채널 상에서 프로브 요청/응답 송수신)을 수행할 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면 스캐닝 동작은 수동적 스캐닝 방식으로 수행될 수도 있다. 수동적 스캐닝에서 스캐닝을 수행하는 스테이션은 채널들을 옮기면서 비컨 프레임을 기다린다. 비컨 프레임은 IEEE 802.11에서 관리 프레임(management frame) 중 하나로서, 무선 네트워크의 존재를 알리고, 스캐닝을 수행하는 스테이션으로 하여금 무선 네트워크를 찾아서, 무선 네트워크에 참여할 수 있도록 주기적으로 전송된다. BSS에서 AP가 비컨 프레임을 주기적으로 전송하는 역할을 수행하고, IBSS에서는 IBSS 내의 스테이션들이 돌아가면서 비컨 프레임을 전송한다. 스캐닝을 수행하는 스테이션은 비컨 프레임을 수신하면 비컨 프레임에 포함된 BSS에 대한 정보를 저장하고 다른 채널로 이동하면서 각 채널에서 비컨 프레임 정보를 기록한다. 비컨 프레임을 수신한 스테이션은, 수신한 비컨 프레임에 포함된 BSS 관련 정보를 저장하고 다음 채널로 이동하여 동일한 방법으로 다음 채널에서 스캐닝을 수행할 수 있다.
능동적 스캐닝과 수동적 스캐닝을 비교하면, 능동적 스캐닝이 수동적 스캐닝보다 딜레이(delay) 및 전력 소모가 작은 장점이 있다.
스테이션이 네트워크를 발견한 후에, 단계 S420에서 인증 과정이 수행될 수 있다. 이러한 인증 과정은 후술하는 단계 S440의 보안 셋업 동작과 명확하게 구분하기 위해서 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 칭할 수 있다.
인증 과정은 스테이션이 인증 요청 프레임(authentication request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 인증 응답 프레임(authentication response frame)을 스테이션에게 전송하는 과정을 포함한다. 인증 요청/응답에 사용되는 인증 프레임(authentication frame)은 관리 프레임에 해당한다.
인증 프레임은 인증 알고리즘 번호(authentication algorithm number), 인증 트랜잭션 시퀀스 번호(authentication transaction sequence number), 상태 코드(status code), 검문 텍스트(challenge text), RSN(Robust Security Network), 유한 순환 그룹(Finite Cyclic Group) 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이는 인증 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
스테이션은 인증 요청 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. AP는 수신된 인증 요청 프레임에 포함된 정보에 기초하여, 해당 스테이션에 대한 인증을 허용할지 여부를 결정할 수 있다. AP는 인증 처리의 결과를 인증 응답 프레임을 통하여 스테이션에게 제공할 수 있다.
스테이션이 성공적으로 인증된 후에, 단계 S430에서 어소시에이션 과정이 수행될 수 있다. 어소시에이션 과정은 스테이션이 어소시에이션 요청 프레임(association request frame)을 AP에게 전송하고, 이에 응답하여 AP가 어소시에이션 응답 프레임(association response frame)을 스테이션에게 전송하는 과정을 포함한다.
예를 들어, 어소시에이션 요청 프레임은 다양한 능력(capability)에 관련된 정보, 비컨 청취 간격(listen interval), SSID(service set identifier), 지원 레이트(supported rates), 지원 채널(supported channels), RSN, 이동성 도메인, 지원 오퍼레이팅 클래스(supported operating classes), TIM 방송 요청(Traffic Indication Map Broadcast request), 상호동작(interworking) 서비스 능력 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 어소시에이션 응답 프레임은 다양한 능력에 관련된 정보, 상태 코드, AID(Association ID), 지원 레이트, EDCA(Enhanced Distributed Channel Access) 파라미터 세트, RCPI(Received Channel Power Indicator), RSNI(Received Signal to Noise Indicator), 이동성 도메인, 타임아웃 간격(어소시에이션 컴백 시간(association comeback time)), 중첩(overlapping) BSS 스캔 파라미터, TIM 방송 응답, QoS 맵 등의 정보를 포함할 수 있다.
이는 어소시에이션 요청/응답 프레임에 포함될 수 있는 정보들의 일부 예시에 해당하며, 다른 정보로 대체되거나, 추가적인 정보가 더 포함될 수 있다.
스테이션이 네트워크에 성공적으로 어소시에이션된 후에, 단계 S540에서 보안 셋업 과정이 수행될 수 있다. 단계 S440의 보안 셋업 과정은 RSNA(Robust Security Network Association) 요청/응답을 통한 인증 과정이라고 할 수도 있고, 상기 단계 S520의 인증 과정을 첫 번째 인증(first authentication) 과정이라고 하고, 단계 S540의 보안 셋업 과정을 단순히 인증 과정이라고도 칭할 수도 있다.
단계 S440의 보안 셋업 과정은, 예를 들어, EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN) 프레임을 통한 4-웨이(way) 핸드쉐이킹을 통해서, 프라이빗 키 셋업(private key setup)을 하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 보안 셋업 과정은 IEEE 802.11 표준에서 정의하지 않는 보안 방식에 따라 수행될 수도 있다.
