KR20180087224A - 무선 통신 시스템에서의 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

무선 통신 시스템에서의 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 다중 사용자에게 동시에 데이터를 송신하는 무선 통신 시스템에서의 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치에 대한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 2이상의 수신 단말에게 동시에 데이터를 송신하고자 하는 송신 단말의 사운딩 방법은, 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임을 상기 2이상의 수신 단말에게 송신하는 단계; 각 수신 단말로부터 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 수신하는 단계; 제2사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 2이상의 수신 단말에게 송신하는 단계; 및 상기 각 수신 단말이 송신된 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 각 수신 단말로부터 수신하는 단계;를 포함하고, 수신된 상기 제1사운딩 정보를 이용하여 측정된 채널 상태 정보 및 상기 각 수신 단말로부터 수신된 채널 상태 정보는, 상기 2이상의 수신 단말에게 동시에 상기 데이터를 송신하는데 사용된다.

Description

무선 통신 시스템에서의 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD FOR SOUNDING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND APPARAUTS USING THE SAME }
본 발명은 무선 통신 시스템에서의 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 다중 사용자에게 동시에 데이터를 송신하는 무선 통신 시스템에서의 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치에 대한 것이다.
다양한 고용량 멀티 미디어 서비스가 활성화되는 것에 비하여 무선 통신 시스템의 성능은 높지 않다. 다중 사용자가 무선 자원을 공유하므로 사용자가 체감하는 무선 서비스의 전송 속도는 현저히 낮아지게 된다. 이에 보다 원활한 무선 멀티 미디어 서비스를 지원하기 위하여 IEEE 802.11의 작업그룹 'n'에서는 600Mbps 이상의 PHY(PHYsical) 속도를 지원하는 고성능 무선 랜 기술을 정의하고 있으며, 최근에 시작된 IEEE 802.11의 작업그룹 'ac'에서는, 고속의 무선 통신 시스템의 구성을 위해, 1개의 AP(Access Point, 이하 AP)와 2개의 스테이션(station, 이하 STA)으로 구성되는 무선 통신 시스템에서 AP의 MAC SAP(Service Access Point)에서는 최대 1Gbps의 성능을 지원해야 하며, 포인트 투 포인트(point-to-point) 환경을 위한 STA의 MAC SAP에서는 최대 500Mbps가 지원되어야 한다고 정의하고 있다.
이를 위하여 대역폭을 증가시켜서 다중 사용자가 공유하는 무선 자원을 확대하거나, 또는 동일한 대역폭의 무선 자원을 사용하면서 각 사용자와의 통신에 특정 빔(beam)을 구현함으로써, 다중 사용자에 대한 무선 통신 시스템의 성능을 높이고자 하는 다양한 기술들이 연구되고 있다. 그러나, 대역폭을 확장하여 얻을 수 있는 성능 향상보다는, 제한된 대역폭에서 각 사용자(STA)와 AP와의 채널 환경을 기반으로 빔을 형성하여 데이터를 전송함으로써 무선 랜 시스템의 성능을 지원하고자 하는 다중 사용자 다중 안테나(Multi-User Multi Input Multi Output: 이하, MU-MIMO) 기술이 더 주요하게 대두되고 있다.
효율적인 MU-MIMO 서비스를 지원하기 위해서 무선 랜 기본 서비스 셋(Basic Service Set:BSS)을 구성하는 AP와 각 STA은 데이터를 송수신하고자 하는 상대와의 채널 상태 정보를 보다 정확하게 알아야 한다.
따라서, 무선 통신 시스템에서 MU-MIMO 기술을 포함한 다양한 기술을 사용하여 다중 사용자에게 동시에 데이터를 전송하고자 할 경우, 높은 성능을 제공하기 위하여, 각 사용자에 대한 채널 상태 정보를 획득하는 방법이 요구된다.
본 발명은, 다중 사용자에게 동시에 데이터를 송신하는 무선 통신 시스템에서 높은 성능을 제공하기 위하여 각 사용자에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있는 사운딩 방법 및 이를 수행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 송신 단말의 사운딩 방법은 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임을 복수의 수신 단말에게 송신하는 단계; 상기 복수의 수신 단말로부터 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 수신하는 단계; 제2사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 2이상의 수신 단말에게 송신하는 단계; 및 상기 각 수신 단말이 송신된 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 각 수신 단말로부터 수신하는 단계를 포함하고, 수신된 상기 제1사운딩 정보를 이용하여 측정된 채널 상태 정보 및 상기 각 수신 단말로부터 수신된 채널 상태 정보는, 상기 2이상의 수신 단말에게 동시에 상기 데이터를 송신하는데 사용될 수 있다.
상기 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임은, 상기 각 수신 단말의 주소 및 상기 각 수신 단말의 응답 프레임을 송신하는 시점에 대한 정보 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 각 수신 단말의 응답 프레임은, 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임 및 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
상기 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임은, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트로 송신될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 수신 단말의 사운딩 방법은 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임을 상기 송신 단말로부터 수신하는 단계; 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로 송신하는 단계; 제2사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로부터 수신하는 단계; 및 수신된 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로 송신하는 단계;를 포함하고,
상기 송신 단말에 의해 상기 제1사운딩 정보를 이용하여 측정된 채널 상태 정보 및 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정된 채널 상태 정보는, 상기 송신 단말이 상기 2이상의 수신 단말에게 동시에 상기 데이터를 송신하는데 사용될 수 있다.
상기 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임은, 각 수신 단말의 주소 및 상기 각 수신 단말의 응답 프레임을 송신하는 시점에 대한 정보 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 각 수신 단말의 응답 프레임은, 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임 및 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임 중 어느 하나 이상이며, 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임 또는 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임은, 상기 각 수신 단말의 응답 프레임을 송신하는 시점에 대한 정보에 따라 상기 송신 단말로 송신될 수 있다.
