KR20210062617A - 광대역 근거리 무선 통신 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 근거리 무선 통신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

밀리미터파 대역에서 지향성 안테나를 사용하여 광대역 근거리 무선 통신을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하고, 상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하며, 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송한다.

Description

광대역 근거리 무선 통신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR WIDEBAND HIGH FREQUENCY SHORT-RANGE WIRELESS COMMUNICATION}
기술분야는 밀리미터파 대역에서 지향성 안테나를 사용하여 광대역 근거리 무선 통신을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 WLAN(Wireless Local Area Network) 또는 WPAN(Wireless Personal Area Network) 환경과 같이 예약 기반 채널 액세스를 지원하는 무선시스템에서, 지향성 안테나를 사용하는 경우, 통신 신호를 중계하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
밀리미터파(millimeter wave: mmWave) 대역 (57-66GHz)은 전 세계적으로 주파수 자원의 부족을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있다.
밀리미터파는 짧은 파의 길이, 높은 주파수, 광대역, 그리고 대기성분들과의 높은 교류 등의 고유한 특성을 가진다. 밀리미터 파의 장점은 초광대역을 사용함으로써 높은 데이터 전송률을 얻을 수 있다는 점, 직진성이 강해 주변 간섭에 매우 강하고, 보안성이 뛰어나며, 주파수 재사용이 용이하다는 점 등이 있다. 또한, 파장이 짧아 각종 소자의 소형화 및 경량화가 가능한 점이 있다.
반면, 밀리미터파의 단점은 산소분자에 의한 흡수 및 강우에 의한 감쇄현상으로 인해 전파거리가 짧고, 직진성의 특징으로 인해 가시거리(line of sight)가 확보되어야 한다는 점이다.
이러한 밀리미터파의 단점을 보완하기 위해 지향성 안테나가 사용된다. 지향성 안테나는 전력을 특정방향으로 집중시켜 안테나 이득 효율을 높임으로써, 통신이 가능한 범위를 확장시킬 수 있다. 그러나, 지향성 안테나를 사용하는 경우에도, 가시거리가 확보되지 않는 경우에는 신호의 전송거리, 신호의 반사 및 신호의 장애물 관통에 따른 신호의 감쇄손실이 크다.
따라서, 가시거리가 확보되지 않는 경우에도 신호의 감쇄손실을 최소화하면서 통신을 수행하는 기술이 필요하다.
본 발명은 예약 기반 채널 액세스를 지원하는 무선시스템에서, 소스노드와 목적노드 간의 통신에 릴레이 노드를 이용하는 우회링크와 소스노드와 목적노드 간의 직접링크를 모두 이용함으로써, 통신 가능 거리를 확장시키는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 우회링크를 이용함으로써, 직접링크에 문제가 발생한 경우에도 안정적으로 통신을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드가 지향성 안테나를 사용하여 통신을 수행함으로써 높은 데이터의 전송률로 데이터를 전송하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하는 단계, 상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계 및 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 제1 시간간격은 상기 소스노드가 상기 프레임을 상기 릴레이노드로 전송하는 시간을 고려하여 결정되고, 상기 제2 시간간격은 기 설정된 시간, 상기 릴레이노드가 상기 소스노드로부터 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 시간, 상기 소스노드가 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 시간, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 및 상기 목적노드가 상기 소스노드로 에크(ACK)프레임을 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
상기 제1 시간간격은 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복되고, 상기 제2 시간간격은 상기 할당된 서비스 구간 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원-상기 자원은 상기 서비스 구간(Service Period)-의 할당을 요청하는 단계 및 상기 AP 또는 상기 PCP로부터 상기 서비스 구간을 할당받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 요청하는 단계는 상기 소스노드의 프레임 전송시점 조절 및 상기 릴레이노드의 프레임 전송시점 조절의 성공신호를 시작신호로 하여, 상기 서비스 구간의 할당을 요청할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로부터 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정하는 단계는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 상기 제1 시간간격 및 상기 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 측정된 링크 품질정보들을 AP 또는 PCP에 전송하는 단계 및 상기 AP 또는 상기 PCP로부터, 상기 측정된 링크 품질정보들에 기초한 새로운 자원을 다시 할당받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 릴레이노드로부터, 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신할 수 있다.
상기 AP 또는 상기 PCP는 상기 AP 또는 상기 PCP의 전 방향으로 형성된 빔패턴을 통하여 시간에 따라, 각각의 방향 별로 할당 자원 정보를 전송할 수 있다.
상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계는 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 프레임을 전송할 수 있다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 상기 소스노드로부터 상기 릴레이노드로의 전파지연시간의 합일 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제1 시간간격의 시작 시점으로부터 소정 시간 및 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하는 단계는 상기 소정 시간 동안 상기 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적노드로 전송하는 단계는 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하여, 상기 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)내에서, 상기 목적노드로부터 이미디에이트 에크 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드로부터 릴레이 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)내에서, 상기 목적노드로부터 블록 에크 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드로부터 릴레이 블록 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적노드로 전송하는 단계는 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하여, 상기 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 릴레이 에크 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드로부터 상기 릴레이 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 수신하고, 상기 릴레이노드가 상기 목적노드로부터 릴레이 블록 에크 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 간격(SIFS)의 경과 후에, 상기 릴레이노드로부터 상기 릴레이 블록 에크 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)로부터 할당된, 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제1 시간간격(time interval)동안, 상기 소스노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로부터 프레임을 수신하는 단계 및 상기 소스노드로부터 상기 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 일정 시간은 상기 목적노드로부터 상기 소스노드로의 전파지연시간에서 상기 목적노드로부터 릴레이노드로의 전파지연시간을 차감한 시간 및 기 설정된 시간의 합일 수 있다.
상기 릴레이노드는 반이중 방식(Half-Duplex)으로 상기 소스노드로부터 상기 프레임을 수신한 후, 상기 수신한 프레임을 상기 목적노드로 전송할 수 있다.