도 6 내지 8은 TIM을 수신한 스테이션의 동작을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 스테이션은 AP로부터 TIM(Traffic Indication Map)을 포함하는 비컨 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하고, 수신한 TIM 요소를 해석하여 자신에게 전송될 버퍼된 트래픽이 있음을 알 수 있다. 스테이션은 PS-Poll 프레임 전송을 위한 매체 액세스를 위해 다른 스테이션들과 경쟁(contending)을 수행한 후에, AP에게 데이터 프레임 전송을 요청하기 위하여 PS-Poll 프레임을 전송할 수 있다. 스테이션에 의해 전송된 PS-Poll 프레임을 수신한 AP는 스테이션에게 프레임을 전송할 수 있다. 스테이션은 데이터 프레임을 수신하고 이에 대한 확인응답(ACK) 프레임을 AP에게 전송할 수 있다. 이후 스테이션은 다시 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 6과 같이 AP는 스테이션으로부터 PS-Poll 프레임을 수신한 다음 소정의 시간(예를 들어, SIFS(Short Inter-Frame Space)) 후에 데이터 프레임을 전송하는 즉시 응답(immediate response) 방식에 따라 동작할 수 있다. 한편, AP가 PS-Poll 프레임을 수신한 후에 스테이션에게 전송할 데이터 프레임을 SIFS 시간 동안에 준비하지 못한 경우에는 지연된 응답(deferred response) 방식에 따라 동작할 수 있으며, 이에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7의 예시에서 스테이션이 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환하여 AP로부터 TIM을 수신하고 경쟁을 거쳐 PS-Poll 프레임을 AP로 전송하는 동작은 도 6의 예시와 동일하다. AP가 PS-Poll 프레임을 수신하고도 SIFS 동안 데이터 프레임을 준비하지 못한 경우, 데이터 프레임을 전송하는 대신 ACK 프레임을 스테이션에게 전송할 수 있다. AP는 ACK 프레임 전송 후 데이터 프레임이 준비되면, 컨텐딩을 수행한 후 데이터 프레임을 스테이션에게 전송할 수 있다. 스테이션은 데이터 프레임을 성공적으로 수신하였음을 나타내는 ACK 프레임을 AP에게 전송하고, 슬립 상태로 전환될 수 있다.
도 8은 AP가 DTIM을 전송하는 예시에 대한 것이다. 스테이션들은 AP로부터 DTIM 요소를 포함하는 비컨 프레임을 수신하기 위해 슬립 상태에서 어웨이크 상태로 전환할 수 있다. 스테이션들은 수신한 DTIM을 통해 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임이 전송될 것임을 알 수 있다. AP는 DTIM을 포함하는 비컨 프레임 전송 후 PS-Poll 프레임의 송수신 동작 없이 바로 데이터(즉, 멀티캐스트/브로드캐스트 프레임)를 전송할 수 있다. 스테이션들은 DTIM을 포함하는 비컨 프레임을 받은 후에 계속하여 어웨이크 상태를 유지하는 중에 데이터를 수신하고, 데이터 수신이 완료된 후에 다시 슬립 상태로 전환할 수 있다.
도 9 내지 도 13은 IEEE 802.11 시스템에서 사용되는 프레임 구조의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
스테이션(STA)는 PPDU(Physical Layer Packet Data Unit)를 수신할 수 있다. 이때, PPDU 프레임 포맷은, STF(Short Training Field), LTF(Long Training Field), SIG(SIGNAL) 필드, 및 데이터(Data) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 일 예로, PPDU 프레임 포맷의 종류에 기초하여 PPDU 프레임 포맷이 설정될 수 있다.
일 예로, 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 종류는 HT-mixed 포맷 PPDU 및 HT-greenfield 포맷 PPDU 중 어느 하나로 설정될 수 있다. 이때, 상술한 PPDU 포맷에서는 SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인(또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 더 포함될 수도 있다.
또한, 도 10을 참조하면 VHT(Very High Throughput) PPDU 포맷이 설정될 수 있다. 이때, VHT PPDU 포맷에서도 SIG 필드와 데이터 필드 사이에 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다. 보다 상세하게는, VHT PPDU 포맷에서는 L-SIG 필드 및 데이터 필드 사이에 VHT-SIG-A 필드, VHT-STF 필드 VHT-LTF 및 VHT SIG-B 필드 중 적어도 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.
이때, STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기 등을 위한 신호일 수 있다. 또한, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 신호일 수 있다. 이때, STF와 LTF를 합쳐서 PLCP 프리앰블(preamble)이라고 칭할 수 있고, PLCP 프리앰블은 OFDM 물리계층의 동기화 및 채널 추정을 위한 신호라고 할 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면, 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.
이때, 도 12를 참조하면, SERVICE 필드의 일부 비트는 수신단에서의 디스크램블러의 동기화를 위해 사용될 수 있으며, 일부 비트는 유보된(Reserved) 비트로 구성될 수 있다. PSDU는 MAC 계층에서 정의되는 MAC PDU(Protocol Data Unit)에 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.
또한, 일 예로, 상술한 바와 같이, VHT PPDU 포맷은 추가적인 (또는 다른 종류의) STF, LTF, SIG 필드가 포함될 수도 있다. 이때, VHT PPDU에서 L-STF, L-LTF, L-SIG는 VHT PPDU 중 Non-VHT에 대한 부분일 수 있다. 이때, VHT PPDU에서 VHT-SIG-A, VHT-STF, VHT-LTF 및 VHT-SIG-B는 VHT에 대한 부분일 수 있다. 즉, VHT PPDU는 Non-VHT에 대한 필드 및 VHT 필드에 대한 영역이 각각 정의되어 있을 수 있다. 이때, 일 예로, VHT-SIG-A는 VHT PPDU를 해석하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
이때, 일 예로, 도 13을 참조하면 VHT-SIG-A는 VHT SIG-A1(도 13의 (a)) 및 VHT SIG-A2(도 13의 (b))로 구성될 수 있다. 이때, VHT SIG-A1 및 VHT SIG-A2는 각각 24 데이터 비트로 구성될 수 있으며, VHT SIG-A1이 VHT SIG-A2보다 먼저 전송될 수 있다. 이때, VHT SIG-A1에는 BW, STBC, Group ID, NSTS/Partial AID, TXOP_PS_NOT_ALLOWED 필드 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 또한, VHT SIG-A2는 Short GI, Short GI NSYM Disambiguation, SU/MU[0] Coding, LDPC Extra OFDM Symbol, SU VHT-MCS/MU[1-3] Coding, Beamformed, CRC, Tail 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 이를 통해, VHT PPDU에 대한 정보를 확인하도록 할 수 있다.