상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
상기 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임은, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트로 송신될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 송신 단말의 사운딩 방법은 사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 2이상의 수신 단말에게 송신하는 단계; 및 각 수신 단말이 송신된 상기 사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 각 수신 단말로부터 수신하는 단계를 포함하고, 상기 각 수신 단말로부터 수신된 채널 상태 정보는, 상기 2이상의 수신 단말에게 동시에 상기 데이터를 송신하는데 사용될 수 있다.
상기 사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임은, 상기 각 수신 단말의 주소 및 상기 각 수신 단말의 응답 프레임을 송신하는 시점에 대한 정보 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 각 수신 단말의 응답 프레임은, 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임일 수 있다.
상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 수신 단말의 사운딩 방법은 사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로부터 수신하는 단계; 및 수신된 상기 사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로 송신하는 단계를 포함하고, 수신된 상기 사운딩 정보를 이용하여 측정된 상기 채널 상태 정보는, 상기 송신 단말이 상기 2이상의 수신 단말에게 동시에 상기 데이터를 송신하는데 사용될 수 있다.
상기 사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임은, 각 수신 단말의 주소 및 상기 각 수신 단말의 응답 프레임을 송신하는 시점에 대한 정보 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 각 수신 단말의 응답 프레임은, 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임일 수 있다.
상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 사운딩을 수행하는 송신 단말은 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임을 상기 2이상의 수신 단말에게 송신하는 송신부; 및 각 수신 단말로부터 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 수신하는 수신부를 포함하고, 상기 송신부는, 제2사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 2이상의 수신 단말에게 송신하며, 상기 수신부는, 상기 각 수신 단말이 송신된 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 각 수신 단말로부터 수신하고, 수신된 상기 제1사운딩 정보를 이용하여 측정된 채널 상태 정보 및 상기 각 수신 단말로부터 수신된 채널 상태 정보는, 상기 2이상의 수신 단말에게 동시에 상기 데이터를 송신하는데 사용될 수 있다.
상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시에에 따른 사운딩을 수행하는 수신 단말은 제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임을 상기 송신 단말로부터 수신하는 수신부; 및 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 수신부는, 제2사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로부터 수신하며, 상기 송신부는, 수신된 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 송신 단말로 송신하고, 상기 송신 단말에 의해 상기 제1사운딩 정보를 이용하여 측정된 채널 상태 정보 및 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정된 채널 상태 정보는, 상기 송신 단말이 상기 2이상의 수신 단말에게 동시에 상기 데이터를 송신하는데 사용될 수 있다.
상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임은, Duration 필드가 '0'이고, 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 송신하는 수신 단말의 주소를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다중 사용자에게 동시에 데이터를 송신하는 무선 통신 시스템에서 높은 성능을 제공하기 위하여 각 사용자에 대한 채널 상태 정보를 획득할 수 있다. 이때, 단일 사용자를 위한 사운딩 신호 교환 순서를 적용하면, 성능이 제한되는 것을 해결하기 위하여, 다중 사용자를 위한 프레임 송수신 구조를 제안한다. 또한, 기존의 전력 관리 기능 및 호환을 위한 기능 등을 적용하기에 용이한 구조를 가지고 있다. 또한, 본 발명은 다중 사용자 지원을 위한 다중 안테나 기술을 서비스에 따라서 동적으로 구성할 수 있으므로 다양한 서비스 지원 및 성능 개선 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 NDP 전송을 위한 프레임의 교환 순서를 나타내는 도면이다.
도 2는 송신자와 수신자 간의 채널을 나타내는 도면이다.
도 3은 implicit 피드백을 위한 calibration exchange를 도시한 도면이다.
도 4는 implicit 피드백 및 explicit 피드백을 사용하여 빔포밍된 데이터를 송신하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운딩 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 IEEE 802.11에서 정의되는 CTS와 ACK 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 응답 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운딩 정보를 포함하는 ACK 프레임의 사용을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI 정보를 포함하는 ACK 프레임의 사용을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CSI 정보를 포함하는 CTS 프레임의 사용을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 TRQ 정보를 포함하는 프레임을 브로드캐스트하는 사운딩 방법을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 TRQ 정보를 포함하는 프레임을 브로드캐스트하는 사운딩 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 AP 및 STA의 구성을 나타내는 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성 요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 발명은 무선 통신 시스템에서 다중 사용자에게 동시에 데이터를 전송하기 위해 필요한, 각 사용자에 대한 채널 상태 정보를 획득하는 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 우선, 802.11n에서 MIMO 시스템을 기반으로 정의하고 있는 트랜스미트 빔포밍(Transmit Beamforming: TxBF) 기술을 살펴볼 필요가 있다.
802.11n 드래프트(Draft)에서 정의하는 MIMO -Transmit Beamforming 기술은 안테나로부터 시그널(beam)을 조정하여 수신단의 수신신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, 이하 SNR)를 향상시키는 기법으로서, 보다 상세히 기술하면 수신단에서, 송신단으로부터 전송된 각 spatial stream의 수신 에너지를 최대화하여 SNR을 향상시키는 기술이다. 이를 위해서는 수신자는 수신신호에 대한 채널 상태 정보(Channel State Information: CSI) 피드백을 송신자에게 주어야 한다. 송신자와 수신자는 상대방이 채널 상태 정보를 측정할 수 있도록 사운딩(Sounding) 정보가 포함되어 있는 PPDU(PHY Protocal Data Unit)(이하, 사운딩 PPDU)를 송신하게 된다. 802.11n에서 정의하는 MAC(Medium Access Control) 프로토콜은 이와 같은 사운딩 과정을 지원하며, 특히 TxBF를 위한 피드백 제공 방법과 함께 동작하는 사운딩 프로토콜을 지원한다.