상기 목적노드로 전송하는 단계는 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 수신한 프레임을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제1 시간간격의 시작 시점으로부터 소정 시간 및 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에, 에크(ACK) 프레임을 상기 소스노드로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 프레임을 수신하는 단계는 상기 소정 시간 동안 상기 프레임을 상기 소스노드로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로 상기 수신한 프레임의 전송을 완료한 후, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)의 경과 후에 상기 목적노드로부터 에크(ACK) 프레임을 수신하고, 상기 수신한 에크(ACK) 프레임을 상기 소스노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 단계 및 상기 측정된 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 상기 소스노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법은 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)로부터 할당된 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격 중에서, 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 릴레이노드와 상기 소스노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로부터 전송되는 프레임과, 상기 릴레이노드로부터 전송되는 상기 프레임-여기서 상기 프레임은 상기 소스노드로부터 전송되는 프레임과 동일한 프레임 임-을 동시에 수신하는 단계 및 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 상기 소스노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여, 상기 소스노드로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정하는 제어부 및 상기 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 프레임을 전송하고, 상기 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 상기 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 프레임을 상기 목적노드로 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원-상기 자원은 서비스 구간(Service Period)-의 할당을 요청하고, 상기 AP 또는 상기 PCP로부터 상기 서비스 구간을 할당 받는 자원 할당 요청부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 상기 제2 시간간격 내에서, 상기 목적노드로부터 상기 프레임을 수신하였음을 나타내는 에크(ACK) 프레임을 수신하는 수신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질을 측정하는 링크품질 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보 및 상기 소스노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 상기 제1 시간간격 및 상기 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
상기 전송부는 상기 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적노드의 매체접근제어 주소를 상기 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여, 상기 릴레이노드에 상기 프레임을 전송할 수 있다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 상기 소스노드로부터 상기 릴레이노드로의 전파지연시간의 합일 수 있다.
상기 수신부는 상기 릴레이노드로부터 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신하고, 상기 제어부는 상기 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 상기 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여, 상기 릴레이노드 및 상기 목적노드로의 프레임 전송에 사용되는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme)을 변경할 수 있다.
상기 전송부는 상기 협력 데이터 프레임의 전송이 완료되면, 릴레이 링크 셋업 티어다운(Relay Link Setup Teardown) 프레임을 상기 릴레이노드, 상기 목적노드 및 릴레이 링크 셋업을 수행한 네트워크의 AP 또는 PCP로 전송할 수 있다.
상기 목적노드는 상기 제2 시간간격 동안, 안테나 패턴이 상기 릴레이노드 및 상기 소스노드로 동시에 지향하도록 설정될 수 있다.
본 발명은 예약 기반 채널 액세스를 지원하는 무선시스템에서, 소스노드와 목적노드 간의 통신에 릴레이 노드를 이용하는 우회 링크(link)와 소스노드와 목적노드 간의 직접 링크(link)를 모두 이용함으로써, 통신 가능 거리를 확장시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 우회 링크를 이용함으로써, 직접 링크에 문제가 발생한 경우에도 안정적으로 통신을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드가 지향성 안테나를 사용하여 통신을 수행함으로써 높은 데이터의 전송률로 데이터를 전송하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신과정에서 사용되는 프레임의 일부분을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치의 블록도이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 다양한 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메커니즘을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
WLAN과 WPAN에서는 경쟁 방식과 비경쟁 방식으로 데이터를 전송하는 방법이 제공될 수 있다. WLAN의 AP(Access Point) 또는 PCP(Personal basic service set Control Point) 및 WPAN의 PNC(Pico-Net Coordinator)는 데이터를 전송하는 시간 영역을 경쟁구간과 비경쟁 구간으로 구별한다.
경쟁 구간에서는 네트워크의 모든 장치가 채널을 획득하기 위해 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식을 기반으로 경쟁한다.
비경쟁 구간에서는 AP, PCP 또는 PNC가 폴링 (Polling) 기법 혹은 스케줄링 정보를 전송하는 방법을 이용하여, 네트워크의 특정 단말이 비경쟁 구간의 특정 시간 영역에서 데이터를 전송하도록 한다.
본 발명에서는 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드가 비경쟁 구간에서 소스노드-목적노드 간의 직접링크와 소스노드-릴레이노드-목적노드 간의 우회링크를 통해 데이터와 제어 정보를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
이하의 설명에서, 소스노드는 프레임의 전송을 시작하는 노드 또는 단말을 의미한다. 릴레이노드는 소스노드로부터 전송되는 프레임을 수신하고, 수신한 프레임을 목적노드로 전송하는 노드 또는 단말을 의미한다. 목적노드는 소스노드가 프레임을 전송할 대상이 되는 노드로서, 소스노드로부터 전송된 프레임 및 릴레이노드로부터 전송된 프레임을 동시에 수신하는 노드 또는 단말을 의미한다. 이때, 프레임에는 관리자 프레임, 데이터 프레임 및 제어 프레임이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
소스노드(110)는 목적노드(150)와의 관계에서, 링크 협력(link cooperation)을 수행하기 위해 필요한 사용 가능한 릴레이노드들(130,140)에 대한 정보를AP/PCP(120)에 요청하여 획득할 수 있다. 이하의 설명에서, AP/PCP(120)는 본 발명이 적용되는 시스템에서 AP 또는 PCP 중 하나를 의미한다.
이때, AP/PCP(120)는 릴레이노드들(130,140)에 대한 정보를 목적노드(150)에도 전달할 수 있다. 링크 협력(link cooperation)이란 소스노드(110)-목적노드(150) 간의 직접 링크와 소스노드(110)-릴레이노드(130 또는 140)-목적노드(150) 간의 우회링크를 이용하여 동일한 프레임을 전송하는 방식을 의미한다.
소스노드(110)는 릴레이노드들(130,140)로부터 획득한 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 채널 상태정보 및 목적노드(150)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 채널 상태정보에 기초하여, 링크 협력을 수행할 릴레이노드(130 또는 140)를 결정할 수 있다.
소스노드(110)는 링크 협력을 수행할 릴레이노드(130 또는 140)가 결정되면, 결정된 릴레이노드(130 또는 140)및 목적노드(150)와 통신을 수행하여 소스노드(110)-릴레이노드(130 또는 140)-목적노드(150)간의 우회링크(Relay Link)를 셋업(Setup)한다. 소스노드(110)는 우회링크가 셋업 되었음을 AP/PCP(120)에 알릴 수 있다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 간에 링크 협력을 수행하기 위해서는 전송시점 조정절차(Transmission Time-Point Adjustment, TPA)가 성공적으로 수행되어야 한다.