도 14 내지 도 16은 MAC 프레임 포맷을 나타낸 도면이다.
상술한 PPDU 포맷 중 어느 하나에 기초한 PPDU를 스테이션이 수신할 수 있다. 이때, PPDU 프레임 포맷의 데이터 부분의 PSDU에는 MAC PDU를 포함할 수 있다. 이때, MAC PDU는 다양한 MAC 프레임 포맷에 따라서 정의되며, 기본적인 MAC 프레임은 MAC 헤더, 프레임 바디, 및 FCS(Frame Check Sequence)로 구성될 수 있다.
이때, 일 예로, 도 14를 참조하면 MAC 헤더는 프레임 제어(Frame Control) 필드, 구간(Duration)/ID 필드, 주소(Address) 필드, Sequence Control, QoS Control, HT Control 서브 필드 등을 포함할 수 있다. 이때, MAC 헤더 중 프레임 제어(Frame Control) 필드는 프레임 송신/수신에 필요한 제어 정보들을 포함할 수 있다. 구간/ID 필드는 해당 프레임 등을 전송하기 위한 시간으로 설정될 수 있다. 또한, 주소 필드는 송신자 및 수신자에 대한 식별 정보 등을 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다. 또한, Sequence Control, QoS Control, HT Control 필드 등은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
이때, 일 예로, HT Control 필드는 HT variant 및 VHT variant로서 두가지 형태(two form)를 가질 수 있다. 이때, 각각의 형태에 따라 HT Control 필드에 포함된 정보가 다를 수 있다. 또한, 도 15 및 도 16을 참조하면, HT Control의 VHT subfield는 HT Control 필드가 HT variant 및 VHT variant 중 어느 형태인지를 지시하는 필드일 수 있다. 이때, 일 예로, VHT subfield가 “0” 값을 가지면 HT variant 형태일 수 있으며, VHT subfield가 “1”값을 가지면 VHT variant 형태일 수 있다.
이때, 일 예로, 도 15를을 참조하면, HT Control 필드가 HT variant 형태이면, Link Adaptation Control, Calibration Position, Calibration Sequence, CSI/Steering, HT NDP Announcement, AC constraint, RDG/More PPDU 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 15의 b를 참조하면, Link Adaptation Control 필드는 TRQ, MAI, MFSI 및 MFB/ASELC 필드 등을 포함할 수 있으며, 보다 자세한 사항은 IEEE802.11 표준 문서를 참고할 수 있다.
또한, 일 예로, 도 16을 참조하면, HT Control 필드가 VHT variant 형태이면, MRQ, MSI, MFSI/GID-LM, MFB GID-H, Coding Type, FB Tx Type, FB Tx Type, Unsolicited MFB, AC constraint, RDG/More PPDU 및 Reserved 필드 등을 포함할 수 있다. 이때, 일 예로, 도 16의 b를 참조하면, MFB 필드는 VHT N_STS, MCS, BW, SNR 필드 등을 포함할 수 있다.
도 17은 Short MAC 프레임 포멧을 나타낸 도면이다. MAC 프레임은 필요에 따라 불필요한 정보를 줄여 무선 자원의 낭비를 막기 위해 Short MAC 프레임 형태로 구성될 수 있다. 이때, 일 예로, 도 17을 참조하면 Short 프레임의 MAC 헤더에는 프레임 제어(Frame Control) 필드, A1 필드 및 A2 필드는 항상 포함될 수 있다. 또한, Sequence Control 필드, A3 필드 및 A4 필드는 선택적으로 포함될 수 있다. 이를 통해, MAC 프레임에서 필요하지 않는 정보를 생략하여 무선 자원의 낭비를 막을 수 있다.
이때, 일 예로, MAC 헤더의 프레임 제어 필드를 살펴보면 Protocol Version, Type, PTID/Subtype, From DS, More Fragment, Power Management, More Data, Protected Frame, End of Service Period, Relayed Frame 및 Ack Policy 필드 등을 포함할 수 있다. 프레임 제어 필드의 각각의 서브필드의 내용은 IEEE 802.11 표준 문서를 참조할 수 있다.
한편, MAC 헤더의 프레임 제어 필드 중 타입(Type) 필드는 3비트로 구성되어 0 내지 3 값은 각각의 주소 정보에 대한 구성을 포함하고 있으며, 4-7은 유보되어 있을 수 있다. 이와 관련해서, 본 발명에서는 유보되어 있는 값을 통해 새로운 주소 정보를 지시할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
또한, MAC 헤더의 제어 프레임 필드 중 From DS 필드는 1 비트로 구성될 수 있다.
또한, 그 밖에, More Fragment, Power Management, More Data, Protected Frame, End of Service Period, Relayed Frame 및 Ack Policy 필드 등은 1비트로 구성될 수 있다. 이때, Ack Policy 필드는 ACK/NACK 정보로서 1비트로 구성될 수 있다.