사운딩 PPDU는 MAC 데이터를 포함하는 PPDU(staggered PPDU) 또는 MAC 데이터를 포함하지 않는 NDP(Null Data Packet)일 수 있다. staggered PPDU는 MAC 데이터를 포함하고 있으므로 수신자와 송신자 정보가 있다. 이에 반해, NDP의 경우에는 PSDU(PHY Service Data Unit)가 Null이므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 이전 프레임(102)에서 그 이후에 전송되는 프레임이 NDP(104)임을 나타내는 정보(NDP Announcement 정보)를 포함하고 있다. 즉, NDP는 사운딩을 위하여 데이터를 송신하지 않으므로 오버헤드가 감소하지만 프레임의 교환 순서(exchange sequence)가 정의되어 있는 경우에만 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 1의 (a)와 같이 NDP Announcement 정보가 포함되어 있는 프레임(102) 다음에 NDP(104)가 전송되도록 하거나, 도 1의 (b)와 같이 NDP Announcement 정보가 포함되어 있는 프레임(112)이 전송되고 이(112)에 대한 응답 프레임(114)이 수신되면, 그 다음에 NDP(116)가 전송되도록 프레임의 교환 순서가 정의될 수 있다.
TxBF의 채널 피드백을 전달하는 방법은 크게 implicit 피드백 및 explicit 피드백 방법이 있다. 도 2를 참조하면, 송신자(202)가 TxBF를 사용하여 수신자(204)에게 데이터를 송신하고자 할 때, implicit 피드백 방법은 TxBF 매트릭스(matrix) 값을 송신자(202)가 계산하는 반면, explicit 피드백 방법은 TxBF matrix 값을 수신자(204)가 계산하여 송신자(202)에게 전달하는 방법을 의미한다. 이하, 이에 대하여 상술한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송신자(202)가 수신자(204)에게 프레임을 전달할 때 사용하는 채널은 CH1이고, 반대로 수신자(204)가 송신자(202)에게 프레임을 전달할 때 사용하는 채널은 CH2이다. 그러나, 송신자(202)가 수신자(204)로부터 얻을 수 있는 채널 정보는 CH2에 대한 것이고, 수신자(204)가 송신자(202)로부터 얻을 수 있는 채널 정보는 CH1에 대한 것이다. 여기서, 송신자(202)가 수신자(204)로부터 얻은 CH2에 대한 정보를 이용하여 beamforming matrix를 계산하고, 이를 적용하여 빔포밍된 PPDU(beamformed PPDU)를 송신하는 방법이 implicit 피드백 방법이다. 반면, 수신자(204)가 송신자(202)로부터 얻은 CH1에 대한 정보를 이용하여 beamforming matrix를 계산하고, 계산된 beamforming matrix를 송신자(202)에게 제공하는 방법이 explicit 피드백 방법이다.
그러나, implicit 피드백 방법은, CH1 채널과 CH2 채널이 대칭인(reciprocal) 경우에는 수신자(204)로부터 얻은 CH2에 대한 정보를 이용하여 계산한 beamforming matrix를 사용할 수 있으나, CH1 채널과 CH2 채널이 대칭이 아닌 경우에는 이에 대한 보정(calibration)이 필요하게 된다. 다시 말하면, TxBF의 implicit 피드백 과정에서 송신자(202)가 CH2에 대한 정보를 바탕으로 beamforming matrix를 구하는 경우 발생하는 오차에 대한 보정을 위해 송신자(202)와 수신자(204)에서 수행되는 동작이 캘리브레이션(calibration) 과정이다. NDP와 staggered PPDU와 같은 사운딩 동작은 이러한 calibration 또는 explicit 피드백 동작에서 채널 정보를 얻기 위하여 송신자(202)가 수신자(204)에게 사용한다.
이하, 도 3을 참조하여, 송신자(STA1)가 수신자(STA2)에게 데이터를 전송하고자 할 경우, implicit 피드백을 위한 calibration exchange 과정을 설명한다. 도 3의 (a)는 staggered PPDU를 사용하여 사운딩을 수행하는 과정을 나타내며, 도 3의 (b)는 NDP를 사용한 사운딩 과정을 나타낸다.
먼저, 도 3의 (a)를 살펴보면, STA1은 TRQ(Training Request) 정보를 포함하는 요청 프레임(302:예 - HT control 필드를 포함하는 QoS Null data 프레임)을 STA2에 송신한다. 요청 프레임(302)은 사운딩 PPDU(304)를 송신해 줄 것을 STA2에 요청하는 프레임이며, Calibration을 시작하는 프레임으로서 Calibration position에 '1'의 값을 가진다. 그 다음, STA2는 STA1이 요청한 사운딩 정보(303)를 포함하는 사운딩 PPDU(304)를 STA1에 송신한다. 이때, STA2는 사운딩 PPDU 요청 프레임(302)을 수신하고 SIFS(Short Inter-Frame Space) 후에, Calibration position에 '2'의 값을 가지는 사운딩 PPDU(304)(예:HT control 필드를 포함하는 Ack 프레임)를 송신할 수 있다. 사운딩 정보는 사운딩 정보를 수신하는 단말이 사운딩 정보가 전송되는 채널의 채널 상태 정보(Channel State Information:CSI)를 측정하는데 사용되는 정보를 말하며, 예를 들면, 채널 상태 정보를 측정하기 위해 필요한 Training symbol일 수 있다. 채널 상태 정보는 채널의 상태를 나타내는 정보를 말하며, 예를 들면, 다중 경로 페이딩, delay spread, channel correlation, 지원 가능한 채널 수 등에 관한 정보일 수 있다. 이 채널 상태 정보로부터 MU-MIMO 시스템의 beamforing에 사용되는 beamforming matrix를 얻을 수 있다. 그 다음, STA1은 사운딩 정보(305), 및 CSI를 요청하는 정보(이하 'CSI 요청 정보')를 포함하는 프레임(306)을 STA2로 송신한다. 이때, STA1은 304번 사운딩 PPDU를 수신하고 SIFS 후에, calibration position에 '3'의 값을 가지고 사운딩 과정이 종료됨을 나타내는 프레임(306: 예 - HT control 필드를 포함하는 QoS Null data 프레임)을 송신하게 된다. 그 다음, 306번 프레임을 수신한 STA2는 이에 대한 응답으로 Ack 프레임(308)을 송신하고, 수신한 사운딩 정보(305)를 사용하여 STA1로부터 STA2로 향하는 채널의 CSI를 측정하며, 측정된 CSI를 포함하는 프레임(310)을 경쟁(contention) 기반의 EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)를 통하여 STA1로 송신한다. 그 다음, STA1은 310번 프레임에 대한 응답으로 Ack 프레임(312)을 송신한다. 그리고, 수신된 사운딩 정보(303)를 이용하여 측정한 CSI 및 STA2로부터 수신한 CSI(310)를 이용하여, STA2로 데이터를 전송하게 되는 것이다.