전송시점 조정절차는 소스노드(110)에서 전송하는 프레임과 릴레이노드(130 또는 140)에서 전송하는 프레임이 목적노드(150)에서 동시에 또는 사이클릭 프리픽스(Cyclic prefix) 내에서 수신되도록, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)의 프레임 전송시점을 조정하는 절차이다. 프레임의 전송시점은 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 전파지연시간, 목적노드(150)와 소스노드(110)간의 전파지연시간, 목적노드(150)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 전파지연시간을 고려하여 조정될 수 있다.
전송시점 조정 과정에서 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 간에 지향성 안테나를 이용한 빔포밍(beamforming)이 형성될 수 있다. 또한, 전송시점 조정 과정은 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)의 주파수 오프셋 조정과정을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 소스노드(110)는 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 간에 전송시점 조정과정(Transmission Time-Point Adjustment, TPA)이 성공적으로 완료되었다는 액션(Action) 프레임을 목적노드(150)로부터 수신하면, AP/PCP(120)에 자원 할당을 요청한다. 이때, 자원은 서비스 구간(Service Period, SP)을 포함한다.
AP/PCP(120)는 AP/PCP(120)의 전 방향으로 형성된 빔 패턴을 통하여 시간에 따라, 각각의 방향 별로 할당 자원 정보를 전송(121,123,125,127)한다. AP/PCP(120)는 AP/PCP(120) 주변의 전 방향으로 할당될 자원 정보를 브로드캐스팅 할 수 있다.
또한, AP/PCP(120)는 AP/PCP(120) 주변의 전 방향을 커버하도록 생성된 빔 패턴을 시간에 따라, 방향을 다르게 하여, 할당될 자원 정보를 전송할 수 있다. 이를 준-전방향 브로드캐스팅(Quasi-omni broadcasting) 방법이라고 한다.
따라서, 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 위와 같은 방식으로 AP/PCP(120)로부터 할당 자원 정보를 수신(121,123,125,127)할 수 있다.
할당 자원 정보는 서비스 구간(SP)에 대한 정보로서, 비경쟁 구간의 특정 시간 영역에서 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)간에 데이터를 송수신 하는 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
할당된 서비스 구간에서 소스노드(110)는 프레임을 릴레이노드(130 또는 140)에 전송(111)하고, 동일한 프레임을 목적노드(150)에 전송(113)한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송(131)한다. 즉, 소스노드(110)는 직접링크를 통하여 목적노드(150)에 프레임을 전송하고, 우회링크를 통하여 목적노드(150)에 동일한 프레임을 다시 한 번 전송한다. 목적노드(150)는 동일한 프레임을 두 번 수신할 기회를 획득함으로써, 보다 안정적으로 소스노드(110)로부터 프레임을 수신할 수 있다.
다만, 목적노드(150)에서 수신되는 프레임들은 서로 동일한 시점에 목적노드(150)에 도달하여야 하므로, 소스노드(110)에서 전송(113)되는 프레임과 릴레이노드(130 또는 140)에서 전송(131)되는 프레임의 전송시점은 다르다.
소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)에서 전송되는 프레임의 전송시점에 대해서는 도 2에서 좀 더 상세하게 설명한다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 지향성 안테나를 이용하여 프레임을 송수신하므로, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 프레임을 송수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메커니즘을 나타낸 도면이다.
소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)에 목적노드(150)보다 선행하여 프레임을 전송해야 한다. 왜냐하면, 우회링크를 통해 전송되는 프레임과 직접링크를 통해 전송되는 프레임이 목적노드(150)에 동일한 시점에 도달하게 하기 위함이다. 따라서, 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송을 수행하기 위해, 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송하는 시점과 목적노드(150)에 프레임을 전송하는 시점을 다르게 결정한다. 협력 데이터 프레임 전송과 링크 협력은 동일한 의미이다.
도2를 참조하면, AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(240)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(203) 및 시간간격(205)을 결정한다. 이때, 소스노드(110)는 소스노드(110)로부터 직접링크 및 우회링크를 통해 목적노드(150)로 전송되는 패킷의 전송시간을 고려하여 시간간격(203) 및 시간간격(205)를 결정할 수 있다. 시간간격(203) 및 시간간격(205)은 협력데이터 프레임 전송구간(201)에 포함된다.
시간간격(203)은 소스노드(110)가 릴레이노드(130 또는 140)에 데이터 프레임(211)을 전송하는 구간이다. 시간간격(205) 중 일부 구간은 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)가 목적노드(150)에 데이터 프레임을 전송하는 구간(215)이다.
이때, 시간간격(205)에는 기 설정된 시간(213), 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(217) 및 목적노드(150)로부터 소스노드(110)로 전송되는 에크(ACK) 프레임(219) 전송구간이 포함된다. 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 데이터 프레임을 수신하였음을 알리기 위해 에크(ACK) 프레임을 전송한다.
또한, 시간간격(205)에는 소스노드(110)에서 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간 및 목적노드(150)에서 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간이 포함될 수 있다. 목적노드(150)가 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임을 동시에 수신하게 하기 위함이다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(240) 내에서 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(223) 및 시간간격(225)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(223) 및 시간간격(225)은 협력데이터 프레임 전송구간(221)에 포함된다.
즉, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(240)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(233) 및 시간간격(235)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(233) 및 시간간격(235)은 협력데이터 프레임 전송구간(231)에 포함된다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 지향성 안테나를 이용하여 프레임을 송수신하므로, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 프레임을 송수신한다.
즉, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송하기 전에, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여, 릴레이노드(130 또는 140)의 방향으로 지향성 안테나의 안테나 패턴(즉, 빔 패턴)을 설정한다. 마찬가지로, 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 프레임을 수신하기 전에, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여, 소스노드(110)의 방향으로 지향성 안테나의 안테나 패턴을 설정한다.
목적노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140) 및 소스노드(110)로부터 프레임을 동시에 수신하므로, 프레임의 수신 전에, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여, 릴레이노드(130 또는 140) 및 소스노드(110)의 방향으로 지향성 안테나의 안테나 패턴을 설정한다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다. 도 3에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)를 의미할 수 있다.