상술한 형태로 구성되는 프레임을 포함하는 스테이션들과 관련하여, VHT AP(Access Point) 스테이션은 하나의 BSS에서 TXOP(Transmit Opportunity) power save 모드로 동작하는 non-AP VHT 스테이션을 지원할 수 있다. 이때, 일 예로, non-AP VHT 스테이션은 활성화(active) 상태로서 TXOP power save 모드로 동작하고 있을 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션은 TXOP 동안에 non-AP VHT 스테이션을 비활성화(doze) 상태로 전환하도록 할 수 있다. 이때, 일 예로, AP VHT 스테이션은 TXVECTOR 파라미터인 TXOP_PS_NOT_ALLOWED를 0값으로 설정하고, VHT PPDU를 전송함으로써, 비활성화 상태로 전환하도록 함을 지시할 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션에 의해 VHT PPDU와 함께 전송되는 TXVECTOR 내에 있는 파리미터들은 TXOP 동안 1 값에서 0 값으로 변경되어 유지될 수 있다. 이를 통해, 남은 TXOP 동안 power saving을 수행할 수 있다.
반대로, TXOP_PS_NOT_ALLOWED가 1값으로 설정되어 power saving을 수행하지 않는 경우에는 TXVECTOR 내에 있는 파라미터들 값을 변경하지 않고 유지할 수 있다.
또한, 일 예로, 상술한 바와 같이, non-AP VHT 스테이션이 TXOP power save mode에서 TXOP 동안 비활성화로 전환되는 경우는 다음의 조건을 만족하는 경우일 수 있다.
- VHT MU PPDU를 수신한 경우로서 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 Group_ID에 의해 Group의 맴버로 지시되지 않는 경우
- SU PPDU를 수신한 경우로서 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 PARTIAL_AID가 0이 아니거나 스테이션의 partial AID와 일치하지 않는 경우
- 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 PARTIAL_AID가 스테이션의 partial AID와 일치한다고 판단하지만 MAC 헤더에 있는 수신자 주소가 스테이션의 MAC 어드레스와 일치하지 않는 경우
- 스테이션이 RXVECTOR 파라미터인 GROUP_ID에 의해 group의 맴버로 지시되지만 RXVECTOR 파라미터인 NUM_STS이 0으로 설정된 경우
- VHT NDP Announcement 프레임을 수신하고, 스테이션이 RXVECTOR 파리미터인 PARTIAL_AID가 0으로 설정되고 스테이션의 Info field에 있는 AID가 일치하지 않는 경우
- 스테이션이 More Data field가 0으로 설정되고, Ack Policy subfield가 No Ack 설정된 프레임을 수신하거나 Ack Policy subfield가 No Ack가 아닌 상태로서 ACK를 전송한 경우
이때, AP VHT 스테이션은 남은 TXOP 구간으로 설정되는 Duration/ID 값과 NAV-SET Sequence(e.g., RTS/CTS)를 포함할 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션은 남은 TXOP 동안 상술한 조건에 기초하여 비활성화 상태로 전환되는 non-AP VHT 스테이션에 대해서는 프레임을 전송하지 않을 수 있다.
또한, 일 예로, AP VHT 스테이션이 VHT PPDU를 TXVECTOR 파라미터인 TXOP_PS_NOT_ALLOWED를 0값으로 설정하여 동일한 TXOP에서 함께 전송하고 스테이션이 활성화 상태에서 비활성화 상태로 변경되기를 원하지 않는 경우, AP VHT 스테이션은 VHT SU PPDU를 전송하지 않을 수 있다.
또한, 일 예로, AP VHT 스테이션은 TXOP가 시작할 때 설정된 NAV가 만료되기 이전에는 비활성화 상태로 전환된 VHT 스테이션으로 프레임을 전송하지 않을 수 있다.
이때, AP VHT 스테이션이 More Data field가 0으로 설정된 상태에서 MSDU, A-MSDU 및 MMPDU 중 적어도 하나 이상을 포함하는 프레임을 전송한 후 ACK를 수신하지 못한 경우, 동일한 TXOP에서 적어도 한번 재전송될 수 있다. 이때, 일 예로, 동일한 TXOP의 마지막 프레임에서 재전송에 대한 ACK를 수신하지 못한 경우, 다음 TXOP까지 기다렸다가 프레임이 재전송될 수 있다.
또한, 일 예로, AP VHT 스테이션이 TXOP power save 모드로 동작하는 VHT 스테이션으로부터 BlockAck 프레임을 수신할 수 있다. 이때, BlockAck 프레임은 More Data field 가 0으로 설정된 MPDU를 포함하는 A-MPDU에 대한 응답일 수 있다. 이때, AP VHT 스테이션이 비활성화 상태인바 동일한 TXOP 동안에는 재전송되는 MPDU의 서브 시퀀스의 응답을 수신하지 못할 수 있다.
또한, TXOP power save 모드로 동작하고 비활성화 상태로 전환된 VHT 스테이션은 NAV 타이머를 비활성화 상태 동안에서 동작하도록 할 수 있다. 이때, 일 예로, 타이머가 완료되면 VHT 스테이션은 awake 상태로 전환될 수 있다.
또한, 스테이션은 NAV 타이머가 만료되면 매체 접속을 위한 경쟁을 수행할 수 있다.
이하에서는 구체적으로 11ax 시스템의 프레임 포맷에 대해 설명한다.
도 18 및 도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 IEEE 802.11ax 시스템에서의 PPDU 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
도 18에 도시된 바와 같이 11ax 시스템의 PPDU는 레거시 STA들을 위한 L- 파트와 11ax STA을 위한 HE-파트로 구분될 수 있다. L-파트는 레거시 STA들의 충동 방지 등을 위한 것으로서 기존 표준화에 따른 전송 방식을 따르는 것이 바람직하다.