도 3의 (b)를 살펴보면, STA1은 그 다음에 NDP(326)를 송신한다는 정보(NDP Announcement 정보)를 포함하는 프레임(322:예 - HT control 필드를 포함하는 Qos Null data 프레임)을 STA2에 송신하고, STA2로부터 응답 프레임(324)을 수신한 후 NDP(326)를 송신한다. STA2는 STA1으로부터 NDP(326)를 수신한 후 SIFS 후에 사운딩 PPDU로서 NDP(328)를 송신한다. 그 다음 330번 및 332번 프레임은 각각 도 3 (a)에서의 306번 및 308번 프레임과 같은 기능을 수행한다. 그 다음 도 3의 (b)에는 생략되어 있으나, 도 3 (a)와 같이 310번 및 312번 프레임의 송수신이 수행된다.
이하, 도 4를 참조하여, STA1이 implicit 피드백(도 4(a)) 및 explicit 피드백(도 4(b))을 사용하여 빔포밍된 데이터를 STA2로 송신하는 과정을 설명한다.
먼저, implicit 피드백이 사용된 도 4(a)를 참조하면, STA1이 채널 사운딩을 위한 TRQ 정보를 포함하는 프레임(402)을 STA2에 송신하면, STA2는 사운딩 정보(403)가 포함된 응답 프레임(404)을 STA1로 송신한다. STA1은 수신한 사운딩 PPDU(404)를 이용하여 채널 상태 정보를 측정하고, 이를 적용하여 빔포밍된 데이터(406)를 STA2로 송신한 후, STA2로부터 전송된 데이터(406)에 대한 응답 프레임(예:Block Ack(BA), 408)를 수신한다.
explicit 피드백이 사용된 도 4(b)를 참조하면, STA1은 사운딩 정보(425)와 함께 CSI 요청 정보를 포함하는 프레임(426)을 STA2로 송신하고, STA2는 수신한 사운딩 정보(425)를 이용하여 측정된 CSI(428)가 piggyback된 응답 프레임(예:BA, 427)을 STA1로 송신한다. 이때, CSI(428) 및/또는 Beamforming(BF) 관련 정보(예:TxBF matrix)가 전송될 수 있다. STA1은 STA2로부터 CSI(428)를 수신하고, 이 정보는 그 다음 데이터(430)를 빔포밍하여 전송할 때 사용한다. 채널이 변경되는 등 CSI를 변경할 필요가 있을 경우에는, STA1은 다시 사운딩 정보(433)와 함께 CSI 요청 정보를 포함하는 프레임(434)을 STA2로 송신하며, 그 이후의 절차는 전술한 바와 같다.
도 4의 Beamforming sequences는 staggered PPDU를 사용한 실시 예이며, NPD를 사용하거나 explicit 피드백의 CSI 응답 방법에 따라서 다양한 동작이 이루어질 수 있다.
IEEE 802.11에서 정의하는 무선 랜 시스템은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)를 기반으로 무선 자원을 공유하고 채널을 획득한 무선 단말이 채널을 통하여 데이터를 송신하는 방법을 기반으로 한다. 때문에 사운딩 과정은 2-way 또는 3-way handshake와 같이 미리 정해져 있는 프레임 교환 순서를 따라서 이루어진다. 그러나 다중 사용자에 대한 MU-MIMO 기술은 동시에 여러 사용자에게 빔포밍된 데이터를 송신하고, 이를 위해서 미리 다중 사용자로부터 사운딩 정보를 얻어야 한다.
만약 기존과 같이 포인트-투-포인트(point-to-point) 관계를 기반으로 사운딩 과정이 순차적으로 이루어지면, 채널 환경이 자주 바뀌는 무선 환경에서 이러한 동작을 수행하기 위한 오버헤드가 클 것이고, 특히 NDP와 같이 송수신자에 대한 정보가 없는 경우에 사운딩 동작은 제대로 이루어지지 않을 수도 있을 것이다. 따라서 다중 사용자 프레임의 구조 및 다중 사용자로부터 이루어지는 사운딩 과정이 보다 효율적으로 정의되지 않으면 다중 사용자에게 동시에 데이터를 전송하는 무선 통신 시스템의 성능 저하를 가져올 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같이, 무선 통신 시스템에서 다중 사용자에게 동시에 데이터를 전송하기 위해 필요한, 각 사용자에 대한 채널 상태 정보를 획득하는 방법에 관한 것이다. 각 사용자에 대한 데이터는 동일할 수도 있고, 동일하지 않을 수도 있다. 설명의 편의를 위해, 본 발명은 IEEE 802.11에서 정의하는 무선 통신 시스템을 기반으로 다중 사용자 다중 안테나 시스템(MU-MIMO)을 사용하는 무선 통신 시스템에서, 다중 사용자에 대한 사운딩 신호(정보)의 전송 및 이에 대한 처리 방법을 설명하지만, MU-MIMO 시스템에 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명은 다중 채널이 지원되는 환경 및 MU-MIMO 시스템에서 지원되는 무선 랜 환경을 포함하는 다양한 무선 환경을 모두 지원할 수 있다.