310단계에서, 전송시점 조정과정(Transmission Time-Point Adjustment, TPA)이 성공적으로 완료되었다는 액션(Action) 프레임을 목적노드(150)로부터 수신하면, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 AP(Access Point)/PCP(Personal basic service set Control Point)(120)에 자원의 할당을 요청한다.
AP/PCP(120)는 준-전방향 브로드캐스팅(Quasi-omni broadcasting) 방법으로 할당 자원 정보를 전송하고, AP/PCP(120)로부터 광대역 근거리 무선 통신 장치는 할당 자원 정보를 수신한다. 이때, 할당되는 자원은 서비스 구간(Service Period, SP)을 의미할 수 있다.
즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)의 프레임 전송시점 조절 및 릴레이노드(130 또는 140)의 프레임 전송시점 조절의 성공신호를 시작신호로 하여, AP/PCP(120)에 서비스 구간의 할당을 요청할 수 있다.
320단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정한다.
이때, 제1 시간간격은 소스노드(110)가 프레임을 릴레이노드(130 또는 140)로 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 제1 시간간격은 소스노드(110)가 릴레이노드(130 또는 140)에 전송하려는 프레임의 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
제2 시간간격은 기 설정된 시간, 릴레이노드(130 또는 140)가 소스노드(110)로부터 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송하는 시간, 소스노드(110)가 동일한 프레임을 목적노드(150)로 전송하는 시간, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 및 목적노드(150)가 소스노드(110)로 에크(ACK)프레임을 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
제1 시간간격 및 제2 시간간격은 프레임의 전송을 위해 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 반복될 수 있다. 이때, 제1 시간간격은 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다. 또한, 제2 시간간격은 상기 할당된 서비스 구간 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다.
330단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제1 시간간격의 시작 시점에서, 릴레이노드(130 또는 140)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송한다. 광대역 근거리 무선 통신 장치는 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 소스노드(110)의 안테나 패턴을 릴레이노드(130 또는 140)로 지향시킬 수 있다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 제1 시간간격 동안 프레임을 전송할 수도 있고, 제1 시간간격 내에서 소정의 시간동안 프레임을 전송할 수도 있다.
340단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 목적노드(150)로 지향된 안테나 패턴을 통하여 릴레이노드(130 또는 140)에 전송한 프레임과 동일한 프레임을 목적노드(150)로 전송한다. 광대역 근거리 무선 통신 장치는 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 소스노드(110)의 안테나 패턴을 목적노드(150)로 지향시킬 수 있다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 소스노드(110)로부터 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간의 합일 수 있다. 즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터기 설정된 시간 및 소스노드(110)로부터 릴레이노드(130 또는 140)로의 전파지연시간이 경과한 후에 목적노드(150)에 프레임을 전송할 수 있다.
350단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격 내에서, 목적노드(150)가 전송한 에크(ACK) 프레임을 수신한다. 에크(ACK) 프레임은 목적노드(150)가 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 프레임을 수신하였음을 나타낸다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질, 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질 및 소스노드(110)와 목적노드(150) 간의 링크 품질을 측정할 수 있다. 즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 직접링크 및 우회링크의 품질을 측정할 수 있다.
이때, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 측정된 각 노드들 간의 링크 품질정보에 기초하여 제1 시간간격 및 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
예를 들면, 제1 시간간격은 소스노드(110)가 릴레이노드(130 또는 140)에 프레임을 전송하는 구간이므로, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질이 기존의 경우보다 좋으면, 기존의 경우보다 짧은 간격을 가지도록 제1 시간간격을 결정할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140)로부터, 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질정보를 수신할 수 있다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 링크 품질정보를 요청하는 프레임을 릴레이노드(130 또는 140)에 전송할 수 있다. 링크 품질정보 요청 프레임을 수신한 릴레이노드(130 또는 140)는 링크 품질정보 요청에 응답하는 응답 프레임과 함께 각 노드들 간의 링크 품질 정보를 광대역 근거리 무선 통신 장치에 전송할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 측정된 링크 품질정보들을 AP/PCP(120)에 전송하고, AP/PCP(120)로부터, 측정된 링크 품질정보들에 기초한 새로운 자원을 다시 할당 받을 수 있다. 예를 들면, 측정된 링크 품질이 설정기준보다 좋지 않은 경우에 AP/PCP(120)는 할당했던 서비스 구간보다 연장된 새로운 서비스 구간을 재할당할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 링크 협력 절차가 마무리되면, 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 사이의 프레임 전송동작을 해제할 수 있다. 이렇게 프레임 전송동작을 해제하는 것을 릴레이 링크 셋업 티어다운(Relay Link Setup Teardown)이라고 부를 수 있다.
이때, 소스노드(110)는 릴레이 링크 셋업 티어다운 프레임을 릴레이노드(130 또는 140), 목적노드(150) 및 해당 네트워크의 AP/PCP(120)에 전송해야 한다. 소스노드(110)는 링크 셋업 티어다운 프레임의 소스 AID(Association ID) 필더를 소스노드(110)의 AID로 설정하고, 목적 AID 필더를 목적노드(150)의 AID로 설정하고, 릴레이 AID 필더를 릴레이노드(130 또는 140)의 AID로 설정할 수 있다.
릴레이노드(130 또는 140)도 소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150) 사이의 프레임 전송동작을 해제할 수 있다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)는 릴레이 링크 셋업 티어다운 프레임을 소스노드(110), 목적노드(150) 및 해당 네트워크의 AP/PCP(120)에 전송해야 한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 링크 셋업 티어다운 프레임의 소스 AID(Association ID) 필더를 소스노드(110)의 AID로 설정하고, 목적 AID 필더를 목적노드(150)의 AID로 설정하고, 릴레이 AID 필더를 릴레이노드(130 또는 140)의 AID로 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신과정에서 사용되는 프레임의 일부분을 나타낸 도면이다.
소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)에 프레임을 전송한다. 이때, 프레임에는 관리자 프레임, 제어 프레임 및 데이터 프레임이 포함될 수 있다. 소스노드(110)에서 전송하는 프레임의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 헤더는 프레임 컨트롤 필드(410), 전송주소 필드(420) 및 수신주소 필드(430)를 포함할 수 있다.
소스노드(110)는 소스노드(110)의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)(430)로 설정할 수 있다. 또한, 소스노드(110)는 목적노드(150)의 매체접근제어 주소를 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)(420)로 설정할 수 있다.
릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 프레임을 수신하여, 목적노드(150)로 전달한다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)(430)로 설정할 수 있다. 또한, 릴레이노드(130 또는 140)는 목적노드(150)의 매체접근제어 주소를 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)(420)로 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다. 도 5에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140)를 의미할 수 있다.
510단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 AP/PCP(120)로부터 할당된, 서비스 구간(Service Period)에서, 제1 시간간격(time interval)동안, 소스노드(110)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로부터 프레임을 수신한다. 제1 시간간격은 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된다.
520단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 목적노드(150)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로부터 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송한다. 제2 시간간격은 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여 결정된다.
상기 일정 시간은 목적노드(150)로부터 소스노드(110)로 프레임을 전송하는데 지연되는 전파지연시간에서 목적노드(150)로부터 릴레이노드(130 또는 140)로 프레임을 전송하는데 지연되는 전파지연시간을 차감한 시간 및 기 설정된 시간의 합일 수 있다.
릴레이노드(130 또는 140)는 반이중 방식(Half-Duplex)으로 소스노드(110)로부터 프레임을 수신한 후, 상기 수신한 프레임을 목적노드(150)로 전송할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다. 광대역 근거리 무선 통신 장치는 목적노드(150)의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질을 측정할 수 있다. 즉, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 직접링크 및 우회링크의 품질을 측정할 수 있다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 측정된 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질정보를 소스노드(110)로 전송할 수 있다. 이때, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 링크 마진 응답 프레임(Link Margin Reponse Frame)을 통하여 링크 품질정보를 전송할 수 있다. 링크 마진 응답 프레임에는 소스노드(110)와 릴레이노드(130 또는 140) 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드(130 또는 140)와 목적노드(150) 간의 링크 품질정보가 포함될 수 있다.
소스노드(110)는 각 링크 품질정보에 기초하여 제1 시간간격 및 제2 시간간격을 결정 또는 업데이트할 수 있다. 또한, 소스노드(110)는 각 링크 품질정보에 기초하여, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)로의 프레임 전송에 사용되는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme)을 변경할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 흐름도이다. 도 6에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 목적노드(150)를 의미할 수 있다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(Service Period)에서, 소스노드(110)는 소스노드(110)로부터 목적노드(150)로의 패킷 전송시간을 고려하여 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정한다.
610단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과, 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임을 동시에 수신한다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임은 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과 동일한 프레임이다.
광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140) 및 소스노드(110)로부터 동일한 프레임을 수신하므로 향상된 수신신호레벨을 획득할 수 있다.
또한, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 릴레이노드(130 또는 140)와 소스노드(110)로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로부터 전송되는 프레임과, 릴레이노드(130 또는 140)로부터 전송되는 프레임을 동시에 수신한다.
620단계에서, 광대역 근거리 무선 통신 장치는 제2 시간간격 내에서, 에크(ACK) 프레임을 소스노드(110)로 지향된 안테나 패턴을 통하여, 소스노드(110)로 전송한다. 여기서, 에크(ACK) 프레임은 광대역 근거리 무선 통신 장치가 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 프레임을 수신하였음을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치의 블록도이다. 도 7에서 광대역 근거리 무선 통신 장치는 광대역 근거리 무선 통신 시스템의 소스노드에 대응할 수 있다.
도 7을 참조하면, 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 장치는 자원할당 요청부(710), 제어부(720), 링크품질 측정부(730), 전송부(740) 및 수신부(750)를 포함한다.
자원할당 요청부(710)는 AP(Access Point)/PCP(Personal basic service set Control Point)에 자원의 할당을 요청하고, AP/PCP로부터 자원을 할당 받는다. 여기서, 자원은 서비스 구간(Service Period)을 포함한다.
할당 자원 정보는 서비스 구간(SP)에 대한 정보로서, 비경쟁 구간의 특정 시간 영역에서 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드 간에 데이터를 송수신 할 수 있는 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제어부(720)는 소스노드로부터 목적노드로의 패킷 전송시간을 고려하여, 협력 데이터 프레임 전송(a cooperated data frame transfer)을 위한 제1 시간간격(time interval) 및 제2 시간간격을 결정한다.
이때, 제1 시간간격은 소스노드가 프레임을 릴레이노드로 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 제1 시간간격은 소스노드가 릴레이노드에 전송하려는 프레임의 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
제2 시간간격은 기 설정된 시간, 릴레이노드가 소스노드로부터 수신한 프레임을 목적노드로 전송하는 시간, 소스노드가 동일한 프레임을 목적노드로 전송하는 시간, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 및 목적노드가 소스노드로 에크(ACK)프레임을 전송하는 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
제1 시간간격 및 제2 시간간격은 프레임의 전송을 위해 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 반복될 수 있다. 이때, 제1 시간간격은 할당된 서비스 구간(Service Period, SP) 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다. 또한, 제2 시간간격은 상기 할당된 서비스 구간 내에서 서로 동일한 값 또는 다른 값으로 결정되어, 반복될 수 있다.
또한, 제어부(720)는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질정보, 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보 및 소스노드와 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여 제1 시간간격 및 제2 시간간격을 결정할 수 있다.
링크품질 측정부(730)는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질, 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질 및 소스노드와 목적노드 간의 링크 품질을 측정할 수 있다. 즉, 링크품질 측정부(730)는 직접링크 및 우회링크의 품질을 측정할 수 있다.
전송부(740)는 제1 시간간격의 시작 시점에서 릴레이노드로 지향된(directed) 안테나 패턴을 통하여 릴레이노드에 프레임을 전송할 수 있다. 또한, 전송부(740)는 제2 시간간격의 시작 시점으로부터 일정 시간 경과 후에, 목적노드로 지향된 안테나 패턴을 통하여 상기 릴레이노드에 전송한 프레임과 동일한 프레임을 목적노드로 전송한다.
상기 일정 시간은 기 설정된 시간 및 소스노드로부터 릴레이노드로의 전파지연시간의 합일 수 있다.
또한, 전송부(740)는 소스노드의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다. 전송부(740)는 목적노드의 매체접근제어 주소를 전송 프레임의 매체접근제어 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정할 수 있다. 전송부(740)는 상기 전송 주소 및 상기 수신 주소를 이용하여 릴레이노드에 프레임을 전송할 수 있다.