HE-SIG A는 프레임 해석을 위한 제어 정보의 일종으로서, 11ax STA들을 위한 공통 제어 정보(e.g., bandwidth, GI(Guard Interval) length, BSS color field)를 포함할 수 있으며, HE-STF 이후의 HE-파트부터는 4배의 FFT 길이를 가질 수 있다. 한편, 복수의 STA에 대해 PPDU를 전송/수신할 때 각 STA별 제어 정보(e.g., STA AID, resource allocation information(e.g., allocation size), MCS, Nsts, Coding, STBC, TXBF)를 포함하는 필드로서 HE-SIG B 필드를 포함할 수 있다. 즉, 11ax의 PPDU는 2개의 별도의 시그널링 필드를 포함하며, 이는 제 1 시그널링 필드/제 2 시그널링 필드로 지칭될 수도, HE-SIG A/HE-SIG B로 지칭될 수도 있다. 이하에서는 편의상 HE-SIG A/HE-SIG B로 지칭하기로 한다.
한편, HE-프리엠블 (HE-SIG A, HE-STF, HE-LTF 및 HE-SIG B) 이후에는 데이터 필드를 포함할 수 있다. 이 데이터 필드를 통해 복수의 STA이 데이터를 전송하거나 수신할 수 있기 때문에, HE-SIG B는 이들 복수의 STA에 대한 데이터 전송 자원 할당 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
도 19는 HE PPDU가 80 MHz 광대역 대역폭을 통해 전송되는 예를 도시하고 있다. 도 19에서 사용된 PPDU는 도 18과 각 필드의 순서가 다르게 배치되어 있으며, 이와 같이 HE PPDU의 배치 순서는 다양할 수 있다.
도 19와 같이 광대역 전송을 수행할 경우, 공통 제어 정보를 포함하는 HE-SIG A는 L-파트와 같이 20 MHz 단위로 복제(Duplication)되어 전송될 수 있다. 한편, STA별 제어 정보를 포함하는 HE-SIG B는 도 19의 예에서 전체 대역폭에 걸쳐 인코딩 되어 전송되는 경우를 도시하고 있으나, 이에 한정될 필요는 없으며, 후술하는 바와 같이 다양한 방식으로 전송될 수 있다.
한편, 이하에서는 상술한 프레임 구조 중 HE-SIG B의 구조에 대해 중점적으로 살펴본다.
HE-SIG B 전송 방법
도 20은 본 발명의 일 실시형태에 따라 HE-SIG B를 구성하여 전송하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
복수의 STA들이 무선 프레임을 수신할 경우, 각 STA들은 HE-SIG B 필드에서 자신의 contents를 decoding하기 위해, blind detection을 한다. 예를 들어, 자신의 PAID와 CRC를 masking해서 자신의 contents인지를 확인할 수 있다. 이 때, STA들의 blind detection 수행 횟수를 최소화 하고, 자신의 contents가 포함된 HE-SIG B를 효율적으로 찾아야만 STA들의 프로세싱 오버헤드를 줄일 수 있다.
이를 위해서, 본 발명의 일 실시형태에서는 도 20에 도시된 바와 같이 특정 20 MHz 대역 내에서 HE-SIG B 정보를 복수의 블록으로 나누어 인코딩을 수행하고, 그 중 첫 번째 블록에서는 모든 STA들이 읽을 수 있는 공통적인 제어 정보를 포함하는 것을 제안한다. 즉, 무선 프레임의 HE-프리엠블의 2가지 시그널링 필드인 HE-SIG A는 프레임 해석을 위해 공통적인 제어 정보를 포함시키고, HE-SIG B는 STA별 제어 정보를 포함시키되, HE- SIG B의 첫 번째 블록에는 다시 복수의 STA에 공통적인 제어 정보를 포함시켜 각 STA의 HE SIG B 디코딩 동작을 효율적이게 할 수 있다.
도 20에서는 모든 STA에 공통적인 제어 정보를 1ST HE SIG B 블록으로 구성하고, 이후 복수의 블록에 각 STA별 제어 정보를 별도의 블록으로 구성하는 것을 도시하고 있으나, 이에 한정될 필요는 없으며, 공통 제어 블록에 후속하는 STA별 제어 정보는 소정 STA이 그룹핑되어, 그룹핑된 STA별 제어 정보 단위로 인코딩될 수도 있다.
또한, 도 20에 도시된 바와 같이 각 HE-SIG B 블록은 개별적인 CRC를 포함할 수 있으며, 공통 제어 블록은 STA별 AID가 아니라 복수의 STA의 공통 식별자, 예를 들어 PBSSID 또는 Broadcast/Multicast ID (e.g., ID의 모든 비트가 0 또는 1로 설정된 ID)에 의해 구분될 수 있다.
상술한 공통 제어 정보를 포함하는 블록은 복수의 STA에 대한 자원 할당 정보를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서의 자원 할당 정보는 각 STA별 개별적인 자원 할당 위치를 나타내기 보다는 전체 STA에 공통적으로 자원 단위의 구성과, 각 자원 단위의 위치를 알려주는 것이 바람직하다. 이후 후속하는 STA별 제어 정보 필드는 이에 기반하여 각 STA에 대한 자원 할당을 알려줄 수 있다. 즉, 공통 제어 정보를 포함하는 제 1 블록에서의 자원 할당 정보는 할당될 자원 유닛들의 수, 자원 할당 단위의 크기, 각 자원 할당 단위의 주파수 영역 배치에 대한 정보 및 각 자원 할당 단위 당 할당된 사용자의 수에 대한 정보를 포함할 수 있다.
아래 표는 HE SIG 에서 자원 할당 정보의 일례를 나타낸다.