MU-MIMO 기술은 동시에 다중 사용자에게 빔포밍된(beamformed) 데이터를 송신함으로써 제한된 대역폭에서 높은 성능을 획득할 수 있다. 이를 위해서는, 다중 사용자에 대한 채널 상태 정보를 획득하기 위한 사운딩 과정이 요구된다. 본 발명은 송신자가 다중 수신자로부터 사운딩 정보 또는 채널 상태 정보를 얻기 위한 효과적인 방법을 제안한다. 이하, 설명의 편의를 위해 AP(송신자)가 하나 이상의 STA(수신자)에 대해 사운딩 정보 또는 채널 상태 정보를 얻기 위한 방법에 대하여 설명한다. 따라서, 어느 하나의 STA이 하나 이상의 수신자(AP 및/또는 하나 이상의 STA)에 대해 사운딩 정보 또는 채널 상태 정보를 얻기 위한 경우에도 적용됨은 물론이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운딩 과정을 나타내는 도면이다. 도 3과 같은 implicit 피드백을 위한 calibration 과정은 point-to-point 통신에서 요구되는 사운딩 방법이고, 도 5는 이를 기반으로 AP가 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에 동시에 데이터를 송신하기 위하여, 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에 대한 사운딩 정보 또는 채널 상태 정보를 얻기 위한 방법이다.
도 5를 참조하면, AP는 동시에 데이터를 송신하고자 하는 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에, TRQ 정보를 포함하는 요청 프레임(502)을 송신한다. 요청 프레임(502)은 사운딩 PPDU를 송신해 줄 것을 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 요청하는 프레임이며, 수신자(receiver)인 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에 대한 정보(scheduled response transmission 정보)를 포함할 수 있다. 수신자에 대한 정보(scheduled response transmission 정보)는 수신 단말(receiver)의 주소 등을 포함하며, 응답 프레임(504,506,508)의 송신 시점을 더 포함할 수 있다. 이때, 요청 프레임(502)은 예를 들면, HT control 필드를 포함하는 QoS Null data 프레임(QoS Null+HTC 프레임)이고, Normal ACK type이며, Calibration을 시작하는 프레임으로서 Calibration position에 '1'의 값을 가질 수 있다.
그 다음, 각 사용자(STA1,STA2,STA3)는 scheduled response transmission 정보에 포함되어 있는 자신의 송신 시점에 사운딩 정보(신호)를 포함하는 사운딩 PPDU(504,506,508)를 AP에 송신한다. 다시 말하면, AP는 요청 프레임(502)를 전송하고, scheduled response transmission 정보에 포함되어 있는 각 사용자(STA1,STA2,STA3)의 송신 시점에 따라, SIFS후에 STA1의 사운딩 PPDU(504)를 수신하고, 그 다음 SIFS후에 STA2의 사운딩 PPDU(506)를 수신하며, 그 다음 SIFS후에 STA3의 사운딩 PPDU(508)를 수신하게 된다. 이때, 사운딩 PPDU(504,506,508)는 요청 프레임(502)이 Normal ACK type 이므로 HT control 필드를 포함하는 Ack 프레임(Ack+HTC 프레임)일 수 있으며, Calibration position에 '2'의 값을 가질 수 있다.
각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 사운딩 PPDU(504,506,508)를 수신한 AP는 사운딩 정보 및 CSI 요청 정보(CSI Request Information)를 포함하는 프레임(510)을 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 송신한다. 이때, 510번 프레임은 QoS Null+HTC 프레임이고, calibration position에 '3'의 값을 가질 수 있다.
그 다음, 각 사용자(STA1,STA2,STA3)는 510번 프레임을 수신한 후, 그에 대한 응답 프레임(Ack 프레임:512,514,516)을 AP로 전송한다. 이때, 각 응답 프레임(512,514,516)은 scheduled response transmission 정보에 포함되어 있는 각 사용자(STA1,STA2,STA3)의 송신 시점에 AP로 송신될 수 있다.
각 사용자(STA1,STA2,STA3)는 510번 프레임을 통해 AP로부터 수신한 사운딩 정보를 사용하여, AP로부터 자신에게 향하는 채널의 CSI를 측정하며, 측정된 CSI를 포함하는 프레임(518,522,526)을 AP로 송신한다. 이때, 각 사용자(STA1,STA2,STA3)는 도 5와 같이 경쟁 기반인 EDCA의 채널 접근 방법을 통하여 채널을 획득한 후, 자신이 측정한 CSI를 포함하는 프레임(518,522,526)을 AP로 전송하고, AP로부터 그에 대한 응답 프레임(520,524,528)을 각각 수신할 수 있다. 변형예로는, 각 사용자(STA1,STA2,STA3)는, 도 9와 같이, 510번 프레임을 통해 수신한 사운딩 정보를 사용하여 CSI를 측정하고, 측정된 CSI를 510번 프레임에 대한 응답 프레임(512,514,516)에 포함시켜 AP로 전송할 수도 있다.
AP는 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 수신한 사운딩 정보(504,506,508)를 이용하여 측정한 각 사용자에 대한 채널의 CSI 및 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 수신한 CSI(518,522,526)를 이용하여, 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 동시에 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들면, AP는 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 수신한 사운딩 정보(504,506,508)를 이용하여 측정한 각 사용자에 대한 채널의 CSI, 및 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 수신한 CSI(518,522,526)를 통해, beamforming matrix를 계산하고, 이를 적용하여 빔포밍된 데이터를 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 동시에 송신할 수 있다.
implicit 피드백을 사용하는 경우에는, 도 4의 (a)를 기반으로 한다. 먼저, AP가 사운딩 PPDU 요청 프레임(502)을 전송하고, 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 사운딩 PPDU(504,506,508)를 수신한 후, 사운딩 PPDU(504,506,508)에 포함되어 있는 사운딩 정보를 이용하여, 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 자신에게 향하는 각 채널의 CSI를 측정한다. 그 다음, 각 채널의 CSI를 적용하여 빔포밍된 데이터를 각 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 동시에 전송한다. 여기서, 502,504,506 및 508번 프레임에 대해서는 전술한 바와 같다.