전송부(740)는 소스노드, 릴레이노드 및 목적노드 간에, 협력 데이터 프레임의 전송이 완료되면, 릴레이 링크 셋업 티어다운(Relay Link Setup Teardown) 프레임을 릴레이노드, 목적노드 및 릴레이 링크 셋업을 수행한 네트워크의 AP 또는 PCP로 전송할 수 있다. 릴레이 링크 셋업은 소스노드가 목적노드에 협력 데이터 프레임을 전송하기 위해, 릴레이노드를 이용하여 우회링크를 셋업하는 절차를 의미한다.
수신부(750)는 제2 시간간격 내에서, 목적노드로부터 전송된 에크(ACK) 프레임을 수신한다. 여기서 에크(ACK) 프레임은 목적노드가 소스노드 및 릴레이노드로부터 프레임을 수신하였음을 나타낸다.
또한, 수신부(750)는 릴레이노드로부터 소스노드와 상기 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 상기 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보를 수신할 수 있다. 수신부(750)는 링크 마진 응답 프레임(Link Margin Reponse Frame)을 통하여 링크 품질정보를 수신할 수 있다. 링크 마진 응답 프레임에는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보가 포함될 수 있다
이때, 제어부(720)는 소스노드와 릴레이노드 간의 링크 품질정보 및 릴레이노드와 목적노드 간의 링크 품질정보에 기초하여, 릴레이노드 및 목적노드로의 프레임 전송에 사용되는 변조 및 코딩 방식(Modulation and Coding Scheme)을 변경할 수 있다.
목적노드는 제2 시간간격 동안, 안테나 패턴이 릴레이노드 및 소스노드로 동시에 지향하도록(directed) 설정될 수 있다. 목적노드는 제2 시간간격 동안, 우회링크 및 직접링크를 통해 동일한 프레임들을 수신하여, 향상된 수신 신호레벨을 획득하도록, 안테나 패턴이 릴레이노드 및 소스노드로 동시에 지향하도록 설정될 수 있다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 다양한 일실시예에 따른 광대역 근거리 무선 통신 방법의 메카니즘을 나타낸 도면이다.
도 8은 시간간격(803) 중, 릴레이노드에서 에크(ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(830)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(803) 및 시간간격(805)을 결정한다. 시간간격(803) 및 시간간격(805)은 협력데이터 프레임 전송구간(801)에 포함된다.
시간간격(803) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(811)을 전송한다. 그리고 소스노드(110)는 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(812) 후에 릴레이노드(130 또는 140)로부터 에크(ACK) 프레임(813)을 수신한다. 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로부터 에크(ACK) 프레임(813)을 수신함으로써, 보다 안정적으로 통신을 수행할 수 있다. 이때, 릴레이노드(130 또는 140)에서, 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 패킷의 성공여부를 나타낼 때, 전송하는 프레임을 에크(ACK) 프레임으로 정의하였으나, 제어 프레임이라고 정의할 수도 있다.
*시간간격(805) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(814)을 목적노드(150)로 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 프레임(811)을 목적노드(150)로 전송한다. 즉, 데이터 프레임(814)와 데이터 프레임(811)은 원칙적으로 동일하다. 소스노드(110)의 전송시점 및 릴레이노드(130 또는 140)의 전송시점은 데이터 프레임(814)이 목적노드(150)에 동시 또는 사이클릭 프리픽스 내에 들어오도록 서로 다를 수 있다.
또한, 시간간격(805) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임(814)을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(815) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(816) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(817)을 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임(816)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(818)을 전송한다.
또한, 시간간격(805) 내에서, 소스노드(110)는 목적노드(150)로부터 에크(ACK) 프레임(817)을 온전하게 수신하면, 다음에 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신하는 에크(ACK) 프레임(818)을 디코딩 할 필요 없다. 그러나, 목적노드(150)로부터 에크(ACK) 프레임(817)을 온전하게 수신하지 못하는 경우, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신하는 에크(ACK) 프레임(818)을 디코딩하여, 시간간격(803) 및 시간간격(805)에서 전송된 패킷의 성공여부를 판단할 수 있다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(830)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(823) 및 시간간격(825)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(823) 및 시간간격(825)은 협력데이터 프레임 전송구간(821)에 포함된다.
소스노드(110), 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)는 지향성 안테나를 이용하여 프레임을 송수신하므로, 전송시점 조정 과정(TPA)에서 형성된 안테나 패턴을 이용하여 프레임을 송수신한다.
도 9는 도 8과 비교하여, 시간간격(903) 중, 릴레이노드에서 에크(ACK) 프레임을 전송하지 않는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(930)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(903) 및 시간간격(905)을 결정한다. 시간간격(903) 및 시간간격(905)은 협력데이터 프레임 전송구간(901)에 포함된다.
시간간격(903) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(911)을 전송한다. 그러나, 도 8의 경우와 달리 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 데이터 프레임(911)을 디코딩하여 복원하되, 복원한 패킷의 성공여부를 무시한다. 따라서, 에크(ACK) 프레임을 소스노드(110)에 전송하지 않는다.
시간간격(905) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(912)을 목적노드(150)로 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 프레임(911)을 목적노드(150)로 전송한다. 즉, 데이터 프레임(912)와 데이터 프레임(911)은 원칙적으로 동일하다. 소스노드(110)의 전송시점 및 릴레이노드(130 또는 140)의 전송시점은 데이터 프레임(912)이 목적노드(150)에 동시 또는 사이클릭 프리픽스 내에 들어오도록 서로 다를 수 있다.
또한, 시간간격(905) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(913) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(914) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(915)을 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임(914)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 에크(ACK) 프레임(916)을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(930)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(923) 및 시간간격(925)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(923) 및 시간간격(925)은 협력데이터 프레임 전송구간(921)에 포함된다.
도 10은 도 8과 비교하여, 시간간격(1005) 중, 목적노드에서 소스노드 및 릴레이노드에 에크(ACK) 프레임을 동시에 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1030)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1003) 및 시간간격(1005)을 결정한다. 시간간격(1003) 및 시간간격(1005)은 협력데이터 프레임 전송구간(1001)에 포함된다.