이름 20MHz 내 크기 40 MHz 내 크기 80 MHz 내 크기 (비트) 값 & 노트
Null subband info 3 3 3
OFDMA Resource Allocation information For 20,40,80MHzPresent only when OFDMA indication is 1
\STA’s ID 12 13 13 When MU-MIMO indication is 1, LSB 6 bits of AID is set to GID
STBC 1 1 1
Nsts 3 3 3
MCS 4 4 4
COding 1 1 1
상기 표 1에서 Null subband info는 전체 bandwidth에서 어느 부분이 null subchannel인지 가리킨다. OFDMA resource allocation information 은 OFDMA resource가 어떤 식으로 할당되는지를 나타낸다. 예를 들어, 전체 대역폭에서 242 tones unit이 몇 개 이고, 어느 subband에 할당되었는지, 26 tones unit들이 어는 subband에 할당되고, 몇 개나 할당되었는지를 나타낸다. STA’ ID는 STA의 PAID나 Group ID를 나타낸다. 각 OFDMA resource의 할당 수만큼 반복되어 들어간다. STBC/Nsts/MCS/Coding은 할당되는 STA들의 수만큼 들어간다.
도 21은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자원 할당 구조를 설명하기 위한 도면이다.
OFDMA resource allocation information은 도 21에 도시된 바와 같이 Large Tone Unit:LTU (242 tones unit) allocations 정보와 Small Tone Unit:STU (26 tone unit) allocations 정보로 나뉘어 질 수 있고, LTU allocation은 LTU Bitmap, 1st LTU allocation bitmap 과 other LTU allocation size들로 구성될 수 있다. LTU Bitmap은 각각의 LTU가 242 tones unit으로 할당되는지 26 tones unit들로 할당되는지를 가리키고, 1st LTU Allocation Bitmap은 첫 번째 LTU allocation의 할당 위치와 크기를 나타낼 수 있다. Other LTU Allocation size는 나머지 LTU들의 할당 위치 및 할당 크기를 나타낸다.
상술한 바를 바탕으로, 1st HE-SIG B에 들어가는 common contents 정보에는 LTU (242 tones) allocations, STU allocations 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서 STA들은 첫 번째 HE-SIG B를 읽고, resource allocation이 몇 개 어느 위치에 발생했는지 알 수 있다. 추가적으로 첫 번째 HE-SIG B에 resource allocation 의 총 수, LTU allocation 수, STU allocation 수, LTU/청크별 STU allocation 수나 할당 user의 총 수 중 한 개 이상을 포함시켜 전송할 수 있다. 또한, 이러한 정보들은 LTU/STU resource allocation 대신에 포함시켜 전송할 수 있다.
1st HE-SIG B에 들어가는 정보 (e.g., LTU allocations, STU allocation, total allocation/LTU allocation/STU allocation /LTU별 STU allocation 수, User allocation 수, etc.) 들 중 일부 또는 전부가 HE-SIG A에 포함되어 전송될 수 있다. 만약, 일부의 정보가 HE-SIG A에 포함되어 전송된다면, LTU allocation 정보, 각 allocation 수가 HE-SIG A에 포함되어 전송되고, STU allocation 정보는 1st HE-SIG B에 포함되어 전송될 것이다.
첫 번째 HE-SIG-B는 크기가 고정되거나 가변적일 수 있으며, 만약, 가변적일 경우, HE-SIG A에서 크기가 가리켜질 수 있다. 크기의 단위는 n bits 또는 n bytes 또는 n symbols (n: 1, 2, 4, 8 중 하나) 중 하나로 설정될 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같이 구성되는 특정 20 MHz 대역의 HE SIG B를 광대역으로 전송하는 방식에 대해 설명한다.
도 22는 본 발명의 일 실시형태에 따라 특정 20 MHz 대역의 HE SIG B가 다른 대역들에 복제되어 전송되는 형태를 도시하고 있다.
즉, 도 22에 도시된 실시형태에서는 상술한 바와 같이 특정 20 MHz 대역에서 구성된 HE SIG B 정보가 다른 20 MHz 대역에 그대로 복제되어 전송되는 것을 가정한다.
도시된 바와 같이 20Mhz 당 duplication 되어 전송된 HE-SIGB를 수신한 STA/AP는 channel 당 수신한 HE-SIGB 신호를 accumulation 하여 수신 신호에 대한 reliability를 높일 수 있다. 채널당 동일한 신호가 duplication되어 전송되기 때문에 accumulated된 신호의 gain은 duplicated된 신호가 전송된 채널의 수에 따라서 duplication 되기 전 신호에 비해 이상적으로 3dB x (# of channel)의 gain을 가지게 되어 기존 신호에 비해 좋은 수신 성능을 보장받을 수 있게 된다. 따라서 duplicated된 HE-SIGB는 duplicated된 channel 의 수에 따라서 MCS level을 높여 전송될 수 있다. 예를 들어, HE-SIGB가 mcs0를 이용하여 전송될 때, 40mhz를 이용하여 전송되는 HE-SIGB는 MCS level을 하나 높여 MCS1을 이용하여 전송될 수 있으며 기존보다 높은 MCS level 을 이용하여 전송되므로 HE-SIGB의 overhead를 줄일 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시형태에 따라 각 20 MHz 대역의 HE SIG B를 서로 독립적으로 구성하여 전송되는 형태를 도시하고 있다.