explicit 피드백을 사용하는 경우에는, 도 4의 (b)를 기반으로 한다. AP는 먼저, 사운딩 정보 및 CSI 요청 정보를 포함하는 프레임(510)을 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 송신한 후, 전술한 512, 514, 516, 518, 520, 522, 524, 526 및 528번 프레임의 송수신을 통해 각 사용자(STA1,STA2,STA3)에 대한 채널의 CSI를 획득한다. 또한, 도 5에서 설명한 변형예와 같이, 각 사용자(STA1,STA2,STA3)는, 510번 프레임을 통해 수신한 사운딩 정보를 사용하여 측정한 CSI를, 510번 프레임에 대한 응답 프레임(512,514,516)에 포함시켜 AP로 전송할 수도 있다. 두 경우 모두, 각 채널의 CSI를 적용하여 빔포밍된 데이터를 각 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 동시에 전송한다. 이때, AP는 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 beamforming matrix를 직접 획득하고, 이를 적용하여 빔포밍된 데이터를 각 사용자(STA1,STA2,STA3)에게 전송할 수도 있다.
이와 같은 MU-MIMO에서의 사운딩 과정은 MU-MIMO 수신 단말(receiver)들의 정보를 포함하고 있는 MU-MIMO 프레임에 TRQ 정보를 포함하고, 이에 대한 응답 과정으로 인하여 가능하게 된다. 이와 같이 TRQ 요청(502)에 대한 응답 사운딩 프레임(504,506,508)이 정해진 순서에 의하여 송신되어야 하는 것은 TRQ 정보를 포함하고 있는 QoS Null+HTC 프레임의 Ack Policy가 Normal Ack Type이기 때문이다. Ack 프레임 구조는 송신자 주소(Transmitting Address: TA) 없이 수신자 주소(Receiving Address: RA)만 포함하고 있기 때문에, TRQ(502)를 전송한 AP가 사운딩 PPDU(504,506,508)를 송신한 STA(STA1,STA2,STA3)을 인지하기 위해서는 각 STA(STA1,STA2,STA3)이 송신하는 응답 프레임(504,506,508)의 순서를 명확하게 알고 있어야 한다. 이는, TRQ 정보가 RTS(Request To Send) 프레임에 포함되어 전송되고, 이에 대한 응답으로, TA가 없는 CTS(Clear To Send) 프레임에 사운딩 정보가 포함되어 전송되는 경우에도 동일하게 요구된다.
도 6은 IEEE 802.11에서 정의되는 CTS와 ACK 프레임의 구조를 나타낸다. CTS와 ACK 프레임은 이전 프레임에 대한 제어 응답 프레임(Control Response Frame)으로서, 프레임 제어 필드, Duration 필드(602), RA 필드(604) 및 FCS(Frame Check Sum) 필드를 포함할 수 있다. CTS와 ACK 프레임은 이전 프레임의 수신이 완료된 후, 다른 단말에서 무선 채널을 획득할 수 없는 SIFS 시간 이후에 송신되기 때문에, TA 없이 RA(604)만을 포함하는 구조를 갖는다.
따라서, MU-MIMO 시스템에서 사운딩 정보를 포함하는 응답 프레임이, TA가 없는 응답 프레임(예:CTS/ACK 프레임)인 경우에는, 응답 프레임의 순서가 그 응답 프레임을 송신하는 단말을 인식할 수 있는 유일한 방법이 되며, 이는 무선 채널을 공유하는 환경에서 다른 문제를 야기하거나 네트워크 성능을 저하시킬 수 있다. 따라서, 사운딩 정보를 포함하는 응답 프레임을 송신하는 단말을 인식하기 위하여, 도 7과 같은 응답 프레임 구조를 제안한다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사운딩 정보를 포함하는 응답 프레임은 도 6과 같이 프레임 제어 필드, Duration 필드(702), RA 필드(704) 및 FCS 필드를 포함할 수 있다. 여기서, 사운딩 정보를 포함하는 응답 프레임의 Duration 필드(702)는 '0'으로 설정되고, RA 필드(704)에는 송신자 정보(예:TA)가 포함된다.
먼저, 사운딩 정보를 포함하는 CTS 프레임에 대하여 설명한다. IEEE 802.11에서 정의하는 MAC 프로토콜에서 CTS 프레임은 RTS 프레임에 대한 응답 프레임으로서, 기본적으로 'RTS-(SFIS)-CTS-(SIFS)-DATA MPDU-(SIFS)-Ack'의 순서 또는 'CTS-to-Self-(SIFS)-DATA MPDU-(SIFS)-Ack'의 순서로 동작한다. 따라서, NAV(Network Allocation Vector) protection을 위한 CTS 프레임의 duration(602) 값은 언제나 0보다 큰 값을 갖는다. 따라서, 사운딩 정보를 포함하는 CTS 프레임의 duration(702) 값은 '0'으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 사운딩 정보를 포함하는 CTS 프레임을 수신한 단말은, duration 필드(702)가 '0'인 경우 CTS 프레임의 RA 필드의 값이 TA(704)임을 알게 되고, 이로써, 해당 CTS 프레임을 송신한 단말을 인식할 수 있게 된다.