도 8과 비교하면, 시간간격(1005) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 목적노드(150)는 동시에 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임 및 소스노드(110)로 빔포밍된 에크(ACK) 프레임을 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 에크(ACK) 프레임을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1030)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1023) 및 시간간격(1025)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1023) 및 시간간격(1025)은 협력데이터 프레임 전송구간(1021)에 포함된다.
도 11은 도 8과 비교하여, 시간간격(1103) 및 시간간격(1105)에서 에크(ACK) 프레임의 전송이 없는 경우, 즉, No-ACK 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1130)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1103) 및 시간간격(1105)을 결정한다. 시간간격(1103) 및 시간간격(1105)은 협력데이터 프레임 전송구간(1101)에 포함된다.
시간간격(1103) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(1111)을 전송한다.
시간간격(1105) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(1113) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(1115)을 목적노드(150)로 전송한다. 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)로부터 수신한 데이터 프레임(1111)을 목적노드(150)로 전송한다. 즉, 데이터 프레임(1115)와 데이터 프레임(1111)은 원칙적으로 동일하다. 소스노드(110)의 전송시점 및 릴레이노드(130 또는 140)의 전송시점은 데이터 프레임(1115)이 목적노드(150)에 동시 또는 사이클릭 프리픽스 내에 들어오도록 서로 다를 수 있다.
또한, 시간간격(1105) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 릴레이노드(130 또는 140)의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 데이터 프레임(1115)의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다.
또한, 시간간격(1105) 내에서, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 소스노드(110)의 매체접근제어(Medium Access Control, MAC) 주소를 데이터 프레임(1115)의 매체접근제어 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정할 수 있다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1130)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1123) 및 시간간격(1125)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1123) 및 시간간격(1125)은 협력데이터 프레임 전송구간(1121)에 포함된다.
도 12는 도 11과 비교하여, 시간간격(1205) 중, 목적노드 및 릴레이노드에서 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1230)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1203) 및 시간간격(1205)을 결정한다. 시간간격(1203) 및 시간간격(1205)은 협력데이터 프레임 전송구간(1201)에 포함된다.
시간간격(1203) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임(1211)을 전송한다.
시간간격(1205) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS)(1212) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임(1213)을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 시간간격(1205) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임(1213)을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1214) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1215) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1216)을 전송한다.
이때, 소스노드(110)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1216)의 지속시간(duration)은 기 설정된 짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1217) 보다 짧거나 길 수 있다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 에크(ACK) 프레임(1215)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 에크(ACK) 프레임(1218)을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1230)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1223) 및 시간간격(1225)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1223) 및 시간간격(1225)은 협력데이터 프레임 전송구간(1221)에 포함된다.
도 13은 도 11과 비교하여, 목적노드 및 릴레이노드에서 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1340)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1303) 및 시간간격(1305)을 결정한다. 시간간격(1303) 및 시간간격(1305)은 협력데이터 프레임 전송구간(1301)에 포함된다.
시간간격(1303) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임을 전송한다.
시간간격(1305) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1340) 내에서 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1313) 및 시간간격(1315)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1313) 및 시간간격(1315)은 협력데이터 프레임 전송구간(1311)에 포함된다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1340) 내에서 목적노드(150)에 또 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1323) 및 시간간격(1325)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1323) 및 시간간격(1325)은 협력데이터 프레임 전송구간(1321)에 포함된다.
이때, 시간간격(1325) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS) 후에, 목적노드(150)는 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1331) 및 소스노드(110)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1333)을 전송한다.
이때, 소스노드(110)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1333)의 지속시간(duration)은 기 설정된 짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1335) 보다 짧거나 길 수 있다. 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1331)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1337)을 전송한다.
도 14는 도 11과 비교하여, 시간간격(1405) 중, 목적노드에서 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임 및 릴레이 에크(ACK) 프레임을 전송하고, 릴레이노드에서 릴레이 에크(ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1430)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1403) 및 시간간격(1405)을 결정한다. 시간간격(1403) 및 시간간격(1405)은 협력데이터 프레임 전송구간(1401)에 포함된다.
시간간격(1403) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임을 전송한다.
시간간격(1405) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 시간간격(1405) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS) 후에, 목적노드(150)는 소스노드(110)로 빔포밍된 이미디에이트 에크(immediate-ACK) 프레임(1411)을 전송하고, 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 릴레이 에크(ACK) 프레임(1413)을 전송한다.
짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1415) 후에, 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 릴레이 에크(ACK) 프레임(1413) 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 에크(ACK) 프레임(1417)을 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1430)의 종료 시까지 반복적으로, 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1423) 및 시간간격(1425)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1423) 및 시간간격(1425)은 협력데이터 프레임 전송구간(1421)에 포함된다.
도 15는 도 11과 비교하여, 목적노드에서 블록 에크(Block-ACK) 프레임 및 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 전송하고, 릴레이노드에서 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임을 전송하는 경우를 나타낸다.
AP/PCP(120)로부터 할당된 서비스 구간(1540)에서 소스노드(110)는 협력 데이터 프레임 전송(cooperated data frame transfer)을 위한 시간간격(1503) 및 시간간격(1505)을 결정한다. 시간간격(1503) 및 시간간격(1505)은 협력데이터 프레임 전송구간(1501)에 포함된다.
시간간격(1503) 내에서, 소스노드(110)는 릴레이노드(130 또는 140)로 안테나 패턴을 이용하여, 데이터 프레임을 전송한다.
시간간격(1505) 내에서, 짧은 프레임 간 간격(Short Inter-Frame Space, SIFS) 후에, 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)는 데이터 프레임을 목적노드(150)로 전송한다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1540) 내에서 목적노드(150)에 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1513) 및 시간간격(1515)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1513) 및 시간간격(1515)은 협력데이터 프레임 전송구간(1511)에 포함된다.
또한, 소스노드(110)는 할당된 서비스 구간(1340) 내에서 목적노드(150)에 또 다른 데이터 프레임을 전송하기 위해, 시간간격(1523) 및 시간간격(1525)을 결정하고, 릴레이노드(130 또는 140) 및 목적노드(150)와 데이터 프레임을 송수신할 수 있다. 시간간격(1523) 및 시간간격(1525)은 협력데이터 프레임 전송구간(1521)에 포함된다.