도 23에서와 같이 HE-SIGB는 legacy part(e.g. L-STF+L-LTF+L-SIG), HE-SIGA와 동일하게 1x symbol 구조로 전송되며 wide bandwidth 에서 HE-SIGB를 포함한 L-STF+L-LTF+L-SIG+HE-SIGA+HE-SIGB의 길이는 channel 에 관계없이 동일해야 한다. 하지만 20MHz 당 전송되는 HE-SIGB는 해당 band에 대한 allocation 정보를 포함하고 있으며 상기 정보는 해당 band를 이용하는 user 당 allocation information, user identification 등을 포함하고 있다. 이때, 각 band에서 지원하는 user 수와 이용하는 resource block의 구성이 다르기 때문에 band 당 전송되는 HE-SIGB의 정보가 다를 수 있어 각 channel 별 HE-SIGB의 길이가 서로 다를 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시형태에서는 특정 대역의 HE SIG B가 다른 대역의 HE SIG B와 다른 길이를 가지는 경우, Padding을 이용하여 각 대역의 HE SIG B의 길이가 같도록 조절할 수 있다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 다른 실시형태들에 따라 광대역에서 HE-SIG B를 전송하는 방법을 도시하고 있다.
구체적으로, 도 24 및 도 25의 방식은 도 22의 복제 전송 방식과 도 23의 개별 전송 방식을 결합한 방식으로서, 도 24는 80 MHz를 통해 전송하는 경우, 40 MHz 단위로는 독립적인 HE SIG B를 구성하여 전송하고, 40 MHz 내에서는 특정 20 MHz의 HE-SIG B를 다른 20 MHz에 복제하여 전송하는 경우를 도시하고 있다. 이와 달리 도 25의 경우 40 MHz 내에서는 20 MHz 단위로 독립적인 제어 정보를 전송하고, 특정 40 MHz 정보를 다른 40 MHz에 복제하여 전송하는 방식을 도시하고 있다.
이와 같은 결합 방식은 상술한 복제 전송 방식과 독립 전송 방식의 장단점을 결합한 효과를 가질 수 있다.
한편 이하에서는 특정 대역에서의 HE-SIG B 정보의 인코딩 방식에 대해 구체적으로 설명한다.
도 26은 본 발명의 일 실시형태에 따라 특정 대역에서 모든 STA에 대한 HE-SIG B를 하나의 단위로 인코딩하는 방식을 도시한 도면이다.
도 20의 경우 각 STA별로 HE-SIG B Contents들을 인코딩하는 방식을 이용하였으나, 도 26의 경우 이와 달리 여러 명의 STA들에 대한 Content들을 하나의 HE-SIG B에 포함시켜 하나로 encoding하는 것을 도시하고 있다. 상술한 HE-SIG structure에 적용하면, 도 22의 Duplication per 20MHz 방식에서는 Joint encoding된 HE-SIG contents들이 20MHz마다 같은 contents가 duplication되어 전송되고, 도 23의 Independent per 20MHz 방식에서는 20MHz마다 Joint encoding된 HE-SIG B가 다른 STA들의 정보를 포함하여 전송될 수 있다.
도 27은 도 26과 같이 인코딩하는 경우 CRC와 Tail bit의 위치를 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명의 다른 일 실시형태에 따라 각 STA별 HE-SIG B Contents를 개별적으로 인코딩하는 방식을 도시한 도면이다.
각 STA 별로 다른 자원 정보를 가지고, 각 STA들의 content마다 CRC가 붙어 전송될 수 있다. 따라서, HE-SIG B에 error가 발생한다 하더라도 일부 STA들의 content를 복구해 낼 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 개별 인코딩 방식은 구체적으로 아래의 두 가지 세부 방법으로 나뉘어 질 수 있다.
도 29 및 도 30은 개별 인코딩 방식에서 CRC 구성 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
구체적으로, 도 29에서는 STA들 별로 contents에 대한 CRC를 따로 붙이고, coding은 하나로 하는 방식을 도시하고 있다.
한편, 도 30은 STA들 별로 contents에 대한 CRC를 따로 붙이고, 각 STA별로 encoding을 따로 하는 방식을 도시하고 있다. 이 때, tail bits의 오버헤드를 줄이기 위해서, tail biting coding을 각 수행할 수 있다.
개별 인코딩 방식에서 CRC overhead를 줄이기 위해서, STA의 PAID를 CRC와 XOR masking해서 전송할 수 있고, receiver STA에서 PAID를 CRC와 XOR을 해서, CRC 검사를 수행해, CRC의 error 유무를 판단할 수 있다.
도 31은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따라 특정 대역에서 HE-SIG B를 인코딩하는 방식을 도시한 도면이다.
도 20과 관련하여 상술한 바와 같이 특정 대역의 HE-SIG B는 모든 STA에 공통적인 제어 정보를 포함하는 블록과 각 STA별 특정 제어 정보를 포함하는 블록으로 구분되는 것이 바람직하며, 도 31 역시 이와 같은 방식으로 제어 정보를 구성하는 것을 도시하고 있다.
다만, 도 31에서는 각 HE-SIG B 블록들이 BCC 인코딩 블록으로 구성되어 있으며, 특히 STA별 제어 정보를 하나의 STA 마다 별도의 BCC 블록으로 구성하는 대신 소정 개수의 STA들에 대한 제어 정보를 그룹핑하고, 그룹핑된 STA들에 대한 제어 정보 단위로 BCC 블록을 구성하는 예를 도시하고 있다.
도 31에서 각 BCC 블록은 별도의 CRC와 Tail 비트를 포함하는 것을 도시하고 있다. 또한, 특정 대역의 HE-SIG B가 다른 대역의 HE-SIG B와 시간 영역 길이가 다른 경우 도 31에 도시된 바와 같이 Padding을 삽입하여 시간 영역 길이를 맞출 수 있다.
도 32는 상술한 바와 같은 방법을 구현하기 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 32의 무선 장치(800)은 상술한 설명의 특정 STA, 그리고 무선 장치(850)은 상술한 설명의 AP에 대응할 수 있다.