그 다음, 사운딩 정보를 포함하는 ACK 프레임에 대하여 설명한다. 우선 non-QoS STA은 수신된 MPDU(MAC Protocol Data Unit)의 More Fragments bit가 '0'이면, 그에 대한 응답 프레임인 ACK 프레임의 Duration 필드(602)를 '0'으로 설정한다. 여기서, QoS STA은 IEEE 802.11e 및 그 이후에 정의된 MAC 기능(예. IEEE 802.11n, etc 등)을 모두 포함하는 STA을 말하고, non-QoS STA은 IEEE 802.11e 이전에 정의되어 있는 legacy MAC 기능만을 지원하는 STA을 의미한다. non-QoS STA에 의해 송신된 ACK 프레임(legacy ACK 프레임)의 RA 필드(604)는 수신자 주소를 포함하고 있다. 따라서, Duration 필드(602)가 '0'인 Legacy ACK 프레임과 본 발명에 따른 ACK 프레임과의 구별이 필요하다. 도 5와 같은 calibration exchange 과정에서 사운딩 정보를 포함하는, Duration(702)='0'인 ACK 프레임은 HT control 필드를 포함하는 +HTC 프레임으로서, calibration position 필드가 '2'의 값을 가지므로, duration 필드(602)가 '0'인 legacy ACK 프레임과 구별된다. calibration과정이 아닌 사운딩 과정(implicit 피드백을 사용하는 사운딩 과정)에서의 ACK 프레임의 사용은 일 실시예로 도 8에 도시된 바와 같다. 도 8을 참조하면, AP가 TRQ 정보를 포함하는 MPDU(802)를 송신하면, 각 STA(STA1,STA2,STA3)은 사운딩 정보를 포함하는 응답 프레임(804,806,808)을 전송하는데, 이때, 응답 프레임(804,806,808)의 Duration 필드(702)를 '0'으로 설정하고, 송신자 주소를 RA필드(704)에 포함하여 전송한다. 사운딩 정보를 포함하는 ACK 프레임(804,806,808)을 각 STA(STA1,STA2,STA3)으로부터 수신하는 AP는 ACK 프레임을 송신하는 STA이 non-QoS STA이 아니라는 사실을 결합(Association) 과정에서 이미 인지하고 있으므로, Duration 필드(702)가 '0'이면 본 발명에 따라 RA 필드가 송신자 주소(TA)를 포함하고 있음을 판단할 수 있게 된다.
explicit 피드백을 이용한 사운딩 과정 또는 implicit 피드백을 위한 calibration 과정에서, AP가 사운딩 정보 및 CSI 요청 정보를 포함하는 프레임(902)을 전송하고 각 사용자(STA1,STA2,STA3)로부터 CSI를 수신하는 방법은, EDCA를 사용하지 않고, 도 9에 도시된 바와 같이, MU-MIMO ACK 프레임(904,906,908)에 CSI를 aggregated하여 송신할 수 있음은 전술한 바와 같다. 따라서, 이 경우에도 CSI 정보를 포함하는 ACK 프레임(904,906,908)의 Duration 필드(702)를 '0'으로 설정하고, 송신자 주소를 RA필드(704)에 포함하여 전송할 수 있다.
도 5와 같이 CSI가 포함된 프레임(518,522,526)을 송신할 때, 모두 EDCA를 사용하는 백 오프 오버헤드(Backoff Overhead)를 줄이기 위하여, 도 10에서 AP는,먼저, CSI 요청 정보를 포함하는 RTS+HTC 프레임(1022)을 다중 사용자(STA1,STA2,STA3)에 송신한다. 이때, RTS+HTC 프레임(1022)은 scheduled response transmission 정보가 포함되어 전송될 수 있다. RTS+HTC 프레임(1022)은 사운딩 정보(신호)를 포함하지 않지만, calibration position 값을 '3'으로 설정함으로써 이전 calibration에서 요청한 CSI 요청(CSI request)임을 명시하고, 이에 대한 응답 CTS 프레임(1024,1026,1028)과 함께 aggregated 된 CSI가 AP로 송신된다. 이 경우에도 CSI 정보를 포함하는 CTS 프레임(1024,1026,1028)의 Duration 필드(702)를 '0'으로 설정하고, 송신자 주소를 RA필드(704)에 포함하여 전송할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 송신자 정보를 포함하는 제어 응답 프레임의 사용은 calibration 과정에서의 사운딩 과정, implicit 피드백을 사용하는 사운딩 과정 및 explicit 피드백을 사용하는 사운딩 과정에서 모두 사용될 수 있다. 또한, 사운딩 정보 또는 CSI를 송신하는 STA을 인식하기 위하여, 사운딩 정보 또는 CSI를 요청하는 프레임에 scheduled response transmission 정보를 포함하여 전송하는 제1 방법과 송신자 정보를 포함하는 제어 응답 프레임(예:CTS, ACK)의 사용하는 제2 방법은 각각 또는 함께 구현될 수 있다.
전술한 사운딩 방법에서, AP는 동시에 데이터를 송신하고자 하는 하나 이상의 STA에, TRQ 정보를 포함하는 요청 프레임을 송신한다. 즉, 요청 프레임에 포함된 다중 수신자의 응답 송신 정보(scheduled response transmission정보)에 따라, 이에 해당하는 하나 이상의 STA이 응답을 송신한다. 이와 같이, TRQ 정보를 포함하는 프레임을 멀티캐스트 방식으로 전송할 수도 있고, 변형예에서는, TRQ 정보를 포함하는 프레임을 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 송신할 수 있으며, 이하 이에 대하여 설명한다. 우선, 브로드캐스트 방식을 사용하는, implicit 피드백을 위한 calibration 과정을 도 11을 참조하여 설명한다.
먼저, AP는 브로드캐스트 어드레스(broadcast address)를 가지는 프레임(1102)에 TRQ 정보를 포함하여 송신한다. 다시 말하면, AP는 TRQ 정보를 포함하는 요청 프레임(1102)을 브로드캐스트(broadcast)한다. 1102번 프레임은 도 5의 502번 프레임에서 설명한 바와 같이, QoS Null+HTC 프레임이고, Calibration을 시작하는 프레임으로서 Calibration position에 '1'의 값을 가질 수 있다. 1102번 프레임은 scheduled response transmission정보를 포함하는 것이 아니라, 브로드캐스트 어드레스를 가지므로, AP로부터 브로드캐스트되는 프레임을 수신할 수 있는 모든 STA이 1102번 프레임을 수신하게 된다.