이때, 시간간격(1525) 내에서, 목적노드(150)는 소스노드(110) 및 릴레이노드(130 또는 140)로부터 수신한 데이터 프레임을 디코딩하여 에러여부를 검출한다. 에러가 검출되지 않으면, 짧은 프레임 간 간격(SIFS) 후에, 목적노드(150)는 소스노드(110)로 빔포밍된 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1531)을 전송하고, 순차적으로 릴레이노드(130 또는 140)로 빔포밍된 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1533)을 전송한다.
짧은 프레임 간 간격(SIFS)(1535) 후에, 릴레이노드(130 또는 140)는 수신한 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1533)을 소스노드(110) 방향으로 빔포밍하여, 소스노드(110) 방향으로, 빔포밍된 릴레이 블록 에크(Block-ACK) 프레임(1537)을 전송한다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 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.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (18)

  1. 릴레이 노드가 수행하는 무선 통신 방법에 있어서,
    서비스 구간(service period)에서, 제1 시간 간격(time interval) 동안 소스 노드로부터 프레임을 수신하는 단계;
    상기 서비스 구간에서 제1 시간 간격 이후에 제2 시간 간격동안 상기 프레임을 목적 노드로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 소스 노드는 제2 시간 간격동안 목적 노드로 프레임을 전송하는 무선 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목적 노드는,
    상기 제2 시간 간격에서 릴레이 노드 및 소스 노드로부터 프레임을 수신하고 SIFS(Short Inter-Frame Space)이 경과한 후, 소스 노드에 애크 프레임을 전송하는 무선 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 제1 시간 간격에서 릴레이 노드의 방향으로의 안테나 패턴에 기초하여 프레임을 릴레이 노드에 전송하는 무선 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 소스 노드의 MAC 주소를 MAC 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적 노드의 MAC 주소를 MAC 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여 제1 시간 간격에서 프레임을 목적 노드로 전송하는 무선 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 릴레이 노드, 또는 상기 목적 노드에 릴레이 링크 셋업 티어다운 프레임(Relay Link Setup Teardown Frame)을 전송함으로써 릴레이 링크 셋업에 대한 티어 다운을 수행하는 무선 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 노드는,
    상기 제2 시간 간격 중 제1 시간 간격이 종료된 이후에 기설정된 시간(PTime)이 경과한 시점부터 프레임을 목적 노드에 전송하고,
    상기 소스 노드는,
    상기 제2 시간 간격 중 제1 시간 간격이 종료된 이후에 기설정된 시간이 경과한 시점부터 프레임을 목적 노드에 전송하는 무선 통신 방법.
  7. 소스 노드가 수행하는 무선 통신 방법에 있어서,
    서비스 구간(service period)에서, 제1 시간 간격(time interval) 동안 릴레이 노드에 프레임을 전송하는 단계;
    상기 서비스 구간에서 제1 시간 간격 이후에 제2 시간 간격동안 상기 프레임을 목적 노드로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 소스 노드는 제2 시간 간격동안 목적 노드로 프레임을 전송하는 무선 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 목적 노드는,
    상기 제2 시간 간격에서 릴레이 노드 및 소스 노드로부터 프레임을 수신하고 SIFS(Short Inter-Frame Space)이 경과한 후, 소스 노드에 애크 프레임을 전송하는 무선 통신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 제1 시간 간격에서 릴레이 노드의 방향으로의 안테나 패턴에 기초하여 프레임을 릴레이 노드에 전송하는 무선 통신 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 소스 노드의 MAC 주소를 MAC 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적 노드의 MAC 주소를 MAC 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여 제1 시간 간격에서 프레임을 목적 노드로 전송하는 무선 통신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 릴레이 노드, 또는 상기 목적 노드에 릴레이 링크 셋업 티어다운 프레임(Relay Link Setup Teardown Frame)을 전송함으로써 릴레이 링크 셋업에 대한 티어 다운을 수행하는 무선 통신 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 릴레이 노드는,
    상기 제2 시간 간격 중 제1 시간 간격이 종료된 이후에 기설정된 시간(PTime)이 경과한 시점부터 프레임을 목적 노드에 전송하고,
    상기 소스 노드는,
    상기 제2 시간 간격 중 제1 시간 간격이 종료된 이후에 기설정된 시간이 경과한 시점부터 프레임을 목적 노드에 전송하는 무선 통신 방법.
  13. 목적 노드가 수행하는 무선 통신 방법에 있어서,
    서비스 구간(service period)에서, 제1 시간 간격(time interval) 이후에 제2 시간 간격동안 소스 노드와 릴레이 노드로부터 프레임을 수신하는 단계; 및
    상기 제2 시간 간격에서 소스 노드와 릴레이 노드로부터 프레임을 수신한 이후에 소스 노드에 애크 프레임을 전송하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 목적 노드는,
    상기 제2 시간 간격에서 릴레이 노드 및 소스 노드로부터 프레임을 수신하고 SIFS(Short Inter-Frame Space)이 경과한 후, 소스 노드에 애크 프레임을 전송하는 무선 통신 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 제1 시간 간격에서 릴레이 노드의 방향으로의 안테나 패턴에 기초하여 프레임을 릴레이 노드에 전송하는 무선 통신 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 소스 노드의 MAC 주소를 MAC 헤더의 전송 주소(Transmitter address, TA)로 설정하고, 상기 목적 노드의 MAC 주소를 MAC 헤더의 수신 주소(Receiver Address, RA)로 설정하여 제1 시간 간격에서 프레임을 목적 노드로 전송하는 무선 통신 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 소스 노드는,
    상기 릴레이 노드, 또는 상기 목적 노드에 릴레이 링크 셋업 티어다운 프레임(Relay Link Setup Teardown Frame)을 전송함으로써 릴레이 링크 셋업에 대한 티어 다운을 수행하는 무선 통신 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 릴레이 노드는,
    상기 제2 시간 간격 중 제1 시간 간격이 종료된 이후에 기설정된 시간(PTime)이 경과한 시점부터 프레임을 목적 노드에 전송하고,
    상기 소스 노드는,
    상기 제2 시간 간격 중 제1 시간 간격이 종료된 이후에 기설정된 시간이 경과한 시점부터 프레임을 목적 노드에 전송하는 무선 통신 방법.
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