STA (800)은 프로세서(810), 메모리(820), 송수신부(830)를 포함할 수 있고, AP (850)는 프로세서(860), 메모리(870) 및 송수신부(880)를 포함할 수 있다. 송수신부(830 및 880)은 무선 신호를 송신/수신하고, IEEE 802.11/3GPP 등의 물리적 계층에서 실행될 수 있다. 프로세서(810 및 860)은 물리 계층 및/또는 MAC 계층에서 실행되고, 송수신부(830 및 880)와 연결되어 있다. 프로세서(810 및 860)는 상기 언급된 UL MU 스케줄링 절차를 수행할 수 있다.
프로세서(810 및 860) 및/또는 송수신부(830 및 880)는 특정 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리(820 및 870)은 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래시 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 유닛을 포함할 수 있다. 일 실시 예가 소프트웨어에 의해 실행될 때, 상기 기술한 방법은 상기 기술된 기능을 수행하는 모듈(예를 들어, 프로세스, 기능)로서 실행될 수 있다. 상기 모듈은 메모리(820, 870)에 저장될 수 있고, 프로세서(810, 860)에 의해 실행될 수 있다. 상기 메모리(820, 870)는 상기 프로세스(810, 860)의 내부 또는 외부에 배치될 수 있고, 잘 알려진 수단으로 상기 프로세스(810, 860)와 연결될 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 상술한 설명으로부터 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 발명은 IEEE 802.11 기반 무선랜 시스템에 적용되는 것을 가정하여 설명하였으나, 이에 한정될 필요는 없다. 본 발명은 AP가 복수의 STA에 대해 제어 정보를 포함하는 프레임을 전송할 수 있는 다양한 무선 시스템에 동일한 방식으로 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선랜(WLAN) 시스템에서 복수의 스테이션 (STA)에게 무선 프레임을 전송하는 방법에 있어서,
    시그널링 필드 및 데이터 필드를 포함하는 프레임을 생성하되,
    상기 시그널링 필드는 상기 프레임 해석을 위한 제어 정보를 포함하는 제 1 시그널링 필드(SIG A 필드) 및 상기 복수의 STA 각각에 개별적인 제어 정보를 포함하는 제 2 시그널링 필드(SIG B 필드)를 포함하고,
    상기 제 2 시그널링 필드는 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보를 포함하는 제 1 블록 및 상기 복수의 STA 각각에 대한 제어 정보를 포함하는 제 2 블록을 포함하며,
    상기 생성된 프레임을 상기 복수의 STA에 전송하는, 무선 프레임 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시그널링 필드는 하나의 상기 제 1 블록과 상기 제 1 블록에 후속하는 하나 이상의 상기 제 2 블록을 포함하며,
    상기 제 2 블록의 수는 상기 복수의 STA의 수에 따라 결정되는, 무선 프레임 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 블록은 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보로서 상기 복수의 STA에 대한 자원 할당 정보를 포함하는, 무선 프레임 전송 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자원 할당 정보는 할당될 자원 할당 단위들의 수, 각 자원 할당 단위의 크기, 각 자원 할당 단위의 주파수 영역 배치에 대한 정보 및 각 자원 할당 단위 당 할당된 사용자의 수에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는, 무선 프레임 전송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시그널링 필드는 20 MHz 대역마다 독립적으로 인코딩되는 제어 정보를 포함하는, 무선 프레임 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시그널링 필드는 80 MHz 대역 내에서 40 MHz 단위로 반복되어 전송되며,
    특정 40 MHz 내에서는 20 MHz 대역마다 독립적으로 인코딩되는 제어 정보를 포함하는, 무선 프레임 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시그널링 필드의 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은 각각 블록 단위로 개별적으로 인코딩되는, 무선 프레임 전송 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 시그널링 필드의 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록은 각각 개별적인 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 포함하는, 무선 프레임 전송 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시그널링 필드는 상기 제 2 시그널링 필드가 전송되는 자원 영역에 대한 정보를 포함하는, 무선 프레임 전송 방법.
  10. 무선랜(WLAN) 시스템에서 복수의 스테이션 (STA)에게 무선 프레임을 전송하는 무선 장치에 있어서,
    시그널링 필드 및 데이터 필드를 포함하는 프레임으로서, 상기 시그널링 필드는 상기 프레임 해석을 위한 제어 정보를 포함하는 제 1 시그널링 필드(SIG A 필드) 및 상기 복수의 STA 각각에 개별적인 제어 정보를 포함하는 제 2 시그널링 필드(SIG B 필드)를 포함하고, 상기 제 2 시그널링 필드는 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보를 포함하는 제 1 블록 및 상기 복수의 STA 각각에 대한 제어 정보를 포함하는 제 2 블록을 포함하는, 상기 프레임을 생성하도록 구성되는 프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 생성된 프레임을 상기 복수의 STA에 전송하는 송수신기를 포함하는, 무선 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 시그널링 필드는 하나의 상기 제 1 블록과 상기 제 1 블록에 후속하는 하나 이상의 상기 제 2 블록을 포함하며,
    상기 제 2 블록의 수는 상기 복수의 STA의 수에 따라 결정되는, 무선 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 블록은 상기 복수의 STA에 공통적인 제어 정보로서 상기 복수의 STA에 대한 자원 할당 정보를 포함하는, 무선 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자원 할당 정보는 할당될 자원 할당 단위들의 수, 각 자원 할당 단위의 크기, 각 자원 할당 단위의 주파수 영역 배치에 대한 정보 및 각 자원 할당 단위 당 할당된 사용자의 수에 대한 정보 중 하나 이상을 포함하는, 무선 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 2 시그널링 필드의 제어 정보를 20 MHz 대역마다 독립적으로 인코딩하는, 무선 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 2 시그널링 필드의 상기 제 1 블록 및 상기 제 2 블록을 각각 블록 단위로 개별적으로 인코딩하는, 무선 장치.
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