그 다음, 1102번 프레임을 수신한 STA 중에서, AP로부터 데이터를 수신하고자 하는 STA(STA1,STA2,STA3)은 사운딩 정보를 포함하는 응답 프레임(1104,1108,1120: 예-CTS 프레임)을 송신한다. 이때, 'duration(702)=0이고 RA 필드(704)=TA'인 MU-MIMO CTS 사운딩 프레임(1104,1108,1120)은, 이전 프레임의 수신 종료 후 SIFS 시간 이후에 송신되는 것이 아니라, EDCA의 채널 접근을 통하여 송신된다. 사운딩 정보를 포함하는 CTS 프레임(1104,1108,1120)은 Calibration position에 '2'의 값을 가질 수 있다. 바람직하게는, 일정한 시간(calibration period using broadcast TRQ:1100) 이내에 도착한 CTS 사운딩 프레임(1104,1108) 및 ACK 프레임(1106,1110)을 사용하여 calibration과정을 수행한다. CTS 사운딩 프레임(1104,1108)에 대한 응답인 ACK 프레임(1106,1110)은, 사운딩 정보와 CSI 요청 정보를 포함하며, calibration position에 '3'의 값을 가지게 된다.
그 다음 STA1 및 STA2는 AP로부터 수신한 사운딩 정보를 사용하여, AP로부터 자신에게 향하는 채널의 CSI를 측정하며, 측정된 CSI를 포함하는 프레임(1112,1116)을 AP로 송신한다. 이때, CSI를 포함하는 프레임(1112,1116)은 EDCA의 채널 접근 방법을 통하여 AP로 송신되고, AP는 그에 대한 응답 프레임(1114,1118)을 각각 송신한다. 이에 대한 설명은 도 5에서 전술한 바와 같다. 그러나, STA3의 경우 사운딩 정보를 포함하는 CTS 프레임(1120)이 정해진 시간(1100)이 경과한 후에 AP로 송신되었으므로, AP는 그에 대한 ACK 프레임(1122)을 송신하지 않거나 사운딩 정보 및 CSI 요청 정보를 포함하지 않는 ACK 프레임(1122)을 송신하는 등의 방법을 통해, 정해진 시간(1100) 이후에 도착한 CTS 프레임(1120)을 무시한다(discard).
AP가 TRQ를 포함하는 프레임을 브로드캐스트할 때마다, 각각 하나의 사운딩 과정이 수행되므로, 각 사운딩 과정을 구별할 필요가 있다. 따라서, 브로드캐스트되는 TRQ를 포함하는 프레임(1102)에 토큰(token)을 부여하고, 이후 해당 프레임(1102)에 따라 진행되는 사운딩 과정에는 해당 프레임(1102)에 부여된 토큰을 사용한다. AP는 먼저 각 STA으로부터 수신한 CTS 프레임에 포함된 토큰을 통하여 몇 번째 사운딩 과정인지를 구별하고, 해당 사운딩 과정에 대해 정해진 시간(calibration period using broadcast TRQ) 이후에 도착하는 CTS 프레임은 무시한다.
이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따라 TRQ 정보를 포함하는 프레임을 브로드캐스트하는 사운딩 방법을 설명한다. 도 11은 implicit 피드백을 위한 calibration 과정이고, 도 12는 implicit 피드백을 사용하는 사운딩 과정을 나타낸다. 따라서, 도 11에서 전술한 바와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
AP는 빔포밍된 데이터의 전송이 일어나는 과정(1202,1204,1206)에서 채널이 변하거나 빔포밍된 데이터(1218)를 수신하고자 하는 STA을 알아내기 위하여, TRQ 정보를 포함하는 요청 프레임(1208)을 브로드캐스트한다. 해당 사운딩 과정에 대해 정해진 시간(1200) 내에, STA1 및 STA2가 사운딩 정보를 포함하는 CTS 프레임(1210,1214)을 EDCA를 통해 AP로 전송하고 AP는 그에 대한 응답 프레임(1212,1216)을 전송한다. AP는 해당 사운딩 과정에 대해 정해진 시간(1200) 내에 획득한 사운딩 정보를 이용하여 해당 STA(STA1,STA2)에 대한 채널의 CSI를 측정하고, 측정된 CSI를 적용하여 빔포밍된 데이터(1218)를 전송한다.
TRQ 정보를 포함하는 요청 프레임을 브로드캐스트 하는 경우에도, 사운딩 정보 또는 채널 상태 정보를 포함하는 응답 프레임(예:CTS, ACK프레임)의 Duration필드(702)를 '0'으로 설정하고, RA 필드(704)에 TA 값을 포함함으로써, AP로 하여금 응답 프레임을 송신하는 STA을 인식할 수 있게 할 수 있다.
이하, 전술한 사운딩 방법에 따라 프레임을 송수신하는 AP 및 STA의 구성을 도 13을 참조하여 설명한다. 여기서, 전술한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
전술한 사운딩 방법에 따라 프레임을 송수신하는 AP 및 STA은 송신부(1302) 및 수신부(1304)를 포함한다.
송신부(1302)는 전술한 방법에 따라 프레임을 처리하여 상대방에게 송신하고, 수신부(1304)는 전술한 방법에 따라 상대방으로부터 프레임을 수신하여 처리한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (1)

  1. 사운딩 정보 처리 방법에 있어서,
    제1사운딩 정보의 송신을 요청하는 프레임을 복수의 수신 단말에게 송신하는 단계;
    상기 복수의 수신 단말로부터 상기 제1사운딩 정보를 포함하는 프레임을 수신하는 단계;
    제2사운딩 정보 및 채널 상태 정보의 송신을 요청하는 정보를 포함하는 프레임을 상기 2이상의 수신 단말에게 송신하는 단계; 및
    상기 각 수신 단말이 송신된 상기 제2사운딩 정보를 이용하여 측정한 상기 채널 상태 정보를 포함하는 프레임을 상기 각 수신 단말로부터 수신하는 단계;
    를 포함하는 사운딩 정보 처리 방법.
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